石油煉制工程：第六章 催化加氫

石油煉制工程第六章催化加氫1、概述2、加氫精制2.1加氫精制反應(yīng)原理2.2加氫精制催化劑3、加氫裂化3.1加氫裂化反應(yīng)原理3.2加氫裂化催化劑4、影響加氫反應(yīng)方向和速度的主要因素5、加氫裂化工藝流程6、加氫精制和加氫裂化產(chǎn)品特點(diǎn)1、概述加氫工藝的重要地位和作用加氫技術(shù)的現(xiàn)狀2、加氫精制加氫精制反應(yīng)原理脫硫反應(yīng)加氫精制反應(yīng)原理加氫脫氧加氫脫金屬加氫精制催化劑加氫精制催化劑的活性組分活性最好的有：W,Mo,Co,Ni,Pt,Pd。催化反應(yīng)的一個(gè)重要因素是：催化劑應(yīng)該具有良好的吸附特性。吸附特性又與其幾何特性和電子特性有關(guān)。理論認(rèn)為：凡是適合做加氫催化劑的金屬，都應(yīng)該具有立方晶格或六角晶格，如：W,Mo立方晶格；Co,Ni,Pt,Pd六角晶格。加氫精制催化劑加氫精制催化劑的擔(dān)體擔(dān)體有兩大類(lèi)：中性擔(dān)體：活性氧化鋁；活性碳等。酸性擔(dān)體：硅酸鋁，分子篩等。擔(dān)體的作用：提供大的比表面；穩(wěn)定性；機(jī)械強(qiáng)度；一定的催化劑形狀和大小。3加氫裂化加氫裂化是指各種大分子烴類(lèi)在一定氫壓、較高溫度和適宜催化劑的作用下，產(chǎn)生以加氫和裂化為主的一系列平行順序反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成優(yōu)質(zhì)輕質(zhì)油品的加工工藝過(guò)程，是重要而靈活的石油深度加工工藝。它具有加工原料廣泛、產(chǎn)品方案靈活、產(chǎn)品收率高、質(zhì)量好和對(duì)環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)。

它既可處理輕柴油，重柴油，又可加工焦化蠟油．減壓餾分油和催化裂化循環(huán)油，還可以加工渣油、頁(yè)巖油。將其液化成各種發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。選擇不同的工藝路線、調(diào)整操作條件、或更換催化劑，就可生產(chǎn)不同品種、不同質(zhì)量要求的產(chǎn)品，如液化氣．汽油、石腦油、航空煤油、燈油、輕柴油、潤(rùn)滑油和某些特種油料等。加工產(chǎn)品的液體收率很高，體積收率可超過(guò)l00％，重量收率可達(dá)90一98％。所產(chǎn)航煤冰點(diǎn)低，是優(yōu)質(zhì)的噴氣燃料；柴油十六烷值高凝固點(diǎn)低：石腦油經(jīng)重整可提供芳烴作化纖工業(yè)原料；潤(rùn)滑油組分是優(yōu)質(zhì)的潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油；尾泊可作乙烯裂解、催化裂化或生產(chǎn)白油等的原料。原料油中的氧、氮、硫雜質(zhì)均可轉(zhuǎn)化成水、氨和硫化氫而排出并回收，對(duì)環(huán)境的污染程度較低。加氫裂化過(guò)程是石油化工系統(tǒng)、油化纖結(jié)合提高原油綜合利用的關(guān)鍵工藝。加氫裂化反應(yīng)原理加氫裂化是極其復(fù)雜的一系列平行—順序反應(yīng)過(guò)程。兩個(gè)主要的反應(yīng)——加氫和裂解。還有：異構(gòu)化、氫解、環(huán)化、甲基化、脫氫和疊合等二次反應(yīng)產(chǎn)生。加氫裂化反應(yīng)原理1、烷烴和烯烴加氫裂化反應(yīng)規(guī)律A、裂化和加氫反應(yīng)B、異構(gòu)化反應(yīng)C、環(huán)化反應(yīng)加氫裂化反應(yīng)原理2、芳烴和環(huán)烷烴加氫裂化反應(yīng)規(guī)律A、單環(huán)化合物B、多環(huán)化合物3、非烴化合物加氫加氫裂化催化劑A、主金屬—加氫活性中心

