催化加氢总结

催化加氢学习知识总结

一、概述

催化加氢是石油馏分在氢气的存在下催化加工过程的通称。

☐炼油厂的加氢过程主要有两大类：

◆加氢处理（加氢精制）

◆加氢裂化

☐加氢精制/ 加氢处理

◆产品精制

◆原料预处理

◆润滑油加氢

◆临氢降凝

☐加氢裂化

◆馏分油加氢裂化

◆重(渣)油加氢裂化

☐根据其主要目的或精制深度的不同有：

◆加氢脱硫（HDS）

◆加氢脱氮（HDN）

◆加氢脱金属（HDM）

加氢精制原理流程图

1－加热炉；2－反应器；3－分离器；

4－稳定塔；5－循环压缩机

◆加氢裂化：在较高的反应压力下，较重的原料在氢压及催化剂存在下进行裂解和加

氢反应，使之成为较轻的燃料或制取乙烯的原料。可分为：

●馏分油加氢裂化

●渣油加氢裂化

加氢精制与加氢裂化的不同点：在于其反应条件比较缓和，因而原料中的平均分子量和分子的碳骨架结构变化很小。

二、催化加氢的意义

1、具有绿色化的化学反应，原子经济性。

催化加氢一般生成产物和水，不会生成其它副产物（副反应除外），具有很好的原子经济性。绿色化学是当今科研和生产的世界潮流，我国已在重大科研项目研究的立项上向这个方向倾斜。

2、产品收率高、质量好

普通的加氢反应副反应很少，因此产品的质量很高。

3、反应条件温和；

4、设备通用性

三、国内外几家主要公司的馏分油加氢裂化催化剂

四、加氢过程的主要影响因素

1 反应压力

反应压力的影响往往是通过氢分压来体现的，系统的氢分压取决于操作压力、氢油比、循环氢纯度和原料的汽化率等

①汽油加氢精制

⏹氢分压在2.5MPa～3.5PMa后，汽油加氢精制反应的深度不受热力学控制，而是取

决于反应速度和反应时间。

⏹在气相条件下进行，提高反应压力使汽油的反应时间延长，压力对它的反应速度影

响很小，因此加氢精制深度提高。

⏹如果压力不变，通过氢油比来提高氢分压，则精制深度下降。

②柴油加氢精制

⏹在精制条件下，可以是气相也可是气液混相。

⏹处于气相时，提高反应压力使汽油的反应时间延长，因此加氢精制深度提高。

⏹但在有液相存在时，提高压力将会使精制效果变差。氢通过液膜向催化剂表面扩散

的速度往往是影响反应速度的控制因素，提高反应压力会使催化剂表面的液层加厚，从而降低了反应速度。如果总压不变，提高氢分压，可以得到最佳的精制效果。一般在压力4.5～5.0MPa时，采用氢油比150～600Nm3/m3可以得到最适宜的氢分压。

