催化重整课件

1、2020/7/15，石油加工工程，1。第10章催化重整，第1节概述，2020/7/15，石油加工工程，2。1.催化重整的原料和产品，“重整”是指烃分子重排成新的分子结构。目的：催化重整是生产高辛烷值汽油和轻芳烃(简称苯)的BTX)，同时也产生相当数量的副产品氢催化重整原料：直馏汽油馏分(石脑油)。目前，为了扩大原料来源，还使用了焦化汽油和加氢汽油产品：高辛烷值汽油、轻质芳烃(BTX)、副产品氢气和液化气。对原材料的要求：1 .合适的蒸馏范围；2.适当的家庭组成(高芳香潜力)；3.合格杂质含量，BTX苯甲苯二甲苯，2020年7月15日，石油加工工程，3。催化重整的原料主要是直馏汽油馏分，即石脑油

2、。根据不同的生产任务，所用原料的蒸馏范围也不同：在生产高辛烷值汽油时，一般使用80180馏分(宽馏分)；当主要生产BTX时，应使用60145馏分作为原料(窄馏分)。60130馏分在生产实践中经常被用作原料。对原料的要求如下：分数太高；催化剂容易结焦，导致快速失活；缩短了运行周期；分数太轻；它的开度很高；沸点低于80的C6环烷烃的调和开值高于苯。2020/7/15，石油加工工程，4，2020/7/15，石油加工工程，5，2，催化重整技术的发展，大致可分为三个阶段：第一阶段是从1940年到1949年。这一阶段是以氧化钼/氧化铝和氧化铬/氧化铝为催化剂的重整过程，也称为氢重整过程，其生产的汽油的开值

3、约为80；1949年，UOP公司开发了铂重整催化剂。铂/氧化铝催化剂活性高，稳定性和选择性好，液体产品收率和开值高。1967年，雪佛龙研究公司成功地研究了铂-稀土/氧化铝双金属重整催化剂并将其投入工业应用，称为铂-稀土重整，2020/7/15，石油加工工程，6，3，催化重整工艺，2020/7/15，石油加工工程，7，2020/7/15，石油加工工程，8 2020/7/15，石油加工工程，9。原料预处理包括三个部分：原料的预分馏、预脱砷和预加氢，目的是获得具有可接受的馏分范围和杂质含量的重整原料。为了保护昂贵的重整催化剂，严格限制原料中的杂质含量。预分馏：将重整原料切割到合适的沸程。在大多数情况

4、下，进入重整器的原料是在大气压下原油顶部的180(当生产高辛烷值汽油时)或130(当生产轻质芳烃时)的汽油馏分。在预分馏器中，80或60个轻馏分被切断。2020/7/15，石油加工工程，10，预加氢：除去原料油中对催化剂有害的杂质，使杂质含量达到极限要求。同时，烯烃被饱和以减少催化剂的积碳并延长操作周期。钼酸钴和钼酸镍催化剂通常用作预氢化催化剂，复合催化剂也是有用的。脱水塔用于脱水。重整原料油所需的含水量很低，一般汽提塔难以满足要求，因此采用蒸馏脱水法。脱水塔本质上是一个蒸馏塔。塔顶的产物是水和少量轻烃的混合物。冷凝和冷却后，油和水在分离器中分离，然后分别导出。，原料杂质要求：s : 0.15

5、0.5 g/g as :g/kg Pb : 10g/g n 3360 0.5g/g Cu :10g/g H2O 33602.0g/g，2020年7月15日，石油加工工程，2020年11月。为了保持较高的反应温度和反应速度，通常串联三至四个反应器，并且在反应器之间设置加热炉以将原料加热至所需的反应温度。通常，四个反应器中加入的催化剂的量之比为1，333，601.5，333，602.5，333，605，反应器的入口温度一般为480，520，2020/7/15，石油加工工程，12，芳烃生产和生产。原料预处理和重整反应的工艺流程基本相同，不同的是由于裂化反应，重整油含有少量的烯烃，在芳烃抽提过程中，烯

