石油煉制中的加氫技術(shù)問(wèn)題探析

張洪旭

摘 要：石油煉制利用加氫技術(shù)能夠提高煉制效率，本文分別對(duì)柴油、汽油和渣油等提煉環(huán)節(jié)加氫技術(shù)的運(yùn)用問(wèn)題展開(kāi)分析，并提出解決之策。

關(guān)鍵詞：石油煉制;加氫技術(shù);問(wèn)題;解決方案

煉制石油過(guò)程，加氫技術(shù)為重點(diǎn)技術(shù)，運(yùn)用之后可提高煉制質(zhì)量，進(jìn)而降低煉制環(huán)節(jié)產(chǎn)生的有害氣體。添加催化劑，脫碳降硫，降低煉制期間污染物的排放。因此，研究加氫技術(shù)的實(shí)踐運(yùn)用價(jià)值較高。

1 石油煉制加氫技術(shù)介紹

1.1 原理介紹

石油煉制期間，使用加氫技術(shù)主要是利用催化劑，提高反應(yīng)效率，提高石油的利用率，深度轉(zhuǎn)化反應(yīng)物，提高石油煉制經(jīng)濟(jì)效益。在催化劑使用之下，能夠?qū)⒅赜娃D(zhuǎn)變?yōu)椴裼?、汽油等類型的高原子油種。煉制石油過(guò)程，對(duì)于催化劑用量和使用方法均有嚴(yán)格要求，需要在特定溫度、壓強(qiáng)之下才能發(fā)生反應(yīng)。在溫度方面，需要保證不低于500℃，在壓強(qiáng)方面，需要控制在0.2MPa左右。上述條件可加速重油裂解，將油料當(dāng)中氫元素質(zhì)量提升。在催化劑上能夠附著大量氫分子，因此，催化劑的添加能夠提高氫原子的活性，加速其和烯烴、炔烴等反應(yīng)速度。同時(shí)，處于金屬催化劑環(huán)境之下，還能形成烷烴。通常來(lái)講，加氫反應(yīng)分為兩種：第一，一氧化碳、有機(jī)化合物二者之間加氫反應(yīng);第二，有機(jī)物處于加氫環(huán)境下，化學(xué)鍵斷裂，產(chǎn)生的反應(yīng)。

1.2 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

石油煉制期間，加氫技術(shù)具有顯著地位，并且屬于石油加工領(lǐng)域使用的前沿技術(shù)之一。應(yīng)用此工藝，能夠提高石油煉制效率，緩解能源危機(jī)。同時(shí)還能確保石油產(chǎn)品品質(zhì)，提高輕質(zhì)油產(chǎn)量，確保能源供給。當(dāng)前，不同國(guó)家對(duì)于石油煉制領(lǐng)域當(dāng)中加氫技術(shù)使用投入力度增加，使得該技術(shù)迅速發(fā)展。在技術(shù)發(fā)展過(guò)程，加氫裂化工藝成為主導(dǎo)方向。煉制石油過(guò)程，通過(guò)加氫裂化，將氫氣向壓力容器中注入，并且將反應(yīng)溫度、環(huán)境壓力設(shè)置在特定范圍。通常在溫度達(dá)到400～450℃，即可發(fā)生反應(yīng)，并且容器內(nèi)部壓強(qiáng)處于0.1～0.15MPa時(shí)，催化劑可發(fā)生作用。當(dāng)溫度上升至500℃時(shí)，加強(qiáng)達(dá)到0.2MPa，即可使反應(yīng)物產(chǎn)生變化，裂

化反應(yīng)發(fā)生，將重油向輕質(zhì)油轉(zhuǎn)化，可提高石油利用效率。

通過(guò)加氫技術(shù)的應(yīng)用，可以看出其優(yōu)勢(shì)顯著，能夠最大化將重油轉(zhuǎn)化，降低石油煉制期間低副產(chǎn)物產(chǎn)量，保證反應(yīng)產(chǎn)物質(zhì)量。但是，對(duì)于反應(yīng)條件要求相對(duì)嚴(yán)格，需要依托先進(jìn)反應(yīng)器材、生產(chǎn)工藝等，同時(shí)，還需要充足資金、技術(shù)等作為支持，才可確保工藝順利運(yùn)用，高效利用石油成品。

