[科普中国]-加氢裂解

简介

加氢裂解是一个复杂过程。它的最佳条件取决于原料类型和性质。可以假设过程分成二段，采用不同的温度条件、气体产物组成和反应时间可以得到含大量轻质芳香化合物和有效地利用氢。加氢裂解不需要消耗大量氢，因为油或者煤中含有形成轻质组分所需的一部分氢。煤加氢裂解进一步研究方向是增加液体产率，因此必须更有效地利用煤中氢，降低工艺过程氢耗，将浅度液化和气化技术运用到工业生产2。

原料油的加氢裂解加氢裂解所用原料可以从石脑油到重真空煤柴油、催化循环油及焦化柴油。目前所用催化剂再生周期为2.5~4年，经再生之后的催化剂活性可恢复到接近新催化剂的性能。一般催化剂使用寿命为6年，有一个装置约分子筛催化剂已经使用了16年，产品可以从石脑油、汽油到中间馏份油，产品的改变主要通过改变工艺条件及或选择适当的催化剂达到3。

如果采用非贵金属的联合油加氢裂解催化剂，工艺的灵活性将大大提高，可以随需要生产以石脑油、航煤、或柴油为主的产品3。

煤的加氢裂解煤加氢裂解可以得到组成主要为轻质芳香烃的液体产物、中热值煤气和部分脱硫的固体燃料(半焦)。它与液化和气化不同，液体产物较低，这是由于受原料和半焦中氢含量的限制的结果，但是，加氢裂解具有工艺过程简单、热效率比较高的优点，因此在近几年里受到人们很大注意2。

l由于加氢裂解半焦或周体残渣本身含有大量化学活性氢，所以当温度高于800℃时发生气化，其速度取决于温度，且与氢分压成比例。可以设想，如果煤中氢是均匀分布在煤化学组成中间，煤在加热过程几乎全部都可以转变成挥发组分。在裂解过程中，煤中大部分氢以水和轻质脂肪烃(CH4、C2H6)析出，因此为使稳定的芳香结构转变成轻质组分所需的氢量就不够用。从外面引入氢将促使缩合芳香物质加氢裂解，且阻止轻质组分加氢时生成半焦的二次反应2。

氢不能直接稳定焦油，推测氢对裂解产物稳定性影响是由于以下作用：1）促使煤加氢裂解，生成较多饱和的，含有大量轻质组分的焦油；2）使裂解产物或加氢裂解焦油饱和化；3）阻碍焦油由裂解段析出，促使这些焦油裂解2。

过程最终温度对煤在加氢裂解中的变化程度呈现最大的影响。液体产物的产率在温度600℃时达到最大值。温度低于600℃，热油和沥青烯分子在反应段不分解，也不生成较质芳香化合物2。

烟煤加氢裂解过程中，氢气压力是主票参数之一，它直接影响产物的量和质量。提高氢气压力能使煤和重质烃类转变成轻质芳香化合物和酚，并且阻止缩合反应发生。当氢压力从1MPa提高到10MPa时，液体和气体产率增加一倍。但是,在等温条件下进一步提高压力，产率并没有明显变化。在加氢裂解过程中，原煤的分子蒸馏作用或分子破坏作用与在中性气体中所发生的作用是一样的。氢压愈高，煤热分解产物加氢活性愈高，结果形成高芳化焦油。