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文档简介
1、250. 温度和氢分压对正己烷转化成甲基环戊烷的平衡比率影响如何?下图显示温度和氢分压对正己烷转化成甲基环戊烷的平衡比率的影响。通常情况下,平衡比率很低,但是随着氢分压的下降和反应温度的提高,平衡比率增加很快。必须注意,在己烷转化成各种类型的环化物质之前,反应器中的甲基环戊烷浓度必须降至比以上平衡比率算出的值要低。加氢裂化受低氢分压的抑制,已烷转化成芳烃的选择性受低氢和高温的影响而大大提高了。251. 温度和氢分压对甲基环戊烷转化为环己烷的平衡比率影响如何?甲基环戊烷异构化为环己烷的反应中,氢气既不是反应物,也不是生成物,所以氢分压对此反应没有影响,平衡比率只受温度影响。列举了甲基环戊烷转化成
2、环己烷时平衡比率受温度影响的情况。平衡比率在正常的重整反应温度区域是很低的,而且当温度上升时有所下降,这种低的平衡比率限制了甲基环戊烷转化成环己烷,因为在转化甲基环戊烷的反应发生之前,环己烷必须降低到非常低的水平。252. 温度和氢分压对环已烷转化为苯的平衡比率影响如何? 环己烷脱氢转化成苯的反应既简单又迅速,下图显示了温度和氢分压对平衡比率的影响。因为环已烷转化成苯是不可逆的,热力学因素对选择性几乎没有影响,各种典型的铂重整操作条件都十分有利于苯的形成。253. 作温度和压力对正己烷转化为苯的选择性影响如何?下图显示了工艺条件对正己烷转化成苯的选择性影响,这里苯的选择性被定义为:转化成苯的正
3、己烷摩尔数和所有被转化的正己烷的摩尔数之比,这里的转化是指正己烷的消失量,所以产品中的己烷异构物不包括在内。图24大体上反映出了正己烷脱氢环化的反应情况,在压力一定的情况下,正己烷转化成苯的选择性随着温度的增加而增加。这是因为温度升高反应平衡向有利于脱氢环化的方向转移。压力降低对选择性的改善,是因为改善了平衡比率和抑制加氢裂化反应速率的综合效果。在538的反应温度下,试验压力从14kgcm2下降到9kgcm2,正己烷转化成苯的选择性增加了33,当压力下降至5kgcm2,选择性比14kgcm2提高了70,在高温和低压下,由正己烷生成苯的产率提高得很快,但是结焦量也非常大,因此,催化剂的稳定性成为
4、首要的技术问题。 正已烷转化成苯的选择转化率254. 操作温度和压力对甲基环戊烷转化成苯的选择性影响如何?下图显示了工艺条件对甲基环戊烷转化成苯的选择性影响,同正己烷转化成苯一样,甲基环戊烷的转化选择性随着温度的上升和压力的下降而增加。在相同的工艺条件下,甲基环戊烷的转化选择性是正己烷的二倍到三倍,最佳选择性在538的反应温度和7kgcm2反应力的条件下(大约为70)。许多固定床生产苯、甲苯、二甲苯的重整装置的操作压力在21kgcm2,选择性下降到了50,所以通过降低压力,甲基环戊烷转化为苯的选择性可提高40。甲基环戊烷转化成苯的选择转化率255. 操作温度和压力对正庚烷转化成甲苯的选择性影响
5、如何?下图总结了在各种工艺条件下,正庚烷转化成甲苯的情况。正庚烷转化成甲苯的情况同正己烷转化成苯的情况相似,由于改进了平衡比率和加氢裂化速率的共同影响,在提高反应温度和降低反应压力后选择性得到改善,同时又抑制了加氢裂化反应。例如:在反应温度为538时,反应压力从21kgcm2降至14kgcm2,正庚烷的选择转化率增加了30,降至7kgcm2时,增加了60,在相同的操作条件下,正庚烷转化成甲苯的选择性是正己烷转化成苯的二倍到三倍。正庚烷转化成苯的选择转化率256. 通过重整反应器后各烃类的分布情况如何?讨论了重整各种反应的相对反应速度、平衡限制和反应热,我们就可以从整体上探讨重整工艺。我们从烃浓
6、度、产品质量和反应物经过反应器的温度分布情况来考察一个低压、燃料油型的重整装置的操作。数据是从四个反应器的重整工业装置上获得的,原料、产品和中间反应产物样品的采取都能反映通过反应器的烃转化和产品质量。下图表示了通过反应器的每100摩尔原料的烃产率,这里的0.1,0.25,0.5和1.0几个表示催化剂比例的点分别都表示各个反应器的边界和采样点(下同)。在操作过程中,各中间反应器1,2,3,4中每100摩尔的原料所产生的芳烃(A)为22、10、 5.5、5.5摩尔。因为反应速度非常快,95的环己烷(CH)在一反中已消失,而环戊烷(CP)在四个反应器中被转化的量分别为每100摩尔原料含4.5、4.0
7、、1.0和0.5摩尔。被转化的烷烃(P)按绝对摩尔来看,和环戊烷的情况大体相似(每100摩尔进料所产生的芳烃为4.0、4. 0、7.0、6.5摩尔),但按每摩尔某种烃类进料被转化的百分比来看,烷烃的转化率要低得多。下表说明了重整反应过程中各种烃化学转化情况。反应器编号1234总转化率进料烃转化率(百分率)环已烷9530199环戊烷39359487烷烃77131239以上说明了环己烷的转化最快,环戊烷转化相对比较慢,但最慢的还是烷烃(注:异构化反应不包括在烷烃转化之中)。257. 通过重整反应器后不同碳原子数的环戊烷的分布情况如何?下图说明了环戊烷原子数对转化的影响。在一反中,没有什么特殊变化,
