b.酸类 c.酮类 ③脱氮 a.吡啶 b.喹啉 c.吡咯 d.吲哚
RCOOH+3H2 RCH3+2H2O R CO R’+3H2 RCH3+R’H+H2O
+5H2 C5H12+NH3 N
+H2 C 3 H 7 +NH3
N
+4H2 C4H10+NH3 N +H2 C 2 H 3 + NH3
④烯烃饱和 a.直链烯烃 b.环状烯烃
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R CH CH2+H2 RCH2 CH3
+3H2
(2)加氢反应特点
①放热反应,溴价每下降1个单位,放出反应热约为8.10kJ/kg进料,硫每下降l%放出反应热约为16.2kJ/kg进料,因此加氢反应器床层有明显温升。
②消耗氢气,溴价每下降一个单位耗氢量约1.07~1.42m3/m3进料,硫每下降1%耗氢量约8.9m3/m3进料,二次加工油品化学耗氢约l%(质量百分比)。
③体积缩小,加氢反应后产物总体积小于反应前反应物总体积。
④反应为复杂的平行顺序反应。原料朝着几个方向同时进行的反应叫平行反应,中间产物继续反应叫顺序反应。加氢精制条件下可能发生的反应方向如下图:
产物
2.1.4分馏原理
分馏是利用生成油中各组分的沸点不同,用蒸馏的方法,在分馏塔里按设计的方案,把它们分离成为所需的产品。
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石油馏份 中间馏份 汽油 气体
缩合产物 焦碳
在分馏塔正常操作时,塔顶回流提供液相回流,而塔底的重沸炉提供气相回流。由于塔顶液相回流和塔底气相回流的作用,沿着塔高建立了两个梯度,即温度梯度和浓度梯度。温度梯度从塔顶至塔底逐渐升高;浓度梯度,即汽、液相轻组分的浓度自塔底至塔顶逐渐增大;而重组分浓度逐渐降低;由于这两个梯度的存在,在每块塔板上,由下向上的较高温度和较低轻组分浓度的汽相与由上而下的较低温度和较高轻组分浓度的液相互相接触,进行传质和传热,达到平衡而产生新的平衡的汽、液两相,汽相中的轻组分和液相中的重组分得到提浓。如此经过多次的汽、液相逆流接触,最后在塔顶提到较纯的轻组分,在塔底得到较纯的重组分。
汽提部分则是在塔底吹入过热蒸汽,降低油气的分压,将加氢生成油中的硫化氢、氨、水和轻烃等汽提出来,使精制油的质量得到改善。
汽提塔只是通入一定量的过热水蒸汽,降低塔内油气分压,使一部分带下来的轻组分蒸发,回到精馏段。由于过热蒸汽提供的热量有限,轻组分蒸发时所需的热量主要是从物流自身温度降低所得,从进料段以下塔内温度是逐步下降而不是升高的。 2.1.5脱硫原理
气体脱硫是利用碱性溶剂在一定的温度、压力条件下,在吸收塔中与含硫气体逆向接触,使H2S与贫溶剂发生化学吸收,从而脱除含硫气体中的H2S。吸收了H2S的富溶剂送到溶剂再生装置在一定的条件下解吸再生,再生后的溶剂可循环使用。
本装置用的脱硫溶剂是N-甲基二乙醇胺MDEA(分子式:CH3N(CH2CH2OH)2),是一种有机弱碱,其碱性随温度升高而减弱,分子
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量为119.16,沸点246~249℃/(0.1MPa),比重(d20):1.0425,无色或微黄色粘稠状液体,凝点:-14.6℃。在较低温度下(常温),MDEA与H2S发生反应吸收,生成弱酸性含硫富溶剂,在较高温度(120℃左右)时,发生解吸反应,脱除H2S。
R2NCH3+H2S R2NCH3H+ + HS—
H2S溶解在MDEA中时会产生溶解热,放出部分热量,因此脱硫宜在低温、高压下进行。但温度过低时会使含硫气体中的部分轻烃凝析,从而导致MDEA发泡,影响气体的脱硫效果。一般情况下,溶剂的温度要比进料气体的温度高出5℃以上,防止烃类凝析。
第二节 工艺参数对操作过程的影响
2.2.1反应温度:柴油加氢精制是一个放热反应,从反应热力学上考虑,提高温度不利于加氢反应,而从动力学上讲则可加快反应速度。温度过高,会发生单环和环烷烃的脱氢反应,使柴油的十六烷值降低,导致燃烧性能变差,同时使加氢裂化反应加剧、氢耗增大、催化剂易结焦,并且因受热力学的限制,柴油的脱硫率和烯烃的饱和率也就下降。因此,柴油加氢精制的反应温度,一般不宜太高。但是过低的反应温度影响了反应速度,使加氢精制深度不够,导致产品质量下降,所以在现有的加氢精制装
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置中,使用不同的催化剂和不同的原料油,需采用不同的反应温度。一般的反应温度控制在280~370℃之间,本装置使用适合二次加工油品的FHUDS-6催化剂,设计原料为直馏柴油和催化柴油的混合油。
2.2.2反应压力:反应压力的影响是通过氢分压来体现的。系统中氢分压决定于操作压力、氢油比、循环氢纯度以及原料的汽化率。
压力对柴油加氢精制深度的影响,与汽油、煤油加氢精制相比要复杂些,因为柴油在加氢精制条件下,可能是气相,也可能是气、液混合相。处于气相时,提高反应的压力,导致反应时间的延长,从而增加了加氢精制的深度(特别是氮的脱除率有较明显的提高,而对脱硫没有什么影响)。当加氢精制压力提高到反应系统出现液相时,再继续提高压力,加氢精制的效果反而会变坏。这是由于催化剂表面扩散速度控制了反应速度,采用增加操作压力提高氢分压,同时也使催化剂表面上的液膜加厚,从而造成扩散困难而降低了反应速度。如果采用提高氢油比来提高氢分压,则加氢的深度将会出现一个最大值。这是由于提高氢分压有利于原料油汽化,从而降低了催化剂表面上的液膜厚度,提高了反应速度。因此,为了使柴油加氢精制达到最佳效果,应当选择恰好使原料油完全汽化的氢分压。本装置设计的反应器入口压力为8.0MPa,氢分压6.4MPa。
2.2.3空速:空速反映了装置的操作能力,空速的大小受到反应速度的制约。根据催化剂的活性,原料油的性质和反应速度的不同,空速也作相应的变化。提高空速,加大了装置的处理能力,但加氢反应深度下降,对脱氮、脱硫均有影响,特别是对脱氮率影响很大,可导致产品质量下降。降低空速,固然可以取得质量较高的产品,但降低了装置的处理能力.另
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