加氫
關注創建者：氫能和燃料電池 創建時間：2021-04-03
加氫的實例教程
一段加氫裂化的操作方案有三種：原料一次通過；尾油部分循環及尾油全部循環。
02
兩段加氫裂化
兩段加氫裂化工藝的兩個反應器分屬不同的工段，分別裝有加氫精制和加氫裂化兩種催化劑。原料油首先在一段工序中脫除有機硫、氮、氧化合物和金屬等雜質，并經過除氨后進入二段工序，進行加氫裂化反應。
原料油經高速離心泵升壓后與精制反應器的生成油換熱，換熱后的原料油與新氫和一段循環氫混合進入一段加熱爐中加熱至反應溫度，在加氫精制反應器內進行脫硫、脫氧和脫氮反應，原料中的微量金屬也被脫掉。精制反應采用高加氫活性催化劑，用于脫除難反應的有機氮化合物，精制反應生成物經一段高換器冷卻后進入第一段高壓分離器，高分頂部分離出循環氫，下部分離出精制油。精制油通過脫氨塔脫去NH3和H2S后經二段高速進料泵升壓。升壓后的精制油與二段循環氫混合進入第二段加熱爐，加熱至反應溫度，進入裂化反應器進行加氫、裂解和異構化等反應生成小分子烴類的混合物。反應生成物經冷卻進入二段高分，分離出的生成油經低分進入分餾系統。
03
串聯加氫裂化
隨著加氫裂化催化劑中的抗氨抗硫分子篩的應用，使串聯流程成為可能。在工藝上開發了直接串聯加氫精制和加氫裂化反應器的反應流程，從中省掉一整套高壓換熱器、高壓離心泵、高壓分離器和大流量循環氫壓縮機等高投資設備，使生產裝置更緊湊，流程大大簡化。
展開 概述
加氫精制催化劑是由活性組分、助劑和載體組成的。其作用是加氫脫除硫、氮、氧和重金屬以及多環芳烴加氫飽和。該過程原料的分子結構變化不大，，根據各種需要，伴隨有加氫裂化反應，但轉化深度不深，轉化率一般在10%左右。加氫精制催化劑需要加氫和氫解雙功能，而氫解所需的酸度要求不高。
工作原理
催化加氫的機理(改變反應途徑，降低活化能)：吸附在催化劑上的氫分子生成活潑的氫原子與被催化劑削弱了鍵的烯、炔加成。
(1)雙鍵碳原子上烷基越多，氫化熱越低，烯烴越穩定：R2C=CR2 > R2C=CHR > R2C=CH2 > RCH=CH2 > CH2=CH2
(2)反式異構體比順式穩定
(3)乙炔氫化熱為-313.8kJ·mol－1，比乙烯的兩倍（-274.4kJ·mol－1）大，故乙炔穩定性小于乙烯。
應用
在Pt、Pd、Ni等催化劑存在下，烯烴和炔烴與氫進行加成反應，生成相應的烷烴，并放出熱量，稱為氫化熱(heat of hydrogenation，1mol不飽和烴氫化時放出熱量)。催化加氫的機理（改變反應途徑，降低活化能）：吸附在催化劑上的氫分子生成活潑的氫原子與被催化劑削弱了鍵的烯、炔加成。
分類
1、加氫裂化催化劑
加氫裂化催化劑（hydrocracking catalyst）是石油煉制過程中，重油在360~450℃高溫，15~18MPa高壓下進行加氫裂化反應，轉化成氣體、汽油、噴氣燃料、柴油等產品的加氫裂化過程使用的催化劑。加氫裂化過程在石油煉制過程屬于二次加工過程，加工原料為重質餾分油，也可以是常壓渣油和減壓渣油，加氫裂化過程的主要特點是生產靈活性大，產品的分布可由操作條件來控制，可以生產汽油、低凝固點的噴氣燃料和柴油，也可以大量生產尾油用作裂解原料或生產潤滑油。所得的產品穩定性好，但汽油的辛烷值不高，。
展開 導讀：石油加工當中一個重要的過程是催化加氫，近年來隨著環保要求不斷提高及后續產品不斷開發，高質量的加氫產品需求逐漸加大，催化加氫技術在化工生產中的地位也越來越受到重視，大量不飽和化合物、含氧化合物、含氮化合物等利用催化加氫技術制備的后續產品質量好、收率高。
目前煉油廠采用的加氫過程主要分為兩類，一類是加氫處理，一類是加氫裂化。用這種技術的目的在于脫除油品中的硫、氮、氧及金屬等雜質，同時還使烯烴、二烯烴、芳烴和稠環芳烴選擇加氫飽和，從而改善原料的品質和產品的使用性能。此外，加氫裂化的目的在于將大分子裂化為小分子以提高輕質油收率，同時還除去一些雜志。其特點是輕質油收率高，產品飽和度高，雜質含量少。
一、作用機理
