정유 공장에서 수소첨가분해 공정은 무엇인가요? 원리, 단계 및 응용

핵심 질문에 대한 답변: 석유 정유 공장에서 수소 분해 공정은 무엇이며, 어떻게 중질유를 청정 연료로 전환하나요? 수소 분해는 고압 및 고온에서 작동하며, 중질 탄화수소 분자를 분해(크래킹)하고 동시에 수소 가스를 첨가(수소화)하는 고급 촉매 2단계 석유 정제 공정입니다. 수소 분해는 진공 가스 오일 및 상압 잔사유와 같은 저가치 중질 공급 원료를 초저유황 경유(ULSD), 등유 및 항공유를 포함한 고수율, 고옥탄가 운송 연료로 전환합니다.

수소 분해는 열-촉매 분해와 화학적 포화의 섬세한 균형에 의존합니다:

• 이중 기능 촉매 메커니즘: 수소 분해 촉매는 이중 특성을 가지고 있습니다. 탄소-탄소 결합 분해 및 이성질화를 촉진하는 산성 지지체(제올라이트 또는 실리카-알루미나 등)와 수소화를 촉진하고 과도한 코크 형성을 방지하는 금속 성분(니켈, 텅스텐 또는 귀금속 등)을 특징으로 합니다.

• 수소화 및 정제: 고순도 수소 가스를 반응 구역에 도입함으로써 불포화 올레핀 고리가 포화되고, 헤테로 원자(황 및 질소)가 황화수소 및 암모니아로 제거됩니다.

• 발열 열 관리: 수소 분해 반응은 강한 발열 반응입니다. 열 방출 관리는 촉매 수명을 보호하고 오일 공급 원료의 열 분해를 방지하는 데 중요합니다.

상업용 석유 정유 공장은 구조화된 다단계 시퀀스를 통해 수소 분해를 수행합니다:

1. 공급 원료 준비 및 탈황: 중질 원유 분획은 다운스트림 촉매를 독성으로 만들 수 있는 미량 금속 및 현탁 고체를 제거하기 위해 사전 처리됩니다.

2. 1단계 반응(수소 처리 및 부분 분해): 준비된 공급 원료는 고순도 재순환 수소와 혼합되고, 반응 온도로 가열되며, 예비 헤테로 원자 제거 및 부분 분해가 발생하는 고압 트리클 베드 반응기로 공급됩니다.

3. 2단계 촉매 분해: 유출물은 활성 이중 기능 촉매가 로딩된 주요 수소 분해 반응기로 이동하여, 정밀한 온도 및 압력 제어 하에 중질 분자가 더 가벼운 분획으로 깊게 분해됩니다.

4. 분별 및 분리: 반응 혼합물은 고압 및 저압 분리기를 통과하여 미반응 수소 가스(세척 및 재순환됨)를 회수하고, 이후 액체 생성물 스트림을 가스, 나프타, 등유 및 경유로 분리하는 분별 증류탑을 통과합니다.