催化重整培訓教材PPT

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催 化 重 整 第一節(jié) 概述 ?催化重整是一個以汽油（主要是 直餾汽油 ）為原料生產 高辛烷值汽油 及 輕芳烴 （苯、甲苯、二甲苯，簡稱 重要煉油過程，同時副產相當數(shù)量的 氫氣 ?催化重整過程的主要反應是原料中的 環(huán)烷烴及部分烷烴在催化劑上的 芳構化 和 異構化 反應，產生芳香烴和異構烴，從而提高了汽油的辛烷值 一、催化重整的原料和產品 1、原料 ? 主要是 直餾汽油 餾分，也稱石腦油（ ? 二次加工汽油如 焦化汽油、催化裂化汽油 ，需經(jīng)加氫精制除去烯烴、硫、氮等非烴組分后加入精制石腦油作為重整原料 ? 生產高辛烷值汽油為目的： 80～ 180℃ 餾分； ? 生產 60～ 130℃ 餾分 催化重整的原料和產品 ?2、產品 ?催化重整汽油 是無鉛高辛烷值汽油的重要組分，發(fā)達國家占車用汽油的 25～ 30% ?世界有一半以上的?氫氣 是煉廠加氫過程的重要原料，重整副產氫氣是比較廉價的氫氣來源 二、催化重整技術發(fā)展概況 催化重整工藝技術的發(fā)展與催化劑發(fā)展緊密相連，經(jīng)歷了以下幾個階段： ?1940～ 1949 臨氫重整 催化劑 ：氧化鉬 /氧化鋁、氧化鉻 /氧化鋁 反應器 ：固定床、移動床、流化床 特點 ：催化劑活性不高，汽油的辛烷值不太高，催化劑失活快，反應周期短、處理能力小、操作費用大 催化重整技術發(fā)展概況 ?1967～至今 鉑錸重整： 催化劑：鉑－錸 /氧化鋁 反應器：固定床 特點：容炭能力強，穩(wěn)定性高，在較高的溫度和較低的氫分壓下活性良好，提高了汽油的辛烷值，汽油、芳烴和氫氣的產率高 催化重整技術發(fā)展概況 ?1950～ 1967 鉑重整 催化劑 ：鉑 /氧化鋁 反應器 ：固定床，半再生式流程 特點 ：活性高、穩(wěn)定性好、選擇性好、液體產物收率高、運轉周期長，催化劑價格昂貴 催化重整技術發(fā)展概況 ?近年來發(fā)展連續(xù)重整 催化劑 ：鉑－錫催化劑 反應器 ：移動床連續(xù)再生式 特點 ：催化劑連續(xù)再生；反應條件苛刻：低反應壓力、低氫油比和高反應溫度；重整生成油的辛烷值高（ 00），液體和氫氣產率高；投資也高 30％ 原料預處理 ?預分餾：切取合適沸程的原料， 80 60?預加氫：脫除雜質，飽和烯烴 ?預脫砷：按照砷含量裝填催化劑，或采用吸附法或氧化法脫砷 以生產芳烴為目的時，重整后還須加氫，目的：飽和烯烴，以免烯烴混入芳烴，影響芳烴純度 催化重整工藝流程 ?生產高辛烷值汽油： 原料預處理和重整反應 ?生產芳烴： 原料預處理和重整反應，以及芳烴分離部分，包括烯烴飽和、芳烴溶劑抽提、混合芳烴精餾分離 第二節(jié) 催化重整的化學反應 ?一、催化重整的主要反應 ? 六元環(huán)烷的脫氫反應 ? 五元環(huán)烷的異構脫氫 ? 烷烴的環(huán)化脫氫反應 ? 異構化反應 ? 加氫裂化反應 ? 