催化裂化、蒸汽裂解產生的輕質烴中含有烷烴、烯烴以及二烯烴、炔烴等高度不飽和烴，烯烴是石油化工過程的基本原料，但二烯烴 、炔烴卻會引發副反應或在催化劑上聚合，導致其失活，因此在對輕質烴類進一步加工之前，需要脫除其中的二烯烴、炔烴，選擇加氫是脫除其中二烯烴和炔烴最經濟有效的手段。
基本介紹
- 中文名：選擇加氫
- 外文名：selective hydrogenation
- 行業：石油化工
- 目的：脫除二烯烴和炔烴
基本概念,選擇加氫的目的和意義,二烯烴和炔烴的危害,去除二烯烴和炔烴的方法,選擇加氫的套用,選擇加氫催化劑,催化劑的製備與處理方法,
基本概念
催化裂化、蒸汽裂解產生的輕質烴中含有烷烴、烯烴以及二烯烴、炔烴等高度不飽和烴，烯烴是石油化工過程的基本原料，但二烯烴 、炔烴卻會引發副反應或在催化劑上聚合，導致其失活，因此在對輕質烴類進一步加工之前，需要脫除其中的二烯烴、炔烴，選擇加氫是脫除其中二烯烴和炔烴最經濟有效的手段。
選擇加氫的目的和意義
二烯烴和炔烴的危害
催化裂化產生的輕質烴中含有烷烴、烯烴以及二烯烴、炔烴等高度不飽和烴，烯烴是石油化工過程的基本原料，但二烯烴、炔烴對後續反應所用的催化劑影響很大，會引發副反應或在酸性條件下發生齊聚反應生成膠質，膠質吸附在催化劑上會堵塞催化劑孔道，覆蓋催化劑的活性中心，造成催化劑失活。同時二烯烴，尤其是共軛二烯烴，是烴類中最易氧化的烴，並且它對催化裂化汽油中烯烴的氧化有引發劑的作用，從而加速了催化裂化汽油的氧化，導致催化裂化汽油或催化裂解汽油的誘導期變短。因此在對輕質烴類進一步加工之前，需要脫除其中的二烯烴、炔烴。
去除二烯烴和炔烴的方法
提高汽油的質量標準已成為石油化工領域中的重要課題。不飽和烯烴超標是國產汽油麵臨的主要問題之一。為了解決此類問題，一般採用以下三種技術方案：(1)醚化；(2)芳構化；(3)異構化。這三種技術方案都需要把二烯選擇性加氫為有反應活性的單烯烴。由於炔烴和二烯烴在催化劑上比單烯烴更容易吸附，因而炔烴和二烯烴加氫生成單烯烴在熱力學上是有利的。採用選擇性加氫工藝不但可以很好的脫除二烯烴和炔烴等雜質，還可以保留活性單稀，是一種經濟有效的手段。
選擇加氫的套用
選擇加氫技術不僅套用於 FCC 汽油的加氫精制過程，還廣泛用於其它化工原料的精緻。如 C4餾分的精緻；生產 MTBE、TAME 等醚類高辛烷值組分精製等。選擇加氫可以脫除原料的二烯烴，保護下游加工過程的催化劑，延長其使用壽命。裂解汽油選擇加氫的目的就是使其中的二烯烴和烷烯基芳烴轉化為相應的單烯烴和烷基芳烴，除去汽油餾分中的不安定組分，使汽油的安定性得到改善，提高汽油的辛烷值。
選擇加氫催化劑
催化劑的製備與處理方法
工業選擇加氫催化劑通常以 Pd 為活性組分，Pd前體通過浸漬法負載於載體之上，乾燥後在約 400℃、空氣氣氛中焙燒，使 Pd 前體分解為氧化物. 催化劑在使用前需用氫氣預處理，將氧化鈀還原為 Pd 單質。採用新的製備或處理方法改變 Pd 的分散狀態和電子性質，可以達到提高催化劑性能和降低貴金屬含量的目的。
Armbrüster 等採用沉積法製備出 Cu(111)表面負載單Pd原子的催化劑，由於氫吸附和從Cu表面脫附反應能壘降低，對乙炔選擇加氫具有極高的選擇性。此種方法製備的催化劑, 可以最大程度降低貴金屬組分的用量，在工業催化中具有廣泛的研究前景。
選擇加氫催化技術的研發幾乎與石化、化工工業同步發展, 廣泛用於石油煉製中加工氣態烴到渣油的各種石油餾分。縱觀選擇加氫催化劑的發展可以看出：
(1) 在催化劑製備與處理方法方面，可採用針對性改變 Pd 分散情況和活性中心特徵的新型方法，如 Pd 膠體、電漿、電離輻射、單原子催化等有望替代傳統的浸漬-焙燒方法，從而進一步改善催化劑的反應性能，提高貴金屬利用率；
(2) 對於催化劑助劑，如何利用不同種類的助劑對催化劑性能進行精確調控是重要的研究課題，助劑作用機理的深入研究和選擇性沉積方法等將是重要的內容；
(4) 活性中心的特徵(晶面種類和對不同反應物的吸附特性)對催化劑性能的影響將繼續成為催化劑研究中的重要課題，如何獲得具有可控活性中心結構和吸附特性的催化劑仍將是其中的熱點內容；
(5) 密度泛函理論(DFT)已經成為催化劑設計與性能研究不可缺少的強大工具，廣泛套用於活性組分與助劑的選擇、活性中心性質、反應機理等方面的研究。
