加氢反应器
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2023年2月20日发(作者：军事发展)太全⾯了！加氢装置——重点部位设备说明、危险因素及防范指南
本⽂为⼤家介绍加氢装置的重点部位设备说明及危险因素、防范措施，加氢装置由哪些部分组成？加热炉、分馏塔、压
缩设备有何安全防范事项？⼀眼望去，全是⼲货！赶快收藏起来，仔细阅读吧~
⼀、重点部位及设备
1、重点部位
1.加热炉及反应器区
加氢装置的加热炉及反应器区布置有加氢反应加热炉、分馏部分加热炉、加氢反应加热器、⾼压换热器等设备，其中⼤
部分设备为⾼压设备，介质温度⽐较⾼，⽽且加热炉⼜有明⽕，因此，该区域潜在的危险性⽐较⼤，主要危险为⽕灾、
爆炸是安全上重点防范的区域。
2.⾼压分离器及⾼压空冷区
⾼压分离器及⾼压空冷区内有⾼压分离器及⾼压空冷器，若⾼压分离器的液位控制不好，就会出现严重问题。主要危险
为⽕灾、爆炸和H2S中毒，因此该区域是安全上重点防范的区域。
3.加氢压缩机⼚房
加氢压缩机⼚房内布置有循环氢压缩机、氢⽓增压机，该区域为临氢环境，氢⽓的压⼒较⾼，⽽且压缩机为动设备，出
现故障的机率较⼤，因此，该区域潜在的危险性⽐较⼤，主要危险为⽕灾、爆炸中毒，是安全上重点防范的区域。
4.分馏塔区
分馏塔区的设备数量较多，介质多为易燃、易爆物料，⾼温热油泵是应重点防范的设备，⾼温热油⼀旦发⽣泄漏，就可
能引起⽕灾事故，分馏塔区内有⼤量的燃料⽓、液态烃及油品，如发⽣事故，后果将⼗分严重，此外，脱丁烷塔及其⼲
⽓、液化⽓中H2S浓度⾼，有中毒危险，因此该区域也是安全上重点防范的区域。
2、主要设备
1.加氢反应器
加氢反应器多为固定床反应器，加氢反应属于⽓-液-固三相涓流床反应，加氢反应器分冷壁反应器和热壁反应器两种：
冷壁反应器内有隔热衬⾥，反应器材质等级较低；热壁反应器没有隔热衬⾥，⽽是采⽤双层堆焊衬⾥，材质多为
2×1/4Cr-1Mo。加氢反应器内的催化剂需分层装填，中间使⽤急冷氢，因此加氢反应器的结构复杂，反应器⼊⼝设有扩
散器，内有进料分配盘、集垢篮筐、催化剂⽀承盘、冷氢管、冷氢箱、再分配盘、出⼝集油器等内构件。
加氢反应器的操作条件为⾼温、⾼压、临氢，操作条件苛刻，是加氢装置最重要的设备之⼀。
2.⾼压换热器
反应器出料温度较⾼，具有很⾼热焓，应尽可能回收这部分热量，因此加氢装置都设有⾼压换热器，⽤于反应器出料与
原料油及循环氢换热。现在的⾼压换热器多为U型管式双壳程换热器，该种换热器可以实现纯逆流换热，提⾼换热效
率，减⼩⾼压换热器的⾯积。管箱多⽤螺纹锁紧式端盖，其优点是结构紧凑、密封性好、便于拆装。
⾼压换热器的操作条件为⾼温、⾼压、临氢，静密封点较多，易出现泄漏，是加氢装置的重要设备。
3.⾼压空冷
⾼压空冷的操作条件为⾼压、临氢，是加氢装置的重要设备，我国华北地区某炼油⼚中压加氢裂化装置，⾼压空冷两次
出现泄漏，使装置被迫停⼯处理，因此，⾼压空冷的设计、制造及使⽤也应引起重视。
4.⾼压分离器
⾼压分离器的⼯艺作⽤是进⾏⽓-油-⽔三相分离，⾼压分离器的操作条件为⾼压、临氢，操作温度不⾼，在⽔和硫化氢
存在的条件下，物料的腐蚀性增强，在使⽤时应引起⾜够重视。另外，加氢装置⾼压分离器的液位⾮常重要，如控制不
好将产⽣严重后果，液位过⾼，液体易带进循环氢压缩机，损坏压缩机，液位过低，易发⽣⾼压窜低压事故，⼤量循环