生焦反應 催化重整的主要反應 5、加氫裂化反應 加氫裂化反應有利于提高辛烷值，但會使 液體產物收率下降，要適當控制 、生焦反應 烴類脫氫 烯烴 聚合環(huán)化 積炭 一、催化重整的主要反應 + 3 3 (20) 六元環(huán)烷烴脫氫 —— 生成 芳烴 和 提高辛烷值 的主要反應，反應很快 ，在工業(yè)應用條件下，一般能達到化學平衡，生成芳烴，大幅度 提高 、六元環(huán)烷的脫氫反應 催化重整的主要反應 3 J/((20) 五元環(huán)烷烴 異構脫氫 —— 比六員環(huán)烷脫氫反應慢得多，大部分能轉化成芳烴 2、五元環(huán)烷的異構脫氫 催化重整的主要反應 3 (烷烴脫氫環(huán)化 — 提高 辛烷值顯著、速度慢，轉化率較小 3、烷烴的環(huán)化脫氫反應 二、催化重整反應的特點 ?1、六元環(huán)烷烴的脫氫 ? 反應很快，在工業(yè)應用條件下，一般能達到化學平衡 ? 強吸熱反應，且碳原子數(shù)越少，環(huán)烷脫氫反應熱越大 ? 平衡常數(shù)都很大，且隨著碳原子數(shù)的增大而增大 ? 它是生產芳烴和提高辛烷值的主要反應 催化重整反應的特點 ?2、五元環(huán)烷烴的異構脫氫 ? 五元環(huán)烷烴的異構脫氫反應是 強吸熱反應 ? 五元環(huán)烷烴異構脫氫反應可看作由兩步反應組成 ? 反應比六元環(huán)烷脫氫反應慢，大部分可轉化成芳烴 C H 3 Z 0 1 Z 0 2+ 3 H 2催化重整反應的特點 ?3、五元環(huán)烷烴與六元環(huán)烷烴重整反應的對比 ? 五元環(huán)烷烴的異構脫氫反應與六元環(huán)烷烴的脫氫反應在熱力學規(guī)律上是很相似的，即它們都是 強吸熱反應 ，在重整反應條件下的 化學平衡常數(shù)都很大 ，反應可以充分地進行 ? 從反應速度來看，這兩類反應卻有相當大的差別，五元環(huán)烷烴異構脫氫反應的速度較低 ? 當反應時間較短時，五元環(huán)烷烴轉化為芳烴的轉化率會距離平衡轉化率較遠 催化重整反應的特點 ? 與六元環(huán)烷烴相比，五元環(huán)烷烴還較易發(fā)生加氫裂化反應，這也導致轉化為芳烴的轉化率降低 ? 提高五元環(huán)烷烴轉化為芳烴的選擇性主要地是要靠尋找更合適的催化劑和工藝條件 ? 催化劑的異構化活性對五元環(huán)烷烴轉化為芳烴有重要的影響 催化重整的主要反應 7(2) 烷烴異構化反應，雖不能生成芳烴，但能提高辛烷值 4、異構化反應 催化重整的反應特點 ? 4、烷烴的環(huán)化脫氫反應 ? 環(huán)烷烴在重整原料中含量有限，如何使 烷烴生成芳烴 有著重要意義 ? 從熱力學角度來看，分子中碳原子不小于 6的烷烴都可以轉化為芳烴，而且都可能得到較高的平衡轉化率 ? 為了使烷烴更多地轉化為芳烴，關鍵在于提高烷烴的環(huán)化脫氫反應速度和提高催化劑的選擇性 ? 烷烴的分子量越大，環(huán)化脫氫反應速度也越快 催化重整的反應特點 ? 從熱力學上分析，雖然烷烴在重整條件下環(huán)化脫氫的平衡轉化率還比較高，但是在實際生產中，烷烴的轉化率卻很低，距離平衡轉化率很遠 ? 與僅使用鉑催化劑相比，使用鉑錸催化劑時烷烴的轉化率高一些 ? 提高反應溫度和降低反應壓力有利于烷烴轉化為芳烴，但是催化劑上 積炭速度加快 ，生產周期縮短 ? 鉑錸等雙金屬和多金屬催化劑比鉑催化劑有更好的選擇性，較高的容炭能力和較高的穩(wěn)定性，在低壓和高溫下能保持活性穩(wěn)定，從而大大地提高了芳烴的產率 催化重整的反應特點 ?5、異構化反應 ? 在催化重整條件下，各種烴類都能發(fā)生異構化反應，其中最有意義的是 五元環(huán)烷烴異構化生成六元環(huán)烷烴 和 正構烷烴異構化 ? 正構烷烴異構化可提高汽油的辛烷值，由于異構烷烴比正構烷烴更易于進行環(huán)化脫氫反應，因此異構化也間接地有利于生成芳烴 ? 