8、只是甲基环戊烷浓度增加了。这种增加显然是由异构化造成的,但是这种反应的选择性很低,图28同时也表明了重环烷的转化比较快,C9 及C9以上的环戊烷在一反与二反中基本完成,C8、C7和C6环戊烷反应相对比较慢。图 通过重整反应器后不同碳原子数的环戊烷的分布图258. 通过重整反应器后不同碳原子数的烷烃的分布情况如何?下图显示的是通过各个反应器的反应物的烷烃组成(以每100摩尔进料中所含烷烃的摩尔数计算)。有趣的是在一反与二反中,C6、C7烷烃浓度是增加的,这是由于重整烷烃的裂化所造成的,C6和C7环烷开环也生成相对应的烷烃。重烷烃由于脱氢环化比较容易,再加上加氢裂化,它们转化相对较快。图 通过重整
9、反应器后不同碳原子数的烷烃的分布图259. 通过重整反应器后C6C8烷烃的异构化情况如何?下图显示的是C6C8烷烃在反应器中的异构化情况。尽管异构正构比比较接近平衡比率,但没有达到平衡比率,说明在重整反应器的操作条件下,要使异构反应达到平衡的水平还是很难的,相对而言,碳原子数大的烷烃易于异构,同时,异构化反应主要发生在前几个反应器中。异构化反应使产物的辛烷值得到了提高。图 通过重整反应器后烷烃的异构化情况260. 通过重整反应器后不同碳原子数的芳烃的分布情况如何?此图列举了各反应器中按碳原子数而排列的芳烃浓度(同样以每100摩尔进料中所含的芳烃的摩尔数计算)。各种芳烃的形成取决于原料的组份和形
10、成芳烃的动力学反应原理。C10和C11芳烃都在一反和二反中形成,而在后两个反应器中却形成很少。C10,C11一些烷烃在反应器中发生了脱氢环化反应,但也有一些发生了脱烷基反应,轻质芳烃也由此产生了。C7C9芳烃在反应过程中连续生成,观察前面的一些数据,在三反、四反中产生的C7C9的芳烃大多不是环烷烃转化形成的,因为大多数环烷烃在一反、二反中都被转化了,因此,这些芳烃的产生只能归因于烷烃的脱氢环化与重芳烃的脱烷基反应。只有很少的苯在三反中生成,四反中则完全没有苯的生成,因为环己烷反应在一反二反中基本完成。相对慢一些的甲基环戊烷的转化是在二反与三反中发生。最后发生的是己烷的转化,己烷在中等苛刻度下的
11、选择转化率很低,在高苛刻的操作条件下(低压高温)转化加快,生产三苯的重整装置主要的设计目的是完成己烷转化为苯的反应。烃收率降低。 通过重整反应器后不同碳原子数的芳烃的分布图261. 降低重整反应操作压力对烷烃转化的影响如何?烷烃裂化是轻烃的来源,当反应压力从35kgcm2降至11kgcm2时,烷烃转化成芳烃的比率可提高40,压力对烷烃转化的影响见下图,当压力下降时,加氢裂化反应降低而烷烃转化为芳烃的选择性增加。图 操作压力对烷烃转化的影响262. 降低重整操作压力对辛烷值及辛烷值桶的影响如何?由于反应器压力降低,C5+收率增加,在较高的辛烷值苛刻度情况下,出现最佳状态时,辛烷值一桶收率也增加,
12、图显示了对一个恒定的进料,将反应器压力从21kgcm2 降到7kgcm2,对应于最大辛烷值桶的最佳辛烷值从96(无铅研究法)上升到99(无铅研究法)。图 操作压力对辛烷值及辛烷值桶的影响图263. 进料组成变化对辛烷值及辛烷值桶的影响如何?下图显示如果压力保持不变,当进料中环烷烃和芳烃含量增加,最大辛烷值桶对应的最佳研究法辛烷值上升。图 进料组成对辛烷值及辛烷值桶的影响图264. 降低重整反应操作压力对重整催化剂反应性能的影响如何?如果催化剂在降低操作压力时操作,在产率方面就有明显的变化,发生变化的原因在于催化剂酸性裂化功能的明显降低,下图说明的是低压对UOP的R15催化剂功能影响情况,在7k
13、gcm2时R15的活性功能接近于重整标准催化剂,低压减少了裂化倾向,增加了烷烃和环烷烃转化成芳烃的选择性。 图 降低反应压力对反应性能的影响265. 提高辛烷值和降低操作压力对重整催化剂的稳定性影响如何?低压重整催化剂,收率提高是明显的,但催化剂稳定性差成了问题,UOP曾对其催化剂提高辛烷值和降低压力对催化剂稳定性的影响进行研究,其关系见下图:图 辛烷值和操作压力对催化剂失活的影响从图中可以明显看出,随着RONC提高和操作压力的降低,催化剂的失活明显加快。从图中可以看到,7kgcm2压力下,曲线最平坦,这并不说明在低压下其RONC的变化对失活影响最小,因为催化剂循环段已降得很低,RONC变化使
14、活性下降的百分比并不小。为了提高催化剂的活性和稳定性,UOP公司在单金属催化剂中加入铼,将催化剂的稳定性提高了46倍,而且活性也提高,这也是双(多)金属催化剂发展迅猛的理由所在。266. 重整各反应的最终反应产物对RONC的贡献如何?重整各反应的最终产物及对RONc的贡献,可用图表示,A点为理论上的原料;B点表示异构化使辛烷值提高;C,D点表示环烷脱氢和烷烃芳构化对辛烷值的贡献;CDEF栅格范围表示理论上不同比例的情况。由图可以看出,在催化重整过程中,发生的化学反应是相当复杂的。为生产更多的目的产品;就需要了解催化重整过程的转化规律。图 在重整过程中发生的化学反应对RONC的贡献267. 通过
