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1、石油加工工程1、脱硫反应含硫化合物的加氢反应历程01硫醇硫醚二硫化物RSSR+H2RH+H2SRSHRSR+H2RH+RSH+H2S22RSH+H2RH+H2SRSR+H2RSR+RHH2RH+H2S1、脱硫反应含硫化合物的加氢反应历程01噻吩类加氢脱硫只需饱和含有硫原子的环即可噻吩类SS+2H2+H2C4H9SH+H2C4H10+H2SC4H10+2H2+2H2-H2S1、脱硫反应含硫化合物的加氢反应热力学02各种类型硫化物的氢解反应都是放热反应500900 K范围内,平衡常数均大于零(除噻吩类),即加氢脱硫反应能顺利进行较高温度下,随温度升高噻吩加氢脱硫平衡转化率下降,存在热力学限制1、脱
2、硫反应含硫化合物的加氢反应热力学02含硫化物加氢脱硫反应活性顺序递减:RSHRSSRRSR噻吩噻吩类型化合物反应活性顺序递减:噻吩苯并噻吩二苯并噻吩烷基取代的苯并噻吩空间位阻效应较大,脱硫率受影响!1、脱硫反应含硫化合物的加氢反应动力学03 窄馏分加氢脱硫反应:1 级 柴油馏分加氢脱硫反应:1 级 宽馏分加氢脱硫反应:不是1级*反应级数在12之间变化,取决于原料馏分的轻重。2、脱氮反应含氮化合物的类型01 胺类 杂环氮化物N喹啉吡啶苯并喹啉(吖啶)N吡咯吲哚咔唑NHNHNH2、脱氮反应含氮化合物的类型01 杂环氮化物咪唑吡咯烷酮咪唑烷酮二甲基咪唑烷酮2、脱氮反应含氮化合物的反应02吡咯NH2H
3、2NHH2C4H9NH2H2C4H10+NH3胺类RNH2+H2RH+NH3+H2+NH3N3NHH2C5H11NH2H2C5H12吡啶2、脱氮反应含氮化合物的反应02咔唑NH+6HNH+2HNH2+6HNH2+2HNH3NNNNHNH2NH30.1300.1320.130NH 0.503NH快0.1270.019+0.1270.044吖啶先饱和芳环,后脱氮,耗氢大2、脱氮反应含氮化合物的反应02 脂肪胺及芳香胺类:最易脱除 吡啶、喹啉等六员环:先苯环饱和,然后才能 断裂N-C键,比脱硫更难,氢耗大。吡咯及咔唑等五员杂环氮化物:一般脱氮率只能3050%,需要高活性催化剂。2、脱氮反应含氮化合物
4、的反应热力学03 先加氢饱和,再CN键氢解 放热反应苯并喹啉等芳香结构,十分稳定,不易脱除加氢脱氮比加氢脱硫困难得多2、脱氮反应含氮化合物的反应动力学04 一级反应 高温才能完全脱除 吡咯环(5)比吡啶环(6)芳香性弱,反应活性高 馏分越重加氢脱氮越难,因分子结构复杂,空间位阻增大。对重馏分或转化率高时用二级或混合级反应动力学。3、脱氧反应含氧化合物:酚、呋喃、醇、酸、酮热力学:不可逆放热反应动力学:醇,酮,酸易氢解;酚,呋喃HDO困难;呋喃类:与HDS类似,直接氢解,也可先环加氢再氢解呋喃四氢呋喃HCHCHCHC0O3、脱氧反应与含氮化合物的加氢反应相似环烷酸RCOOH3H2RCH3+2H2
5、O酚类3H2+H2OCH3OHCH3OHH2CH33、脱氧反应含氧化合物需要先加氢饱和,然后才是C-O、C-N键断裂油品同时含硫、含氮、含氧化合物时,脱硫最容易,脱氧和脱氮相近呋喃O+4H2C4H10+H2O4、加氢脱金属(主要是Ni和V)存在形态:Ni和V的有机化合物01最终形成螯合物!卟啉化合物非卟啉化合物卟啉化合物结构示意图4、加氢脱金属(主要是Ni和V)反应规律02第一步:外围双键加氢使卟啉活化;第二步:分子分裂脱金属脱除的金属沉积在催化剂表面,造成催化剂活性降低,并导致床层压降增加反应动力学与脱硫反应相似,可用12级描述活化能为90 kJ/mol脱Ni比V更难问题与思考加氢脱硫及脱氮,哪些类型化合物难以脱除?01加氢脱硫、脱氮、脱氧、脱金属,其脱除难易程度与脱除速率有怎么的关系?02