正構烷烴的異構化是輕度放熱的可逆反應，因此反應產物的辛烷值最高只能達到平衡異構混合物的辛烷值。烷烴的分子越大，其平衡異構物的辛烷值越低 催化重整的反應特點 ? 烷烴異構化反應是放熱反應，提高反應溫度將使平衡轉化率下降 ? 但實際上常常是提高溫度時異構物的產率增加，這是因為升溫加快了反應速度而又未達到化學平衡之故 ? 但反應溫度過高時，由于加氫裂化反應加劇，異構物的產率又下降 ? 反應壓力和氫油比對異構化反應的影響不大 催化重整的反應特點 ?6、加氫裂化反應 ? 加氫裂化反應是包括裂化、加氫、異構化的綜合反應 ? 加氫裂化生成較小的烴分子和較多的異構產物，有利于辛烷值的提高，但是會使汽油收率下降 ? 主要是按正碳離子機理進行的反應 ? 烷烴加氫裂化生成小分子烷烴和異構烷烴 10483167 ?催化重整的反應特點 ? 環(huán)烷烴加氫裂化而開環(huán)，生成異構烷烴 ? 芳香烴的苯核較穩(wěn)定，加氫裂化時主要是側鏈斷裂，生成苯和較小分子的烷烴 ? 含硫、氮、氧的非烴化合物在加氫裂化時生成氨、硫化氫、水和相應的烴分子 C H 3+ H 2 C H 3 C 2 C H 2C H 3C H 3C 3C H 3+ H 2 + C 3 H 8催化重整的反應特點 ? 加氫裂化是中等程度的放熱反應，可以認為加氫裂化反應是不可逆反應，因此一般不考慮化學平衡問題而只研究它的動力學問題 ? 提高反應壓力有利于加氫裂化反應的進行 ? 加氫裂化反應速度較低，其反應結果一般在最后的一個反應器中才明顯地表現(xiàn)出來 反應溫度 ?反應器入口溫度： 480～ 530℃ ?采用 多個串連反應器 ? 前面反應器的溫度較低，主要進行 環(huán)烷脫氫反應 ? 后面溫度較高，主要進行烷烴 環(huán)化脫氫 ? 反應溫度隨催化劑活性降低而逐步提高 ?單鉑催化劑反應溫度較低，鉑－錸、鉑－錫雙金屬催化劑反應溫度較高 催化重整的反應特點 ?7、生焦反應 ? 生焦傾向的大小與原料的分子大小及結構有關，餾分越重、含烯烴越多的原料通常也容易生焦 ? 有的研究者認為，在鉑催化劑上的生焦反應，第一步是生成單環(huán)雙烯和雙環(huán)多烯 ? 有的認為烷基環(huán)戊烷脫氫生成的烷基環(huán)二烯是生焦的中間物料 ? 關于生焦的位置，多數(shù)研究者認為在催化劑的金屬表面和酸性表面均有焦炭沉積 三、催化重整的主要操作因素 ?催化劑性能 ?反應溫度 ?反應壓力 ?氫油比 ?空速等 1、反應溫度 ? 催化重整的主要反應如環(huán)烷脫氫和烷烴環(huán)化脫氫都是吸熱反應，所以無論從反應速度或是化學平衡的角度都希望采用 較高的反應溫度 ? 重整反應是在 絕熱反應器 內進行的，反應熱要靠進料本身攜帶的熱量供給，造成反應器床層溫度不斷下降，不利于化學平衡、反應速率和催化劑活性的發(fā)揮 ? 為維持較高的反應溫度，反應需要 分段 進行，在各反應器之間進行之間 加熱 ，以維持足夠高的平均反應溫度 反應溫度 ?提高反應溫度受到以下幾個因素的限制 ? 設備材質和性能 ? 催化劑的耐熱穩(wěn)定性 ? 非理想的副反應，提高反應溫度使加氫裂化反應加劇，催化劑積炭加快，液體產物收率下降 2、反應壓力 ? 環(huán)烷的脫氫、異構脫氫以及烷烴的環(huán)化脫氫反應都是強吸熱反應， 又是體積增大的可逆反應。因此，溫度升高時，反應向著吸熱方向進行，平衡轉化率增大；當溫度不變時，壓力升高，平衡轉化率下降 ? 高反應壓力對 脫氫反應不利 ，對 加氫裂化反應有利 ? 