石油煉制工程第10章-催化重整

1、第十章 催化重整第一節(jié) 概述（直餾）汽油（直餾）汽油 =高辛烷值汽油高辛烷值汽油輕芳烴輕芳烴（BTX）副產(chǎn)副產(chǎn)氫氣氫氣烴類分子烴類分子重排重排成新結(jié)構(gòu)成新結(jié)構(gòu)主要反應= 芳烴芳烴+ +異構(gòu)烷烴異構(gòu)烷烴環(huán)烷烴環(huán)烷烴+ +部分烷烴部分烷烴 催化重整：特特 點點Cat 分子量分子量產(chǎn)品產(chǎn)品(目的目的)原原 料料汽油汽油RON蒸餾過程焦化過程催化裂化加氫裂化催化重整第一節(jié) 概述原油分割輕質(zhì)化輕質(zhì)化輕質(zhì)化重 整無無有有有汽煤柴重氣汽煤柴蠟焦氣汽煤柴蠟焦氣汽煤柴蠟焦高ON汽油BTX原油渣油餾分油渣油餾分油渣油汽油37-5051-649080-9690第一節(jié) 概述問題：問題： 催化重整原料為什么用汽油不用柴

2、油？催化重整原料為什么用汽油不用柴油？ 催化重整的主要原料為什么是直餾汽油而不是焦催化重整的主要原料為什么是直餾汽油而不是焦化汽油或者催化裂化汽油？化汽油或者催化裂化汽油？ 生產(chǎn)高辛烷值汽油和生產(chǎn)高辛烷值汽油和BTX為目的的原料是否相同？為目的的原料是否相同？1、原料一、催化重整原料與產(chǎn)品一、催化重整原料與產(chǎn)品第一節(jié) 概述問題：問題： 催化重整原料為什么用汽油不用柴油？催化重整原料為什么用汽油不用柴油？ 催化重整的主要原料為什么是直餾汽油而不是焦催化重整的主要原料為什么是直餾汽油而不是焦化汽油或者催化裂化汽油？化汽油或者催化裂化汽油？ 生產(chǎn)高辛烷值汽油和生產(chǎn)高辛烷值汽油和BTX為目的的原料是否

3、相同？為目的的原料是否相同？一、催化重整原料一、催化重整原料與產(chǎn)品與產(chǎn)品 生產(chǎn)高辛烷值汽油為目的：（寬餾分） （180，易使cat結(jié)焦失活；80，辛烷值已很高） 生產(chǎn)BTX為目的：（窄餾分） 同時生產(chǎn)BTX和高ON汽油：目的產(chǎn)品沸點范圍苯甲苯二甲苯60145 1、原料 2、產(chǎn)品一、催化重整原料與產(chǎn)品一、催化重整原料與產(chǎn)品 催化重整汽油：無鉛高辛烷值汽油的重要組分，發(fā)達國家占車用汽油的2530%。 BTX：基本化工原料，全世界一半以上BTX來自催化重整。 氫氣：加氫過程重要原料，廉價氫源，為煉廠提供7595v%副產(chǎn)氫氣。二、催化重整技術(shù)發(fā)展概況二、催化重整技術(shù)發(fā)展概況二、催化重整技術(shù)發(fā)展概況二、

4、催化重整技術(shù)發(fā)展概況時間1940-194919491967近年來催化劑氧化鉬/氧化鋁氧化鉻/氧化鋁鉑/氧化鋁鉑-錸/氧化鋁鉑-錫/氧化鋁反應器固定床、移動床、流化床固定床、半再生式流程固定床、半再生式流程移動床連續(xù)再生式特點汽油ON不太高 (80左右)，Cat活性不高，失活快，反應周期短、處理能力小、操作費用大?；钚愿?、穩(wěn)定性好、選擇性好、液體產(chǎn)物收率高、運轉(zhuǎn)周期長。Cat容炭能力強，穩(wěn)定性高，在較高的T和較低的氫分壓下活性好，提高了汽油ON，汽油、芳烴和H2產(chǎn)率高。Cat連續(xù)再生；反應條件苛刻：低P、低氫油比和高T；重整生成油ON值高(RON=100)，液體和氫氣產(chǎn)率高；投資也高30%。原料

