石油加工概论(第二部分第7章)

1、石油加工概论石油加工概论（第二部分）（第二部分）张张 孔孔 远远（HydrocrackingHydrocracking）第一节第一节 概概 述述 加氢裂化是在高温、高压以及氢气和催化加氢裂化是在高温、高压以及氢气和催化剂存在的条件下，使重质油发生裂化反应，转剂存在的条件下，使重质油发生裂化反应，转化为气体、汽油、喷气燃料、柴油等，同时将化为气体、汽油、喷气燃料、柴油等，同时将原料油中的硫、氮、氧和金属等杂原子加氢脱原料油中的硫、氮、氧和金属等杂原子加氢脱除的过程。加氢裂化的原料通常为减压馏分油，除的过程。加氢裂化的原料通常为减压馏分油，也可以是常压或减压渣油以及渣油的脱沥青油。也可以是常压或减

2、压渣油以及渣油的脱沥青油。 加氢裂化原料及主要产品加氢裂化原料及主要产品主要原料主要原料 直馏蜡油和焦化蜡油直馏蜡油和焦化蜡油主要产品主要产品 低硫低辛烷值石脑油；低硫低冰点航空煤油；低硫低辛烷值石脑油；低硫低冰点航空煤油； 低硫高十六烷值柴油；润滑油基础油；低硫高十六烷值柴油；润滑油基础油； 用于裂解生产乙烯的加氢蜡油用于裂解生产乙烯的加氢蜡油 加氢裂化主要特点加氢裂化主要特点 （1 1）生产灵活性大，各种产品的产率可以用改）生产灵活性大，各种产品的产率可以用改变操作条件的方法加以控制，或以生产轻油为主，变操作条件的方法加以控制，或以生产轻油为主，或以生产低冰点喷气燃料及低凝点柴油为主，或用

3、或以生产低冰点喷气燃料及低凝点柴油为主，或用于生产润滑油。于生产润滑油。 （2 2）加氢裂化产物中含硫、氮、氧等杂质少，）加氢裂化产物中含硫、氮、氧等杂质少，且烯烃基本饱和，所以稳定性很好。且烯烃基本饱和，所以稳定性很好。 （3 3）加氢裂化的液体产物都不含烯烃。）加氢裂化的液体产物都不含烯烃。（4 4）加氢裂化石脑油辛烷值一般较低，它是催化）加氢裂化石脑油辛烷值一般较低，它是催化 重整或制取乙烯的很好的原料。重整或制取乙烯的很好的原料。（5 5）煤油馏分的芳烃含量低，环烷烃含量高，烷）煤油馏分的芳烃含量低，环烷烃含量高，烷 烃的异构化程度也较高，冰点较低，所以有烃的异构化程度也较高，冰点较低

4、，所以有 可能用作喷气燃料。可能用作喷气燃料。（6 6）柴油馏分的凝点较低，十六烷值较高；是较好的）柴油馏分的凝点较低，十六烷值较高；是较好的 柴油机燃料。柴油机燃料。（7 7）350350的尾油的相关指数较低、芳烃含量较少，的尾油的相关指数较低、芳烃含量较少， 是很好的制取乙烯的原料，也是低硫催化裂化是很好的制取乙烯的原料，也是低硫催化裂化原原 料。经脱蜡降凝后它还可以作为优质润滑油的料。经脱蜡降凝后它还可以作为优质润滑油的基基 础油。础油。（8 8）加氢裂化需在高温、高压下操作，装置投资较）加氢裂化需在高温、高压下操作，装置投资较 大，氢耗比加氢精制的要高，其范围约为原料大，氢耗比加氢精制

5、的要高，其范围约为原料的的 2-4m%2-4m%，而加氢精制的氢耗一般只在，而加氢精制的氢耗一般只在1m1m左右。左右。加氢裂化原料是由烷基多环芳烃和环烷烃、直链加氢裂化原料是由烷基多环芳烃和环烷烃、直链和带支链烷烃分子组成的混合物，部分硫、氮原和带支链烷烃分子组成的混合物，部分硫、氮原子存在于这些分子结构中。加氢裂化反应实际上子存在于这些分子结构中。加氢裂化反应实际上是由加氢连接起来的一系列反应。是由加氢连接起来的一系列反应。1 1、烷烃裂化加氢反应：很少生成、烷烃裂化加氢反应：很少生成C3C3以下的小分子以下的小分子2 2、烯烃裂化和加氢反应：烯烃基本全部饱和、烯烃裂化和加氢反应：烯烃基本

