(1) 수소 첨가 분해의 화학 반응
수소 첨가 분해 조건에서 플루토늄 반응의 방향과 깊이는 플루토늄 구성, 촉매 성능 및 작동 조건에 따라 달라집니다. 주요 반응 유형으로는 균열, 수소, 이성체 화, 환화, 탈황, 탈질소, 탈산, 탈금속 등이 있다.
① 알칸의 수소 첨가 분해 반응. 수소분열조건 하에서 알칸은 주로 C-C 결합의 분해반응, 불포화 분자 조각의 수소화반응, 이질화반응을 거쳤다.
② 시클로 알칸 수소 첨가 분해 반응. 수소 첨가 분해 과정에서 고리 메탄의 반응은 고리 수, 측체인 길이 및 촉매 성질의 영향을 받는다. 단환 알칸은 보통 이성체 화, 단쇄, 탈탄기 측쇄를 경험한다. 쌍환환환 알칸과 다환 알칸은 먼저 이성질체를 5 원환 유도물로 만든 다음 끊어진다.
③ 올레핀 수소 첨가 분해 반응. 수소 첨가 분해 조건 하에서, 올레핀은 포화 탄화수소로 수소화되기 쉬우며, 중합 및 고리 화 반응도 발생한다.
④ 방향족 수소 첨가 분해 반응. 측쇄에 탄소 원자가 세 개 이상 들어 있는 방향인 경우 측쇄는 해당 방향각과 메탄을 형성하고 소량의 방향각은 포화하여 순환메탄을 생성할 수 있다. 쌍환과 다환 방향의 수소화는 점진적으로 진행된다. 먼저 방향족 고리를 시클로 알킬 방향족 탄화수소로 수소화 한 다음, 시클로 알킬 고리가 끊어져 알킬 방향족 탄화수소가 생성되고 계속 반응한다.
⑤ 비 탄화수소 화합물의 수소 첨가 분해 반응. 수소 첨가 분해 조건 하에서 황, 질소, 산소 잡원자를 함유한 비탄화물은 수소반응을 일으켜 상응하는 탄화수소, 황화수소, 암모니아, 물을 생산한다.
(2) 수소 첨가 분해 촉매
수소분열촉매제는 금속수소와 산성 전달체로 구성된 이중 기능 촉매제이다. 이런 촉매제는 수소화활동뿐만 아니라 분열활성과 이성질화활동도 요구한다.
(1)B 족과 VII 족의 여러 금속 원소 (예: 철, 코발트, 니켈, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐) 및 귀금속 원소 (예: 백금 및 팔라듐) 의 산화물 또는 황화물. 촉매의 수소화 활성 성분. 수소 정제 촉매제와 마찬가지로 수소분열 촉매제의 수소화 활성 성분은 주로 ⅵ.
(2) 촉매의 담체. 수소 첨가 분해 촉매의 담체는 산성과 약산성이다. 산성 담체에는 규산 알루미늄, 규산 마그네슘, 분 자체 등이 있다. 약산성 운반체에는 알루미나와 활성탄 등이 있다. 촉매제의 전달체는 다음과 같은 기능을 가지고 있다: 촉매제의 유효 표면적을 증가시킨다. 적절한 구멍 구조를 제공하십시오. 산 센터 제공 촉매의 기계적 강도를 향상시킨다. 촉매의 열 안정성을 향상시킨다. 촉매의 항 독성 능력을 향상시킨다. 금속 부품의 수를 절약하고 비용을 절감합니다.
③ 촉매 예비 가황. 수소 첨가 분해 촉매의 활성 성분은 산화물의 형태로 존재하며 황화물의 형태로만 활성성이 높기 때문에 사용하기 전에 수소 첨가 분해 촉매제를 미리 황화할 필요가 있다. 예황화는 활성팀을 일정 온도에서 H2S 와 반응하여 산화물에서 황화물로 바꾸는 것이다. 예황화의 효과는 예황화 조건에 따라 다르며, 일반 온도 범위는 280 ~ 300 C 입니다.