ⅥΒ族W、Mo，以及ⅧΒ族中的Co、

Ni和Fe，以及Pt和PdB、助催化劑

Co和Ni為活性助劑

P等為結(jié)構(gòu)助催化劑C、載體加氫裂化催化劑作用過(guò)程催化劑的預(yù)硫化和再生催化劑的預(yù)硫化當(dāng)催化劑裝入反應(yīng)器后，活性組分是以氧化態(tài)存在的，只有呈硫化物的形態(tài)，才具有較高的活性。因此，使用前必須進(jìn)行預(yù)硫化。預(yù)硫化就是：活性組分在一定的溫度下與H2S作用，由氧化物轉(zhuǎn)變?yōu)榱蚧铩４呋瘎┑念A(yù)硫化和再生催化劑的再生4影響反應(yīng)方向和速度的主要因素1反應(yīng)壓力反應(yīng)壓力的影響是通過(guò)氫分壓來(lái)體現(xiàn)的。工業(yè)生產(chǎn)中，系統(tǒng)中的氫分壓決定于操作壓力、氫油比、循環(huán)氫純度以及原料的汽化率。提高反應(yīng)壓力不僅提高了可能達(dá)到的平衡轉(zhuǎn)化率，而且也提高了反應(yīng)速度。在使用加氫型（酸性活性低）的催化劑時(shí)，加氫裂化轉(zhuǎn)化率隨壓力升高而增加，這種規(guī)律一直繼續(xù)到很高的壓力，在使用酸性加氫裂化催化劑時(shí)，隨反應(yīng)壓力升高，轉(zhuǎn)化率開(kāi)始隨壓力升高而增大，然后又隨反應(yīng)壓力升高而下降，在反應(yīng)壓力升高的過(guò)程中，轉(zhuǎn)化率出現(xiàn)最大值。從反應(yīng)時(shí)間說(shuō)，提高反應(yīng)壓力有利于轉(zhuǎn)化率的提高。

2、溫度的影響

對(duì)一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，溫度可以說(shuō)是最重要的影響因素。一般情況下提高溫度對(duì)所有反應(yīng)都能加快反應(yīng)速度，由于加氫反應(yīng)活化能比較高，因此反應(yīng)溫度的影響更敏感。而對(duì)于化學(xué)平衡，提高反應(yīng)溫度可能有利，也可能不利，這要看該化學(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)[5]。加氫是放熱反應(yīng)。高溫有利于異構(gòu)，低溫有利于加氫。3、空速的影響空速對(duì)于加氫反應(yīng)來(lái)說(shuō)，是一個(gè)敏感因素。因?yàn)樗鼘?duì)流體分布，催化劑潤(rùn)濕以及流體的滯留量，尤其是反應(yīng)時(shí)間均有影響[5]。體積空速是指單位小時(shí)內(nèi)進(jìn)料體積量與催化劑體積的比值，所以空速反映了裝置的處理能力，降低空速意味著處理量的降低。工業(yè)上希望采用較高的空速，但是空速受到反應(yīng)速度的制約。根據(jù)催化劑的活性、原料性質(zhì)和反應(yīng)深度不同，空速在一較大范圍內(nèi)波動(dòng)，為0.5~10h-1。重質(zhì)原料和二次加工得到的油料在加氫處理時(shí)采用較低空速。4、氫油比的影響氫/油比是指進(jìn)到反應(yīng)器中的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氫氣與冷態(tài)進(jìn)料油的體積比。氫油比的作用主要包括：提高反應(yīng)器出口氫分壓；

部分吸收反應(yīng)生成的熱量，改善反應(yīng)床層的溫度分布，降低反應(yīng)器的溫升；(3)促使原料油霧化；(4)提高反應(yīng)物流速，確保反應(yīng)物流通過(guò)催化劑床層的最小質(zhì)量流率，保證反應(yīng)過(guò)程的傳質(zhì)傳熱效率；(5)確保催化劑的外擴(kuò)散，保持一定的反應(yīng)速度。氫/油比是加氫裝置的重要操作參數(shù)，它不僅影響產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品分布，而且對(duì)裝置的投資、操作費(fèi)用和能耗都有很大的影響『1』。但氫/油比對(duì)加氫反應(yīng)的影響不象反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力（氫分壓）和空速那樣明顯和巨大。因此，長(zhǎng)期以來(lái)，研究和設(shè)計(jì)部門(mén)對(duì)氫/油比的選擇一直遵循“寧大勿小”的原則。在現(xiàn)場(chǎng)操作中曾發(fā)現(xiàn)，大幅度降低氫/油比，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)周期運(yùn)行后，產(chǎn)品質(zhì)量和催化劑壽命并沒(méi)有明顯變化，而裝置的能耗卻顯著降低了『2』。在選擇氫油比時(shí)，不僅要考慮加氫裂化轉(zhuǎn)化率和選擇性，而且還要考慮催化劑使用壽命。5、加氫裂化工藝流程

一段加氫裂化工藝流程兩段加氫裂化工藝流程