15、重整反应器后反应产物的辛烷值变化情况如何?图38说明的是辛烷值在反应器中的增加情况。在一反中,由于发生了强烈的环烷脱氢反应,辛烷值增加最快。在四反中,辛烷值的增加主要是异构化、加氢裂化和脱氢环化反应造成。图38 通过重整反应器后反应产物的辛烷值变化情况268. 什么叫做独立操作变量?什么叫做非独立操作变量?操作变量,也称之为操作参数。在炼油工业各种加工工艺中,操作变量是很多、很复杂的。虽然在进行科学研究时,可以把单个变量、“独立地进行研究,但是在实际生产中,各操作变量间既相互影响又互相制约,人们实际观察到的是多个操作变量变化的综合结果。为了说明如此复杂的操作变量间的相互影响,大家一般都遵循以下
16、的工作方法,先分析“单个”操作变量对装置某个方面的影响,然后分析它们的综合影响。一般人们将装置的操作变量分成两类:独立操作变量和非独立操作变量。所谓独立操作变量,是指可以直接调节的变量,通常用仪表直接控制。所谓非独立操作变量,是指由独立操作变量的变化而引起其变化的变量。269. 重整反应过程的独立操作变量和非独立操作变量有哪些?表16中列出了最主要的操作变量,为方便起见,我们假定利用这些变量足以完整地描述重整的操作。表16 重整主要变量一览表独立变量非独立变量1催化剂类型1催化剂活性2反应器温度2产品收率3空速3产品质量4反应器压力4催化剂稳定性5氢油比6进料性质7进料添加剂270. 什么叫做
17、WAIT?什么叫做WABT?一般情况下,反应器的温度有两种表示方法(1)、WAIT即加权平均入口温度,为:WAIT=“各床层催化剂处理量分数”×床层入口温度“之积求和(2)、 WABT即加权平均床层温度,为:WABT=“各床层催化剂处理量分数”×床层入口和出口温度的平均值“之积求和。虽然WABT能更好地反映出催化剂平均温度和反应条件,但WAIT因其计算方法的简易性而被广泛采用,都需说明的是,二者都不能确切定义催化剂真实的平均温度。 271. 举例如何计算重整反应的WAIT和WABT?四个反应器,各反应器催化剂的装填比例为:1:2:3:4 各反应器进、出口温度分别为: 进口温
18、度 出口温度, 第一反应器 490 420 第二反应器 490 440 第三反应器 495 475 第四反应器 495 490由各反应器装填比例1:2:3:4,可知各反应器分别装入总催化剂的10、20、30和40;那么,反应器加权平均入口温度(WAIT)可计算如下:WAIT=0.1×4900.2×4900.3×4900.4×495 = 493.5;加权平均床层温度(WAIT)则为: WAIT = 0.1× 0.2× 0.3×0.4× = 481 272. 反应温度对重整反应过程的影响如何?反应器催化剂床层温度是操作
19、者用来控制产品质量的主要参数。而适应一定产品质量要求(辛烷值或芳烃产率)所需的催化剂温度是催化剂活性的重要指标之一。一般希望反应温度能够使芳构化反应进行得比较完全,而加氢裂化反应尽量少些。在通常的情况下,每种催化剂都有一个较宽的允许操作温度范围,在这个范围内,产品的性质、收率和催化剂的稳定性较好。反应温度过高(如大于515或更高),将加剧裂化反应,减少液体重整产品收率,增大催化剂的失活速率。但是,560以上的高温,则会引起热反应,导致重整产物和H2的收率降低,以及积炭的增加。在确定的进料以及规定的进料速率的情况下,可以预测给定辛烷值时的初期运转温度。对于双(多)金属催化剂,由于活性选择性的改善
20、,可适当降低温度。如PtRe催化剂可降低812,PtSn催化剂可降低1015。在其它条件相同的情况下,反应器入口温度与进料速率具有一定的关系,进料空速越大,在生产同样产品时,所需的反应温度越高。273. 满足给定的RONC的WAIT变化受到哪些因素的影响?满足给定的RONC的加权平均入口温度(WAIT)受到许多因素的制约。在新鲜催化剂的开工初期,人们希望所需的WAIT只受到:进料性质、预期的RONC、进料速率、催化剂类型的影响。但事情往往没有这样简单,半再生装置运行时,由于需要提高WAIT以满足产品辛烷值要求,而使催化剂逐渐积炭引起催化剂活性降低。在半再生或连续再生催化重整(CCR)装置中,操
21、作失常也将影响水一氯平衡,降低催化剂的活性,从而导致恶性循环。274. 反应温度的变化对C5+液体收率的影响如何?在通常的情况下,每种催化剂都有一个较宽的温度范围,在这个范围内,产品的性质、收率和催化剂的稳定性较好。但就是在正常的范围内,反应温度的变化对收率、质量等还是有影响,只是这种影响是属于正常的、可以接受的。WABT的变化对C5+液体收率的影响是:反应温度升高,C5+液体收率下降。275. 反应温度的变化对RONC的影响如何?反应温度(WABT)的变化对产品的RONC的影响是:反应温度升高,RONC上升。276. 反应温度的变化对芳烃产率的影响如何?反应温度(WABT)的变化对芳烃产率的
22、影响是:随着反应温度升高,芳烃产率上升。277. 反应温度的变化对循环氢纯度的影响如何?反应温度(WABT)的变化对循环氢纯度的影响是:随着反应温度的升高,循环氢纯度下降。这是因随着反应强度的增加造成C5+液体收率下降,随之轻烃(C3,C4)产率增加,循环氢纯度也下降。278. 什么叫做CCR重整反应器的急冷?重整反应器的急冷是发生在催化剂床层中的一种现象,如果物料性质和工艺条件是这样的,即在反应器中实际的催化剂多于要求的催化剂,以致足以在反应器前部就将环烷烃转化成芳香烃,那末其结果是反应器前部温降很大。而反应器中的部分催化剂处于那种较低的温度中,这种现象叫重整反应器的急冷。279. 什么情况
