石油炼制工艺学总结-2

第七章 催化加氢一、重点概念催化加氢：催化加氢是在氢气存在下对石油馏分进行催化加工过程的通称。加氢处理：指在加氢反应过程中，只有≤10%的原料油分子变小的加氢技术。10%加氢精制：指在氢压和催化剂存在下，使油品中的硫、氧、氮等有害杂质转变为相应的硫化氢、水、氨而除去，并使烯烃和二烯烃加氢饱和、芳烃部分加氢饱和，以改善油品的质量。有时，加氢精制指轻质油品的精制改质，而加氢处理指重质油品的精制脱硫。催化加氢技术包括加氢处理和加氢裂化两类。加氢精制催化剂的预硫化：目前加氢精制催化剂都是以氧化物的形式装入反应器中，然后再在反应器将其转化为硫化物。加氢脱硫（HDS）H2S。加氢脱氮（HDN）NH3。加氢脱氧(HDO)反应：含氧化合物通过氢解反应生成相应的烃类及水。为体积空速LHSV，另一种为重量空速（WHSV。氢油比：单位时间里进入反应器的气体流量与原料油量的比值。设备漏损量：即管道或高压设备法兰连接处及循环氢压缩机运动部位等处的漏损。溶解损失量：指在高压下溶于生成油中的气体在生成油减压时这部分气体排出时而造成的损失。二、重点简答题1、加氢精制的目的和优点。加氢精制的目的在于脱除油品中的硫、氮、氧杂原子及金属杂质，同时加氢精制的优点是，原料油的范围宽，产品灵活性大，液体产品收率高（100％(体)保护环境和改善工人劳动条件。因此无论加工高硫原油还是加工低硫原油的炼厂，都广泛采用这种方法来改善油品的质量。2、加氢过程的化学反应化学反应有加氢脱硫（HDS）、加氢脱氧（HDO）、加氢脱氮（HDN）、加氢脱金属（HDM）、不饱和烃的加氢饱和其特点：各类硫化物加氢脱硫反应很强的放热反应，因而过高的反应温度对硫化物的平衡转化率越低。在较高的温度下，压力的影响较显著，在低压下，温度下影响此类反应均是放热反应，但是有时随着反应温度的升高，总的加氢脱氮速率有一个极大值。含氧化合物的加氢精制条件下分解很快，但是对杂环氧化物，当有较多取代基时，反应活性较低。3、与其他石油二次加工产品比较，加氢裂化产品的特点。加氢裂化的液体产率高；加氢裂化的气体产率很低；性好。柴油的十六烷值高，胶质低；多。4、馏分越重，加氢脱氮越困难的原因？①馏分越重，含氮量越多；②馏分越重，其氮化物的分子结构就越复杂，空间位阻效应越强，环化合物也增多。5、加氢裂化中的循环氢的作用有那些？反应过程放出的热量，维持反应床层温度；④起稀释作用，使原料沿反应床层分布均匀。6、加氢裂化过程的化学反应：反应包括烷烃与烯烃的加氢裂化反应（C+离子原理7、加氢精制催化剂（具有加氢和裂化两种功能）的预硫化的原因？活性金属组分的氧化物并不具有加氢活性，只有以硫化物状态存在时才具有化。8、催化剂失活的原因？①重质原料中的重金属元素会沉积在催化剂上，堵塞其微孔，促使加氢精制催化剂永久性失活；②加氢精制催化剂在运转过程中产生的积炭，积炭占有活性中心，使其暂时失活；③水蒸气占有微孔中心，让催化剂活性降低。9、三种加氢工艺流程对比？①一段流程航煤收率高而汽油收率低；流程结构和投资以一段流程为最优。②串联流程生产较灵活，但航煤收率偏低。二段流程生产灵活性最大，航煤收率高。一段流程对原料要求较高；二段流程、串联流程对原料要求不高，可处理高比重、高干点、高硫、高残炭、高氮的原料油。总之，一段加氢裂化流程较简单，航煤收率高，但汽油收率较低，操作不够灵活，只能处理较好的原料油；串联流程操作较灵活，可最大限度地生产汽油、航煤和柴油，但航煤收率偏低；两段流程操作最灵活，可处理高比重、高干点、高硫、高残炭及高氮的原料，汽油、煤油、柴油收率较高，但流程较复杂，操作费用较高。10、三种加氢工艺对比？N优点：流程简单，设备投资少。进行加氢精制，第二个主要进行加氢裂化。