第10章催化重整.ppt

本章的主要内容 第一节概述 一 催化重整原料与产品 催化重整的定义 催化重整的产品以及与原料的关系 催化重整的原料 二 催化重整技术的发展状况 催化重整技术发展的四个阶段 三 催化重整工艺流程简述 加热炉 反应器 稳定塔 压缩机 分离器 半再生重整工艺流程 半再生重整的特点 半再生重整的主要工艺技术 连续催化重整工艺 加热炉 移动床反应器 催化剂连续再生系统 分离器 压缩机 稳定塔 连续重整工艺的特点 连续重整工艺技术 图10 1 3齐鲁石化公司连续重整装置图 ifp专利技术 反应器r101 反应器r102 反应器r103 反应器r104 催化剂的待生斜管 催化重整的工艺流程 原料预处理部分主要目的 原料预处理部分包括三部分 重整反应与催化剂再生部分 芳烃抽提部分 表10 1 1pt re al2o3催化重整典型数据 表10 1 1pt re al2o3催化重整典型数据 第二节催化重整的化学反应 一 六员环烷烃脱氢反应 表10 2 1六员环烷烃脱氢反应的热力学参数 700k 六员环烷脱氢反应的主要特点 六员环烷脱氢是催化重整生成芳烃的最重要反应 图10 2 1温度及氢分压对环己烷转化为苯的平衡产率的影响 1 0mpa 2 0mpa 3 0mpa 5 0mpa 图10 2 2温度及氢分压对甲基环己烷转化为甲苯的平衡产率的影响 1 0mpa 2 0mpa 3 5mpa 5 0mpa 反应温度与压力对六员环烷烃脱氢反应的影响 表10 2 2c6 c8六员环烷烃脱氢反应的相对反应速率 六员环烷烃脱氢的反应速率 环己烷在铂催化剂上的脱氢机理 二 异构化反应 异构化反应的特点 催化重整中的异构化反应 1 环烷烃的异构化反应 表10 2 3环烷烃异构化反应热力学参数 2 正构烷烃的异构化反应 表10 2 4正构烷烃异构化反应热力学参数 表10 2 5不同温度下正己烷异构化产物的平衡浓度 摩尔分数 图10 2 3烷烃平衡混合物辛烷值与温度的关系 c6烷烃 c7烷烃 正构烷烃异构化的结果 烷烃异构化反应不能提高辛烷值的原因 三 烷烃脱氢环化反应 烷烃脱氢环化的特点 表10 2 6c6 c9正构烷烃脱氢环化为芳烃的平衡常数 图10 2 3温度与氢分压对正己烷转化为苯的平衡产率的影响 1 8mpa 3 5mpa 图10 2 4温度与氢分压对正庚烷转化为甲苯的平衡产率的影响 1 8mpa 0 8mpa 3 5mpa 表10 2 7正庚烷环化脱氢为甲苯的平衡转化率与实际转化率 正己烷 正庚烷 正辛烷 图10 2 6正构烷烃脱氢环化反应平衡混合物中芳烃含量 反应温度与压力对烷烃脱氢环化的影响 正庚烷的催化重整反应历程 表10 2 8正庚烷转化的各起始反应速率 mol g催化剂 h 慢速反应 快速反应 四 氢解及加氢裂化反应 烷烃 带侧链芳烃的副反应 反应产物 表10 2 9c6异构物氢解反应产物的组成 mol 催化剂 pt al2o3 表10 2 9c6异构物加氢裂化反应产物的组成 mol 催化剂 pt al2o3 氢解与加氢裂化的主要区别 氢解与加氢裂化反应的主要特点 五 积炭反应 表10 2 9各种单体烃在pt al2o3重整催化剂上的积炭情况 催化重整各类反应的特点 第三节催化重整催化剂 一 催化重整催化剂的双功能特性 催化重整最基本的反应以及对催化剂的要求 甲基环戊烷转化为苯反应历程 脱氢反应 异构化反应 异构化反应 脱氢反应 图10 3 1c6烃类催化重整反应网络 异构化反应 催化重整催化剂的组成与其双功能特性的关系 催化剂的活性基团 二 催化重整催化剂的组成 催化重整催化剂属于负载型催化剂 1 金属组分 加氢 脱氢催化剂 具有加氢 脱氢活性的原因 1 第一金属组分 铂 pt 表10 3 1各种载在氧化铝上的活性组分的相对活性 铂晶粒的分散度 铂晶粒的测定方法 一般要求铂晶粒的平均粒径为0 8 10nm 铂晶粒的测定方法 铂晶粒的分散度与粒径的关系 铂重整催化剂的制备方法 焙烧的目的 表10 3 2铂分散度对重整催化剂性能的影响 铂分散度对催化重整催化剂的影响 图10 3 2铂分散度对环己烷脱氢和苯加氢反应速率的影响 催化剂中铂的含量 