加氢催化剂的分类、功能及选用201108
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加氢催化剂 分类、功能及选用
中国石化抚顺石油化工研究院 关明华
2011年8月9日
目录
概述 加氢技术分类 加氢催化剂 加氢催化剂选用原则 加氢催化剂选用 加氢催化剂工业应用注意事项 结语
概述
加氢技术起源于上世纪20、30年代在德国开发并 工业应用的煤直接液化技术。
加氢技术包括加氢精制、加氢处理和加氢裂化等 ，在现代炼化工业中已得到非常广泛的应用。
加氢催化剂作为加氢技术的核心，受到人 们的普遍关注。
加氢催化剂为固体催化剂，主要由活性金 属加氢组分和载体组分构成，并加有少量 助剂。
加氢催化剂
主要活性金属加氢组分：
Mo-Co Mo-Ni Mo-Ni-Co W-Ni W-Mo-Ni W- Mo- Ni –Co Pt Pd Ni
加氢催化剂
加氢脱硫 加氢脱氮 加氢脱氧 加氢脱金属(包括Ni、V、Fe、Na、Ca、As、Pb、Hg、Cu等) 加氢脱残炭 烯烃加氢饱和 芳烃加氢饱和 烃类分子骨架异构化 环烷烃开环 大分子裂化 缩合生焦
加氢技术分类
在上述各类反应中，其难易排序如下：
C-C 键的断裂比C-O、C-S及C-N键的断裂 更困难
加氢能力已成为炼化企业现代化水平的重要标志 。
加氢催化剂是加氢技术的核心，因此其开发和应 用受到人们的广泛重视。
加氢技术分类
加氢技术是在适宜温度、压力、临氢和催化剂存 在条件下进行催化加氢/脱氢等反应的石油加工过 程。
其可以加工的原料范围很广，通常包括：液化气 、石脑油、煤油、柴油、蜡油、渣油等来自常减 压蒸馏装置(即原油一次加工装置)的直馏石油馏 分以及来自催化裂化、延迟焦化、热裂化、蒸汽 裂解和溶剂分离等二次加工装置的馏分油产品。
加氢技术分类
加氢产物有些可以直接做为汽、煤、柴、 润、石蜡、溶剂油等清洁产品出厂，有些 则用做下游催化裂化、催化重整、蒸汽裂 解制乙烯等装置的优质进料。
在发达国家的现代化炼化企业中，其出厂 的液体产品在其生产过程中大多甚至全都 至少经历过1次加氢过程。
加氢技术分类
在加氢过程中，主要涉及以下几类反应：
柴油中压加氢改质、 柴油临氢降凝、柴油 加氢降凝、柴油加氢 改质降凝、柴油加氢 改质异构降凝、蜡油 缓和加氢裂化、润滑 油加氢处理、加氢尾 油催化脱蜡、加氢尾 油异构脱蜡
LCO加氢转化、馏 分油加氢裂化、渣 油 加 氢 裂 化 (LCFining 、 H-Oil 、 EST、FRET)
加氢催化剂
加氢技术包括催化剂技术、工艺技术、工 程技术和运行操作技术。
Zn
F
有机表面活性剂/络合剂
加氢催化剂
主要助剂组分：
P Si B Zr Ti
改善金属分布 调节表面酸性质 调节金属与载体表面相互作用 促进生成更多活性中心
Zn
F
有机表面活性剂/络合剂
加氢催化剂
主要助剂组分：
P Si B Zr Ti
改善金属分布 调节金属与载体表面相互作用 调节活性相结构 改善催化剂再生性能
Zn
F
有机表面活性剂/络合剂
加氢催化剂
主要助剂组分：
P Si
改善载体表面性质
B
调节金属与载体表面相互作用
Zr Ti
提高脱硫选择性
Zn
F
有机表面活性剂/络合剂
加氢催化剂
主要助剂组分：
P Si B Zr Ti
抑制催化剂表面焦碳生成 提高对含硫化合物的吸附能力 提高加氢脱硫选择性 吸附反应生成的硫化氢
芳烃加氢>加氢脱氮>加氢脱氧>加氢脱硫 芳烃加氢>烯烃加氢>环烯加氢 单环芳烃加氢>双环芳烃加氢>多环芳烃加氢
加氢技术分类
不同加氢工艺，由于原料加工难度和目的产品 质量要求不同，因此选择了不同的操作压力。
根据操作压力的差异，加氢技术通常可分为：
低压加氢技术：<4.0MPa 中压加氢技术：4.0~10.0MPa 高压加氢技术：>10.0MPa
