基于焦化蜡油加氢脱氮-催化裂化组合工艺研究

孙俊 赵北鲲（中国石油天然气股份有限公司兰州石化分公司，甘肃 兰州 730060）

在加氢脱氮工作过程，会通过向焦化蜡油中加入氢元素的方式，在催化剂的作用下将蜡油中存在的含氮物质被转化成氨和水之后，将其正常排出即可。而催化裂化阶段主要是对目前的蜡油进行进一步的处理，包括对于碳链的缩短、对于氢元素的补充等，通过对该组合工艺的使用可以降低生产成本，并且让整个工作体系获得的最终成果具有更高的产品质量。

1 焦化蜡油加氢脱氮-催化裂化组合工艺原理

1.1 加氢脱氮原理

加氢脱氮的原理是向整个反应体系之中加入含氢化合物，该化合物需要具有强还原性，通常情况下会向反应环境中通入氢气，而在实际的使用阶段，氢气会与蜡油中的含氮化合物反应生成氨气和水，其中由于水的重量要高于蜡油，所以将生成的水合理排出即可。而对于加入的剩余氢气可纳入后续的反应过程，为最终获得的生成物质量提高阶段奠定了基础[1]。在实际的工作过程需要通过对当前加入的各类反应物以及运行环境进行适当调整，分析不同反应物和环境参数共同作用下对于石蜡油的处理效率，从而让最终建成的整条反应链也能够更好的发挥应有作用。此外在后续的工作过程中，需要采取的方法是合理控制各类反应物的加入量，并通过对反应结果的模拟和研究制定最佳的反应路径。

1.2 催化裂化原理

催化裂化的工作原理是通过对于未处理原料的分析，研究其中含有的碳链，通常是根据原料的加入量，通过向其中加入相关的反应物以及催化剂，在经过充分搅拌后，通过设置环境参数发生裂化反应此外在后续的环境研究过程要研究当前加入的精炼剂、环境参数对于整个反应过程造成的影响，从而让实际生成的产物质量能够大幅度提高。

1.3 组合工艺原理

在组合工艺的原理探讨中，要通过对油料中存在的含氮物质全面消除之后，完成后续的催化裂化反应，并且生成的中间产物也需要被及时性的排出和处理，才可以防止其中存在的各类杂质对于后续的处理过程造成负面影响。通常情况下生成的氨气可以通过加热反应被及时的排出，并且生成其余副产物，而对于相关的组合工艺，需要在排出水分后落实后续的处理工作，通过该方法才可以让实际的加工质量获得大幅度的提升，该过程中要完全按照两个不同反应阶段对设备反应系统的参数、反应方法进行全面探讨，从中选择最佳方案。

2 焦化蜡油加氢脱氮-催化裂化组合工艺形式

2.1 工艺参数控制

在工艺参数的确定过程，需要研究加氢脱氮和催化裂化两个工艺的最佳运行参数，从而让实际的加工水平提高。对于脱氮效果的研究阶段，本文选择的原料中，焦化蜡油的含氮物质质量分数就高，能够达到1700 到2500µg/g，而该油料参数大部分的质量分数保持在2000 到2300 区域内，通过后续的对比发现，在氢气加入量基本不发生变化时，通过对于催化剂和反应温度的合理控制，可以协调出现的反应参数。通过进一步的分析可以发现，当催化剂与反应物的接触面积较小时，实际的催化效果并不能够达到要求，而当接触面积逐渐提高过程，产生的脱氮效果在一定范围之内呈上升状态，而之后保持稳定，而对于温度参数的确定也表现为这一状态，故而可以从中选择最佳的工艺参数。

对于催化裂化阶段，检测物质是精炼前后的焦化蜡油，通过对于反应温度、反应压力、油料流量、进水量等参数的全面综合考虑，最终确定的反应条件为温度保持在510℃，反应压力为0.02MPa，进油量1.25kg，每小时进水量0.18kg，每小时加入的的氮气量为56升，发现在经过一段的反应时间之后，可以确保实际取得的反应参数符合指标。