吸附在催化劑上的氫分子生成活潑的氫原子與被催化劑削弱了鍵的烯、炔加成。烯烴在鉑、鈀或鎳等金屬催化劑的存在下，可以與氫加成而生成烷烴。加氫過程可分為兩大類：
①氫與一氧化碳或有機化合物直接加氫，例如一氧化碳加氫合成甲醇：CO＋2H2─→CH3OH；；己二腈加氫制己二胺：NC(CH2)4CN＋4H2─→H2N(CH2)6NH2。
②氫與有機化合物反應的同時，伴隨著化學鍵的斷裂，這類加氫反應又稱氫解反應，包括加氫脫烷基、加氫裂化、加氫脫硫等。例如烷烴加氫裂化，甲苯加氫脫烷基制苯，硝基苯加氫還原制苯胺，油品加氫精制中非烴類的氫解：RSH＋H2─→RH＋H2S非烴類含氮化合物最難氫解；在同類非烴中分子結構越復雜越難氫解。
二、催化加氫反應
1、加氫處理反應
（1）加氫脫硫反應
石油餾分中的硫化物主要有硫醇、硫醚、二硫化合物及雜環硫化物，在加氫條件下發生氫解反應，生成烴和H2S。
展開 圖4 催化柴油選擇性轉化為高辛烷值清潔汽油的加氫轉化反應過程示意圖
為將催化柴油中大分子芳烴高效轉化為小分子芳烴以期實現增值利用，中國石化石油化工科學研究院開發了兩個強化技術[21-24]，分別是LTAG（LCO to aromatics and gasoline）催化柴油加氫處理-催化裂化組合技術和RLG催化柴油加氫轉化技術。LTAG 技術利用加氫單元和催化單元組合，在加氫處理單元通過對催化柴油中的芳烴進行定向加氫飽和，將催化柴油中雙環以上芳烴高選擇性地加氫飽和為單環芳烴，其加氫產物在催化裂化單元通過工藝參數等的優化來控制氫轉移反應的比例，高選擇性開環裂化，最終實現催化柴油轉化為富含芳烴的高辛烷值汽油，LTAG 技術中催化柴油轉化率可達70%以上，汽油選擇性可達80%左右且氫耗相對較低（2.0%～2.5%），LTAG技術具有易實施的優點，已在中國石化多家企業的二十余套工業裝置成功實施，效益顯著。其中加氫單元可以是柴油加氫精制裝置、蠟油加氫處理裝置、渣油加氫處理裝置或柴油加氫改質裝置。RLG技術通過控制加氫精制段芳烴飽和程度在加氫精制反應區盡可能保留烷基苯、四氫萘等單環芳烴的同時降低氮含量至適宜的水平，為加氫裂化段提供原料；通過控制加氫裂化段四氫萘等單環芳烴的異構、開環以及烷基苯等單環芳烴的烷基側鏈斷裂，有效將柴油餾分中的烷基苯等單環芳烴轉化為汽油餾分中的苯、甲苯、二甲苯等高辛烷值組分，從而達到生產高辛烷值汽油或BTX原料的目的，RLG技術產品汽油收率靈活可調（30%～70%），產品汽油餾分辛烷值可達93～97，柴油餾分十六烷值提高幅度可達10～17個單位且氣體產率和氫耗相對較低（C1～C4收率4%～9%，汽油收率50%以下對應化學氫耗3%左右）。
展開 02
加氫反應器溫度監測與控制
①反應器床層溫度監測
渣油加氫反應器一般由單層催化劑床層組成。反應混合物的溫度沿反應物料的流向升高，反應器催化劑填料設置測溫點，在催化劑床層不同標高處，按上中下三層設置。通過測量不同高度但同一圓周方位的床層溫度，測量圓周直徑按反應器50%左右設置，測量點為8個，了解床層中反應的程度。為了減少反應器開口以及滿足圓周多點測量位置需要，選用8個柔性熱電偶，與反應器通過法蘭直接連接，按圓周要求布置以滿足測量需要。同時為了進一步監測反應器溫度，在反應器表面設置表面熱電偶，與反應器內溫度測量相互補充。表面熱電偶通過預埋在反應器表面的螺栓與反應器固定，外表面固定標高與催化劑床層內測溫點標高一致。反應器溫度測點布置如圖4所示。
②第一加氫反應器入口溫度控制
第一加氫反應器入口溫度控制和反應進料加熱爐主燃料氣壓力控制構成串級控制回路，控制主燃料氣控制閥，主燃料氣控制閥故障位置均為F.C。第一加氫反應器入口溫度控制為主回路，控制器選用反作用；主燃料氣壓力控制為副回路，控制器選用反作用，溫度控制器輸出作為壓力控制器的設定值。
當第一加氫反應器入口溫度高于設定值時，降低主燃氣壓力，燃料氣控制閥開度減小；當第一加氫反應器入口溫度低于設定值時，提升主燃氣壓力，燃料氣控制閥開度增大。
③其他反應器入口溫度控制
