非貴金屬催化劑在重整抽余油加氫精制中的應用

李 嬌

（山西科技學院，山西晉城 048000）

本文以xx 煉化公司內部的重整抽余油加氫精制裝置為研究主體，該裝置采用先抽取再加氫的工藝方式進行抽余油精煉，應用的催化劑以貴金屬為主，但長期應用這一類催化劑，成本支出較高，且對原料油的雜質水平提出高標準要求。針對這一情況，結合當前我國該領域研究成果，嘗試選用RSS-1A 非貴金屬催化劑代替傳統催化劑完成抽余油精制。在傳統工藝流程下，選用常用工藝條件進行加氫精制，最終發現，應用該催化劑可以獲取符合標準的溶劑油。基于實踐結果，證明應用非貴金屬催化劑在重整抽余油加氫精制中有現實意義。

1 重整抽余油生產現狀及性質分析

1.1 現狀

重整抽余油是指原油精煉加工之后，剩余的油品經過特殊工藝加工和處理得到的產品，處理完成的產品具備較高的附加值。產生的油品不適宜作為高標號汽油的調和組分，但可以作為溶劑油、重整副產氣的原料。科學應用重整抽余油，可以進一步提升煉油廠的生產效率和資源利用率，最大限度獲取經濟效益。

我國作為全球最大的原油進口國和煉油能力最大的國家之一，重整抽余油的生產在我國的煉油行業中占據著重要地位。我國的煉油廠通過采用重整工藝，將低附加值的石腦油、石腦油輕組分等轉化為高附加值的重整汽油和重整柴油。

隨著現代化技術發展，我國煉油行業一直積極地尋找提高重整抽余油的生產能力和質量的路徑。通過引進國際先進技術和設備，提升煉油工藝和裝置的水平，逐步提高了重整抽余油的產量和質量。以xx 煉化公司為例，其內部擁有的重整預加氫裝置重整抽余油生產發展態勢良好，該裝置以非金屬RSS-1A 作為催化劑，產量達到120 萬t/a。雖然我國關于抽余油的生產和研發持續進行，但從需求角度來看，難以滿足，我國重整抽余油的進口量仍在不斷增加[1]。

近些年，我國積極推動煉油工藝優化和創新，也從技術角度探究重整抽余油產率和質量提升策略。希望通過技術革新和工藝優化，提高重整抽余油的利用率，減少其中的雜質含量，進一步提升經濟效益。

另外，隨著我國環境保護、綠色節能理念日益深入人心，能源結構調整、產業轉型升級重點推進，石油行業圍繞可持續發展理念，積極推動重整抽余油的革新和技術升級，為降低能源浪費提供充足支持。

1.2 抽余油組成和性質

抽余油是石油精煉過程中的一種副產品，主要是通過重整工藝從石油餾分中產生的。它通常用于生產高辛烷值汽油和化工原料。抽余油的組成和性質會因煉油廠的不同及原油的種類和質量而有所差異。然而，一般而言，抽余油主要由以下成分組成：（1）烴類化合物。主要由碳氫化合物組成，包括芳烴、烷烴、不飽和烴等。其中芳烴主要以芳香烴類化合物為主，最常見的組分包括苯、甲苯、二甲苯和乙苯等。這些化合物具有高辛烷值，可用于提高汽油的辛烷值和提供較高的抗爆性能。烷烴（Paraffins）最常見的組分包括正構烷烴和環烷烴兩部分。這些化合物對于提高汽油的燃料性能和穩定性也很重要。不飽和烴類以烯烴最為常見。這些化合物在催化裂化等進一步處理過程中可能被轉化或降低含量。（2）硫化物。抽余油中較常見的硫化物包括硫化氫和有機硫化合物。（3）氮化物。存在部分有機氮化物。（4）氧化物。少量的氧化物可能存在，如酚類化合物。

從性質角度來看，抽余油的性質會隨著精煉過程開展及組分差異，呈現出不同變化。一般來看，抽余油普遍具備以下特點：

①密度。抽余油的密度通常較高，取決于其組成和煉油工藝。②黏度。抽余油的黏度可以因其組成和溫度而有所變化，通常具有較高的黏度。③燃點。抽余油的燃點通常較高，因為它們是由較重的碳氫化合物組成。④硫含量。抽余油中的硫含量可以有所不同，可能需要進一步處理以降低硫含量，符合環境標準和產品要求。⑤蠟含量。抽余油中可能含有一定的蠟，這可能影響其流動性和應用性。⑥辛烷值高。由于其富含芳香烴，抽余油具有較高的辛烷值，有利于提高汽油的燃燒性能。⑦揮發性適中。抽余油的揮發性通常處于適中范圍，既不過于揮發，也不過于穩定，適用于汽油生產。⑧化學活性。抽余油中的芳香烴具有一定的化學活性，可作為化工原料用于生產各種化學品和合成材料。

2 工藝流程

以xx 煉化公司的重整預加氫裝置為例，該裝置產量為15萬 t/a，本文研究的設備應用RSS-1A 作為催化劑，設備填充的催化劑量為7 m3。應用該設備，可以完成抽余油加氫精制。整體工藝流程如圖1所示。