③重馏分油加氢精制和加氢裂化

⏹大于350℃的重馏分油在加氢精制条件下经常是处于气液混相，因此提高氢分压能

显著提高反应速度而提高精制效果。

⏹芳烃加氢反应的转化率随着反应压力升高而显著提高，同时也加快了反应速度。在

压力低时，即使反应速度很快，也不可能有高压下的高转化率。

⏹加氢裂化原料一般都是较重的馏分油，其中含有较多的多环芳烃。多环芳烃的裂解

是通过芳香环的加氢来进行的，因此，在给定的催化剂和反应温度条件下，选用的压力要能保证环数最多的芳烃有足够的平衡转化率。

2、反应温度

☐提高反应温度会使加氢精制和加氢裂化的反应速度加快。在常用的压力范围内，加氢精制的反应温度一般在250～420℃，超过420℃时会发生较多的裂解和脱氢反应。

⏹①重整原料精制：400～420℃。温度较高，脱氢的反应没有什么关系。

⏹②航煤加氢精制：350～360℃。温度超过370℃时，四氢萘脱氢生成萘的平衡转化

率急速上升（在5.0MPa条件下）。

⏹③柴油加氢：400～420℃。当反应温度过高时会发生单环和双环烷烃的脱氢反应而

使十六烷值降低，同时加氢裂化反应加剧使氢耗量增大。

⏹④加氢裂化：260～400℃。温度提高，裂解反应速度加快，因而反应产物中低沸点

组分增多、烷烃含量增加而环烷烃含量降低、异构烷/正构烷比值下降。根据催化剂性能、原料性质和产品的要求来定，一般不超过400～420℃。

3、空速

⏹空速反映了装置的处理能力。

⏹根据催化剂活性、原料性质和要求的反应深度不同而定，一般在0.5～10h-1。

⏹重的原料和二次加工得到的原料加氢时通常采用较低的空速。

4、氢油比

⏹提高氢油比可以氢分压，一般情况下对加氢反应有利。加氢精制氢油比可较低，而

加氢裂化的要较高。

⏹①汽油精制：50～150（体）

⏹②柴油精制：150～600（体）

⏹③加氢裂化：600～1200（体）

五、加氢裂化工艺过程

⏹三种固定床加氢裂化工艺流程：

⏹一段加氢裂化工艺

⏹两段加氢裂化工艺

⏹串联加氢裂化工艺

新氢

原料油

软化水

循环氢

燃料气

液化气

尾油污水

图7-5 一段加氢裂化工艺原理流程图

柴油

汽油

煤油

稳

定

塔

分

馏

塔

六、加氢裂化产品特点

1、气体产品

⏹C3、C4多而C1、C2少

⏹异构烃含量高

2、液体产品1）石脑油

⏹异构烃含量高

⏹芳烃含量少，基本无不饱和烃

⏹非烃化合物少

2）中间馏分油

⏹优质的喷气燃料：烯烃含量低，芳烃含量少，结晶点（冰点）低，烟点高。

⏹优质的低硫柴油：硫含量低（＜0.01%），芳烃含量低，十六烷值高（＞60），着火性

能好，安定性好。

3）加氢裂化尾油

七、加氢裂化产品与其它二次加工产品的比较

⏹①加氢裂化的液体产率高，C5以上液体产率可达94%～95%以上，体积产率则超过

110%。而催化裂化液体产率只有75%～80%，延迟焦化只有65%～70%。

⏹②加氢裂化的气体产率很低，通常C1~C4只有4%～6%，C1~C2更少，仅1%～2%。

而催化裂化C1~C4通常达15%以上，C1~C2达3%～5%。延迟焦化的产气量较催化裂化略低一些，C1~C4约6%～10%。

⏹③加氢裂化产品的饱和度高，烯烃极少，非烃含量也很低，故产品的安定性好。柴

油的十六烷值高，胶质低。

⏹④石脑油馏分的芳烃潜含量较高，中间馏分有较好的燃烧性能和较高的热值。而尾

油则因环状烃的减少，BMCI值降低，适合作为裂解制乙烯的原料。

⏹⑤加氢裂化过程异构能力很强，产品中的异构烃较多，气体C3、C4中的异构烃与

正构烃的比例通常在2～3以上，<80℃石脑油具有较好的抗爆性，其RON可达75～80。喷气燃料冰点低，柴油有较低的凝点，尾油中由于异构烷烃含量较高，特别适合于制取高粘度指数和低挥发性的润滑油。

⏹⑥通过催化剂和工艺的改变可大幅度调整加氢裂化产品的产率分布，汽油或石脑油

馏分可达20%～65%，喷气燃料可达20%～60%，柴油可达30%～80%。而催化裂化与延迟焦化产品产率可调变的范围很小，一般都小于10%。

八、渣油加氢工艺技术

⏹固定床：应用最多、技术最成熟、装置的数量最多的重油加氢工艺。

⏹移动床：移动床加氢脱硫是Shell公司为精制金属含量较高的渣油而

开发的一种重油加氢工艺。

⏹沸腾床

⏹悬浮床

九、催化加氢的主要设备

一、固定床反应器

（一）反应器筒体1冷壁反应器2热壁反应器

●热壁结构与冷壁结构相比，具有以下优点：

◆器壁相对不易产生局部过热现象，从而可提高使用的安全性。

◆可以充分利用反应器的容积，其有效容积利用率可达80%~90%。

◆施工周期较短，生产维护较方便

（二）反应器内构件

⏹①反应器具有良好的反应性能。

⏹②反应器压力降小，以减少循环压缩机的负荷，节省能源。

◆反应器内部结构应以达到气液均匀分布为主要目标。