2.2 工艺流程控制

在设定了最佳反应环境和反应水平的分析工作之后，可以研究实际的工艺流程，而无论是哪个工艺流程都要保证其中采用的设备都具有极高的可靠性和良好的气密性，防止在后续运行过程中出现破损以及泄露问题。在实际的工作阶段，首先要向反应物中加入适当的氢气，一方面其可以脱除焦化蜡油中的含氮物质，另一方面可以确保反应物被充分反应，同时在该环境中，无论是产生的水还是含有的氮气，都要在经过后续的催化裂化反应，原因是该过程中整体的环境温度较高，可以让氨气从水中脱离，而将水排出之后，则可以得到最终的生成物[2]。

2.3 工艺形式优化

在工艺形势的优化阶段，目的是降低原材料的投入量，并且让形成的物质能够更好地符合质量指标，以建成最为合理的综合运行体系，在具体的运行阶段，对于加氢脱氮过程，由于生成物中包含水和氨气，所以两者结合后形成氨水，而由于整体环境内部具有较高的温度，所以氨气会从水中脱离，需要将其排出，可以考虑和氢气一起排出并让其燃烧，为后续的反应过程提供热量。在催化裂化阶段维持环境温度保持在510℃，并且进油量、进水量、近氮气量都符合经过大量试验获得的专业性数据，从而让最终的环境参数能够符合蜡油的生产指标。

3 焦化蜡油加氢脱氮-催化裂化组合工艺方法

3.1工艺参数分析制定

在工艺参数的分析制定阶段，要求维持整个工艺体系中不同区域的参数稳定，并且要把该参纳入自主调控工作范围内，由整个系统对当前运行状态深度分解，以提高整个系统的综合作用水平。而对于其他的各类工艺参数，要研究在生产过程中产生的各类物质，并研究其对后续工艺过程产生的负面影响，从而考虑是否将各类副产物及时排出。比如对于加氢脱氮过程中产生的水，其会对后续的催化反应过程造成一定的干扰，同时由于整体环境的温度较高，所以水会以水蒸气的形式存在于氢气和氨气混合气体内，但是该问题只会出现在水和氨气同时排出阶段，所以要做好对于水、氨气和氢气的适当处理工作。对于需要回收的氢气，可以，在形成的气体中先把所有生成的气体都通入到水池中，从而让氨气被有效吸收，之后将生成的其余气体经过干燥后，得到较为纯净的氢气，从而被加入的多余气体回收。而在裂化反应阶段可以将生成的氢气继续使用在后续工作阶段。

3.2 工艺流程优化制定

在工艺流程的优化过程，主要是对于加入的多余氢气以及生成物质合理使用，并且缩短整个反应阶段运行路径，从而让该系统能够保持安全高效的运行状态。比如在加氢脱氮处理系统和催化裂化反应系统之间，将专用设备建成连接机构，其在后续的运行阶段可以在保证气密性的基础之上，进一步提高所有反应物质的反应速度，从而让最终建成的整个生产系统可以进一步提高运行效率。另外工艺流程的优化过程也要降低对能源的消耗，采用方法是对第一阶段产生的废热二次利用，为第二阶段的温度保障过程提供帮助，同时加入的过量氢气以及之前生成的氨气等物质，都可以作为能源物质使用。

3.3 工艺形式优化制定

在工艺形式的优化阶段，一方面要求现有的工艺形式要完全按照相关要求，全面性提高当前该系统的作用水平，另一方面要分析这一工艺形式是否具有科优化点[3]。比如对于废弃热量的二次利用、对于第一阶段副产物的合理消除等，同时要保证产生的各类副产物不会对第二阶段造成严重的负面干扰。需要注意的是，只有所有的工作项目和工作内容都能够被企业接受时，才可保障该工作体系的运行质量能够顺应当前石化产业以及我国的能源产业发展路径。

4 结语

综上所述，焦化蜡油加氢脱氮-催化裂化组合反应过程，通过对氢气的加入以及催化剂的使用，在维持反应环境的基础上可以消除蜡油中含有的含氮物质。对于加氢脱氮，通过加入氢气、催化剂等物质，基于对环境参数的合理维持以及其余参数的控制，可以让产品生产的效率大幅度提高，通过对这两个工艺的组合与衔接，可以让整个行业获得更好的发展。