加氢精制催化剂预硫化的影响因素

张绍楚

摘要：目前，我国的工业化建设力度不断加大，通过研制不同性质的催化剂来进一步提高产品的生产效率。在加氢装置使用前，需要通过对加氢催化剂进行预硫化来提高催化剂的性能，进而提高反应过程的催化效果，为生产过程增加产量，促进工业生产的发展。但是，在加氢催化剂进行预硫化时，受到多方面因素的影响，为了实现最佳的硫化效果，必须采取合理的控制手段。本文针对加氢精制催化剂预硫化的方法以及过程中的影响因素进行了探讨。

关键词：加氢精制;催化剂;预硫化;影响因素

引言

目前，我国正在不断加大对石油生产业的监管力度，并且提出了更加严格的环保化要求。加氢精制催化剂可以有效提高油品的质量，从而降低石油生产过程对地球生态环境的污染程度。经过预硫化处理的加氢精制催化剂具有较高的活性，同时稳定程度高，能够进一步提高反应过程的速率，从而实现更强的催化效果。然而，预硫化处理的过程比较复杂，且受到多种因素影响，需要不断优化预硫化过程来实现最佳的预硫化效果，同时为加氢装置的稳定运行奠定基础。

一、加氢精制催化剂的预硫化及其反应原理

目前，由于工业生产的任务量不断增加，人们对生态环境的污染程度也在不断加大，导致了一系列污染事故，严重打破了地球的生态平衡。因此，全球加大了环保宣传的力度，提高了石油生产行业的环保要求。加氢精制催化剂可以有效处理油品中的杂原子，使产品的成分含量符合相关要求，同时保证油品的质量，对环境压力的缓解有极其重要的作用。

1 加氢精制催化剂预硫化

在投入生产应用前，载体上的加氢精制催化剂活性成分主要是以氧化物的形态进行分布的，活性较低，且具有不稳定的特性。因此，通过对加氢精制催化剂进行硫化，可以使金属的存在形式从氧化物转变为硫化物，进而提高加氢精制催化剂的活性，同时稳定性也得到了一定程度的提高，且活性提高程度与硫化过程的硫化度呈正相关。因此，为了提高催化过程的效果，需要对催化剂进行硫化。加氢过程中，原油中所含有的硫化物成分会对催化剂进行硫化作用，实现活性的提高，但是由于硫化物成分的含量较少，且反应的条件不能够完全满足硫化过程的要求，导致催化剂的硫化并不完全。因此，需要在加氢反应前进行预硫化处理，以实现催化剂的充分硫化，最终提升催化反应过程的效率。

2 加氢精制催化剂的预硫化反应原理

在加氢精制催化剂的预硫化过程中，主要涉及到两个反应过程，首先是发生在反应器入口位置的化学反应，反应物分别为硫化剂与氢气，生成物分别为H2S和CH4，反应过程中释放一定的热量。其次是在各个床层中发生的化学反应，反应物分别为催化剂中的金属氧化物成分和硫化氢，生成物为金属成分的硫化态，同样的，反应过程中也释放了一定的热量。在整个预硫化的过程中所使用的硫化物为DMDS。

二、预硫化的技术方法

为了得到活性更高，稳定性更强的加氢精制催化剂，需要针对实际的应用过程对催化剂进行相应的预硫化处理。为了进一步提升加氢精制催化剂的性能，并延長使用周期，国内外的研究者们正在加大预硫化技术的研究力度，使预硫化技术得到了多个层面的探究，目前已经收获了较为明显的成果。

1 器内预硫化方法

器内预硫化方法的主要处理场所是反应器，将待处理的加氢精制催化剂输送到反应器中，通过对反应器中通入H2和硫化物来实现预硫化处理，同时要注意控制过程中的反应温度。根据预硫化过程中的硫化剂通入的形式不同，可以将器内预硫化分为气相和液相两种方式。气相预硫化主要是直接通入硫化剂，在H2不断循环的条件下进行预硫化处理。而主要是以硫化油为载体将硫化剂带入到反应的装置中，并在H2不断循环的条件下进行预硫化处理。