与单段、但段串联工艺比较有以下特点：气体产率低，液体产率高；产品质量好，芳烃含量非常低；氢耗较低；产品方案灵活；原料适应性强，可加工更重质、更劣质原料。优点：对原料适应性强，可加工各种原料；产品灵活性大。反应器装入分子筛加氢裂化催化剂。与单段工艺比较具有以下特点：产品方案灵活，仅通过改变操作方式及工艺三种流程比较：①一段流程航煤收率高而汽油收率低；流程结构和投资以一段流程为最优。②串联流程生产较灵活，但航煤收率偏低。③二段流程生产灵活性最大，航煤收率高。④一段流程对原料要求较高；二段流程、串联流程对原料要求不高，可处理高比重、高干点、高硫、高残炭、高氮的原料油。总之，一段加氢裂化流程较简单，航煤收率高，但汽油收率较低，操作不够灵活，只能处理较好的原料油；串联流程操作较灵活，可最大限度地生产汽油、航煤和柴油，但航煤收率偏低；两段流程操作最灵活，可处理高比重、高干点、高硫、高残炭及高氮的原料，汽油、煤油、柴油收率较高，但流程较复杂，操作费用较高。11、加氢裂化采用不同加氢工艺的原因？工艺类型和流程的选择与原料性质、产品要求和催化剂等因素有关。加氢裂化的原料可为轻质馏分、中间馏分、减压馏分减压渣油等，不同的原剂的要求也不同，故其要求要选择适当的工艺来生产，达到效率的最大化。12、为什么石脑油加氢精制一般都采用两段加氢精制工艺过程？20%40%，同时还含有大量的硫、氮化合物，所以一般都采用两段125℃。如此大的温升不仅不好操作，而且会缩短催化剂使用周期。在两段加氢精制中，适当降低第一反应器入口温度，使部分烯烃饱和转移到第二反应器来进行反应，总温升合理的分配在两个反应器的床层中，既易操作，又有利于延长催化剂使用周期，因此焦化石脑油制取合格的乙烯裂解料，应采用两段加氢精制为宜。13、加氢精制的影响因素？①反应压力，由于加氢是体积缩小的反应，从热力学的角度而言，提高压力其反应速度也随之加快。③空速，降低空速可以使反应物与催化剂的接触时间延长、精制深度加深、速意味着降低其处理能力。13、阐述氢油比是如何影响加氢精制过程的?氢油比对加氢精制的影响主要有三个方面：一是影响反应的过程；二是对加氢催化剂寿命产生影响；三是对装置操作费用及设备投资的影响。仅就反应而言，当氢油比比较低时，产物的相对分子质量减少而使汽化率增当大的降低。可见，氢油比的增减实际就是反应过程的氢分压增减。氢油比对脱硫率的影响规律：当反应温度较低而空空速较高时，脱硫率随着时，随着氢油比的增加而脱硫率没有下降的趋势。氢油比对脱氮率的影响规律：无论反应温度与空速的高低，其脱氮率都没有一个最高点。总之，氢油比低，导致氢分压下降，造成脱硫率、脱氮率有所下降；氢油比会降低脱氮率效果。14、加氢裂化催化剂为什么要预硫化?原料油中含适量的硫会污染催化剂吗?为什么?原因：因为刚还原后的催化剂，具有很高的氢解活性，如不进行硫化，将在催化剂初期选择性。不会，因为有限的硫含量可以抵制氢解反应和深度脱氢反应。第八章催化重整一、概念题催化重整：是以汽油为原料，在催化剂的作用和氢气存在下，生产高辛烷值烃类分子重新排列成新分子结构的工艺过程。重整：烃类分子在一定条件下发生化学反应重新排列成新的分子结构。N、S、O除掉的反应。C6C8重整转化率(芳烃转化率)：重整生成油中的实际芳烃含量与原料的芳烃潜含量之比。氢油比：氢油比即循环氢流量与原料油流量之比。二、简答题1、重整生产目的及其构成（1）重整反应系统；生产轻质芳烃（C6~C8）其包括以下系统：1原料预处理系统；重整反应系统；34芳烃精馏系统。副产大量氢气2、催化重整的化学反应及其特点芳构化反应六元环烷脱氢，反应速度最快、强吸热反应、分子越大，平衡转化率越高，体积增大的反应和可逆反应（2）较快、强吸热反应、体积增大的反应和可逆反应（3）最慢，吸热反应、体积增大的反应和可逆反应。