基于焦化蠟油加氫脫氮-催化裂化組合工藝研究

孫俊 趙北鯤（中國石油天然氣股份有限公司蘭州石化分公司，甘肅 蘭州 730060）

在加氫脫氮工作過程，會通過向焦化蠟油中加入氫元素的方式，在催化劑的作用下將蠟油中存在的含氮物質被轉化成氨和水之后，將其正常排出即可。而催化裂化階段主要是對目前的蠟油進行進一步的處理，包括對于碳鏈的縮短、對于氫元素的補充等，通過對該組合工藝的使用可以降低生產成本，并且讓整個工作體系獲得的最終成果具有更高的產品質量。

1 焦化蠟油加氫脫氮-催化裂化組合工藝原理

1.1 加氫脫氮原理

加氫脫氮的原理是向整個反應體系之中加入含氫化合物，該化合物需要具有強還原性，通常情況下會向反應環境中通入氫氣，而在實際的使用階段，氫氣會與蠟油中的含氮化合物反應生成氨氣和水，其中由于水的重量要高于蠟油，所以將生成的水合理排出即可。而對于加入的剩余氫氣可納入后續的反應過程，為最終獲得的生成物質量提高階段奠定了基礎[1]。在實際的工作過程需要通過對當前加入的各類反應物以及運行環境進行適當調整，分析不同反應物和環境參數共同作用下對于石蠟油的處理效率，從而讓最終建成的整條反應鏈也能夠更好的發揮應有作用。此外在后續的工作過程中，需要采取的方法是合理控制各類反應物的加入量，并通過對反應結果的模擬和研究制定最佳的反應路徑。

1.2 催化裂化原理

催化裂化的工作原理是通過對于未處理原料的分析，研究其中含有的碳鏈，通常是根據原料的加入量，通過向其中加入相關的反應物以及催化劑，在經過充分攪拌后，通過設置環境參數發生裂化反應此外在后續的環境研究過程要研究當前加入的精煉劑、環境參數對于整個反應過程造成的影響，從而讓實際生成的產物質量能夠大幅度提高。

1.3 組合工藝原理

在組合工藝的原理探討中，要通過對油料中存在的含氮物質全面消除之后，完成后續的催化裂化反應，并且生成的中間產物也需要被及時性的排出和處理，才可以防止其中存在的各類雜質對于后續的處理過程造成負面影響。通常情況下生成的氨氣可以通過加熱反應被及時的排出，并且生成其余副產物，而對于相關的組合工藝，需要在排出水分后落實后續的處理工作，通過該方法才可以讓實際的加工質量獲得大幅度的提升，該過程中要完全按照兩個不同反應階段對設備反應系統的參數、反應方法進行全面探討，從中選擇最佳方案。

2 焦化蠟油加氫脫氮-催化裂化組合工藝形式

2.1 工藝參數控制

在工藝參數的確定過程，需要研究加氫脫氮和催化裂化兩個工藝的最佳運行參數，從而讓實際的加工水平提高。對于脫氮效果的研究階段，本文選擇的原料中，焦化蠟油的含氮物質質量分數就高，能夠達到1700 到2500μg/g，而該油料參數大部分的質量分數保持在2000 到2300 區域內，通過后續的對比發現，在氫氣加入量基本不發生變化時，通過對于催化劑和反應溫度的合理控制，可以協調出現的反應參數。通過進一步的分析可以發現，當催化劑與反應物的接觸面積較小時，實際的催化效果并不能夠達到要求，而當接觸面積逐漸提高過程，產生的脫氮效果在一定范圍之內呈上升狀態，而之后保持穩定，而對于溫度參數的確定也表現為這一狀態，故而可以從中選擇最佳的工藝參數。

對于催化裂化階段，檢測物質是精煉前后的焦化蠟油，通過對于反應溫度、反應壓力、油料流量、進水量等參數的全面綜合考慮，最終確定的反應條件為溫度保持在510℃，反應壓力為0.02MPa，進油量1.25kg，每小時進水量0.18kg，每小時加入的的氮氣量為56升，發現在經過一段的反應時間之后，可以確保實際取得的反應參數符合指標。

