石油炼制中的加氢催化剂及其应用_姜亚军.pdf

2023 年 第 1 期 化学工程与装备 2023 年 1 月 Chemical Engineering&Equipment 29 石油炼制中的加氢催化剂及其应用石油炼制中的加氢催化剂及其应用 姜亚军（中海油气（泰州）石化有限公司，江苏 泰州 225300）摘摘 要要：石化企业进行石油炼制的目的是促使企业能够获得更高纯度的石化产品，加氢裂化工艺可以将一些质量较差的原料炼制为优质的产品，这项工艺所有炼制工艺中占据着十分关键的位置，属于核心工艺。现阶段加氢裂化工艺的技术不断进步，催化剂是此项工艺的根本，石油炼制过程中充分发挥加氢催化剂的作用能够使加氢裂化工艺技术更上一层台阶。本文将围绕“石油炼制中的加氢催化剂及其应用”这一话题进行研究和探讨。关键词：关键词：石油炼制；加氢催化剂；应用 前前 言言 我国石油资源相对来讲并不是非常丰富，因此石化行业在发展过程中要尽可能提高资源利用率，石油炼制需要的原料主要为轻质原油，加氢、催化裂化是炼制过程中最常使用的工艺。加氢裂化技术的作用是促使轻质原油质量提升，因此这项工艺技术在石油炼化过程中发挥着不可替代的作用。1 1 石油炼制简介石油炼制简介 1.1 石油炼制内容 石油资源主要包括轻质油及重质油两种，轻质油的纯度高，相应在市场中的应用率也非常高。重质油中的碳氢化合物含量比较高，所以在市场中不占任何优势。但是因为石油资源的用途较广，利用率也很高，所以轻质油的数量近些年不断下降，原产轻质油的数量已经逐渐难以满足市场需求。相关人员在石油炼制过程使用加氢催化剂的目的就是为了降低重质油中过多的碳氢化合物，提高重质油的市场利用率1。石化企业进行石油炼制的目的是获得品质更高的石化产品，炼制方法是对馏分氢碳比例进行调节。当下石化企业进行石油炼制的方法主要包括加氢和脱碳两种。进行脱碳操作的目的是使石油中氢元素的量提升，碳元素的量下降。进行加氢操作的目的是将石油中的碳氢比例提高2。加氢有两类，其中 CO+2H2-=CH3OH 这一反应最常见。1.2 石油炼制现状 社会经济水平的不断进步使得市场对石油数量的需求不断增加，但是轻质油的数量是有限在，在社会主义市场经济背景下，企业竞争愈发激烈，一些企业为了满足市场对石油量的需求进行了石油炼制，但是因为炼制技术不够成熟，使得市面上石油质量变得越来越差，且石油加工过程中会产生大量的空气污染3。如果通过现有炼制技术石油品质，如果降低石油加工过程中产生的大量污染，是石油化工企业进行石油炼制的时候需要思考的主要问题4。2 2 加氢催化剂的应用原理及未来发展趋势加氢催化剂的应用原理及未来发展趋势 2.1 原理 加氢催化剂的全称为加氢裂化催化剂，此催化剂属于高活性催化剂，主要作用为加氢和裂化。加氢催化剂进行反应会分解出氢分子，金属催化剂会作用于分子，反应之下能够生成烷烃5。2.2 未来发展趋势 当前我国发展对于石油资源的需求量只增不减，但是劣质石油资源很难在市场中占据一定份额。石化企业要确保石油资源的数量及质量均能够满足市场要求，就必须要使用先进的石油炼制技术。加氢催化剂工艺正属于此类技术，这项技术能够大幅度提升石油质量，帮助企业获得更高效益。除此之外，加氢催化剂技术还能够促使生成物的饱和度降低，使石油的元素活性增加6。未来，石化企业要更好地在石油炼制过程中发挥加氢催化剂的作用，需要做好以下几方面工作：首先，企业在使用加氢催化剂技术的时候需要选择合适的材料，并在此基础上进行合理控制，及时对材料进行处理并进行加工。在使用加氢裂化工艺的时候，最好选择比较灵活和稳定的元素7。其次，石化企业需要使用质量较好的加氢裂化设备，完善相关技术，使劣质原油的质量能够通过这项技术大幅度提高。最后，催化剂级配技术在石油炼制过程中发挥着一定作用，这项技术能够依照炼化装置及材料对技术进行重新组合，保证炼制石油质量8。3 3 石油炼制中的加氢催化剂石油炼制中的加氢催化剂的的应用应用 3.1 油渣开发 石油炼制过程中不少方面都会使用加氢催化剂，油渣开发正是其中的一个方面。