Die wichtigsten Einflussfaktoren des Hydrierprozesses
Reaktionsdruck:
Der Einfluss des Reaktionsdrucks spiegelt sich häufig im Wasserstoffpartialdruck des Systems wider, der vom Betriebsdruck, dem Verhältnis von Wasserstoff zu Öl, der Reinheit des zirkulierenden Wasserstoffs und der Verdampfungsrate des Ausgangsmaterials abhängt.
1) Hydroraffination von Benzin
Nach einem Wasserstoffpartialdruck von 2,5 MPa bis 3,5 PMa wird die Tiefe der Hydroraffinationsreaktion von Benzin nicht thermodynamisch gesteuert, sondern hängt von der Reaktionsgeschwindigkeit und Reaktionszeit ab. Wird es unter Gasphasenbedingungen durchgeführt, verlängert die Erhöhung des Reaktionsdrucks die Reaktionszeit von Benzin, der Druck hat wenig Einfluss auf seine Reaktionsgeschwindigkeit und daher nimmt die Tiefe des Hydrofinishings zu. Bleibt der Druck gleich und wird der Wasserstoffpartialdruck um das Verhältnis Wasserstoff zu Öl erhöht, nimmt die Raffinationstiefe ab.
2) Hydroraffination von Diesel
Unter Raffinationsbedingungen kann es entweder in der Gasphase oder in der gemischten Gas-Flüssigkeitsphase vorliegen. In der Gasphase wird durch Erhöhung des Reaktionsdrucks die Reaktionszeit des Benzins und damit die Wasserstoffraffinationstiefe erhöht. In Gegenwart einer flüssigen Phase wird jedoch eine Erhöhung des Drucks die Raffination weniger effektiv machen. Die Geschwindigkeit der Wasserstoffdiffusion durch den Flüssigkeitsfilm zur Katalysatoroberfläche ist oft der steuernde Faktor bei der Reaktionsgeschwindigkeit, und eine Erhöhung des Reaktionsdrucks wird die Flüssigkeitsschicht auf der Katalysatoroberfläche dicker machen, wodurch die Reaktionsgeschwindigkeit verringert wird. Die besten Reinigungsergebnisse lassen sich erzielen, wenn der Gesamtdruck konstant gehalten und der Wasserstoffpartialdruck erhöht wird. Im Allgemeinen kann bei einem Druck von 4,5 bis 5,0 MPa ein Verhältnis von Wasserstoff zu Öl von 150 bis 600 Nm3/m3 verwendet werden, um den am besten geeigneten Wasserstoffpartialdruck zu erhalten.
3) Hydroraffination und Hydrocracken von schwerem Destillat
Schwere Destillate über 350 Grad befinden sich unter Hydrofinishing-Bedingungen häufig in der Gas-Flüssigkeits-Mischphase, sodass eine Erhöhung des Wasserstoffpartialdrucks die Reaktionsgeschwindigkeit erheblich steigern und den Raffinationseffekt verbessern kann. Der Umsatz aromatischer Hydrierungsreaktionen nimmt mit höherem Reaktionsdruck deutlich zu, was auch die Reaktionsgeschwindigkeit beschleunigt. Bei niedrigen Drücken ist es nicht möglich, die hohen Umwandlungen bei hohen Drücken zu erzielen, selbst wenn die Reaktionsgeschwindigkeit hoch ist. Hydrocrack-Einsatzmaterialien sind im Allgemeinen schwerere Destillatöle, die mehr polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe enthalten. Das Cracken von PAHs wird durch Hydrierung der aromatischen Ringe durchgeführt und daher wird der Druck so gewählt, dass eine ausreichende Gleichgewichtsumwandlung der Aromaten mit der höchsten Ringzahl für einen gegebenen Katalysator und eine gegebene Reaktionstemperatur sichergestellt ist.
Reaktionstemperatur:
Eine Erhöhung der Reaktionstemperatur führt zu einer schnelleren Reaktionsgeschwindigkeit sowohl beim Hydroraffinieren als auch beim Hydrocracken. Im üblicherweise verwendeten Druckbereich liegt die Reaktionstemperatur für das Hydroraffinieren im Allgemeinen im Bereich von 250 bis 420 Grad. Oberhalb von 420 Grad treten mehr Crack- und Dehydrierungsreaktionen auf.
1) Veredelung des Rohmaterials: 400~420 Grad. Die höhere Temperatur und die Dehydrierungsreaktionen sind nicht relevant.
2) Hydroraffination von Jet-Kohle: 35 0 ~ 360 Grad. Die Gleichgewichtsumwandlung der Tetrahydronaphthalin-Dehydrierung zu Naphthalin steigt bei Temperaturen über 370 Grad (bei 5,0 MPa) stark an.
3) Dieselhydrierung: 400~420 Grad. Wenn die Reaktionstemperatur zu hoch ist, findet die Dehydrierung von monocyclischen und bicyclischen Alkanen statt, was zu einer niedrigeren Cetanzahl führt, während die Hydrocrack-Reaktion intensiviert wird und den Wasserstoffverbrauch erhöht.
4) Hydrocracken: 260~400 Grad. Die Temperaturerhöhung beschleunigt die Crackreaktion, was zu einer Erhöhung der Anzahl niedrigsiedender Komponenten in den Reaktionsprodukten, einer Erhöhung des Alkangehalts und einer Verringerung des Cycloalkangehalts und einer Verringerung des iso-Alkan/n- Alkan-Verhältnis. Abhängig von der Leistung des Katalysators, der Art des Rohmaterials und den Anforderungen des Produkts beträgt sie im Allgemeinen nicht mehr als 400 bis 420 Grad.
Fluggeschwindigkeit:
Die Luftgeschwindigkeit spiegelt die Verarbeitungskapazität des Geräts wider. Abhängig von der Katalysatoraktivität, der Art des Rohstoffs und der erforderlichen Reaktionstiefe liegt sie im Allgemeinen im Bereich von 0,5 bis 10 h-1. Für die Hydrierung von schweren Rohstoffen und aus der Weiterverarbeitung gewonnenen Rohstoffen wird üblicherweise eine niedrigere Luftgeschwindigkeit verwendet.
Verhältnis von Wasserstoff zu Öl:
Das Erhöhen des Wasserstoff-zu-Öl-Verhältnisses kann ein Wasserstoffpartialdruck sein, der im Allgemeinen für die Hydrierungsreaktion vorteilhaft ist. Die Wasserstoffraffination kann ein niedrigeres Wasserstoff-zu-Öl-Verhältnis haben, während das Hydrocracken höher sein muss.
