18种危险化工工艺-加氢工艺
加氢工艺是一种重要的化学反应工艺，其原理基于氢化反应，即通过给予有机物一定的催化剂和适当的氢气条件，将有机物中的双键或多键与氢气发生加成反应，生成较为稳定的饱和化合物。
在加氢过程中，催化剂起到了关键的作用，它可以加速氢化反应的进行，降低反应温度和压力，提高反应的选择性和收率。常用的催化剂包括镍、铂、钯等贵金属催化剂。加氢反应通常是在高压（50~70 atm）和高温（250~500℃）条件下进行的，反应后生成的产物通常是液态或气态的。
加氢工艺在多个领域有广泛的应用。在石油加工中，加氢工艺主要用于提炼高质量的石油产品，同时还可以将重质石油转化为轻质石油，提高石油产品的附加值。在石化行业中，加氢工艺主要应用于合成有机化学品。此外，在化学工程中，加氢工艺也用于合成高级材料和医药中间体。
然而，加氢工艺也存在一些挑战和限制。例如，加氢选择性在某些情况下可能较差，导致乙烯等物质的损失量较多。此外，副反应的剧烈发生也可能成为一个问题。
在加氢站技术开发方面，国际上已经取得了显著的进步，许多加氢站具有高压力和高容量的加氢能力。然而，在我国，加氢站的发展还处于初级阶段，主要采用的是外供高压气态氢的35 MPa加氢站，对于液氢加氢站和更高压力的加氢技术还需要进一步研发。
中低温煤焦油的组成成分非常复杂，主要为碳氢化合物，且以芳烃类为主，并有一些含硫、氮和氧等杂原子的芳香族化合物。S、N的燃烧会产生 SO和 NOx，对环境造成污染。大量的芳烃不易燃烧充分,不仅降低油品的质量,还会增加空气中固体颗粒物含量。因此，脱硫、脱氮、脱芳烃以及芳烃裂化已经成为煤焦油催化加氢工艺中的重要环节。通常采用的中低温煤焦油加氢工艺是加氢精制-加氢裂化联合技术，原料为煤焦油馏分油。馏分油在加氢精制反应区发生脱硫、脱氮、脱氧和烃类饱和反应，再进入加氢裂化反应区进行加氢裂化反应,从而提高馏分油的H/C比,提升馏分油品质,使其达到燃料油的标准。加氢技术在石化行业已经得到广泛的应用，煤焦油虽然与石油的性质存在一定的差别但是加氢的基本原理相同。许多学者对各类物质的加氢反应原理和反应路径进行了研究。根据反应物的类别，将煤焦油加氢中的化学反应分为三类:杂原子加氢精制反应、烃类加氢精制反应和烃类加氢裂化反应。
中低温煤焦油加氢工艺中低温煤焦油加氢工艺根据反应原料分类，通常可以分为轻馏分加氢和全馏分加氢。
轻馏分加氢轻馏分加氢是指，先将中低温煤焦油原料进行蒸馏切割，得到的轻质馏分进行加氧制取燃料油。通常采用固定床加氢反应器，对中低温煤焦油中的轻质馏分进行加氢处理，脱除杂原子、饱和稀烃和芳烃，生产出石脑油。根据中低温煤焦油蒸馏中切割点的不同，相应的工艺也会发生变化。
全馏分加氢工艺为了提高煤焦油资源的利用率，增加目标产品收率，全馏分加氢工艺引起了大家的广泛关注。由于中低温煤焦油中含有一部分的沥青、胶质等，如果直接进行加氢，容易造成反应器管道堵塞，催化剂失活等问题，无法保证装置的稳定性，因此，全馆分加氧需要对煤焦油中的重馏分进行特别处理。根据对煤焦油重馏分的不同处理方法，全循分加氧可以分为延迟焦化加氢联合工艺和加氢裂化工艺。
加氢裂化工艺根据反应器不同，可分为固定床加氢裂化工艺和悬浮床/浆态床裂化工艺。固定床裂化工艺是将煤焦油中的重油通过固定床加氢裂化转化成为轻油组分。固定床裂化过程中，煤焦油较多的杂原子经反应后生成的H2S、NH3;和 H2O等可能造成裂化催化剂永久失活，煤焦油中沥青、胶质等也容易造成精制催化剂失活和催化剂床层堵塞。为了缓解这些问题，通常在加氢精制段采用多级级配催化剂，在加氢裂化段使用两段串联或两段并联工艺。固定床裂化工艺虽然提高了焦油的利用率,但是流程相对比较复杂，且对原料油有一定的限制。
总的来说，加氢工艺是一种重要的化工技术，对于提高产品质量、推动工业发展具有重要意义。随着技术的不断进步，加氢工艺的应用领域将进一步扩大，同时其技术挑战也将逐步得到解决。
案例介绍：
图1 煤焦油固定床加氢反应器
该系统主要由三部分组成，包括进料单元、加氧反应单元和产品分离收集单元。
催化剂活化。由旁路通氢气至系统压力为3.0MPa，设定预热器温度为150℃C，管线保温温度为 100℃，反应管温度由常温升至 100℃℃并保持稳定。关闭Hz旁路，切换气路至 H2主气路，设定 Hz流量为 100ml/min。催化剂活化采用的硫化液为 5wt%CSz的环已烷溶液，设定进液速率为0.5ml/min。反应管升温程序为:从100℃C以5°C/min的升温速率升温至 360℃C并保持4小时。活化反应结束后，由液体收集处排出所有化液，并持续通入 H2半小时，吹扫后备用。
催化加氢反应。设定预热器温度为180℃，反应管加热温度为试验设定参数，通过旁路调整 H压力。切换进液为反应物，设定进液速率。每种工况的反应分别进行6小时，前3小时保证反应的稳定性，后3小时每小时收集一次液相产物用于分析。一种工况反应结束后，暂停1小时用于将系统反应参数切换至下一工况，待稳定后重新开始反应，反应完全结束后，用乙醇清洗整个系统，避免对下次反应造成影响。
图2 固定床加氢试验台工艺流程图
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