加氢催化剂的分类功能及选用

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加氢技术分类
技术类型
加氢精制
加氢处理 缓和加氢裂化 加氢裂化
裂化转化率，%
接近于0
<15
15~40
>40
实例
液化气加 氢、石脑 OTA、RIDOS、催 油 加 氢 、 煤 油 加 氢 、化柴油 MCI、催化 柴油加氢 、石蜡加 柴油FHI、蜡油加 氢、润滑基础油加 氢处理、渣油加氢 氢补充精制、特种 处理 油品深度加氢脱芳、 重整生成油选择性 加氢脱烯烃
强电负性元素
–B
增强表面酸性质
– Zr
调节金属与载体表面相互作用
– Ti – Zn
改善催化剂脱硫/脱氮及芳烃饱和能力
–F
– 有机表面活性剂/络合剂
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加氢催化剂
• 主要助剂组分：
–P – Si –B – Zr – Ti – Zn –F
但F在装置开工硫化、生产运行和催化 剂再生过程中流失严重，不仅影响催化 剂活性稳定性和再生性能，而且对反应 器内构件、反应流出物换热器、空冷器 以及催化剂再生设备等会产生严重腐蚀， 威胁装置安稳长满优运行。
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加氢催化剂选用
• 重整预加氢工艺：
– 对催化剂要求
• 加工高硫、低氮原料油
– 高脱硫活性Mo-Co型催化剂
FH-40B
• 加工低硫、高氮原料油
– 高脱氮和较高脱硫活性Mo-Ni(-Co)型催化剂 FH-40A
• 加工高硫、高氮原料油
– 高脱硫和脱氮活性(W-)Mo-Ni-Co型催化剂 FH-40C
• 在发达国家的现代化炼化企业中，其出厂 的液体产品在其生产过程中大多甚至全都 至少经历过1次加氢过程。
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加氢技术分类
• 在加氢过程中，主要涉及以下几类反应：
– 加氢脱硫 – 加氢脱氮 – 加氢脱氧 – 加氢脱金属(包括Ni、V、Fe、Na、Ca、As、Pb、Hg、Cu
等)
– 加氢脱残炭 – 烯烃加氢饱和 – 芳烃加氢饱和 – 烃类分子骨架异构化 – 环烷烃开环 – 大分子裂化 – 缩合生焦
柴油中压加氢改质、 柴油临氢降凝、柴油 加氢降凝、柴油加氢 改质降凝、柴油加氢 改质异构降凝、蜡油 缓和加氢裂化、润滑 油加氢处理、加氢尾 油催化脱蜡、加氢尾 油异构脱蜡
LCO加氢转化、馏 分油加氢裂化、渣 油 加 氢 裂 化 (LCFining 、 H-Oil 、 EST、FRET)
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加氢催化剂
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加氢催化剂
• 主要助剂组分：
–P – Si –B – Zr – Ti
改善孔结构 调节表面酸性质 抑制镍铝尖晶石生成 配制稳定Mo-Ni-P浸渍液
– Zn
–F
– 有机表面活性剂/络合剂
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加氢催化剂
• 主要助剂组分：
–P
– Si
调节表面酸性质
–B
改善金属与载体表面相互作用
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加氢催化剂
• 加氢催化剂通常以固体颗粒形态提供，其外观形
状主要有：
– 球形
形状
当量直径Ds
– 片形
球形
D
– 挤条(圆柱、三叶草、四叶圆草柱等条) 形
– 拉西环 – 齿球
三叶草形
– 蜂窝/鸟巢
齿球形
1.364D 0.91D 0.645D
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加氢催化剂
• 加氢催化剂通常以固体颗粒形态提供，其外观形 状主要有：
加氢催化剂选用
• 催化重整生成油选择性加氢脱烯烃工艺：
– 对催化剂要求 • 高烯烃饱和选择性、低芳烃饱和能力 – Pt-Pd、Pd型催化剂 HDO-18
– 产品质量 • 溴指数 <50mgBr/100g • 芳烃损失 <0.5个百分点
– 催化剂周期寿命 • >4年
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加氢催化剂选用
• 加氢技术包括催化剂技术、工艺技术、工 程技术和运行操作技术。
• 加氢催化剂作为加氢技术的核心，受到人 们的普遍关注。
• 加氢催化剂为固体催化剂，主要由活性金 属加氢组分和载体组分构成，并加有少量 助剂。
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加氢催化剂
• 主要活性金属加氢组分：
Mo-Co Mo-Ni Mo-Ni-Co W-Ni W-Mo-Ni W- Mo- Ni –Co Pt Pd Ni
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加氢催化剂选用
• 重整预加氢工艺：
– 加工原料：直馏石脑油，或直馏石脑油掺炼少量焦化 石脑油/催化中汽油
– 加工目的：深度脱硫、脱氮和烯烃饱和，并脱除微量 As、Cu、Hg、Si等杂质，供做催化重整装置进料
– 工艺特点：
• 操作压力： 1.5~4.0MPa • 氢油体积比：50~200:1 • 体积空速： 3.0~12.0h-1
• 主要助剂组分：
–P – Si –B – Zr – Ti
改善金属分布 调节金属与载体表面相互作用 调节活性相结构 改善催化剂再生性能
– Zn
–F
– 有机表面活性剂/络合剂
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加氢催化剂