6、烃会与因此，富氢气体与这些烯烃饱和分离后的重整油将进入脱戊烷塔，C5轻组分从塔顶分离，脱戊烷塔油在塔底，这是芳烃抽提的进料，2020年7月15日。石油加工工程，13、为了生产芳烃产品，重整反应产物脱戊烷油一般含有芳烃3060，其余为非芳烃。在这种混合物中，芳香烃和非芳香烃具有相似的沸点或共沸现象。一般来说，很难通过精馏将其分离。通常采用液-液萃取法，先分离混合芳烃，再精馏芳烃。芳烃液-液萃取的原理是根据芳烃在溶剂中的不同溶解度将芳烃与非芳烃分离。2020/7/15，石油加工工程，14，在提取重整反应产物后获得苯、甲苯、二甲苯和重芳烃的混合物，芳烃精馏的目的是将它们分离成单体芳烃。目前，我国有两

7、种芳烃蒸馏工艺：一种是三塔工艺，用于生产苯、甲苯、混合二甲苯和重芳烃；另一种是五塔法，用于生产苯、甲苯、邻二甲苯、间对二甲苯、乙苯和重芳烃。2020/7/15，石油加工工程，15。目前，工业重整装置中广泛使用的反应系统工艺可分为两类：固定床反应器半再生工艺流程、移动床反应器连续再生工艺流程、固定床：主要特点是34个固定床反应器串联，每0.5升停油一次，所有催化剂原位再生一次；移动床：主要特点是设置了特殊的再生器，反应器和再生器均采用移动床反应器。催化剂在反应器和再生器之间连续循环和再生，通常每37天再生一次。2020/7/15，石油加工工程，16，移动床反应器中的连续再生重整反应系统，拥有美国

8、UOP公司和法国IFP公司的专利技术，是目前世界上两个主要的工业应用。UOP和IFP连续重整的反应条件基本相似，使用铂和锡催化剂。用于UOP连续重整的三个反应器堆叠在一起。IFP连续重整的三个反应器并联布置。胜利连续重整技术提供了更适宜的反应条件，获得了更高的芳烃产率、更高的液体产率和氢气产率。突出的优点是在小规模装置中使用连续重整是不经济的。2020年7月15日，石油加工工程，2020年7月15日，石油加工工程，18，2020/7/15，石油加工工程，20/7/15，石油加工工程，21，铂铼重整(固定床)的其它操作条件如下：空速：1.52h-1，氢油比：120033601(体积)；510:

9、1(分子比)压力：1.52.0兆帕反应温度：480，520连续重整装置的反应条件一般如下：反应压力：0.350.8兆帕氢油分子比：1.54反应温度：500，530，2020/7/15，石油加工工程，22，第二节催化重整1。催化重整的化学反应，以C6C11石脑油为原料，在一定的操作条件和催化剂的作用下，烃分子重排，使环烷烃和烷烃转化为芳烃和异链烷烃，同时产生氢气。工艺重整催化剂为双功能催化剂，即具有金属功能，进行脱氢和环化反应；它还具有酸性功能，进行异构化和加氢裂化反应，即6元环脱氢，2020/7/15，石油加工工程，24，2元环烷烃异构化，3直链烷烃异构化，2020/7/15，石油加工工程，2

10、5，4烷烃环脱氢，这是提高重整转化率的重要措施之一。26，5加氢裂化反应，6芳烃脱烷基反应(非主要反应)，2020/7/15，石油加工工程，27，7烯烃饱和反应(非主要反应)，8积碳反应(非主要反应)，烃深度脱氢生成烯烃和二烯，烯烃进一步聚合和环化形成稠合芳烃，其吸附在催化剂上并最终转化为焦炭。石油加工工程，28，可几乎完全转化，其中一些会发生副反应，这与催化剂的性能有关。在2020/7/15，石油加工工程，29中，上述三个反应都是产生具有高辛烷值的芳烃的反应，因此这些反应对目标产物是有益的，无论它们是高辛烷值汽油还是芳烃。然而，这三种反应的反应深度不同：六元环脱氢反应速度最快，转化率足够，是

11、催化重整的基本反应；五元环的异构化脱氢比前者慢得多，但大多数都转化了；烷烃脱氢环化缓慢，转化率低，2020/7/15，石油加工工程，30，异构化：五元环到六元环正烷烃异构化为异链烷烃不能直接生成芳烃，但有利于生成芳烃和提高汽油辛烷值，2020/7/15，石油加工工程，31，加氢裂化生成小分子烃，催化重整，加氢裂化也包括异构化反应，因此，加氢裂化反应有利于提高辛烷值，但过度加氢裂化会降低液体收率，所以加氢裂化在2020/7/15，石油加工工程，32，在生产中，“芳烃潜在含量”通常用于表征重整原料的反应性能，即当原料中的所有环烷烃转化为芳烃时可以获得的芳烃的量。计算方法如下(所有内容均以质量分数表

