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催化重整

已有 3456 次阅读 2009-10-9 20:04 |个人分类:石油化学类|系统分类:科普集锦| 催化, 重整

催化重整:在有催化剂作用的条件下,对汽油馏分中的烃类分子结构进行重新排列成新的分子结构的过程叫催化重整。
  石油炼制过程之一,加热、氢压和催化剂存在的条件下,使原油蒸馏所得的轻汽油馏分(或石脑油)转变成富含芳烃的高辛烷值汽油(重整汽油),并副产液化石油气和氢气的过程。重整汽油可直接用作汽油的调合组分,也可经芳烃抽提制取苯、甲苯和二甲苯。副产的氢气是石油炼厂加氢装置(如加氢精制、加氢裂化)用氢的重要来源。
  沿革 20世纪40年代在德国建成了以氧化钼(或氧化铬)/氧化铝作催化剂(见金属氧化物催化剂)的催化重整工业装置,因催化剂活性不高,设备复杂,现已被淘汰。1949年美国公布以贵金属铂作催化剂的重整新工艺,同年11月在密歇根州建成第一套工业装置,其后在原料预处理、催化剂性能、工艺流程和反应器结构等方面不断有所改进。1965年,中国自行开发的铂重整装置在大庆炼油厂投产。1969年,铂铼双金属催化剂用于催化重整,提高了重整反应的深度,增加了汽油、芳烃和氢气等的产率,使催化重整技术达到了一个新的水平。
  化学反应 包括以下四种主要反应:①环烷烃脱氢;②烷烃脱氢环化;③异构化;④加氢裂化。反应①、②生成芳烃,同时产生氢气,反应是吸热的;反应③将烃分子结构重排,为一放热反应(热效应不大);反应④使大分子烷烃断裂成较轻的烷烃和低分子气体,会减少液体收率,并消耗氢,反应是放热的。除以上反应外,还有烯烃的饱和及生焦等反应,各类反应进行的程度取决于操作条件、原料性质以及所用催化剂的类型。
  催化剂 近代催化重整催化剂的金属组分主要是铂,酸性组分为卤素(氟或氯),载体为氧化铝。其中铂构成脱氢活性中心,促进脱氢反应;而酸性组分提供酸性中心,促进裂化、异构化等反应。改变催化剂中的酸性组分及其含量可以调节其酸性功能。为了改善催化剂的稳定性和活性,自60年代末以来出现了各种双金属或多金属催化剂。这些催化剂中除铂外,还加入铼、铱或锡等金属组分作助催化剂,以改进催化剂的性能。
  过程条件 原料为石脑油或低质量汽油,其中含有烷烃、环烷烃和芳烃。含较多环烷烃的原料是良好的重整原料。催化重整用于生产高辛烷值汽油时,进料为宽馏分,沸点范围一般为80~180℃;用于生产芳烃时,进料为窄馏分,沸点范围一般为60~165℃。重整原料中的烯烃、水及砷、铅、铜、硫、氮等杂质会使催化剂中毒而丧失活性,需要在进入重整反应器之前除去。对该过程的影响因素除了原料性质和催化剂类型以外,还有温度、压力、空速和氢油比。温度高、压力低、空速小和低氢油比对生成芳烃有利,但为了抑制生焦反应,需要使这些参数保持在一定的范围内。此外,为了取得最好的催化活性和催化剂选择性,有时在操作中还注入适当的氯化物以维持催化剂的氯含量稳定。
  工艺流程 主要包括原料预处理和重整两个工序,在以生产芳烃为目的时,还包括芳烃抽提和精馏装置。经过预处理后的原料进入重整工段(见图),与循环氢混合并加热至490~525℃后,在1~2MPa下进入反应器。反应器由3~4个串联,其间设有加热炉,以补偿反应所吸收的热量。离开反应器的物料进入分离器分离出富氢循环气(多余部分排出),所得液体由稳定塔脱去轻组分后作为重整汽油,是高辛烷值汽油组分(研究法辛烷值90以上),或送往芳烃抽提装置生产芳烃。
  应用和发展 催化重整是提高汽油质量和生产石油化工原料的重要手段,是现代石油炼厂和石油化工联合企业中最常见的装置之一(见彩图)。据统计,1984年全世界催化重整装置的年处理能力已超过350Mt,其中大部分用于生产高辛烷值汽油组分。中国现有装置则多用于生产芳烃,生产高辛烷值汽油组分的装置也正在发展。
  为了解决因强化操作而引起的催化剂结焦的问题,除改进催化剂的性能外,在催化剂再生方式上开辟了以下三种途径:①半再生,即经过一个周期的运转后,把重整装置停下,催化剂就地进行再生。②循环再生,设几个反应器,每一个反应器都可在不影响装置连续生产的情况下脱离反应系统进行再生。③连续再生,催化剂可在反应器与再生器之间流动,在催化重整正常操作的条件下,一部分催化剂被送入专门的再生器中进行再生。再生后的催化剂再返回反应器。
  参考书目
  G.D.Hobson,Modern Petroleum Technology,5th ed.,Part 1 & 2,John Wiley & Sons,New York.1984.

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