催化重整、芳烃抽提工艺

1、1兰州石化职业技术学院课件石油化学工程系石油化学工程系石油化工教研室石油化工教研室制作：张远欣石油化工教研室石油化工教研室2石油化工教研室石油化工教研室3章目录概述 第一节 催化重整 第二节裂解汽油加氢 第三节对二甲苯的生产 知识窗 思考题石油化工教研室石油化工教研室4知识目标知识目标掌握催化重整掌握催化重整和裂解汽油加氢和裂解汽油加氢的原理的原理 熟悉以生产芳烃为熟悉以生产芳烃为目的的催化重整过目的的催化重整过程程了解石油芳烃的了解石油芳烃的主要生产方法及主要生产方法及C8混合芳烃的分混合芳烃的分离方法离方法掌握对二甲苯生产掌握对二甲苯生产的各种方法的基本的各种方法的基本原理原理 石油化工教

2、研室石油化工教研室5能力目标能力目标能够分析如何选能够分析如何选择工艺条件择工艺条件能理解对二甲苯生能理解对二甲苯生产路线的方框图产路线的方框图能够画出催化重能够画出催化重整生产过程的全整生产过程的全流程图流程图 石油化工教研室石油化工教研室6 地位 来源 煤焦油 石油 应用范围 石油芳烃的来源 石脑油催化重整法 裂解汽油加氢法 分离和精制石油化工教研室石油化工教研室7“重整”是指对烃类分子结构进行重新排列，“催化重整”就是利用催化剂对烃类分子结构进行重新排列。催化重整是石油加工过程中重要的二次加工手段，它旨在生产高辛烷值汽油、或者苯、甲苯以及二甲苯等化工原料，并副产大量氢气。 石油化工教研室

3、石油化工教研室8 催化重整过程中的化学反应主要有以下几类： 六元环的脱氢反应； 五元环的异构脱氢反应； 烷烃的环化脱氢反应； 异构化反应； 加氢裂化反应； 烯烃的加氢饱和反应； 生焦反应。反应、和是生成芳香烃的反应，无论对于生产高辛烷值汽油还是芳香烃都是有利的。这三类反应的速率具有很大差异，反应进行得很快；反应比反应的速率慢得多，因此五元环通常只能一部分转化成芳香烃；而反应最慢，一般在重整过程中，烷烃转化成芳香烃的转化率很低，需要用铂铼双金属催化剂或多金属催化剂来提高烷烃的转化率。石油化工教研室石油化工教研室9催化重整催化剂 催化剂的分类。 催化剂的失活。 催化剂的再生。 按照活性金属的类别和

4、含量的高低，重整催化剂可分为单金属、双金属和多金属催化剂三类。单金属催化剂一般是单铂催化剂，以Al2O3为载体，以铂为活性组分（约含0.10.7wt%），并含有一定量的酸性组分卤素（0.41.0wt%）。双金属催化剂，如铂铼、铂锡催化剂，多金属催化剂，如铂铼钛催化剂。双金属催化剂和多金属催化剂具有如下优点：良好的热稳定性，对结焦不敏感，对原料适应性强，使用寿命长。 重整催化剂失活的原因包括：积炭覆盖活性中心表面，活性中心被杂质污染中毒，在高温作用下催化剂金属活性组分晶粒聚集变大或分散不均匀，在高温作用下催化剂载体的孔结构发生变化而使表面积减小。 重整催化剂的再生包括以下三个环节：烧炭，即烧掉催

5、化剂上的积炭；氯化更新，使活性金属组分在高温下充分氧化，形成可以自由移动的化合物，使聚集的活性金属重新均匀分散；还原，将氯化更新后的氧化态催化剂还原为金属态催化剂。 。 石油化工教研室石油化工教研室10催化重整对原料的要求 馏程 族组成 杂质含量 当生产高辛烷值汽油时，一般采用80180馏分；生产苯甲苯二甲苯时，宜采用60145的馏分； 含环烷烃较多的环烷基原料是良好的重整原料，重整生成油的芳香烃含量高，辛烷值也高。含烷烃较多的混合基原料也是比较好的重整原料，但是其生成油的质量要比环烷基原料的低。重整原料中的烯烃含量不能太高，因为它会增加催化剂上的积炭，缩短生产周期。加氢裂化汽油和抽余油的烯烃