(3) 석유 분획의 수소화에 영향을 미치는 요인
석유 분획의 수소 첨가 과정 (수소 정제 및 수소 첨가 분해) 에 영향을 미치는 주요 요인으로는 반응 압력, 반응 온도, 원료 성질, 촉매 성능 등이 있다.
① 반응 압력. 반응압력의 영향은 수소분압을 통해 반영되며, 시스템의 수소분압은 작동압력, 수소유비, 순환수소 순도, 원료기화율에 의해 결정된다. 황 함유 화합물은 수소 탈황과 올레핀의 수소 포화에 대한 반응 속도가 빠르고 압력이 높지 않을 때 전환율이 높다. 질소 화합물은 수소 탈질소 반응 속도가 낮기 때문에 반응 압력 (즉, 반응 시간 연장) 을 높이고 공률을 낮춰 일정한 탈질소율을 보장해야 한다. 방향족 수소화의 경우 반응 압력을 높이면 전환율뿐만 아니라 반응 속도도 높일 수 있다.
② 반응 온도. 반응 온도를 높이면 수소 정제와 수소 분열의 반응 속도가 빨라진다. 정상 반응 압력 범위 내에서 수소 정제된 반응 온도는 일반적으로 420 C 미만이고 수소 분열의 반응 온도는 일반적으로 260 ~ 400 C 입니다. 물론, 구체적인 수소 반응 온도는 원료의 성질, 제품 요구 사항 및 촉매 성능에 따라 합리적으로 결정되어야 한다.
③ 공속. 공속은 설비의 처리 능력을 반영한다. 공업에서는 더 높은 공속도를 채택하기를 희망하지만 공속도는 반응온도에 의해 제한될 수 있다. 촉매제 활성, 원료유 성질 및 반응 깊이에 따라 공속도가 넓은 범위에서 변동한다 (0.5 ~ 10h- 1). 중유와 2 차 가공으로 얻은 기름은 일반적으로 낮은 공속도를 채택한다. 수소 정제 과정에서 공률을 낮추면 탈황률, 탈질소율, 올레핀 포화율을 높일 수 있다.
④ 수소 오일 비율. 수소유비를 높이면 수소분압을 높일 수 있어 수소반응뿐만 아니라 적탄소의 축합 반응도 억제할 수 있지만 전력 소비와 운영비가 증가한다. 또한 수소 첨가 과정은 발열 반응으로, 대량의 순환수소가 반응체계의 열용량을 증가시켜 반응온도 변화의 범위를 줄일 수 있다. 수소 정제 과정에서 반응 열 효과는 크지 않고 낮은 수소 오일 비율을 사용할 수 있다. 수소 첨가 분해 과정에서 열 효과가 크고 수소 소모량이 많아 높은 수소 오일 비율을 채택할 수 있다.
(4) 수소 첨가 분해 공정
현재 대부분의 수소 첨가 분해 공정은 고정층 반응기를 채택하고 있다. 원료 특성, 제품 요구 사항 및 처리량에 따라 수소 첨가 분해 장치는 일반적으로 수소 첨가 분해 및 2 단계 수소 첨가 분해 공정에 따라 작동한다. 고정층 수소 첨가 분해 외에도 끓는 침대 수소 분해와 공중부양 침대 수소 분해 공정도 있다.
① 고정층 수소 첨가 분해 공정.
수소 첨가 분해는 주로 원유 휘발유 생산 액화 가스, 감압 왁스 오일 및 탈 아스팔트 오일로 항공 등유 및 디젤을 생산하는 데 사용됩니다. 수소 첨가 분해 1 단계에는 단 하나의 반응기만 있고, 원료유 수소 정제와 수소분열은 같은 반응기에서 진행된다. 반응기의 상부는 정제 세그먼트이고, 하부는 분해 세그먼트이다. 순서도는 아래 그림에 나와 있습니다.
