石油煉制中的加氫技術(shù)問題探析

劉嘉

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)在快速的發(fā)展，社會(huì)在不斷的進(jìn)步，加氫技術(shù)是石油煉制過程中非常重要的技術(shù)手段之一。加氫技術(shù)科學(xué)合理的利用，不僅能夠提高輕質(zhì)石油的產(chǎn)量，而且還能夠促使石油碳?xì)涞恼麄€(gè)含量得到有效的控制。因此，本文針對(duì)現(xiàn)階段存在于加氫技術(shù)的各種問題進(jìn)行分析，并且結(jié)合實(shí)際，提出有針對(duì)性的解決措施，為石油煉制的整體效果提升提供保障。

關(guān)鍵詞：石油煉制；加氫技術(shù)；存在問題；解決措施

引言

石油煉制中加氫技術(shù)為重要的應(yīng)用技術(shù)，加氫技術(shù)的有效應(yīng)用，對(duì)于石油煉制質(zhì)量的提升，以及企業(yè)實(shí)際收益的提升發(fā)揮了重要的作用。在此過程中分析關(guān)于石油加氫技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，以及加氫技術(shù)應(yīng)用中存在的問題，則成為當(dāng)前石油化工行業(yè)發(fā)展中主要面臨的問題。

1石油加氫技術(shù)原理

目前石油的提煉過程主要指的是石油分子中氫、碳比例的調(diào)整，進(jìn)而產(chǎn)生新產(chǎn)品的過程。石油的煉制大致分為脫碳、加氫兩個(gè)過程，脫碳過程主要是將一部分的石油碳含量降低，另一部分石油碳、氫比例升高，這一過程的典型就是焦化。而加氫的過程是使所有石油的碳、氫比下降。目前各國所開采的石油品質(zhì)越來越低，就是因?yàn)樘?、氫的比值越來越高，但是隨著國家經(jīng)濟(jì)、科技的發(fā)展，對(duì)于石油煉制的品質(zhì)要求越來越嚴(yán)格，這就使得石油煉制中越來越多的運(yùn)用到加氫技術(shù)。目前石油大多被煉制成汽油、柴油等，其中從石油到汽油的過程就是硫含量的變化以及烯烴和芳烴值大幅度下降，從石油到柴油的特點(diǎn)是其硫含量降低，十六烷值有所提高。為了煉制出高質(zhì)量的燃油，從石油中提煉出高辛烷值的汽油和低硫的柴油是未來提煉的發(fā)展趨勢(shì)。目前想達(dá)到這類提煉效果，都可以通過加氫來完成，這樣既可以降低石油煉制后產(chǎn)品中硫、烯烴、芳烴的含量，還能提高十六烷值和改善石油結(jié)構(gòu)。所以目前各國的石油公司和它們的科研機(jī)構(gòu)都在大力研發(fā)石油煉制的加氫技術(shù)，越來越多的新型加氫技術(shù)被石油廠所采用。

2石油煉制中加氫技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

2.1石油煉制中的加氫裂化技術(shù)

在利用加氫技術(shù)對(duì)石油煉制過程精細(xì)化處理時(shí)，還能需要通過加強(qiáng)裂化強(qiáng)化對(duì)其的處理，才能更好地確保石油煉制的純度提升。在加氫裂化技術(shù)中，其主要是對(duì)傳統(tǒng)催化裂化技術(shù)進(jìn)行的改進(jìn)，且臨氫條件催化裂化時(shí)，對(duì)催化裂化中的脫氫縮合反應(yīng)進(jìn)行有效的抑制，從而有效的預(yù)防其被碳化。在利用其進(jìn)行石油煉制時(shí)，其壓力在6.5～13.5MPa，溫度在340～420℃，從而得到的產(chǎn)品不含有烯烴的高品位產(chǎn)品，使得液體可以完全回收。也就是在煉制石油時(shí)，由于其壓力與溫度較高，所以氫氣在催化劑的作用下，將重質(zhì)原油進(jìn)行加氫和裂化以及異構(gòu)化反應(yīng)之后，將其轉(zhuǎn)換成輕質(zhì)油。相較于催化裂化，其不同點(diǎn)就在于不僅要催化裂化，而且還要伴隨著烴類加氫反應(yīng)，將加氫與催化裂化進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，從而人確保重質(zhì)原油在催化裂化之后形成輕質(zhì)油品，達(dá)到煉制的目的。

2.2柴油開發(fā)中的應(yīng)用

柴油為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中重要的需求能源，其對(duì)于各類大型機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行，以及工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展發(fā)揮了重要的作用。但由于柴油在應(yīng)用中其排放物的硫含量較高，對(duì)于環(huán)境氣候產(chǎn)生了一定的污染現(xiàn)象，隨著當(dāng)前各類環(huán)保理念的推行，關(guān)于柴油應(yīng)用中的含硫量降低，也引起了廣泛的關(guān)注。其中分析當(dāng)前在采油開發(fā)中加氫技術(shù)的應(yīng)用，主要通過加氫催化劑的應(yīng)用，降低柴油中的含硫量。具體應(yīng)用中通過提高催化劑反應(yīng)溫度，提升反應(yīng)效率，降低能源空耗，最終達(dá)到降低柴油含硫量，提升能源環(huán)保性的目的。