氢迅速进⼊低压分离器，此时，如果低压分离器的安全阀打不开或泄放量不够，将发⽣严重事故。因此，从安全⾓度讲
⾼压分离器是很重要的设备。
5.反应加热炉
加氢反应加热炉的操作条件为⾼温、⾼压、临氢，⽽且有明⽕，操作条件⾮常苛刻，是加氢装置的重要设备。加氢反应
加热炉炉管材质⼀般为⾼Cr、Ni的合⾦钢，如TP347。
加氢反应加热炉的炉型多为纯辐射室双⾯辐射加热炉，这样设计的⽬的是为了增加辐射管的热强度，减⼩炉管的长度和
弯头数，以减少炉管⽤量，降低系统压降。为回收烟⽓余热，提⾼加热炉热效率，加氢反应加热炉⼀般设余热锅炉系
统。
6.新氢压缩机
新氢压缩机的作⽤就是将原料氢⽓增压送⼊反应系统，这种压缩机⼀般进出⼝的压差较⼤，流量相对较⼩，多采⽤往复
式压缩机。
往复式压缩机的每级压缩⽐⼀般为2-3.5，根据氢⽓⽓源压⼒及反应系统压⼒，⼀般采⽤2～3级压缩。
往复式压缩机的多数部件为往复运动部件，⽓流流动有脉冲性，因此往复式压缩机不能长周期运⾏，多设有备机。
往复式压缩机⼀般⽤电动机驱动，通过刚性联轴器连接，电动机的功率较⼤、转速较低，多采⽤同步电机。
7.循环氢压缩机
循环氢压缩机的作⽤是为加氢反应提供循环氢。循环氢压缩机是加氢装置的“⼼脏”。如果循环氢压缩机停运，加氢装置
只能紧急泄压停⼯。
循环氢压缩机在系统中是循环做功，其出⼈⼝压差⼀般不⼤，流量相对较⼤，⼀般使⽤离⼼式压缩机。由于循环氢的分
⼦量较⼩，单级叶轮的能量头较⼩，所以循环氢压缩机⼀般转速较⾼(8000-10000r／min)，级数较多(6～8级)。
循环氢压缩机除轴承和轴端密封外，⼏乎⽆相对摩擦部件，⽽且压缩机的密封多采⽤⼲⽓式密封和浮环密封，再加上完
善的仪表监测、诊断系统，所以，循环氢压缩机⼀般能长周期运⾏，⽆需使⽤备机。
循环氢压缩机多采⽤汽轮机驱动，这是因为蒸汽汽轮机的转速较⾼，⽽且其转速具有可调节性。
8.⾃动反冲洗过滤器
加氢原料中含有机械杂质，如不除去，就会沉积在反应器顶部，使反应器压差过⼤⽽被迫停⼯，缩短装置运⾏周期。因
此，加氢原料需要进⾏过滤，现在多采⽤⾃动反冲洗过滤器。
⾃动反冲洗过滤器内设约翰逊过滤⽹，过滤⽹可以过滤掉≥25／1m的固体杂质颗粒，当过滤器进出⼝压差⼤于设定值
(0.1～0.18MPa)时，启动反冲洗机构，进⾏反冲洗，冲洗掉过滤器上的杂质。
⼆、危险因素及其防范措施
1、开停⼯时的危险因素及其防范措施
1.加氢反应系统⼲燥、烘炉
加氢装置反应系统⼲燥、烘炉的⽬的是除去反应系统内的⽔分，脱除加热炉耐⽕材料中的⾃然⽔和结晶⽔，烧结耐⽕材
料，增加耐⽕材料的强度和使⽤寿命。加热炉煤炉时，装置需引进燃料⽓，在引燃料⽓前应认真做好⽡斯的⽓密及隔离
⼯作，⼀般要求燃料⽓中氧含量要⼩于1．0％。防⽌⽡斯泄漏及窜⾄其他系统。加热炉点⽕要彻底⽤蒸汽吹扫炉膛，其
中不能残余易燃⽓体。加热炉烘炉时应严格按烘炉曲线升温、降温，避免升温过快，耐⽕材料中的⽔分迅速蒸发⽽导致
炉墙倒塌。
2.加氢反应器催化剂装填
催化剂装填应严格按催化剂装填⽅案进⾏，催化剂装填的好坏对加氢装置的运⾏情况及运⾏周期有重要影响。催化剂装
填前应认真检查反应器及其内构件，检查催化剂的粉尘情况，决定催化剂是否需要过筛。催化剂装填最好选择在⼲燥晴
朗的天⽓进⾏，保证催化剂装填均匀，否则在开⼯时反应器内会出现偏流或“热点”，影响装置正常运⾏。催化剂装填时