油渣开发过程中应用加氢催化剂的主要方式为使用脱硫装置，在完成油渣处理之后，进行柴油及汽油等这类轻质油的生产。我国油价近年来一直呈现不断上涨的趋势，加氢催化剂技术在油渣处理中发挥的作用未来化工工艺与工程化工工艺与工程 DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.01.09830 姜亚军：石油炼制中的加氢催化剂及其应用 会越来越重要，但是因为加氢催化剂的技术目前还不是非常成熟，催化剂中碳元素的含量非常多，很难完全消除油渣中的有害物质。但是加氢催化剂技术在油渣处理过程中仍然有着非常明显的优势，加氢的方式可以最大程度保证催化剂之间的平衡性，油渣的高密度和大分子不会因为技术反应发生任何变化，而且随着催化剂的温度不断提高，油渣的密度会不断下降，润滑效果会变得更好。石化企业对油渣进行处理需要应用到新技术-RFCC 双向组合RICP技术，这一技术是对原先RFCC组合工艺的优化，具体如图 1 所示，RFCC 装置将回炼的重循环油(HCO)改为输送到渣油加氢装置原料罐，使用加氢处理后使油同加氢渣油一起返回 RFCC 装置再次进行转化。RICP 技术能够有效提升渣油反应速率，继而提高炼化质量。图图 1 1 渣油加氢渣油加氢-催化裂化双向组合技术催化裂化双向组合技术 RICPRICP 流程示意图流程示意图 3.2 石油 尽管当下市场对于石油的数量需求呈现不断上涨的趋势，但是市场对于石油质量的要求也在不断增加，且随着可持续发展的理念逐渐深入，人们对石化炼制的环保性能也提出了新要求。这意味着石化企业在进行石油加工及生产过程中，不仅需要提高石油资源的利用率，还要从主观层面降低加工过程中造成的污染。加氢催化剂技术的重点在于加氢，石化企业在使用这一技术的过程中会用到分馏点切割法方法。这一方法对于石油中各列元素（碳氢氧）的含量的要求都比较严格，石化企业在具体运用的时候需要清晰各类元素之间的比例，根据比例完成分离及切割，反应物的饱和度在这个过程中会明显降低。3.3 汽油 加氢催化剂在汽油加工应用需要依靠催化裂化装置，相关人员使用催化裂化装置清楚汽油中烯烃含量比例之后依照产品和原料的使用目标将产品功能进行分流（设置分流点），使杂质能够从原料中脱离出来。在此基础上，相关人员使用加氢脱硫装置炼制汽油，通过应用 加氢、分馏及脱硫单元来保护、过滤原油，在经过上述操作之后，企业会得到纯度大幅度提高的轻汽油和重汽油。轻重汽油进行混合之后则可以得到高质量的汽油。3.4 柴油 柴油主要被运用在工业发展过程之中，我国工业发展近年来不断进步，与之而来的是市场对于石油资源的需要量随着工业发展进程加快不断提高。尽管石化企业进行石油加工都会造成一定污染，但是柴油加工所造成的污染远远大于其他种类石油加工，减少柴油加工过程中产生的空气污染是石化企业当前面临的主要问题。石化企业在柴油加工过程中使用加氢催化剂技术可以使柴油体系中的空速效果降低，催化剂加温可以使反应生成物的饱和度降低，此项反应能够降低柴油开发过程中的空气污染。由于当下柴油炼制过程中会经常用到加氢催化剂，因此石化企业发明了柴油加氢装置，尽管石油加工过程中产生污染这一问题无可避免，但是通过加氢装置进行柴油加工能够有效减少空气污染，同时还能够减少废弃物的产生。石化企业进行石油炼制过程中要结合加氢催化剂性能减少产品中硫元素的含量，需要做好以下几方面工作：首先，石油企业在进行炼制的时候需要使用性能比较高的加氢脱硫催化剂，发挥材料的作用来保证脱硫活性。其次，石化企业可以通过提高催化剂反应温度的方式减少柴油中的硫含量。最后，加氢催化剂应用在柴油加工过程中的时候会用到氢化合物，化合物的使用会增加芳烃含量，造成更大的污染，要解决这一问题，石化企业需要在上述操作基础之上加大对加氢脱硫技术 RTS 的开发力度。加氢脱硫技术 RTS 的数据基础为常规加氢精制工艺在不同反应温度下超深度脱硫效果。