6、全部饱和3 3、环烷烃异构、裂化、加氢反应：、环烷烃异构、裂化、加氢反应：异构和裂化同时进行异构和裂化同时进行双环以上发生异构、裂环反应，生成小分子的双环以上发生异构、裂环反应，生成小分子的 环烷烃环烷烃4 4、芳烃：单环芳烃比较稳定，不易裂开，主要侧、芳烃：单环芳烃比较稳定，不易裂开，主要侧 链断裂或生成异构体；稠环芳烃逐环加氢裂链断裂或生成异构体；稠环芳烃逐环加氢裂 化，生成较小分子的芳烃或芳烃化，生成较小分子的芳烃或芳烃- -环烷烃。环烷烃。加氢裂化的催化剂与加氢精制用的不同加氢裂化的催化剂与加氢精制用的不同, , 是一种双功是一种双功能的催化剂，它是由具有加氢活性的金属组分能的催化剂，

7、它是由具有加氢活性的金属组分( (钼、钼、镍、钴、钨、钯等镍、钴、钨、钯等) )载于具有裂化和异构化活性的酸载于具有裂化和异构化活性的酸性载体性载体( (硅酸铝，沸石分子筛等硅酸铝，沸石分子筛等) )上所组成的。上所组成的。 原原 料料 原料中的含氮化合物尤其是碱性含氮化合物会强原料中的含氮化合物尤其是碱性含氮化合物会强烈地吸附于催化剂的表面，使酸性中心因被中和而失烈地吸附于催化剂的表面，使酸性中心因被中和而失活。在抗氮性能方面，沸石分子筛显著优于无定形硅活。在抗氮性能方面，沸石分子筛显著优于无定形硅酸铝。酸铝。 工业装置一般在加氢裂化反应器前或反应器的上工业装置一般在加氢裂化反应器前或反应器

8、的上部装入加氢精制催化剂，将氮化物加氢转化为氨或脱部装入加氢精制催化剂，将氮化物加氢转化为氨或脱除。除。反应压力反应压力 由于加氢裂化总体上是分子数减少的反应，所由于加氢裂化总体上是分子数减少的反应，所以提高反应压力对其热力学平衡是有利的，尤其对以提高反应压力对其热力学平衡是有利的，尤其对其中芳烃加氢饱和反应的影响更为显著。氢分压的其中芳烃加氢饱和反应的影响更为显著。氢分压的增大能使加氢裂化的反应速率加快，转化率提高。增大能使加氢裂化的反应速率加快，转化率提高。 提高反应压力有利于抑制缩合反应，因而减缓催提高反应压力有利于抑制缩合反应，因而减缓催化剂的积炭速度，可以延长开工周期。化剂的积炭速度

9、，可以延长开工周期。 反应温度反应温度 加氢是强放热反应，如反应温度过高，其平衡常加氢是强放热反应，如反应温度过高，其平衡常数和平衡转化率就很低。同时，过高的反应温度会使数和平衡转化率就很低。同时，过高的反应温度会使加氢裂化反应速度过快，这样，一方面会由于反应热加氢裂化反应速度过快，这样，一方面会由于反应热来不及导出而导致催化剂超温，使寿命缩短。另一方来不及导出而导致催化剂超温，使寿命缩短。另一方面也会因催化剂表面的积炭速度过快，而缩短再生周面也会因催化剂表面的积炭速度过快，而缩短再生周期。但如反应温度过低，则加氢反应速度就会太慢。期。但如反应温度过低，则加氢反应速度就会太慢。 一般减压馏分油

10、的加氢裂化温度在一般减压馏分油的加氢裂化温度在370-420370-420。空空 速速 空速是控制加氢裂化反应深度的重要参数。降低空速是控制加氢裂化反应深度的重要参数。降低空速意味着增长反应时间，加氢裂化反应深度随之提空速意味着增长反应时间，加氢裂化反应深度随之提高，气体产物增多，氢耗也稍有增加，而装置的处理高，气体产物增多，氢耗也稍有增加，而装置的处理能力相应下降。能力相应下降。 加氢裂化常用的空速在加氢裂化常用的空速在0.5-2.0h0.5-2.0h-1-1范围内。对于范围内。对于含稠环芳烃较多的原料，需用较低的空速，以利于芳含稠环芳烃较多的原料，需用较低的空速，以利于芳香环系的加氢饱和。

11、对于活性较高的催化剂，在较高香环系的加氢饱和。对于活性较高的催化剂，在较高的空速下操作也可达到所需的转化率。的空速下操作也可达到所需的转化率。氢油比氢油比 在加氢精制过程中，反应热效应一般不大，生成在加氢精制过程中，反应热效应一般不大，生成的低分子烃类较少，所以可以采用较低的氢油比。而的低分子烃类较少，所以可以采用较低的氢油比。而在加氢裂化过程中，热效应较大，氢耗量较大，低分在加氢裂化过程中，热效应较大，氢耗量较大，低分子量烃类的生成量也较大，为了保证足够的氢分压，子量烃类的生成量也较大，为了保证足够的氢分压，需要采用较高的氢油比，一般为需要采用较高的氢油比，一般为1000-2000m1000-2000m3 3m m3 3。 反应流程可大致分为如下六种：反应流程可大致分为如下六种：(a)(a)单段双剂一次通过流程；单段双剂一次通过流程；(b)(b)单段单剂一次通过流程；单段单剂一次通过流程；