石油煉制工業中加氫技術和加氫催化劑的發展現狀

李農(nóng)  李國(guó)旗  杜忠偉  王玉濤

（山東(dōng)勝(shèng)星化工有限公司 山東(dōng) 東(dōng)營 257335）

摘要：随著社會經濟的不斷發展，人們生活水平的不斷提高，對於各類資源的需求量也越來越大。石油是我國經濟發展中的戰略資源，目前市場中的石油通常分爲重質與輕質兩種，其中輕質石油較爲常見，主要加工工藝爲加氫催化技術，在加氫催化技術的支持下，重質石油中的碳元素、氫元素含量都能得到降低，並且加氫催化劑的應用還可以在低碳低氫加工中發揮作用，提高石油煉制的提純效果。本文主要圍繞加氫技術與加氫催化劑的發展展開論述，探讨二者的發展現狀以及發展趨勢。

關鍵詞：石油煉制工業  加氫技術  加氫催化劑

     石油煉制工業作爲我國經濟發展的支柱型産業之一，很多行業的現代化發展都與石油産品有著(zhe)密切聯系。石油産品的應用範圍較廣，對於經濟發展産生瞭(le)深遠的影響，石油憑借著(zhe)便捷性和利用率、适用性優勢而得到瞭(le)廣泛應用。如今社會的發展對於石油産品也提出瞭(le)新的要求，石油煉制工業需要煉制更高品質的産品，對於燃料油的需求量則逐漸降低，所以原油深加工也受到瞭(le)社會的廣泛關注。如今越來越多新技術的誕生和發展，節能環保技術以及輕油生産設備的發展使得輕油産品的質量與産量也得到瞭(le)提高，加工技術的發展也迎來瞭(le)新的機遇。在這一背景下，加 氫技術及加氫催化劑具有非常高的綜合利用率，是提升石油煉制産量的關鍵因素，也爲石化産業 的發展奠定瞭(le)良好基礎。

1  加氫技術與加氫催化劑概述

1.1  石油加氫技術

     由於石油的化學組分爲不飽和烴類物質，每個磷、硫、碳等原子中連接的氫原子並(bìng)沒有達到最大數量，氫碳含量相對較少，但氫碳比卻是決 定石油品質的一大因素。當前随著(zhe)各油田的不斷開發，油品品質如何提高成爲瞭一大問題，而加氫技術則是提高氫碳比的有效手段。在物質等量的狀态下，燃燒不飽和烴類釋放出的熱量和燃燒 飽和烴類釋放的熱量具有明顯差别，同時飽和烴類物質更不容易被氧氣等物質氧化，化學性質也更加穩定，在存儲與運輸方面具有明顯優勢，所以飽和烴相較於不飽和烴來說價值更高。将原油中的不飽和烴類轉變爲飽和烴便是提高石油煉化 質量的理想辦法，實現這一目标需要利用加氫技術，按照增熵原理在單獨的系統中分子熱運動爲無序發展狀态，加氫的工藝過程不能自主實現，需要人爲進行控制。

     石油加氫技術的原理在於，利用石油因子中碳氫比的調整，使其産生新産品。石油精煉通常有脫碳與加氫兩個環節，其中脫碳主要目的在於控制石油的碳含量，焦化便是其中一個流程，氫化則是控制石油氫碳比。當前我國針對石油煉制工藝提出瞭(le)更加嚴格的要求，加氫技術的發展也 越來越迅速，更多的加氫技術開始開發和推廣，提高瞭(le)石油精煉效果。目前多數石油利用加氫技 術精煉爲汽油與柴油，石油到汽油的加工過程會 改變其中的硫、氮、烯烴、芳烴的含量，石油到 柴油的加工過程則改變硫含量並(bìng)且改善十六烷 值。在石油中提煉高辛烷值汽油與低硫柴油從而獲得高品質燃料是目前石油煉制工藝的主要發展方向，而加氫技術的應用則可以同時滿足汽油加 工與柴油加工需求，提高油品品質。

1.2  加氫催化劑

     加氫催化劑的性能通常取決於自身的構成特征，根據加氫反應需要關注的因素不同，可以将加氫催化劑分爲加氫脫硫、加氫脫氮、加氫脫金屬等多種催化劑。而加氫催化劑的構成一般有主 要催化劑、輔助催化劑、載體三類，其中主要催 化劑能夠在加氫反應中提高反應活性與選擇性；輔助催化劑則可以結合具體情況加入，強化主要催化劑的應用效果並提高反應穩定性；載體則是 發生反應所需要的表面積以及機械設備等外部條件^[1]。

2  加氫技術與加氫催化劑的發展現狀

2.1  加氫技術的發展現狀

     石油煉制工藝中通常都會将氫氣作爲催化劑，從而提高汽油生産(chǎn)品質與産(chǎn)量，保證原有精煉體系的适用性，轉變(biàn)以往原油精煉條件不足等問題。當前加氫技術在石油煉制中的發展與應用主要體現在以下幾點：

