催化加氢汇总

加氢精制的用途
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）
对于较重的馏分又称加氢处理，如作为润滑油或 蜡的最后精制则成为加氢补充精制。 加氢处理(hydrotreating)是通过部分加氢裂 化和加氢精制反应使原料油质量符合下一个工 序的要求。加氢处理多用于渣油和脱沥青油。
石油炼制工艺学
第七章 催化加氢
第一节 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
加氢精制过程(hydrofining)
2、加氢脱氮反应
脂Βιβλιοθήκη Baidu胺及芳香胺：（反应能力较强）
R-CH2-NH2 + H2
R-CH3 + NH3
吡啶：
+ 5H2
N
喹啉：
+ 6H2
N
吡咯：
+ 4H2
N
C5H12 + NH3
C3H7
+ NH3
C4H10 + NH3
3、加氢脱氧反应
OH +H2
COOH
+3H2
+H2O CH3+2H2O
4、加氢脱金属反应
芳烃加氢反应，随着反应温度升高和芳烃环数增加，芳烃 加氢平衡常数值下降；对于稠环芳烃各个环加氢反应的平 衡常数值顺序为：第一环＞第二环＞第三环。
用于油品的精制，其目的就是通过加氢脱除石油 中的硫、氮、氧及金属等杂质，并对部分芳烃进 行加氢，改善油品的质量。
催化加氢精制的原料：
轻质馏分、中间馏分、减压馏分、减压渣油 都可能作为加氢精制的原料；
含硫原油的各个直馏馏分都需要加氢精制后 才能达到产品的质量要求；
石油热加工产物含有烯烃和二烯烃等不饱和 组份，也必须要通过加氢精制提高其安定性 和改善其质量。
上述加氢精制反应的反应速率大致顺序为：
脱金属>二烯烃饱和>脱硫>脱氧>单烯烃饱和 >脱氮>芳烃饱和
实际上，各类化合物的结构不同，其反应 活性也相当的差别。但是总的来看，加氢 脱硫比加氢脱氮容易一些。
二、加氢裂化过程的化学反应
1、烷烃、烯烃的加氢裂化反应
烷烃的加氢裂化反应包括原料分子中某一处C—C 键的断裂及其生成不饱和分子碎片的加氢，反应 速度随着烷烃分子量增大而加快。
3、芳烃的加氢裂化反应
主要反应：苯环的加氢、异构化成五员环烷、然后开 环生成烷烃断链。
稠环芳烃的加氢裂化反应包括了上述各过程，只是 它的加氢和断环反应是逐个依次进行的。在高酸性 活性催化剂作用下，还进行中间产物的深度异构化、 脱烷基侧链和烷基歧化反应等。
在一定的反应条件下，稠环芳烃的转化程度最大， 多环芳烃和多环环烷--芳烃的转化程度也大，单环 芳烃和单环环烷烃则稳定性比较高。
加氢过程反应热
加氢过程是放热反应，主要反应的平均反应热 （单位：1×107J/kmol）
烯烃加氢饱和 10.47 芳烃加氢饱和 3.256 加氢脱硫 6.978 加氢脱氮 9.304 环烷烃加氢开环 0.93 烷烃加氢裂化 1.477×106 J/mol
加氢裂化反应的热力学特点
烃类裂解和烯烃加氢饱和等反应化学平衡常数较大，不受 热力学平衡常数的限制。
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。
催化加氢在石油加工中相当重要，在国外催化加 氢过程仅次于催化裂化。在我国催化加氢过程正 得到快速发展。主要原因在于：
渣油中的金属化合物在H2/H2S存在条件下，转化 为金属硫化物沉积在催化剂表面上。
H2 , H2S
R M R'
MS2 + RH+ R'H
N N
Ni
N
N
H2 , H2S
NiS+
N
(吡 咯 系 )
5、烯烃加氢饱和反应
烯烃加氢饱和反应速度较快，易反应完全。
R-CH=CH2+H2 → R-CH-CH3
R-CH=CH-CH=CH2+2H2 → R-CH2-CH2-CH2-CH3
1、加氢脱硫反应（最主要的反应）
RSH + H2 →RH +H2S
R-S-R + 2H2→2RH + H2S
RSSR+ 3H2→2RH + 2H2S
R
S + 4 H 2 R - C 4 H 9 + H 2 S
+ 2 H 2
S
+ H 2 S
化学平衡常数较大，而实际由反应速率决定。
反应活性：噻吩﹤四氢噻吩≈硫醚﹤二硫化物﹤硫醇
见P289图7-2、3
2、环烷烃的加氢裂化反应
环烷烃在加氢裂化条件下发生异构化、断环、脱烷 基侧链的反应，也会发生不显著的脱氢反应。
带长侧链的单环环烷烃主要是发生断侧链反应。
六员环烷较稳定，一般是先通过异构化反应转化 为五员环烷烃后再断环成为相应的烷烃。
双六员环烷烃往往是其中的一个六员环先异构化 为五员环后再断环，然后才是第二个六员环的异 构化和断环。这两个环中，第一个环的断环是比 较容易的，而第二个环则较难断开。
CnH2n+2+H2→CmH2m+2+Cn-mH2(n-m)+2
加氢裂化过程中，烷烃和烯烃均能发生异构化反应， 从而使产物中异构烷烃与正构烷烃的比值较高。
加氢裂化过程中，烷烃与烯烃会发生少部分的环化 反应反应生成环烷烃。
烷烃和烯烃的加氢裂化反应都是遵循正碳离子反应 历程。
烷烃的裂化和异构化反应的途径：
含硫原油及重质原油的产量日益增多，需要提高 原油的加工深度，获得更多的轻质油品。
对油品质量的要求不断提高以减少对大气的污染。
第二节 加氢过程的化学反应
一、加氢处理过程的化学反应
加氢脱硫 （HDS） 加氢脱氧 （HDO） 加氢脱氮 （HDN） 加氢脱金属 （HDM） 不饱和烃的加氢饱和
注意：烯烃加氢饱和反应是放热效应，且热效应较大。 因此对不饱和烃含量高的油品进行加氢时，要注意控 制反应温度，避免反应器的超温。
6、芳烃加氢饱和反应
+5 H 2
+7 H 2
在一般的工艺条件下，芳烃加氢饱和困难，尤其是 单环芳烃，需要较高的压力及较低的反应温度。
在芳烃的加氢反应中，多环芳烃转化为单环芳烃比 单环芳烃加氢饱和要容易得多。