6、含量很低，加氢裂化重汽油是良好的重整原料，而抽余油虽然也可作为重整原料，但是收益不会很大。 重整催化剂对一些杂质特别敏感，砷、铅、铜、硫、氮等都会使催化剂中毒，氯化物和水的含量不恰当也会使催化剂中毒。其中砷、铅、铜等重金属会使催化剂永久中毒。 石油化工教研室石油化工教研室11适宜馏程适宜馏程生产各种芳烃时的适宜馏程生产各种芳烃时的适宜馏程 目的产物 适宜馏程， 苯 6085 甲苯 85110 二甲苯 110145 苯-甲苯-二甲苯 60145 石油化工教研室石油化工教研室12杂质含量的限制杂质含量的限制杂质名称 含量限制 杂质名称 含量限制 砷 1ppb 硫、氮 0.5ppm 铅 20ppb

7、氯 1ppm 铜 10ppb 水 5ppm 石油化工教研室石油化工教研室13三、催化重整工艺流程重整原料的预处理重整反应芳烃抽提精馏芳烃芳烃重整氢非芳烃苯甲苯重整原料C5烃重整生成油二甲苯重芳烃石油化工教研室石油化工教研室141.重整原料的预处理重整原料的预处理重整原料的预处理、预分馏 、预脱砷 、预加氢 预分馏的目的是根据目预分馏的目的是根据目的产品要求对原料进行的产品要求对原料进行精馏切取适宜的馏分。精馏切取适宜的馏分。例如，生产芳烃时，切例如，生产芳烃时，切除除60的馏分；生产的馏分；生产高辛烷值汽油时，切除高辛烷值汽油时，切除80的馏分。原料油的馏分。原料油的干点一般由上游装置的干点一

8、般由上游装置控制，也有的通过预分控制，也有的通过预分馏切除过重的组分。预馏切除过重的组分。预分馏过程中也同时脱除分馏过程中也同时脱除原料油中的部分水分。原料油中的部分水分。砷能使重整催化剂砷能使重整催化剂中毒失活，因此要中毒失活，因此要求进入重整反应器求进入重整反应器的原料油中砷含量的原料油中砷含量不得高于不得高于1ppb。若。若原料油含砷量较低，原料油含砷量较低，例如例如100ppb，则，则可不经预脱砷，只可不经预脱砷，只需经过预加氢就可需经过预加氢就可达到要求。常用预达到要求。常用预脱砷方法有：吸附脱砷方法有：吸附预脱砷、加氢预脱预脱砷、加氢预脱砷、化学氧化脱砷砷、化学氧化脱砷等。等。预加

9、氢的目的是脱除原预加氢的目的是脱除原料油中的杂质。其原理料油中的杂质。其原理是在催化剂和氢的作用是在催化剂和氢的作用下，使原料油中的硫、下，使原料油中的硫、氮和氧等杂质分解，分氮和氧等杂质分解，分别生成别生成H2S、NH3和和H2O被除去。烯烃加氢被除去。烯烃加氢饱和，砷、铅等重金属饱和，砷、铅等重金属化合在预加氢条件下进化合在预加氢条件下进行分解，并被催化剂吸行分解，并被催化剂吸附除去。预加氢所用催附除去。预加氢所用催化剂是钼酸镍。化剂是钼酸镍。石油化工教研室石油化工教研室15原料油预处理工艺流程原料油预处理工艺流程 石油化工教研室石油化工教研室16重整反应部分工艺流程 石油化工教研室石油化