5、預處理重整反應原料高ON汽油原料預處理重整反應原料BTX芳烴分離n 以生產(chǎn)輕芳烴為主要目的：n 以生產(chǎn)高辛烷值汽油為主要目的： 芳烴分離：包括產(chǎn)物后加氫(烯烴飽和)、芳烴溶劑抽提、混合芳烴精餾分離等單元過程。三、催化重整工藝流程概述三、催化重整工藝流程概述鉑錸重整裝置工藝原理流程圖三、催化重整工藝流程概述三、催化重整工藝流程概述預處理預處理重整反應重整反應 組成：預分餾、（預脫砷）、預加氫 目的：得到餾分范圍，雜質(zhì)含量都合乎要求的重整原料1、原料預處理部分、原料預處理部分三、催化重整工藝流程概述三、催化重整工藝流程概述雜質(zhì)雜質(zhì)含量含量雜質(zhì)雜質(zhì)含量含量硫硫0.150.5氮氮0.5氯化物氯化物0.

6、5砷砷1 g/kg水水2氟化物氟化物0.5鉛鉛10磷化物磷化物0.5銅銅10溶解氧溶解氧1.0原料預處理原料預處理預分餾預分餾切取合適沸切取合適沸程的重整原程的重整原預脫砷預脫砷含砷量降到含砷量降到100ppb100ppb以下以下預加氫預加氫除去能使催化除去能使催化劑中毒的毒物劑中毒的毒物目的：餾分合目的：餾分合格及雜質(zhì)含量格及雜質(zhì)含量合乎原料要求合乎原料要求三、催化重整工藝流程概述三、催化重整工藝流程概述三、催化重整工藝流程概述三、催化重整工藝流程概述分餾分餾加氫加氫分離分離三、催化重整工藝流程概述三、催化重整工藝流程概述 預加氫催化劑：鉬酸鈷、鉬酸鎳或復合催化劑 加氫法預脫砷催化劑：四鉬酸

7、鎳加氫精制催化劑 吸附法預脫砷：浸漬有硫酸銅的硅鋁小球，常溫吸附 化學法預脫砷：氧化反應過氧化異丙苯、高錳酸鉀n 預加氫反應生成物經(jīng)換熱、冷卻后進入。分離出的富氫氣體可用于加氫精制裝置。n 分離出的液體油中溶解有少量H2O、NH3、H2S等，需要除去，因此進入進行。n 如果有必要進一步降低S含量，可以將預加氫生成油再經(jīng)裝有ZnO的精制。三、催化重整工藝流程概述三、催化重整工藝流程概述2、重整反應部分、重整反應部分1 1，2 2，3 3，4 4加熱爐加熱爐 5 5，6 6，7 7，8 8重整反應器重整反應器 9 9高壓分離器高壓分離器 1010穩(wěn)定塔穩(wěn)定塔三、催化重整工藝流程概述三、催化重整工藝

8、流程概述n 重整反應：，一般采用三至四個反應器串聯(lián)，器間有加熱爐，反應器入口溫度一般為。n 由最后一個反應器出來的反應產(chǎn)物經(jīng)過換熱、冷卻后進入，分出含氫8595 v%氣體，經(jīng)過循環(huán)氫壓縮機升壓后大部分作循環(huán)氫循環(huán)氫使用，少部分去預處理預處理部分。分離出的重整生成油進入，塔頂分出液態(tài)烴，塔底產(chǎn)品為滿足蒸氣壓要求的穩(wěn)定汽油。三、催化重整工藝流程概述三、催化重整工藝流程概述三、催化重整工藝流程概述三、催化重整工藝流程概述 生產(chǎn)芳烴時，原料預處理和重整反應的工藝流程與生產(chǎn)高辛烷值汽油基本相同，不同之處在：因存在裂解反應，重整生成油中含有少量烯烴，在芳烴抽提時，烯烴會混入芳烴而影響芳烴純度，因此要經(jīng)過后

9、加氫使烯烴飽和。分離出富氫氣體后的重整生成油進入脫戊烷塔，塔頂分出C5的輕組分，塔底為脫戊烷油，即芳烴抽提的進料。三、催化重整工藝流程概述三、催化重整工藝流程概述第二節(jié) 催化重整的化學反應一、催化重整的化學反應類型在催化重整中發(fā)生的化學反應主要有： 1、六元環(huán)烷的脫氫反應 2、五元環(huán)烷的異構(gòu)脫氫 3、烷烴的環(huán)化脫氫反應 4、異構(gòu)化反應 5、加氫裂化反應 6、積炭反應反應特征與芳烴生成、反應特征與芳烴生成、汽油辛烷值的關(guān)系汽油辛烷值的關(guān)系1.六元環(huán)烷的脫氫反應（RON 74.8）（RON 120）+ 3H2 -209 KJ/molCH3CH3+ 3H2 -202 KJ/mol一、催化重整的化學反