B
剂再生过程中流失严重，不仅影响催化
Zr
剂活性稳定性和再生性能，而且对反应
Ti
器内构件、反应流出物换热器、空冷器
Zn
以及催化剂再生设备等会产生严重腐蚀，
F
威胁装置安稳长满优运行。
有机表面活性剂/络合剂
加氢催化剂
主要助剂组分：
P Si B
含F催化剂吸水会产生很大的内部应力， 容易引起催化剂破碎/粉化。
主要助剂组分：
P Si B Zr Ti
改善孔结构 调节表面酸性质 抑制镍铝尖晶石生成 配制稳定Mo-Ni-P浸渍液
Zn
F
有机表面活性剂/络合剂
加氢催化剂
主要助剂组分：
P Si
调节表面酸性质
B
改善金属与载体表面相互作用
Zr Ti
促进生成更多II类活性中心
主要载体组分：
氧化铝 改性氧化铝 无定型硅铝 结晶硅铝沸石/分子筛
Y、β、ZSM-5、ZSM-22、ZSM-23
结晶硅磷铝分子筛
SAPO-11
加氢催化剂
主要助剂组分：
P Si B Zr Ti Zn F 有机表面活性剂/络合剂
加氢催化剂
Zn
F
有机表面活性剂/络合剂
加氢催化剂
主要助剂组分：
P Si B
强电负性元素 增强表面酸性质
Zr
调节金属与载体表面相互作用
Ti Zn
改善催化剂脱硫/脱氮及芳烃饱和能力
F
有机表面活性剂/络合剂
加氢催化剂
主要助剂组分：
P
Si
但F在装置开工硫化、生产运行和催化
加氢技术分类
根据加氢过程中碳数低于原料分子的烃类产物 生成量即通常所谓的裂化转化率，可以粗略地 将加氢技术分为加氢精制、加氢处理、缓和加 氢裂化和加氢裂化等四大类。
加氢技术分类
技术类型
加氢精制
加氢处理 缓和加氢裂化 加来自百度文库裂化
裂化转化率，%
接近于0
<15
15~40
>40
实例
液化气 加氢、石脑 OTA、RIDOS、催 油 加 氢 、 煤 油 加 氢 、化柴油 MCI、催化 柴油加 氢、石蜡加 柴油FHI、蜡油加 氢、润滑基础油加 氢处理、渣油加氢 氢补充精制、特种 处理 油品深度加氢脱芳、 重整生成油选择性 加氢脱烯烃
中国石化抚顺石油化工研究院 关明华
2011年8月9日
目录
概述 加氢技术分类 加氢催化剂 加氢催化剂选用原则 加氢催化剂选用 加氢催化剂工业应用注意事项 结语
概述
加氢技术起源于上世纪20、30年代在德国开发并 工业应用的煤直接液化技术。
加氢技术包括加氢精制、加氢处理和加氢裂化等 ，在现代炼化工业中已得到非常广泛的应用。
加氢催化剂作为加氢技术的核心，受到人 们的普遍关注。
加氢催化剂为固体催化剂，主要由活性金 属加氢组分和载体组分构成，并加有少量 助剂。
加氢催化剂
主要活性金属加氢组分：
Mo-Co Mo-Ni Mo-Ni-Co W-Ni W-Mo-Ni W- Mo- Ni –Co Pt Pd Ni
加氢催化剂
加氢脱硫 加氢脱氮 加氢脱氧 加氢脱金属(包括Ni、V、Fe、Na、Ca、As、Pb、Hg、Cu等) 加氢脱残炭 烯烃加氢饱和 芳烃加氢饱和 烃类分子骨架异构化 环烷烃开环 大分子裂化 缩合生焦
加氢技术分类
在上述各类反应中，其难易排序如下：
C-C 键的断裂比C-O、C-S及C-N键的断裂 更困难
加氢能力已成为炼化企业现代化水平的重要标志 。
加氢催化剂是加氢技术的核心，因此其开发和应 用受到人们的广泛重视。
加氢技术分类
加氢技术是在适宜温度、压力、临氢和催化剂存 在条件下进行催化加氢/脱氢等反应的石油加工过 程。
其可以加工的原料范围很广，通常包括：液化气 、石脑油、煤油、柴油、蜡油、渣油等来自常减 压蒸馏装置(即原油一次加工装置)的直馏石油馏 分以及来自催化裂化、延迟焦化、热裂化、蒸汽 裂解和溶剂分离等二次加工装置的馏分油产品。
加氢技术分类
加氢产物有些可以直接做为汽、煤、柴、 润、石蜡、溶剂油等清洁产品出厂，有些 则用做下游催化裂化、催化重整、蒸汽裂 解制乙烯等装置的优质进料。