在較低的壓力下可以得到較高的汽油產率和芳烴產率，氫氣的產率和純度也較高 ? 低壓下催化劑上 積炭速度較快 ，縮短操作用期 反應壓力 ? 解決這個矛盾的方法 ? 采用較低的壓力，經(jīng)常再生催化劑 ? 采用較高的壓力，犧牲一些轉化率以延長操作周期 ? 如何選擇最適宜的反應壓力，還要考慮到原料的性質和催化劑的性能 ? 對易生焦的原料（重餾分）通常要采用較高的反應壓力 ? 催化劑的容焦能力大、穩(wěn)定性好，則可以采用較低的反應壓力 反應壓力 ?鉑錸 等雙金屬及多金屬催化劑有較高的穩(wěn)定性和容焦能力，可以采用較低的反應壓力 ?半再生式鉑－錸重整壓力： 鉑重整壓力： 2～ 3 連續(xù)再生式重整裝置的壓力： 、空速 ? 空速（反應時間）對各類反應的影響不同 ? 六元環(huán)烷脫氫反應速度很高，比較容易達到化學平衡，對這類反應來說，延長反應時間意義不大 ? 但是對反應速度慢的加氫裂化和烷烴環(huán)化脫氫反應，延長反應時間會有較大的影響 ? 在一定范圍內提高空速，在保證環(huán)烷脫氫反應的同時減少加氫裂化反應，可以得到較高的芳輕產率和液體收率 空 速 ?對一定的反應器，空速主要取決于 催化劑的活性水平 ?選擇空速時還應考慮到 原料的性質 ，對環(huán)烷基原料可以采用較高的空速，而對烷基原料則用較低的空速 ?鉑重整裝置的空速： 3 ?鉑錸重整裝置的空速： 2 、氫油比 ? 在催化重整中，使用循環(huán)氫的目的 ? 抑制生焦反應、保護催化劑 ? 起到 熱載體 的作用，減小反應床層的溫降，提高反應器內的平均溫度 ? 稀釋原料，使原料均勻地分布于床層 ? 總壓不變，提高氫油比意味著提高氫分壓，有利于抑制催化劑上積炭；但是提高氫油比使循環(huán)氫量增大，壓縮機消耗功率增加 ? 氫油比過大時會由于減少了反應時間而降低轉化率 氫油比 ?對于 穩(wěn)定性較高的催化劑 和 生焦傾向性小的原料 ，可以采用較小的氫油比，反之則采用較大的氫油比 ?鉑重整裝置采用的氫油摩爾比一般為 5～ 8，使用鉑錸催化劑時一般＜ 5，新的連續(xù)再生式重整則進一步降至 1～ 3 第三節(jié) 重整催化劑 ?一、重整催化劑的類型和組成 ? 重整催化劑屬于貴金屬催化劑 ? 按照所含金屬組分的種類，分為單金屬、雙金屬和多金屬催化劑 一、重整催化劑的類型和組成 重整催化劑 酸性擔體：含鹵素的 γ 助催化劑：錸、錫 基本活性組分：鉑 脫氫加氫活性 中心 本身不起作用，加入后對活性、選擇性、穩(wěn)定性有利，不易結焦 酸性中心 ，裂化、異構化中心，鹵素調節(jié)酸性強弱 重整催化劑的類型和組成 ? 兩種功能適當配合 ? 若僅脫氫活性很強 ，則只能加速六元環(huán)烷的脫氫，而對于五元環(huán)烷和烷烴的芳構化及烷烴的異構化則反應不足，不能達到提高汽油辛烷值和芳烴產率的目的 ? 若僅酸性功能很強 ，則會有過度的加氫裂化，使液體產物收率下降，五元環(huán)烷和烷烴轉化成芳烴的選擇性下降，同樣也不能達到預期的目的 1、金屬組分 ?鉑：提高脫氫活性、穩(wěn)定性和抗毒物能力，但成本高，工業(yè)上催化劑含鉑 ?鉑－錸：提高容炭能力和穩(wěn)定性，錸 :鉑為 1鉑－錫：高溫、低壓下，良好的選擇性和再生性能 2、鹵素 ? 改變鹵素含量可調節(jié)催化劑的 酸性 功能，含量增加，異構化、加氫裂化等酸性反應的催化活性增強。有氟氯型和全氯型兩種 ? 氟在催化劑上比較穩(wěn)定，在操作時不易被水帶走。