石油煉制中的加氫催化劑和技術(shù)分析

邊樹源

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引言

應(yīng)用催化劑加氫技術(shù),是利用氫分子吸附在催化劑上,在反應(yīng)過程中產(chǎn)生氫原子,氫在各種金屬催化劑的作用下反應(yīng)生成烷烴。氫和一氧化碳的反應(yīng)一般通過使用有機化合物來實現(xiàn)加氫過程中的催化作用,其化學反應(yīng)為CO+2H2-=CH30H。

一、石油煉制中的加氫催化劑技術(shù)

石油煉制中的加氫催化劑技術(shù)的本質(zhì)是氫及有機化合物,添加氫催化劑的反應(yīng)過程。加氫裂化催化劑技術(shù)同時具有加氫和裂化兩項功能,性能共分為四種,分別是輕質(zhì)油、靈活型、無定形重油和中油型。其中分子篩含量相對較高的是輕油型的加氫裂化催化劑分子,有著非常高的催化劑活性。這四種加氫催化裂化劑都能生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的重石腦油、柴油等,但是其操作條件和產(chǎn)品分布有所不同。加氫裂化裝置在建設(shè)完成后進行投產(chǎn),催化劑強度和產(chǎn)品方案相對固定,加氫裂化反應(yīng)器通常只會使用一種主要類型的催化劑[1]。加氫裂化在反應(yīng)過程中放熱比較劇烈,為了盡可能避免非等溫反應(yīng)影響產(chǎn)物的選擇性,需要在加氫裂化反應(yīng)器中設(shè)置催化劑床層,通常為3到4個,通過注入大量冷氫來控制各床層的入口溫度,保證上升溫度不變。傳統(tǒng)的操作方式存在著產(chǎn)品選擇性相對單一、反應(yīng)熱損失大的缺點,催化劑分級技術(shù)是以原油為原料,不同碳氫化合物為催化劑,為反應(yīng)提供活性,在競爭吸附和不同反應(yīng)機理的條件下,在不同的反應(yīng)區(qū)域填充不同類型的催化劑,通過不同功能催化劑的優(yōu)勢,達到富集烴組分的目的,從而達到產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量的目標。使用該技術(shù)會使裂化反應(yīng)器各層間的冷氫量有所減少,后期材料的換熱溫度也能有所保證,有效降低運行能耗。

二、石油煉制中的加氫催化劑技術(shù)的應(yīng)用

(一)提高石油開發(fā)的環(huán)保性。在石油開發(fā)中使用該技術(shù),能減輕石油開發(fā)過程對環(huán)境的污染。從當前的形勢來看,生態(tài)環(huán)境污染日益嚴重,就要求石油冶煉過程環(huán)保性水平的提高。也就是說不僅要提高原油的利用率,而且還應(yīng)減少對環(huán)境的污染,這就促進了含氧催化劑技術(shù)的廣泛應(yīng)用。加氫催化劑技術(shù)需要加氫,這一特點也決定了反應(yīng)將借助分餾點切割法來完成。石油的組成元素是非常復雜的,需要合理確定碳、氫、氧、硫等主要組分的比例。分餾點切割法就是利用主要組成元素的含量比來切斷和分離反應(yīng)物,從而有效降低反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物的飽和度。另外還有一種比較常用的技術(shù),就是CAFA加氫催化劑技術(shù),與分餾點切割法相比,CAFA加氫催化技術(shù)要點主要集中在反應(yīng)產(chǎn)物的活性上,隨著石油結(jié)構(gòu)元素活性不斷提高,發(fā)生反應(yīng)時加氫催化的效果將會更加顯著,進一步實現(xiàn)對煉油工藝的有效完善。

(二)提高廢油的潤滑度。石油原油冶煉后會產(chǎn)生一些廢油渣,這些殘留物主要是原油冶煉后所產(chǎn)生的油渣,大多為固體雜質(zhì)。它通常用作潤滑油和石油瀝青,與渣油有很大的不同,不能再被當做燃料使用。大多數(shù)的冶煉單位都會設(shè)置脫硫等油渣開發(fā)專用設(shè)施,以減少殘留下來的污染物量,從而使企業(yè)的經(jīng)濟效益獲得有效提高。隨著石油價格不斷上漲,人們對石油的需求并沒有減少,而是增加了,正是因為如此,石油冶煉企業(yè)有著良好的發(fā)展前景。必須要利用好這個機會,要實現(xiàn)對石油剩余價值的有效利用,此時可使用加氫催化劑技術(shù)處理油渣。在油渣的反應(yīng)過程中進行氫化,會使油渣中原有的有害物質(zhì)被清除,所獲得的產(chǎn)物投入更多的用途。比如瀝青的使用,消除其中的有害物質(zhì),能減輕瀝青對周圍環(huán)境的不利影響。催化劑加氫技術(shù)的應(yīng)用,可以使各種催化劑相互制約,維持一種平衡狀態(tài),此時油渣中原有的高分子基本結(jié)構(gòu)和密度也能被有效保留。為提高潤滑油的使用效果,有必要提高爐渣潤滑性。當分子結(jié)構(gòu)有很大的密度且分子表面粗糙度很高,復合材料的結(jié)合強度也就越高。因此,要提高潤滑程度,必須注意降低分子的密度,將開發(fā)的油渣多孔催化劑作為載體,在保證充分擴散的條件下,進行加熱,有效降低油渣密度,達到潤滑目的。

三、石油煉制中的加氫催化劑技術(shù)的未來發(fā)展

在未來的發(fā)展中,應(yīng)科學控制加氫催化時所使用的材料,也要能夠及時處理所使用的替代性材料,并開展具體的有針對性的反應(yīng)活動。利用加氫裂化技術(shù),增加石油企業(yè)所能創(chuàng)造的經(jīng)濟效益。采取科學的手段,使加氫裂化技術(shù)設(shè)備的使用壽命有所延長,催化劑應(yīng)選用穩(wěn)定、靈活的元素[2]。豐富加氫裂化技術(shù)所用材料,不斷提高反應(yīng)設(shè)備的適應(yīng)性,從而有效增強對低質(zhì)量水平原油的加工能力。催化劑分級技術(shù)不僅是一種思路,該技術(shù)方案也有很高的實用性,可以根據(jù)裝置對產(chǎn)品質(zhì)量或產(chǎn)品分布的要求實現(xiàn)靈活組合和應(yīng)用,以提高加氫裂化過程以及其他使用催化劑的場合下處理低質(zhì)量原油的能力。為保證催化劑始終保持高度的活性和較強的選擇性,應(yīng)采取有效手段防止出現(xiàn)催化劑中毒的不良情況。可在反應(yīng)之前先進行除雜,將其中存在的會降低催化性活性的物質(zhì)去除。該技術(shù)應(yīng)用前景廣闊,應(yīng)充分發(fā)揮加氫催化技術(shù)的功能性價值,創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益和社會效益。

結(jié)束語

石油煉制中的加氫催化劑技術(shù)的應(yīng)用能提高石油開發(fā)的環(huán)保性,也能提高廢油的潤滑度。加氫催化劑的應(yīng)用有一定優(yōu)勢,21世紀該技術(shù)也必將成為石油冶煉的重要手段,未來還需加強對加氫催化技術(shù)的研究,有力促進我國石油工業(yè)的發(fā)展和進步。