2.3加氫脫硫催化劑

在現(xiàn)代工業(yè)不斷快速發(fā)展的背景下，人們對(duì)汽油的整體需求量越來越大，而且汽油的應(yīng)用變得逐漸普及。而與之共同發(fā)展起來的，就是加氫脫硫技術(shù)。該技術(shù)在企業(yè)的實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)低硫企業(yè)而言，在某種程度上能夠起到良好的帶動(dòng)性作用。加氫技術(shù)在應(yīng)用時(shí)，其整體應(yīng)用效果能夠直接對(duì)加氫脫硫的效率和質(zhì)量產(chǎn)生影響。而且，從實(shí)踐中的反復(fù)應(yīng)用和研究可以看出，加氫脫硫技術(shù)的關(guān)鍵要素就是要在實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)其最大的烯烴飽和度。在對(duì)其應(yīng)用時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用水平以及最終應(yīng)用效果給予更多的關(guān)注和重視。與此同時(shí)，還要盡可能對(duì)石油油烴的分布情況給予更多的關(guān)注，這樣才能夠?yàn)楹罄m(xù)原油在實(shí)際應(yīng)用過程中的價(jià)值和作用打下良好基礎(chǔ)。

3石油加氫技術(shù)常見問題研究

3.1柴油加氫技術(shù)常見問題研究

對(duì)于柴油的加氫技術(shù)來說，主要目的就是減少柴油中硫的含量。像歐洲對(duì)于柴油中硫含量的規(guī)定，在不到10年的時(shí)間里就改動(dòng)的三次，從最開始的350mg/g到之后的50mg/g、10mg/g。對(duì)于生產(chǎn)低硫含量的柴油，依靠的加氫技術(shù)主要為下面幾種。1）采用高性能的加氫技術(shù)。這樣可相對(duì)于低性能來說提高3～5倍的效果。2）改變加氫技術(shù)的環(huán)境溫度。不同的環(huán)境溫度對(duì)于加氫效果的影響很大，當(dāng)反應(yīng)環(huán)境調(diào)節(jié)到合適的溫度時(shí)，可以加大產(chǎn)品中硫含量的減少。3）提高氫分壓和氫/油比。這類技術(shù)的代表有RTS技術(shù)，這類技術(shù)的研發(fā)需要考慮硫化物在加氫脫硫反應(yīng)和芳烴加氫反應(yīng)的熱力學(xué)平衡。近年來國家針對(duì)生產(chǎn)歐Ⅳ和歐Ⅴ型的柴油，開發(fā)出了RTS技術(shù)，該技術(shù)主要是由RIPP開發(fā)出來針對(duì)柴油的超深度加氫脫硫技術(shù)。在這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)中，需要了解關(guān)于硫化物以及芳烴進(jìn)行加氫反應(yīng)的熱力學(xué)平衡，這種技術(shù)在目前的使用中通常都是在反應(yīng)溫度小于400℃時(shí)進(jìn)行，并且這項(xiàng)技術(shù)的目的是為了使得生產(chǎn)的產(chǎn)品硫含量低于10μg/g，目前的研究可以發(fā)現(xiàn)芳烴在進(jìn)行加氫技術(shù)的反應(yīng)中對(duì)于環(huán)境溫度有很高的敏感性，這也就是為什么在一些高溫環(huán)境下進(jìn)行加氫催化劑的使用會(huì)產(chǎn)生黃綠色的產(chǎn)品。并且在柴油加氫技術(shù)中通常芳烴加氫時(shí)由于反應(yīng)環(huán)境壓力的變化，會(huì)對(duì)反應(yīng)時(shí)的熱力學(xué)平衡拐點(diǎn)有所影響，當(dāng)周圍壓力越高時(shí)，拐點(diǎn)發(fā)生時(shí)的溫度就偏高。柴油加氫技術(shù)的常見問題還有氮化物和多環(huán)芳烴含量的影響，所以為了進(jìn)行氮化物和多環(huán)芳烴的含量控制，可以改變反應(yīng)時(shí)的溫度，但是對(duì)于溫度的改變要控制在合理的區(qū)域，首先是高溫反應(yīng)區(qū)，高溫反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)主要是為了進(jìn)行硫化物以及氮化物的去除，以及是多環(huán)芳烴達(dá)到飽和的狀態(tài)，其次就是低溫反應(yīng)區(qū)，低溫反應(yīng)區(qū)的目的是對(duì)殘留的硫化物進(jìn)行去除，再一次對(duì)多環(huán)芳烴進(jìn)行加氫飽和，使得生產(chǎn)的柴油幾乎是水白的顏色。

3.2水熱失活

加氫技術(shù)在石油煉制中的應(yīng)用，主要通過施加催化劑進(jìn)行工藝生產(chǎn)作業(yè)，因此分析催化劑則為技術(shù)應(yīng)用中的核心要素。具體分析當(dāng)前在技術(shù)應(yīng)用中，主要影響催化劑應(yīng)用質(zhì)量的因素之一即為：水熱失活。工藝生產(chǎn)中因水蒸氣及溫度環(huán)境的變化，使得催化劑的表面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化，最終造成催化劑活性降低，反應(yīng)效果降低的現(xiàn)象。

