煉油專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)系列-加氫裂化

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1、煉油專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)系列（10)——加氫裂化?加氫裂化??????加氫裂化實(shí)質(zhì)上是加氫和催化裂化過程的有機(jī)結(jié)合，一方面能夠使重質(zhì)油品通過催化裂化反應(yīng)生成汽油、煤油和柴油等輕質(zhì)油品，另一方面又可以防止生成大量的焦炭，而且還可以將原料中的硫、氮、氧等雜質(zhì)脫除，并使烯烴飽和。加氫裂化具有輕質(zhì)油收率高、產(chǎn)品質(zhì)量好的突出特點(diǎn)。(1)?加氫裂化的化學(xué)反應(yīng)???烴類在加氫裂化條件下的反應(yīng)方向和深度，取決于烴的組成、催化劑性能以及操作條件，主要發(fā)生的反應(yīng)類型包括裂化、加氫、異構(gòu)化、環(huán)化、脫硫、脫氮、脫氧以及脫金屬等。①?烷烴的加氫裂化反應(yīng)。在加氫裂化條件下，烷烴主要發(fā)生C-C鍵的斷裂反應(yīng)，

2、以及生成的不飽和分子碎片的加氫反應(yīng)，此外還可以發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng)。②?環(huán)烷烴的加氫裂化反應(yīng)。加氫裂化過程中，環(huán)烷烴發(fā)生的反應(yīng)受環(huán)數(shù)的多少、側(cè)鏈的長度以及催化劑性質(zhì)等因素的影響。單環(huán)烷烴一般發(fā)生異構(gòu)化、斷鏈和脫烷基側(cè)鏈等反應(yīng)；雙環(huán)環(huán)烷烴和多環(huán)環(huán)烷烴首先異構(gòu)化成五元環(huán)衍生物，然后再斷鏈。③?烯烴的加氫裂化反應(yīng)。加氫裂化條件下，烯烴很容易加氫變成飽和烴，此外還會(huì)進(jìn)行聚合和環(huán)化等反應(yīng)。④?芳香烴的加氫裂化反應(yīng)。對于側(cè)鏈有三個(gè)以上碳原子的芳香烴，首先會(huì)發(fā)生斷側(cè)鏈生成相應(yīng)的芳香烴和烷烴，少部分芳香烴也可能加氫飽和生成環(huán)烷烴。雙環(huán)、多環(huán)芳香烴加氫裂化是分步進(jìn)行的，首先是一個(gè)芳香環(huán)加氫成為

3、環(huán)烷芳香烴，接著環(huán)烷環(huán)斷裂生成烷基芳香烴，然后再繼續(xù)反應(yīng)。⑤?非烴化合物的加氫裂化反應(yīng)。在加氫裂化條件下，含硫、氮、氧雜原子的非烴化合物進(jìn)行加氫反應(yīng)生成相應(yīng)的烴類以及硫化氫、氨和水。(2)?加氫裂化催化劑???加氫裂化催化劑是由金屬加氫組分和酸性擔(dān)體組成的雙功能催化劑。該類催化劑不但要求具有加氫活性，而且要求具有裂解活性和異構(gòu)化活性。①?催化劑的加氫活性組分。與加氫精制催化劑相同，加氫裂化催化劑的加氫活性組分也主要是ⅥB族和Ⅶ族中的幾種金屬元素（如Fe、Co、Ni、Cr、Mo、W）的氧化物或硫化物，以及貴金屬元素Pt、Pd等。②?催化劑的擔(dān)體。加氫裂化催化劑的擔(dān)體有酸性