수소 첨가 분해 공정 흐름도
대경 직선류디젤 분획분 (330 ~ 490 C) 의 수소 분열을 예로 들어 보겠습니다. 원료유를 16.0MPa 로 올리고 신선한 수소와 순환수소와 혼합하여 열을 내고 난로에서 가열한 다음 반응기에서 반응한다. 리액터 공급 온도는 370 ~ 450 C, 원료 반응 온도는 380 ~ 440 C, 공속은 1.0h ~ 1, 수소유 부피비는 2500 정도입니다. 반응산물과 원료는 200 C 정도 열을 내고 연화수를 주입하여 NH3, H2S 등을 녹인다. 수화물 침전이 파이프를 막고 30 ~ 40 C 까지 식힌 후 고압 분리기로 들어가는 것을 막는다. 순환수소는 정상에서 분리되어 압축기를 통해 증압된 후 시스템으로 돌아가 사용한다. 생성된 오일은 바닥에서 분리되어 0.5MPa 로 감압한 다음 저압 분리기로 들어가 수분을 제거하고 일부 용해가스 (연료가스) 를 방출한다. 생성 된 오일은 가열 후 안정탑에 들어가고 액화 가스는 1.0 ~ 1.2 MPa 에서 증류됩니다. 밑바닥 액체가 320 C 로 가열된 후 분류탑에 들어가 경유, 항공 등유, 저응고 디젤, 바닥유 (꼬리유) 를 얻는다. 수소 분열에는 원료가 한 번에 통과되고, 꼬리유 부분 순환과 꼬리유 전체 순환이라는 세 가지 조작 방안이 있다.
② 고정층 2 단계 수소 첨가 분해 공정
2 개의 수소 첨가 분해 장치에는 각각 다른 성질의 촉매제가 들어 있는 두 개의 반응기가 있다. 제 1 반응기는 주로 원료유의 정제에 사용되며, 원료유는 고활성 촉매제로 사전 처리한다. 제 2 반응기는 주로 고분열 활성 촉매제에 수소분열반응, 분열반응, 이성질화반응을 하여 휘발유와 중간류분유를 최대한 생산한다. 두 개의 수소분열에는 두 가지 조작 방안이 있다: 1 단 정제와 2 단 수소분열이 있다. 정유를 제외하고, 첫 번째 단계는 부분적으로 분해되고, 두 번째 단계는 수소분열이다. 두 단락의 수소분열공예는 원료에 대한 적응성이 강하여 조작이 민첩하다.
③ 고정층 시리즈 수소 첨가 분해 공정
고정층 직렬 수소 첨가 분해 장치는 두 개의 반응기를 연결하는데, 반응기에는 서로 다른 촉매제가 채워져 있다. 첫 번째 반응기는 탈황 탈질소 활성이 좋은 수소촉매제를 채우고, 두 번째 반응기는 암모니아와 황화수소 내성이 있는 분 자체 수소화 촉매제를 충전한다. 다른 부분은 수소 첨가 분해 과정과 동일합니다. 같은 수소분열공예와 비교했을 때, 연결공예의 장점은 조작조건을 바꿔 휘발유나 항공 등유와 디젤을 최대한 생산할 수 있다는 것이다.
④ 유동층 수소 첨가 분해
유동층 수소 첨가 분해 과정은 유체 속도에 의해 일정한 입자 크기를 구동하는 촉매 운동으로 가스, 액체, 고체 3 상 침대를 형성하여 수소, 원료 오일 및 촉매가 완전히 접촉하여 수소 첨가 분해 반응을 완료합니다. 이 공정은 금속 함량과 잔탄값이 높은 원료 (예: 진공 잔유) 를 처리하여 중유를 깊이 변환할 수 있다. 하지만 이런 공예의 작동 온도는 비교적 높아서 보통 400 ~ 450 C 입니다.
⑤ 서스펜션 베드 수소 첨가 분해 공정
공중부양상 수소분열공예는 매우 불량한 원료를 사용할 수 있는데, 그 원리는 끓는 침대와 비슷하다. 기본 과정은 미세분 촉매제를 원료와 미리 섞은 다음 수소와 함께 반응기에 들어가 상향식으로 흐르면서 수소분열반응을 하는 것이다. 촉매제는 액상에 떠 있고 반응산물과 함께 리액터 꼭대기에서 흘러나온다.