石油煉制加氫技術(shù)問題探析

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摘要：石油以及化工行業(yè)是我國工業(yè)體系中的重要部分。文章針對(duì)石油煉制技術(shù)當(dāng)中加氫技術(shù)進(jìn)行了簡要介紹，首先總結(jié)加氫技術(shù)的工作原理、工作現(xiàn)狀，從3個(gè)方面列舉了實(shí)際煉制工作中的具體應(yīng)用，如汽油、柴油以及渣油的開發(fā)，之后結(jié)合加氫中失活的成因，希望可以給相關(guān)生產(chǎn)工作的開展提供一些參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：石油煉制；加氫技術(shù)；催化劑

石油是世界上重要的能源資源，隨著世界各國對(duì)石油的依賴程度的不斷加深，過度開采問題愈加嚴(yán)重。所以如何提高石油開發(fā)效率的同時(shí)提高石油產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量也就成為了行業(yè)內(nèi)備受關(guān)注的問題。輕質(zhì)油是市面上應(yīng)用較為廣泛的石油材料，可通過在重質(zhì)油中以氫氣作為催化劑，從而提高石油冶煉工藝水平。

1加氫技術(shù)的原理分析

在石油煉制工作中，加氫即是借助于催化劑的反應(yīng)作用來加快反應(yīng)速率、提高石油利用率，對(duì)反應(yīng)物進(jìn)行深度轉(zhuǎn)化，從而提高石油煉制品的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。在催化劑的作用下，重油可以變?yōu)檩^高原子含量的油種，如汽油、柴油等等，但是在煉制過程中不僅僅對(duì)于催化劑的使用有一定的要求，同時(shí)對(duì)于反應(yīng)溫度與壓強(qiáng)也提出了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。在正常情況下，溫度需要控制在500℃左右，而壓強(qiáng)的最佳區(qū)間則在0.2MPa為宜，這樣的條件下最有利于重油反應(yīng)物的裂解，提高油料當(dāng)中氫元素的含量。由于氫分子可以在催化劑表面上吸附，所以大大提高了氫原子的活性，并且與烯烴與炔烴進(jìn)行反應(yīng)，在金屬催化劑的影響之下形成烷烴。加氫反應(yīng)過程主要分為兩個(gè)類型，第一種是有機(jī)化合物與氧化碳進(jìn)行加氫，第二種則是有機(jī)物在被加氫的同時(shí)化學(xué)鍵即出現(xiàn)了斷裂反應(yīng)[1]。

2加氫工藝的地位與優(yōu)勢

加氫技術(shù)在我國的石油煉制工藝當(dāng)中的地位極為重要，已經(jīng)成為最重要的前沿石油加工技術(shù)之一，將其應(yīng)用于石油煉制當(dāng)中可以有效地緩解世界能源危機(jī)，在保證石油煉制的質(zhì)量的同時(shí)提高了輕質(zhì)油的生產(chǎn)量，確保了能源供給。世界各國在不斷加大對(duì)加氫技術(shù)的投入，石油煉制水平也因此得到了顯著提高。隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)，加氫裂化工藝也已成為加氫技術(shù)的重要發(fā)展方向。在石油煉制加工當(dāng)中，加氫裂化即是將氫氣注入到相應(yīng)的壓力容器當(dāng)中，將溫度與壓力調(diào)整到一定的范圍內(nèi)，在正常情況下，溫度在400～450℃左右時(shí)反應(yīng)即可開始，容器壓強(qiáng)達(dá)到0.1～0.15MPa催化劑即可這作用。在達(dá)到最佳環(huán)境條件時(shí)，即溫度500℃左右，壓強(qiáng)的最0.2MPa時(shí)即可致使反應(yīng)物發(fā)生變化，發(fā)生裂化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)重質(zhì)原油的轉(zhuǎn)化，提高利用率。加氫技術(shù)的優(yōu)勢較為明顯，如可以最大程度上轉(zhuǎn)化重油，同時(shí)降低副產(chǎn)物的產(chǎn)量，讓反應(yīng)后期產(chǎn)物的質(zhì)量得到了保證。但是在反應(yīng)過程中對(duì)條件有較為嚴(yán)格的要求，對(duì)于先進(jìn)的生產(chǎn)器材與生產(chǎn)工藝有較高的依賴性，同時(shí)需要相應(yīng)的資金支持與技術(shù)支持，這樣才能保證工藝質(zhì)量，提高成品的應(yīng)用價(jià)值[2]。