但是氟的加氫裂化性能較強，使催化劑的性能變差 ? 氯在催化劑上不穩(wěn)定，容易被水帶走，需要根據(jù)水－氯平衡狀況注氯或催化劑進行氯化 鹵素 ?一般新鮮的全氯型催化劑含氯 實際操作中要求含氯量穩(wěn)定在 ?鹵素太低 ：酸性功能不足，芳烴轉化率低或生成油辛烷值低 ?鹵素太高 ：加氫裂化反應增強，導致液體產物收率下降 3、擔體氧化鋁 ?擔體本身并沒有催化活性，但是具有較大的比表面和較好的機械強度 ?擔體能使活性組分很好地分散在其表面上，從而更有效地發(fā)揮其作用、節(jié)省活性組分的用量，同時也提高了催化劑的穩(wěn)定性和機械強度 擔體氧化鋁 ? 擔體應具備適當孔結構?？讖竭^小不利于原料和產物擴散，易于在微孔口結焦，使內表面不能充分利用從而使活性迅速下降 ? 采用雙金屬或多金屬催化劑時，操作壓力較低，要求催化劑有較大的容焦量以保證穩(wěn)定的活性。因此這類催化劑的擔體的孔容和孔徑要稍大些 ? 為了改善重整反應的擴散效應，催化劑的擔體一般采用 催化劑的使用性能 3）再生性能 ?催化劑對熱穩(wěn)定性好，因積炭而失活的催化劑可以再生恢復活性 ?多次再生，活性還是要下降，不能完全恢復更新 4）機械強度 ?催化劑裝卸和操作條件變化，導致床層壓降增大 二、工業(yè)重整催化劑的種類及其性能 ?1、工業(yè)重整催化劑的種類 ?鉑 ? 固定床重整裝置，穩(wěn)定性好 ?鉑 ? 移動床連續(xù)重整裝置，選擇性、再生性好 2、催化劑的使用性能 ?1）活性和選擇性 ?根據(jù)生產目的有二種表示方法 ?以生產芳烴為目的，以芳烴轉化率表示 ?以生產高辛烷值為主，以辛烷值～產率曲線表示 催化劑的使用性能 2）穩(wěn)定性和壽命 隨使用時間的延長和高溫的作用，催化劑微觀結構變化，導致活性和選擇性下降，這種保持活性和選擇性的能力為穩(wěn)定性 ?活性穩(wěn)定性： 以反應前、后期的催化劑反應溫度的變化表示 ?選擇性穩(wěn)定性： 以新催化劑和運轉后期催化劑的選擇性變化表示 三、催化劑的失活和中毒 1、催化劑失活 ?積炭，鹵素流失、鉑晶粒聚集使分散度減小、催化劑中毒等，主要是 積炭 ?積炭失活 ：縮合芳烴。積炭引起的活性降低可采用提高反應溫度來補償，再生燒去積炭 ?積炭速度與原料性質和操作條件有關 ? 原料終餾點高、不飽和烴含量高，積碳速度快 ? 高溫，低壓、低空速、低氫油比等也會使積碳速度加快 1、燒焦 ?提高再生溫度，加快燒焦速度 ?提高循環(huán)氣量，增大系統(tǒng)壓力降 ?在較緩和的條件下再生，催化劑活性恢復的很好。 ?控制循環(huán)氣中的 水含量和 催化劑的中毒 非永久性毒物 ?硫 ：生成 循環(huán)氫中積聚，導致催化劑的脫氫活性下降 ?氮 ：有機氮化合物轉化為氨，吸附在酸性中心上，抑制催化劑的加氫裂化、異構化和環(huán)化脫氫性能 ?鉑催化劑中毒。 O，也可看成是毒物 3、關于水、氯平衡 ? 重整催化劑為脫氫和酸性雙功能催化劑。 氯和氟是催化劑的酸性功能的主要來源 ? 氯：過低，活性下降；過高，加氫裂化反應加劇，液體產物收率下降 ? 原料含氯過高時，氯會在催化劑上積累 ? 原料含水過高或者反應時生成水過多，水會沖洗氯而使催化劑氯含量降低，使催化劑的活性和穩(wěn)定性降低 ? 采取注氯、注水等辦法來保證催化劑含氯量－水氯平衡 四、催化劑的再生 重整催化劑的再生過程包括 燒焦、氯化更新和干燥 1、燒焦 ? 控制好再生溫度 ：過高的再生溫度和床層局部過熱，催化劑的結構破壞，造成永久性失活 ? 