众所周知，元素的化学性质，包括催化特性，取决于原子核外的电子分布，特别是最外层电子的分布。在元素周期表长周期中部的那些“d副层”未能充满电子的元素，对氧化-还原反应具有独特的催化活性。
在大多数情况下，催化活性随着原子中“d副层”电子数的减少而升高，如：第4周期第Ⅷ族的Ni元素的电子分布为——
Ni： 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8 4s2
即：Ni有8个d电子，对双键加氢即表现出很大活性。而当过渡到Cu时，由于Cu原子的d层有10个电子，已经充满，故其催化活性即显著下降。粗苯中的有机硫化物主要有噻吩、二硫化碳等，从对难于加氢分解的噻吩的加氢脱硫反应，也可以看出元素的催化性能。根据多种载在ν-Al2O3上的金属对噻吩加氢的催化活性所进行的研究，表明：铬、钴、镍、钯、铂等均具有较高的脱硫活性，其中铂的催化活性最高。十分明显，这些具有催化特性的金属全部属于周期表中的第Ⅷ族和B族的过渡元素。
当采用双金属催化剂时，Mo-Co或Mo-Ni系催化剂，对噻吩的加氢脱硫反应表现出最大的催化活性。因此，目前苯烃加氢工艺中，广泛应用这两种金属或其氧化物为主体的催化剂，其中最常用的是以活性氧化铝为载体的Co-Mo系催化剂。
分散在大比表面积载体氧化铝上的氧化钴与氧化钼的混合物所构成的新催化剂，实际上是由Al2O3、CoAl2O4、CoO、MoO3、CoMoO4和结构复杂的Co-Mo氧化物所组成。其中，Al2O3、CoAl2O4是没有活性的，CoO、MoO3、CoMoO4具有中等的活性，而结构复杂的Co-Mo氧化物才具有较高的活性。
上述催化剂在新鲜氧化状态时，对加氢反应能显示很高的活性，但主要起催化裂解的作用，如：C6H6+9H2 → 6CH4（在CoO/MoO存在下）。为了使新鲜催化剂在一开始就起加氢催化的作用，可以将该新鲜催化剂在装入反应器之前加入硫化剂进行“硫化”，也可在装入反应器后用硫化氢予以“硫化”。
对新鲜催化剂的“硫化”，其硫化剂有CS2、硫醇、硫醚等。在经过“硫化”之后，催化剂则由Al2O3、CoAl2O4、Co9S8、MoS2、和一些MoO2等组成。活性组分主要是MoO2，其次是Co9S8。CoO的作用可能是使硫化钼晶体保持分离状态以减少熔结，并增加硫化钼的活性表面，从而增加其催化活性。 2．3 粗苯加氢净化的基本原理
前述粗苯加氢精制实际上是对轻苯加氢或对“BTX”混合馏分进行加氢净化，尔后进行精馏以获得纯度很高的类苯产品。采用加氢精制法，不仅可以获得噻吩含量低于1ppm、结晶点高于5.4℃的纯苯，而且，苯类产品的收率高，可以扩大苯类产品的资源，还可减少“三废”与减轻对设备的腐蚀。
由于粗苯加氢的工艺方法很多，其加氢的反应原理基本类似，但各有差异。 下面仅就在Litol工艺的条件下，来讨论其轻苯加氢净化的机理。
“Litol工艺”是一种在高温、高压、有催化剂存在等条件下进行气相催化加氢反应的过程，主要是要将轻苯中的烯烃、环烯烃、噻吩等含硫化合物、吡啶等含氮化合物转化成相应的饱和烃，同时，还发生苯烃及其同系物的加氢或脱烷基反应，以转化成苯与低分子烷烃。具体来说，包括以下6类反应： （1）脱硫反应——
所谓“脱硫”反应是指轻苯中的含硫化合物，通过加氢将其中的“硫” 转化成H2S与相应的烷烃。比较典型的反应有： C4H4S（噻吩）+4H2 → CH3（CH2）2CH3 +H2S↑ CS2+4H2 → CH4+2H2S↑
原料油中含有的其它许多微量有机硫化物也发生与上述类似的加氢反应。 有机硫化物“氢解”反应的平衡常数随着温度的升高而下降，按由于这些反应的平衡常数相当大，故为了加快有机硫化物的氢解速度，可以采用较高的操作温度，也不至于因化学反应的限制而影响脱硫效果。
有机硫化物的“氢解”的难易程度，取决于自身的分子结构。噻吩的氢解要比硫醚、硫醇难，所以，噻吩的氢解速度决定着整个加氢过程的脱硫速度。 （2）不饱和烃的脱除反应——
由于在轻苯中所含的不饱和化合物有多种形式，如有：不饱和芳香烃、 烯烃、环烯烃。在“Litol”工艺过程中，分3个阶段来脱除它们：
*1预反应加氢 原料油先在预反应器内，于220~250℃下、有Co-Mo催化剂的存在下，进行选择性加氢反应，目的是使在高温条件下易于聚合结焦的物质先转化脱除（主要是苯乙烯）。典型的反应为：
C6H6-CH=CH2（苯乙烯）+H2 → C6H6-C2H5（乙苯） 环戊二烯+2H2 → 环戊烯