2.2 工藝流程控制

在設定了最佳反應環境和反應水平的分析工作之后，可以研究實際的工藝流程，而無論是哪個工藝流程都要保證其中采用的設備都具有極高的可靠性和良好的氣密性，防止在后續運行過程中出現破損以及泄露問題。在實際的工作階段，首先要向反應物中加入適當的氫氣，一方面其可以脫除焦化蠟油中的含氮物質，另一方面可以確保反應物被充分反應，同時在該環境中，無論是產生的水還是含有的氮氣，都要在經過后續的催化裂化反應，原因是該過程中整體的環境溫度較高，可以讓氨氣從水中脫離，而將水排出之后，則可以得到最終的生成物[2]。

2.3 工藝形式優化

在工藝形勢的優化階段，目的是降低原材料的投入量，并且讓形成的物質能夠更好地符合質量指標，以建成最為合理的綜合運行體系，在具體的運行階段，對于加氫脫氮過程，由于生成物中包含水和氨氣，所以兩者結合后形成氨水，而由于整體環境內部具有較高的溫度，所以氨氣會從水中脫離，需要將其排出，可以考慮和氫氣一起排出并讓其燃燒，為后續的反應過程提供熱量。在催化裂化階段維持環境溫度保持在510℃，并且進油量、進水量、近氮氣量都符合經過大量試驗獲得的專業性數據，從而讓最終的環境參數能夠符合蠟油的生產指標。

3 焦化蠟油加氫脫氮-催化裂化組合工藝方法

3.1工藝參數分析制定

在工藝參數的分析制定階段，要求維持整個工藝體系中不同區域的參數穩定，并且要把該參納入自主調控工作范圍內，由整個系統對當前運行狀態深度分解，以提高整個系統的綜合作用水平。而對于其他的各類工藝參數，要研究在生產過程中產生的各類物質，并研究其對后續工藝過程產生的負面影響，從而考慮是否將各類副產物及時排出。比如對于加氫脫氮過程中產生的水，其會對后續的催化反應過程造成一定的干擾，同時由于整體環境的溫度較高，所以水會以水蒸氣的形式存在于氫氣和氨氣混合氣體內，但是該問題只會出現在水和氨氣同時排出階段，所以要做好對于水、氨氣和氫氣的適當處理工作。對于需要回收的氫氣，可以，在形成的氣體中先把所有生成的氣體都通入到水池中，從而讓氨氣被有效吸收，之后將生成的其余氣體經過干燥后，得到較為純凈的氫氣，從而被加入的多余氣體回收。而在裂化反應階段可以將生成的氫氣繼續使用在后續工作階段。

3.2 工藝流程優化制定

在工藝流程的優化過程，主要是對于加入的多余氫氣以及生成物質合理使用，并且縮短整個反應階段運行路徑，從而讓該系統能夠保持安全高效的運行狀態。比如在加氫脫氮處理系統和催化裂化反應系統之間，將專用設備建成連接機構，其在后續的運行階段可以在保證氣密性的基礎之上，進一步提高所有反應物質的反應速度，從而讓最終建成的整個生產系統可以進一步提高運行效率。另外工藝流程的優化過程也要降低對能源的消耗，采用方法是對第一階段產生的廢熱二次利用，為第二階段的溫度保障過程提供幫助，同時加入的過量氫氣以及之前生成的氨氣等物質，都可以作為能源物質使用。

3.3 工藝形式優化制定

在工藝形式的優化階段，一方面要求現有的工藝形式要完全按照相關要求，全面性提高當前該系統的作用水平，另一方面要分析這一工藝形式是否具有科優化點[3]。比如對于廢棄熱量的二次利用、對于第一階段副產物的合理消除等，同時要保證產生的各類副產物不會對第二階段造成嚴重的負面干擾。需要注意的是，只有所有的工作項目和工作內容都能夠被企業接受時，才可保障該工作體系的運行質量能夠順應當前石化產業以及我國的能源產業發展路徑。

4 結語

綜上所述，焦化蠟油加氫脫氮-催化裂化組合反應過程，通過對氫氣的加入以及催化劑的使用，在維持反應環境的基礎上可以消除蠟油中含有的含氮物質。對于加氫脫氮，通過加入氫氣、催化劑等物質，基于對環境參數的合理維持以及其余參數的控制，可以讓產品生產的效率大幅度提高，通過對這兩個工藝的組合與銜接，可以讓整個行業獲得更好的發展。