石腦油加氫的實(shí)踐探析

葛培珠

摘? 要：石腦油是由原油經(jīng)過(guò)蒸餾或者由石油經(jīng)過(guò)二次加工切取相應(yīng)餾分而成的一種輕質(zhì)油品，它是生產(chǎn)溶劑油的主要原料，也是裂解乙烯、重整芳烴的主要材料。石腦油根據(jù)其構(gòu)成成分不同可以分別制作戊烷、己烷、環(huán)己烷、異己烷、庚烷等溶劑油以及常見(jiàn)的6號(hào)、90號(hào)和120號(hào)溶劑油。該文主要介紹了石腦油加氫催化處理和加氫裂化工藝，其中對(duì)加裂化處理中的單段加氫裂化處理、兩段加氫裂化處理以及單段串聯(lián)裂化處理進(jìn)行了較為細(xì)致的研究;另外以實(shí)驗(yàn)的方式對(duì)加氫催化脫芳處理過(guò)程中催化劑的作用以及影響石腦油加氫催化反應(yīng)的因素進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：石腦油;加氫;催化劑

中圖分類(lèi)號(hào)：TE624? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

石腦油的加氫工藝主要由石腦油加氫處理和加氫裂化組成，其中石腦油的加氫處理是指在氫氣催化劑作用下，將其中存在的硫、氮、氧以及其他金屬雜質(zhì)有效清除，從根本上提升溶劑油的使用效果。加氫裂化處理指的是石腦油中的烴分子和氫氣在高壓條件下，不斷發(fā)生裂解和反應(yīng)，使原有石腦油中的大分子轉(zhuǎn)化成為較小的分子，從而提升油品的質(zhì)量。

1 石腦油加氫工藝技術(shù)分析

1.1 石腦油加氫處理

固定床加氫技術(shù)是當(dāng)前石腦油加氫處理過(guò)程中主要采用的技術(shù)，這種技術(shù)是在加氫反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置固定的加氫催化劑床層，并將石腦油原料和氫氣一起加入反應(yīng)器內(nèi)，在一定條件下，進(jìn)行加氫處理將石腦油中含有的各種雜質(zhì)去除，加精處理后的石腦油由反應(yīng)器的底部排出并經(jīng)過(guò)后續(xù)進(jìn)一步分離，得到加氫石腦油。

1.2 石腦油加氫裂化

現(xiàn)階段，石腦油的加氫裂化技術(shù)多種多樣，加氫裂化工藝和催化劑是應(yīng)用較為廣泛的2個(gè)主要組成部分，其中加氫裂化處理中采用的工藝流程主要包括單段加氫裂化工藝、兩段加氫裂化工藝以及單段串聯(lián)加氫裂化工藝。

1.2.1 單段加氫

單段加氫裂化工藝指的是原料油的加氫精制反應(yīng)與原料油的加氫裂化反應(yīng)在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行的工藝，單段加氫工藝采用一次通過(guò)或者尾油循環(huán)裂化的造作方式都可進(jìn)行操作。

1.2.2 兩段加氫

一些加氫裂化催化劑具有較強(qiáng)的敏感性，尤其是對(duì)含硫物質(zhì)、含氮有機(jī)物以及硫化氫和氨氣的耐受度極低，例如含有一定量貴金屬的無(wú)定形硅—鋁催化劑。在選擇使用此類(lèi)物質(zhì)作為反應(yīng)催化劑時(shí)，最為常用的加氫裂化工藝為兩段加氫裂化工藝。兩段加氫裂化工藝的主要特點(diǎn)為：首先，第一段工藝能夠?qū)⑹X油中含有的硫和氮有效去除，第二段工藝進(jìn)行加氫裂化，通常來(lái)說(shuō)消除雜質(zhì)階段和裂化階段之間會(huì)設(shè)置一段專(zhuān)門(mén)的系統(tǒng)進(jìn)行分離處理。其次，2個(gè)階段具有相對(duì)獨(dú)立的氫循環(huán)系統(tǒng)，這樣2個(gè)系統(tǒng)互不干擾，相互獨(dú)立，能夠保證第二個(gè)階段的循環(huán)氣體中不存在硫化氫和氨氣。如果選擇催化劑時(shí)選用了非金屬晶形硅—鋁載體，那么兩端加氫裂化工藝會(huì)具有如下特點(diǎn)：第一階段反應(yīng)是對(duì)雜原子化合物進(jìn)行氫解，接著對(duì)經(jīng)過(guò)氫解后的石腦油進(jìn)行加氫裂化處理。另一個(gè)重要特點(diǎn)是兩段存在差異的反應(yīng)可以使用同一個(gè)高壓分離器，能夠共用一臺(tái)循環(huán)氫清壓縮機(jī)。

1.2.3 單段串聯(lián)

