渣油加氢工艺的研究与应用
作者：展庆
来源：《科技创新导报》2012年第24期
摘要：近年来，随着我国国民经济的迅猛增长、人们物质生活水平的极大提高及工业化进程的不断深入，国内油品交易市场对于石化产品和车用燃油的需求呈现出空前的热情，而与之形成鲜明对比的是国内原油供给不足的尴尬局面，为了保障工业生产及人们生活的正常需求，我国的原油大量依靠进口。在这种形势下，渣油的回收再利用成为业界普遍关注的热点问题，从组分构成我们可以看到：渣油中含有大量的硫、氮、重金属等有害杂质，而以国内现有的炼油技术水平，为了使渣油达到催化裂化等二次加工工艺条件，并符合国家相关环保要求，渣油加氢工艺是处理渣油最有效的工艺方案，其能够较为彻底的祛除渣油中硫、氮及残炭等杂质对环境的污染。本文从对渣油加氢工艺反应原理及影响因素的分析入手，介绍了当前几种常见的加氢工艺流程，并对渣油加氢工艺的应用现状进行了简要的说明。
关键词：渣油 渣油加氢工艺 反应原理 工艺流程 应用
中图分类号：TE624 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）08（c）-0097-01 1 引言
渣油是原油经过蒸馏工艺加工后剩余的由非理想组份或杂质构成的石油残渣，由于其二次加工难度大，通常情况下会被炼油厂当作锅炉燃料而燃烧掉。而由于残余的渣油比率含量高，进行燃烧处理不仅造成有限制资源的浪费，而且也使周围的环境受到了威胁和污染。采用加氢工艺进行渣油的处理，这种工艺方案不仅可以增加企业的经济收入，减少环境污染，而且更重要的是提高了资源的利用率，真正做到了对有限资源的吃干炸尽，是目前在国内各大炼厂广泛推广和实施的渣油处理工艺。
2 渣油加氢工艺反应原理及影响因素
在渣油加氢的过程中通常会同时发生精制和裂化两类反应，其主要的反应形式如下。
2.1 脱硫反应
脱硫反应是渣油加氢处理工艺中最重要的化学反应，由于渣油硫化物的种类及结构复杂多变，因而在实际反应过程中所涉及的脱硫反应也较为复杂。通常情况硫化物的脱硫反应可近似的看成是渣油中的硫化物在催化剂的作用下发生的碳硫件断裂的氢解反应，并释放出硫化氢气体和不含硫的饱和烃类，而且这一反应是强烈而不可逆的。反应过程中催化剂颗粒外形尺寸、孔径分布及工艺条件是影响加氢脱硫反应活性的两个主要因素。
2.2 脱金属反应
加氢脱金属反应主要的目的是脱出对渣油二次反应性能影响较大的镍、铁等金属杂质。与脱硫反应类似，脱金属反应也是渣油加氢处理的又一重要的化学反应，其反应的全过程通常要经过一种或多种可逆反应传递完成。反应的第一步首先要加氢生成中介产物，中介产物经过进一步的氢解，最后生成固态的金属硫化物附着或沉积在催化剂的表面或孔口附近。反应过程中催化剂颗粒外形尺寸、孔径分布及反应物分子的扩散速率是影响加氢脱金属反应活性的两个主要因素。
2.3 脱氮反应
渣油中的氮元素是以氮杂环化合物的形式存在的，其加氢反应通常要先经过杂环饱合，然后才是碳氮建断裂生成气相产物，因而渣油脱氮反应的过程是非常复杂和多变的。产物中硫化氢含量、各种氮化物之间的竞争吸附及反应物分子的扩散速率是影响脱氮反应活性的主要因素。
2.4 芳烃加氢反应
芳烃加氢反应由于受到热力学控制，因而成为所有加氢反应中最难实施的一类反应。稠环芳烃的加氢是渣油芳烃加氢的主要反应类型，当反应在较高氢分压及低温下进行时，芳烃的加氢饱和条件充分，反应化学平衡向右侧移动；而当反应在较低氢分压及较高温度下进行时，芳烃的加氢饱和条件不充分，反应化学平衡向左侧移动，形成多环芳烃和焦炭吸附、沉积在催化剂上，使催化剂丧失活性。因而氢分压及催化剂的反应温度是影响芳烃加氢反应能否正常进行的主要因素。
2.5 加氢裂化反应
加氢裂化反应是一类具有较大反应热的放热反应，其主要是通过催化剂的作用，将渣油中具有较大分子量的大分子分解成小分子。蜡油、柴油及石脑油是加氢裂化反应的主要产物，转化率是衡量加氢裂化反应程度的主要性能指标。
3 渣油加氢工艺流程及应用现状
3.1 工艺流程
渣油加氢工艺的主要工艺流程可以简要的叙述为：进入流程的渣油原料经过加热炉的换热加热达到加氢工艺的反应温度，之后，进入反应器的渣油在催化剂的作用下发生加氢反应，加氢产物经分离器分离后形成气液两相，气相脱硫后重新返回系统使用，液相经分馏塔分馏后生成石脑油、柴油等不同类产品。其中柴油可用于对全厂的组份进行调合，而加氢渣油既可作为燃料油使用或又可成为下游装置的原料。
3.2 渣油加氢工艺类别及应用现状