23、要计算CCR重整反应器的急冷修正?计算一个装置中的急冷是精确计算AWAIT的一个重要部分。为测量急冷作用来修正预测的SORWAIT(开工初期加权平均提升器温度),要求有一个经验相关式,这用到反应器入口和出口温度、催化剂分布、以及受实际的WAIT和实际的WABT之差的限制。如果(WAITWABT)大于20时,则必须为SORWAIT计算急冷修正值。280. 实际操作中调整反应温度应注意些什么问题?反应温度是操作人员用来控制质量的主要参数,通常被定义为加权平均入口温度和加权平均床层温度,而实际生产中操作人员可以进行调整的是反应器的入口温度。在通常情况下,每种类型的铂重整催化剂都有一个较宽的使用温度范
24、围,在这一范围内使用,产品性质、收率和催化剂的稳定性都是比较好的,但是,过高的反应温度(550以上)会引起裂化反应加剧,使产品液体收率降低、催化剂生焦速率加快。因而,反应温度必须严格加以控制,即要求各反应器入口温度波动在1范围之内,而且最高不超过550。反应温度的调整和控制,主要取决于保护催化剂和满足产品质量要求两个方面的因素,遇有下列情况,操作员必须立即汇报班长和车间,征得同意后,在限定工艺指标内进行调整:(1)、遇有循环气中含水量大于200ppm(mol)、循环气中含H2S量大于2ppm、进料中含硫量大于0.5ppm三种情况中任一种情况,均应将反应器入口温度降至482。(2)、当进料空速降
25、低,而产品质量要求不变,则应降低反应温度,反之,则应适当提高反应温度。(3)、原料组成发生变化,进料中烷烃量增加,环烷烃量减少,则应考虑提高反应温度,而如果进料中环烷烃含量特别多,反应器出现急冷现象,则反应温度也需作适当调整,以满足产品质量要求。(4)、产品辛烷值或芳烃产率要求提高,则应调高反应温度,在其它条件不变的前提下一般反应温度每提高35,产品辛烷值可提高1个单位。(5)、催化剂活性下降,重整转化率下降,则应考虑提高反应温度,但是,反应温度最高不应超过550。在正常操作过程中,反应温度将会出现波动,其主要的影响因素和调节方法如下:(1)、加热炉操作发生波动,例如加热炉燃料气组成及压力变化
26、,此时必须调节燃料气流量和稳定燃料气压力,使加热炉出口温度控制平稳。(2)、压缩机故障引起循环氢流量波动,必须排除故障,稳定循环氢流量。(3)、进料量波动或中断,及时调节加热炉负荷,确保反应器入口温度不超温,同时尽快恢复进料。以上调整过程中,应将温控由自动切至手动待稳定后再切至自动。281. 什么叫做空速、液时空速、重量空速空速是计算在单位时间内、一定量的催化剂所通过的石脑油的量。当采用石脑油的小时体积进料量和催化剂体积时,此空速叫作“液时空速”(LHSV),也称之为“体积空速”。当采用重量时,此空速则称作“重量空速”(WHSV)。LHSV = WHSV = 当催化剂密度、体积给定时,两种单位
27、都可以用来监控重整装置操作。通常使用液时空速LHSV,h-1(小时-1),因为在多数炼油厂均使用体积进料量。282. 空速对重整反应过程的影响如何?空速对产品的质量(如:辛烷值)有很大的影响,空速越高,产品的RONC越低,或者在WAIT不变时发生的反应就越少。反应器温度升高将抵消这个结果。在很低的空速下,会发生热反应,从而降低重整产物和H2的收率。虽然空速没有上限值,但却要通过提高反应器温度来达到产品质量指标,这将导致不利的热反应发生,从而降低收率。空速变化对加氢裂化反应影响很大,低空速有利于加氢裂化反应的进行,空速越低,操作苛刻度越大,加氢裂化反应越剧烈,产品的液体收率越低,导致氢消耗和催化
28、剂结焦的加快。283. 调整重整反应过程空速的原则如何?调整进料空速的原则是,先降温后降空速,以保护催化剂。特别是当空速大幅度降低时,反应器入口温度立刻降低510,以免原料过度裂化的危险,深黄色的重整产物是过度裂化的标志。通常是不允许进料空速在低于设计空速50下操作,更不要使空速小于0.75h-1。在提高空速时,注意校验循环氢的流量,以保证必要的氢油比。同时,为保证产品质量,应适当先提高一些温度。284. 在连续重整装置用什么压力代表平均反应压力较好?一般,我们使用最后一只反应器的进口压力代表连续重整装置反应器的平均反应压力,因为在最后一个反应器中,通常有50的催化剂。分离器压力作为一个操作参
29、数,是一个受了限制的值,因为装置设备到设备之间的压力降可以认为是不同的,并且即使在同一装置内,压力降亦会随着进料量,循环气流速、循环气比重等因素变化。虽然反应压力(即最后一个反应器入口压力)相近,但分离器压力有很大差异,因此分离器压力不能代表平均反应压力。反应压力对重整装置收率,反应器温度要求以及催化剂结焦有影响,虽然在实际设计中对反应压力有设计限值,但理论上它是没有什么限制的。285. 反应压力对重整反应过程的影响如何?由于氢(或烃)分压对反应速率具有较大影响,从而使氢分压成为一个基本操作参数,但是为了方便起见,可以采用反应器总压,而不用考虑H2纯度,其实对于同一或不同装置等于假定其H2纯度