在发达国家的现代化炼化企业中，其出厂 的液体产品在其生产过程中大多甚至全都 至少经历过1次加氢过程。
加氢技术分类
在加氢过程中，主要涉及以下几类反应：
柴油中压加氢改质、 柴油临氢降凝、柴油 加氢降凝、柴油加氢 改质降凝、柴油加氢 改质异构降凝、蜡油 缓和加氢裂化、润滑 油加氢处理、加氢尾 油催化脱蜡、加氢尾 油异构脱蜡
LCO加氢转化、馏 分油加氢裂化、渣 油 加 氢 裂 化 (LCFining 、 H-Oil 、 EST、FRET)
加氢催化剂
加氢技术包括催化剂技术、工艺技术、工 程技术和运行操作技术。
Zn
F
有机表面活性剂/络合剂
加氢催化剂
主要助剂组分：
P Si B Zr Ti
改善金属分布 调节表面酸性质 调节金属与载体表面相互作用 促进生成更多活性中心
Zn
F
有机表面活性剂/络合剂
加氢催化剂
主要助剂组分：
P Si B Zr Ti
改善金属分布 调节金属与载体表面相互作用 调节活性相结构 改善催化剂再生性能
Zn
F
有机表面活性剂/络合剂
加氢催化剂
主要助剂组分：
P Si
改善载体表面性质
B
调节金属与载体表面相互作用
Zr Ti
提高脱硫选择性
Zn
F
有机表面活性剂/络合剂
加氢催化剂
主要助剂组分：
P Si B Zr Ti
抑制催化剂表面焦碳生成 提高对含硫化合物的吸附能力 提高加氢脱硫选择性 吸附反应生成的硫化氢
芳烃加氢>加氢脱氮>加氢脱氧>加氢脱硫 芳烃加氢>烯烃加氢>环烯加氢 单环芳烃加氢>双环芳烃加氢>多环芳烃加氢
加氢技术分类
不同加氢工艺，由于原料加工难度和目的产品 质量要求不同，因此选择了不同的操作压力。
根据操作压力的差异，加氢技术通常可分为：
低压加氢技术：<4.0MPa 中压加氢技术：4.0~10.0MPa 高压加氢技术：>10.0MPa
B
剂再生过程中流失严重，不仅影响催化
Zr
剂活性稳定性和再生性能，而且对反应
Ti
器内构件、反应流出物换热器、空冷器
Zn
以及催化剂再生设备等会产生严重腐蚀，
F
威胁装置安稳长满优运行。
有机表面活性剂/络合剂
加氢催化剂
主要助剂组分：
P Si B
含F催化剂吸水会产生很大的内部应力， 容易引起催化剂破碎/粉化。
主要助剂组分：
P Si B Zr Ti
改善孔结构 调节表面酸性质 抑制镍铝尖晶石生成 配制稳定Mo-Ni-P浸渍液
Zn
F
有机表面活性剂/络合剂
加氢催化剂
主要助剂组分：
P Si
调节表面酸性质
B
改善金属与载体表面相互作用
Zr Ti
促进生成更多II类活性中心
主要载体组分：
氧化铝 改性氧化铝 无定型硅铝 结晶硅铝沸石/分子筛
Y、β、ZSM-5、ZSM-22、ZSM-23
结晶硅磷铝分子筛
SAPO-11
加氢催化剂
主要助剂组分：
P Si B Zr Ti Zn F 有机表面活性剂/络合剂
加氢催化剂
Zn
F
有机表面活性剂/络合剂
加氢催化剂
主要助剂组分：
P Si B
强电负性元素 增强表面酸性质
Zr
调节金属与载体表面相互作用
Ti Zn
改善催化剂脱硫/脱氮及芳烃饱和能力
F
有机表面活性剂/络合剂
加氢催化剂
主要助剂组分：
P
Si
但F在装置开工硫化、生产运行和催化
加氢技术分类
根据加氢过程中碳数低于原料分子的烃类产物 生成量即通常所谓的裂化转化率，可以粗略地 将加氢技术分为加氢精制、加氢处理、缓和加 氢裂化和加氢裂化等四大类。
加氢技术分类
技术类型
加氢精制
加氢处理 缓和加氢裂化 加来自百度文库裂化
裂化转化率，%
接近于0
<15
15~40
>40
实例
液化气 加氢、石脑 OTA、RIDOS、催 油 加 氢 、 煤 油 加 氢 、化柴油 MCI、催化 柴油加 氢、石蜡加 柴油FHI、蜡油加 氢、润滑基础油加 氢处理、渣油加氢 氢补充精制、特种 处理 油品深度加氢脱芳、 重整生成油选择性 加氢脱烯烃