（机械工程专业论文）80万吨年连续重整装置扩能改造的研究与实施.pdf

大连理工大学专业学位硕士学位论文 摘要 连续重整装置是利用u o p 工艺技术，以低辛烷值低芳烃含量的石脑油为原料，生 产高辛烷值高芳烃含量的重整生成油的生产装置，随着连续重整工艺技术的发展和应 用，尤其是在创建节约型社会和节能减排的强烈要求下，建设大型节能型连续重整装置 是生产环保产品、合理配置生产资源、调整产品结构、实现节能降耗和提升企业综合竞 争力的有效途径。 本文以中国石化北京某大型石化企业连续重整装置扩能改造实施为背景，对连续重 整装置的处理能力从6 0 万吨年扩能到8 0 万吨年进行了研究和实施，对连续重整技术 的发展现状进行了阐述，对连续重整装置提高经济效益和节能降耗的措施进行了分析和 研究，并结合现有6 0 万吨年连续重整装置的装置规模、设备配置、产品结构等条件， 根据全厂总体资源重整和优化，对6 0 万吨年连续重整装置的扩能改造提出了具体措施， 通过预处理单元改造、选用新型催化剂、使用高效板壳式换热器、塔盘技术更新、压缩 机增加气量无级调节系统、加热炉增加炉管和余热系统增加空气预热器等具体改进措施 对装置加工瓶颈和节能环节进行了改造，实现了连续重整装置由6 0 万吨年向8 0 万吨 年的扩能，并对整个装置扩能改造的经济效益和节能效果进行了总结评价。同时提出了 改造后连续重整装置存在问题和完善措施。 扩能改造后的连续重整装置年处理能力为8 0 万吨，生产运行正常，实现了产品优 化，满足设计要求，表明8 0 万吨年连续重整装置研究与实施是成功的，达到预期目的。 所生产的高标号清洁汽油已经广泛应用北京市场，满足了环保要求，同时达到了降低能 耗的效果，也说明对旧有装置的扩能研究与实施是必要的，是提高企业市场竞争力，建 立环保型和节约型社会的有效途径。 关键词：连续重整；扩能；节能降耗 8 0 万吨年连续重整装置扩能改造的研究与实施 s t u d ya n di m p l e m e n t a t i o no nc a p a c i t ye x p a n s i o nr e t r o f i to f 8 0 0k t a c o n t i n u o u sr e f o r m i n gu n i t a b s t r a c t c o n t i n u o u sr e f o r m i n gu n i ti sar e f o r m e dg a s o l i n ep r o d u c i n gu n i ti nw h i c ht h en a p h t h a w i t l ll o wo c t a n en u m b e ra n dl o wa r o m a t i c sc o n t e n ti su s e d 弱r a wm a t e r i a lt op r o d u c eg a s o l i n e w i t hh i 曲o c t a n en u m b e ra n dh i g ha r o m a t i c sc o n t e n tu s i n gu o pt e c h n o l o g y w i 也t h e d e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o no fc o n t i n u o u sr e f o r m i n gu n i t , a n de s p e c i a l l yu n d e rt h eu r g e n t r e q u i r e m e n to fe s t a b l i s h i n ge c o n o m i c a ls o c i e t y ，e n e r g ys a v i n ga n de m i s s i o n sr e d u c t i o n , d e v e l o p i n gl a r g ea n de n e r g ys a v i n gc o n t i n u o u sr e f o r m i n gu n i ti sa l le f f e c t i v ew a yt op r o d u c e e n v i r o n m e n t - f r i e n d l yp r o d u c t ，a l l o c a t ep r o d u c t i o nr e s o u r c e sr a t i o n a l l y ，a d j u s tp r o d u c ts t r u c t u r e ， r e a l i z e c o n s u m p t i o n r e d u c t i o nw i t he n e r g y s a v i n g a n d i m p r o v ec o m p r e h e n s i v e c o m p e t i t i v e n e s so fe n t e r p r i s e t h i sp a p e rs t u d i e sa n di m p l e m e n t st h