30、相同。反应器压力降低有利于芳构化而抑制裂化反应,从而提高H2和重整产物的收率。相反,反应压力的升高,将增加加氢裂化而减低芳构化作用。但低压操作会导致催化剂上焦炭增加,为避免生焦速度过高,任何重整装置必须保持一个适宜的反应压力,以维持适宜的有效氢分压,适宜的氢分压有助于避免过高的结焦速率,并获得最大可能的产品收率和质量。降低压力后要降低温度来保持产品辛烷值不变化。反应压力没有理论上的极限,现代双(多)金属催化剂的容碳能力得到很大提高,例如PtRe催化剂的实际容碳能力在15以上,这就允许反应压力的降低,特别是催化剂连续再生式重整装置,反应压力可低至0.9兆帕或更低,如0.35兆帕,反应温度可以达到
31、530,结果产品收率和质量得到了提高。然而,对于一个辛烷值(或芳烃产率)和进料空速一定的重整装置来说,总是希望达到最高的C5+重整油收率。虽然,通过降低压力(或氢油比)能降低反应器中的氢分压,提高C5+重整油对轻馏分的比例,但是,这也会导致催化剂的失活。就一定的操作周期来说,控制压力(或氢油比)的目的是在循环压缩机允许的条件下,使压力最大,并尽可能的保持在要求的操作温度。总之,根据热力学的观点,除异构化反应外,降低反应压力对所有期望的重整反应都有利,但催化剂易结焦。相反,高压对加氢裂化反应有利,气体产率增加。因此,对于反应压力,要根据催化剂的特性(活性、选择性和稳定性)以及压缩机的负荷来综合考
32、虑。286. 反应压力的变化对C5+液体收率的影响如何?反应压力的变化对C5+液体收率的影响如下:在相同的反应温度下,反应压力的降低能大大提高C5+液体收率,因此,只要催化剂的容碳能力强,就可以降低反应压力以获取更大的利益,而对于催化剂连续再生的CCR装置,反应压力就可以大大降低,其结果使产品收率得到了提高。287. 实际操作中调整反应压力应注意些什么问题?降低反应压力,有利于芳构化反应而抑制裂化反应;相反,提高反应压力,将增加加氢裂化反应而减低芳构化作用。为了获得更多的目的产物,降低反应压力是一条很好的途径。但是,重整催化剂在低压下操作,催化剂的结碳速率迅速增加,将要严重影响催化剂的使用周期
33、。为此任何重整装置必须保持一个适宜的反应压力以维持一定的氢分压,避免过高的结碳速率。对于现代连续重整装置而言,由于使用容碳能力增强的双金属催化剂,而且又配备相应的催化剂连续再生设施,使催化剂上的结碳能够在保持正常生产的条件下进行烧焦,因而其反应压力可降至超低压水平,即平均反应压力为0.35MPa,从而使得产品收率和质量得到很大的提高。然而对于一个确定的工业连续重整装罩,由于催化剂类型、装置压力等级,再生装置烧焦能力已经确定,因而其反应压力往往也是确定的,一般不作调整,实际上工业生产中所控制的压力,是产品分离器压力,而并不是反应器压力,反应器随系统压力降变化而变化,因此分离器压力不能代表反应压力
34、,本装置分离器压力控制为0.24MPa,而此时设计的反应平均压力则为0.35MPa。当然,循环氢纯度提高或适当增加氢油比,也可使氢分压得以增加。288. 影响分离器压力变化的主要原因有:(1)反应温度变化后,重整转化率变化,产品组成发生改变,从而影响系统压力,此时应注意分离器压力变化,控制压力平稳。(2)空速降低或进料中断,分离器压力将下降,需及时恢复进料,保持压力平稳。(3)重整氢压缩机故障,分离器压力将上升。(4)产品分离器压控阀失灵将影响系统压力变化。分离器压力控制指标0.24±0.01MPa289. 为什么说反应器的压差的检查十分重要?应经常检查反应器压力,计算每个反应器的压
35、差和反应器的总压差,如压差急剧上升,则是催化剂进入到扇形管内。可能由于催化剂输送管法兰损坏,或中心管的密封石棉损坏,致使催化剂进入到扇形管内所致,因为扇形管接口设计压力为0.11MPa,所以应特别注意P0.11MPa,否则易造成扇形管承受过大的压差而损坏。290. 什么叫做氢油比、产氢氢油比和总氢油比?氢油摩尔比(也称克分子比),常用H2HC表示,简称:氢油比。一般单称“氢油比”都是指混合进料的氢油比为多,其它类型的氢油比都作专门说明。氢油比定义为:循环H2的摩尔数进入装置的石脑油的摩尔数。所谓产氢的氢油比,是指产氢摩尔数与进料摩尔数之比。UOP公司在讨论H2HC比对催化剂结焦率的作用时,认为
36、不单是循环氢的作用,产氢也有相同的作用,因此引入总氢油比的概念,它把在反应器中反应所产生的氢气也计算在内了,计算方法为:总H2HC比 = 混合进料的H2HC比产氢的H2HC比×70291. 氢油比对重整反应过程的影响如何?在重整装置中,为考虑催化剂结焦速率,保护催化剂的稳定性,H2循环是必要的。它有利于反应产物和缩合物质的扩散,也可有效地从催化剂上清除掉反应产品和冷凝的物料,并给催化剂提供可采用的H2。H2HC比增加,会使石脑油以更快的速率通过反应器,并且为吸热反应提供更多的热载体。使得催化剂结焦减少,最终的结果是有利于催化剂的稳定性,对产品质量或收率无多大影响。H2HC比对催化剂结
