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【摘要】本文主要论述了焦化粗苯加氢精制的工艺方法和对焦化粗苯加氢的主要反应条件的控制，并简单介绍国内焦化粗苯加氢工艺的应用。通过分析加氢反应的温度、压力、空速选择、原料比等不同条件下的加氢反应，来观察各影响因素对加氢反应的影响。研究表明，在焦化粗苯加氢反应中，适当降低反应的温度、提高反应系统的压力、合适的空速、适当提高氢气的分压都有助于焦化粗苯反应的进行，同时有助于保持催化剂的活性，延长催化剂的使用寿命。
【关键词】焦化粗苯 加氢精制 反应条件 催化剂活性
焦化粗苯是指焦炉煤气在经过洗苯和蒸馏反应后回收得到的以苯为主的苯系化合物。苯类产品中苯、甲苯和二甲苯都是工业上常见和重要的化工原料，其利用价值很高。这些苯类产品的主要来源为焦化工业中生产出来的粗苯。从粗苯中回收利用苯类产品，是一个研究价值很高的课题。焦化粗苯工业化处理主要有酸洗法和催化加氢法，催化加氢法因其产品纯度高、污染少、自动化程度高、经济效益好等特点，更适合于焦化粗苯的工业化处理。
粗苯加氢反应根据操作的温度可分为低温加氢和高温加氢。高温加氢的生成品只有纯苯，反应过程中操作压力和温度都很高。
1 焦化粗苯加氢工艺
粗苯属于烃类化合物及其衍生物的混合物，沸点较低，一般小于200℃。焦化粗苯加氢反应是在适当的温度和压力环境下，通过催化剂的催化，与氢气进行化学反应，使粗苯中的不饱和化合物达到饱和状态；同时将粗苯里的硫化物杂质通过反应，转化为硫化氢气体，达到脱硫效果；并在反应中使得非芳香烃化合物裂解，转化为低分子的气体。
KK法低温加氢工艺选用的是莫非兰法萃取蒸馏，使用N-甲酰吗啉做为萃取剂。整个加氢精制工艺分为两段，包括预反应阶段和主反应阶段，从而保证了反应的稳定进行和催化剂的高效使用。预反应器内的温度控制在190℃～230℃，以Ni-Mo做为催化剂，主要反应机理是除去原料中的烯烃、苯乙烯和二硫化碳等不饱和化合物杂质。
2 主要反应条件的控制
焦化粗苯加氢反应中主要的控制条件有：温度、压力、空速及原料比。对这些条件进行合理的控制可提高催化剂的性能、提高反映效率、延长反应系统和催化剂的寿命，进而影响产品的质量。2.1 对反应中温度的控制
KK法加氢工艺中采用的Ni-Mo和Co-Mo都是活性很高的催化剂，其受温度的影响较大。只有在合适的温度下，两种催化剂才能最大发挥它们的催化效用。
低温条件下，可提高加氢反应中的杂质转化率。烯烃及环状化合物的加氢反应多为放热反应，降低反应物的温度，可提高反应的转化率。
温度升高时，虽然可以提高反应的速率，使反应快速达到平衡状态，但是反应会向逆反应进行，使得杂质混在生成物中间，难以除去。
反应过程中温度的升高，使得芳香烃的饱和程度降低，不饱和芳香烃易发生聚合反应，使得稠环化合物重组部分碳链叠加，发生碳化，引起催化剂床层上积碳量的增加，影响催化剂的效率和活性，大大降低了催化剂的使用寿命。同时反应温度的升高，催化剂床层的积碳量会随之增加。
当生产过程中的温度升高到一定程度，催化剂会被烧结，使得催化剂永远丧失活性；催化剂床层的受热不均也会造成催化剂脆性碎裂。因此，焦化粗苯加氢反应过程中需严格控制温度的变化和催化剂床层的均匀受热，保证催化剂的正常使用。
因此，在反应过程中须严格控制温度，降低反应器的进口温度，延长催化剂的使用寿命，保证催化剂的活性。在实际生产中，要保证预反应器的入口温度为190℃以下，出口温度为230℃左右；主反应器的入口温度在290℃以下，出口温度在370℃左右。催化剂最初使用阶段的活性很高，为避免反应过过于激烈，需将主反应器的入口温度控制在260℃左右。
2.2 对反应中压力的控制
焦化粗苯加氢反应是一个体积缩小的反应，在控制其它条件不变、适当增加反应系统的压力，反应的平衡状态会向正方向移动，同时抑制副反应的发生，使得反应进行的更彻底，提高产品的质量。同时增加系统压力，可提高反应的速率，加快加氢反应的进行。但提高系统压力会增加动力的消耗和相关费用的消耗，同时催化剂的特性及工艺要求也会制约系统压力的选择。因此系统需选择合适的压力，目前焦化粗苯加氢反应多采用3.0MPa左右的压力。在实际的生产中，预反应器的反应压力一般控制在3.0MPa左右，主反应器的反应压力可控制在2.8MPa左右。