⼯作⼈员须要进⼊反应器⼯作，因此，要特别注意⼯作⼈员劳动保护及安全问题，需要穿劳动保护服装，带能供氧⽓或
空⽓的呼吸⾯罩，进反应器⼯作⼈员不能带其他杂物，以防⽌异物落⼊反应器内(⼀般催化剂装填由专业公司专业⼈员
进⾏)。
3.加氢反应系统置换
加氢反应系统置换分为两个阶段，即空⽓环境置换为氮⽓环境、氮⽓环境置换为氢⽓环境。在空⽓环境置换为氮⽓环境
时需要注意，置换完成后系统氧含量应<1％，否则系统引⼊氢⽓时易发⽣危险；在氮⽓环境置换为氢⽓环境时应注意，
使系统内⽓体有⼀个适宜的平均分⼦量，以保证循环氢压缩机在较适宜的⼯况下运⾏，⼀般氢⽓纯度为85％较为适宜。
4.加氢反应系统⽓密
加氢反应系统⽓密是加氢装置开⼯阶段⼀项⾮常重要的⼯作，⽓密⼯作的主要⽬的是查找漏点，消除装置隐患，保证装
置安全运⾏。加氢反应系统的⽓密⼯作分为不同压⼒等级进⾏，低压⽓密阶段所⽤的介质为氮⽓，氮⽓⽓密合格后⽤氢
⽓作低压⽓密。由于加氢反应器材质具有冷脆性，⼀般要求系统压⼒⼤于2．0MPa时，反应器器壁温度不⼩于100℃，
所以，氢⽓2．0MPa⽓密通过以后，⾸先开启循环氢压缩机，反应加热炉点⽕，系统升温，当反应器器壁温度⼤于
100℃后，系统升压，作⾼压阶段⽓密。
5.分馏系统冷油运
分馏系统冷油运的⽬的是检查分馏系统机泵、仪表等设备情况，分馏系统冷油运应注意⼯艺流程改动正确，做到不跑
油、不窜油。
6.分馏系统热油运
分馏系统热油运的⽬的是检查分馏系统设备热态运⾏状况，为接收反应⽣成油作好准备。分馏系统升温到100~C左右时
应注意系统切⽔，防⽌泵抽空。升温到250℃左右时应进⾏热紧。
7.加氢反应系统升温、升压
加氢反应系统升温、升压时应按要求的升温、升压速度进⾏，⼀般要求系统升温速度为20℃⼏左右，系统升压速度不⼤
于1．5MPa／h。如升温、升压速度过快易造成系统泄漏。
8.加氢催化剂的硫化、钝化
加氢反应催化剂在开⼯前为氧化态，氧化态催化剂没有加氢活性，因此，催化剂需要进⾏硫化。催化剂硫化的⽅法有湿
法硫化、⼲法硫化两种⽅法，常⽤的硫化剂有⼆硫化碳、DMDS，催化剂进⾏硫化时系统的H2S浓度很⾼，有时⾼达
1％以上，因此，要特别注意硫化氢中毒问题。
新硫化的加氢裂化催化剂具有很⾼的加氢裂化活性，为抑制这种活性，需要对加氢裂化催化剂进⾏钝化。钝化剂为⽆⽔
液氨。加氢裂化催化剂进⾏钝化时应注意维持系统中硫化氢浓度不⼩于0．05％。
9.加氢反应系统逐步切换成原料油
加氢催化剂的硫化、钝化过程完成后，加氢反应系统的低氮油需要逐步切换成原料油，切换步骤应按开⼯⽅案要求的步
骤进⾏。切换过程中应密切注意加氢反应器床层温升的变化情况。
10.装置操作调整
加氢反应系统原料切换步骤完成之后，应进⼀步调整装置的⼯艺操作，使产品质量合格，从⽽完成开⼯过程。
2、停⼯时的危险因素及其防范措施
1.反应系统降温、降量
加氢装置停⼯⾸先反应系统降温、降量。在此过程中应遵循先降温后降量的原则。反应系统进料量降低，空速减⼩，加
氢反应器温升增加，易出现反应“飞温”现象。所谓“飞温”就是反应器温度迅速上升，以致不可控制的现象。
2.⽤低凝点原料置换整个系统
加氢装置的原料油⼀般较重，凝点较⾼，在停⼯时易凝结在催化剂、管线及设备当中。为避免上述情况出现，在停⼯前
应⽤低疑点油置换系统，所⽤的低凝点油⼀般为常⼆线油。
应⽤低疑点油置换系统，所⽤的低凝点油⼀般为常⼆线油。
3.停反应原料泵
