石油炼制工艺学总结2.docx

第七章催化加氢
一、重点概念
催化加氢：催化加氢是在氢气存在下对石油馏分进行催化加工过程的通称。
加氢处理：指在加氢反应过程中，只有≤10%的原料油分子变小的加氢技术。
加氢裂化：指在加氢反应过程中，原料油分子中有10%以上变小的加氢技术。
加氢精制：指在氢压和催化剂存在下，使油品中的硫、氧、氮等有害杂质转变为相应的硫化氢、水、氨而除去，并使烯烃和二烯烃加氢饱和、芳烃部分加氢饱和，以改善油品的质量。有时，加氢精制指轻质油品的精制改质，而加氢处理指重质油品的精制脱硫。
催化加氢技术包括加氢处理和加氢裂化两类。
加氢精制催化剂的预硫化：目前加氢精制催化剂都是以氧化物的形式装入反应器中，然后再在反应器将其转化为硫化物。
加氢脱硫（HDS）反应：石油馏分中的含硫化合物在催化剂和氢气的作用下，进行氢解反应，转化为不含硫的相应烃类和H2S。
加氢脱氮（HDN）反应：石油馏分中的含氮化合物在催化剂和氢气的作用下，进行氢解反应，转化为不含氮的相应烃类和NH3。
加氢脱氧(HDO)反应：含氧化合物通过氢解反应生成相应的烃类及水。
空速：指单位时间里通过单位催化剂的原料油的量，有两种表达形式，一种为体积空速（LHSV），另一种为重量空速（WHSV）。
氢油比：单位时间里进入反应器的气体流量与原料油量的比值。
设备漏损量：即管道或高压设备法兰连接处及循环氢压缩机运动部位等处的漏损。
溶解损失量：指在高压下溶于生成油中的气体在生成油减压时这部分气体排出时而造成的损失。
二、重点简答题
1、加氢精制的目的和优点。
（1）加氢精制的目的在于脱除油品中的硫、氮、氧杂原子及金属杂质，同时还使烯烃、二烯烃、芳烃和稠环芳烃选择加氢饱和，从而改善油品的使用性能。
（2）加氢精制的优点是，原料油的范围宽，产品灵活性大，液体产品收率高（＞100％(体)），产品质量好。而且与其它生废渣的化学精制方法相比还有利于保护环境和改善工人劳动条件。因此无论加工高硫原油还是加工低硫原油的炼厂，都广泛采用这种方法来改善油品的质量。
2、加氢过程的化学反应
化学反应有加氢脱硫（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
其特点：
各类硫化物加氢脱硫反应很强的放热反应，因而过高的反应温度对硫化物的加氢脱硫反应是不利的。反应温度越高，反应的平衡转化率越低。在相同的反应温度下，反应压力越低，平衡转化率越低，在相同的反应压力下，反应温度越高，平衡转化率越低。在较高的温度下，压力的影响较显著，在低压下，温度下影响比较明显。随着含硫化合物分子中环烷环和芳香环数目的增加，其加氢反应速率是降低的，这主要是由于空间位阻作用所致。反应活性因分子结构和分子大小而异，各种硫化物在加氢精制反应的活性顺序如下：RSH>RSSR’>RSR’>噻酚
此类反应均是放热反应，但是有时随着反应温度的升高，总的加氢脱氮速率有一个极大值。
含氧化合物的加氢精制条件下分解很快，但是对杂环氧化物，当有较多取代基时，反应活性较低。
3、与其他石油二次加工产品比较，加氢裂化产品的特点。
（1）加氢裂化的液体产率高；
（2）加氢裂化的气体产率很低；
（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）原料中多环芳烃在进行加氢裂化反应时经选择断环后，主要集中在石脑油馏分和中间馏分中，使石脑油馏分的芳烃潜含量较高，中间馏分中的环烷烃也保持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，无论加工何种原料，产品中的异构烃都较多。
（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。
4、馏分越重，加氢脱氮越困难的原因？
①馏分越重，含氮量越多；②馏分越重，其氮化物的分子结构就越复杂，空间位阻效应越强，环化合物也增多。
5、加氢裂化中的循环氢的作用有那些？
①提供反应所需氢气；②抑制生焦，保护催化剂；③起热载体作用，带走反应过程放出的热量，维持反应床层温度；④起稀释作用，使原料沿反应床层分布均匀。
6、加氢裂化过程的化学反应：
反应包括烷烃与烯烃的加氢裂化反应（C+离子原理）、环烷烃的加氢裂化反应、芳烃的加氢裂化反应。
7、加氢精制催化剂（具有加氢和裂化两种功能）的预硫化的原因？
活性金属组分的氧化物并不具有加氢活性，只有以硫化物状态存在时才具有较高的活性，但是这些金属的硫化物在运输过程中容易氧化，所有催化剂要预硫化。
8、催化剂失活的原因？
①重质原料中的重金属元素会沉积在催化剂上，堵塞其微孔，促使加氢精制催化剂永久性失活；
②加氢精制催化剂在运转过程中产生的积炭，积炭占有活性中心，使其暂时失活；
③水蒸气占有微孔中心，让催化剂活性降低。
9、三种加氢