4、和弱酸性兩種。酸性擔(dān)體為硅酸鋁、硅酸鎂、分子篩等，弱酸性擔(dān)體為氧化鋁及活性炭等。催化劑的擔(dān)體具有如下幾方面的作用：增加催化劑的有效表面積；提供合適的孔結(jié)構(gòu)；提供酸性中心；提高催化劑的機(jī)械強(qiáng)度；提高催化劑的熱穩(wěn)定性；增加催化劑的抗毒能力；節(jié)省金屬組分的用量，降低成本。③?催化劑的預(yù)硫化。加氫裂化催化劑的活性組分是以氧化物的形態(tài)存在的，而其活性只有呈硫化物的形態(tài)時(shí)才較高，因此加氫裂化催化劑使用之前需要將其預(yù)硫化。預(yù)硫化就是使其活性組分在一定溫度下預(yù)H2S反應(yīng)，由氧化物轉(zhuǎn)變?yōu)榱蚧?。預(yù)硫化的效果取決于預(yù)硫化的條件，一般的溫度范圍為280～300℃。(3)?石油餾分加氫的影響因

5、素???影響石油餾分加氫過程（加氫精制和加氫裂化）的主要因素包括：反應(yīng)壓力、反應(yīng)溫度、原料性質(zhì)和催化劑性能等。①?反應(yīng)壓力。反應(yīng)壓力的影響是通過氫分壓來體現(xiàn)的，而系統(tǒng)中氫分壓決定于操作壓力、氫油比、循環(huán)氫純度以及原料的氣化率。含硫化合物的加氫脫硫和烯烴的加氫飽和的反應(yīng)速度較快，在眼力不高時(shí)就有較高的轉(zhuǎn)化率；而含氮化合物的加氫脫氮反應(yīng)速度較低，需要提高反應(yīng)壓力（即延長反應(yīng)時(shí)間）和降低空速來保證一定的脫氮率。對于芳香烴加氫反應(yīng)，提高反應(yīng)壓力不僅能夠提高轉(zhuǎn)化率，而且能夠提高反應(yīng)速度。②?反應(yīng)溫度。提高反應(yīng)溫度會(huì)使加氫精制和加氫裂化的反應(yīng)速度加快。在通常的反應(yīng)壓力范圍內(nèi)，加氫精

6、制的反應(yīng)溫度一般不超過420℃，加氫裂化的反應(yīng)溫度一般為260～400℃。當(dāng)然，具體的加氫反應(yīng)溫度需要根據(jù)原料性質(zhì)、產(chǎn)品要求以及催化劑性能進(jìn)行合理確定。③?空速?？账俜从沉酥刭|(zhì)的處理能力，。工業(yè)上希望采用較高的空速，但是空速會(huì)受到反應(yīng)溫度的制約。根據(jù)催化劑活性、原料油性質(zhì)和反應(yīng)深度的不同，空速在較大的范圍內(nèi)（0.5～10h-1）波動(dòng)。重質(zhì)油料和二次加工得到的油料一般采用較低的空速，加氫精制過程中，降低空速可使脫硫率、脫氮率以及烯烴飽和率上升。④?氫油比。提高氫油比可以增大氫分壓，這不僅有利于加氫反應(yīng)，而且能夠抑制生成積炭的縮合反應(yīng)，但是卻增加了動(dòng)力消耗和操作費(fèi)用。此外，

7、加氫過程是放熱反應(yīng)，大量的循環(huán)氫可以提高干預(yù)系統(tǒng)的熱容量，減小反應(yīng)溫度變化的幅度。在加氫精制過程中，反應(yīng)的熱效應(yīng)不大，可采用較低的氫油比；在加氫裂化過程中，熱效應(yīng)較大，氫耗量較大，可采用較高的氫油比。(4)?加氫裂化工藝流程???目前的加氫裂化工藝絕大多數(shù)都采用固定床反應(yīng)器，根據(jù)原料性質(zhì)、產(chǎn)品要求和處理量的大小，加氫裂化裝置一般按照兩種流程操作：一段加氫裂化和兩段加氫裂化。除固定床加氫裂化外，還有沸騰床加氫裂化和懸浮床加氫裂化等工藝。①?固定床一段加氫裂化工藝。???一段加氫裂化主要用于粗汽油生產(chǎn)液化氣，由減壓蠟油和脫瀝青油生產(chǎn)航空煤油和