辽宁石油化工大学石油加工催化加氢课件

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1、第四节加氢过程的主要影响因素加氢工艺种类繁多，它们加工的原料不同，所用催化剂不同，得到的产品也不同。影响加氢过程的因素很多，它们关系到各种产品，特别是目的产品的分布和质量以及催化剂的使用寿命及装置运转周期。同时，也影响到工业装置的公用工程消耗及操作成本。因此，研究加氢过程的影响因素其有十分重要的意义。本节着重讨论反应压力，温度，空间速度，及氢油比这四大工艺参数对加氢过程的影响在加氢过程中，反应压力起着十分关键的作用，这与其他炼油轻质化工艺，如催化裂化、焦化等有较大的不同。反应压力的影响是通过氢分压来体现的，系统中氢分压决定于反应总压、氢油比、循

2、环氢纯度、原料油的汽化率以及转化深度等。为了方便和简化，一般都以反应器入口的循环氢纯度乘以总压来表示氢分压。（一）氢分压对加氢精制反应过程的影响1氢分压对加氢脱硫和加氢脱氮反应过程的影响对于含硫化合物的加氢脱硫和烯烃的加氢饱和反应，在压力不太高时就有较高的平衡转化率。汽油在氢分压高于2.5～3.0MPa压力下加氢精制时深度不受热力学平衡控制，而取决于反应速度和反应时间。总的来说，提高氢分压有利于加氢过程反应的进行，加快反应速度。加氢脱硫和脱氮过程增加氢分压对加氢脱硫和加氢脱氮反应都有促进作用，脱硫率和脱氮率都随压力的升高而增加，但对两者的影响程

3、度不同。对于硫化物的加氢脱硫，在压力不太高时就可达到较高的转化深度。压力对提高加氢脱氮反应速率的影响远远大于脱硫。这是由于加氢脱氮反应需要先进行氮杂环的加氢饱和所致，而提高压力可显著地提高芳烃的加氢饱和反应速度。而对于馏分油的加氢脱氮，由于比加氢脱硫困难，因此需要提高压力。二次加工柴油馏分含有较多的氮化物，其加氢处理通常需要在中等压力下进行。柴油馏分加氢精制的反应压力一般在4.0～5.OMPa,氢分压大约为3.0～4.0MPa，这时可以达到良好的精制效果。但是压力对柴油加氢精制的影响要复杂一些。柴油馏分在加氢精制条件下可能是气相，也可能是气液混

4、相。在处于气相时，提高反应压力使反应时间延长，从而提高了精制深度，特别是脱氮率显著提高，这是因为脱氮反应速度较低;而对脱硫率影响不大。这是因为脱硫速度较高，在较低的压力时已有足够的反应时间。在精制含氮原料时，为了保证达到一定的脱氮率而不得不提高压力或降低空速。如果其他条件不变，将反应压力提高到某个值时，反应系统中会出现液相。在开始出现液相后，继续提高压力将会使精制效果变差。有液相存在时，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。因此，在出现液相之后，提高反应压力会使催化剂表面上的液层加厚，从而降低了反应速度。如果压力不变，通

5、过提高氢油比来提高氢分压，则精制深度会出现一个最大值。出现这种现象的原因是:在原料完全气化以前，提高氢分压有利于原料气化，而使催化剂表面上的液膜减小，同时也有利于氢向催化剂表面的扩散，因此在原料油完全气化以前，提高氢分压(总压不变)有利于提高反应速度。在完全气化后提高氢分压会使原料分压降低，从而降低了反应速度(柴油加氢精制可视为一级反应)。由此可见，为了使柴油加氢精制达到最佳效果，应选择原料油刚刚完全气化时的氢分压。一般情况下，当反应压力为4.0～5.0MPa时，采用氢油比150～600(N)/m3体积比）可以达到适当的氢分压。大于350℃的重

6、馏分在加氢精制条件下，经常处于气液混相。因此提高氢分压能显著地提高反应速度而提高精制效果。但是由于设备投资的限制，重馏分加氢精制的反应压力一般不超过7.0～8.0MPa。蜡油和渣油中杂原子化合物分子量大，较难进行加氢反应，其加氢处理和加氢裂化通常在高压下进行。2加氢脱芳烃过程芳烃加氢反应的转化率也是随反应压力升高而显著提高，如图6-4-1。1对裂化转化深度的影响在固定反应温度及其他条件下，压力对转化深度有正的影响。2对产品分布和质量的影响反应压力对裂化产品的产品分布和质量影响如表6-3-1所示。从表中可以看出，重质馏分油的加氢裂化，当转化率相同

7、时，压力对产品分布没有影响，这是因为加氢裂化反应遵循正碳离子反应和β-断裂的反应机理，而这一催化反应过程基本上与氢气分压无关。但产品的质量受氢分压影响较大，重质原料在轻质化过程中都要进行脱硫、脱氮和芳烃饱和等加氢反应，如前所述脱硫、脱氮反应与氢分压的关系，特别是产品中的芳烃含量与反应氢分压有很大的关系，随着压力增加，芳烃的加氢饱和度提高很大，从而大大改变了产品质量，喷气燃料烟点和柴油十六烷值都显著增加。由于高的氢分压提高了过程的加氢反应速率，抑制了焦炭的生成，降低了催化剂的失活速度，催化剂的活性稳定性都有提高。虽然提高氢分压时可显著地促进加氢脱

8、氮、芳烃加氢饱和、加氢裂化等反应的进行，但同时氢耗和反应热明显增加，催化剂床层温升增加。在考虑采用较高氢分压时，需要分析新氢量的供给、系统压力的平稳及