10、應類型一、催化重整的化學反應類型熱力學：，碳原子數(shù)越少，反應熱越大；n在重整下，反應值都很，且平衡常數(shù)隨著環(huán)烷烴的碳原子數(shù)的增加而增大，隨溫度的升高而增大。動力學：n六員環(huán)烷烴的脫氫很，在實驗條件下，反應都能達到化學平衡。一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型表表10-510-5一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型2.2.五元環(huán)烷的異構(gòu)脫氫反應五元環(huán)烷的異構(gòu)脫

11、氫反應CH3+3H2 -190.5 KJ/molCH3CH3CH3CH3-177.1 KJ/mol（RON 80.6）（RON 74.8）（RON 120）一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型熱力學：熱力學：；很。動力學：動力學：n五元環(huán)烷烴異構(gòu)速度，速度，當反應時間較短時，轉(zhuǎn)化為芳烴的轉(zhuǎn)化率距離平衡轉(zhuǎn)化率較遠；n五元環(huán)烷烴易發(fā)生加氫裂化反應。一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型（RON 24.8）（RON 100)3.3.烷烴的環(huán)化脫氫反應烷烴的環(huán)化脫氫反應n-C7H16-H2 +3H2 -66KJ/molC

12、H3CH3一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型熱力學：熱力學：及都較；n分子中碳原子數(shù)不小于6的烷烴都可轉(zhuǎn)化為芳烴（分子的直鏈部分的碳原子數(shù)不一定要不小于6），且都可能得到較高的平衡轉(zhuǎn)化率。一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型動力學：動力學：，實際生產(chǎn)中，當使用鉑催化劑時，烷烴的轉(zhuǎn)化率很低，距離平衡轉(zhuǎn)化率很遠，即使在使用鉑錸催化劑時，實際轉(zhuǎn)化率也還是距離平衡轉(zhuǎn)化率較遠。一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的

13、化學反應類型一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型4.4.異構(gòu)化反應異構(gòu)化反應n-C7H16i- C7H16（RON 0）（RON 92）一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型 烷烴異構(gòu)化反應是反應，反應溫度將使平衡轉(zhuǎn)化率。但實際上常常是溫度異構(gòu)物的產(chǎn)率，這是因為升溫加快了反應速率而又未達到化學平衡之故。一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型5.5.加氫裂化反應加氫裂化反應n-C7H16 + H2C3H8 + i-C4H10一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型 加氫裂化反應實際上是包括

14、裂化、加氫、異構(gòu)化的綜合反應，它主要是按正碳離子機理進行的反應。n加氫裂化是的反應；反應；n加氫裂化反應速率。一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型6.6.積炭反應積炭反應烴類脫氫 烯烴 聚合環(huán)化 積炭一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型反應類型芳烴 ON熱效應平衡常數(shù)反應速率控制因素六元環(huán)烷脫氫吸熱 大最快熱力學五元環(huán)烷異構(gòu)脫氫吸熱大快熱力學/動力學烷烴環(huán)化脫氫吸熱大慢動力學異構(gòu)化放熱大快動力學加氫裂化放熱 慢動力學一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型n-C7H16i-C7H16環(huán)化脫氫異 構(gòu)

15、化加氫裂化C7分子五員環(huán)烷六員環(huán)烷甲苯r0=0.24r1=0.06r2=0.13r3=0.05r4=0.95r5=0.13r: mol/g(cat)h一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型反應類型C6C7速度比較環(huán)烷脫氫1001201烷烴異構(gòu)化10132烷烴加氫裂化343烷烴環(huán)化脫氫144催化重整相對反應速率催化重整相對反應速率一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型 通常用“芳烴潛含量”來表征重整原料的反應性能。n芳烴潛含量：當原料中的環(huán)烷烴全部轉(zhuǎn)化為芳烴時所能得

16、到的芳烴量加原料中原有芳烴量。一、催化重整的化學反應類型一、催化重整的化學反應類型 式中的78、84、92、106、112分別為苯、碳六環(huán)烷、甲苯、碳七環(huán)烷、碳八芳烴、碳八環(huán)烷的分子量。例l0-1大慶原油60130餾分的族組成如表10-4所示，試計算其芳烴潛含量。表表10-410-4解：苯潛含量=(6.4+8.9)78/84+0.3=14.5 甲苯潛含量=(4.7+11.5+1.6)92/98+0.9 =17.6 C8芳烴潛含量=(6.7106/112+0.2)=6.5 芳烴潛含量=(14.5+17.6+6.5)=38.6 催化劑性能、反應溫度、反應壓力、氫油催化劑性能、反應溫度、反應壓力、氫

