催化加氫、裂化及重整培訓(xùn)資料工藝說明

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1、催化加氫、裂化及重整目錄第一章催化加氫1一、加氫處理反應(yīng)2二、烴類加氫反應(yīng)3三、加氫處理工藝流程8四、加氫裂化工藝流程8五、影響加氫的因素9第二章催化裂化9一、催化裂化9二、催化裂化的化學(xué)反應(yīng)10三、原料、產(chǎn)品12四、裝置類型18第三章催化重整編輯18一、催化重整18二、化學(xué)反應(yīng)18三、催化劑19四、過程條件19五、工藝流程19六、應(yīng)用和發(fā)展19第四章加氫反應(yīng)器和催化裂化反應(yīng)器20一、加氫反應(yīng)器20二、催化裂化反應(yīng)器25第一章催化加氫一、加氫處理反應(yīng)1.加氫脫硫反應(yīng)（HDS）石油餾分中的硫化物主要有硫醇、硫醚、二硫化合物及雜環(huán)

2、硫化物，在加氫條件下發(fā)生氫解反應(yīng)，生成烴和H2S，主要反應(yīng)如：各種硫化物在加氫條件下反應(yīng)活性因分子大小和結(jié)構(gòu)不同存在差異，其活性大小的順序為：硫醇＞二硫化物＞硫醚≈四氫噻吩＞噻吩。噻吩類的雜環(huán)硫化物活性最低。并且隨著其分子中的環(huán)烷環(huán)和芳香環(huán)的數(shù)目增加，加氫反應(yīng)活性下降。2.加氫脫氮反應(yīng)（HDN）石油餾分中的氮化物主要是雜環(huán)氮化物和少量的脂肪胺或芳香胺。在加氫條件下，反應(yīng)生成烴和NH3主要反應(yīng)如下：加氫脫氮反應(yīng)包括兩種不同類型的反應(yīng)，即C=N的加氫和C－N鍵斷裂反應(yīng)，因此，加氫脫氮反應(yīng)較脫硫困難。加氫脫氮反應(yīng)中存在受熱力學(xué)平衡影

3、響的情況。餾分越重，加氫脫氮越困難。主要因為餾分越重，氮含量越高；另外重餾分氮化物結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜，空間位阻效應(yīng)增強，且氮化物中芳香雜環(huán)氮化物最多。3.加氫脫氧反應(yīng)（HDO）石油餾分中的含氧化合物主要是環(huán)烷酸及少量的酚、脂肪酸、醛、醚及酮。含氧化合物在加氫條件下通過氫解生成烴和H2O。主要反應(yīng)如：含氧化合物反應(yīng)活性順序為：呋喃環(huán)類＞酚類＞酮類＞醛類＞烷基醚類含氧化合物在加氫反應(yīng)條件下分解很快，對雜環(huán)氧化物，當(dāng)有較多的取代基時，反應(yīng)活性較低。4.加氫脫金屬（HDM）石油餾分中的金屬主要有鎳、釩、鐵、鈣等，主要存在于重質(zhì)餾分，尤其是渣

4、油中。這些金屬對石油煉制過程，尤其對各種催化劑參與的反應(yīng)影響較大，必須除去。渣油中的金屬可分為卟啉化合物(如鎳和釩的絡(luò)合物)和非卟啉化合物(如環(huán)烷酸鐵、鈣、鎳)。以非卟啉化合物存在的金屬反應(yīng)活性高，很容易在H2／H2S存在條件下，轉(zhuǎn)化為金屬硫化物沉積在催化劑表面上。而以卟啉型存在的金屬化合物先可逆地生成中間產(chǎn)物，然后中間產(chǎn)物進(jìn)一步氫解，生成的硫化態(tài)鎳以固體形式沉積在催化劑上。加氫脫金屬反應(yīng)如：由上可知，加氫處理脫除氧、氮、硫及金屬雜質(zhì)進(jìn)行不同類型的反應(yīng)，這些反應(yīng)一般是在同一催化劑床層進(jìn)行，此時要考慮各反應(yīng)之間的相互影響。如含氮