ep r o c e s si nw h i c ht h ep r o c e s s i n ga b i l i t yo f c o n t i n u o u sr e f o r m i n gu n i ti sc h a n g e df r o m 6 0 0k t at o8 0 0k t ab yc a p a c i t ye x p a n s i o nb a s e do n t h ei m p l e m e n t a t i o no fc a p a c i t ye x p a n s i o nr e t r o f i tf o rc o n t i n u o u sr e f o r m i n gu n i ti ns o m el a r g e p e t r o c h e m i c a le n t e r p r i s eo fc h i n ap e t r o c h e m i c a lc o r p o r a t i o ni nb e i j i n g ，d e s c r i b e st h ec u r r e n t s i t u a t i o no fc o n t i n u o u sr e f o r m i n gt e c h n o l o g y ，s t u d i e sa n da n a l y s e st h em e t h o d st oi m p r o v e e c o n o m i cb e n e f i ta n da c h i e v ec o n s u m p t i o nr e d u c t i o n 、析t l le n e r g ys a v i n go fc o n t i n u o u s r e f o r m i n gu n i t c o n c r e t em e a s u r e sa r ep r o p o s e dt oc a p a c i t ye x p a n s i o nr e t r o f i to f6 0 0k t au n i t a c c o r d i n gt ot h eu n i ts c a l e ，e q u i p m e n tc o n f i g u r a t i o n , p r o d u c ts t r u c t u r eo f t h ec u r r e n t6 0 0k t a c o n t i n u o u sr e f o r m i n gu n i ta n dt h er e f o r m i n ga n do p t i m i z a t i o no fo v e r a l lr e s o u r c e si nw h o l e p l a n t u n i tp r o c e s s i n gb o t t l e n e c ka n de n e r g ys a v i n gs t e p a r er e f o r m e db yr e f o r m i n g p r e t r e a t m e n tu n i t ，s e l e c t i n gn e wc a t a l y s t , u s i n ge f f i c i e n tc a s i n g - s t r u c t u r eh e a t - e x c h a n g e r ， i m p r o v i n gt r a yt e c h n o l o g y ，a d d i n gs t e p l e s sg a sq u a n t i t yr e g u l a t i n gs y s t e mt oc o m p r e s s o r , a d d i n gf u m a c et u b et oh e a t i n gf u r n a c e ，a d d i n ga i rp r e h e a t e rt ow a s t eh e a ts y s t e m t h ec a p a c i t y e x p a n s i o nr e t r o f i tf r o m6 0 0k t at o8 0 0k t ai sr e a l i z e d , t h e ne c o n o m i cb e n e f i ta n de n e r g y s a v i n ge f f e c ta r es u m m a r i z e da n de v a l u a t e d f i n a l l y ，t h ep r o b l e m se x i s ti nr e f o r m e du n i ta n d i m p r o v e m e n tm e a s u r e sa r ep r e s e n t e di nt h i sp a p e r t r e a t m e n tc a p a c i t yp e ry e a ro f t h er e f o r m e