12、示)，2020/7/15，石油加工工程，33。芳烃潜在含量的定义：指重整原料中C6C8环烷烃转化为芳烃的总量，加上原料中所含的C6C8芳烃，合计占原料油的质量百分比(%)。本质：当原料中的所有C6C8环烷烃转化为芳烃时所获得的芳烃的量，2000石油加工工程，34，芳烃潜在含量仅显示生产芳烃的可能性(潜在能力)，而不是最高能力。原料中芳烃潜在含量越高，重整后芳烃产率越高。用“芳烃转化率”或“重整转化率”来表征重整原料的转化深度和操作水平，可以获得比实际生产中芳烃潜在含量更高的芳烃收率，2020年7月15日，石油加工工程，35秒，催化重整的主要操作因素，1。无论反应速度或化学平衡如何，反应温度都有

13、利于催化重整，但反应温度也受到以下因素的限制：设备材料；催化剂的热稳定性和碳容量；不良的副作用。提高反应温度会加剧加氢裂化反应，加速催化剂积碳，降低液体收率。目前，我国各重整装置的反应器入口温度大多在480，530，2020/7/15之间，石油加工工程，36。加权平均温度常用于表示催化重整反应温度。反应温度应随着催化剂活性的逐渐降低而逐渐升高，这有利于芳烃的生成和辛烷值的提高。然而，高温也加剧了副反应，这使得液体产物的产率降低。2020/7/15，石油加工工程，37，2反应压力影响产油量、芳烃产量、汽油质量和操作周期。在工业装置中，最后一个反应器的入口压力代表反应压力。提高反应压力不利于环烷烃

14、脱氢和烷烃环化脱氢，但有利于加氢裂化反应。因此，低压操作是一种现代重整技术，解决这一矛盾有两种方法：采用低压和频繁再生；采用更高的反应压力，牺牲一些转化率来延长生产周期，2020/7/15，石油加工工程，38。如何选择最合适的反应压力还应考虑原料的性质和催化剂的性能：对于容易生焦的原料，催化剂具有较大的生焦量和良好的稳定性，因此可以采用较低的反应压力。我国半再生铂铼重整采用约18个大气压的反应压力。铂重整采用2030atm，而连续再生重整装置的压力可降至8atm左右，甚至3.5atm，2020/7/15。在石油加工工程中，39，3进料空速和空速反映了反应时间的长度。对于某个反应器，空速越大，反

15、应时间越短，处理能力越大。空速的选择取决于催化剂的活性和原料的组成。催化重整中各种反应的反应速度不同，因此空速的变化对各种反应有不同的影响。环烷基原料可以使用较高的空速。对于石蜡基原料，必须使用较低的空速。对于铂催化剂，我国一般采用约3h-1的空速，铂铼重整装置采用1.52h-1，2020/7/15。在石油加工工程中，氢油比为40，4是为了抑制结焦反应；保护催化剂；它充当热载体，以降低反应床的温度降，并提高反应器中的平均温度；稀释原料以使原料均匀分布在床中，2020/7/15，石油加工工程，41。当总压力恒定时，增加氢油比意味着增加氢分压，这有利于抑制催化剂上的积碳。然而，增加氢油比会增加循环

16、氢的量和动力消耗也就是说，重整催化剂由金属组分、酸性组分和载体组成，其特征在于脱氢反应、异构化反应和裂化反应。1.重整催化剂为贵金属催化剂，主要金属活性组分为铂重整催化剂，对原料中杂质含量要求高。如何保证这两种功能的适当协调是催化剂制备和生产操作中非常重要的问题。2020年7月15日，石油加工工程，45，1。重整催化剂的组成，1。金属成分(主要是贵金属)氧化铝上负载的各种活性成分的相对活性如下：活性成分含量，%相对活性铂(铂)0.6 1.0铱(铱)0.6 0.7铑(铑)0.6 0.3钯(钯)0.60.15，2020年7月15日，石油加工工程，46。铂具有很强的吸附氢原子的能力，所以现在使用的重整催化剂都使用铂作为主要的金属成分。重整催化剂中铂的含量为0.2。在一定范围内，催化剂的活性随着铂含量的增加而增加。如何分散它，2020/7/15，石油加工工程，47。1969年以后，双金属和多金