馏分油加氢处理 精品

馏分油加氢处理

加氢处理工艺的目的在于在高温高压和催化剂存在下用氢气处理原料，从馏分燃料—石脑油，煤油和柴油中脱出硫和氮等杂质。最近几年，加氢处理已扩展到常压渣油，以减少渣油的硫和金属含量，生产低硫燃料油。加氢处理的操作条件依赖于原料类型和处理产品希望的脱硫水平。原料类型包括：石脑油、煤油、瓦斯油、常压渣油、拔顶油。

需要脱出的杂质通常是：硫、氮、氧、烯烃、金属。

加氢处理涉及的基本反应概括于图2-1

脱硫

甲基噻吩正戊烷

戊硫醇正戊烷

二丙基二硫

脱氮

甲基吡咯正戊烷

喹啉

加氢饱和

加氢脱氧

图2-1 基本反应

硫

含硫化合物主要是硫醇、硫化物、二氧化硫、多硫化物和噻吩类。噻吩比大多数其它类型硫更难于脱出。

氮

氮化物严重抑制催化剂的酸性功能。它们通过与氢气反应转化为氨。

氧

溶解的或以酚或过氧化物等化合物形式存在的氧与氢气反应后以水的形式脱除。

烯烃

烯烃在高温下能引起催化剂上或加热炉中焦炭沉积物的形成。他

们易于转化为稳定的烷烃。这样的反应是强放热反应。来自原油蒸油装置的直馏原料通常不含烯烃。然而，如果原料有大量烯烃，加氢反应器内要使用急冷液体来控制反应器出口温度在设计操作范围内。金属

石脑油原料中含有的金属是砷、铅、很少量的铜和镍。他们能对重整催化剂造成永久性破坏。减压瓦斯油和渣油原料可能含有大量的矾和镍。在加氢处理过程中，含有这些金属的化合物分解，金属沉积到加氢催化剂上。

操作参数

加氢脱硫（HDS）反应的基本操作参数是温度、反应器总压、氢分压（PPH2）、氢气循环比和空速（VVH）。

温度

提高反应温度对加氢反应是有利的，但同时高温引起结焦反应，降低催化剂的活性，脱硫反应是放热反应，反应热大约为22-30Btu/mol氢。必须找到反应速率和催化剂总寿命之间的一个折中温度。根据进料的性质，操作温度（开工初期/开工末期）大约为625-698℉。在运转过程中，逐渐升高催化剂温度以补偿由于焦炭沉积造成的催化剂活性下降，直到达到加氢脱硫催化剂限制温度。这时催化剂必须再生或卸出。

压力

氢分压增加能增加加氢脱硫速率，减轻焦炭在催化剂上的沉积，因而减轻催化剂的失活速率，增加催化剂的寿命。很多不稳定的化合

物也转化为稳定的化合物。在较高压力下操作，因为反应器中氢分压较高增加了加氢脱硫速率，对于一定的加氢脱硫任务，只需要较少量的催化剂。在一个操作单元内，较高压力操作能在维持一定脱硫速率的同时增加原料的通过量。

空速

液时空速（LHSV）定义为：

LHSV=进料的小时速率/催化剂体积

VVH降低对加氢脱硫反应是有利的。脱硫速率是（PPH2/VVH）或反应器内氢分压与液时空速比的函数。在一定的脱硫速率下（恒定温度下），PPH2/VVH比值是固定的。固定总反应器压力就自动固定分压和所需求气体循环比。一般情况下，反应器总压可以利用氢气压力固定，调节氢气分压和其它变量的如VVH，直到这些变量处于可以接受的范围之内。

循环比

在加氢脱硫（HDS）过程中，在高压分离器中分离出来的氢气通过循环压缩机和加热炉循环到反应器。这股物流与在原料加热炉中加热的新鲜进料混合。循环比是1atm，15℃下氢气的体积与15℃下新鲜液体原料体积的比。

补充氢

当循环氢能够保证反应器内所需要的氢分压的时候，需要补充氢来代替在加氢脱硫反应中所消耗的氢气。液相溶解和为调节装置压力进行吹扫及维持循环气体纯度造成了氢气损失。

吹扫比

吹扫比是吹扫气中氢气体积与补充气氢气体积的比值。需要吹扫

来防止在循环气中累积惰性气体和轻烃。吹扫量直接影响循环气中氢

气的纯度。对于重质，高硫原料，为了维持循环氢纯度，需要吹扫比

相当高。使用的吹扫比见表2-1。

表2-1 加氢脱硫工艺的吹扫要求

催化剂

催化剂有两部分构成，催化剂载体和活性组分。载体由具有高空

隙度并能承受温度，压力加氢脱硫反应器的环境。加氢脱硫催化剂使

用载体是球型或条状的氧化铝。活性元素（成分）是以氧化物形式负

载在载体上的金属。应用前，要对催化剂进行硫化以缓和其活性。

加氢脱硫使用的主要催化剂如下：

1. 钴催化剂（氧化铝载钼）是加氢脱硫最基本催化剂。

2. 镍催化剂（氧化铝载钼）专门用于脱氮。

3. 钴催化剂（中性载体载钼和其它金属）。中性载体防止烯烃聚合。这类催化

剂同其它催化剂

联用，用于含烯烃原料。

石脑油加氢脱硫工艺

加氢脱硫的石脑油适用于后续处理；催化重整以提高辛烷值或蒸汽重整用于制氢。在第一种情况下，就称之为预处理。该工艺在催化剂存在和适宜的操作条件下用氢气处理原料，除去原料中的杂质（见图2-2）。

石脑油原料通过进料泵进入装置，与来自催化重整或氢气装置的氢气混合。原料/氢气混合物通过与E-101中的反应器流出物和加热炉H-101换热从而被加热。然后，加热后的原料/氢气混合物从顶部进入脱硫反应器V-101。脱硫反应在反应器中的C O-M O/Al2O3催化剂上进行。由于原料中硫与氢气在催化剂存在下反应，反应器流出物包括脱硫后的石脑油，过量氢气，和原料与氢气反应生成的H2S，轻馏分。

反应器流出物在进入高压分离器V-102之前。通过原料/流出物换热器E-101，空冷器和密封面冷却器E-103进行冷却和部分冷凝。气相和液相在高压分离器中进行分离。气相含有H2S，脱硫反应生成的轻烃和过量氢气经过清洗并送到装置界区外。

来自V-102的液体进入气提塔V-103之前通过与热交换器E-105的气提塔底油热交换而预热，同时溶解在HP分离塔液体中H2和H2S 作为塔顶产品而脱除。来自V-103的上部粗产品通过热交换器E-104