[科普中国]-预精制

对加工原料进行预处理，除去其中有害杂质，避免对反应产生阻滞作用或使催化剂中毒的过程。例如，除去原料中的硫、氮、金属、烯烃等。常用的预精制方法有碱洗、加氢、活性炭和分子筛吸附等。

释义对加工原料进行预处理，除去其中有害杂质，避免对反应产生阻滞作用或使催化剂中毒的过程。例如，除去原料中的硫、氮、金属、烯烃等。

常用方法常用的预精制方法有碱洗、加氢、活性炭和分子筛吸附等。1

碱洗一种化学清洗方法。用氢氧化钠和碳酸钠或磷酸三钠配制成的高强度碱液，以软化、松动、乳化及分散沉积物。往往添加一些表面活性剂以增加清洗效果。常用于锅炉的除油污垢，碱沉积物的硅酸盐垢。碱洗在一定温度下使碱液循环进行。时间一般为6～12h，根据情况也可以延长。

加氢1. 沿革

1897年，法国人P.萨巴蒂埃首先研究了不饱和有机化合物在镍催化剂存在下的加氢反应。1902年，在德国建成了第一套加氢工业装置，把具有不饱和碳碳双键的液态油脂，在镍催化剂存在下，经过加氢过程生产饱和的固态脂。1904年，俄国的Β.Н.伊帕季耶夫提出在加压下进行加氢过程。此后，加氢过程的应用获得迅速的发展。1913年,用哈伯-博施法由氢气和氮气合成氨。1923年，先后开发了用费托法由氢和一氧化碳合成液体燃料，和由一氧化碳高压加氢合成甲醇等方法。1926年，用柏吉斯法由煤加氢液化制取液体燃料。60年代以后，炼油厂广泛采用加氢精制工艺，以提高油品质量。加氢过程已是化学工业和石油炼制工业中最重要的反应过程之一。

2. 反应类型

加氢过程可分为两大类：

①氢与一氧化碳或有机化合物直接加氢，例如一氧化碳加氢合成甲醇： CO+2H2─→CH3OH ；己二腈加氢制己二胺：NC(CH2)4CN+4H2─→H2N(CH2)6NH2

②氢与有机化合物反应的同时,伴随着化学键的断裂,这类加氢反应又称氢解反应，包括加氢脱烷基、加氢裂化、加氢脱硫等。例如烷烃加氢裂化，甲苯加氢脱烷基制苯，硝基苯加氢还原制苯胺，油品加氢精制中非烃类的氢解：RSH+H2─→RH+H2S 非烃类含氮化合物最难氢解；在同类非烃中分子结构越复杂越难氢解。

3. 加氢催化剂

主要有四类：①金属催化剂，常用的是第八族过渡元素，如骨架镍、镍-硅藻土、铂-氧化铝、钯-氧化铝等。这类催化剂活性高,几乎可用于所有官能团的加氢。②金属氧化物催化剂，如氧化铜－亚铬酸铜、氧化铜-氧化锌、氧化铜-氧化锌-氧化铬、氧化铜-氧化锌-氧化铝等,主要用于醛、酮、酯、酸以及一氧化碳等化合物的加氢。③金属硫化物催化剂，如镍－钼硫化物、钴-钼硫化物、硫化钨、硫化钼等，通常以γ-氧化铝为载体，主要用于含硫、含氮化合物的氢解反应，部分硫化的氧化钴-氧化钼-氧化铝催化剂常用于油品的加氢精制。④络合催化剂，如RhCl[P(C6H5)3]3,主要用于均相液相加氢。

4. 过程条件

加氢反应是可逆、放热和分子数减少的反应，根据吕·查德里原理，低温、高压有利于化学平衡向加氢反应方向移动。加氢过程所需的温度决定于所用催化剂的活性，活性高者温度可较低。对于在反应温度条件下平衡常数较小的加氢反应（如由一氧化碳加氢合成甲醇），为了提高平衡转化率，反应过程需要在高压下进行，并且也有利于提高反应速度。采用过量的氢，不仅可加快反应速度和提高被加氢物质的转化率，而且有利于导出反应热。过量的氢可循环使用。

常用的加氢反应器有两类：一类用于高沸点液体或固体（固体需先溶于溶剂或加热熔融）原料的液相加氢过程，如油脂加氢、重质油品的加氢裂解等。液相加氢常在加压下进行，过程可以是间歇式的，也可以是连续的。间歇液相加氢常采用具有搅拌装置的压力釜或鼓泡反应器。连续液相加氢可采用涓流床反应器或气、液、固三相同向连续流动的管式反应器。另一类反应器用于气相连续加氢过程，如苯常压气相加氢制环己烷、一氧化碳高压气相加氢合成甲醇等，反应器的类型可以是列管式或塔式。