渣油加氫反應器的設置一般為反應進料加熱爐后串聯4~5臺高壓加氫反應器，除第一加氫反應器入口溫度采用加熱爐燃料氣調節外，其他幾臺反應器均采用注冷氫調節反應器入口溫度。入口溫度調節回路采用單回路控制，注冷氫控制閥故障位置均為F.O，溫度控制器選用反作用。
展開 
加氫的最新內容
高壓特殊應用：
針對加氫站、高壓氣瓶充填、超臨界流體萃取等特殊場景，布瑯軻锳特提供了專門的高壓系列（如HIGH-TECH系列），這些儀表經過特殊加固設計，最大工作壓力可高達400 bar甚至700 bar，在這種極端壓力下，普通的流量計可能會發生形變導致測量失效甚至爆裂，而專用高壓儀表則能確保持續穩定的高精度控制。
如何選型高精度的高壓比例閥？2個月前
分辨率（Resolution）：指閥門能響應的最小輸入信號變化量，對于需要微調流量的精密涂布或加氫場景，高分辨率意味著更平滑的控制曲線。
重復性（Repeatability）：指在相同輸入信號下，閥門多次動作輸出的一致性，這是保證批次生產質量的關鍵。
線性度（Linearity）：輸入信號與輸出流量/壓力之間的偏差程度。
二、中游煉化與儲運：過程控制與貿易交接
煉油廠和石化裝置對原料、中間產品及成品的流量控制要求極高，例如在催化裂化、加氫處理、烷基化等核心工藝中，反應氣體（如氫氣、硫化氫）的精確配比直接影響產品質量與催化劑壽命，Bronkhorst 的質量流量計可實現 ppm 級別的控制精度，助力企業優化反應條件、降低能耗并延長設備使用壽命。
Bronkhorst 專為氫能應用開發的 高壓氫氣 MFC，采用特殊材料與防爆設計，可在高達 700 bar 壓力下穩定運行，且長期漂移極小，產品已廣泛應用于加氫站、燃料電池測試臺及綠氫項目中，為能源轉型提供堅實技術支撐。
4.
style="color: rgb(34, 34, 34);">4.碳運輸與封存：運輸技術、管道輸送、罐車/船舶運載、CO2壓縮與液化處理封存技術、地質封存（油氣田/咸水層）、海洋封存技術與防腐監測；</span></p><p><span style="color: rgb(34, 34, 34);">5.碳回收與脫碳技術：CO2回收提純設備、脫碳系統（工業尾氣處理）、電解制氫耦合碳捕集、(如CO2加氫制甲醇
在石油石化工業體系中，流化床設備是催化裂化、加氫處理、氣化等核心工藝的 “心臟” 部件。其內部氣固兩相的流動、傳熱、傳質與化學反應交織耦合，形成了極為復雜的多物理場環境。長期以來，行業依賴經驗積累與物理實驗進行流化床設計優化，不僅面臨研發成本高、周期長的困境，更難以突破 “黑箱效應”—— 無法精準捕捉設備內部微觀機理，導致設計方案常存在性能短板，難以適配高效、低耗的生產需求。
設備要求：滿足工藝要求；高效節能；安全可靠；操作靈活
? 催化裂化、加氫裝置
? 大型劣質原油的電脫鹽技術、減壓深拔技術、高效催化重整技術、清潔汽油加氫改制技術
? 大型化，安全性，可靠性
煉油靜設備（塔器、反應器、換熱器等）、動設備（泵、壓縮機等）。CAE對新型的工藝以及設備的可靠性進行分析，進而提供相應的完善解決方案；強度、動力學、疲勞、抗震、多載荷多工況。
乙烯的生產是整個石油化工行業的基礎，裂解爐則是生產乙烯的主要裝置，其功能是將石腦油、柴油、加氫尾油、液化石油氣（LPC）等液體原料和循環乙烷等氣體原料加工成裂解氣，包括（乙烯、丙烯和各種高副產品）。通過高溫和催化劑的作用,將石油或天然氣中的烴類化合物轉化為乙烯。
除此之外，青島蘭石將中頻感應加熱技術在某化工企業 300 萬 t/年渣油加氫裂化裝置千噸級鍛焊式懸浮床反應器總裝縫局部熱處理上成功應用，如圖 16 所示。中頻感應加熱技術在加氫反應器上的成功應用，對我國加氫反應器的制造效率和產品質量具有重大意義。
更多干貨推薦
視頻 1| Simcenter氫能源仿真解決方案
視頻內容：
●Simcenter在綠氫制備、氫儲運、氫利用環節的仿真解決方案
●覆蓋電化學、催化、燃燒反應微觀尺度，PEM膜、氣體擴散層介觀尺度到電解工廠系統、輸氫管道布局的宏觀尺度等應用案例
視頻 2| Simcenter Amesim氫能系統仿真解決方案
視頻內容：
●Amesim軟件在綠氫制備，加氫站