37、焦的作用不单是循环气的作用,与在降低催化剂结焦的循环气中的氢气一样,产氢也有相同的作用。然而,由于大部分产氢是在第一反应器中产生的,所以,上述作用在第一只反应器中较少,在最后一只反应器中就较大。为了讨论H2HC对催化剂结焦的作用,将用到总H2HC比的概念,它把在反应器中反应产生的氢气也计算在内了。总H2HC比只被用来计算催化剂结焦速率所受的影响。在一定的H2HC比范围内波动并无害,但氢气循环率过低,H2HC下降,当低至某一转折点时,将会导致催化剂积炭的迅速增加,最终将缩短装置的运转周期。在工业生产过程中,进料量可能时有波动,致关重要的是要时时把H2HC比加以核对,维持一个可以接受的比率,特别是
38、操作条件比较苛刻时。292. 什么情况将导致装置操作过程中氢油比变化?影响氢油比变化的因素有以下几类:(1)、氢气循环量加大,可能增加氢油比;(2)、循环氢量不变,进料量降低将增加氢油比,反之,进料量增大将降低氢油比(3)、产品分离器压力升高,循环氢压缩机排量增加。(4)、循环氢纯度下降,则会降低氢油比。(5)、装置系统压降增加,使循环机排量减少,氢油比下降。(6)、由于机械故障而导致压缩机效率降低,循环量减少,氢油比降低。293. UOP建议用哪些进料性质参数讨论重整反应问题?在讨论重整反应问题时,UOP一般采用以下一些原料性质,它们如下: 性 质 实验室方法 原料来源初馏点(1BP): A
39、STM D86 蒸馏中馏点(50): ASTM D86 蒸馏终馏点(EP): ASTM D86 蒸馏烷烃含量(P) UOP 880 PONA(族组成)环烷烃含量(N) UOP 880 PONA(族组成)芳烃含量(A) UOP 880 PONA(族组成)一般来讲,UOP讨论问题所采用的计算程序或方法都来源于实验装置和以往的工业数据。族组成(PONA)所倾向性的分析方法是采用UOP880方法,由于多环烷烃的存在,UOP273法对“全馏程”进料所测的环烷烃含量不够精确。如果烯烃含量较高(>2LV)的话,UOP777法是较好的选择。这些相互关系只用来表示直馏石脑油的特性。对于其他进料,如FCC和
40、焦化石脑油根据这些相互关系就无法作出估计。294. 进料馏程对重整反应过程的影响如何?初馏点低(小于77)的进料一般都含有相当数量的C5+,进料中的戊烷不可能转化成芳烃,因此,这些戊烷就未经转化,被异构或裂解为轻质烃。由于这些轻质烃的辛烷值低,轻质烃就会稀释重整油的辛烷值,且导致重整装置采用比预期高的辛烷值(C6+)苛刻度。进料中C5对重整苛刻度的影响,随产品辛烷值和进料中C5的量的不同而变化。终馏点低的进料中,C6和C7烃含量高,但C6、C7较难进行重整反应。而高终馏点原料则使得催化剂结焦率较大,并且重整产物终馏点高。295. 在讨论重整反应过程时催化剂活性用什么表示?“催化剂活性”用于描述
41、使用一种特定的催化剂生产出满足规定质量指标的产品所要求的反应温度。在进行重整反应过程的讨论时,反应温度狭义地定义为“WAIT”或叫作“加权平均入口温度”。汽油产品的质量用C5+RONC表示,即无铅研究法辛烷值。296. C5+RONC如何定义?对不同产品分离工艺流程如何理解产物的C5+RONC?C5+RONC定义为反应器流出物的总的C5+产品的RONC。如果重整生成油稳定塔为脱丁烷塔,那末C5+RONC就很接近稳定塔塔底产品的RONC。但是,如果稳定塔为脱戊烷塔或脱已烷塔,那末C5+RONC就可能不同于稳定塔塔底产品的RONC。因为从脱戊烷塔或脱己烷塔出来的塔顶液体的C5+产品将不放在塔底产品
42、中,而实验室分析RONC用的是塔底产品。稳定塔塔顶液体中C5+对稳定塔塔底产品的RONC的影响,根据稳定塔塔顶中C5+ 的数量和稳定塔塔底产品的RONC的不同而不同。297. 为什么要确定用C5+RONC来讨论生产汽油的重整反应过程?因为对于不同的重整生产装置,其按生产的不同需要,反应产物的后分离过程所配备的工艺流程不尽相同,有的为脱丁烷塔、有的为脱戊烷塔、有的为脱己烷塔,这样塔底产品的组成相差较大,若直接用塔底液体产品的RONC讨论重整反应过程,则缺乏装置与装置相互之间比较的合理性,因此,确定用C5+RONC来讨论生产汽油的重整反应过程,使不同装置之间具有相对的可比性。 298. 如何提高我
43、国催化重整和芳烃生产的技术水平?(1)、进一步提高我国催化重整技术水平催化重整是生产芳烃的龙头,也是提高汽油辛烷值的重要手段,所以无论对芳烃的化工利用或对炼油来讲提高重整技术水平都是很迫切的。我国重整装置一般来讲,技术水平还不够高,关键是催化剂更新换代的周期较长,所以应加速推广应用新催化剂,与此同时,研制和生产单位应提出操作及催化剂再生方案和环境控制具体条件和要求等。催化剂制造厂应改革催化剂的制造供应办法,首先要掌握催化剂中贵金属的回收技术,然后做到催化剂以旧换新,使用单位只需支付一定的加工费用及适当成本费用等就可用旧催化剂更换新的或更新一代的催化剂,这样可以减轻使用单位购买催化剂的负担,加速
44、催化剂更新换代的周期。对目前尚在使用,但催化剂水平较低的重整装置应加速进行技术改造,使之能降低压力。提高苛刻度,适应新一代催化剂的操作。连续重整比半再生式重整具有液收高、氢产高、产品产率和质量稳定、苛刻度高,芳烃转化率高等优点,今后应在可能条件下尽快发展连续重整。(2)、充分发挥引进石油化工装置潜力八十年代,中国石化总公司系统陆续引进一批芳香烃系石油化工装置,这些引进装置为我国发展芳香烃系石油化工奠定了基础。但是迄今为止,这些装置只有上海石化总厂等一些装置的生产能力达到设计指标,其余的在能力和单耗上均未达标,因此必须在近年内,采取措施、挖掘潜力,争取尽早达到和超过设计值,以提高生产技术水平。(