表表 1 1 常规加氢精制工艺在不同反应温度下超深度脱硫效果常规加氢精制工艺在不同反应温度下超深度脱硫效果（反应压力（反应压力 4.8Mpa4.8Mpa）项目 原料油 精制柴油 精制柴油 平均反应温度/380 370 油品性质-0.8167 密度（20）/（gcm）-0.8161 0.8167 硫含量（gg-1）100000 0.5 159 氮含量/(pg.g)71 1.5+0.5 色度（ASTM D-1500）0.9 1.5+0.6 姜亚军：石油炼制中的加氢催化剂及其应用 31 （直观颜色）淡黄 黄绿（浅绿）总芳烃含量()/%25.9 20.2 18.9 4 4 结结 语语 总而言之，石油资源属于经济发展必要资源，在促使社会发展过程中具有相当重要、不可替代的作用，石油属于不可再生资源，近年来随着市场需求量的增加，轻质油的数量已经无法满足市场需要，石化企业要保证石油供应量，就必须通过工艺技术提升重质油质量，加氢催化剂工艺正属这类技术。石化企业要更好地进行石油炼制，就必须不断更新升级加氢催化剂工艺，这项技术的发展前景非常可观。参考文献参考文献 1 王建国,杨骏,邓声威,等.一种用于 C5 石油树脂催化加氢反应的超薄蛋壳型贵金属合金催化剂及其制备方法与应用:CN112191245AP.2021.2 吴冬凡,张源萍,李其峰,等.锌-钴氰化络合物催化剂的改性及其在聚醚碳酸酯二元醇合成中的应用J.燃料化学学报,2022,50:1-10.3 张乐,刘清河,聂红,等.高稳定性超深度脱硫和多环芳烃深度饱和柴油加氢催化剂 RS-3100 的开发J.石油炼制与化工,2021,52(10):7.4 程薇.埃克森美孚公司和雅保公司合作推出加氢催化剂和服务套装Galexia(TM)平台J.石油炼制与化工,2020,51(3):11.5 陈菲菲,刘旭彬,李德培,等.微介孔 ZSM-5 负载NiMo 催化剂的三甲苯加氢脱烷基性能研究J.石油炼制与化工,2021,52(5):9.6 李景锋,高海波,姚文君,等.介孔 H-ZSM-5 分子筛的制备及以其为载体的催化剂的催化裂化汽油加氢性能J.石油炼制与化工,2020,51(8):6.7 李敏,刘新月,余亚兰,等.石油炼制工程课程实验教学改革实践探索利用现有条件实现转型升级J.中国现代教育装备,2022(3):3.8 程志,李德义,王秀.ERP 在石化企业物供管理中的应用以中国石化催化剂有限公司长岭分公司为例J.石油石化物资采购,2020(10):1.（上接第（上接第 3535 页）页）_ 良性循环，飞速发展。整体发展实力目标的实现，也让理念得到了优化创新，会带动行业整体综合实力的夯实和增强。4 4 结结 语语 综上所述，通过面向自动化发展的化学工程和工艺领域的科学有效研究，能够保障各类型的化学工艺充分发挥出良好的作用。实际上，伴随着国家化学工程体系的不断壮大和发展，对于化学工程和工艺领域也直接提出了诸多的要求。合理应用自动化技术会满足持续发展背景下提出的目标，且能做到提升化学领域的生产效率，进一步满足社会发展下衍生出的化学工程健康、以及化学工程绿色的步调。借此，会减少损耗、避免浪费、提升经济效益。参考文献参考文献 1 徐元媛,徐峰,冯笑颜,等.新工科背景下应用型本科院校新型人才培养模式的构建与探索以石家庄学院化学工程与工艺专业为例J.化工时刊,2021,35(12):47-50.2 程相龙,程相翠,宋成建,等.构建化工专业时效性课程思政的思考与实践以“化工仪表与自动化”为例J.化工时刊,2021,35(11):32-35.3 张育新,谢奕萱,袁绍军,等.化学工程与工艺专业的科技论文写作课程设置及其实践以四川大学化学工程学院为例J.大学化学,2022(3):1-4.4 黄静,孙初锋,王爱军,等.化工仪表及自动化 课程中加入仿真实验内容的探索J.山东化工,2021,50(04):245-246.5 王丽苹,汪帆,王智娟,等.应用型本科院校化学工程与工艺专业 化工仪表及自动化 课程教学的思考J.化学工程与装备,2020(01):249-251.6