17、油比、空速等。比、空速等。 1、反應溫度、反應溫度 主要反應（環(huán)烷烴脫氫、烷烴環(huán)化脫氫）吸熱，因此高溫有利。 二、影響重整反應的主要操作因素二、影響重整反應的主要操作因素n限制因素： （1）高溫度使加氫裂化加劇、液收下降； （2）cat積炭加快； （3）設(shè)備材質(zhì)和性能。 n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。二、影響重整反應的主要操作因素二、影響重整反應的主要操作因素二、影響重整反應的主要操作因素二、影響重整反應的主要操作因素 2、反應壓力、反應壓力 提高壓力對脫氫反不利，對加氫裂化反應有利。 低壓下，可得到較高的汽油產(chǎn)率和芳烴產(chǎn)率，氫氣的產(chǎn)率和純度也比較高；但低壓

18、下催化劑積炭較快，縮短操作周期。 二、影響重整反應的主要操作因素二、影響重整反應的主要操作因素二、影響重整反應的主要操作因素二、影響重整反應的主要操作因素 選擇合適的反應壓力，要考慮原料的性質(zhì)和催化劑性能。 鉑重整：23 MPa 鉑-錸重整：1.8 MPa 連續(xù)再生式重整：0.350.8 MPa二、影響重整反應的主要操作因素二、影響重整反應的主要操作因素二、影響重整反應的主要操作因素二、影響重整反應的主要操作因素 3、空速、空速 空速反映了反應時間的長短?？账僭酱螅幚砟芰υ酱?。采用空速大小主要取決于催化劑的活性水平和原料性質(zhì)。 環(huán)烷基原料，采用較高的空速；烷基原料，采用較低的空速。 鉑重整：

19、3h-1 鉑-錸重整：1.52h-1二、影響重整反應的主要操作因素二、影響重整反應的主要操作因素二、影響重整反應的主要操作因素二、影響重整反應的主要操作因素 4、氫油比、氫油比 使用循環(huán)氫的目的： （1）抑制生焦反應、保護催化劑； （2）熱載體作用，減少反應床層的溫降； （3）稀釋和分布原料。 提高氫油比，有利于抑制催化劑積炭，但壓縮機功率消耗增加，降低了轉(zhuǎn)化率。 鉑重整：58（摩爾比） 鉑-錸重整：5 連續(xù)再生式重整：13二、影響重整反應的主要操作因素二、影響重整反應的主要操作因素二、影響重整反應的主要操作因素二、影響重整反應的主要操作因素反應類型反應速率控制因素TP空速H/O六元環(huán)烷脫氫最

20、快熱力學 不大不大五元環(huán)烷異構(gòu)脫氫快熱力學/動力學不很大不大烷烴環(huán)化脫氫慢動力學抑制不大異構(gòu)化快動力學無關(guān)抑制無關(guān)加氫裂化慢動力學抑制促進二、影響重整反應的主要操作因素二、影響重整反應的主要操作因素二、影響重整反應的主要操作因素二、影響重整反應的主要操作因素 催化重整動力學模型基本上都是采用集總動力學模型的方法。在重整反應體系中，氫氣是大量過剩的，烴類的各種反應屬一級反應。三、重整反應動力學模型三、重整反應動力學模型時間1940-194919491967近年來催化劑氧化鉬/氧化鋁氧化鉻/氧化鋁鉑/氧化鋁鉑-錸/氧化鋁鉑-錫/氧化鋁反應器固定床、移動床、流化床固定床、半再生式流程固定床、半再生式

21、流程移動床連續(xù)再生式特點Cat活性不高，汽油辛烷值不太高 （80左右），Cat失活快，反應周期短、處理能力小、操作費用大?；钚愿?、穩(wěn)定性好、選擇性好、液體產(chǎn)物收率高、運轉(zhuǎn)周期長。Cat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，提高了汽油辛烷值，汽油、芳烴和氫氣的產(chǎn)率高。Cat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；重整生成油辛烷值高(RON=100)，液體和氫氣產(chǎn)率高；投資也高30%。第三節(jié)第三節(jié) 重整催化劑重整催化劑鉬、鉻催化劑鉬、鉻催化劑活性不好，已基本淘汰鉑：提高脫氫活性、穩(wěn)定性和抗毒物能力錸：穩(wěn)定性大大提高，容碳能力增強錫：低壓穩(wěn)定性好，環(huán)化選擇性也