45、3)、进一步综合利用好石油芳烃资源过去由于部门分割,对芳烃资源的利用统筹考虑不够,如化纤厂C8芳烃全部转化对二甲苯以生产聚酯,而化工厂则把二甲苯全部转化为邻二甲苯以生产苯酐。如能统一考虑既生产对二甲苯又联产邻二甲苯,则可以提高回收率,芳烃装置的规模可以减小。(4)、开发C9以上芳烃的综合利用,如不饱和树酯的建设,以及均三、均四及偏三甲苯芳烃的生产,某些歧化装置可增加C8芳烃的比例以提高二甲苯的收率。(5)、探索开发BTX芳烃生产新技术我国芳香烃系石油化工的生产发展还刚刚开始,上海石化总厂和扬子公司的聚酯系统为我国芳香烃系石油化工的进一步发展奠定了基础。随着我国人民生活水平的进一步提高,可以预见
46、,芳香烃系石油化工在九十年代里将会有更大的发展,应不断探索开发各种BTX芳烃生产新工艺、新技术。299. 催化重整工艺有哪些重要的作用?催化重整是提高汽油辛烷值的主要手段,而且也是生产芳烃和副产廉价氢气的“重要”装置。它在我国国民经济发展中的地位和作用十分重要,以致于几乎所有现代炼厂和芳香烃系石油化工企业中都建有相当规模催化重整以及芳烃生产装置,而且在今后一段时期内还将有较大的发展。(1)、催化重整是生产高辛烷值汽油组分的重要手段催化重整可将研究法辛烷值为40至60的石脑油原料,转化为RON80至106或更高的高辛烷值汽油组分,特别是烷烃脱氢环化过程的辛烷值净增值RON可达120个单位,这种强
47、烈增加汽油辛烷值的功能,使它成为炼厂提高汽油辛烷值的必不可少的手段之一。当前,我国汽油生产遇到诸多方面的矛盾,一方面城市居民对于环境保护的强烈要求,呼吁汽油少加铅或不加铅;另一方面要保持增加出口低铅或无铅汽油,没有足够的高辛烷值基础组分,便不能生产商品优质汽油,尤其是优质无铅汽油。从现有炼油技术来看,虽然有些工艺如烷基化、MTBE等,也是可以制取高辛烷值汽油组分的工艺,但受到资源限制;催化裂化汽油生产能力较大,但是仅靠催化裂化生产优质汽油是困难的,甚至不可能的,而催化重整工艺是大量生产优质高辛烷值组分的最重要手段之一。另一方面,国内高辛烷值汽油市场销路尚未全面打开,价格政策亦不尽合理,因此,生
48、产高辛烷值汽油的重整装置开工率一般都不高,即使开工的装置亦未按高辛烷值生产方案运转。“七五”期间,我国已开始发展优质汽油的生产,为适应发展需要,我国已制订和实施一系列提高汽油辛烷值的措施。为此,将建设一批宽馏分重整装置做为重要措施之一。(2)、生产低分子BTX芳烃从煤焦油芳烃制造苯胺染料已有一百余年的历史,但是BTX大量应用于石油化学工业是近几十年事。第二次世界大战以后,人们对吃、穿、用的需求越来越高,化学纤维、塑料等合成材料工业迅猛发展,促使BTX产量以每年11的速度递增。由于石油裂解,特别是催化重整工艺技术的发展,把原来以煤为基础的小芳烃生产几乎全部转到以石油原料为基础的大芳烃生产上来。随
49、着我国人民物质文化生活水平的提高,现在BTX芳烃已成为我国发展石油化工的一个极为重要的基本有机原料。(3)、催化重整的其它用途 除生产高辛烷值汽油和低分子石油芳烃外,催化重整还副产大量廉价的氢气、液化石油气和各种牌号的溶剂油等产品,在国民经济发展中都具有极其重要的作用,氢气是国民经济重要资源之一,炼厂氢气是发展加氢技术的基础,有不少炼厂加氢装置规模是根据催化重整装置副产氢气的能力来规划的。综上所述催化重整在国民经济发展中的地位和作用是十分重要的300. 催化重整工艺有哪些主要的型式?目前,工业应用的催化重整过程主要有两种类型,一种是固定床重整过程,另一种是移动床重整过程。其中,固定床重整过程又
50、分为固定床半再生式和固定床末反再生式,移动床又分为轴向重叠式和水平并列式。301. 什么叫固定床半再生式重整工艺?固定床半再生式重整的特点是当催化剂运转一定时期后,活性下降而不能继续使用时,需就地停工再生(或换用异地再生好的或新鲜的催化剂),再生后重新开工运转,因此,称为半再生式重整过程。在固定床半再生式重整过程中,催化剂必须完成预定的加工任务,装置才能停工,将所有反应器中的催化剂同时进行再生,恢复因积炭失去的活性,以完成下一个运转周期的运转使命。显然,不进行再生,催化剂便无法继续运转。半再生重整过程的特点是:运转中的催化剂活性慢慢下降,欲保持必须的产品辛烷值或芳烃产率,必须不断提高反应温度,
51、到了运转末期,反应温度相当高,导致重整油收率下降,氢纯度降低,稳定气增加。302. 固定床半再生式重整工艺有些什么优、缺点?该工艺反应系统比其它方式简单,运转、操作与维护比较方便,建设费用较低,因此,该方法目前应用最多,但是该方法有如下一些缺点,由于催化剂活性变化,要求不断变更运转条件(主要是反应温度),而且停工再生影响全厂生产,每年至少再生一、二次,装置开工率较低,由于催化剂活性和选择性在运转初期和末期不同,产品产率和质量不稳定,氢纯度也随活性下降而降低。近年来,双(多)金属催化剂的活性和选择性得到改进,使其能在苛刻条件下长期运转,发挥了它的优势。 303. 什么叫固定床末反再生式重整工艺?
