加氢裂化（hydrocracking）
2009-07-12 20:26阅读：
1.概述
加氢裂化是在加热、高氢压和催化剂存在的条件下，使重质油发生加氢、裂化和异构化反应，转化为轻质油（汽油、煤油、柴油或催化裂化、裂解制烯烃的原料）的石油加工过程。
加氢裂化最早出现在20世纪30年代，当时德国和英国利用二硫化钨-酸性白土作为加氢裂化催化剂处理煤焦油。50～60年代，美国采用较高活性的催化剂，使加氢裂化的应用逐步得到推广，并建成了固定床加氢裂化和流化床加氢裂化装置。前者在工业生产中得到较广泛的应用,出现了许多专利技术；后者因设备昂贵，工业装置较少。
加氢裂化是重油轻质化的有效途径，也是生产清洁燃料的重要手段，已成为现代炼油和石油化学工业最重要的重油深度加工工艺之一。加氢裂化技术具有原料适应性强、产品方案灵活、液体产品收率高且质量好的特点，但因为加氢裂化是在高压下操作，条件较苛刻，需较多的合金钢材，耗氢较多，投资较高，而没有催化裂化应用普遍。
我国于1966年，自行开发年处理能力
300kt加氢裂化装置，在大庆炼油厂投入生产。进入80年代以后，由于市场对中馏分燃料的大量需要，以及为化工提供原料，加氢裂化得到进一步发展，除从国外引进了几套大型装置外，还利用自己的技术建设了高压及中压加氢裂化装置。目前，我国加氢裂化装置22套，总加工能力达13Mt/a以上。
2.原料和产品
2.1 原料
加氢裂化的原料油为原油蒸馏所得到的重质馏分油，也可采用渣油（包括减压渣油经溶剂脱沥青后的脱沥青渣油）。
2.2 产品
①
气体产品：原料中烃类裂解所产生的低分子烃类，如甲烷、乙烯、丙烷和丁烷等；原料中的非烃化合物在加氢裂化时形成的硫化氢、氨气和水；原料氢中带入的甲烷、一氧化碳、二氧化碳和氮气等。
②液体产品：石脑油，可以直
接作为汽油组分或溶剂油等石油产品，也可作为中间产品经加工生产石油化工原料或运输燃料，如通过催化重整生产轻芳烃、高辛烷值汽油或通过蒸汽裂解装置生产乙烯等轻烯烃；中间馏分油，主要指喷气燃料、轻柴油、取暖用油及灯用煤油等石油产品；加氢裂化尾油，主要用于生产汽油，或生产低冰点喷气燃料、低凝点柴油，或生产润滑油。
2.3 加氢裂化产品与其他石油二次加工产品的比较
①加氢裂化的气体产率很低。延迟焦化、加氢裂化、催化裂化工艺中，催化裂化的气体产率最高。
②加氢裂化的液体产率很高，C5以上液体产率可达94%~95%以上，催化裂化的液体产率只有75%~80%，
延迟焦化只有65%~70%。
③通过催化剂和工艺的改变可大幅度调整加氢裂化产品的产率分布，汽油或石脑油馏分可达20%~65%，喷气燃料可达20%~60%，柴油达30%~80%。而催化裂化与延迟焦化产品产率可调变的范围很小，一般小于10%。
④加氢裂化产品的饱和度高，烯烃极少，非烃含量很低，故产品安定性好。柴油的十六烷值高，胶质低，凝点低。喷气燃料冰点低。
⑤尾油因异构烷烃含量较高，特别适合制取高粘度指数和低挥发性的润滑油。尾油还具有环状烃少的特点，适合作裂解制乙烯的原料。
3.化学反应
加氢裂化是一个复杂的化学反应过程，包括有加氢、裂化、异构化和氢解等。烃类的加氢裂化反应可看作为催化裂化反应与加氢反应的组合，其反应机理是按正碳离子机理进行的。由于各烃类的断环、脱烷基和加氢饱和等反应的结果，重质烃转化为轻质烃，与此同时，含硫、氧、氮的烃类衍生物也经过裂化和加氢反应生成硫化氢、水、氨而除去。
4．催化剂
加氢裂化催化剂是一种可再生的双功能催化剂，由载体和金属组分组成。前者呈酸性，由无定型硅酸铝或沸石组成，与催化裂化相同，具有裂化活性；后者具有加氢作用,由结合在载体上的金属组分如钨、钼、钴、镍、钯等供给，与一般烃类加氢相同。不同原料和产品对催化剂有不同的要求。
5.工艺流程
目前工业上大量应用的加氢裂化工艺主要有：单段工艺、一段串联工艺、两段工艺三种类型，这些工艺类型可采用不同的工艺流程。工艺类型和流程的选择与原料性质、产品要求和催化剂等因素有关。
5.1 单段加氢裂化工艺
该流程中只有一个（或一组）反应器，原料油的加氢精制和加氢裂化在同一个（组）反应器内进行，该工艺最适合最大量生产中间馏分油。
单段加氢裂化工艺具有如下特点：
①流程简单，投资相对较少且操作容易；
②中馏分选择性好，产品分布稳定，初末期变化小；
③床层反应温度偏高，末期气体产率较高；
④原料适应性差，不宜加工干点及氮含量过高的VGO原料；
⑤装置的运转周期相对较短。
5.2 单段串联工艺
在单段串联工艺流程中设置两个（组）反应器，第一反应器（一反）装有脱硫脱氮活性好的加氢精制催化剂，以脱除重质馏分油进料的硫、氮等杂质，同时使部分芳烃被加氢饱和。第二反应器（二反）装有沸石分子筛的裂化催化剂，两个反应器的反应温度及空速可以不同。由于氨对加氢裂化催化剂活性的影响是可逆的，而有机氮化合物可使催化剂逐渐丧失活性（见催化剂中毒），因此，当原料油氮含量低时，只使用加氢裂化催化剂即可，当原料油氮含量较高时，必须在加氢裂化前先进行加氢精制,将原料中有机氮转化为氨,避免加氢裂化催化剂中毒。
与单段工艺相比，单段串联工艺具有如下优点：
①产品方案灵活，仅通过改变操作方式及工艺条件或者更换催化剂，可以根据市场需求对产品结构在相当大范围内进行调节；
②原料适应性强，可以加工更重的原料，其中包括高干点的重质VGO及溶剂脱沥青油；
③可在相对较低的温度下操作，因而热裂化被有效抑制，可大降低干气产率。
5.3 两段加氢裂化工艺
在两段加氢裂化工艺流程中设置两个（组）反应器，第一段的任务是饱和烯烃、脱除非烃杂质和部分裂化；第二段主要是裂化未转化油。适合处理高硫、高氮减压蜡油，催化裂化循环油，焦化蜡油，或这些油的混合油，亦即适合处理单段加氢裂化难处理或不能处理的原料。
与单段工艺相比，两段工艺具有如下特点：
①气体产率低，干气少，目的产品收率高，液体总收率高。
②产品质量好，特别是产品中芳烃含量非常低。
③氢耗较低。
④产品方案灵活大。
⑤原料适应性强，可加工更重质、更劣质原料。
