淺析原料組成對渣油加氫轉化性能及催化劑性質的分析

王鳴琿

摘要：由于石油正在不斷的減少，同時隨著原油重質和劣質化的日益加重以及環境保護法的不斷健全，使得如何提升石油的運用率已是目前最為關鍵的問題之一。渣油作為原油當中非常主要的一個組分，通常它的分子質量都比較大，沸點和粘度也較高，同時它還是原油當中硫、氮、氧化物與膠質的主要提供部分，既是油品加工的重點，又是油品加工的難點。渣油加氫工藝能夠有效地改變渣油的性能，提高石油的使用效率。因此本文就對原料組成對渣油加氫轉化性能及催化劑性質進行了分析，為今后提高渣油加氫轉化性能及催化劑性質方面打下了基礎。

關鍵詞：渣油加氫；轉化性能；催化劑性質；分析

一、渣油加氫技術的闡述

（一）渣油加氫技術的概況

加氫技術主要是指在氫氣及催化劑的作用下對油品進行加工，這對提高原油的生產數量、效率和質量方面都有著較為深刻的意義，同時還能夠有效的減少環境污染，保護環境。如今在煉油領域中，特別是一些發達國家及發展中的國家，對加氫工藝的使用范圍已遠超于其它的工藝，是目前石油加工領域的主要工藝，有著極其重要的地位。渣油加氫技術是根據石油加分餾氫技術研發而來的，是為了去除原料當中的硫、氧、氮等物質，減少殘炭值，并且將一些原料油轉變為輕質油品。渣油加氫技術剛開始是用來加工低硫燃料油的，只要求硫含量符合要求便可，對其他物質的含量基本沒有要求。隨著煉油領域的不斷壯大，使得渣油加氫技術也被用在了重油輕質原料預處理的環節當中，推動了渣油加氫技術的進步。

（二）影響渣油加氫技術的因素

渣油加氫技術的反應過程主要包括氫解反應與加氫裂化反應，其中反應速度和原料的組成、操作條件有關，影響的因素主要包括以下這幾種：（1）反應溫度。其是加氫反應中極為關鍵的一個影響因素，對重金屬的脫除、渣油的轉化效率和油品的質量都有著非常大的影響。（2）氫分壓。它能夠體現出反應的壓力，氫分壓和操作的壓力及循環氫的純度有關，也是加氫反應的關鍵指標，影響著操作的費用、設備的成本以及催化劑的使用時間。（3）反應時間。加氫反應的時間通常采用空速表示，從某個特定反應器床層上看，當空速變大，就表示著反應時間減小，反應深度也變小。所以減小空速可以有效地增強加氫反應的轉化效率。（4）氫油比。它也是加氫反應中非常關鍵的影響因素，其對加氫反應的影響主要包括：氫分壓、催化劑表面的結焦速度、反應物的停留時間、催化劑床層的溫度和反應器中液體的分布。

二、實驗部分

（一）實驗試劑

實驗試劑主要包括：99.99%的H2、99.99%N2、NaOH、CS2、甲苯、甘油、正庚烷、石油醚（60～90）、石油醚（90～120）、苯、無水乙醇、導熱油、中性氧化鋁、水銀、直餾精制柴油、95%乙醇、真空泵油、500g變色硅膠和鹽酸。

（二）實驗儀器和設備

實驗的儀器和設備主要包括：CP214的電子天平、THD-0506的恒溫水浴、TDL-50B的高速離心機、索氏脂肪抽提器、集氣系統、蒸餾系統、溶劑回收系統、相對分子質量測定儀、電子熱套、真空泵、真空干燥箱、CNHS/O元素分析儀、核磁共振波譜儀、氣相色譜儀、物理吸附儀、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡以及CQF0.1和CQF0.5的高壓反應釜。

（三）實驗步驟

渣油加氫的實驗是在高壓釜反應器當中進行的，實驗步驟為：

第一步，將渣油和處理后的催化劑以1：10的比例加到高壓反應釜當中，然后把高壓反應釜按要求安好，最后用氫氣向釜中吹掃并置換三回。

第二步，等裝置全部安完以后開始加熱，將溫度加熱至100～150℃，然后對反應釜當中的原料展開攪拌并連續攪拌，等溫度升至規定范圍以后，將其作為反應的起點，等反應到達預定時間，則反應完成。反應完成以后把高壓釜的加熱爐拿出來，并放進涼水當中進行冷卻。等高壓釜的溫度低于100℃時，再將其放進60℃的恒溫油浴當中，降低高壓釜的組分損失，同時確保每次實驗的條件一樣。

第三步，等高壓釜的溫度保持在60士20℃中，再開始排水取氣。先將高壓釜的排氣處和集氣設備連接，然后記載取氣時溫度、氣壓及氣體體積的情況。最后把氣樣收入進樣品袋里，對照氣相色譜對所產氣體進行研究。

第四步，在排水取氣之后，開啟高壓釜的蓋，用移液管快速取得液體產物，然后放進離心試管當中，加入CS2進行稀釋，再用高速離心機進行大概五分鐘（5000rpm）的離心分離，這樣是為了讓液體的產物當中帶有微量的催化劑粉末并沉淀分離。最后把離心試管當中沒有催化劑的部分放入模擬蒸餾瓶當中進行密封，用來進行模擬蒸餾的研究。

第五步，將高壓釜中剩下的混合物用甲苯進行稀釋和清洗，然后一并放入索氏脂肪抽提裝置里，主要用甲苯溶液對催化劑展開洗滌，一直洗到排出溶液為無色。最后取出脂肪抽提裝置當中的催化劑，再裝置放進真空干燥箱當中（120℃，10mmHg殘壓）進行烘干處理，對處理后的催化劑進行研究。

第六步，脂肪抽提裝置里的液體產物與溶劑混合物應先采取回收蒸餾，再轉至到小的蒸餾燒瓶（150ml）當中展開減壓蒸餾，就能取得超過350℃的渣油，最后對渣油展開詳細的分析。

通過上述的實驗進行數據分析時，要是不計損失，則氣體、液體產物與焦炭的收率和應為100%。對焦炭與氣體的產量進行確定以后，就能夠依照模擬蒸餾的結果算出每個產物的產率。

三、總結

經過對渣油加氫反應的實驗，我們可以發現和原料油比，加氫之后所得超過350℃的渣油中硫的量較少，氮的量多，主要因為硫、氮在渣油里的狀態不同。渣油加氫技術能夠顯著增強渣油的性能，提高生產效率。

參考文獻

[1] 陳士鋒，楊朝合. 渣油加氫轉化催化劑初期結焦規律的研究[J]. 燃料化學學報，2001，29（5）：395 – 399 .

[2] 楊光華著. 重質油及渣油加工的幾個基礎理論問題[M]. 山東東營：石油大學出版社，2001 .

[3] 韓睿超，凌鳳香，等. 渣油加氫處理技術對劣質原料產物性質的影響[J]. 煉油技術與工程，2010，40（60）：8 – 11 .

[4] 三木康朗 等. 常壓渣油加氫裂化反應. 重油加工譯文集[M]. 北京：中國石化出版社1990，12：47.

[5] 楊朝合，鄭海等. 渣油加氫裂化反應特性及反應機理初探[J]. 燃料化學學報，1999，27（12）：96 – 100 .

（作者單位：中國石油遼陽石化分公司）