杨欣欣
中国石油化工股份有限公司济南分公司 山东 济南 250014
摘要：柴油是我国重要的能源之一，而在柴油的生产中，通过催化反应对柴油进行生产，是主要的加工形式。因此本文从催化柴油加氢改质原理入手，对当前烃族组成对催化柴油十六烷值的影响、加氢改质工艺的特点和具体实现方法等进行了分析，以期对实际的工作形成一定的促进作用。
关键词：催化柴油；改质；原理
引言：随着我国经济社会的发展，能源的需求程度越来越高，催化柴油在我国当前的柴油总量之中占据了重要的比重。目前我国的催化柴油存在硫、氮等杂质含量高、氧化安定性差等特征，这些特征极大地影响了催化柴油的进一步利用，因此在实际工作之中需要针对催化柴油加氢改质的原理和影响因素进行全面分析，以实现对柴油质量的进一步改善，以促进我国经济社会的发展。
1 催化柴油加氢改质反应的原理
通常来讲，在炼油厂的柴油生产工作之中，利用加氢改质技术的核心目标是为了提升雷之二次柴油的质量，即通过相应的反应来对柴油之中的硫、氮等杂志的含量进行降低，最终对油品的颜色和品质形成改善，同时在这种方法之下也可以极大地提升柴油之中的十六烷值。
1.1化学反应
在常规的柴油加氢工艺之中，所涉及到的化学反应通常包括脱硫反应、脱氮反应和烃类加氢反应等。首先从脱硫反应来看，在加氢精制条件下，该反应主要是通过对馏分之中的含硫化合物进行氢解，最终生成烃类和硫化氢将原料之中的硫杂质进行脱除。而在脱氮反应之中，则主要是与原料之中的含氮化合物反应来实现脱氮过程，石油馏分之中的含氮化合物种类较多，包括脂肪胺、吡啶、喹啉等化合物，在进行反应的时候往往需要采用较大的压力来促进反应的实现[1]。烃类的加氢反应则是在相应的工艺条件下，提升柴油的十六烷值。烃类加氢反应的主要对象是原料之中的不饱和烃和芳烃等，通过相应的加氢反应工艺，能够促进这些烃类的饱和，从而对柴油的品质形充分改善。此外，在柴油加氢反应之中还包含不饱和烃的加氢饱和反应和芳烃的加氢饱和反应，在进行柴油的生产过程中，催化柴油往往含有大量的不饱和烃，通过加氢工艺可以使不饱和烃饱和。整体而言，在催化柴油加氢工艺之中，一系列化学反应能够对柴油的品质形成改善，同时也能够对柴油中的杂质起到脱除作用。
1.2改质反应
十六烷值是评价柴油品质的关键指标，在柴油的馏分之中，链烷烃的十六烷值最高，而其中的环烷烃和芳香烃的含量较少。在同类烃之中，同碳数异构程度低的烃类化合物则具有较高的十六烷值，而含芳环数多的烃类则具有较低的十六烷值，因此链状烃含量多，而环状烃含量低的柴油具有较高的十六烷值。在改质反应之下可以提高柴油的十六烷值，从而有效地改善柴油品质[2]。
通常来说，在金属硫化物加氢处理催化剂上面所发生的单环芳烃嘉庆反应和氢分压来说，都可以作为一级反应，在收到原料中硫化物强烈抑制和芳烃加氢饱的抑制时，双三环芳烃会出现相应的加氢反应，在此过程中，相关的研究学者对于这方面的研究相对较少。通过我国研究学者所作出的相关实验结论，对芳烃来说，其就是作为一级反应。在改质反应中需要充分考虑到动力学和热力学等方面的因素，这样可以保障加氢压力和空速条件，在使用加氢催化剂时，可以被饱和的芳烃量是有着限度要求的。因为在收到热力学的限制，所使用的加氢工艺时，通常十六烷数值会得到了相应的提高。
伴随着我国燃油的规范要求得到提升，催化柴油加氢开环反应也变得极其重要，对于加氢改质路线来说，最大程度上的去降低低碳数分子成量对于提升柴油中的十六烷数值是及其重要的；还有就是降凝反应是催化柴油加氢改质之中的重要反应过程，这一反应的主要机理与催化裂化具有一定的相似之处。