2.3 对反应中空速的控制
空速主要反应生产过程中控制气体与催化剂接触时间，对空速的控制受催化剂床层性质和催化剂荷载的影响。适当提高反应气体的空速，可提高装置中加氢反应的效率，减少相关的设备费用支出。过高的空速会导致反应不彻底，降低系统的转化率，还可能引起床层的温度升高，影响整个反应的进行；过低的空速会使得反应在较低的温度下充分进行，但这会影响装置的经济效益，影响焦化粗苯加氢精制的经济收益。此外，不同的空速也会对催化剂床层的积碳量造成不同程度的影响。空速越高，催化剂床层的积碳量越小。在催化剂初使用阶段，可适当提高空速来提高生产的效率。2.4 对反应中原料比的控制
原料比主要表现为氢油体积比，即焦化粗苯加氢的原材料和所需氢气量的比值大小。主要以反应的化学耗氢量为依据。反应达到平衡状态时，提高氢气的用量有助于反应向正方向的进行，有利于杂质的充分反应，以及反应速率的提高。此外，烃类杂质在进行加氢反应时是放热反应，足量的氢气可将反应过程中的热量带走，避免因温度变化对反应造成不利的影响。提高反应器中的氢气与进料的比例，还可以使得焦化粗苯中的硫、氮、氧及烃类杂质充分反应，减少产品中的杂质，改善产品的质量。同时还能降低催化剂的焦化速率，延长催化剂的使用寿命。但是过高的氢气分压会使得设置的负荷增高，增加能耗，影响投资费用。
3 小结
从上述关于焦化粗苯反应条件的分析中可知，温度是影响加氢反应中的重要条件，也是影响催化剂性能的最主要因素。焦化粗苯加氢生产过程中需加强对反应温度的控制，适当提高系统的压力、选择适当的空速和氢气分压都可提高反应的效率，同时还可以对延长催化剂的使用寿命起到一定的作用。随着反应的进行，需及时改变反应器的入口温度来平衡催化剂活性降低，以保证反应可以高效的进行。
煤炭资源是我国的主要能源，工业产生的粗苯量巨大。以往国内的粗苯加工多采用酸洗法，但其无法达到环保要求，产品质量较差且生产成本较高。焦化苯催化加氢工艺虽起步较晚，但其不仅可以满足保护环境的相关要求，还可以通过生产获取较大收益。相比于酸洗法，加氢催化法是更为理想的粗苯处理方法。目前焦化粗苯加氢精制工艺已成为主流的粗苯处理方法，但国内相关的加氢技术尚不完善，还需引进国外技术。我们当提高自身专业技术，利用已有工艺及技术为完善我国焦化粗苯加氢精制技术奉献自己的一份力。
【关键词】焦化粗苯 加氢精制 反应条件 催化剂活性
焦化粗苯是指焦炉煤气在经过洗苯和蒸馏反应后回收得到的以苯为主的苯系化合物。苯类产品中苯、甲苯和二甲苯都是工业上常见和重要的化工原料，其利用价值很高。这些苯类产品的主要来源为焦化工业中生产出来的粗苯。从粗苯中回收利用苯类产品，是一个研究价值很高的课题。焦化粗苯工业化处理主要有酸洗法和催化加氢法，催化加氢法因其产品纯度高、污染少、自动化程度高、经济效益好等特点，更适合于焦化粗苯的工业化处理。
粗苯加氢反应根据操作的温度可分为低温加氢和高温加氢。高温加氢的生成品只有纯苯，反应过程中操作压力和温度都很高。
1 焦化粗苯加氢工艺
粗苯属于烃类化合物及其衍生物的混合物，沸点较低，一般小于200℃。焦化粗苯加氢反应是在适当的温度和压力环境下，通过催化剂的催化，与氢气进行化学反应，使粗苯中的不饱和化合物达到饱和状态；同时将粗苯里的硫化物杂质通过反应，转化为硫化氢气体，达到脱硫效果；并在反应中使得非芳香烃化合物裂解，转化为低分子的气体。
KK法低温加氢工艺选用的是莫非兰法萃取蒸馏，使用N-甲酰吗啉做为萃取剂。整个加氢精制工艺分为两段，包括预反应阶段和主反应阶段，从而保证了反应的稳定进行和催化剂的高效使用。预反应器内的温度控制在190℃～230℃，以Ni-Mo做为催化剂，主要反应机理是除去原料中的烯烃、苯乙烯和二硫化碳等不饱和化合物杂质。
2 主要反应条件的控制
焦化粗苯加氢反应中主要的控制条件有：温度、压力、空速及原料比。对这些条件进行合理的控制可提高催化剂的性能、提高反映效率、延长反应系统和催化剂的寿命，进而影响产品的质量。2.1 对反应中温度的控制
KK法加氢工艺中采用的Ni-Mo和Co-Mo都是活性很高的催化剂，其受温度的影响较大。只有在合适的温度下，两种催化剂才能最大发挥它们的催化效用。