圖1 重整抽余油加氫精制工藝流程圖示

結合上文圖1分析，整體工藝中，氫氣發揮不可忽略的作用。想要完成抽余油精制，需要將氫氣借助循環增壓機增壓，從常溫下系統管網內1.2 MPa 升壓到1.8~2.0 MPa。氫氣輸入之后，與原料油混合，共同進入加熱爐，加熱直到240~250℃，加熱到制定溫度時，進入反應器，通過一系列反應，產物出現，高壓分離器發揮作用，將液體產物分離出來，進入分餾塔進行切割提純，直到生產出滿足規定要求的溶劑油，此時完成加氫精制。其中高壓分離器內部會基于反應物，再次生成氫氣，氫氣通過管道傳輸到指定區域，可以作為下一次重整加氫精制的反應原料[2]。

3 催化劑硫化

基于上文工藝流程圖進行分析，應用非貴金屬催化劑之前，需要先用氮氣置換系統，按照20℃/h 的速度一直升溫，直到250℃結束，之后進行4h 的恒溫干燥，完成之后，再借助氫氣完成系統置換。合格之后，便可以進行催化劑硫化[4]。①保持催化劑濕潤，在溫度達到150℃時，注入硫化劑。②保持高壓分離器的壓力為1.5 MPa，進料空速為2 h-1。③硫化溫度保持230~290℃。④整體硫化過程需要持續22 h。硫化完成之后，共脫水290 kg，相較理論數值而言，差距不大，為理論值的90%，整體硫化曲線如圖2所示。⑤完成硫化之后，需要降溫，溫度達到240℃之后，可以引入原料油，進行生產作業。

4 影響產品質量的因素

基于應用非貴金屬催化劑的硫化過程分析，對其應用實用性有更為深入的了解，此時也明確證明非貴金屬催化劑在重整抽余油加氫精制中具有實用性。但從技術角度分析，產品質量與多種因素有關，除了催化劑外，原料油的干點和空速也會影響產品質量[5]。

4.1 原料油的干點

應用非貴金屬催化劑之后，結合工藝流程圖所示的工藝過程進行生產，在實踐中發現，高壓分離器壓力、體積空速在1.5 MPa 和3.3 h-1時，效果最佳。為了驗證原料油的干點對重整抽余油加氫精制的影響效果，以上述為基礎條件，選擇兩種常用的原料油進行對比分析，最終結果如表1所示。

表1 原料油干點對加氫精制產品質量的影響總結表

結合表1分析，隨著原料油干點升高，加氫率會隨之下降，其中B 原料油的干點較A 高。雖然B 原料油所需反應溫度更高，但從加氫率來看，B 原料油僅為88.3%，但A 原料油為99.4%，相比而言，應用原料油B 更符合產品質量要求。

從原料油的組分來看，兩種原料油中，原料油A中包含更高的烯烴，烯烴分子質量較大，加氫過程中，更容易殘留在緊致油中，從產品質量雜質含量角度來看，也是B 原料油更具有優勢。

4.2 空速

為了驗證空速對非貴金屬催化劑加氫精制的影響，以2.6 h-1為基礎條件，對溴價為0.137的抽余油進行加氫精制，最終獲得合格的8×10-4溶劑油，在3.3 h-1條件下，按照其他條件同等模式，對溴價為0.1443的抽余油重復進行操作，最終獲得4.8×10-3的溶劑油。兩相對比，發現保持較低的空速更有利。

5 應用

現階段，基于催化加氫精制技術產出的抽余油約占進料總質量的1/3。但需要注意，基于此技藝裝置產出的油鏈烷烴含量較高，環烷烴含量較低，雜質含量較低，適宜作為溶劑油生產原料。且傳統工藝多主要應用貴金屬催化劑，該類型催化劑成本較高且雜質含量更高。針對這一問題，越來越多的企業基于先進科學技術，探究更“適宜”的催化劑。而非貴金屬催化劑是近些年基于技術發展提出的一種催化劑，從環保及可持續發展角度來看，未來發展前景光明。非貴金屬催化劑在重整抽余油加氫精制中發揮著重要的作用，能夠降低多環芳烴和雜原子化合物含量，脫除氮和硫化物，輕質化重整抽余油，提高產品的質量和性能。這種催化劑具有成本低、穩定性好和活性高等優勢，在工業生產中得到了廣泛應用。目前，在多環芳烴加氫、雜原子化合物加氫、脫氮和脫硫及輕質化方面應用愈加廣泛。

6 結束語

進入21 世紀之后，城鎮化進程加快，現代化、智能化、自動化成為重點發展方向。此時工業產業成為我國重要支柱。但隨著工業持續化發展，環境污染問題、能源枯竭問題日益突出，基于現存的問題，工業領域也在積極探索可持續發展路徑。其中，催化重整抽余油是一種應用較為廣泛的技藝，以往原油精煉之后，剩余的油品難以發揮較高的附加值，而催化重整抽余油裝置出現之后，可以更好地處理原油精煉剩余油品。本文探究采用非貴金屬催化劑的重整抽余油加氫精制工藝流程，分析影響因素，并從應用角度進行思考，希望為我國該領域持續化發展提供更多借鑒。