• 主要助剂组分：
–P
– Si
改善载体表面性质
–B
调节金属与载体表面相互作用
– Zr
提高脱硫选择性
– Ti
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加氢技术分类
• 在上述各类反应中，其难易排序如下：
– C-C 键的断裂比C-O、C-S及C-N键的断裂 更困难
– 芳烃加氢>加氢脱氮>加氢脱氧>加氢脱硫 – 芳烃加氢>烯烃加氢>环烯加氢 – 单环芳烃加氢>双环芳烃加氢>多环芳烃加氢
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加氢技术分类
• 不同加氢工艺，由于原料加工难度和目的产品 质量要求不同，因此选择了不同的操作压力。
加氢催化剂
• 主要助剂组分：
–P
– Si
与活性金属形成络合物
–B
削弱金属与载体表面相互作用
– Zr – Ti
促进生成更多高活性II类活性中心
– Zn
–F
– 有机表面活性剂/络合剂
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加氢催化剂
• 主要助剂组分：
–P
– Si
但要注意选择合适的有机表面活性剂/
–B
络合剂，避免在开工硫化过程中出现
– Zr – Ti
促进生成更多II类活性中心
– Zn
–F
– 有机表面活性剂/络合剂
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加氢催化剂
• 主要助剂组分：
–P – Si –B – Zr – Ti
改善金属分布 调节表面酸性质 调节金属与载体表面相互作用 促进生成更多活性中心
– Zn
–F
– 有机表面活性剂/络合剂
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加氢催化剂
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加氢催化剂
• 加氢催化剂通常以固体颗粒形态提供，其外观形 状主要有：
– 球形 – 片形 – 挤条(圆柱、三叶草、四叶草等) – 拉西环 – 齿球 – 蜂窝/鸟巢
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加氢催化剂
• 加氢催化剂通常以固体颗粒形态提供，其外观形 状主要有：
– 球形 – 片形 – 挤条(圆柱、三叶草、四叶草等) – 拉西环 – 齿球 – 蜂窝/鸟巢
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加氢催化剂
• 加氢催化剂通常以固体颗粒形态提供，其外观形 状主要有：
– 球形 – 片形 – 挤条(圆柱、三叶草、四叶草等) – 拉西环 – 齿球 – 蜂窝/鸟巢
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加氢催化剂
• 加氢催化剂通常以固体颗粒形态提供，其外观形 状主要有：
– 球形 – 片形 – 挤条(圆柱、三叶草、四叶草等) – 拉西环 – 齿球 – 蜂窝/鸟巢
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加氢催化剂
• 加氢催化剂通常以固体颗粒形态提供，其外观形 状主要有：
– 球形 – 片形 – 挤条(圆柱、三叶草、四叶草等) – 拉西环 – 齿球 – 蜂窝/鸟巢
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加氢催化剂
• 加氢催化剂通常以固体颗粒形态提供，其外观形 状主要有：
– 球形 – 片形 – 挤条(圆柱、三叶草、四叶草等) – 拉西环 – 齿球 – 蜂窝/鸟巢
• 焦化石脑油加氢工艺：
– 加工原料：焦化石脑油-高硫、高氮、高烯烃、含硅 – 加工目的：深度脱硫、脱氮和烯烃饱和，并脱除微量
Si等杂质，供做蒸汽裂解制乙烯、重整预加氢、制氢 等装置进料。 – 工艺难点：催化剂床层压降上升快、催化剂失活快。 – 工艺特点：
– 球形 – 片形 – 挤条(圆柱、三叶草、四叶草等) – 拉西环 – 齿球 – 蜂窝/鸟巢
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加氢催化剂
• 加氢催化剂通常以固体颗粒形态提供，其外观形 状主要有：
– 球形 – 片形 – 挤条(圆柱、三叶草、四叶草等) – 拉西环 – 齿球 – 蜂窝/鸟巢
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加氢催化剂
• 主要物化性质指标：
– 有机表面活性剂/络合剂
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加氢催化剂
• 主要助剂组分：
–P
– Si
含F催化剂吸水会产生很大的内部应力，
–B
容易引起催化剂破碎/粉化。
– Zr
另外，F的存在还会大幅度降低载体氧
– Ti – Zn –F
化铝的熔点温度。装置一旦超温，极 易引起催化剂烧结失活。
– 有机表面活性剂/络合剂
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加氢催化剂 分类、功能及选用
中国石化抚顺石油化工研究院 关明华
2011年8月9日
目录
• 概述 • 加氢技术分类 • 加氢催化剂 • 加氢催化剂选用原则 • 加氢催化剂选用 • 加氢催化剂工业应用注意事项 • 结语
ห้องสมุดไป่ตู้
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概述
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• 加氢技术起源于上世纪20、30年代在德国开发并 工业应用的煤直接液化技术。