3加氫技術(shù)在石油煉制中的應(yīng)用情況

在石油煉制工作當(dāng)中應(yīng)用以氫氣作為催化劑可以有效地提高輕油的產(chǎn)量，并且保證石油煉制度，顯著改善傳統(tǒng)石油煉制環(huán)保性較差的弊端。當(dāng)前加氫技術(shù)在石油煉制工作中的應(yīng)用主要有以下幾點(diǎn)：3.1加氫技術(shù)對(duì)汽油的處理。近年來隨著汽車的普及，汽油的消費(fèi)總量在逐年走高，隨著人們環(huán)保意識(shí)的覺醒，清潔低硫汽油產(chǎn)品有了更為廣闊的市場前景。清潔低硫汽油即是加氫技術(shù)來降低石油中的硫含量。舉例來說，RIPP所開發(fā)的加氫脫硫技術(shù)可以最大程度上讓烯烴處于飽和狀態(tài)，在具體反應(yīng)過程方面則可以分為兩條路徑：其一，以汽油當(dāng)中硫與烯烴分布的特點(diǎn)為準(zhǔn)，對(duì)原油與目標(biāo)產(chǎn)品進(jìn)行分析，選擇合適的分餾點(diǎn)，對(duì)FCC汽油實(shí)現(xiàn)分隔，經(jīng)過加氫的處理，來減少烯烴飽和量；其二，則是應(yīng)用卡法加氫脫硫催化劑技術(shù)。總結(jié)起來，汽油與脫硫催化劑之間的關(guān)系非常密切，由于其活性較強(qiáng)，所以會(huì)影響到催化劑硫化態(tài)的活性相貌結(jié)構(gòu)，以此為基礎(chǔ)，建立起一個(gè)具有選擇性的加氫脫硫活性模型。借助于活性結(jié)構(gòu)與加氫催化劑的關(guān)系即可開發(fā)出具有較好針對(duì)性的催化劑。3.2柴油加氫脫硫技術(shù)。雖然汽油在普通汽車領(lǐng)域已經(jīng)完成了對(duì)柴油的替代，但在各項(xiàng)建設(shè)事業(yè)當(dāng)中，大型機(jī)械設(shè)備數(shù)量越來越多，所以柴油仍然有較大的使用需求。與汽油相比，柴油有較高的污染與能耗，與當(dāng)前的節(jié)能環(huán)保理念相悖，這就需要針對(duì)柴油進(jìn)行脫硫處理，降低柴油中的硫含量。柴油加氫脫硫處理技術(shù)出發(fā)點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面：加氫脫硫催化劑性能得到顯著提高，將活性維持在原數(shù)值的5倍左右，所以需要應(yīng)用催化劑來降低整體空速，提高內(nèi)部反應(yīng)溫度，從而降低裝置的能耗。為這實(shí)現(xiàn)加氫分壓與氫油與逆行增加，可以對(duì)壓縮機(jī)設(shè)備進(jìn)行更新?lián)Q代。但是當(dāng)前投入使用的柴油加氫脫硫技術(shù)普遍存在著成本高、能耗大的缺陷，仍然需要進(jìn)一步改善。隨著技術(shù)的進(jìn)步，高空柴油超高空加氫脫硫技術(shù)得到了推廣與普及，可以有效地緩解上述不足。只要反應(yīng)區(qū)域具有足夠的溫度與濕度就可以將剩余的硫貨物全面脫除，再進(jìn)行加氫處理，就可以產(chǎn)出低硫柴油，降低其對(duì)環(huán)境的破壞。對(duì)現(xiàn)有的催化柴油加氫的技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，尤其對(duì)柴油加氫的深度處理，選擇和應(yīng)用雙功能的催化劑體系，達(dá)到選擇性發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的作用效果。脫除產(chǎn)物中的硫、氮、芳烴，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。3.3渣油的加氫裂化處理。渣油加氫脫硫加工技術(shù)主要是基于現(xiàn)有的脫硫裝置來完成的，將劣質(zhì)渣油進(jìn)行加氫處理后，重油催化裝置即可進(jìn)行進(jìn)一步加工，將其轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)原油，如柴油、石油等等類型。當(dāng)前我國油價(jià)較高，而將渣油利用起來，可以有效地提高資源利用率，對(duì)提高石油市場供貨量、控制油價(jià)來說意義重大。但是當(dāng)前的渣油加氫催化技術(shù)的應(yīng)用仍然有較多的技術(shù)難點(diǎn)，其中催化劑利用率與積碳消除等方面的問題尤為重要；除此之外，對(duì)加氫轉(zhuǎn)化與催化劑平衡方面也是需要探討的問題。與普通原油相比，渣油的粘度較高，分子較大，所以在儲(chǔ)運(yùn)過程中很容易出現(xiàn)積碳問題。為此，可以適當(dāng)提高溫度，從而降低渣油材料的粘度，并利用打孔催化劑的載體材料來實(shí)現(xiàn)催化劑的孔內(nèi)擴(kuò)散。基于上述技術(shù)改善措施，可以有效改善渣油質(zhì)量，并起到一定的潤滑作用[3]。

