石油煉制中的加氫催化劑和技術分析

邊樹源

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引言

應用催化劑加氫技術,是利用氫分子吸附在催化劑上,在反應過程中產生氫原子,氫在各種金屬催化劑的作用下反應生成烷烴。氫和一氧化碳的反應一般通過使用有機化合物來實現加氫過程中的催化作用,其化學反應為CO+2H2-=CH30H。

一、石油煉制中的加氫催化劑技術

石油煉制中的加氫催化劑技術的本質是氫及有機化合物,添加氫催化劑的反應過程。加氫裂化催化劑技術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優質的重石腦油、柴油等,但是其操作條件和產品分布有所不同。加氫裂化裝置在建設完成后進行投產,催化劑強度和產品方案相對固定,加氫裂化反應器通常只會使用一種主要類型的催化劑[1]。加氫裂化在反應過程中放熱比較劇烈,為了盡可能避免非等溫反應影響產物的選擇性,需要在加氫裂化反應器中設置催化劑床層,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。傳統的操作方式存在著產品選擇性相對單一、反應熱損失大的缺點,催化劑分級技術是以原油為原料,不同碳氫化合物為催化劑,為反應提供活性,在競爭吸附和不同反應機理的條件下,在不同的反應區域填充不同類型的催化劑,通過不同功能催化劑的優勢,達到富集烴組分的目的,從而達到產量和產品質量的目標。使用該技術會使裂化反應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的應用

(一)提高石油開發的環保性。在石油開發中使用該技術,能減輕石油開發過程對環境的污染。從當前的形勢來看,生態環境污染日益嚴重,就要求石油冶煉過程環保性水平的提高。也就是說不僅要提高原油的利用率,而且還應減少對環境的污染,這就促進了含氧催化劑技術的廣泛應用。加氫催化劑技術需要加氫,這一特點也決定了反應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物,從而有效降低反應物和反應產物的飽和度。另外還有一種比較常用的技術,就是CAFA加氫催化劑技術,與分餾點切割法相比,CAFA加氫催化技術要點主要集中在反應產物的活性上,隨著石油結構元素活性不斷提高,發生反應時加氫催化的效果將會更加顯著,進一步實現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生一些廢油渣,這些殘留物主要是原油冶煉后所產生的油渣,大多為固體雜質。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。大多數的冶煉單位都會設置脫硫等油渣開發專用設施,以減少殘留下來的污染物量,從而使企業的經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,石油冶煉企業有著良好的發展前景。必須要利用好這個機會,要實現對石油剩余價值的有效利用,此時可使用加氫催化劑技術處理油渣。在油渣的反應過程中進行氫化,會使油渣中原有的有害物質被清除,所獲得的產物投入更多的用途。比如瀝青的使用,消除其中的有害物質,能減輕瀝青對周圍環境的不利影響。催化劑加氫技術的應用,可以使各種催化劑相互制約,維持一種平衡狀態,此時油渣中原有的高分子基本結構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。當分子結構有很大的密度且分子表面粗糙度很高,復合材料的結合強度也就越高。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的未來發展

在未來的發展中,應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活動。利用加氫裂化技術,增加石油企業所能創造的經濟效益。采取科學的手段,使加氫裂化技術設備的使用壽命有所延長,催化劑應選用穩定、靈活的元素[2]。豐富加氫裂化技術所用材料,不斷提高反應設備的適應性,從而有效增強對低質量水平原油的加工能力。催化劑分級技術不僅是一種思路,該技術方案也有很高的實用性,可以根據裝置對產品質量或產品分布的要求實現靈活組合和應用,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,應采取有效手段防止出現催化劑中毒的不良情況。可在反應之前先進行除雜,將其中存在的會降低催化性活性的物質去除。該技術應用前景廣闊,應充分發揮加氫催化技術的功能性價值,創造更多的經濟效益和社會效益。

結束語

石油煉制中的加氫催化劑技術的應用能提高石油開發的環保性,也能提高廢油的潤滑度。加氫催化劑的應用有一定優勢,21世紀該技術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的研究,有力促進我國石油工業的發展和進步。