10、工教研室17芳香烃分离部分 重整产物中的芳香烃和其它烃类的沸点很接近，难以用精馏分方法分离，一般采用溶剂抽提的办法从重整产物中分离出芳香烃。 溶剂是芳香烃抽提的关键因素，常用的溶剂有二乙二醇醚、三乙二醇醚、四乙二醇醚、二甲基亚砜和环丁砜等。 重整产物的芳香烃抽提包括溶剂抽提、提取物汽提和溶剂回收三部分。 芳香烃精馏分离是将混合抽提出的混合芳香烃通过精馏分离成单体芳香烃。 石油化工教研室石油化工教研室18四、思四、思考考题题 重整原料中引起催化剂中毒的组分有哪些?以生产高辛烷值汽油为目的的宽馏分重整，在确定原料油沸程的初馏点和干点时应考虑哪些因素?重整反应器为什么要采用多个串联、中间加热的形式?

11、各反应器的催化剂装填量如何安排?重整循环氢的作用是什么?石油化工教研室石油化工教研室19 三、芳烃的萃取分离石油化工教研室石油化工教研室20石油化工教研室石油化工教研室21 石油化工教研室石油化工教研室22 工业上用粗裂解汽油生产芳烃一般采用两段法： 第一段低温液相加氢常用Pd/Al2O3为催化剂，在80130温度，5.5MPa压力下，将二烯烃转化为单烯烃，苯乙烯转化为乙苯。 第二段高温气相加氢将单烯饱和，同时除去所含的硫化物和氮化物，催化剂为Co-Mo-S/Al2O3，操作温度285395，压力4.05MPa。石油化工教研室石油化工教研室23裂解汽油二段加氢制芳烃流程示意图裂解汽油二段加氢制

12、芳烃流程示意图1-预加氢法预加氢法2-第一段反应器第一段反应器3-第二段进料加热炉第二段进料加热炉4-第二段反应器第二段反应器5-热量回收系统热量回收系统6-稳定塔稳定塔石油化工教研室石油化工教研室24三、芳烃的萃取分离 环丁砜法萃取流程环丁砜法萃取流程 石油化工教研室石油化工教研室25 芳烃转化的目的 一、歧化或烷基转移生产苯与二甲苯一、歧化或烷基转移生产苯与二甲苯 二、二、C8混合芳烃异构化混合芳烃异构化 三、三、混合二甲苯的分离混合二甲苯的分离石油化工教研室石油化工教研室26芳烃转化工艺的应用芳烃转化工艺的应用 石油化工教研室石油化工教研室27 芳烃的歧化反应一般是指两个相同芳烃分子在催

13、化剂作用下， 一个芳烃分子的侧链烷基转移到另一个芳烃分子上去的过程。 烷基转移反应是指两个不同芳烃分子间发生烷基转移的过程。石油化工教研室石油化工教研室28石油化工教研室石油化工教研室29石油化工教研室石油化工教研室30 以甲苯和C9芳烃为原料的歧化和烷基转移生产苯和二甲苯的工业生产方法主要有二种。 一种是加压临氢气法，另一种是常压不临氢气相法。石油化工教研室石油化工教研室31加压临氢气法工艺流程临氢岐化和烷基转移工艺流程临氢岐化和烷基转移工艺流程1-加热炉加热炉2-反应器反应器3-分离器分离器4-氢气压缩机氢气压缩机5-冷凝器冷凝器6-稳定塔稳定塔7-白土塔白土塔8-苯塔苯塔9-甲苯塔甲苯塔

14、10-二甲苯塔二甲苯塔11-C9芳烃塔芳烃塔石油化工教研室石油化工教研室32 C8芳烃异构化以任何方法生产得到的C8芳烃都含有四种异构体，即邻、间、对二甲苯和乙苯。作为生产聚酯树脂和聚酯纤维单体的对二甲苯用量最大，而间二甲苯需求量最小。因此，工业上采用分离和异构化相结合的工艺，生产各种异构体和增产需要量大的某一组分。工业上将不含或少含对二甲苯的C8芳烃为原料，在催化剂作用下，转化成接近平衡浓度的C8芳烃，从而达到增大对二甲苯的目的。 石油化工教研室石油化工教研室33石油化工教研室石油化工教研室34石油化工教研室石油化工教研室35C8芳烃异构化工艺流程芳烃异构化工艺流程石油化工教研室石油化工教研