dc o n t i n u o u sr e f o r m i n gu n i ti s8 0 0k t ，p r o d u c i n g o p e r a t i o ni sn o r m a l ，p r o d u c to p t i m i z a t i o nh a sb e e nr e a l i z e da n dd e s i g nr e q u i r e m e n th a sb e e n m e t ，t h ef a c t sm e n t i o n e da b o v es h o wt h a ts t u d ya n di m p l e m e n t a t i o no n8 0 0k t ac o n t i n u o u s r e f o r m i n gu n i ta r es u c c e s s f u l ，e x p e c t e dg o a lh a sb e e na c h i e v e d c l e a nh i l g hm a r kg a s o l i n e p r o d u c e df r o mt h eu n i th a sb e e nw i d e l ya p p l i e di nb e i j i n gm a r k e t ，i tm e e t st h er e q u i r e m e n to f i i 大连理工大学专业学位硕士学位论文 e n v i r o n m e n ta n dr e d u c e se n e r g yc o n s u m p t i o na tt h es a m et i m e ，s oi tp r o v e st h a ts t u d ya n d i m p l e m e n t a t i o no nc a p a c i t ye x p a n s i o nr e t r o f i to fo l du n i ti sn e c e s s a r y ，i ti sa l le f f e c t i v ew a yt o i m p r o v ec o m p e t i t i v e n e s so fe n t e r p r i s ea n de s t a b l i s he n v i r o n m e n t f r i e n d l ya n de c o n o m i c a l s o c i e t y k e yw o r d s ：c o n t i n u o u sr e f o r m i n g ；c a p a c i t ye x p a n s i o n ；e n e r g ys a v i n ga n dc o n s u m p t i o n r e d u c t i o n - l i i 大连理工大学学位论文独创性声明 作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究 工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外， 本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请 学位或其他用途使用过的成果与我一同工作的同志对本研究所做的贡献 均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 作者签名： 嘲：珥址月王日 大连理工大学专业学位硕士学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间 论文工作的知识产权属于大连理工大学，允许论文被查阅和借阅。学校有 权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文 学位论文题目： 作者签名： 导师签名： 大连理工大学专业学位硕士学位论文 1 引言 1 1 课题背景和来源 北京某大型石化企业，是我国大型石油化工基地之一，也是中国石油化工股份公司 在北京的窗口企业；其炼油厂担负着为首都提供清洁燃料，为分公司化工厂提供乙烯所 需原料的重任。 因环保要求，国家于2 0 0 4 年1 2 月颁布了新的车用汽油的质量标准( g b l 7 9 3 0 - 1 9 9 9 ( 2 0 0 4 ) ) ，对汽油产品中的烯烃、芳烃、苯及硫的含量进行了严格的规定，以减少汽 车尾气对大气的污染。为了进一步改善北京市的环境质量，迎接2 0 0 8 年奥运会的召开， 北京市已于2 0 0 5 年执行北京市京标b ( 对应欧i i i e n 2 2 8 1 9 9 9 ) 的汽油标准。