控制循環(huán)氣中的 含氧量 對控制床層溫升有重要作用 ? 循環(huán)氣量 過小不利于再生熱導出床層，造成床層溫升過大 2、催化劑的中毒 永久性毒物 ?砷 與鉑形成合金，造成催化劑永久性失活 ? 當催化劑上砷含量超過 200 化劑的活性完全喪失 ?鉛 與鉑可以形成穩(wěn)定的化合物，造成催化劑失活 ? 石油餾分中含鉛很少，鉛的來源主要是原料油被含鉛汽油污染所致 2、氯化、更新 ?積炭催化劑經(jīng)燒焦后其活性可以基本上恢復，但是還不能完全恢復 ?重整催化劑在使用過程中，特別是在燒焦時，鉑晶粒會逐漸長大，分散度降低 ?燒焦過程中產生的水，會使催化劑上的氯流失 浙江海洋學院 59 ?氯化更新的作用補充氯，并使鉑晶重新分散，以便恢復催化劑的活性 ?二氯乙烷，用空氣或者含氧量高的惰性氣體 ?單獨用氮氣循環(huán)不利于鉑晶粒的分散 氯化、更新 ?氯化 ? 在燒焦之后，用含氯氣體在一定的溫度下處理催化劑，使鉑晶粒重新分散，從而恢復催化劑的活性 ? 條件： 510℃ 、常壓、 2 h ?更新 ? 氯化之后，用干空氣在高溫下處理催化劑，使鉑的表面再氧化以防止鉑晶粒的聚集 ? 條件： 540℃ 、 2 h 五、重整催化劑的還原和硫化 1、還原 ?新鮮催化劑和再生的催化劑中的金屬組分都處于 氧化狀態(tài) ，必須先還原成 金屬狀態(tài) 才能使用 ?鉑 (或鉑錸 )的氧化物還原成金屬形態(tài) ?還原是在 循環(huán)氫 的氣氛下，在 250℃ 、 320 ℃ 和 480 ℃ 分三段進行，在還原過程中有水生成 3、干燥 ? 干燥工序多在 540 ℃ 左右進行 ? 干燥時循環(huán)氣體中若含有碳氫化合物會影響鉑晶粒的分散度，甲烷的影響不明顯，但較大分子量的碳氫化合物會產生顯著的影響 ? 用空氣或高含氧量氣體作循環(huán)氣可以抑制碳氫化合物的影響 ? 在氮氣流下，鉑錸和鉑錫催化劑在 480℃ 時就開始出現(xiàn)鉑晶粒聚集的現(xiàn)象；但是當?shù)獨饬髦泻?10％以上的氧氣時，能顯著地抑制鉑晶粒的聚集 ? 催化劑干燥時的循環(huán)氣體以采用 空氣 為宜 2、預硫化 ?鉑錸和某些多金屬催化劑在開工進油初期可能表現(xiàn)出強烈的 氫解 性能和 深度脫氫 性能 ? 前者導致催化劑床層產生劇烈的溫升，嚴重時可能損壞催化劑和反應器 ? 后者導致催化劑迅速積炭，使其活性、選擇性和穩(wěn)定性變差 ?重整反應前需進行催化劑的 預硫化 以抑制催化劑的氫解性能和深度脫氫性能 1、原料選擇 目的產品 沸點范圍 苯 60～ 85℃ 甲苯 85～ 110 ℃ 二甲苯 110～ 145 ℃ 0～ 145 ℃ 高辛烷值汽油 80～ 180 ℃ 輕芳烴－汽油 60～ 180 ℃ 預硫化 ?預硫化：硫醇或二硫化碳作硫化劑，用預加氫精制油稀釋后經(jīng)加熱進入反應系統(tǒng)， 350壓力 鉑錸和鉑銥系列催化劑的氫解活性都較強，使用之前都要經(jīng)過預硫化處理 ?鉑錫 系列催化劑不需要預硫化，因為錫能起到與硫相當?shù)囊种谱饔? 第四節(jié) 催化重整工藝流程和反應器 生產高辛烷值汽油目的： 原料預處理 重整反應 原料 高 生產 原料預處理 重整反應 原料 烴分離 一、催化重整原料及預處理 重整催化劑昂貴、易中毒，需要適當?shù)脑? 1、原料選擇 （ 1）餾分組成 根據(jù)目的產品的需要，選擇不同的餾分 3、原料的來源 ? 常規(guī)的重整原料為直餾石腦油餾分 ? 