辽宁石油化工大学石油加工催化加氢课件.ppt

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 （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。 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。 基本结论 1、氢分压与物料组成和性质、反应条件、过程氢耗和总压等因素有关； 2、随着氢分压提高，脱硫率、脱氮率和芳烃加氢饱和转化率也随之增加。 3、对于VGO原料，在其它参数相对不变的的条件下，氢分压对裂化转化深度产生正影响 4、重质馏分油的加氢裂化，当转化率相同时，其产品分布基本与压力无关 5、氢分压是影响产品质量的重要参数 6、过低的氢分压将导致催化剂快速失活而无法长期运转。 二、反应温度 （一）温度对加氢精制过程的影响 1 加氢脱硫和脱氮过程 温度对HDS和HDN反应速率的影响遵循阿累尼乌斯方程。在一定的反应压力下，反应速率常数的大小与反应的活化能和反应温度有关。对于特定的原料油和催化剂，反应的活化能是一定的。因此，提高温度时反应速率常数增加，反应速率加快。 2 加氢脱芳烃过程 加氢脱芳烃是一个可逆的放热过程，且受热力学的限制。当反应温度增加时，脱氢反应速率亦随之增加，这将抵消温度增加对于芳烃加氢反应速率的影响。 工业上希望有较高的反应速度，但反应温度的提高受某些反应的热力学限制，所以，必须根据原料性质和产品要求等条件来选择适宜的反应温度。在通常使用的压力范围内。加氢精制温度一般不超过420℃，因为高于420℃会发生较多的裂化反应和脱氢反应。重整原料精制采用较高的反应温度(400～420℃)不会影响产品质量。航空煤油精制一般只采350～360℃，因为当温度超过370℃时，四氢萘和十氢萘发生脱氢而生成萘，使平衡转化率急剧上升(反应压力5.0MPa)。柴油加氢精制的温度在400～420℃以内，因为反应温度升高会发生单环和双环环烷烃的脱氢反应而使十六烷值降低，同时加氢裂化加剧使氢耗增大。 （二）温度对加氢裂化反应过程的影响 （二）温度对加氢裂化反应过程的影响 1 对加氢裂化转化率的影响 温度对加氢裂化过程的影响，主要体现为对裂化转化率的影响。在其他反应参数不变的情况下，提高温度可加快反应速率，也就意味着转化率的提高，反应温度与转化率呈线性关系，当反应温度提高，转化率增加。转化率是实际操作中的一个主要控制指标。转化率的调整一般通过调整裂化反应温度来实现。在一定转化范围内，反应温度与转化率基本上呈线性关系。 2 对产品分布和质量的影响 在加氢裂化过程中提高反应温度，裂解速度提高得较快，所以随反应温度升高，反应产物中低沸点组分含量增多，烷烃含量增加而环烷烃含量下降，异构烷/正构烷的比值下降。加氢裂化反应温度的提高受到加氢反应的热力学限制。一般加氢裂化所选用的温度范围较宽(260～400℃)，这是根据催化剂的性能、原料性质和产品要求来确定的。在加氢裂化过程中由于有表面积炭生成，催化剂的活性要逐渐下降。为了保持反应速度，随失活程度的发展，需将反应温度逐步提高。原料中氮化物存在会使催化剂的酸性活性降低，为了保持所需的反应深度，也必须提高反应温度。 这样随着转化率的增加导致低分子产品的增加而引起反应产品分布发生很大变化，这必然要导致产品质量的变化时，亦必然会对产品分布和性质产生影响。转化率对产品质量的影响，变化明显的是与芳香性有关的物化性质。 重石脑油具有高的芳烃潜含量，且随转化率增加而有所减少，但仍维持一个较高的水平。而柴油组分的十六烷值则逐步增加，尾油的BMCI值则大幅度降低，是十分理想的乙烯原料。 （三）反应温升和反应器温升 加氢过程为放热反应，随着反应的深入，释放