切断反应进料时，应注意反应器温度应适宜，使裂化反应器⽆明显温升。
4.反应系统循环带油及热氢⽓提
切断反应进料后，反应加热炉升温，⽤热循环氢带出催化剂中的存油，热氢⽓提的温度应根据催化剂的要求确定，⼀般
为枷℃左右，热氢⽓提的温度不能过⾼，以避免催化剂被热氢还原。
5.反应系统降温、降压
加氢反应系统按要求的速度降温、降压。
6.反应系统N：置换
反应系统⽤N，置换成N：环境，使系统的氢烃浓度<1％。
7.卸催化剂
使⽤过的含碳催化剂在空⽓中易发⽣⾃燃，反应器是在N2⽓环境下进⾏卸催化剂作业，必须由专业的卸剂公司⼈员进
反应器进⾏卸剂，因此，在卸催化剂装桶应使⽤N：或⼲冰保护催化剂，避免催化剂⾃燃。
8.加氢设备的清洗及防腐
加氢装置⾼压部分的设备及部件，在停⼯后应⽤碱液进⾏清洗，以避免在接触空⽓后发⽣腐蚀，损坏设备。另外，⾼硫
系统的设备主要是后处理部分在打开前应⽤⽔进⾏冲洗，以避免硫化铁在空⽓中⾃燃。
9.装置退油及吹扫
加氢装置停⼯，应将装置内的存油退出并吹扫⼲净，保证不留死⾓。
10.辅助系统的处理
加氢装置停⼯后将装置的⽕炬系统、地下污⽔系统等辅助系统处理⼲净，并加盲板使装置与系统防腐以使装置达到检修
条件。
3、正常⽣产时的危险因素及其防范措施
1.遵守“先降温后降量”的原则
加氢装置正常操作调整时必须遵守“先降温后降量”、“先提量后提温”的原则，防⽌“飞温”事故的发⽣。
2.反应温度的控制
加氢装置的反应温度是最重要的控制参数，必须严格按⼯艺技术指标控制加氢反应温度及各床层温升。
3.⾼压分离器液位控制
⾼压分离器液位是加氢装置⾮常重要的⼯艺控制参数，如液位过⾼易循环氢带液，损坏循环氢压缩机；如液位过低易出
现⾼压窜低压事故，造成低压部分设备毁坏，油品和可燃⽓体泄漏，以⾄更为严重的后果。因此应严格控制⾼压分离器
液位，经常校验液位仪表的准确性。
4.反应系统压⼒控制
4.反应系统压⼒控制
加氢装置反应系统压⼒是重要的⼯艺控制参数，反应压⼒影响氢分压，对加氢反应有直接的影响，影响加氢装置反应系
统压⼒的因素很多，应选择经济、合理、⽅便的控制⽅案对反应系统的压⼒进⾏控制。
5.循环氢纯度的控制
循环氢纯度影响氢分压，对加氢反应有直接的影响，是加氢装置重要的⼯艺控制参数，影响循环氢纯度的因素很多，催
化剂的性质、原料油的性质、反应温度、压⼒、新氢纯度、尾氢排放量等因素都影响循环氢纯度，其中可操作条件为尾
氢排放量。加⼤尾氢排放，循环氢纯度增加；减⼩尾氢排放循环氢纯度降低。
循环氢纯度⾼，氢分压就会较⾼，有利于加氢反应进⾏，但是，⾼循环氢纯度是以⼤量排放尾氢、增加物耗为代价的；
循环氢纯度低，氢分压就会较低，不利于加氢反应进⾏，⽽且，循环氢纯度低时，循环氢平均分⼦量⼤，在循环氢压缩
机转速不变的情况下，系统压差就会增加，循环氢压缩机的动⼒消耗也会增加。因此，循环氢纯度要控制适当。
6.加热炉的控制
加热炉是加氢装置的重要设备，加热炉的使⽤应引起重视。加热炉各路流量应保持均匀，并且不低于规定的值，防⽌炉
管结焦；保持加热炉各⽕嘴燃烧均匀，尽量使炉堂内各点温度均匀；控制加热炉各点温度不超温；保持加热炉燃烧状态
良好。
7.闭灯检查
加氢装置系统压⼒⾼，⽽且介质为氢⽓，容易发⽣泄漏，⾼压氢⽓发⽣泄漏时容易着⽕，氢⽓⽕焰⼀般为淡蓝⾊，⽩天
不易发现，在夜间闭上灯后，很容易发现这种氢⽓漏点。因此，定期进⾏这种夜间闭灯检查，对发现漏点，将事故消灭