低温条件下，可提高加氢反应中的杂质转化率。烯烃及环状化合物的加氢反应多为放热反应，降低反应物的温度，可提高反应的转化率。
温度升高时，虽然可以提高反应的速率，使反应快速达到平衡状态，但是反应会向逆反应进行，使得杂质混在生成物中间，难以除去。
反应过程中温度的升高，使得芳香烃的饱和程度降低，不饱和芳香烃易发生聚合反应，使得稠环化合物重组部分碳链叠加，发生碳化，引起催化剂床层上积碳量的增加，影响催化剂的效率和活性，大大降低了催化剂的使用寿命。同时反应温度的升高，催化剂床层的积碳量会随之增加。
当生产过程中的温度升高到一定程度，催化剂会被烧结，使得催化剂永远丧失活性；催化剂床层的受热不均也会造成催化剂脆性碎裂。因此，焦化粗苯加氢反应过程中需严格控制温度的变化和催化剂床层的均匀受热，保证催化剂的正常使用。
因此，在反应过程中须严格控制温度，降低反应器的进口温度，延长催化剂的使用寿命，保证催化剂的活性。在实际生产中，要保证预反应器的入口温度为190℃以下，出口温度为230℃左右；主反应器的入口温度在290℃以下，出口温度在370℃左右。催化剂最初使用阶段的活性很高，为避免反应过过于激烈，需将主反应器的入口温度控制在260℃左右。
2.2 对反应中压力的控制
焦化粗苯加氢反应是一个体积缩小的反应，在控制其它条件不变、适当增加反应系统的压力，反应的平衡状态会向正方向移动，同时抑制副反应的发生，使得反应进行的更彻底，提高产品的质量。同时增加系统压力，可提高反应的速率，加快加氢反应的进行。但提高系统压力会增加动力的消耗和相关费用的消耗，同时催化剂的特性及工艺要求也会制约系统压力的选择。因此系统需选择合适的压力，目前焦化粗苯加氢反应多采用3.0MPa左右的压力。在实际的生产中，预反应器的反应压力一般控制在3.0MPa左右，主反应器的反应压力可控制在2.8MPa左右。
2.3 对反应中空速的控制
空速主要反应生产过程中控制气体与催化剂接触时间，对空速的控制受催化剂床层性质和催化剂荷载的影响。适当提高反应气体的空速，可提高装置中加氢反应的效率，减少相关的设备费用支出。过高的空速会导致反应不彻底，降低系统的转化率，还可能引起床层的温度升高，影响整个反应的进行；过低的空速会使得反应在较低的温度下充分进行，但这会影响装置的经济效益，影响焦化粗苯加氢精制的经济收益。此外，不同的空速也会对催化剂床层的积碳量造成不同程度的影响。空速越高，催化剂床层的积碳量越小。在催化剂初使用阶段，可适当提高空速来提高生产的效率。2.4 对反应中原料比的控制
原料比主要表现为氢油体积比，即焦化粗苯加氢的原材料和所需氢气量的比值大小。主要以反应的化学耗氢量为依据。反应达到平衡状态时，提高氢气的用量有助于反应向正方向的进行，有利于杂质的充分反应，以及反应速率的提高。此外，烃类杂质在进行加氢反应时是放热反应，足量的氢气可将反应过程中的热量带走，避免因温度变化对反应造成不利的影响。提高反应器中的氢气与进料的比例，还可以使得焦化粗苯中的硫、氮、氧及烃类杂质充分反应，减少产品中的杂质，改善产品的质量。同时还能降低催化剂的焦化速率，延长催化剂的使用寿命。但是过高的氢气分压会使得设置的负荷增高，增加能耗，影响投资费用。
3 小结
从上述关于焦化粗苯反应条件的分析中可知，温度是影响加氢反应中的重要条件，也是影响催化剂性能的最主要因素。焦化粗苯加氢生产过程中需加强对反应温度的控制，适当提高系统的压力、选择适当的空速和氢气分压都可提高反应的效率，同时还可以对延长催化剂的使用寿命起到一定的作用。随着反应的进行，需及时改变反应器的入口温度来平衡催化剂活性降低，以保证反应可以高效的进行。
煤炭资源是我国的主要能源，工业产生的粗苯量巨大。以往国内的粗苯加工多采用酸洗法，但其无法达到环保要求，产品质量较差且生产成本较高。焦化苯催化加氢工艺虽起步较晚，但其不仅可以满足保护环境的相关要求，还可以通过生产获取较大收益。相比于酸洗法，加氢催化法是更为理想的粗苯处理方法。目前焦化粗苯加氢精制工艺已成为主流的粗苯处理方法，但国内相关的加氢技术尚不完善，还需引进国外技术。我们当提高自身专业技术，利用已有工艺及技术为完善我国焦化粗苯加氢精制技术奉献自己的一份力。