表10 3 3催化剂中铂含量对正庚烷异构化及脱氢环化反应速率的影响 铂的催化脱氢机理 环己烷在铂催化剂上的脱氢过程 2 第二金属组分 铂铼系列 图10 3 3正庚烷在铂和铂铼催化剂上反应活性与时间的关系 pt re pt 金属铼作用机理的三种不同观点 随着re pt的增加 表10 3 4re pt与积炭量的关系 原料 正庚烷 re pt对催化剂上积炭的影响 表10 3 5不同re pt工业重整催化剂的对比 铂锡系列 图10 3 4正庚烷在不同催化剂上的反应结果 反应条件 520 0 1mpa 空速2 0h 1 pt sn pt ir pt re pt 不同催化剂的影响 金属锡作用机理的两种不同观点 生成积炭的重要途径 铂铱系列 3 其它金属组分 表10 3 6引入钛对铂铼重整催化剂反应性能的影响 2 载体 1 载体的作用 一个好的载体应该具有的性能 2 氧化铝的制备 水合氧化铝的制备方法 制备的水合氧化铝有三种不同的形态 3 氧化铝的同质多晶变体 氧化铝的结晶形态 不同结晶形态的氧化铝可分为三族 4 氧化铝的晶态 表10 3 8各种氧化铝的静态和晶胞常数 5 氧化铝的酸性 作为重整催化剂载体的 al2o3的特性 3 卤素 一般卤素的加入量为催化剂的0 4 1 2m 图10 3 5铂铼催化剂中的氯含量对酸量及甲基环戊烷异构脱氢反应速率的影响 非质子酸 质子酸 反应速率 催化剂上的氯流失的主要原因 防止氯流失维持催化剂的酸性的措施 补氯的方法 三 催化重整催化剂的失活 催化剂失活或活性降低的原因 1 催化剂的积炭 催化剂上积炭的原因 催化剂上含碳量与催化剂活性的关系 影响催化剂上的积炭速度的因素 催化剂的性质与积炭的关系 催化剂上积炭沉积部位 2 铂晶粒的聚结 3 中毒 重整催化剂中毒的两种类型 重整催化剂的永久性毒物 图10 3 6砷对铂催化剂活性的影响 催化重整催化剂的暂时性毒物 催化重整催化剂的暂时性毒物 四 重整催化剂的再生 再生的目的 再生的程序 1 烧焦 重整催化剂表面上积炭的组成 烧焦的原理 烧焦的步骤 2 氯化 氯化的原因 氯化的目的 3 更新 4 还原 再生后的催化剂的预硫化 硫化剂 表10 3 9再生前后重整催化剂的性能 第四节催化重整原料的影响 原料对催化重整的影响因素 一 馏分范围的选定 馏分范围的选定 馏分范围的选定 表10 4 1若干c5 c8烃类的沸点与调和辛烷值 图10 4 1重整原料的终馏点与催化剂相对积炭速率的关系 二 烃类组成的影响 产物的辛烷值以及芳烃含量与原料中的烃类组成关系 重整转化率的定义 芳烃潜含量的定义 芳烃潜含量的计算方法 表10 4 2催化重整原料 60 130 的烃类组成 表10 4 2催化重整原料 60 130 的烃类组成 表10 4 2催化重整原料 60 130 的烃类组成 表10 4 3几种重整原料的 n 2a 值 图10 4 2化学组成不同的原料的重整产物辛烷值与液体收率的关系 n 2a 53 6 n 2a 43 4 表10 4 3催化重整中各种环烷烃的转化率 原料油 胜利轻馏分 催化剂 pt al2o3 三 杂质含量的影响 表10 4 4催化重整原料中杂质的最大允许含量 第五节反应条件对催化重整的影响 催化重整的主要反应条件 一 反应温度的影响 图10 5 1温度对催化重整中各类反应的影响 脱氢 加氢 异构化 裂化 脱氢环化 积炭 提高反应温度受到以下几个因素限制 重整反应器的温度变化 加权平均床层温度的定义如下 图10 5 2反应温度对重整油收率及辛烷值的影响 辛烷值ron 液体收率 m 反应温度对产物辛烷值与收率的影响 二 反应压力的影响 图10 5 3催化重整中不同反应的反应速度与压力的关系 脱氢 异构化 积炭 裂化 脱氢环化 压力对重整反应速率的影响 0 7mpa 1 1mpa 2 1mpa 图10 5 4反应压力对重整油收率及辛烷值的影响 压力对产物收率与性质的影响 反应压力的选择 三 空速的影响 空速对重整反应的影响 图10 5 5空速对重整汽油辛烷值及芳烃产率的影响 1h 1 2h 1 1h 1 2h 1 四 氢油比的影响 图10 5 6氢油比对催化剂失活速率的影