异构化反应，是轻度放热的可逆反应，按正碳离子反应机理进行。提高温度氢解反应 由金属中心催化积炭反应（叠合和缩合）2、在催化重整反应系统中，循环氢的目的是什么？生焦反应；稀释反应原料。3、催化重整的化学反应芳构化反应：1 六元环烷脱氢2五元环烷异构脱氢3烷烃环化脱异构化反应加氢裂化反应氢解反应积炭反应（叠合和缩合）4、重整催化剂的失活的原因催化剂表面积炭长时间处于高温下引起铂晶粒聚集使分散度减小中毒 一是永久性中毒：砷、铅、铜、铁、汞、钠等；二是暂时性中毒：硫氮等水氯不平衡，卤素流失。5、现代重整催化剂是由哪几部分组成？由基本活性组分（如铂、助催化剂（如铼、锡等）和酸性载体（γ-氧化铝）所组成。其中贵金属铂是重整催化剂的基本活性组分，是催化剂的核心。6、重整的原料的选择有哪三方面的要求？馏分组成、族组成、毒物及杂质的含量 7、重整原料的预处理由哪几个单元组成？预脱砷、预分馏、预加氢、脱水和脱硫/氯8、重整催化剂再生的工序？其再生的过程包括烧焦、氯化更新和干燥。9、原料预处理的目的和作用？目的是切割符合重整要求的馏分和脱除对重整催化剂有害的杂质及水分；作用是根据重整产物的要求切取适宜馏程的馏分作为重整原料。10、催化重整中的芳构化反应有哪些特点？芳构化反应一般包括六元环烷脱氢、五元环烷异构脱氢和烷烃环化脱氢。其反应特点分别为：反应速度最快、强吸热反应、体积增大的反应和可逆反应；反应速度较快、强吸热反应、体积增大的反应和可逆反应；反应速度最慢，吸热反应、体积增大的反应和可逆反应。从上面几个反应可以看出，这类反应的特点是吸热、体积增大、生成苯并产生氢气、反应速度快、可逆反应，它是重整过程生成芳烃的主要反应。11、为什么要对原料进行预处理？包括哪些内容？重整原料的选择主要有三方面的要求，即馏分组成、族组成和毒物及杂质含量。重整原料通常为石脑油（直馏汽油馏分（主要原料，加氢裂化汽油，处理原料预处理包括原料的预分馏，预脱砷，预加氢三部分，有时还有专门为重原料预处理目的是切割符合重整要求的馏分和脱除对重整催化剂有害的杂质及水分。预分馏的作用是切取合适沸程的重整原料。在预分馏塔，切去<80℃或<60℃一般为3～4%）12、如何利用分子管理的策略显著提高原料的芳烃潜含量?56 C以前的轻组分不能生产芳烃，对提高汽油辛烷值也无实际意义，相反，它切割出C~C56 13、影响重整转化率的因素？催化剂的组成与活性；原料的性质及组成；反应压力；氢油比；空速；环境控制与氯水平衡；催化剂积炭程度等等。14、为什么重整反应器采用多个串联，中间加热的形式？催化重整是指原料油中的正构烷和环构烷在催化剂存在下转化为异构烷和芳烃的过程。其主要包括以下反应：芳构化反应，其为强吸热反应；②异构化反应，其为轻度放热反应；加氢裂化反应，其为中等放热反应，总的而言，催化重整反应是强吸热反应。所有的重整过程均采用固定床系列反应器：第一反应器的主要反应是环烷脱C5500℃3～4重沸器的热源，然后再经冷却后进入油气分离器。总的来说，因为重整反应时多种反应，其各个反应对催化剂的要求要不同，480—530℃，为了保证目的式。所以，重整反应器采用多个串联，中间加热的形式。15、为什么芳烃转化率（重整转化率）100%？芳烃转化率是重整生成油中的实际芳烃含量与原料的芳烃潜含量之比。芳烃C6~C8C6~C8100%。16、重整反应的主要影响因素产氢气纯度较高②催化剂积炭加快。烷烃的环化脱氢芳构及加氢裂化反应影响较大。氢油比：氢油比增大有利于保护催化剂，但能耗增加。17、简述三个重整反应器中各进行的主要反应及其特点第一反应器进行的主要是六元环烷烃脱氢反应，其特点是反应速率最快，且反应，其反应速率较慢，需在较为苛刻的条件下才能进行。18、加氢裂化中的循环氢油什么作用？重整过程中循环氢有何作用？