加氫裂化和加氫精制石腦油也是良好的重整原料 ? 熱加工汽油和催化裂化汽油也可作為重整原料，但是需要注意： ? 先進行加氫精制，之后與直餾汽油混合后作為重整原料 ? 如果焦化汽油占預加氫原料的 50%以上，通常采用兩段加氫：第一段低溫淺度加氫，使二烯烴飽和；第二段深度加氫精制 原料選擇 ?沸點小于 60 ℃ 的烴分子碳數(shù)小于 6，不能生成芳烴。所以重整原料的初餾點要大于 60 ℃ ，過多的輕組分降低重整效率 ?終餾點一般為 180 ℃ （生產汽油），因為重整反應后沸點升高 6～ 14 ℃ 原料選擇 （ 2）族組成 ? 原料油中環(huán)烷烴含量高，產品產率和辛烷值都高，同時催化劑上的積炭少、失活較慢、壽命延長，因此 含環(huán)烷烴多的餾分是催化重整的良好原料 ? 在實際生產中，常用 芳烴潛含量 的多少來表示重整原料油的優(yōu)劣 ? 芳烴潛含量 就是把原料中的全部環(huán)烷烴都轉化為芳烴 (一般指 8芳烴 )與原料中本身含有的 8芳烴二者之和占原料油的質量百分數(shù)，算法如下 原料選擇 環(huán)烷烴全部轉化為芳烴時所能生成的芳烴量稱為潛含量 芳烴潛含量 % = 苯潛含量 %+甲苯潛含量 % + 苯潛含量 % = × 78/84 + 苯 %（原料中） 甲苯潛含量 % = × 92/98 + 甲苯 % = × 106/112 + 四、重整反應器 ?1、軸向反應器 ?高徑比一般略大于 3 1－合金鋼襯里 2－耐火水泥層 3－碳鋼殼體 4－測溫點 5－鋼絲網(wǎng) 6－油氣出口集合管 7－分配頭 8－惰性小球 9－催化劑 10－催化劑卸出口 重整反應器 ?2、徑向反應器 ?與軸向式反應器比較，徑向式反應器的主要特點是氣流以較低的流速徑向通過催化劑床層， 床層壓降較低 1－扇形筒 2－催化劑取樣口 3－催化劑卸料口 4－分配器 5－中心管罩帽 6－瓷球 7－催化劑 8－中心管 五、反應器個數(shù)及催化劑裝入量 ?重整宏觀表現(xiàn)為吸熱反應，在絕熱反應器中存在溫降 ?工業(yè)中，為了避免反應溫度下降過多，采用幾個反應器串聯(lián)，在每兩個反應器之間設加熱爐進行加熱，以保證所需的反應溫度 ?采用的反應器應當是多少個才是合理的 ? ?各反應器的催化劑裝入量應當選用怎樣的比例關系 ? 反應器個數(shù)及催化劑裝入量 ?從理論上講，反應器的個數(shù)越多，催化劑的利用效率也越高 ?反應器的個數(shù)多時，單個反應器的溫降小，床層溫度均勻，這對反應顯然是有利的 ?但采用反應器的個數(shù)過多在經(jīng)濟上顯然是不合理的 ?工業(yè)中一般串連三、四個反應器 反應器個數(shù)及催化劑裝入量 ?第一反應器的溫度降低得最劇烈 ?第二反應器的溫皮下降較緩和些 ?第三反應器的溫度下降最緩和 反應器個數(shù)及催化劑裝入量 ?第一反應器催化劑的裝入量應小些，后面的反應器宜多些 ?在第一、二反應器中，環(huán)烷烴脫氫反應是主要的，這類反應的反應速率快，故空速可以高，裝入較少量催化劑即可 ?烷烴的脫氫反應和加氫裂化反應的反應速率較饅，主要是在第三、四反應器中發(fā)生，故空速需要低一些，裝入催化劑的量要多一些 反應器個數(shù)及催化劑裝入量 ?工業(yè)裝置采用的比例大體上如下 ?三個反應器： ?四個反應器： 1: 問題與思考 ?催化重整的目的、原料、產品、反應、催化劑、影響因素、催化劑的失活與再生、原料預處理的目的、原料選擇、芳烴潛含量、重整工藝