在高温、高压下，氢与钢材中的碳原子能化合生成甲烷，使钢材变脆,称为氢蚀。故高压加氢的反应器,必须采用合金钢材。氢是易燃、易爆物质，加氢过程必须考虑安全措施。

5. 工业应用

加氢过程在石油炼制工业中，除用于加氢裂化外,还广泛用于加氢精制,以脱除油品中存在的含氧、硫、氮等杂质，并使烯烃全部饱和、芳烃部分饱和，以提高油品的质量。在煤化工中用于煤加氢液化制取液体燃料。在有机化工中则用于制备各种有机产品，例如一氧化碳加氢合成甲醇、苯加氢制环己烷、苯酚加氢制环己醇、醛加氢制醇、萘加氢制四氢萘和十氢萘（用作溶剂）、硝基苯加氢还原制苯胺等。此外，加氢过程还作为化学工业的一种精制手段，用于除去有机原料或产品中所含少量有害而不易分离的杂质，例如乙烯精制时使其中杂质乙炔加氢而成乙烯；丙烯精制时使其中杂质丙炔和丙二烯加氢而成丙烯；以及利用一氧化碳加氢转化为甲烷的反应，以除去氢气中少量的一氧化碳等.缺点是加氢反应需要氢的成本高，所以很难大批量生产。

活性炭吸附1. 吸附类型

活性炭吸附类型据固体外表吸附力的不一样，吸附可分为物理吸附、化学吸附同离子交流吸附等三种类型：

2. 物理吸附

吸附剂和吸附质（溶质）经过分子力发作的吸附称为物理吸附。这是最常见的一种吸附表象，它的特点是被吸附物的分子不是附着在吸附剂外表固定点上，而稍能在介面上作自在挪动。因为吸附是分子力导致的，吸附热较小，物理吸附不需求活化能，在低温条件下即可进行。这种吸附是可逆的，在吸附的一起被吸附的分子由子热运动还会脱离固体外表，这种表象称为解吸。物理吸附可构成单分子吸附层或多分子吸附层。因为分子间力是普遍存在的，所以一种吸附剂可吸附多种物质，但因为吸附质（溶质）性质不一样，吸附的量也有所不一样。这种吸附表象与吸附剂的外表积、细孔散布有密切关系。

3. 化学吸附

吸附剂和吸附质（溶质）之间靠化学键的效果，发作化学反应，使吸附剂与吸附质（溶质）之间结实的联络在一起。因为化学反应需求很多的活化能，通常需求在较高温度下进行，吸附热较大。化学吸附是一种选择性吸附，即一种吸附剂只对某种或特定几种物质有吸附效果。因为化学吸附是靠吸附剂和吸附质直接的化学键力进行的，所以化学吸附仅能构成单分于层，吸附是比较稳定的，不易解吸，这种吸附与吸附剂的外表化学性质直接有关，与吸附质的化学性质有关。

4. 交流吸附

一种物质的离子因为静电引力集聚在吸附剂外表的带电点上，在吸附过程中，伴随着等量离子的交流，即每吸附一个吸附质（溶质）的离子。吸附剂一起要放出一个等量的离子，即离子交流。离子的电荷是交流吸附的决定因素。若是吸附质（溶质）的浓度一样，离子所带的电荷越多，它在吸附剂外表上的反电荷点上的吸附力越强。关于电荷一样的离子，水化半径越小，越能更严密地接近于吸附点，有利于吸附。 物理吸附、化学吸赞同离子交流吸附往往一起存在，在活性炭吸附法水处理过程中，使用3种吸附的归纳效果到达去掉污染物的意图。关于不一样的吸附物质，3种吸附所起的效果不一样。2

分子筛吸附沸石分子筛的吸附是一种物理变化过程。产生吸附的原因主要是分子引力作用在固体表面产生的一种“表面力”，当流体流过时，流体中的一些分子由于做不规则运动而碰撞到吸附剂表面，在表面产生分子浓聚，使流体中的这种分子数目减少，达到分离、清除的目的。

由于吸附不发生化学变化，只要设法将浓聚在表面的分子赶跑，沸石分子筛就又具有吸附能力，这一过程是吸附的逆过程，叫解析或再生。

由于沸石分子筛孔径均匀，只有当分子动力学直径小于沸石分子筛孔径时才能很容易进入晶穴内部而被吸附，所以沸石分子筛对于气体和液体分子就犹如筛子一样，根据分子的大小来决定是否被吸附。

由于沸石分子筛晶穴内还有着较强的极性，能与含极性基团的分子在沸石分子筛表面发生强的作用，或是通过诱导使可极化的分子极化从而产生强吸附。

这种极性或易极化的分子易被极性沸石分子筛吸附的特性体现出沸石分子筛的又一种吸附选择性。3

原料预精制装置的任务重整原料预精制装置的任务是脱除原料中的有害物质(即毒物)，如砷、铅、铜、汞、铁和氮、硫、氧等，以保护重整催化剂的活性。

本词条内容贡献者为:

曹慧慧 - 副教授 - 中国矿业大学