氢气在石油化工中的具体应用

一、氢气在油品质量升级的核心工艺

‌加氢脱硫（HDS）‌

原油中的硫化物燃烧后产生SO₂，加剧大气污染。氢气在催化剂（如钴钼、镍钼）作用下，将含硫化合物（如硫醇、噻吩）转化为硫化氢并脱除，使柴油/汽油硫含量降至10ppm以下，满足国Ⅵ标准。某千万吨级炼厂通过加氢装置，年减排硫化物超万吨‌。

‌加氢裂化‌

重质油（如渣油）在高温（370-430℃）、高压（10-20MPa）和氢气环境中裂解为轻质燃料（柴油、航空煤油）。相比传统热裂解，加氢裂化收率提高30%，且产物饱和度更高，减少积碳‌。

二、氢气在化工原料合成的关键环节

‌合成氨与甲醇‌

‌合成氨‌：氢气与氮气在铁基催化剂作用下生成氨（N₂+3H₂→2NH₃），为化肥（尿素、铵盐）提供基础原料，全球约60%氢气用于此领域‌。

‌甲醇合成‌：CO/CO₂与氢气反应制甲醇（CO+2H₂→CH₃OH），用于生产甲醛、烯烃及燃料添加剂‌。

‌油脂氢化‌

液态植物油（如大豆油）在镍催化剂作用下与氢气反应，转化为半固态人造奶油或起酥油，提升食品工业原料稳定性‌。

三、氢气在低碳转型的创新应用

‌尾气资源化利用‌

炼厂尾气含15%-50%氢气，传统焚烧处理造成资源浪费。新型‌变压吸附（PSA）技术‌可回收氢气纯度至99.9%以上：

传统制氢依赖天然气重整（每吨氢气排放10吨CO₂）。电解水制"绿氢"逐步渗透石化业：

某炼厂试点光伏耦合PEM电解槽，年产绿氢1万吨用于加氢精制，碳减排量达12万吨/年‌。

四、氢气在安全与技术挑战

‌氢气回收的瓶颈‌

‌杂质影响‌：尾气中的硫化氢（H₂S）需先经胺洗脱除，否则导致PSA吸附剂中毒‌。

‌爆炸风险‌：密闭空间氢气浓度＞4%即具爆炸性，需配备激光泄漏监测和紧急稀释系统‌。

‌材料氢脆防护‌

高压氢环境易引发金属设备氢脆开裂，需采用蒙乃尔合金（镍铜合金）或碳纤维增强管道‌。

总结

氢气已成为石油化工"提质减碳"的核心媒介，从传统脱硫到绿氢替代，技术迭代显著推动行业清洁化。未来发展方向聚焦‌绿氢规模化应用‌（耦合风电/光伏）、‌尾气高效回收‌（PSA技术升级）及‌氢脆材料创新‌（复合储氢罐研发）‌。

注：炼厂需根据氢气纯度需求（如加氢精制需≥95%，化工合成需≥99.9%）选择重整制氢、PSA回收或电解水方案。