原料性質(zhì)對(duì)加氫處理的影響

1、 揚(yáng)州工業(yè)學(xué)院信息化設(shè)計(jì)教案序號(hào)周次授課形式翻轉(zhuǎn)課堂+講授+信息化學(xué)習(xí)情境情境九：加氫處理學(xué)時(shí)1知識(shí)點(diǎn)原料性質(zhì)對(duì)加氫處理的影響教學(xué)目標(biāo)知 識(shí) 目 標(biāo)職 業(yè) 能 力 目 標(biāo)1、掌握原料性質(zhì)（包括原料雜質(zhì)、硫含量、氮含量以及烯烴、芳烴、瀝青質(zhì)）對(duì)加氫處理過(guò)程的影響1、能夠會(huì)分析原料性質(zhì)對(duì)加氫處理過(guò)程的具體影響教學(xué)重點(diǎn)1、掌握原料性質(zhì)（包括原料雜質(zhì)、硫含量、氮含量以及烯烴、芳烴、瀝青質(zhì)）對(duì)加氫處理過(guò)程的影響教學(xué)難點(diǎn)1、原料性質(zhì)中不同因素對(duì)加氫處理的具體影響過(guò)程教學(xué)方法教學(xué)做一體、多媒體教學(xué)、討論法、翻轉(zhuǎn)課堂、信息化教學(xué)手段教學(xué)媒介教學(xué)課件、圖片、實(shí)物、動(dòng)畫、視頻、在線課堂、網(wǎng)絡(luò)課程授 課 主 要 內(nèi)

2、 容課前導(dǎo)學(xué)導(dǎo)入新課：今天我們給同學(xué)們介紹的知識(shí)點(diǎn)是原料性質(zhì)對(duì)加氫處理過(guò)程的影響。（小組討論：原料的性質(zhì)包括哪些方面？教師總結(jié)）加氫處理的原料范圍很寬，其原料性質(zhì)變化很大，這些原料性質(zhì)的不同將影響到反應(yīng)溫度、壓力等工藝條件的不同，還會(huì)影響到催化劑的壽命和產(chǎn)品質(zhì)量等方面。原料的性質(zhì)包括原料中的雜質(zhì)、硫含量、氮含量、烯烴、芳烴等等因素，接下來(lái)我們將對(duì)這些影響因素進(jìn)行討論。信息化教學(xué)一、原料雜質(zhì)（小組討論：原料雜質(zhì)包括哪些？教師總結(jié)）具體講授：原料中的雜質(zhì)也有很多種，里面有氧化沉渣，它主要通過(guò)這兩種途徑產(chǎn)生，一種是原料在儲(chǔ)存時(shí)，其中的芳香硫醇經(jīng)過(guò)氧化產(chǎn)生磺酸，然后磺酸再與原料中的堿性氮化物吡咯發(fā)生縮

3、合反應(yīng)從而產(chǎn)生沉渣；另外就是原料中的烯烴也可以發(fā)生氧化反應(yīng)形成氧化產(chǎn)物，氧化產(chǎn)物又可以與含硫、氮、氧的活性雜原子化合物發(fā)生聚合反應(yīng)從而形成沉渣。沉渣很容易在加氫設(shè)備的高溫部位，如換熱器以及反應(yīng)器頂部，進(jìn)一步縮合結(jié)焦，從而造成反應(yīng)系統(tǒng)壓降升高、換熱效果降低。其防治措施就是采用惰性氣體（如氮?dú)猓┻M(jìn)行保護(hù)，也可以采用內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐進(jìn)行保護(hù)，其主要目的就是防止原料油與氧氣接觸，這樣就可以避免和減少換熱器和反應(yīng)器頂部結(jié)焦。原料雜質(zhì)還包括水分，原料油中含有水分會(huì)帶來(lái)多方面的危害：第一就是引起加熱爐出口溫度不穩(wěn)，反應(yīng)溫度也將會(huì)隨之波動(dòng)，這會(huì)影響到產(chǎn)品的質(zhì)量；第二就是原料中大量水汽化后引起裝置壓力變化，影響各控制

4、回路的運(yùn)行；第三就是容易對(duì)催化劑造成危害，因?yàn)榇呋瘎┤绻L(zhǎng)時(shí)間接觸水分，就容易使催化劑顆粒發(fā)生粉化現(xiàn)象，從而堵塞反應(yīng)器，另外也會(huì)引起催化劑表面金屬組分的聚集，從而使活性降低。那么，這里通常采取的措施就是在原料油進(jìn)加熱爐之前設(shè)置臥式脫水罐，將加氫原料中的水分脫至300 g/g以下。原料油中也含有一些固體顆粒雜質(zhì)，如焦化汽油、焦化柴油中含有一定量的碳顆粒等等。這些雜質(zhì)將沉積在催化劑床層中，導(dǎo)致反應(yīng)器壓降升高而使裝置無(wú)法操作。目前，一般都是在反應(yīng)器前設(shè)置過(guò)濾器，以脫除原料油中的固體顆粒物。原料油中有時(shí)也含有少量的硅雜質(zhì)，它主要是由上游裝置進(jìn)入加氫原料中的，如焦化裝置注入消泡劑引起焦化石腦油中含有硅。

