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二、加氢裂化工艺流程
加氢裂化装置，根据反应压力的高低可分高压加氢裂化和 中压加氢裂化。根据原料、目的产品及操作方式的不同， 可分为一段加氢和两段加氢裂化。 （一）一段加氢裂化 根据加氢裂化产物中的尾油是否循环回炼， 根据加氢裂化产物中的尾油是否循环回炼，采用三种操 作方式。一段一次通过和一段串联全循环操作， 作方式。一段一次通过和一段串联全循环操作，也可采 用部分循环操作。 用部分循环操作。 1.一段一次通过流程 1.一段一次通过流程 一段一次通过流程的加氢裂化装置主要是以直馏减压馏 分油为原料生产喷气燃料、低凝柴为主， 分油为原料生产喷气燃料、低凝柴为主，裂化尾油作高 黏度指数、低凝点润滑油料。 黏度指数、低凝点润滑油料。
一、催化加氢在炼油工业中的地位和作用
利用加氢技术提高产品氢含量，并同时脱去对大气污染的 硫、氮和芳烃等杂质。 加氢技术快速增长的主要原因有： 1.随着世界范围内原油变重、品质变差，原油中硫、氮、 1.随着世界范围内原油变重、品质变差，原油中硫、氮、 氧、钒、镍、铁等杂质含量呈上升趋势，炼厂加工含硫原 油和重质原油的比例逐年增大，从目前及发展来看，采用 加氢技术是改善原料性质、提高产品品质，实现这类原油 加工最有效的方法之一。 2.世界经济的快速发展，对轻质油品的需求持续增长， 2.世界经济的快速发展，对轻质油品的需求持续增长， 特别是中间馏分油如喷气燃料和柴油，因此需对原油进行 深度加工，加氢技术是炼油厂深度加工的有效手段。 3.环境保护的要求。 3.环境保护的要求。
加氢裂化反应中加氢反应是强放热反应，而裂解 反应则是吸热反应。但裂解反应的吸热效应远低 于加氢反应的放热效应，总的结果表现为放热效 应。单体烃的加氢反应的反应热与分子结构有关， 芳烃加氢的反应热低于烯烃和二烯烃的反应热， 而含硫化合物的氢解反应热与芳烃加氢反应热大 致相等。整个过程的反应热与断开的一个键( 致相等。整个过程的反应热与断开的一个键(并进 行碎片加氢和异构化) 行碎片加氢和异构化)的反应热和断键的数目成正 比。
3.加氢脱氧反应 3.加氢脱氧反应 石油馏分中的含氧化合物主要是环烷酸及少量的酚、脂肪酸、醛、醚 及酮。含氧化合物在加氢条件下通过氢解生成烃和，主要反应如下：
OH
+ H2
+
3H2
+ H2O
CH3
COOH
+
2H2O
含氧化合物反应活性顺序为： 呋喃环类＞酚类＞酮类＞醛类＞烷基醚类 4.加氢脱金属 以非卟啉化合物存在的金属反应活性高，很容易在H2／H2S存在条件下，转化为 金属硫化物沉积在催化剂表面上。而以卟啉型存在的金属化合物先可逆地生成 中间产物，然后中间产物进一步氢解，生成的硫化态镍以固体形式沉积在催化 剂上。加氢脱金属反应如下：
S
(RS)2
R S
R
+ 2H2
2RH
4H2 R
+
H2 S
+
3H2
+ 2H2S
C 4H 9
+
S
+ H 2S
+
H 2S
+
2H2
石油馏分中硫化物的C 石油馏分中硫化物的C－S键的键能比C－C和C 键的键能比C －N 键的键能小。因此，在加氢过程中，硫化物 的C－S键先断裂生成相应的烃类和H2S。 键先断裂生成相应的烃类和H2S。 各种硫化物在加氢条件下反应活性因分子大小和 结构不同存在差异，其活性大小的顺序为：硫醇 ＞二硫化物＞硫醚≈ ＞二硫化物＞硫醚≈四氢噻吩＞噻吩 。 2.加氢脱氮反应 2.加氢脱氮反应 石油馏分中的氮化物主要是杂环氮化物和少量的 脂肪胺或芳香胺。在加氢条件下，反应生成烃和 主要反应如下：
R
CH2
NH2
+ H2
R
CH3
+ NH3
NH 3
+
N
5H 2
C 5 H 12
+
N
+
C;
4H2
C4H10
+
NH3
加氢脱氮反应包括两种不同类型的反应，即C=N 的加氢和C 加氢脱氮反应包括两种不同类型的反应，即C=N 的加氢和C －N键断裂反应，因此，加氢脱氮反应较脱硫困难。加氢脱氮 反应中存在受热力学平衡影响的情况。 馏分越重，加氢脱氮越困难。主要因为馏分越重，氮含量越 高；另外重馏分氮化物结构也越复杂，空间位阻效应增强， 且氮化物中芳香杂环氮化物最多。
主要内容: 主要内容:
第一节 第二节 第三节 概述 催化加氢反应 催化加氢工艺流程
第四节 催化加氢过程的操作条件分析 本章小结
第一节
概述
催化加氢是在氢气存在下对石油馏分进行催化加工过程 的通称，催化加氢技术包括加氢处理和加氢裂化两类。 的通称，催化加氢技术包括加氢处理和加氢裂化两类。 加氢处理的目的在于脱除油品中的硫、 加氢处理的目的在于脱除油品中的硫、氮、氧及金属等杂 质，同时还使烯烃、二烯烃、芳烃和稠环芳烃选择加氢饱 同时还使烯烃、二烯烃、 和，从而改善原料的品质和产品的使用性能。 从而改善原料的品质和产品的使用性能。 加氢裂化的目的在于将大分子裂化为小分子以提高轻质油 收率，同时还除去一些杂质。其特点是轻质油收率高， 收率，同时还除去一些杂质。其特点是轻质油收率高，产 品饱和度高，杂质含量少。 品饱和度高，杂质含量少。