加氢裂化中的循环氢油的作用：氢油比是指进入到反应器中标准状态下的氢气与冷态进料（20℃）的体积之比。使用循环氢油有助于提高汽油比。在一定的程度上，提高氢油比可以使原料的气化率提高，增大氢分压，这不过程中，热效应较大，氢耗量较大，可采用较高的氢油比。重整过程中循环氢的作用：重整过程中，使用循环氢是为了抑制催化剂结焦，它同时还具有热载体和稀地分布于床层中。19、重整催化剂为什么要有双重功能性质？由什么组分来保证实现？重整催化剂要具有脱氢和裂化、异构化两种活性功能，因为重整反应决定着间应有一个恰当的比例才能得到活性、选择性、稳定性良好的催化剂。20、重整催化剂为什么要预硫化?与加氢裂化催化剂预硫化目的有何不同?重整催化剂预硫化是为了抵制催化剂的氢解活性和深度脱氢活性，而加氢催化剂预硫化是为了使催化剂的活性组分呈金属硫化物的形式，具有较高的活性。21、简述催化重整在石油加工中的作用?（简述催化重整的概念、生产目的、产品特点及在炼油工业中的作用。）其生产目的是为了生产高辛烷值汽油和生产轻质芳烃（C6~C8；其的产品主要有高辛烷值汽油、生产轻质芳烃（C6~C8）和大量的副产品氢气；其作用：这是因为它有三方面的功能：一是能把辛烷值很低的直馏汽油变成8090合成塑料、合成纤维和合成橡胶的基本原料。三是可副产大量廉价氢气22、“后加氢”、“循环氢”的作用各是什么？脱戊烷塔的作用是什么？后加氢的作用是对二碳、三碳馏分进行催化，以脱除乙炔、甲基乙炔和丙二烯。脱戊烷塔的作用从塔顶脱除溶于重整产物中的少量气体烃和戊烷重整过程中循环氢的作用：重整过程中，使用循环氢是为了抑制催化剂结焦，它同时还具有热载体和稀地分布于床层中。项目催化重整项目催化重整石脑油（直馏汽油馏分汽油，处理后的焦化汽油生产高辛烷值汽油时，一般用80～原料180℃BTX60-14560～130℃馏分作原料，因为130～145℃馏分是在航空煤油的馏温度催化剂压力氢油比空速气相产品液相产品

程范围内。当生产轻质芳香烃－汽油时，宜采用60～180℃的馏分。480~530℃第一金属----铂，第二金属 铼、铱、锡等，又称助催化剂，载γ-Al2O3促进脱氢反应——金属活性中心，促进异构化反应——酸性活性中心（ClF1.5~2MPa1200:1；m3/m31.5～2h-1副产大量氢气、裂化气它旨在生产高辛烷值汽油、或者苯、甲苯以及二甲苯等化工原料，23(1)(2)求：馏分组成、族组成、毒物及杂质含量原料油的馏程：馏程根据生产目的确定。目的产物 适宜馏程，℃苯 60~85甲苯 85~110二甲苯 110~145苯-甲苯-二甲苯 60~145或选高辛烷值汽油 80~180轻芳烃-汽油 60~180环烷烃是理想的重整原料，含量越多越好。原料中少量的砷、铅、铜、铁、硫、氮等杂质会使催化剂中毒失活。第九章延迟焦化石油烃类的热反应400-550反应（吸热，缩合反应（放热反应。1、烷烃热裂解反应类型：C-CC-H渣油热反应的特点渣油热反应比单体烃更能反映出平行－顺序反应的特征。渣油热反应时容易生焦，除了由于渣油自身含有较多的胶质和沥青质外，还因为不同族的烃类之间的相互作用促进了生焦反应。渣油在热分解过程中的相分离问题。热反应通常表现为吸热。（分解反应占主导）反应深度小时，为一级反应，反应深度较大时，不再符合一级反应规律。焦炭化过程焦炭化过程是以渣油为原料，在高温（500－550℃）下进行深度热裂化反应的一种热加工过程。反应产物有，气体、汽油、柴油、蜡油和焦炭。产品特点70％－80％的馏分油，焦化汽油和焦化柴油中工艺特点是渣油轻质化过程，可以加工残炭值及重金属含量很高的各种劣质渣油，过程简单、投资和操作费用低。但焦炭产率高、液体产物的质量差。有延迟焦化和流化焦化减粘裂化是一种以渣油为原料的浅