国标汽油 质量标准及北京市京标b ( 对应欧i i i e n 2 2 8 1 9 9 9 ) 的汽油标准列表1 1 如下： 表1 1国标汽油质量标准及北京市京标b 汽油标准 t a b 1 1n a t i o n a lg a s o l i n eq u a l i t ys t a n d a r da n dbg a s o l i n eq u a l i t ys t a n d a r di nb e i j i n g 目前该公司炼油厂所生产汽油主要以催化汽油为主，第二套催化所产汽油烯烃含量 在5 0 以上，第三套催化在2 0 0 7 年m i p 降烯烃完善改造完成后，其所产汽油烯烃在3 0 左右，但是为了达到目前北京市正在执行的京标b 符合欧i ( e n 2 2 8 1 9 9 9 ) 以及2 0 0 8 年奥运会即将执行的符合欧排放标准的清洁汽油中烯烃和硫含量的要求，需要将高烯 烃的催化汽油组分进2 0 0 7 年6 月份建成投产的s z o r b 装置进行加工，虽然能使催化汽油硫 含量和烯烃含量大大降低，但催化汽油的辛烷值会有所降低。随着北京市对高标号清洁 汽油需求量的增加，尤其是对9 3 # ，9 7 # 汽油的需求比例在逐年增加，、北京市每年高标号 8 0 万吨年连续重整装置扩能改造的研究与实施 清洁汽油需求量达至l j 3 0 0 万吨。该分公司的高辛烷值汽油组分明显不足，目前这家公司 每年供应给首都市场的符合京标b 清洁汽油最大量只有1 3 3 万吨，高标号清洁汽油产量不 能满足北京市的需求。因此如对现有重整装置进行适度扩建改造至8 0 万吨年，则可多生 产不含硫和烯烃的高辛烷值高标号清洁汽油1 6 万吨年，提高了对北京市高标号清洁汽油 的供应量，进一步保障了北京市成品油的供应，同时重整装置扩容改造后，增产的含氢 气体将为润滑油系统提高产品质量技术改造提供氢源，进一步补充炼油系统氢气缺口， 因此重整装置扩容改造非常必要和迫切。 1 2 课题研究内容与预期目标 1 2 1 改造装置概述 中国石化股份有限公司某分公司炼油厂现有连续重整装置于1 9 9 7 年7 月建成投 产，其设计规模为重整反应部分进料量6 0 万吨年。原设计原料为1 0 0 大庆直馏石脑 油( 工况a ) 和5 3 大庆直馏石脑油和4 7 j h 氢改质石脑油的混合油( 工况b ) ，生产 r o n c 为1 0 0 的高辛烷值汽油调和组分，并对重整生成油进行必要的分离，为下游芳烃抽 提装置提供原料。原设计原料预处理部分采用先分馏、再加氢和汽提的流程，预加氢采 用循环氢流程，重整部分采用uop 第二代超低压连续重整专利技术【。 按照1 0 0 0 万吨年炼油系统改造工程总流程规划，以及北京市对高质量符合欧i i i 、 欧排放标准的清洁汽油需求量的增长，该公司的连续重整装置处理能力拟由原来的 6 0 万吨年扩容改造至8 0 万吨年。改造后装置仍采用连续重整工艺技术，生产辛烷值 ( r o n c ) 高于9 9 的高辛烷值汽油组分，同时装置副产的含氢气体将为加氢装置提供氢源。 1 2 2 项目改造的原则 本项目为装置扩容改造项目。本着“消除瓶颈，挖潜增效、加大技改力度、提高技 术含量”和“少投入、多产出”的原则，需充分利用装置现有条件，依托老厂进行改造。 改造仍维持原主要工艺流程不变，对装置现有设备在满足工艺要求的前提下尽可能地利 旧使用，以减少动改的工程量，节约改造投资【2 】。设备选型原则是在安全可靠的基础上 尽量国产化。在满足现行标准规范的前提下，尽量利用现有装置的环保及职业安全卫生 设施；对现有装置内公用工程辅助设施，能满足改造后装置需要的尽量不做动改；装置 改造后不增加定员，基本沿用装置现有对外关系和公用工程内外相互关系【3 j 。 1 2 3 研究内容和预期效果 本课题主要从技术改造的角度，研究了该分公司连续重整装置由6 0 万吨年到8 0 万吨年的扩容改造的可行性、改造设计方案以及最终的改造项目实施等内容。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 连续重整装置6 0 万吨年到8 0 万吨年的扩容改造是全厂1 0 0 0 万吨年炼油系统改 造工程总流程的配套工程，通过工艺和设备的技术改造达到如下目标。 ( 1 ) 经本次改造将对提高全厂汽油质量，满足未来北京市场对高质量汽油的需求。 ( 2 ) 本项目通过加大技术含量来实施项目改造，在满足扩容要求的前提下，尽量减少 关键设备的动改工程量，实现节约投资，达到提高装置的处理能力和节能降耗的目的。 ( 3 ) 连续重整装置扩容改造后达到如下加工能力，如表1 2 ： 表1 2 连续重整装置扩容改造后加工能力 t a b 1 2p r o c e s s i n gc a p a c i t yo fc o n t i n u o u sr e f o r m i n ga f t e rc a p a c i t ye x p a n s i o nr e t r o f i t 分类项目改造前改造后 装置组成及规重整部分，1 0 4 t a6 0 8 0 模催化剂再生部分，l b h r 1 0 0 01 0 0 0 重整油分离部分，1 0 4 妇5 0 7 0 改造工艺路线 及主要操作条 件 工艺路线 反应压力，m p a ( g ) 氢烃比，m o l 体积空速，h 1 连续重整 0 3 5 1 5 2 连续重整 o 3 5 1 3 8 2 6 7 产品辛烷值r o n c 1 0 09 9 重整汽油。1 0 4 蚀32524949 产品的种类和 数量 轻石脑油。1 0 4 蚀 c5 馏份。