制氫裝置對(duì)重整加氫車(chē)間的影響及優(yōu)化方案探析

趙金越

摘 要：傳統(tǒng)的石化燃料經(jīng)過(guò)工業(yè)革命之后逐漸的出現(xiàn)缺乏的現(xiàn)象，同時(shí)石化燃料的使用造成溫室氣體急劇的上升，氣候出現(xiàn)較大的變化，資源和環(huán)境遭到破壞。氫能是一種儲(chǔ)量十分豐富、高效清潔、運(yùn)輸簡(jiǎn)單的新型能源，逐漸的引起人們的關(guān)注，因此制氫裝置逐漸的在人們的生活中普及開(kāi)來(lái)。加氫反應(yīng)器中氫氣的壓降會(huì)逐漸的增加，對(duì)整個(gè)車(chē)間都會(huì)產(chǎn)生影響，本文主要闡述了制氫裝置對(duì)重整加氫車(chē)間的影響和優(yōu)化方案的探析。

關(guān)鍵詞：制氫裝置;重整加氫;影響及優(yōu)化

目前環(huán)境保護(hù)是全世界重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題，隨著原油性質(zhì)的逐漸重質(zhì)化、劣質(zhì)化，氫氣在煉油企業(yè)中需求量逐年的增加，制氫技術(shù)得到了迅速的發(fā)展?，F(xiàn)階段煉油企業(yè)中經(jīng)常使用的是烴類(lèi)蒸汽轉(zhuǎn)化制氫法，該制氫技術(shù)有著工藝簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟、產(chǎn)氫量大的特點(diǎn)，已經(jīng)成為煉油企業(yè)中降本增效制氫的主要手段。

1 重整加氫的作用和原理

制氫裝置主要包括有原油與處理、重整反應(yīng)、產(chǎn)品與加氫、穩(wěn)定處理等幾個(gè)方面，重整加氫車(chē)間的作用主要表現(xiàn)有以下點(diǎn)：

1.1 目的

預(yù)先加氫主要是將原料中的雜質(zhì)進(jìn)行去除，起到對(duì)重整催化劑的保護(hù)作用。

1.2 主要化學(xué)反應(yīng)

制氫裝置在產(chǎn)生氫氣之后，氫氣在通過(guò)預(yù)加氫，原料油中的硫、含氮、含氧化合物在催化劑和氫壓的條件下進(jìn)行分解，分離其中的H2S、NH3，包和烴由原料中的烯烴分解而來(lái)。在經(jīng)過(guò)加氫后原料中的砷、鉛、銅等金屬化合物分解成金屬，在加氫催化劑上形成吸附，從而將金屬?gòu)挠推分腥〕?，達(dá)到凈化的效果。重整加氫車(chē)間具體的各類(lèi)反應(yīng)原理有以下幾種：①在催化劑、氫壓、溫度三者同時(shí)具備的條件下，油原料中的含硫化合物在加氫以脫硫反應(yīng)下形成過(guò)氫解反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)榱蚧瘹浜蜔N類(lèi)，將原油中的硫去除;②氮化物和氫在加氫脫氮反應(yīng)過(guò)程中生成烴和NH3，將原料中的氮化物去除。其中化學(xué)反應(yīng)的公式為：R-NH2+H2→R-H+NH3;③油原料餾分中的環(huán)烷烴主要通過(guò)加氫脫氧反應(yīng)去除，其中含氧化合物在加氫時(shí)因?yàn)楹枯^少，轉(zhuǎn)化為烴類(lèi)和水，去除其中的氧。化學(xué)公式為：2RCOOH+H2→2RCH3+2H2O4;④油原料經(jīng)過(guò)烯烴加氫飽和反應(yīng)后，會(huì)存在少量的不飽和烯烴，二次加工的油品餾分中的不飽和烯烴含量卻比較多，造成不飽和烯烴很容易出現(xiàn)加氫飽和現(xiàn)象。在高溫的影響下，烯烴容易產(chǎn)生縮合聚合反應(yīng)，反應(yīng)中伴隨著大量的熱量生成，熱量造成催化劑的活性降低。烯烴加氫飽和反應(yīng)屬于放熱的過(guò)程，也會(huì)伴隨著大量的熱量生成，因此溫度的有效控制是對(duì)油品中含有較高的不飽和烴類(lèi)加氫時(shí)的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象;⑤油原料在經(jīng)過(guò)加氫脫金屬反應(yīng)后會(huì)產(chǎn)生少量的砷、鉛銅等金屬有機(jī)化合物，產(chǎn)生的金屬化合物很容易和氫產(chǎn)生氫解反應(yīng)，催化劑表面會(huì)附著一些游離態(tài)的金屬，通過(guò)這樣就能去除掉油品中的金屬;⑥原料中的Cl離子通過(guò)預(yù)加氫反應(yīng)去除，這種過(guò)程稱(chēng)為鹵素脫離，加氫脫鹵素反應(yīng)化學(xué)公式為：RCL+H2→RH+HCL。