2 石油煉制過(guò)程加氫技術(shù)相關(guān)問(wèn)題及解決措施

2.1 柴油加氫環(huán)節(jié)問(wèn)題

2.1.1 主要問(wèn)題

針對(duì)柴油提煉過(guò)程加氫技術(shù)的運(yùn)用，目的為控制柴油當(dāng)中含硫物質(zhì)含量。歐洲對(duì)于柴油當(dāng)中含硫量最開(kāi)始要求為350mg/g，之后降低為50mg/g，當(dāng)前要求此含量為10mg/g。在石油提煉過(guò)程，可通過(guò)加氫技術(shù)的運(yùn)用，降低柴油內(nèi)含硫量，但是技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用還存在問(wèn)題。

2.1.2 解決措施

柴油提煉環(huán)節(jié)，運(yùn)用加氫技術(shù)，可采取如下措施：第一，選擇高性能技術(shù)實(shí)現(xiàn)加氫，對(duì)比于低性能的加氫技術(shù)，高性能技術(shù)的運(yùn)用可提高去硫效果3～5倍。第二，加氫過(guò)程，將環(huán)境溫度改變，由于環(huán)境溫度存在差異，對(duì)于加氫效果有直接影響，將環(huán)境溫度調(diào)節(jié)至最適合反應(yīng)溫度，可有效降低柴油產(chǎn)品當(dāng)中硫含量。第三，將氫分壓、氫油比等提升，可利用RTS技術(shù)，但是此技術(shù)應(yīng)用過(guò)程還需要將硫化物參與加氫脫硫這一反應(yīng)環(huán)節(jié)與芳香烴的加氫反應(yīng)之間熱力平衡的問(wèn)題考慮其中。

國(guó)家生產(chǎn)“歐Ⅳ”和“歐Ⅴ”兩種型號(hào)的柴油，分別開(kāi)發(fā)RTS技術(shù)，借助RPP研發(fā)出超深度柴油脫硫加氫技術(shù)。技術(shù)運(yùn)用過(guò)程，需要重點(diǎn)考慮芳香烴、硫化物二者參與加氫反應(yīng)環(huán)節(jié)熱力平衡的控制。具體而言，將反應(yīng)溫度控制在400℃以內(nèi)，使用該技術(shù)可獲得硫含量小于10μg/g的柴油產(chǎn)品。據(jù)研究，芳香烴參與加氫反應(yīng)，對(duì)于環(huán)境溫度高度敏感，這一特點(diǎn)，使得在催化劑的作用之下，利用加氫技術(shù)能夠生成黃綠色產(chǎn)品。同時(shí)，提煉柴油時(shí)，加氫技術(shù)的運(yùn)用，處于變化的環(huán)境溫度當(dāng)中，還會(huì)影響熱力平衡的拐點(diǎn)。如果環(huán)境壓力較高，則溫度拐點(diǎn)也相對(duì)偏高。

利用加氫技術(shù)，提煉柴油還容易受到氮化物、多環(huán)芳香烴等物質(zhì)含量之影響，因此，可通過(guò)轉(zhuǎn)變反應(yīng)過(guò)程溫度，對(duì)上述物質(zhì)含量加以控制。但是需要注意，環(huán)境溫度的轉(zhuǎn)變需要保證區(qū)域合理。由于反應(yīng)最先發(fā)生在高溫區(qū)域，反應(yīng)目的是將石油當(dāng)中氮化物、硫化物等去除。同時(shí)，讓多環(huán)芳香烴能夠快速達(dá)到飽和狀態(tài)。之后低溫區(qū)才發(fā)生反應(yīng)，將石油當(dāng)中剩余硫化物去除，重新對(duì)于多環(huán)芳香烴加氫飽和。通過(guò)上述技術(shù)的運(yùn)用，控制溫度在合適的區(qū)域轉(zhuǎn)變，能夠?qū)崿F(xiàn)柴油產(chǎn)品顏色幾乎為白色，產(chǎn)品質(zhì)量較高。