22、好1. 重整催化劑的組成和功能重整催化劑的組成和功能第三節(jié) 重整催化劑工業(yè)實際使用催化劑： n鉑-錸催化劑：主要用于重整裝置，0.52 a；n鉑-錫催化劑：主要用于重整裝置，37 d； 從使用性能來比較，鉑錸催化劑有更好的，而鉑錫催化劑則有更好的。一、重整催化劑的雙功能性及組成一、重整催化劑的雙功能性及組成 一、重整催化劑的雙功能性及組成一、重整催化劑的雙功能性及組成 基本活性組分：鉑助催化劑：錸、錫酸性擔體：含鹵素的-氧化鋁脫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(jié)焦。裂化、異構(gòu)化中心，鹵素調(diào)節(jié)酸性強弱CH3AMCH3M-H2-H2M-H2n-C7H16n- C7H1

23、4i- C7H16i- C7H14-H2+H2MMAACH3CH3M-H2C3H8 + i-C4H10-斷裂A一、重整催化劑的雙功能性及組成一、重整催化劑的雙功能性及組成 一、重整催化劑的雙功能性及組成一、重整催化劑的雙功能性及組成 n鉑：催化劑的脫氫活性、穩(wěn)定性和抗毒能力隨Pt含量的增加而增強。工業(yè)上催化劑含鉑0.20.3。n鉑-錸：提高容碳能力和穩(wěn)定性，錸：鉑為12n鉑-錫：高溫、低壓下，良好的選擇性和再生性能，不必預硫化。2. 組分含量組分含量一、重整催化劑的雙功能性及組成一、重整催化劑的雙功能性及組成 n可催化劑的功能，氟氯型、全氯型兩種。n氟在cat上較穩(wěn)定，不易被水帶走，加氫裂化性

24、能較強。n氯在cat上不穩(wěn)定，容易被水帶走，根據(jù)水-氯平衡狀況注氯或催化劑進行氯化。一、重整催化劑的雙功能性及組成一、重整催化劑的雙功能性及組成 n現(xiàn)在重整催化劑幾乎都是采用 -Al2O3作為載體。n多數(shù)載體的外形是直徑為1.52.5 mm的小球或圓柱狀，也有為了改善傳質(zhì)和降低床層壓降而采用異形條狀，渦輪形等形狀。一、重整催化劑的雙功能性及組成一、重整催化劑的雙功能性及組成 固定床重整裝置（）：穩(wěn)定性好，活性和選擇性高連續(xù)重整裝置（）：良好的活性、選擇性及再生性能催化劑的再生性能主要決定于它的。比表面積對cat保持氯的能力有影響；機械強度、外形和顆粒均勻度對反應床層壓降有重要影響；催化劑雜質(zhì)含

25、量及孔結(jié)構(gòu)在一定程度上會對其穩(wěn)定性有影響。一、重整催化劑的雙功能性及組成一、重整催化劑的雙功能性及組成 n 催化劑表面上積炭n 鹵素流失：注氯、注水n 長時間處于高溫下引起鉑晶粒聚集使分散度減小n 催化劑中毒（1）永久性中毒：（2）非永久性中毒：二、重整催化劑的失活二、重整催化劑的失活 1. 燒焦n過高的溫度會使鉑晶粒聚集，還可能破壞載體結(jié)構(gòu)（不可恢復）。n應控制再生時的反應器內(nèi)的溫度不超過500550。三、催化劑的再生三、催化劑的再生n燒焦時，燒焦會導致氯的大量流失；鉑晶粒聚結(jié)長大，分散度降低。n氯化：在空氣流中進行，12%的氯（二氯乙烷）。n更新：在540、空氣流中氧化更新，使鉑表面氧化，

26、晶粒再分散。 3. 3. 干燥干燥n在540，空氣作為循環(huán)氣體。 2. 氯化更新氯化更新三、催化劑的再生三、催化劑的再生1. 還原n從催化劑廠來的新鮮的催化劑及經(jīng)再生的催化劑中的金屬組分都是處于氧化狀態(tài)，必須先還原成金屬狀態(tài)后才能使用。還原過程是在480左右及H2氣氛下進行。還原過程有水生成，應注意控制系統(tǒng)中含水量。2. 硫化n硫醇或CS2 n硫化劑的用量一般為百萬分之幾。預硫化的溫度為350390，壓力為0.40.8MPa。四、催化劑的還原和硫化四、催化劑的還原和硫化第四節(jié)第四節(jié) 重整反應器重整反應器反應類型反應速率控制因素TP空速H/O六元環(huán)烷脫氫最快熱力學 不大不大五元環(huán)烷異構(gòu)脫氫快熱力