1 0 4 妇 c 6 组分，1 0 4 蚀 c 7 c 8 馏份，1 0 4 t ，a 液化气，1 0 4 如 含氢气体，1 0 4 妇 燃料气，1 0 4 忱 9 5 6 1 5 0 3 8 3 5 4 4 1 5 0 3 2 0 0 3 4 4 8 6 1 7 7 1 5 9 4 5 4 7 1 8 5 3 8 o 2 7 8 0 万吨年连续重整装置扩能改造的研究与实施 2 文献综述 2 1 国外连续重整工艺技术的发展 4 】 2 1 1 早期的催化重整工艺 早期催化重整采用金属氧化物催化剂( 如含铬、钼及钴等氧化物) ，此类催化重整 工艺工业化的主要有： 临氢重整( h y d r o f o r m i n g ) 。1 9 3 9 年美国美孚石油公司、凯洛格公司和印第安那美 孚石油公司联合开发的临氢催化重整工艺，于1 9 4 0 年1 1 月在美国德克萨斯城泛美炼油 厂建成世界上第一套工业装置。采用固定床循环再生式工艺流程，使用含 9 m 0 0 3 a 1 2 0 3 催化剂，有4 个固定床反应器，分成a 、b 两组，每组由2 个反应器串 联组成，交替切换操作，反应周期为乒1 2 小时。这种工艺在第二次世界大战期间共建 了7 套装置，主要用于生产甲苯( 当时主要用作生产t n t 的原料) 和航空汽油。 流化临氢催化重整工艺( f l u i dh y d r o f o r m i n g ) 和移动床催化重整工艺( h y p e r f o r m i n g ) 分别采用m 0 0 3 a 1 2 0 3 和c 0 0 3 一m 0 0 3 a 1 2 0 3 催化剂，因活性低，反应温度高，液时空速 低，操作复杂，反应效率低，工业上未得到广泛应用。 2 1 2 半再生铂重整工艺 催化重整的真正发展，应当是在1 9 4 9 年美国环球油品公司( u o p ) 的p t a 1 2 0 3 催 化剂开发成功以后。p t a 1 2 0 3 催化剂比含铬、钼和钻金属氧化物催化剂活性高1 0 0 多倍， 而且重整选择性、活性稳定性、产品收率，以及运转周期等也远远高于早期重整催化剂。 可以说，含铂重整催化剂的开发成功，开创了催化重整工艺的新时代，使催化重整工艺 在5 0 至6 0 年代获得了巨大发展。 早期的固定床半再生催化重整工艺主要使用单金属铂催化剂，各国相继开发了许多 含铂的催化剂牌号，除含有加氢脱氢活性金属组分外，还有异构化性能的酸性组分卤素， 最初使用氟化氢，后来各公司都改用氯化氢做酸性组份，催化剂载体由最初选用的 r i - a 1 2 0 3 改为丫a 1 2 0 3 。1 9 6 7 年美国雪佛隆公司( c h e v r o n ) 开发成功铂铼双金属催化剂， 并在美国埃尔帕索炼油厂投入工业应用，从此，使催化重整进入了双( 多) 金属时代， 成为催化重整发展的又一个里程碑。这种双( 多) 金属催化剂不仅活性得到了改进，芳 构化选择性明显提高，活性稳定性较单铂金属催化剂有成倍的提高，从而使催化重整可 在较低的压力下长期运转，因此，双( 多) 催化剂很快取代了单铂金属催化剂。7 0 年代 大连理工大学专业学位硕士学位论文 以来，美国e x x o n 公司，法国石油研究院( i f p ) 、美国环球油品公司( u o p ) 、c h e v r o n 公司、荷兰a k z o 和美国e n g l e h a r d 公司等开发了一系列p t r e 和p t s n 双金属催化剂。 在固定床半再生催化重整工艺中，有u o p 公司的p l a t f o r m i n g 工艺，自1 9 4 9 年第一 套装置投产后，已成为当今世界炼油工业的一种典型工艺，见图2 1 。 图2 1美国u o p 公司固定床半再生催化重整工艺流程图 f i g 2 1f i x e d b e ds e m i - r e g e n e r a t i o nc a t a l y t i cr e f o r m i n gp r o c e s sf l o w c h a r to fu o pc o r p o r a t i o ni na m e r i c a 由美国空气产品和化学品公司胡德利分公司开发的胡德利催化重整工艺 ( h o u d f i f o r m i n g ) 第一套装置于1 9 5 3 年9 月在美国投产。经过部分改进后( 将第一反应器 作为保护反应器) ，被称为i s o p l u s 胡德利工艺，第一套装置于1 9 5 5 年在美国投产。 由美国e n g l e h a r d 公司和大西洋里奇菲尔德公司( a r c o ) 共同开发的麦格纳催化重 整工艺( m a g n a f o r m i n g ) ，将循环氢分出一部分在第三反应器前加入，使系统压降减少， 节约了压缩机功率。低操作苛刻度采用e 一3 0 0 单铂系列催化剂，较高操作苛刻度采用 e 一6 0 0 双金属催化剂。第一套工业化装置于1 9 6 7 年在美国费域炼油厂投产。 美国c h e v r o n 公司开发的铂铼重整工艺( r h e n i f o r m i n g ) ，适用于直馏、催化裂化 和加氢裂化石脑油原料，采用硫保护技术，使用p t r e a1 2 0 3 催化剂，每一运转周期都 保持较高的催化剂活性，催化剂再生后活性可恢复到新鲜催化剂水平，第一套工业化装 置于1 9 7 0 年投产。 