（2）动力学特征
烃类加氢裂化是一个复杂的反应体系，在进行加氢裂化的 同时，还进行加氢脱硫、脱氮、脱氧及脱金属等反应，它 们之间是相互影响的
催化裂化轻循环油等温加氢裂化相对反应速度常数
第三节
催化加氢工艺流程
一、加氢处理工艺流程 （一）馏分油加氢处理
馏分油加氢处理典型工艺流程图
1—加热炉 2—反应器 3—冷却器 4—高压分离器 5—低压分离器 6—新氢储罐 7—循环氢储罐
2.芳烃深度加氢技术 2.芳烃深度加氢技术 开发新金属组分配方特别是非贵金属、新催化剂 载体和新工艺，目的是提高较低操作压力下芳烃 的饱和活性，降低催化剂成本，提高柴油的收率 和十六烷值，控制动力学和热力学。 3.加氢裂化技术 3.加氢裂化技术 开发新的双功能金属一酸性组分的配方，以提高 中馏分油的收率、提高柴油的十六烷值、提高抗 结焦失活的能力、降低操作压力和氢气消耗。
短烷基侧链比较稳定，甲基、乙基难以从苯环上脱除。 C4或C4以上侧链从环上脱除很快。对于侧链较长的烷基 苯，除脱烷基、断侧链等反应外，还可能发生侧链环化反 应生成双环化合物。苯环上烷基侧链的存在会使芳烃加氢 变得困难，烷基侧链的数目对加氢的影响比侧链长度的影 响大。 在加氢裂化条件下，多环芳烃的反应非常复杂，它只有在 芳香环加氢饱和反应之后才能开环，并进一步发生随后的 裂化反应。稠环芳烃每个环的加氢和脱氢都处于平衡状态， 其加氢过程是逐环进行，并且加氢难度逐环增加。
H2 ,H2S R − M − R ' → MS + RH + R ' H
二、烃类加氢反应 烃类加氢反应主要涉及两类反应，一是有氢气直接参与的化学反应，如 烃类加氢反应主要涉及两类反应，一是有氢气直接参与的化学反应， 加氢裂化和不饱和键的加氢饱和反应，此过程表现为耗氢； 加氢裂化和不饱和键的加氢饱和反应，此过程表现为耗氢；二是在临氢 条件下的化学反应，如异构化反应。此过程表现为，虽然有氢气存在， 条件下的化学反应，如异构化反应。此过程表现为，虽然有氢气存在， 但过程不消耗氢气 1.烷烃加氢反应 1.烷烃加氢反应 烷烃在加氢条件下进行的反应主要有加氢裂化和异构化反应。其中加氢 裂化反应包括C 裂化反应包括C－C的断裂反应和生成的不饱和分子碎片的加氢饱和反 应。异构化反应则包括原料中烷烃分子的异构化和加氢裂化反应生成的 烷烃的异构化反应。 烷烃在催化加氢条件下进行的反应遵循正碳离子反应机理，生成的正碳 离子在β位上发生断键，因此，气体产品中富含C 离子在β位上发生断键，因此，气体产品中富含C3 和C4 。由于既有裂 化又有异构化，加氢过程可起到降凝作用。 R1－R2 + H2 →R1H + R2H nCnH2n+2 →iCnH2n+2
烯烃加氢饱和反应是放热效应，且热效应较大。因此对不饱和烃含量 高油品加氢时，要注意控制反应温度，避免反应床层超温。
5.烃类加氢反应的热力学和动力学特 5.烃类加氢反应的热力学和动力学特 点 （1)热力学特征 1)热力学特征 烃类裂解和烯烃加氢饱和等反应化学平衡常数值 较大，不受热力学平衡常数的限制。芳烃加氢反 应，随着反应温度升高和芳烃环数增加，芳烃加 氢平衡常数值下降。在加氢裂化过程中，形成的 正碳离子异构化的平衡转化率随碳数的增加而增 加，因此，产物中异构烷烃与正构烷烃的比值较 高。
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第五章 催化加氢
知识目标： 知识目标： 了解催化加氢生产过程的作用和地位、发 展趋势； 熟悉催化加氢生产原料来源及组成、主要 反应原理及特点、催化剂的组成及性质、 工艺流程及操作影响因素分析； 初步掌握催化加氢生产原理和方法。
1.汽油馏分加氢 1.汽油馏分加氢 焦化汽油与热裂化汽油中硫、氮及烯烃含量较高，安定性差， 辛烷值低，需要通过加氢处理，才能作为汽油调合组分、重 整原料，或乙烯裂解原料。 2.煤油馏分加氢 2.煤油馏分加氢 直馏煤油加氢处理，主要是对含硫、氮和芳烃高的煤油馏分 进行加氢脱硫、脱氮及部分芳烃饱和，以改善其燃烧性能， 生产合格的喷气燃料或灯用煤油。 3.柴油馏分加氢 3.柴油馏分加氢 柴油加氢精制主要是焦化柴油与催化裂化柴油的加氢精制。
（二）渣油加氢处理
渣油加氢处理工艺原则流程图
渣油加氢处理工艺流程与有一般馏分油加氢处理 流程有以下几点不同： ①原料油首先经过微孔过滤器，以除去夹带的固 体微粒，防止反应器床层压降过快； ②加氢生成油经过热高压分离器与冷高压分离器， 提高气液分离效果，防止重油带出； ③由于一般渣油含硫量较高，故循环氢需要脱除 H2S，防止或减轻高压反应系统腐蚀。