1、1,第二章 加氢裂化的工艺过程,2,前 言,为适应我国炼油工业清洁燃料生产、含硫原油加工、原油深度加工的需要，炼油厂将会更加重视和更多地应用加氢裂化技术。加氢裂化过程进行着两种不同类型的反应，加氢精制和加氢裂化：,3,2.1 加氢精制反应 概念：API：烃类在氢压和催化剂存在下，10%的原料油转化为产品分子小于原料分子的加氢过程。IFP：石油馏分中的含硫、含氮、含氧化合物发生脱硫、脱氮、脱氧反应，有机金属化合物氢解、烯烃和芳烃饱和,4,2.1.1 脱硫反应 1.硫醇：C-S键断裂2.硫醚：先生成硫醇，再进一步脱硫,5,3.二硫化物：首先S-S键断开生成硫醇， 然后C-S键断裂4.噻吩：首先杂环
2、加氢饱和，然后C-S键断裂,6,反应速度：反应机理：自由基学说。如果氢气不足， 自由基间可以相互作用,7,2.1.2 脱氮反应 1.非杂环化合物：比较容易2.碱性杂环氮化物（吡咯）：,8,3.吡啶：加氢饱和、开环、脱氮脱氮反应活性顺序结构越复杂，越不容易脱除（450度可脱除96%）,9,2.1.3 脱氧反应 1.环烷酸：比较容易2.苯酚：C-O键较稳定反应条件苛刻（脱除60%）,10,2.1.4 烯烃和芳烃饱和 1.烯烃加氢饱和反应特点：反应速度快，并且反应放热（操作注意）2.芳烃加氢饱和特点：多环部分加氢较快，单环和多环全部加氢速度很小,11,2.1.5 加氢脱金属 1.水溶性无机盐：原油脱
3、盐脱水除去2.油溶性金属化和无机复合物：经过加氢分解形成金属硫化物沉积在催化剂床层（操作注意），加氢脱金属反应速度和快。脱金属二烯烃饱和脱硫脱氧单烯烃饱和脱氮芳烃饱和,12,2.2 加氢裂化的化学反应 概念：在较高的压力的温度下，氢气经催化剂作用使重质油发生加氢、裂化和异构化反应，转化为轻质油（汽油、煤油、柴油或催化裂化、裂解制烯烃的原料）的加工过程。实质：加氢裂化实质上是加氢和催化裂化过程的有机结合。 反应机理：正碳离子机理,13,2.2 加氢裂化的化学反应 正碳离子：缺少一对价电子的碳原子生成正碳离子的条件：要有烯烃、氢质子 烯烃来自于热裂化，氢质子来源于催化剂（催化剂的酸性中心）,14,
4、2.2 加氢裂化的化学反应 正碳离子反应过程,15,生成的正碳离子是伯正碳离子，不稳定，易变成仲正碳离子，然后在位断裂，正碳离子稳定顺序：叔正碳离子仲正碳离子伯正碳离子,16,加氢裂化过程的主要化学反应：加氢裂化、裂化反应、异构化反应2.2.1烷烃及烯烃的加氢裂化1.裂化反应烷烃及烯烃的裂化反应是C-C键断裂，大分子的烷烃或烯烃裂解为小分子的烷烃,热裂解,17,18,2.异构化反应 烷烃和烯烃均发生异构化反应，使产物中异构烃较多，催化剂酸性越高，产物的异构越多3、环化反应,19,2.2.2环烷烃的加氢裂化1.单环环烷烃：发生异构、断环、脱烷基侧链反应，生成小分子的烃类,20,2.多环环烷烃：一
5、个环先异构然后断环，当反应继续延续时，第二个环异构断裂，生成小分子烃类2.2.3芳烃 的加氢裂化1.单环芳烃,21,2.稠环芳烃：,22,23,24,稠环芳烃反应特点,25,2.2.4 异构化,1.烷烃异构：放热反应，正碳离子反应的一部分，低温有利2.环烷烃：五六圆环间,26,2.3 加氢裂化反应热力学特点 2.3.1脱硫反应热力学1.多数硫化物：受反应速度的影响2.噻吩：压力、温度2.3.2脱氮反应热力学1.温度：升高，脱氮率先升高后降低2.压力：高压对体积减小的反应有利,高温高压,27,2.3.3芳烃饱和反应热力学1.温度：低温有利2.压力：高压有利2.3.4加氢裂化反应热力学特点,28,
6、29,2.4 加氢裂化反应影响因素 2.4.1几个公式：脱硫率；脱氮率芳烃饱和率单程转化率总转化率。,30,2.4.2反应温度1.表达方式：反应器进口温度：燃料压力流量控制； 循环油旁路量控制反应器出口温度：监控，不控制催化剂床层进口温度：冷氢控制，加权平均值催化剂床层出口温度：监控温升，不控制，加权平均值,最重要最灵活最有效,31,表达方式LAT：BAT:CAT:温升：尽量平均,32,催化剂允许的最高温度和床层的最高温升：飞温、超温 运行初期温度比较低，末期温度较高径向温差：热点，停留时间长，要求分布均匀催化剂失活速率：温度变化/时间2.反应温度与原料油 原料中硫、氮等含量，烯烃含量，组分变
7、重。3.反应温度与转化率 温度升高，转化率增大,33,34,4.反应温度与反应器内流体分布性能 分不均衡，避免热点和影响产品分布。5.反应温度与催化剂装填方式 多装催化剂，改善分布，提高液体接触率6.反应温度与生产操作 能调整的最主要的操作条件,35,2.4.3反应压力和氢分压1.氢分压氢分压提高有利于脱硫、氮、氧、烯烃和芳烃饱和 促进加氢反应，抑制裂化和异构反应,36,2.氢分压与转化率,37,3、氢分压与产品质量 脱除杂质效果好4.氢分压与流体分布 气相反应器，压力越低，气化率越高。 从入口到出口，温度升高，压力降低，液相流速减小5.氢分压与催化剂活性 分压高不易结焦，催化剂使用寿命长6.氢分压与能耗 压力等级越高，能耗越大,38,2.4.4 空速2.4.5 氢油比,39,