8 0 万口屯，年连续重整装置扩能改造的研究与实施 法国i f p 公司开发的c o n v e n t i o n a l 常规催化重整工艺，采用三金属催化剂r g 5 8 2 或r g 6 8 2 。第一套工业化装置于1 9 6 4 年在法国建成投产。 2 1 3 固定床循环再生工艺 固定床半再生催化重整工艺，因催化剂失活较快，一般一年左右要停下来再生，为 此，5 0 年代美国e x x o n 公司和美孚石油公司研究开发了循环再生工艺，使装置可以不 间断运转。流程类似于半再生工艺，不同的是增加了一个额外反应器。一般情况下，4 5 个反应器用于正常生产，每天切换出1 2 个反应器进行再生。 循环再生工艺有美国e x x o n 公司的强化重整和美孚石油公司的超重整。 由美国e x x o n 开发的强化重整工艺( p o w e r f o r m i n g ) ，有固定床半再生式和固定床 循环再生式两种，采用低压操作，第一套工业装置于1 9 5 5 年6 月在美国e x x o n 公司所 属的贝汤炼油厂投产，贝汤炼油厂先后建设了3 套强化重整装置。至7 0 年中期，生产 和建设的工业化装置已有8 0 余套，总加工能力达5 3 0 0 万吨年，8 0 年代后因连续再生 工艺迅速发展，强化重整工艺已不见发展。 由美国印第安那州美孚石油公司开发的超重整工艺( u l t r a f o r m i n g ) 第一套工业化装 置于1 9 5 4 年5 月投产，采用低压高温操作，使用p t r e 催化剂，运转周期为2 - - 3 年。 至7 0 年代中期已有2 5 套工业装置在运转。 2 1 4 移动床连续再生工艺 美国u o p 公司和法国i f p 分别于1 9 7 1 年和1 9 7 3 年各自建成了第一套移动床连续 再生工业化催化重整装置。由于连续再生工艺能在接近新鲜催化剂条件下操作，芳烃转 化率高，液收高，生成油辛烷值高，氢产率高，因而获得了迅速发展。u o p 公司和i f p 公司在第一代移动床连续再生催化重整工艺开发成功的基础上，不断地进行改进和提 高，相继又开发了第二代和第三代连续再生催化重整工艺。 美国u o p 公司于1 9 7 1 年在美国海岸炼油厂投产的世界第一套催化剂连续再生的移 动床催化重整装置，处理能力为9 0 2 万吨年；1 9 8 0 年在美国k o c h 炼制公司的德克萨 斯州c o r p u sc r i s t i 炼油厂投产了第二代连续重整装置，处理能力为1 3 0 万吨年。1 9 9 3 年u o p 又开发出了c y c l e m a x ( 第三代) 连续再生技术。至2 0 0 2 年底，全世界采用u o p 催化重整专利技术的装置累计已有8 0 0 余套，其中1 3 7 套为c c r 专利技术。u o p 移动 床连续再生催化重整工艺明显区别于i f p 工艺是反应器重叠布置，占地少，第一代反应 压力为0 8 m p a ，第二代反应压力为0 3 5 m p a ，加压0 2 5 m p ac c r 再生，第三代反应压力 亦为0 3 5 m p a ，c y c l e m a x 再生，其示意图流程见图2 2 。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 再生 图2 2 美国u o p 公司移动床连续再生催化重整工艺示意流程 f i g 2 2m o v i n g - b e dc o n t i n u o u sr e g e n e r a t i o nc a t a l y t i cr e f o r m i n gp r o c e s sf l o w c h a r to fu o pc o r p o r a t i o ni n a m e r i c a 法国石油研究院( i f p ) 开发的第一套催化剂连续再生移动床催化重整装置，于1 9 7 3 年在意大利s a nq u i r i e o 炼油厂投产，处理能力为8 1 6 万吨年。1 9 9 1 年在韩国s s a n g y o n g 图2 3 法国i f p 公司移动床连续再生催化重整工艺示意流程 f i g 2 3m o v i n g - b e dc o n t i n u o u sr e g e n e r a t i o nc a t a l y t i cr e f o r m i n gp r o c e s sf l o w c h a r to fl f pc o r p o r a t i o ni n f r a n c e 7 8 0 万吨年连续重整装置扩能改造的研究与实施 公司炼油厂投产了第二代连续再生催化重整工艺，新近又投用了第三代( r e g e nc ) 连 续再生技术，工艺流程如图2 3 。 