2 制氫裝置對(duì)重整加氫車(chē)間的影響

①轉(zhuǎn)化率大大降低，能耗增加。反應(yīng)后半部在壓降增大后，反應(yīng)壓力有所下降，一般情況下，化合物的濃度和化學(xué)反應(yīng)速率成正比，所以反應(yīng)物隨著壓力的下降被稀釋?zhuān)衔锏臐舛纫灿兴陆?，化學(xué)反應(yīng)率轉(zhuǎn)化率下降，能耗上升;②循環(huán)氫量會(huì)隨著反應(yīng)器壓降的增大而減少，氫氣通過(guò)制氫裝置充分的和加氫反應(yīng)器反應(yīng)，有效的控制進(jìn)料量，反應(yīng)器中原料油停留的時(shí)間就會(huì)比較長(zhǎng)，增加焦炭的生成量，催化劑的利用率下降，同時(shí)積碳含量需要高溫彌補(bǔ)后才能繼續(xù)的增加;③催化劑顆粒和結(jié)構(gòu)會(huì)因?yàn)榧託浞磻?yīng)器中溫度和壓力的分布不均產(chǎn)生損壞，造成催化劑顆粒的流失嚴(yán)重;④催化劑床層對(duì)于經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)后的氣體有著一定的抗拒作用，在這種的作用下加氫反應(yīng)器內(nèi)壓力出現(xiàn)不平均的現(xiàn)象，引起橫向流動(dòng)，甚至?xí)霈F(xiàn)逆向流動(dòng)，不同程度的混亂化學(xué)物;⑤金屬化合物影響催化劑的附著，造成催化劑活性下降，影響催化劑的性能，催化劑的使用效率下降，成本的增加。

3 優(yōu)化方案

制氫裝置的價(jià)格比較昂貴，重整車(chē)間的維修和保養(yǎng)成本又比較高，因此制定出以下幾點(diǎn)優(yōu)化措施：①想要保持壓力和溫度的分布均勻，就要控制氫氣進(jìn)出量，避免出現(xiàn)偏移、催化劑顆粒的流失、預(yù)加氫反應(yīng)器的損壞等情況;②催化劑床層對(duì)化學(xué)反應(yīng)后的氣體有著阻礙的作用，想要將氣體排除，就要做好排氣裝置的維護(hù)和檢查，防止預(yù)加氫反應(yīng)器中壓力的不平均，引起橫向、逆向流動(dòng)，保障物質(zhì)在經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)后的均勻性，避免儀器產(chǎn)生破壞和化學(xué)物的混亂;③反應(yīng)后催化劑表面會(huì)附著一些金屬毒物，催化劑在去除金屬化合物的同時(shí)也降低了催化劑的活性，因此保障催化劑表面的清潔，實(shí)時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，降低生產(chǎn)成本，避免重整單元產(chǎn)量因?yàn)榇呋瘎┑幕钚韵陆祵?dǎo)致降低;④后半部分反應(yīng)在壓降增大后壓力明顯的下降，對(duì)化合物濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，濃度的控制主要通過(guò)增加壓強(qiáng)或者補(bǔ)充化合物，濃度一定要在合理的范圍內(nèi)。

4 結(jié)束語(yǔ)

最近的幾年中工業(yè)的發(fā)展十分迅速，環(huán)境保護(hù)問(wèn)題被人們重點(diǎn)的關(guān)注，氫能的需求量逐漸的增加，制氫裝置也逐漸的出現(xiàn)在生產(chǎn)車(chē)間之中，但是制氫裝置在生產(chǎn)氫氣的過(guò)程中存在一定的問(wèn)題，影響預(yù)加氫反應(yīng)器，造成生產(chǎn)安全的危害和氫氣產(chǎn)量的下降，文本主要闡述了制氫裝置的作用和重要性，促進(jìn)我國(guó)制氫裝置的可持續(xù)發(fā)展。

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