催化重整技術(shù)講義.ppt

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1、第十章催化重整本章的主要內(nèi)容：概述烴類的催化重整反應(yīng)催化重整催化劑催化重整原料的影響反應(yīng)條件對催化重整的影響第一節(jié)概述一、催化重整原料與產(chǎn)品重整是指烴類分子經(jīng)過反應(yīng)重新組成新的結(jié)構(gòu)。催化重整是在催化劑作用下從石油輕餾分生產(chǎn)高辛烷值汽油組分或芳香烴的工藝過程，副產(chǎn)氫氣則是加氫裝置的重要氫源。催化重整的原料：直餾的汽油餾分，又稱為石腦油。焦化汽油加氫裂化汽油生產(chǎn)高辛烷值汽油時，用80～180℃的石腦油。生產(chǎn)輕芳烴為主時，用60～130℃的石腦油。加工原料的餾分范圍：催化重整的產(chǎn)物：高辛烷值汽油，RON達到95以上。輕芳烴（苯、甲苯、

2、二甲苯，簡稱BTX）。副產(chǎn)物為氫氣。二、催化重整技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r催化重整技術(shù)的發(fā)展與催化劑的發(fā)展密切相關(guān)，大體分為三個階段：1940美國建成了第一套以氧化鉬/氧化鋁作催化劑的催化重整裝置，后來又建成了氧化鉻/氧化鋁作催化劑的重整裝置。該過程又稱臨氫重整過程，可以生產(chǎn)RON為80左右的汽油。其缺點就是：催化劑活性不高，積炭快，反應(yīng)周期短，處理能力小，操作費用大，汽油的辛烷值也不高。1949美國UOP公司開發(fā)出了鉑重整催化劑，并建成了用Pt/Al2O3作催化劑的重整裝置，從此開始了催化重整大力發(fā)展的時期。Pt/Al2O3催化劑的活性高

3、、穩(wěn)定性好、選擇性好、液體產(chǎn)物收率高，反應(yīng)運轉(zhuǎn)周期長，催化劑表面積炭后經(jīng)過再生其活性基本可以恢復(fù)到新鮮催化劑的水平。1967年美國雪弗隆公司發(fā)明成功了鉑錸/氧化鋁雙金屬重整催化劑并投入工業(yè)應(yīng)用，從此開始開始了雙金屬和多金屬重整催化劑及其相關(guān)工藝技術(shù)發(fā)展的時期，并逐步取代了鉑重整催化劑。其突出優(yōu)點就是：容炭能力強，穩(wěn)定性較高，因而可以在較高的反應(yīng)溫度和較低的氫分壓下操作。催化劑還能保持良好的活性，汽油的辛烷值與產(chǎn)率、芳烴與氫氣的產(chǎn)率均比較高。三、催化重整工藝流程簡述由于催化重整是吸熱過程，所以在反應(yīng)過程中溫度逐漸降低，為此催化重整

4、一般是3～4個反應(yīng)器串聯(lián)，在每個反應(yīng)器之間通過加熱爐加熱，以補償反應(yīng)所吸收的熱量，維持適宜的反應(yīng)溫度。催化重整催化劑在反應(yīng)過程中會因積炭而逐漸失活，經(jīng)再生后可以恢復(fù)其活性，根據(jù)催化劑的再生方式的不同可以分為：半再生式運行一段時間后，將裝置停下來再生，反應(yīng)和再生是間斷進行的。連續(xù)再生式在裝置運行期間，反應(yīng)和再生同時進行。圖10-1-1半再生催化重整工藝流程示意圖1－反應(yīng)器；2－加熱爐；3－穩(wěn)定塔；4－壓縮機；5－分離器連續(xù)重整是指在裝置運轉(zhuǎn)期間反應(yīng)與再生同時進行。目前連續(xù)重整主要有兩種形式。一是美國環(huán)球油品公司開發(fā)的。該工藝的特點

5、是催化重整反應(yīng)和催化劑的再生都是在移動床反應(yīng)器中進行的，催化劑靠重力作用向下移。另一種是法國石油研究院開發(fā)的。半再生重整的反應(yīng)器一般采用固定床，即裝置運行一段時間后，裝置停下來進行催化劑的再生，反應(yīng)與再生是間斷進行。圖10-1-2連續(xù)催化重整原理流程圖（UOP）1－移動床反應(yīng)器；2－催化劑連續(xù)再生系統(tǒng)；3－加熱爐；4－分離器；5－壓縮機；5－穩(wěn)定塔生產(chǎn)的目的產(chǎn)品不同，其生產(chǎn)工藝也不完全相同。當(dāng)以生產(chǎn)高辛烷值汽油為目的，工藝流程包括原料預(yù)處理和重整反應(yīng)兩部分。當(dāng)以生產(chǎn)輕芳烴為主要目的，工藝流程包括原料預(yù)處理、重整反應(yīng)、芳烴分離三部

6、分。連續(xù)重整工藝由于催化劑是連續(xù)再生，因而系統(tǒng)中催化劑的活性始終保持在較高的水平，并可以延長操作周期、提高生產(chǎn)效率。預(yù)分餾：其作用就是切取適合沸程的重整原料，同時脫去原料中部分水分。預(yù)脫砷：脫去原料中的砷。預(yù)加氫：脫除原料中的雜質(zhì)，使烯烴飽和以減少催化劑上的積炭。（一）原料預(yù)處理其主要目的就是得到餾分范圍、雜質(zhì)含量都符合要求的重整原料，包括三部分：（二）重整反應(yīng)經(jīng)過預(yù)處理后的原料進入裝置后，與循環(huán)氫混合并加熱至490～525℃，在1～2Mpa下進入反應(yīng)器進行反應(yīng)。從反應(yīng)器出來的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過換熱后進入分離器，分離出含氫氣75～90

7、v%的氣體，以供循環(huán)使用；所得液體為含芳烴30～70%的重整汽油，其RON高達90以上，可以作為高辛烷值汽油組分。（三）芳烴抽提重整汽油可以作為芳烴抽提裝置的原料，用二乙二醇醚、三乙二醇醚、二甲基亞砜或環(huán)丁砜為溶劑抽提出芳烴，并經(jīng)過精餾進一步得到苯、甲苯、二甲苯等有機化工原料。第二節(jié)催化重整的化學(xué)反應(yīng)催化重整的主要反應(yīng)有：環(huán)烷烴脫氫異構(gòu)化烷烴脫氫環(huán)化催化重整的副反應(yīng)：氫解與加氫裂化積炭反應(yīng)一、六員環(huán)烷烴脫氫反應(yīng)六員環(huán)烷烴脫氫是催化重整中最重要的生成芳烴的反應(yīng)。此類反應(yīng)是強吸熱反應(yīng)，其熱效應(yīng)在210～220kJ/mol之間，反應(yīng)的

8、平衡自由能變及平衡常數(shù)都很大，其中帶側(cè)鏈的六員環(huán)烷烴脫氫反應(yīng)的自由能變及平衡常數(shù)更大。因此從熱力學(xué)上判斷，對于此類反應(yīng)較高的反應(yīng)溫度和較低的反應(yīng)壓力對反應(yīng)是有利的。1.77?105-70.32133.39?104-60.72161.81?104-57.0220K