经过这样的预处理后，在以后的操作温度较高的工序中，就不会在管道中或在催化剂上产生很多的沉积物，从而可以延长催化剂的使用寿命。
像上述反应中转化所生成的乙苯，可以在今后的加氢过程中进一步转化为苯。
*2主加氢反应与脱氢 经预加氢处理的原料油，进入主反应器中，在630℃左右下、与有Cr2O3催化剂时，就进行环烯烃的加氢与脱氢，而生成饱和芳烃。这2个反应总是同时发生的。如：
C9H8（茚）+H2 → C9H10（茚满） C6H10（环己烯）→ C6H6（苯）+2H2
*3活性粘土处理 从主反应器出来的加氢油中，仍然存在微量的不饱和烃，因此在通过活性粘土反应器，使其中的不饱和烃在粘土表面上聚合而被除去。经过粘土处理后所获得的纯苯，其“溴价”几乎为零。 （3）加氢裂解反应——
在原料油中含有烷烃和环烷烃等非芳香烃，故通过加氢裂解转化成低分
子烷烃，以气体状态将它们分离出去。如： C6H12（环己烷）+3H2 →3C2H6（乙烷）
C7H16（庚烷）+2H2 →2C2H6（乙烷）+C3H8（丙烷）
与此同时，催化剂存在的条件下还对一部分环烷烃能够起到脱氢的作用，既增加了苯的产率，又可以补充氢气源。其反应式如下：
C6H12（环己烷）→C6H6（苯）+3H2
（4）苯烃加氢脱烷基反应——
当加氢油进入主反应器时，苯的同系物就发生某些加氢脱烷基反应。如： C6H6-CH3+H2 → C6H6+CH4 甲苯转化为苯的转化率为70% C6H6-（CH3）2+H2 → C6H6-CH3+CH4 甲苯再转化为苯 C6H6-C2H5+H2 → C6H6+C2H6 95%的乙苯转化为苯
分子量更大些的苯的同系物，均可按C9→C8→C7→C6的反应步骤，最终产物是苯、甲烷、乙烷等低分子烷烃。
加氢脱烷基反应的程度，可以通过改变反应温度与反应时间来加以控制。 以上4种反应乃是“Litol法”催化加氢的主要反应。 （5）加氢脱氮反应——
如：C5H5N（吡啶）+5H2 →CH3（CH2）3CH3（正戊烷）+NH3 （6）加氢脱氧反应——
C6H5-OH（苯酚）+H2→ C6H6（苯）+H2O
除上述6种反应外，还可能有少量的芳香烃发生加强转化成环烷烃，并继续进一步加氢裂解生成低分子烷烃，造成苯烃的损失。
上述诸反应均是在一定温度、压力空速与氢/油比的条件下进行的。“氢/油
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比”是重要的反应操作条件之一，一般采用m（H2）/kmol（油）或kmol(H2)/kmol(油)
来表示。氢气气源有纯氢、合成氨的氮-氢气、用水蒸气-天然气重整法制得的氢
气、焦炉煤气等。由于CO与CO2在加氢过程中会使催化剂中毒。故对含有这类气体的焦炉煤气等氢气源，必须预先加以净化。为了使氢气在反应气体中保持一定的分压，所以采用含氢量不同的氢气气源时，其操作压力应有所不同。
3．催化加氢用的原料油、加氢油与产品质量
前述不同的催化加氢工艺，其对原料油的要求也有所差异。故仍以常用的“Litol法”为例来加以讨论。 3.1 原料油与加氢油
目前，“Litol法”粗苯加氢精制常采用“BTX”混合分，或轻苯为原料。前者可将粗苯先经“两苯塔”获得轻苯，而去除重苯；再将轻苯进行初馏，切去头馏分，并获得“BTX”混合分。显然，沸点较低的头馏分在较低的温度下被除去，这样可以减少环戊二烯二聚物的生成，既可减少环戊二烯的聚合损失，又能防止二聚物进入加氢系统给加氢操作带来不利的影响。
当以轻苯作为原料油时，可将粗苯在减压塔内进行减压蒸馏，在较低的温度下分离出重苯、或萘溶剂油、或精重苯，而获得含有头馏分的轻苯。在头馏分用途不大时，采用轻苯为原料油，有利于环境保护。
对于一定组成的原料油，经过催化加氢后获得的加氢油组成取决于加氢催化剂的类型、反应温度、压力与空速等。中、低温加氢（如：鲁奇法）时，其加氢反应主要是加氢饱和反应，不饱和烃经加氢饱和，形成烷烃、环烷烃。因此，在加氢油中含有约8%的饱和非芳烃，其中许多同芳烃沸点相近。而在高温加氢（如：Litol法）时，在加氢过程中，还伴随着发生脱烷基与热裂解等反应，所生成的烷烃也大多裂解成C1、C2、C4等低分子烷烃。因此，在加氢油中含有沸点与芳烃相近的非芳烃物质很少，仅约0.4%左右。
显然，鲁奇法所获得的加氢油不易分离，必须采用萃取蒸馏法或共沸蒸馏法才能获得高纯度的产品。而“Litol法”所获得的加氢油则容易分离，只要采用