5、化合物的吸附會使催化劑表面中毒，氮化物的存在會導(dǎo)致活化氫從催化劑表面活性中心脫除，而使HDO反應(yīng)速度下降。也可以在不同的反應(yīng)器中采用不同的催化劑分別進(jìn)行反應(yīng)，以減小反應(yīng)之間的相互影響和優(yōu)化反應(yīng)過程。二、烴類加氫反應(yīng)烴類加氫反應(yīng)主要涉及兩類反應(yīng)，一是有氫氣直接參與的化學(xué)反應(yīng)，如加氫裂化和不飽和鍵的加氫飽和反應(yīng)，此過程表現(xiàn)為耗氫；二是在臨氫條件下的化學(xué)反應(yīng)，如異構(gòu)化反應(yīng)，此過程表現(xiàn)為，雖然有氫氣存在，但過程不消耗氫氣，實際過程中的臨氫降凝是其應(yīng)用之一。1.烷烴加氫反應(yīng)烷烴在加氫條件下進(jìn)行的反應(yīng)主要有加氫裂化和異構(gòu)化反應(yīng)。其中加氫裂

6、化反應(yīng)包括C－C的斷裂反應(yīng)和生成的不飽和分子碎片的加氫飽和反應(yīng)。異構(gòu)化反應(yīng)則包括原料中烷烴分子的異構(gòu)化和加氫裂化反應(yīng)生成的烷烴的異構(gòu)化反應(yīng)。而加氫和異構(gòu)化屬于兩類不同反應(yīng)，需要兩種不同的催化劑活性中心提供加速各自反應(yīng)進(jìn)行的功能。即要求催化劑具備雙活性，并且兩種活性要有效的配合（參見重整催化劑雙功能）。烷烴進(jìn)行反應(yīng)描述如下：R1－R2+H2→R1H+R2HnCnH2n+2→iCnH2n+2烷烴在催化加氫條件下進(jìn)行的反應(yīng)遵循正碳離子反應(yīng)機理，生成的正碳離子在β位上發(fā)生斷鍵，因此，氣體產(chǎn)品中富含C3和C4。由于既有裂化又有異構(gòu)化，加

7、氫過程可起到降凝作用。2.環(huán)烷烴加氫反應(yīng)環(huán)烷烴在加氫裂化催化劑上的反應(yīng)主要是脫烷基、異構(gòu)和開環(huán)反應(yīng)。環(huán)烷正碳離子與烷烴正碳離子最大的不同在于前者裂化困難，只有在苛刻的條件下，環(huán)烷正碳離子才發(fā)β位斷裂。帶長側(cè)鏈的單環(huán)環(huán)烷烴主要是發(fā)生斷鏈反應(yīng)。六元環(huán)烷相對比較穩(wěn)定，一般是先通過異構(gòu)化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為五元環(huán)烷烴后再斷環(huán)成為相應(yīng)的烷烴。雙六元環(huán)烷烴在加氫裂化條件下往往是其中的一個六元環(huán)先異構(gòu)化為五元環(huán)后再斷環(huán)，然后才是第二個六元環(huán)的異構(gòu)化和斷環(huán)。這兩個環(huán)中，第一個環(huán)的斷環(huán)是比較容易的，而第二個環(huán)則較難斷開。此反應(yīng)途徑描述如下：環(huán)烷烴異構(gòu)化反

8、應(yīng)包括環(huán)的異構(gòu)化和側(cè)鏈烷基異構(gòu)化。環(huán)烷烴加氫反應(yīng)產(chǎn)物中異構(gòu)烷烴與正構(gòu)烷烴之比和五元環(huán)烷烴與六元環(huán)烷烴之比都比較大。3.芳香烴加氫反應(yīng)苯在加氫條件下反應(yīng)首先生成六元環(huán)烷，然后發(fā)生前述相同反應(yīng)。烷基苯加氫裂化反應(yīng)主要有脫烷基、烷基轉(zhuǎn)移、異構(gòu)化、環(huán)化等反應(yīng)，使得產(chǎn)品具有多樣性。C1