2 1 5 连续重整工艺技术的对比 随着连续重整技术的不断发展和不断完善，美国环球油品公司( u o p ) 和法国石油 研究院( a x e n s ) 两家公司的连续重整技术已经完全工业化，两家连续重整专利各有特 点，在反应器布置、再生系统控制方法、催化剂烧焦还原技术上都存在一些差异，但其 在工程上最主要的差别有两点：( 1 ) 反应器布置：u o p 采用重叠式，a x e n s 采用并列 式：( 2 ) 再生回路流程：u o p 采用热循环，a x e n s 采用冷循环。这两种方式，从不同 的观点看各有长短。反应器重叠布置与并列布置相比，催化剂提升次数少，流程简单， 占地少，但反应器整体高达9 0 m 左右，设备制造运输都比较困难，同时反应器框架很高， 操作维修不方便。又如再生回路冷循环与热循环相比，设备和管线材质要求低，在国内 容易制造，催化剂再生条件比较好，但流程复杂，设备数量多，且能耗稍高。从已投产 的工业装置看，两家技术都是成功的，用户反应都不错，同时，也都在不断改进。 u o p 和a x e n s 在反应器布置和再生流程上虽有差异，但技术都是成熟的、可靠的， 而且两家技术都成功地使用了国产连续重整催化剂。若在相同的操作条件下，采用相同 的催化剂，装置的产品收率与质量并无区别，且投资相当。 u o p 近年来在连续重整装置上推广一种新型的名为c h l o r s o r b 脱氯技术，其利用再 生放空气体与再生催化剂在适宜温度下接触以回收再生放空气体中的氯，减少催化剂的 再生注氯量，同时取消了传统的碱洗系统，避免了碱洗系统腐蚀设备等对操作带来的不 利影响，更为重要的是避免了废碱液的处理以及对环境可能的二次污染。 与传统的c y c l e m a x 连续催化剂再生技术相比同等再生规模的氯吸附技术的主要设 备( 再生器、风机、电加热器等) 数量和规格相同，其它辅助设备略有差异，工程投资 没有明显的变化，公用工程消耗基本相同，但化学药剂和污染物排放明显减少，在技术 上有明显的优势。 2 2 国内连续重整工艺技术1 4 l 1 9 8 5 年，上海石化总厂采用u o p 公司第一代移动床连续再生重整技术的4 0 万吨 年装置建成投产，主要用来生产芳烃。这是我国引进的第一套连续重整装置，自此，开 始了我国连续重整发展的新时期。到目前为止，我国已经建成3 0 余套连续重整。连续 重整装置建设，早期靠成套引进；9 0 年代中后期做到只买工艺包，自己进行工程设计； 随着我国对重整技术的掌握，可以只付专利费，完全由自己设计( 北京工程公司s e i 和 洛阳石化工程公司均可以) ，催化剂亦完全可以国产化，新型催化剂性能非常好，已经 大连理工大学专业学位硕士学位论文 到达世界级水平。采用洛阳石化工程公司连续重整技术的广州1 0 0 万吨年连续重整装置 于2 0 0 9 年4 月投料，从总体情况来看，装置运行平稳，基本达到设计目标。但是自开 工以来陆续暴露出一些问题，仍待进一步落实解决。 2 3 连续重整工艺技术的发展现状和方向【5 】 6 1 【7 】嘲 随着环保要求的不断提高，对清洁汽油的需求不断增加，而且在未来几十年内汽 油仍是不可替代的车用燃料，在未来清洁汽油的标准将愈来愈严格的条件下，催化重 整汽油是清洁汽油不可缺少的调合组分。基于这种情况，美国环球油品公司( u o p ) 和 法国石油研究院( a x e n s ) 两家公司一直致力于对连续重整技术研究与开发，u o p 公司 已经开发出了第三代连续重整工艺技术。国内洛阳工程公司也在对连续重整技术进行研 究，但是仍然处于国产化阶段。在连续重整催化剂 9 1 的研究方面，国内催化剂供应商也 在做配套开发，目前u o p 公司新开发出了r - 2 6 4 催化剂，a x e n s 公司新开发了c r 4 0 5 和a r - 5 0 5 催化剂，国内新开发出了p s v i i 催化剂【1 0 】。在连续重整装置建设规模【l l j 上也 越来越大。到2 0 0 7 年1 月，u o p 设计的连续重整装置已经有2 0 3 套开工，还有2 0 套正 在设计和施工中，装置规模从4 0 万吨年 - - 2 4 0 万吨年，催化剂再生规模从4 5 0 磅 时 - 一6 0 0 0 磅时。到2 0 0 6 年1 月，采用a x e n s 设计的连续重整装置超过7 0 余套。最 大的设计生产能力为2 0 0 万吨年。目前，我国最大的半再生催化重整装置是大连西太 平洋公司的半再生催化重整装置，加工能力为6 0 万讹，最大的连续再生式重整装置是 福建联合公司的催化装置，加工能力为1 3 9 万妇。近期在我国1 8 0 万吨年 - - 2 2 0 万如 等规模的一批高处理能力的催化重整装置正在设计和建设中，估计生产能力约为 2 2 o o m f f a 。世界上最大的半再生催化重整装置是美国e x x o n - - m o b i l 公司的贝汤 ( b a y t o w n ) 炼厂的半再生催化重整装置，加工能力约为2 4 6 万讹；最大的连续再生式重 整装置是印度信任公司的贾姆纳加尔的炼油厂的催化重整装置，加工能力为2 4 5 万讹。 从目前的发展状况来看，连续重整装置规模不断扩大。而且对环保和节能要求也更 为严格，这将是连续重整装置的未来发展方向。 2 4 连续重整装置概述 2 4 1 连续重整装置基本构成 重整工艺包括原料预处理、重整反应、反应产物的处理和催化剂的再生等过程。