在萌芽状态，保证装置安全稳定运⾏具有重要意义。
8.装置防冻凝问题
加氢装置的原料⼀般较重，凝点较⾼，通常在20-30℃，容易发⽣冻凝。如发⽣冻凝事故，不但影响装置稳定⽣产，还
容易引发安全⽣产事故，因此，加氢装置的防冻凝问题应引起⾜够重视。
9.循环氢压缩防喘振问题
加氢装置的循环氢压缩机多为离⼼式压缩机，离⼼式压缩机存在喘振问题，因此，在操作中应保持压缩机在正常⼯况下
运⾏，避免压缩机出现喘振。
10.原料质量的控制
加氢装置的原料性质，对加氢装置的操作有重要影响，必须严格控制。⼀般控制原料的⼲点在规定的范围内，Fe不⼤于
1×10-6，如铁含量⾼，反应器压差增加过快，装置不能长周期运⾏。N不⼤于1×10-6，N低于规定的值，原料没有明
⽔。
11.防硫化氢中毒
加氢装置的原料中含有硫，这些硫在加氢后变为硫化氢，并在脱丁烷塔塔顶及脱硫部分富集，形成⾼浓度的硫化氢。硫
化氢的毒性很强，允许最⾼浓度为10mg/m3。因此，加氢车间必须注重防硫化氢中毒问题，在⾼硫区域内进⾏切液、采
样等操作时尤其注意，要求带防毒⾯具并有⼈监护。
12.时刻保持冷氢线畅通
加氢装置的急冷氢是控制加氢反应器床层温度的重要⼿段，它对抑制反应温升具有重要作⽤。⾼凝点油有时倒窜⼈冷氢
线内凝结，堵塞冷氢线，如有这种情况发⽣将⼗分危险，因此，操作过程中要时刻保持冷氢线畅通。
13.密切注意热油泵及轻烃泵的运⾏状况
加氢装置的⼀些热油泵运⾏温度较⾼，⾼于油品的⾃燃点，若有泄漏，易发⽣⽕灾事故。因此，在操作时要注意热油泵
加氢装置的⼀些热油泵运⾏温度较⾼，⾼于油品的⾃燃点，若有泄漏，易发⽣⽕灾事故。因此，在操作时要注意热油泵
的运⾏状态，注意泵体、密封等处有⽆泄漏，如有泄漏应⽴即处理。
加氢装置内存有⼤量的轻烃，如发⽣泄漏，会引发重⼤事故。因此，对轻烃泵的运⾏状况也要引起⾜够重视。
4、解决加氢装置腐蚀问题
设备腐蚀加氢装置⾼温、⾼压、临氢、系统内存在H2S、NH3，因此，加氢装置的腐蚀问题也应引起重视，解决加氢装
置腐蚀问题的主要⽅法是合理选材，在使⽤时加强监视与检测。
1.⾼温氢腐蚀
氢⽓在常温下对普通碳钢没有腐蚀，但是在⾼温、⾼压下则会产⽣腐蚀，使材料的机械强度和塑性降低。
⾼温氢腐蚀的机理为氢⽓与材料中的碳反应⽣成甲烷，使材料的机械强度和塑性降低，形成的甲烷在钢材的晶间积聚，
使材料产⽣很⼤的内应⼒或产⽣⿎泡、裂纹。⾄于在什么条件下产⽣腐蚀，则根据Nels。n曲线确定。
为避免⾼温氢腐蚀，加氢装置⾼温、⾼压、临氢部分的设备、管线多采⽤合⾦钢或不锈钢。
2.氢脆
氢原⼦渗⼊钢材后，使钢材晶粒中原⼦结合⼒降低，造成材料的延展性、韧性下降，这种现象称为氢脆。这种氢脆是可
逆的，当氢⽓从材料中溢出后，材料的⼒学性能就能恢复。
氢脆的危害主要出现在加氢装置的停⼯阶段，装置停⼯阶段，系统温度、压⼒下降，氢⽓在材料中的溶解度下降，由于
氢⽓溢出的速度很慢，这时材料中的氢⽓处于过饱和状态，当温度冷却到150℃时，⼤量的过饱和氢⽓会聚积到材料的
缺陷处，如裂纹的前端，引起裂纹扩展。
所以加氢装置停⼯时降温、降压的速度应进⾏适当的控制，进⾏脱氢处理。
3.⾼温H2S腐蚀
⾼温H2S腐蚀主要发⽣在反应系统⾼温部分，⾼温H2S腐蚀表现为与H2共同作⽤，氢⽓的存在加强了H2S的腐蚀作
⽤，同时，H2S的存在也加强了氢⽓的腐蚀作⽤。该种腐蚀的防治⽅法是选择抗H2S腐蚀材质。