2 器外预硫化方法

器外预硫化方法与器内预硫化方法的区别在于催化剂和硫化剂的结合场所不同，器外方法主要是在装入反应器之前便将催化剂与硫化剂相互结合，然后再一起装进反应器中，通过控制温度和H2的通入来实现处理过程的开启和停止，提高了整个反应过程的效率。在应用器外预硫化方法时，常常采用单质硫作为预硫化过程中的硫化剂。

三、加氢精制催化剂预硫化的影响因素分析

在加氢精制催化剂的预硫化处理过程中，硫化的最终效果受到多个方面因素的影响。主要包括预硫化期间的控制温度、系统压力、硫化时间以及H2的纯度、H2S的浓度等。下面分别对这几个影响因素进行分析。

1 预硫化过程的控制温度

在预硫化处理的过程中，需要严格控制反应器中的温度，确保整个反应能够顺利进行。常态情况下，硫化剂DMDS会在温度达到200℃以后会发生分解反应，但是反应器中的催化器和H2会对硫化剂的分解温度产生一定的影响，因此需要将硫化剂DMDS最初的注入温度设置为175℃。此外，要将反应器中的床层温度控制在230℃以下，避免催化剂在无H2S的环境中被H2还原，导致金属态催化剂的产生，进而影响预硫化的处理。整个硫化的反应主要是在230℃-290℃的温度范围内完成的，在290℃及以上的升温过程中，对残留的催化剂进行充分的硫化，直至温度达到350℃。

2 预硫化过程的系统压力

随着预硫化的反应过程的进行，反应器中的气压不断的减小，反应的速率逐渐减慢，并且反应只停留在催化剂的表层。为了提高反应的速率，增加反应的充分程度，需要控制系统的硫化压力。通过增加系统压力，可以使反应深入到催化剂的内部，有利于反应物之间充分接触，进而实现催化剂的完全硫化。同时还会进一步提高催化剂表面位置上的硫化物分解速率。

3 预硫化过程的硫化时间

预硫化过程的硫化时间直接决定着催化剂的硫化效果，因此为了得到活性更强的加氢催化剂，需要对硫化的时间进行严格的控制。硫化的时间主要与硫化温度、温度上升的速率以及H2的浓度等因素相关，因此需要对硫化过程的温度进行合理控制来达到最佳的硫化时间。此外，硫化的效果并不是随着硫化时间的增加而不断增强，一旦达到上升瓶颈，应通过合理控制其他影响因素来进一步提高硫化度。

4 预硫化过程H2的纯度

在预硫化过程中，主要的反应物H2是不断被消耗的，且随着硫化反应的进行H2纯度也在不断的降低。为了使整个硫化过程保持较高的硫化度，需要全程保证H2的纯度。在硫化处理设定初始的反应条件时，需要将最新输入的H2纯度设置为95%以上，将循环H2纯度设置为80%以上。

5 预硫化过程H2S的浓度

化学反应的反应速率与反应物的浓度有关，在预硫化处理过程中，主要的反应物包括H2S，而H2S的浓度主要取决于硫化剂DMDS的输入量。因此，为了实现更高的反应速率，需要加大DMDS的输入量来提高H2S的浓度，但是当H2S的浓度增加到一定程度时，反应的速率会呈现出不再增加的稳定状态，此时应立即停止H2S的浓度的增加。此外，反应速率过快会导致局部放热而温度过高，进而造成反应器产生飞温的状况，存在安全隐患。

结语

为了实现活性更高、稳定性更强的加氢精制催化剂，需要采用合适的方法对催化剂进行预硫化处理。在处理的过程中，存在诸多影响因素，需要合理控制反应过程的温度和系统压力，科学设置硫化时间，严格增减反应物的浓度，实现预硫化过程反应条件的有效控制，达到最佳的硫化效果，进而提高加氢精制催化剂的活性和使用寿命。

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