根 据催化剂再生方式的不同，催化重整工艺分为半再生重整、循环再生重整和连续( 再 生) 重整三种类型。 ( 1 ) 原料预处理的三个主要环节 8 0 万吨年连续重整装置扩能改造的研究与实施 预分馏一切割馏分 预加氢一转化硫、氮、氧化合物，饱和烯烃，脱金属 汽提塔一脱除h 2 s ，n h 3 ，h 2 0 ( 2 ) 重整反应 重整部分的目的是生产富含芳烃组分的高辛烷值的汽油组分，催化重整过程中主要 包括六元环烷脱氢、五元环烷烃异构脱氢、烷烃环化脱氢、烷烃异构化、烃类加氢裂化 和氢解的积碳反应。在这些反应中，前3 类反应对芳烃的生产是有利反应。从化学平衡 角度考虑，低压的反应条件有利于化学平衡向着芳烃的发展方向移动，另外由于以上三 类生产芳烃的反应是吸热和释放氢气的反应，因此温度升高和降低氢油比，有利于芳烃 产率的增加。在以上的反应过程中要吸收大量热量，因此在绝热反应器内物料反应后的 温度会下降。为了补充热量，维持足够的反应温度，反应要分3 4 段进行，每段反应 之前先在加热炉内加热。 ( 3 ) 产品分馏 由于产品目的不同，后部分馏系统所设置的分馏塔不同：脱除l p g 、碳六组分、碳 七组分，有的还设有抽提单元：抽出苯、甲苯、二甲苯。 ( 4 ) 催化剂再生系统 催化剂再生的目的是实现重整反应和催化剂氧化再生连续进行，循环操作。不同工 艺配有不同的设备，但大致分为以下过程： 催化剂的输送、催化剂的烧焦、氧氯化、催化剂的干燥、催化剂的还原等，催化剂 再生器是整个过程的核心部件。 2 4 2 连续重整装置的经济评价 连续重整以低辛烷值低芳烃含量的石脑油为原料，生产高辛烷值高芳烃含量的重整 生成油，以一套连续重整装置实际生产数据为例，用8 0 1 6 7 馏分石脑油为原料，生产 的重整生成油辛烷值为1 0 3 4 ，其中含苯l o 甲苯2 0 5 ，二甲苯为2 6 ，碳九芳烃2 8 2 ， 非芳烃占1 5 3 ，作为高标号汽油组分或进一步用来提取苯、甲苯和二甲苯等芳烃产品， 具有很好的社会效益。副产品也是宝贵的化工资源。 4 0 年来我国催化重整工业从无到有从d , n 大，特别是近几十年来发展很快，几乎所 有的炼油厂都建了连续重整装置，主要是因为连续重整在以下三个方面适应了社会的需 要。 ( 1 ) 适应高辛烷值和清洁燃料的需要 重整油辛烷值高，硫和烯烃含量极低，是很好的汽油调和组分； 大连理工大学专业学位硕士学位论文 ( 2 ) 适应芳烃和聚酯工业发展的需要 生产苯、甲苯、二甲苯，特别是二甲苯产量高，是生产聚酯的重要原料； ( 3 ) 适应加氢工业发展的需要 副产品氢气是炼油工业加氢工艺需要的重要材料。 2 4 3 连续重整装置提高经济效益的途径 2 4 3 1 优化工艺条件 重整工艺条件直接影响产品收率的高低，对装置的经济效益有举足轻重的作用： ( 1 ) 改变原料性质 原料性质对反应结果影响比较大，芳烃潜含量较高的原料有利于生产高辛烷值的重 整油产品，产品收率比较高。原料馏分轻重也有影响，提高原料的初馏点可以减少戊烷 和甲基环戊烷的含量，而增加终馏点则可以增加芳烃的潜含量，这些对重整反应都是有 利的。 ( 2 ) 更新催化剂 对产品收率影响较大的是催化剂，高性能的催化剂具有较好的活性，选择性和稳定 性，可以提供重整生成油和氢气的产率，因此催化剂的更新换代对提高重整装置的经济 效益具有重要意义。 ( 3 ) 降低反应压力 连续重整反应压力是反映重整技术水平的一个重要标志。压力越低，则重整油和副 产品氢气的产率就越高，但是催化剂因积碳而失活的问题也越严重。催化剂的更新换代 为减低反应压力和提高产品收率创造了条件。 ( 4 ) 及时调整反应苛刻度 重整油的辛烷值是重整反应苛刻度的标志，它直接影响着重整油的收率。辛烷值越 高重整油收率越低。辛烷值每提高一个单位，重整油收率大约降低l 2 。因此产品的 辛烷值应当慎重确定，并根据需要及时调整。 一般生产芳烃的重整装置要求有最大的芳烃产率，辛烷值比较高，而生产高辛烷值 汽油组分的重整装置则应根据全厂汽油和所需辛烷值要求确定。 连续重整装置是炼油厂中唯一可以在较大范围内调节汽油辛烷值的生产装置，这对 炼油厂调整出厂汽油规格，满足市场需要，有着重要的意义。 ( 5 ) 油气再接触 8 0 万吨年连续重整装置扩能改造的研究与实施 重整产氢升压后与油再接触以回收夹带的烃类，对低压重整提高氢纯度和增加重整 油收率有重要意义。提高压力和降低温度进行再接触都可以回收轻烃，降温比提压的效 果更好。 2 4 3 2 降低公用工程消耗 降低重整装置的公用工程消耗，减少燃料，蒸汽和电的用量，对提高经济效益具有 重要意义，为此需要重点关注提高加热炉的热效率，加强换热器的换热效果，降低轻烃 比和临氢系统压降，合理确定产氢的输出压力，优化分馏塔的回流比等。 2 4 3 3 产品的合理利用 产品的合理处理和利用也是增强重整经济效益的一个重要方面。根据我们国内重整 技术的情况，以下问题值得注意： ( 1 ) 氢的利用 含氢气体是重整装置重要的副产品，既是宝贵的化工原料，也是炼油厂中加氢装置 的重要氢源。 ( 2 ) 重整生成油脱丁烷 催化连续重整在用于生产高辛烷值汽油时，重整生成油一般均经过稳定塔脱出轻烃 后送出装置。在后续的工艺操作中，再掺入丁烷，则汽油中因不含丙烷，可以增加丁烷 含量，从而增加汽油产量。这样在汽油规格允