加氢反应过程对炼油厂加氢系统氢耗影响探究

加氢反应过程对炼油厂加氢系统氢耗影响探究

彭颖龙

中国石油乌鲁木齐石化分公司炼油三部加氢车间     新疆乌鲁木齐   830019

摘要：随着科技的发展，工业发展水平的提高，炼油工业在工业领域中的地位越发重要，而氢耗作为炼油工业中一项至关重要的工艺，与炼油企业的效益息息相关。因而，文章以加氢反应过程对炼油厂加氢系统氢耗影响探究为题，先后就希望加氢反应过程对炼油厂加氢系统氢耗的影响及降低炼油厂加氢系统氢耗的措施两项内容展开论述，希望能够为提升炼油厂加氢系统的经济性和可持续性提供有效参考。

关键词：加氢反应过程；炼油厂；加氢系统；氢耗；影响

引言：

在炼油工业中，加氢反应被广泛应用于原料的脱硫、脱氮和饱和不饱和烃，用以提升成品油的质量。然而，由于加氢过程中的氢耗会增加生产成本，影响企业收益，因此基于对加氢反应的影响因素，如原料性质、反应条件、催化剂性能及工艺设计等因素的分析，深入加氢反应过程中氢耗的影响因素及其优化措施的探讨，对于提升炼油厂的操作效率和降低能耗具有重要意义。

1. 加氢反应过程对炼油厂加氢系统氢耗的影响

1.1原料性质

在影响加氢反应中氢耗的诸多因素中，原料的影响极大，具体来说，原料中的馏分组成、杂质含量以及硫、氮等有害元素的含量，都会对氢耗产生重要影响。

（1）馏分组成

不同馏分的分子结构不同，其对氢的需求也各不相同。轻质馏分如汽油等，其不饱和键较少，所需的氢量较少，而重质馏分如重油、渣油等，由于分子中的不饱和烃较多，饱和这些不饱和键所需的氢气量也相对较大。此外，原料中含有较多的芳烃、烯烃和多环芳烃等成分时，氢耗也会显著增加，因为这些成分的饱和反应都需要较多的氢气。

（2）杂质含量

炼油厂所用原料中的杂质通常会含有包括硫、氮、氧、金属等多种元素，这些杂质在加氢反应过程中往往需要额外的氢气来进行去除。例如，硫化物会在催化剂表面生成硫化氢，而这些过程都消耗氢气。原料中杂质含量越高，氢耗也就越大。因此，控制原料的纯度和减少杂质含量，对于降低氢耗至关重要。

（3）硫、氮含量

在加氢反应过程中，硫和氮化物的去除反应均需要消耗氢气，若炼油厂所用的炼油原料中含有较多的硫和氮，便会影响氢耗。例如硫化物通过加氢反应转化为硫化氢，氮化物通过加氢反应转化为氨。而且这些反应是竞争性的，氢气的消耗不仅用于加氢饱和反应，还用于杂质的去除。硫、氮含量越高，反应过程中氢耗的负担也就越大。

结合以上几点，加氢反应过程对炼油厂加氢系统的影响表现为其需要炼油厂选择更优质的炼油原料。

1.2反应条件

反应条件直接决定了加氢反应的效率，进而影响氢耗。反应温度、压力、空速等操作条件的选择，对于反应速率、选择性和氢耗有着密切的关系。

（1）温度

温度是影响加氢反应的重要参数。具体地说，在温度升高到一定值后可以加速反应速率，降低原料中的不饱和烃含量和杂质含量，减少氢耗。但温度过高极有可能导致副反应，如裂解反应的发生，使得氢耗反而增加。因此，对炼油厂加氢系统来说，加氢反应过程对炼油厂加氢系统的温度控制有着极高的要求。

（2）压力

通常加氢反应都需要在高压条件下进行，较高的氢分压有利于氢气的溶解和传递，促进反应的进行。但过高的压力不仅会增加设备投资和运行成本，同时也可能导致氢气的过量消耗。因此，只有合理选择反应压力，既要确保反应顺利进行，又要避免不必要的氢气浪费。而这也对炼油厂加氢系统的压力控制装置有着较高的要求。

