石油炼制中的加氢催化剂和技术分析

边树源

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引言

应用催化剂加氢技术,是利用氢分子吸附在催化剂上,在反应过程中产生氢原子,氢在各种金属催化剂的作用下反应生成烷烃。氢和一氧化碳的反应一般通过使用有机化合物来实现加氢过程中的催化作用,其化学反应为CO+2H2-=CH30H。

一、石油炼制中的加氢催化剂技术

石油炼制中的加氢催化剂技术的本质是氢及有机化合物,添加氢催化剂的反应过程。加氢裂化催化剂技术同时具有加氢和裂化两项功能,性能共分为四种,分别是轻质油、灵活型、无定形重油和中油型。其中分子筛含量相对较高的是轻油型的加氢裂化催化剂分子,有着非常高的催化剂活性。这四种加氢催化裂化剂都能生产优质的重石脑油、柴油等,但是其操作条件和产品分布有所不同。加氢裂化装置在建设完成后进行投产,催化剂强度和产品方案相对固定,加氢裂化反应器通常只会使用一种主要类型的催化剂[1]。加氢裂化在反应过程中放热比较剧烈,为了尽可能避免非等温反应影响产物的选择性,需要在加氢裂化反应器中设置催化剂床层,通常为3到4个,通过注入大量冷氢来控制各床层的入口温度,保证上升温度不变。传统的操作方式存在着产品选择性相对单一、反应热损失大的缺点,催化剂分级技术是以原油为原料,不同碳氢化合物为催化剂,为反应提供活性,在竞争吸附和不同反应机理的条件下,在不同的反应区域填充不同类型的催化剂,通过不同功能催化剂的优势,达到富集烃组分的目的,从而达到产量和产品质量的目标。使用该技术会使裂化反应器各层间的冷氢量有所减少,后期材料的换热温度也能有所保证,有效降低运行能耗。

二、石油炼制中的加氢催化剂技术的应用

(一)提高石油开发的环保性。在石油开发中使用该技术,能减轻石油开发过程对环境的污染。从当前的形势来看,生态环境污染日益严重,就要求石油冶炼过程环保性水平的提高。也就是说不仅要提高原油的利用率,而且还应减少对环境的污染,这就促进了含氧催化剂技术的广泛应用。加氢催化剂技术需要加氢,这一特点也决定了反应将借助分馏点切割法来完成。石油的组成元素是非常复杂的,需要合理确定碳、氢、氧、硫等主要组分的比例。分馏点切割法就是利用主要组成元素的含量比来切断和分离反应物,从而有效降低反应物和反应产物的饱和度。另外还有一种比较常用的技术,就是CAFA加氢催化剂技术,与分馏点切割法相比,CAFA加氢催化技术要点主要集中在反应产物的活性上,随着石油结构元素活性不断提高,发生反应时加氢催化的效果将会更加显著,进一步实现对炼油工艺的有效完善。

(二)提高废油的润滑度。石油原油冶炼后会产生一些废油渣,这些残留物主要是原油冶炼后所产生的油渣,大多为固体杂质。它通常用作润滑油和石油沥青,与渣油有很大的不同,不能再被当做燃料使用。大多数的冶炼单位都会设置脱硫等油渣开发专用设施,以减少残留下来的污染物量,从而使企业的经济效益获得有效提高。随着石油价格不断上涨,人们对石油的需求并没有减少,而是增加了,正是因为如此,石油冶炼企业有着良好的发展前景。必须要利用好这个机会,要实现对石油剩余价值的有效利用,此时可使用加氢催化剂技术处理油渣。在油渣的反应过程中进行氢化,会使油渣中原有的有害物质被清除,所获得的产物投入更多的用途。比如沥青的使用,消除其中的有害物质,能减轻沥青对周围环境的不利影响。催化剂加氢技术的应用,可以使各种催化剂相互制约,维持一种平衡状态,此时油渣中原有的高分子基本结构和密度也能被有效保留。为提高润滑油的使用效果,有必要提高炉渣润滑性。当分子结构有很大的密度且分子表面粗糙度很高,复合材料的结合强度也就越高。因此,要提高润滑程度,必须注意降低分子的密度,将开发的油渣多孔催化剂作为载体,在保证充分扩散的条件下,进行加热,有效降低油渣密度,达到润滑目的。

三、石油炼制中的加氢催化剂技术的未来发展

在未来的发展中,应科学控制加氢催化时所使用的材料,也要能够及时处理所使用的替代性材料,并开展具体的有针对性的反应活动。利用加氢裂化技术,增加石油企业所能创造的经济效益。采取科学的手段,使加氢裂化技术设备的使用寿命有所延长,催化剂应选用稳定、灵活的元素[2]。丰富加氢裂化技术所用材料,不断提高反应设备的适应性,从而有效增强对低质量水平原油的加工能力。催化剂分级技术不仅是一种思路,该技术方案也有很高的实用性,可以根据装置对产品质量或产品分布的要求实现灵活组合和应用,以提高加氢裂化过程以及其他使用催化剂的场合下处理低质量原油的能力。为保证催化剂始终保持高度的活性和较强的选择性,应采取有效手段防止出现催化剂中毒的不良情况。可在反应之前先进行除杂,将其中存在的会降低催化性活性的物质去除。该技术应用前景广阔,应充分发挥加氢催化技术的功能性价值,创造更多的经济效益和社会效益。

结束语

石油炼制中的加氢催化剂技术的应用能提高石油开发的环保性,也能提高废油的润滑度。加氢催化剂的应用有一定优势,21世纪该技术也必将成为石油冶炼的重要手段,未来还需加强对加氢催化技术的研究,有力促进我国石油工业的发展和进步。