4石油煉制加氫失活原因及處理

4.1加氫失活原因。在石油煉制工作中，加氫失敗大多是失活所導(dǎo)致的。催化劑的類型可分為三個(gè)類型，分別是基質(zhì)、助劑與分子篩，其中分子篩可以有效地發(fā)揮催化劑活性，基質(zhì)可以提高催化劑的強(qiáng)度，從而促使催化劑發(fā)揮出相應(yīng)的效果。助劑的應(yīng)用可以提高催化劑活性，促進(jìn)其作用的發(fā)揮?？偨Y(jié)起來，催化劑的主要失活原因?yàn)樗疅崾Щ?、結(jié)焦失活或有素物質(zhì)導(dǎo)致的失活。催化劑的水熱失活：水熱失活即是催化劑在反應(yīng)溫度過高的情況下，催化劑表面物質(zhì)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化的情況。催化劑的結(jié)焦失活：在化學(xué)反應(yīng)過程中，所產(chǎn)生的焦會(huì)直接在催化劑上聚集，從而影響反應(yīng)速率，造成失活。在出現(xiàn)催化劑結(jié)焦失活后，加氫速率會(huì)不斷降低，相應(yīng)地，反應(yīng)速率也會(huì)減緩。有毒物質(zhì)造成的催化劑失活：很多常見的有毒物質(zhì)也會(huì)導(dǎo)致催化劑失活，如重金屬、堿性氮化物等等。所以在加工前首先需要去除原油材料中的雜質(zhì)。4.2失活的處理措施。前文已經(jīng)提到，在容器內(nèi)溫度達(dá)到400℃以上時(shí)即開始反應(yīng)，而在500℃則處于最佳反應(yīng)狀態(tài)。在保持此溫度閾值時(shí)，催化劑的水熱失活反應(yīng)則較慢，反之，如果溫度超過該反應(yīng)溫度，則催化劑會(huì)加速失活。所以反應(yīng)速度應(yīng)當(dāng)控制在500℃左右，從而避免出現(xiàn)水熱失活的問題除此之外還可以進(jìn)行石油煉制工藝程序進(jìn)行優(yōu)化。首先需要對(duì)煉油化工原材料進(jìn)行預(yù)處理，避免由于原料當(dāng)中的雜質(zhì)成分過高，給汽油與柴油品質(zhì)造成影響。對(duì)于所生產(chǎn)的油品進(jìn)行制冷或換熱處理，避免生產(chǎn)條件的變化，以免影響到油產(chǎn)品質(zhì)量。其次，還可以應(yīng)用循環(huán)加氫系統(tǒng)，確保氫氣的充分利用，避免消耗量過大導(dǎo)致煉油成本的升高。最后，還可以應(yīng)用相應(yīng)的聯(lián)合精制技術(shù)措施，來實(shí)現(xiàn)燃油的低硫化、低芳烴化。

5結(jié)語

在前文分析中不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前我國石油資源短缺，尤其是所煉制的石油產(chǎn)品多為劣化油，無法適應(yīng)于實(shí)際應(yīng)用需求，并且在一定程度上造成了環(huán)境的破壞。而加氫技術(shù)的應(yīng)用可以很好地滿足于輕質(zhì)原油的應(yīng)用需要，不僅可以提高輕質(zhì)原油的產(chǎn)量與質(zhì)量，更能實(shí)現(xiàn)石油煉制的清潔化發(fā)展，在未來將會(huì)進(jìn)一步普及。

參考文獻(xiàn)：

[1]顏靈峰.石油煉制中的加氫技術(shù)問題探析[J].化工管理,2019(17):121-122.

[2]鄧俊.石油煉制中的加氫技術(shù)問題探析[J].石化技術(shù),2018,25(12):233.

[3]李小輝.石油煉制中的加氫技術(shù)問題探析[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2018,38(23):143-144.

作者:李田亮 單位:延長石油延安煉油廠