催化加氢特点和应用

3.加氢脱金属
几乎所有的金属有机化合物在加氢精制条件 下都被加氢和分解，生成的金属沉积在催化剂 表面上，造成催化剂活性下降，并导致反应床 层压降升高。所以加氢精制催化剂要周期性地 进行更换。
在加氢精制过程中发生的各种氢解反应都 是放热反应。
二、加氢裂化的主要反应
加氢裂化过程的反应分为精制反应及裂化 反应。
3、芳香烃：首先生成六元环烷，然后发 生环烷烃的加氢；稠环芳烃的反应：一 个芳香烃加氢，接着生成的环烷环发生 断环（或异构化成五元环），然后再进 行第二个环的加氢。
稠环芳烃在高酸性活性催化剂存在下的 加氢裂化反应，除了上述加氢裂化外， 还进行中间产物的深度异构化，脱烷基 侧链和烷基的歧化作用。
渣油加氢裂化：富含硫化物、氮化物、 胶质、沥青质、金属化合物等，催化剂 的作用减少，热裂化作用增大。
加氢裂化实质上是催化加氢与催化裂化这两 种反应的有机结合，在化学原理上与催化裂化 有许多共同之处。自己的特点：原料广泛，低 质量的原料，如焦化馏出油、裂化循环油、脱 沥青油以及减压馏分油等，产品主要是优质轻 质油品，优质低冰点航空煤油以及低凝点柴 油。，另一些特点是轻质油品收率高，灵活性 大，用各种原料，不同的操作条件，根据生产 需要和市场行情调节生产方案，生产柴油、航 空煤油，汽油甚至液化气。
二、加氢裂化催化剂
由金属加氢组分和酸性担体组成的双功能 催化剂。具有加氢、裂解、异构化活性。
加氢活性组分：Co、Mo、Ni、W等的氧化物或 硫化物。金属组分之间组合比单独组分加氢活 性高。
担体：酸性：硅酸铝、硅酸镁，分子筛等。弱 酸性：氧化铝及活性碳。具有裂化和异构化性 能
由金属组分提供加氢反应活性中心，由酸性 载体提供裂化、异构化反应活性中心，因而加 氢裂化催化剂是一种双功能cat。
长链单环六员环烷烃在高酸性催化剂上进行 加氢裂化时，主要发生断侧链反应，六员环较 稳定，很少发生断环。短侧链单环六员环烷烃 在高酸性催化剂上加氢裂化时，异构化生成环 戊烷衍生物，然后再发生后续反应。反应过程 明显现出正碳离子的机理特征。
双环环烷烃在加氢裂化时，首先发生一个环 的异构化生成五员环衍生物，当反应继续进行 时，第二环也发生断裂。在双环环烷烃的加氢 裂化产物中发现了有并环戊烷存在。
加氢裂化过程采用双功能催化剂。
烃类裂化反应： 烷烃加氢裂化的反应速度随着烷轻分子量增
大而加快。烷烃加氢裂化反应主要发生在烷链 中心的C-C键上。 加氢裂化条件下烷烃的异构 化速度也随着分子量的增大而加快。
2、环烷烃的加氢裂化，单环环烷烃在加 氢裂化过ຫໍສະໝຸດ 中发生异构化、断环、脱烷 基侧链反应。
环烷烃加氢裂化反应方向因催化剂的 加氢和酸性活性的强弱不同而有区别。
第二节 加氢过程的主要反应 一、加氢精制的主要反应： 包括: S、N、O及金属等杂原子的脱除反
应；不饱和烃的加氢饱和反应。
1.加氢脱硫、脱氮和脱氧
含硫、氮和氧的有机化合物与氢发生氢解反 应，分别生成相应的烃和硫化氢、氨和水后， 很容易从油品中除去。
2.烯烃和芳烃的加氢饱和
在加氢精制的条件下，大部分的烯烃与氢反 应生成烷烃；单环芳烃很少发生反应，多环芳 烃可部分加氢饱和。
二、加氢过程分类：按目的分类
❖ 加氢精制：产品是汽油、柴油、煤油；
❖ 加氢裂化：馏分油、渣油裂化；
❖ 其它：加氢处理、临氢降凝，润滑油加 氢、渣油加氢（渣油预处理）悬浮床、 煤焦油加氢
❖ 加氢精制：主要用于油品精制，其目的是除 掉油品中的硫、氮、氧杂元子及金属杂质，改 善油品的使用性能。过程在氢气存在下使油品 中的有机含硫、含氮化合物以及金属有机化合 物发生氢解，从而达到精制的目的。加氢精制 的原料有重整原料、汽油、煤油、各种中间馏 分油、重油以及渣油。
调变性助剂：改变催化剂的电子结构、 表面性质或者晶型结构。
本身活性并不高，只有与活性组分合 理搭配才能发挥良好的作用。
担体：提供较大的比表面积，使活性组分很好 的分散在其表面，减少活性组分的用量。
中性担体：中性氧化铝；酸性担体：硅酸铝、 分子筛等。
其他性能：形状：三叶形等异型；根据催化剂 特点，确定孔径、比表面积、孔径小，比表面 大，活性高。
第四节 加氢过程影响因素
有原料性质、催化剂性能、氢气纯度、反 应温度、反应压力、空速和氢油比等因素。
当原料性质、催化剂和氢气来源确定后， 加氢反应过程的主要影响因素则是反应温度、 反应压力、空速和氢油比
三、加氢发展现状：
❖ 60～70年代发展到顶风，工艺基本定型，催化 剂的发展：渣油加氢催化剂，国内比国外晚30 年，国内90年代才提，原因：对产品质量要求 没那么高；
❖ （FCC与加氢同时起步，但加氢一次事故，后 来不敢问津）
❖ 设备、材质、加工手段，投资太高、氢耗大， 制氢占整个加氢的1/2、
柴油加氢精制原则流程
芳香烃上的烷基侧链存在会使芳烃加氢 变得困难。
第三节 加氢过程的催化剂
一、加氢精制催化剂 活性组分：Co（钴）、Mo（钼）、Ni
镍）、W(钨）、Pt（铂）、 Pd（钯）。 要求催化剂具有良好的吸附特性。 提高活性组分的含量对提高活性有利，
活性组分的含量一般在15％～35％之间。
助剂：改变活性、选择性、稳定性等。 结构性助剂：增大表面积，防止烧结， 提高结构稳定性；
❖ 加氢裂化：高压下，烃分子与氢气在催化剂表 面进行裂解和加氢反应生成较小分子的转化过 程。
馏分油加氢裂化：减压蜡油、焦化蜡油、裂化 循环油、脱沥青油。生产高质量的轻质油品， 优质低冰点航空煤油以及低凝点柴油。轻质油 品收率高，灵活性大，用各种原料，不同的操 作条件，根据生产需要和市场行情调节生产方 案，生产柴油、航空煤油，汽油甚至液化气。
催化加氢特点和应用
第一节 概 述
催化加氢过程是指石油馏分(包括渣油)在氢 气存在下催化加工过程的通称。 一 、加氢的重要性 ❖ 渣油：加氢是最理想的方式； ❖ S/N/O加氢脱除； ❖ 高质量的燃料生产：清洁燃料，清洁柴油只有 加氢，生物柴油。
提高加工深度，改善产品质量，提高轻质油 收率，减少大气污染。