2.2 汽油加氫環(huán)節(jié)問(wèn)題

2.2.1 主要問(wèn)題

當(dāng)前，全球范圍環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)峻，我國(guó)石油煉制期間，對(duì)于汽油提煉過(guò)程油品脫硫率相關(guān)要求逐漸提升，從以往含量在80～90%之間，變?yōu)?5～98%，并且硫含量小于50μg/g，辛烷值損失可減少。但是，對(duì)于加氫脫硫的催化裂化使用技術(shù)要求相對(duì)嚴(yán)格，否則就會(huì)增加石油中飽和烯烴含量。

2.2.2 解決措施

為解決上述問(wèn)題，需要借助加氫技術(shù)，將石油當(dāng)中的飽和烯烴數(shù)量減少。一方面，掌握石油當(dāng)中硫化物、烯烴實(shí)際分布特點(diǎn)，其中硫化物分布于重餾分當(dāng)中，烯烴主要分布在輕餾分中，可使用切割技術(shù)，對(duì)FCC汽油當(dāng)中全餾分進(jìn)行切割。針對(duì)FCC中的重餾分，可通過(guò)加氫技術(shù)，降低不飽和烯烴含量。另一方面，還可加大力度開(kāi)發(fā)出全新的加氫技術(shù)。研究表明，采取和活性結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的加氫技術(shù)，可有效降低石油當(dāng)中飽和烯烴含量。

2.3 渣油加氫環(huán)節(jié)問(wèn)題

2.3.1 主要問(wèn)題

石油提煉過(guò)程，還常用到渣油加氫，主要目的為是將榨油通過(guò)加氫處理，作為重油的催化裂化原料。加氫的同時(shí)，還能產(chǎn)生部分石腦油、柴油等，運(yùn)用渣油加氫，需要注意如下要點(diǎn)：第一，高效利用催化劑;第二，降低積炭問(wèn)題;第三，保證反應(yīng)器內(nèi)部存在壓降與熱點(diǎn);第四，將瀝青質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)化;第五，利用的加氫催化劑具有較強(qiáng)的活性。當(dāng)前，加油提煉環(huán)節(jié)還存在加氫技術(shù)催化劑的利用效率不高，積炭降低效果不明顯等問(wèn)題。

2.3.2 解決措施

分析對(duì)渣油加氫產(chǎn)生影響的主要原因，為渣油的粘度大，并且分子較大。為解決具體問(wèn)題，需要為渣油分子提供擴(kuò)散通道，提高其擴(kuò)散速率。利用加氫技術(shù)，保證催化劑當(dāng)中顆粒直徑不同，利用大直徑催化劑可加速渣油擴(kuò)散;還可降低渣油粘度，提高其在催化劑當(dāng)中擴(kuò)散系數(shù);或者將環(huán)境溫度提高;在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)添加適量輕質(zhì)油，將渣油粘度降低。但是需要注意，不可添加餾蠟油稀釋渣油，防止裝置誤將蠟油視為原料。以往石油提煉過(guò)程，渣油加氫通常將氫尾油當(dāng)作催化劑，然而，使用催化裂化工藝，可導(dǎo)致回?zé)捰彤?dāng)中存在大量有害氣體、焦炭以及污染物，不利于反應(yīng)進(jìn)行。

渣油加氫，通常情況下，多環(huán)芳香烴處于加氫環(huán)境下會(huì)產(chǎn)生飽和反應(yīng)，生成飽和芳香烴。這一現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致加氫之后的部分雙環(huán)芳香烴在裂化反應(yīng)之后生成柴油，渣油內(nèi)部烴還會(huì)裂化為汽油餾分，芳香環(huán)、芳香烴還會(huì)存在部分液化氣餾分。加氫技術(shù)運(yùn)用之后，產(chǎn)生的渣油當(dāng)中焦碳含量更低。為提高渣油擴(kuò)散性、相容性，并降低其粘度，可在加氫的同時(shí)，添加適量高芳香裂化回?zé)捰?，提高加氫反?yīng)效率

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，石油煉制期間，需要選擇合理的加氫技術(shù)，正確選擇催化劑，針對(duì)煉制過(guò)程存在的各類問(wèn)題，深入分析，全面優(yōu)化，降低提煉過(guò)程污染物的排放，實(shí)現(xiàn)脫碳降硫，提高石油煉制質(zhì)量。

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