2.1.1 汽油處理技術

     如今汽車消費總量和保有量的不斷提高，人們也開始意識到瞭環境保護的重要性，清潔型低硫汽車也有著(zhe)廣闊的市場前景，清潔型和低硫型汽油也因此受到瞭廣泛關注，這類汽油能夠降 低汽油中的硫含量，提高汽油産品經濟效益。由RIPP公司研發的加氫脫硫技術能夠有效提高烯碳氫的飽和度，反應過程通常可以分爲兩種路線也 就是油與目标産品。在分選點的選擇上，分離催 化裂化（FCC）汽油時加氫處理技術可以降低烯碳氫的飽和度，並(bìng)通過kafa加氫脫硫催化技術來提 高反應效率。汽油與脫硫催化劑之間具有密切聯 系，活性會影響催化劑在硫化狀态下的化學活性 外觀與分子結構，同時在這一條件下形成選擇性的加氫脫硫活性模子，利用活性結構和加氫催化 劑間的聯系可以研發更具靶向活力的催化工藝。

2.1.2 柴油加氫(qīng)脫硫技術(shù)

     目前汽油在汽車燃料領域有著廣泛的應用，甚至取代瞭傳統的柴油，但在許多建設項目中各 種大型設備仍然需要使用柴油。但在建設工程設備中，柴油的污染程度通常高於汽油，所以需要 消耗的能源更多，這顯然與目前的節能環保理念 不相符。柴油加氫脫硫技術的主旨在於提升加氫 脫硫催化劑性能，将催化劑的活性保持在原本活性的5倍左右，利用催化劑來提升空速。現有的 柴油加氫脫硫技術具有成本造價高、能耗高等不 足，仍需進一步優化，在技術不斷的進步與創新 中，柴油超高級加氫脫硫技術也将會得到推廣，解決傳統柴油加氫脫硫技術存在的各項不足，柴油加氫先進工藝利用雙功能催化劑體系來達到選 擇化學反應的目的，去除原油中的硫、氮、芳碳 氫等物質來改善提純效果^[2]。

2.1.3 渣油加氫(qīng)裂化處(chù)理

     常用的加氫脫硫處理工藝一般在現有的設備(bèi) 支持下，将劣質常壓渣油進行加氫處理，之後利 用重質原油催化設備(bèi)進行加熱，将其轉變(biàn)爲輕質油。當前國際油價不斷攀升，常壓渣油的合理利 用能夠提高石油資源利用率，在調控石油市場供 給、油價等方面具有現實意義。但當前的渣油加 氫催化技術的應用也存在一些問題，例如催化效 率平衡與除碳都具有一定難度，所以需要進一步 研究加氫轉化率以及促進劑平衡等方向。與傳統石油對比，常壓渣油的分子更大、黏性更大，在實際儲存中可能産生積碳現象，所以需要根據實 際情況提高工作溫度，從而降低殘油黏性。利用易穿孔催化劑作爲載體，改善殘油品質的同時還 具有潤滑效果。

2.2  加氫催化劑的發展現狀

     針對加氫技術來說，加氫催化劑是提高加氫 處理效率的關鍵環節，甚至加氫催化劑直接決定 瞭(le)加氫技術在石油煉化中的地位。如今加氫技術的不斷發展，加氫催化劑也在不斷進步，兩者屬於(yú)相互促進的關系。經過研究能夠瞭(le)解到，較爲常見的加氫催化劑一般有鎢鎳氧化鋁、钼鎳氧化 鋁、貴金屬催化劑等，在加氫催化劑不斷發展的背景下，金屬組分含量也在不斷提高，氟、磷助劑也開始在加氫催化劑中廣泛應用，使氧化鋁的 純度進一步提升，典型的加氫催化劑包括以下幾 種：

2.2.1 DN-3100與(yǔ)DN-2118

     DN-2118是以Century技術爲中心衍生出的催 化劑品種之一，這種加氫催化劑一般在柴油生産(chǎn) 煉化中應用較多。而DN-3100則是在前者的基礎上優化創新的産(chǎn)物，不管是加氫脫氮還是芳烴飽(bǎo)和 活性上，DN-3100都具有更加顯著的優勢。

2.2.2 Nebula

     Nebula催化劑是以Nebula技術爲中心制備(bèi)出的一種類型，而需要運用Nebula催化劑的場景一般分 爲2種：一種是高氫壓分解下的加氫處理，多爲超低硫柴油生産(chǎn)；另一種爲加氫裂化原料油的預處理。