2 催化柴油加氢改质反应的影响因素分析
2.1 温度的影响
在一定程度上反应温度是反应工艺条件当中比较重要的参数之一。温度对于芳烃加氢饱和的实际影响是非常复杂的。在氢油比和氢分压以及空速环境条件下，从空气动力学角度来看，提升温度对于提高反应的速率是有一定强化的，并还可以提升催化剂当中的开环活性，但是在温度提升到特定的数值时，反应的温度也会得到相应的提升，同时热力学的平衡也会直接限制芳烃加氢饱和反应。所以在，温度相对较低时，伴随着温度的不断增高，柴油当中的十六烷数值会增加，但是随着温度进一步提升，柴油中的十六烷数值会降低[3]。
2.2 压力的影响
在催化柴油加氢改质影响因素中，氢分压是影响芳烃加氢饱和的重要因素之一。在加氢装置中氢分压主要取决在氢油比、操作压力以及原料和循环氢纯度的汽气化率。据相关研究表明，在催化剂柴油加氢改质中，氢分压对于芳烃加氢饱和反应的影响是最为明显的，其转化率也会伴随着反应的压力提升而提高。这种情况的出现是因为芳烃加氢饱和反应体积出现减少的原因，所以，不论是从热力学角度还是从动力学角度来说，有效的提升氢分压对于加氢饱和反应都是有着一定的促进作用的。在催化柴油加氢改质过程中，有效的提高氢分压可以让十六烷数值得到提升，若是强行要求十六烷数值，氢分压会有着属于自身的下限，所以在压力的影响下催化柴油加氢改质影响是极为明显的。
2.3 空速的影响
在芳烃加氢饱和度反应中，空速的大小直接意味着反应物料在催化剂中所停留的时间长或者是时间段。对于催化柴油加氢改质所出现的反应，会直接增加空速，并且会让十六烷数值得到降低，在氢分压和空速在某个限定的范围之内时，可以进行明显的互补。简单来说，就是需要达到特定的十六烷数值，空速就会越大，其所需要的氢分压也会越高[4]。在某种程度上去降低空速对于提升芳烃加氢饱和反应转化率是有帮助的；若是空速降低这也意味着加氢系统在处理相同情况时，需要更多的催化剂来作为动力，并且这样还会导致反应器的体积增加，对于设备装置的建设成本也有所提升。
结语
随着我国社会经济和各地区建设的规模不断扩大，多个行业对于柴油的需求量不断增加，柴油是我国油品市场中的主要产品之一，在我国市场中的柴油需求是要比汽油大很多倍的；但是我国目前柴油生产量不高，并且炼油厂无法满足市场的大量需求，为了能够满足市场对于柴油高质量的需求，相关单位只有将柴油中的不安定组分进行减少，才可以得到满足。
在催化柴油中有很多杂原子化合物，让其安定性较差，特别是十六烷值较低，无法满足市场需求。随着催化裂化技术的发展，催化柴油的质量也得到了了一定的提升；通过相关科研部门和人员的研究，对催化柴油改质反应影响因素进行分析时，创新出了一种在最大程度上提高柴油中的十六烷值技术，并且让加氢改质技术得到了大量的使用，让很多炼油企业都重视该技术，将其应用在日常的柴油炼油中，从而来满足市场对于柴油的需求，促进社会发展。
参考文献
[1] 陈雷. FHUDS-8催化剂在柴油加氢改质装置中的应用[J]. 石化技术与应用, 2019, 037(003):191-194.
[2] 张志远. 器外真硫化态加氢催化剂在柴油加氢改质装置中的应用[J]. 石化技术与应用, 2020, 038(003):194-197.
[3] 范思强, 吴子明, 孙学峰,等. 混合劣质柴油加氢改质试验研究[J]. 炼油技术与工程, 2019, 049(004):10-14.
[4]李忠成. 加氢裂化装置掺炼催化柴油工业试验[J]. 中文信息, 2019, 000(008):229,143.