15、室36 乙苯的分离 对、间二甲苯的分离 石油化工教研室石油化工教研室37 C8芳烃的部分性质芳烃的部分性质 沸点/ 熔点/ 邻二甲苯 144.41 -25.173 间二甲苯 139.104 -47.872 对二甲苯 138.351 13.263 乙 苯 136.186 -94.971 邻二甲苯的分离 由表可知，邻二甲苯在 C8芳烃四种异构体中沸点最高，与间二甲苯沸点的差为5.3，用精馏法两塔串联分离，塔板数150-200块，产品从塔釜引出，纯度为98%99.6%。 乙苯的分离 乙苯沸点最低，与沸点相近组分的沸点差为2.2，用精馏法三塔串联分离，总板数360块，纯度为98.6%以上。 对、间二甲

16、苯的分离 由于两者间沸点差仅0.75，难于用一般精馏法分离。 石油化工教研室石油化工教研室38对、间二甲苯的分离 对、间二甲苯的分离 低温结晶法 络合萃取法 吸附分离法 对、间二甲苯熔点差别较大，在一定低温下能形成最低共熔物，此法技术成熟，但对二甲苯纯度较低，一般需进行二级重结晶。 由于间二甲苯碱度最大，与BF3-HF处于同一系统时，形成的络合物最稳定，可置换出邻、对二甲苯，经解络可得98%以上的间二甲苯。由于BF3-HF也是二甲苯异构化的催化剂，故此法可与异构化过程联合，但毒性大、腐蚀性强。 所谓吸附分离法就是利用某种固体吸附剂，有选择地吸附混合物中某一组分，随后使之从吸附剂上解吸出来，从而

17、达到分离的目的。吸附分离C8混合芳烃是采用液相操作。其原理是选择分于筛作为吸附剂，它对于对二甲苯吸附能力较强，而对其它的二甲苯异构体吸附能力较弱，从而使对二甲苯可以从混合二甲苯中被分子筛吸附；然后用一种液体脱附剂冲洗，使对二甲苯从分子筛吸附剂上脱附；最后用精馏的方法分离对二甲苯和脱附剂，从而达到分离对二甲苯与其它异构体的目的。石油化工教研室石油化工教研室391吸附塔吸附塔A；2吸附塔吸附塔B；3旋转阀；旋转阀；4抽余液塔；抽余液塔；5解吸剂槽，解吸剂槽，6抽提液塔；抽提液塔；7成品塔；成品塔；8解吸剂再精馏塔解吸剂再精馏塔石油化工教研室石油化工教研室40知识窗从裂解汽油中分离回收苯乙烯新工艺从

18、裂解汽油中分离回收苯乙烯新工艺美国美国GTC技术公司开发发一种从裂解汽油中回收苯乙烯的技术公司开发发一种从裂解汽油中回收苯乙烯的新工艺新工艺GTStyrene。通常，以石脑油、柴油等为原料的。通常，以石脑油、柴油等为原料的蒸汽裂解乙烯厂的裂解汽油中含有蒸汽裂解乙烯厂的裂解汽油中含有4%6%的苯乙烯。传的苯乙烯。传统加工方法是对对裂解汽油统加工方法是对对裂解汽油C6C8馏分进行两段加氢，馏分进行两段加氢，其中苯乙烯被饱和成乙苯，或同二甲苯一同作为汽油调和其中苯乙烯被饱和成乙苯，或同二甲苯一同作为汽油调和组分，或作为组分，或作为C8芳烃异构化原料。近年来，随着乙烯规芳烃异构化原料。近年来，随着乙烯规模的大型化，裂解汽油中苯乙烯量大幅度增加，如果能在模的大型化，裂解汽油中苯乙烯量大幅度增加，如果能在加氢前分离出来，则会产生可观的经济效益，不公可以廉加氢前分离出来，则会产生可观的经济效益，不公可以廉价地获取苯乙烯，而且可以大幅度减轻装置的加氢负荷，价地获取苯乙烯，而且可以大幅度减轻装置的加氢负荷