單段串聯(lián)工藝是單段加氫工藝與兩段加氫工藝的改良體，采用這種加氫裂化工藝時(shí)，一般會(huì)使用2種不同的催化劑。另外單段串聯(lián)制作工藝中含有2臺(tái)反應(yīng)器，二者呈串聯(lián)關(guān)系，在第一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行加氫精制反應(yīng)，相應(yīng)地使用加氫精制催化劑，第二個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行加氫裂化反應(yīng)，相應(yīng)地加入裂化催化劑，由于是2個(gè)不同的反應(yīng)器，因此反應(yīng)器內(nèi)部的溫度和空速都不同，操作的可控性和靈活性也相對(duì)更大。原料油在第一反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行深度加氫精制處理后進(jìn)入第二反應(yīng)器中，進(jìn)行第二階段加氫裂化處理。經(jīng)過(guò)裂化處理后的油體隨之進(jìn)入高低壓分離器進(jìn)行氣液分離處理，其中分離出的富氫氣能夠進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)利用，低分液體通過(guò)蒸餾系統(tǒng)進(jìn)行分餾處理，最后少量的未轉(zhuǎn)化油將返回裂化段進(jìn)行循環(huán)裂化。相對(duì)于兩段加氫工藝來(lái)說(shuō)，單段串聯(lián)工藝的氫氣串聯(lián)系統(tǒng)有所減少，油體在精制反應(yīng)后直接進(jìn)入裂化反應(yīng)階段，使循環(huán)氫得到了高效合理的運(yùn)用，同時(shí)降低了加熱和冷卻過(guò)程中的不必要能量消耗，是一種使用范圍廣、經(jīng)濟(jì)運(yùn)用價(jià)值高、靈活性大的工藝方法流程。

2 石腦油加氫實(shí)驗(yàn)分析

2.1 催化劑活性對(duì)石腦油加氫效果的影響

在石腦油加氫實(shí)驗(yàn)中主要采用2種催化劑，一種為QG—4型苯加氫催化劑另一種為貴金屬催化加氫催化劑。在實(shí)驗(yàn)中加入催化劑前首先應(yīng)該進(jìn)行碎化處理，并加入石腦油加氫實(shí)驗(yàn)裝置中，另外選取適量的原油放入實(shí)驗(yàn)裝置。然后對(duì)反應(yīng)溫度進(jìn)行設(shè)置，通入適量的工業(yè)氫。為了對(duì)比2種不同的催化劑對(duì)石腦油產(chǎn)生的不同影響，作者進(jìn)行了石腦油的加氫脫芳實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

從表1所示實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以看出，采用兩種催化劑都能夠有效去除油體中的甲苯，并且從去除苯含量角度來(lái)看，苯加氫催化劑具有更好的效果，同時(shí)苯加氫催化劑由于不含有貴金屬元素，比貴金屬加氫催化劑具有更低廉的成本，因此QG—4 具有更高的性?xún)r(jià)比，在以后的實(shí)驗(yàn)中我們將均采用這種催化劑。

2.2 操作條件對(duì)石腦油加氫催化反應(yīng)的影響

2.2.1 壓力對(duì)石腦油加氫的影響

在石腦油催化加氫反應(yīng)中，反應(yīng)壓力對(duì)脫芳質(zhì)量有較大的影響，通常來(lái)說(shuō)增加反應(yīng)壓力能夠有效降低石腦油中的芳烴含量，當(dāng)反應(yīng)壓力達(dá)到1.37 MPa后，反應(yīng)效果達(dá)到最高峰，接著再提升反應(yīng)壓力，其對(duì)石腦油脫芳影響作用逐漸降低。另外還需要注意到的是，增加反應(yīng)壓力，對(duì)反應(yīng)罐的承受能力以及材料質(zhì)量都是一個(gè)教大的的考驗(yàn)，所需成本也就越大，因此綜合考慮反映效果以及反應(yīng)成本方面，選用1.37 MPa的催化劑加氫壓力是一個(gè)相對(duì)經(jīng)濟(jì)、科學(xué)的選擇。

2.2.2 溫度對(duì)石腦油加氫的影響

催化加氫反應(yīng)的溫度在石腦油脫芳處理中，隨著反應(yīng)溫度的提升，反應(yīng)中催化劑活性不斷提升，因此反應(yīng)完成后油體中芳烴的含量逐漸降低。但當(dāng)反應(yīng)問(wèn)題達(dá)到一定程度后（超過(guò)170℃后），隨著溫度的升高，芳烴去除效果趨于穩(wěn)定。由此可知，在石腦油加氫反應(yīng)過(guò)程中并不是溫度越高越好。另外，隨著反應(yīng)穩(wěn)定的增加，反應(yīng)過(guò)程中的能耗就越大，因此從反應(yīng)效果和反應(yīng)成本上考慮，應(yīng)該將反應(yīng)溫度控制在170℃上下為宜。

2.2.3 氫油體積比對(duì)石腦油加氫的影響

在催化加氫反應(yīng)過(guò)程中，隨著氫油比的提升，充足的氫氣可以保證芳烴的飽和反應(yīng)更加充分，從而使油體中芳烴的含量逐漸減少。同樣，氫油比對(duì)芳烴含量的影響存在一個(gè)臨界點(diǎn)，即當(dāng)氫油比達(dá)到400后，隨著氫油比的繼續(xù)升高，芳烴的下降情況變得十分微小。另外隨著反應(yīng)中氫氣含量的增加，反應(yīng)成本也不斷增加，因此綜合考慮，使氫油比保持在400左右能夠達(dá)到最佳反正狀態(tài)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，如何有效地降低石腦油內(nèi)芳烴含量，生產(chǎn)出低芳烴甚至無(wú)芳烴的高質(zhì)量溶劑油，更好地滿(mǎn)足溶劑油的發(fā)展需要，是當(dāng)前亟待研究的重點(diǎn)問(wèn)題。文中主要對(duì)石腦油加氫催化脫芳技術(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)和研究，以期能夠給相關(guān)從業(yè)人員提供一定的借鑒和參考。

參考文獻(xiàn)

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