制氫裝置對重整加氫車間的影響及優化方案探析

趙金越

摘 要：傳統的石化燃料經過工業革命之后逐漸的出現缺乏的現象，同時石化燃料的使用造成溫室氣體急劇的上升，氣候出現較大的變化，資源和環境遭到破壞。氫能是一種儲量十分豐富、高效清潔、運輸簡單的新型能源，逐漸的引起人們的關注，因此制氫裝置逐漸的在人們的生活中普及開來。加氫反應器中氫氣的壓降會逐漸的增加，對整個車間都會產生影響，本文主要闡述了制氫裝置對重整加氫車間的影響和優化方案的探析。

關鍵詞：制氫裝置;重整加氫;影響及優化

目前環境保護是全世界重點關注的問題，隨著原油性質的逐漸重質化、劣質化，氫氣在煉油企業中需求量逐年的增加，制氫技術得到了迅速的發展。現階段煉油企業中經常使用的是烴類蒸汽轉化制氫法，該制氫技術有著工藝簡單、技術成熟、產氫量大的特點，已經成為煉油企業中降本增效制氫的主要手段。

1 重整加氫的作用和原理

制氫裝置主要包括有原油與處理、重整反應、產品與加氫、穩定處理等幾個方面，重整加氫車間的作用主要表現有以下點：

1.1 目的

預先加氫主要是將原料中的雜質進行去除，起到對重整催化劑的保護作用。

1.2 主要化學反應

制氫裝置在產生氫氣之后，氫氣在通過預加氫，原料油中的硫、含氮、含氧化合物在催化劑和氫壓的條件下進行分解，分離其中的H2S、NH3，包和烴由原料中的烯烴分解而來。在經過加氫后原料中的砷、鉛、銅等金屬化合物分解成金屬，在加氫催化劑上形成吸附，從而將金屬從油品中取出，達到凈化的效果。重整加氫車間具體的各類反應原理有以下幾種：①在催化劑、氫壓、溫度三者同時具備的條件下，油原料中的含硫化合物在加氫以脫硫反應下形成過氫解反應，轉變為硫化氫和烴類，將原油中的硫去除;②氮化物和氫在加氫脫氮反應過程中生成烴和NH3，將原料中的氮化物去除。其中化學反應的公式為：R-NH2+H2→R-H+NH3;③油原料餾分中的環烷烴主要通過加氫脫氧反應去除，其中含氧化合物在加氫時因為含量較少，轉化為烴類和水，去除其中的氧。化學公式為：2RCOOH+H2→2RCH3+2H2O4;④油原料經過烯烴加氫飽和反應后，會存在少量的不飽和烯烴，二次加工的油品餾分中的不飽和烯烴含量卻比較多，造成不飽和烯烴很容易出現加氫飽和現象。在高溫的影響下，烯烴容易產生縮合聚合反應，反應中伴隨著大量的熱量生成，熱量造成催化劑的活性降低。烯烴加氫飽和反應屬于放熱的過程，也會伴隨著大量的熱量生成，因此溫度的有效控制是對油品中含有較高的不飽和烴類加氫時的重點關注對象;⑤油原料在經過加氫脫金屬反應后會產生少量的砷、鉛銅等金屬有機化合物，產生的金屬化合物很容易和氫產生氫解反應，催化劑表面會附著一些游離態的金屬，通過這樣就能去除掉油品中的金屬;⑥原料中的Cl離子通過預加氫反應去除，這種過程稱為鹵素脫離，加氫脫鹵素反應化學公式為：RCL+H2→RH+HCL。

2 制氫裝置對重整加氫車間的影響

①轉化率大大降低，能耗增加。反應后半部在壓降增大后，反應壓力有所下降，一般情況下，化合物的濃度和化學反應速率成正比，所以反應物隨著壓力的下降被稀釋，化合物的濃度也有所下降，化學反應率轉化率下降，能耗上升;②循環氫量會隨著反應器壓降的增大而減少，氫氣通過制氫裝置充分的和加氫反應器反應，有效的控制進料量，反應器中原料油停留的時間就會比較長，增加焦炭的生成量，催化劑的利用率下降，同時積碳含量需要高溫彌補后才能繼續的增加;③催化劑顆粒和結構會因為加氫反應器中溫度和壓力的分布不均產生損壞，造成催化劑顆粒的流失嚴重;④催化劑床層對于經過化學反應后的氣體有著一定的抗拒作用，在這種的作用下加氫反應器內壓力出現不平均的現象，引起橫向流動，甚至會出現逆向流動，不同程度的混亂化學物;⑤金屬化合物影響催化劑的附著，造成催化劑活性下降，影響催化劑的性能，催化劑的使用效率下降，成本的增加。

3 優化方案

制氫裝置的價格比較昂貴，重整車間的維修和保養成本又比較高，因此制定出以下幾點優化措施：①想要保持壓力和溫度的分布均勻，就要控制氫氣進出量，避免出現偏移、催化劑顆粒的流失、預加氫反應器的損壞等情況;②催化劑床層對化學反應后的氣體有著阻礙的作用，想要將氣體排除，就要做好排氣裝置的維護和檢查，防止預加氫反應器中壓力的不平均，引起橫向、逆向流動，保障物質在經過化學反應后的均勻性，避免儀器產生破壞和化學物的混亂;③反應后催化劑表面會附著一些金屬毒物，催化劑在去除金屬化合物的同時也降低了催化劑的活性，因此保障催化劑表面的清潔，實時進行檢測，降低生產成本，避免重整單元產量因為催化劑的活性下降導致降低;④后半部分反應在壓降增大后壓力明顯的下降，對化合物濃度進行實時檢測，濃度的控制主要通過增加壓強或者補充化合物，濃度一定要在合理的范圍內。

4 結束語

最近的幾年中工業的發展十分迅速，環境保護問題被人們重點的關注，氫能的需求量逐漸的增加，制氫裝置也逐漸的出現在生產車間之中，但是制氫裝置在生產氫氣的過程中存在一定的問題，影響預加氫反應器，造成生產安全的危害和氫氣產量的下降，文本主要闡述了制氫裝置的作用和重要性，促進我國制氫裝置的可持續發展。

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