渣油加氢工艺的研究与应用
作者：展庆
来源：《科技创新导报》2012年第24期
摘要：近年来，随着我国国民经济的迅猛增长、人们物质生活水平的极大提高及工业化进程的不断深入，国内油品交易市场对于石化产品和车用燃油的需求呈现出空前的热情，而与之形成鲜明对比的是国内原油供给不足的尴尬局面，为了保障工业生产及人们生活的正常需求，我国的原油大量依靠进口。在这种形势下，渣油的回收再利用成为业界普遍关注的热点问题，从组分构成我们可以看到：渣油中含有大量的硫、氮、重金属等有害杂质，而以国内现有的炼油技术水平，为了使渣油达到催化裂化等二次加工工艺条件，并符合国家相关环保要求，渣油加氢工艺是处理渣油最有效的工艺方案，其能够较为彻底的祛除渣油中硫、氮及残炭等杂质对环境的污染。本文从对渣油加氢工艺反应原理及影响因素的分析入手，介绍了当前几种常见的加氢工艺流程，并对渣油加氢工艺的应用现状进行了简要的说明。
关键词：渣油 渣油加氢工艺 反应原理 工艺流程 应用
中图分类号：TE624 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）08（c）-0097-01 1 引言
渣油是原油经过蒸馏工艺加工后剩余的由非理想组份或杂质构成的石油残渣，由于其二次加工难度大，通常情况下会被炼油厂当作锅炉燃料而燃烧掉。而由于残余的渣油比率含量高，进行燃烧处理不仅造成有限制资源的浪费，而且也使周围的环境受到了威胁和污染。采用加氢工艺进行渣油的处理，这种工艺方案不仅可以增加企业的经济收入，减少环境污染，而且更重要的是提高了资源的利用率，真正做到了对有限资源的吃干炸尽，是目前在国内各大炼厂广泛推广和实施的渣油处理工艺。
2 渣油加氢工艺反应原理及影响因素
在渣油加氢的过程中通常会同时发生精制和裂化两类反应，其主要的反应形式如下。
2.1 脱硫反应
脱硫反应是渣油加氢处理工艺中最重要的化学反应，由于渣油硫化物的种类及结构复杂多变，因而在实际反应过程中所涉及的脱硫反应也较为复杂。通常情况硫化物的脱硫反应可近似的看成是渣油中的硫化物在催化剂的作用下发生的碳硫件断裂的氢解反应，并释放出硫化氢气体和不含硫的饱和烃类，而且这一反应是强烈而不可逆的。反应过程中催化剂颗粒外形尺寸、孔径分布及工艺条件是影响加氢脱硫反应活性的两个主要因素。
2.2 脱金属反应
加氢脱金属反应主要的目的是脱出对渣油二次反应性能影响较大的镍、铁等金属杂质。与脱硫反应类似，脱金属反应也是渣油加氢处理的又一重要的化学反应，其反应的全过程通常要经过一种或多种可逆反应传递完成。反应的第一步首先要加氢生成中介产物，中介产物经过进一步的氢解，最后生成固态的金属硫化物附着或沉积在催化剂的表面或孔口附近。反应过程中催化剂颗粒外形尺寸、孔径分布及反应物分子的扩散速率是影响加氢脱金属反应活性的两个主要因素。
2.3 脱氮反应
渣油中的氮元素是以氮杂环化合物的形式存在的，其加氢反应通常要先经过杂环饱合，然后才是碳氮建断裂生成气相产物，因而渣油脱氮反应的过程是非常复杂和多变的。产物中硫化氢含量、各种氮化物之间的竞争吸附及反应物分子的扩散速率是影响脱氮反应活性的主要因素。
2.4 芳烃加氢反应
芳烃加氢反应由于受到热力学控制，因而成为所有加氢反应中最难实施的一类反应。稠环芳烃的加氢是渣油芳烃加氢的主要反应类型，当反应在较高氢分压及低温下进行时，芳烃的加氢饱和条件充分，反应化学平衡向右侧移动；而当反应在较低氢分压及较高温度下进行时，芳烃的加氢饱和条件不充分，反应化学平衡向左侧移动，形成多环芳烃和焦炭吸附、沉积在催化剂上，使催化剂丧失活性。因而氢分压及催化剂的反应温度是影响芳烃加氢反应能否正常进行的主要因素。
2.5 加氢裂化反应
加氢裂化反应是一类具有较大反应热的放热反应，其主要是通过催化剂的作用，将渣油中具有较大分子量的大分子分解成小分子。蜡油、柴油及石脑油是加氢裂化反应的主要产物，转化率是衡量加氢裂化反应程度的主要性能指标。
3 渣油加氢工艺流程及应用现状
3.1 工艺流程
渣油加氢工艺的主要工艺流程可以简要的叙述为：进入流程的渣油原料经过加热炉的换热加热达到加氢工艺的反应温度，之后，进入反应器的渣油在催化剂的作用下发生加氢反应，加氢产物经分离器分离后形成气液两相，气相脱硫后重新返回系统使用，液相经分馏塔分馏后生成石脑油、柴油等不同类产品。其中柴油可用于对全厂的组份进行调合，而加氢渣油既可作为燃料油使用或又可成为下游装置的原料。
3.2 渣油加氢工艺类别及应用现状