3.3催化劑中毒失活

石油煉制生產(chǎn)中加氫技術(shù)因催化劑中毒失活，產(chǎn)生的不良現(xiàn)象也較為多見。催化劑中毒失活現(xiàn)象主要表現(xiàn)為：工藝生產(chǎn)中有毒物質(zhì)與催化劑產(chǎn)生反應(yīng)。造成催化劑失活，無法進(jìn)行催化效果的發(fā)揮，造成工藝失效等不良現(xiàn)象。其中分析催化劑中毒失效，可通過化學(xué)吸附法進(jìn)行處理，以此重新發(fā)揮催化劑的應(yīng)用活性。

3.4渣油加氫技術(shù)常見問題研究

渣油的加氫技術(shù)主要是讓渣油加氫處理后可以當(dāng)作重油催化裂化裝置的原料，還能在經(jīng)過加氫技術(shù)的同時(shí)產(chǎn)生一些柴油和石腦油。目前渣油的加氫技術(shù)主要考察的是催化劑的活性和使用時(shí)間。主要的關(guān)鍵技術(shù)大概分為：1）催化劑利用率。2）積炭的降低。3）使得反應(yīng)器出現(xiàn)壓降和熱點(diǎn)。4）對(duì)于瀝青質(zhì)的加氫轉(zhuǎn)化。5）加氫催化劑有較高的使用壽命以及活性平衡。所以如何提高加氫催化劑的利用率和降低低炭是渣油加氫技術(shù)需要攻克的難關(guān)。影響渣油加氫技術(shù)的主要方面可以歸結(jié)為渣油分子大，粘度大。解決這些方面的方法可以為提供有效的分子擴(kuò)散通道，分子擴(kuò)散速率的提高。這些方法的實(shí)施可以依靠加氫技術(shù)中催化劑各個(gè)顆粒直徑的不同。直徑大的加氫催化劑可以加快渣油在催化劑孔中的擴(kuò)散。降低渣油粘度的方法可以為加快氫催化劑的孔內(nèi)擴(kuò)散系數(shù)和提高實(shí)驗(yàn)的環(huán)境溫度，同時(shí)也可以在實(shí)驗(yàn)中添加一些輕油來降低渣油的粘度，但是不能選擇餾蠟油來當(dāng)進(jìn)行渣油的稀釋，因?yàn)檫@會(huì)出現(xiàn)裝置將餾蠟油當(dāng)作原料的問題。傳統(tǒng)的渣油加氫是將氫尾油作為催化劑，但是這種催化裂化技術(shù)會(huì)讓回?zé)捰彤a(chǎn)生大量污染物如有害氣體和焦炭，這就會(huì)對(duì)石油煉化中的催化裂化產(chǎn)生不利的影響。在渣油的加氫技術(shù)，通常多環(huán)芳烴分子會(huì)在加氫的過程中產(chǎn)出飽和反應(yīng)，飽和反應(yīng)后會(huì)生成飽和芳烴，這些通過加氫技術(shù)而產(chǎn)生的雙環(huán)芳環(huán)部分會(huì)在之后的催化裂化反應(yīng)中生成柴油餾分，渣油中的芳環(huán)部分會(huì)催化裂化為汽油餾分，渣油中的烴部分也會(huì)在催化裂化后成為汽油餾分，這些芳環(huán)部分和烴部分還會(huì)有一部分成為液化的氣餾分，但是渣油會(huì)在使用加氫技術(shù)后產(chǎn)生更低的焦炭。想要將渣油中的粘度降低以及提高渣油的相溶性和擴(kuò)散性，可以通過進(jìn)行加氫以及滲入一些高芳香性催化裂化的回?zé)捰?，這樣還能進(jìn)一步提高渣油的加氫反應(yīng)，想要將瀝青質(zhì)也能與催化劑進(jìn)行充分的反應(yīng)，也可以通過這種方法，因?yàn)楦叻枷阈曰責(zé)捰涂梢詭椭蛯?duì)瀝青質(zhì)進(jìn)行溶解。將瀝青質(zhì)進(jìn)行溶解后，就會(huì)減少瀝青質(zhì)在反應(yīng)后沉淀到催化劑上，這樣就會(huì)防止加氫技術(shù)產(chǎn)生一部分積炭，還能幫助催化劑保持活性。

結(jié)語

在石油煉制過程中，采取加氫技術(shù)不僅能夠提高石油煉制的整體效率，而且還能夠保證石油煉制的質(zhì)量，但是在其中仍然存在很多問題。針對(duì)這些問題，最有效的處理方法就是采取高性能、高質(zhì)量的催化劑，將其與加氫技術(shù)進(jìn)行有效融合。這樣不僅能夠從根本上保證石油的整體用量得到有效控制，而且還能夠推動(dòng)加氫技術(shù)在石油煉制中的應(yīng)用，為石油資源的可持續(xù)利用提供有效保障。

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