（3）空速

空速即反应器内气体流过催化剂床层的速度，也是影响加氢反应的重要参数之一。较低的空速有利于氢气与原料的充分接触，增加反应的转化率，从而降低氢耗；但过低的空速可能导致反应器的生产能力下降。因此，空速的选择需要考虑反应转化率和经济性之间的平衡。

1.3催化剂性能

（1）活性

催化剂活性越高，加氢反应的效率越高，能够在较短的时间内完成反应，从而降低氢耗。反之，则会早知氢耗增高。

（2）选择性

催化剂的选择性影响反应中副产物的生成量。高选择性的催化剂能够减少不必要的副反应，例如裂解反应或过度加氢反应，从而有效降低氢耗。

（3）稳定性

催化剂的稳定性影响反应的持续性和长期经济性。稳定性差的催化剂在使用一段时间后，活性会迅速下降，导致需要更频繁地更换催化剂或增加操作压力和温度以维持反应效率，这将直接导致氢耗增加。

结合上述三点，加氢反应过程影响下，炼油厂加氢系统应使用更优质的催化剂。

1.4工艺流程

（1）加氢流程设计

加氢流程的设计要充分考虑原料的性质、产品要求和反应条件等因素。在设计加氢流程时，通过优化反应器的配置、合理安排反应段数和反应条件，可以尽可能减少氢气的浪费。因此，受加氢反应过程的影响，炼油厂加氢系统应拥有科学的加氢流程设计方案。

（2）氢气回收利用

加氢反应中，未被消耗的氢气可以通过气体分离装置回收，再次用于反应过程，从而减少氢气的浪费。由此可知，加氢反应过程使得炼油厂加氢系统需要具备更好的氢气回收利用能力。

2. 降低炼油厂加氢系统氢耗的措施

2.1精选炼油原料

基于前文中所描述的，原料对炼油厂加氢系统氢耗的影响中原料的重要作用，为减少氢耗，炼油厂应选择杂质含量低、不饱和烃比例少的原料，能够减少氢气消耗。

2.2加强温度控制

基于合理设定温度可促进反应的高效进行，避免温度过高导致的副反应增加及氢耗上升；适当的压力控制则可提高氢气的利用效率，防止过高压力引发氢气过量使用；合理的空速调节能确保反应物充分接触，减少氢气的浪费；炼油厂加氢系统应通过精准控制加氢反应中的温度、压力和空速，减少氢气的浪费。

2.3选择优质的催化剂

各炼油厂应使用高活性、高选择性且稳定性好的催化剂，能够提高反应效率，减少副反应产生，降低氢耗。

此外，还可以通过在系统中加入氢气回收利用技术，如膜分离或变压吸附，提高氢气循环使用率，减少对新鲜氢气的需求，显著降低氢耗。

结语：

炼油厂加氢系统中的氢耗受多种因素的影响，包括原料性质、反应条件、催化剂性能和工艺流程设计等。通过优化这些因素，可以在保证产品质量的前提下，最大限度地减少氢气的消耗，从而降低生产成本，提高工艺的经济效益。特别是在现代炼油厂中，氢气的有效回收与循环利用技术显得尤为重要，它不仅能够显著降低氢耗，还对提升炼油厂的整体竞争力具有重要作用。

参考文献：

[1]吴乐，汤杰国，朱强，刘永忠.加氢反应过程对炼油厂加氢系统氢耗影响的分析[J]石油学报·石油加工.2016（05）：1030-1037.

[2]刘洋洋，康云，加氢反应过程对炼油厂加氢系统氢耗影响的分析[J]石油石化物资采购.2019（09）：37.

[3]王东锋，黄琬淇，陈振军等.蜡油加氢裂化装置氢耗的影响因素分析及措施[J]化工技术与开发.2021（11）：69-71.