5、硅是加氫催化劑的毒物，催化劑上即使沉積很少量的硅就會(huì)導(dǎo)致催化劑孔口堵塞，催化活性大幅降低，還可能導(dǎo)致催化劑床層壓降升高，裝置運(yùn)轉(zhuǎn)周期縮短等等。為了脫除原料中微量的硅，就需要在反應(yīng)器頂部設(shè)置專門吸附硅的催化劑，或者在加氫反應(yīng)器之前設(shè)置保護(hù)反應(yīng)器。（小組討論+教師總結(jié)）二、硫含量（小組討論：硫含量對(duì)加氫處理過(guò)程有何影響？教師總結(jié)）具體講授：接下來(lái)要介紹的是原料中硫化物的含量對(duì)加氫反應(yīng)過(guò)程的影響，它的影響還是比較顯著的。總體而言，原料油餾分越重，硫含量就越高，這就導(dǎo)致如果要使加氫脫硫產(chǎn)品的硫含量降至一定水平時(shí)，所需要的催化劑的加氫活性就越高，反應(yīng)條件就越苛刻。另外，有研究表明，在硫含量一定時(shí)，如果要

6、求加氫脫硫產(chǎn)品的硫含量越低，則催化劑失活速度就越快。右邊這張圖就總結(jié)了這個(gè)規(guī)律，也就是說(shuō)加氫脫硫率越高，催化劑就越容易失活。前面我們已經(jīng)介紹過(guò)，加氫脫硫反應(yīng)是個(gè)強(qiáng)放熱反應(yīng)，而且反應(yīng)進(jìn)行得較快。因此，如果原料油硫含量增加，就可能引起反應(yīng)器入口處催化劑床層溫升明顯增加，如果不加以控制，將會(huì)引起后續(xù)床層溫度升高，導(dǎo)致過(guò)度加氫，甚至?xí)斐煞磻?yīng)器超溫。三、氮含量（小組討論：硫含量對(duì)加氫處理過(guò)程有何影響？教師總結(jié)）具體講授：原料中氮化物的含量對(duì)加氫反應(yīng)過(guò)程的影響也很明顯。與硫化物相比，氮化物中的C-N鍵的鍵能要大于C-S鍵的鍵能，因此在相同的反應(yīng)條件下，加氫脫氮反應(yīng)比加氫脫硫反應(yīng)要困難得多。之前我們介紹過(guò)

7、，原料油中部分氮化物具有較強(qiáng)的堿性，它們可與催化劑的活性中心產(chǎn)生很強(qiáng)的吸附作用，并且很難脫附，因此對(duì)催化劑反應(yīng)活性起抑制作用。因此，當(dāng)原料油氮含量增加時(shí)，往往會(huì)引起脫氮率下降，產(chǎn)品的氮含量增加，甚至脫硫率也會(huì)受到影響。另外，餾分油中有較多的氮化物是以含氮雜環(huán)化合物的形式存在的，前面我們也有介紹過(guò)：這些氮化物的加氫脫氮反應(yīng)一般都要先經(jīng)過(guò)雜環(huán)的加氫飽和這一步驟，因此要達(dá)到深度加氫脫氮總是伴隨著更大量的氫氣消耗。四、烯烴、芳烴、瀝青質(zhì)（小組討論：烯烴、芳烴以及瀝青質(zhì)對(duì)加氫處理過(guò)程有何影響？教師總結(jié)）具體講授：接下來(lái)我們介紹烯烴、芳烴、瀝青質(zhì)對(duì)加氫處理過(guò)程的影響。首先來(lái)看烯烴的影響，烯烴是比較活潑的，

8、容易發(fā)生聚合反應(yīng)，并在催化劑表面結(jié)焦，使催化劑床層壓降增加，縮短裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)周期。此外，前面也介紹過(guò)：烯烴的加氫飽和是放熱反應(yīng)，因此原料中烯烴含量高會(huì)引起催化劑床層較大的溫升以及較大的化學(xué)氫耗。芳烴的影響在于當(dāng)它含量較高時(shí)，會(huì)使得催化劑表面結(jié)焦、積炭的程度加深，使催化劑活性降低，從而影響加氫脫硫和加氫脫氮效果。瀝青質(zhì)的影響主要表現(xiàn)在瀝青質(zhì)的含量上，即使瀝青質(zhì)含量少量增加，也會(huì)使催化劑失活速率大幅增加，從而縮短運(yùn)轉(zhuǎn)周期。原料中瀝青質(zhì)含量過(guò)高，也會(huì)大大增加保護(hù)劑的用量。五、金屬（小組討論：金屬對(duì)加氫處理過(guò)程有何影響？教師總結(jié)）具體講授：重質(zhì)餾分油中，尤其是渣油中，富集了大部分的金屬，如鐵、鈣、鎂、鈉等等。這些金屬對(duì)加氫處理過(guò)程有不同程度的影響。鐵容易形成硫化鐵，并沉積在催化劑床層表面，引起床層壓降上升，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)被迫停工，一般要求加氫處理原料中鐵含量小于2 g/g。與鐵比較相似的是，高含量的鈣、鎂、鈉會(huì)引起催化劑孔道的堵塞，也會(huì)沉積在催化劑床層表面，導(dǎo)致床層壓降上升。為了消除這些金屬的影響，一般是在反應(yīng)器頂部設(shè)置保護(hù)劑可以達(dá)到目的。重金屬元素如鎳、釩、銅、鉛