2.2.3 KF-848與(yǔ)KF-757

     這兩種催化劑的核心爲Stars催化劑技術，該 技術也叫做II型超活性中心，可以形成穩定的高 濃度MoS2活性相並分布於催化劑表面提高活性。 KF-848與KF-757都能夠在控制氮含量、降低芳烴含量方面起到理想效果，在柴油加氫裝置中效果 更加顯著。KF-848與KF-757在柴油加氫裝置中的 應用可以優化産品的色度，並提升十六烷值。KF848催化劑在高壓加氫預處理中，可以在確保操作環境不變的條件下提高反應的穩定性、脫氮活 性等，相較於傳統催化劑效果更加明顯，在工程 裝置中應用時，KF-848操作溫度較傳統催化劑更 低，在柴油加氫處理期間，加氫脫芳烴、加氫脫 硫、加氫脫氮的活性效果同樣較爲理想^[3]。

3  加氫技術與加氫催化劑的發展趨勢

3.1  加氫催化劑的創新

     在石油煉化工藝中，加氫催化劑的制作工藝 是否科學一度決定瞭加氫催化劑的效果發揮，節約加氫催化劑生産造價。爲進一步提高加氫催化 劑的應用效果，需要結合重質油轉變輕質油的生産需求來深入研究加氫催化劑的創新。利用加氫催 化劑生産流程的簡化來實現生産線自動化，提高催 化劑的生産效率與産品品質。在加氫催化劑生産加工期間，爲提高生産經濟效益，煉油廠需要引進先進的加氫裝置來處理重質原油，確保原有的設備在 空轉條件下能夠維持穩定的運行參數^[4]。

3.2  加氫裂化催化劑的應用與優化

     加氫裂化催化劑的适用性非常強，可以按 照石油煉化的生産需求來設計加氫裂化工藝方 案。在如今社會經濟發展對輕質石油需求量進一步提高的環境下，加氫裂化催化劑的推廣爲石油煉化領域的發展也帶來瞭新的機遇。在加氫裂化 催化劑的作用下，綠色清潔技術的引進可以控制 石油煉化過程對環境帶來的危害，並(bìng)且提高油品質量。在先進科學技術的支持下，今後油氣産品 生産期間，加氫裂化催化劑的應用與發展主要表 現出瞭以下特征：其一，加氫裂化催化劑加工材料也開始向著(zhe)重質化、輕質化的方向發展，並(bìng)且産生的硫元素化合物也含有一定的硫元素與氮元 素。在加氫裂化催化劑發展期間，需要盡可能提 高産品的抗高硫性和高氮性；其二，在社會經濟 快速發展的背景下，人們對於油氣産品的需求也 越來越多樣化，例如柴油中餾分油的需求量有瞭 明顯增加，在這一要求下，需要在加氫裂化裝置 的推廣過程中充分開發多産中間餾分油加氫裂化 催化劑，以此來滿足油品市場需求；其三，在加氫裂化催化劑研究方面，研究人員需要重點關注 微孔分子的選擇與研發，借助有關的先進技術實現研發與生産的創新，讓新型加氫催化劑具有更高的活性以及穩定性。加氫裂化催化劑加工生産 期間，需要保證微孔分子篩以及介孔分子篩在孔 隙結構中實現相互互補的效果，從而提高催化劑的活性。

3.3  高、中油型加氫催化劑的生産與研發

     加氫催化劑的創新研究重點在於(yú)提高加氫催 化劑的整體性能，在這一目标下，油氣資源研究 與生産人員在日常工作中都要嚴格根據社會發展 以及市場發展對於(yú)油氣資源的需求來確(què)定加氫催 化劑研究方向，例如高、中型加氫催化劑的生産 與研究。目前國際市場針對噴漆和清潔柴油的需求量較大，油氣資源在實際應用中可能出現産能 過剩等問題，爲有效改善這類問題，油氣資源的 開發與利用，以及加氫催化劑的生産需要貫徹供 給側結構性改革，對油氣生産企業的資源結構進 行整合調整。

3.4  新型加氫催化劑的研發

     面對石油煉化行業現代化發展所面臨的問題，需要積極引進先進的技術手段來研發新型的加氫催化劑。根據重質石油産品輕質化處理的方向，在新型加氫催化劑的研究中需要通過加工技術轉化環烷芳烴，也就是運用催化劑反應工藝技術的開發，實現環烷芳烴選擇性加氫飽和、選擇性開裂化耦合等，在重質石油輕質化煉化中應用先進的技術手段來控制反應過程。在輕質化石油 煉化與生産中，還要全面深入多環芳烴選擇性加 氫飽和技術的研究，分子煉油的思想概念也要融入到油品煉化生産之中^[5]。

4  結束語

     目前資源的不斷開發使得人們開始重視資源短缺問題，也開始研發出更多更先進的技術來實現重質石油的輕質化處理，從而提高石油生産質量和資源利用率。加氫技術與加氫催化劑在石油煉化過程中扮演著關鍵角色，今後加氫技術的不斷發展，新型催化裂化技術的誕生将會實現低能耗、高質量、高效益的油氣産品，在降低油氣消耗的基礎上提高油氣資源利用率，這對於社會經 濟的發展來說具有重要意義。

【上一篇：煉油化工企業催化汽油加氫工藝技術分析】

【下一篇：PSA 程控閥傳動件磨損原因及國産化改造】