52、为解决因再生停工问题,我国在新装置设计中考虑采用末反再生式新工艺。与半再生式相比,它需要设置最后一台反应器的再生系统以及与系统隔离的高温阀。其实,固定床末反再生式重整过程与固定床半再生过程并没有什么本质的不同,它只是在半再生式重整过程的最后一个反应器中配备再生系统。因而,末反应器催化剂可以随时由工作系统切除,单独进行再生,而不必将全装置停工。304. 末反再生式重整工艺的改变有什么依据?事实上,最后一个反应器的积炭常常比前部反应器积炭量高数倍,因此,只要将末反应器催化剂再生,就可以进一步提高装置的能力,延长开工周期,有利于重整反应过程实现低压、高温、低氢油比的强化操作,适应提高产品质量、收率和
53、经济效益的需求。305. 什么叫做连续重整?连续重整除反应器外还有一个再生器,反应器为移动床,催化剂可在反应器与再生器之间流动,在连续重整正常操作的条件下,反应过的催化剂送到再生器中进行再生,再生后的催化剂再送回反应器。正因为这种型式的催化重整,并不需要在催化剂积炭失活后停工进行再生,所以称之为连续重整,其实是“连续再生催化重整”的简称。由于重整能在接近新鲜催化剂的条件下进行操作,同时允许降低反应压力和提高操作苛刻度,因此,催化剂显示了最高的活性。重整油和氢产率可达到最高,并且具有稳定的收率和较高的装置运转率。连续重整是七十年代发展起来的新技术,由于它适应于苛刻条件操作,产品收率高,操作周期长
54、,近年来发展很快。目前世界上已投入生产的连续重整装置已达100多套,连续重整工艺在催化重整中的比重不断增长。连续重整目前有两家专利技术:一家是美国UOP的技术;另一家是法国IFP的技术。306. 与半再生式重整相比,连续重整在工艺上有些什么特点?连续重整可以在较低压力(0.350.6MPa)和较小的氢油比(1.53.5分子比)的苛刻反应条件下操作,对原料的适应性比较强,与半再生重整相比,C5+收率可提高46(w),芳烃产率可以提高710(w)左右,氢产率可提高60200Nm3t操作比较稳定,周期可长达二年以上,它是目前世界上水平最高的催化重整技术。但由于要设置催化剂再生设施,投资要增加一些,它
55、的经济性随装置规模的加大而加大,并随反应条件苛刻度的提高而提高。与半再生工艺流程相比,而连续再生式催化剂实际上可维持一定的活性,能经常地生产具有一定性质的重整汽油或重整芳烃。但是,连续再生重整过程由于低压运转,要求系统内压力损失变小,这就需要使用新发展的加热炉和反应器。连续再生重整过程复杂,要求自动化控制,现代计算机模拟操作系统可免去许多繁烦的人工操作。所有这些,要求装置具有良好的维护和管理,特别需要具有良好耐磨性能的催化剂。307. 什么叫重叠式移动床连续重整工艺?重叠式移动床连续重整工艺是UOP公司的专利技术,所以又称为UOP CCR重整工艺。这种方法是连续地从反应器中排出失活的催化剂,在
56、另一个容器再生器中连续进行再生后重新回到轴向重叠放置的顶部的第一反应器中。使用现代双金属催化剂的移动床重叠式连续重整,可在低压下运转,并保持极高的活性,能生产质量稳定的高辛烷值汽油或芳烃。连续重整的第一、二、三、四反应器自上而下叠置排列,催化剂在连续再生器进行再生,反应器和再生器靠输送催化剂管线连接。第三、四反应器底部用过的催化剂借氢气或氮气输送到再生部分,进入再生器的催化剂自上而下借重力移动,在再生器中进行烧焦、氯化更新和干燥,使催化剂再生,再生后的催化剂用氢气提升至反应器上部,使之加热和还原,还原后的催化剂借重力从第一反应器下移至第三或第四反应器,排出后去再生系统,就完成催化剂的循环移动。 308. 什么叫并列式移动床连续重整工艺?并列式移动床连续重整工艺是IFP公司的专利技术,所以又称之为IFP CCR重整工艺。流程与重叠式移动床不同,这种流程的反应器不是上下重叠,而是彼此并列,各反应器排列位置与传统半再生式相似,原料油进入反应系统后的流动亦与半再生重整流程完全一样。但是它的催化剂处于流动状态,并设有专门的催化剂再生系统。309. 随着新配方汽油的推广,对连续重整工艺有些什么要求?在七、八十年代,无铅汽油的生产成为当时时髦的事情,重整的主要作用是生产高辛烷
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