27、學/動力學不很大不大烷烴環(huán)化脫氫慢動力學抑制不大異構(gòu)化快動力學無關(guān)抑制無關(guān)加氫裂化慢動力學 抑制促進一、重整裝置反應系統(tǒng)工藝流程一、重整裝置反應系統(tǒng)工藝流程低T（460490）、低H/O（2.53）、高空速高T（485538）、高H/O（510）、低空速一、重整裝置反應系統(tǒng)工藝流程一、重整裝置反應系統(tǒng)工藝流程一、重整裝置反應系統(tǒng)工藝流程一、重整裝置反應系統(tǒng)工藝流程 2009年度國家科學技術(shù)進步一等獎世界上第三個擁有成套連續(xù)重整技術(shù)的國家 2001年：長嶺煉化年：長嶺煉化50萬噸萬噸/年低壓組合床重整裝置投產(chǎn)年低壓組合床重整裝置投產(chǎn) 2003-2005年：洛陽石化年：洛陽石化70萬噸萬噸/年重整

28、裝置改造年重整裝置改造 2009年：廣州石化年：廣州石化100萬噸萬噸/年超低壓連續(xù)重整裝置投產(chǎn)年超低壓連續(xù)重整裝置投產(chǎn) 2012年：東明石化年：東明石化100萬噸萬噸/年連續(xù)重整裝置在建年連續(xù)重整裝置在建 。一、重整裝置反應系統(tǒng)工藝流程一、重整裝置反應系統(tǒng)工藝流程一反二反粉塵收集器三反四反還原室分離料斗閉鎖料斗再生器空氣干燥器循環(huán)氣堿洗塔放空氣堿洗塔注堿注水注水注堿補氯閔恩澤院士陸婉珍院士二、重整反應器的結(jié)構(gòu)型式二、重整反應器的結(jié)構(gòu)型式按反應器類型分：n 半再生式重整：固定床反應器n 連續(xù)重整：移動床反應器二、重整反應器的結(jié)構(gòu)型式二、重整反應器的結(jié)構(gòu)型式二、重整反應器的結(jié)構(gòu)型式二、重整反應器

29、的結(jié)構(gòu)型式二、重整反應器的結(jié)構(gòu)型式二、重整反應器的結(jié)構(gòu)型式反應器徑向軸向10.13500.178220.16040.287630.18660.264240.19890.405650.68091.1355兩種反應器壓降比較二、重整反應器的結(jié)構(gòu)型式二、重整反應器的結(jié)構(gòu)型式重整反應器壓降計算公式：0.850.151.8551.15pup/L78.07 10atm/md床層u：空塔線速三、各反應器的催化劑裝入量三、各反應器的催化劑裝入量n第一反應器的裝入量應少些，后面的反應器宜多些。 n具體的比例應通過試驗和分析然后找出最優(yōu)的方案。n目前工業(yè)重整裝置多采用以下的裝入量比例： 三個反應器：1.5：3.5

30、：5 四個反應器：1：1.5：2.5：5第四節(jié)第四節(jié) 重整反應器的工藝計算重整反應器的工藝計算n 環(huán)烷烴脫氫生成芳烴的反應最重要！n 決定因素：溫度、壓力、氫油比、催化劑、空速一、環(huán)烷烴脫氫平衡轉(zhuǎn)化率的計算一、環(huán)烷烴脫氫平衡轉(zhuǎn)化率的計算 K的計算： K與分壓關(guān)系：對于反應 aA+bB cC+dD0PZ-RTlnKcdCDPabABPPKPP一、環(huán)烷烴脫氫平衡轉(zhuǎn)化率的計算一、環(huán)烷烴脫氫平衡轉(zhuǎn)化率的計算三甲基環(huán)戊烷 二甲基環(huán)己烷 二甲苯甲基環(huán)戊烷 環(huán)己烷 苯二甲基環(huán)戊烷 甲基環(huán)己烷 甲苯n 以C6環(huán)烷烴的反應為例：（H/O=7，進料=100 mol）一、環(huán)烷烴脫氫平衡轉(zhuǎn)化率的計算一、環(huán)烷烴脫氫平衡

31、轉(zhuǎn)化率的計算CH3+3H2KP1KP2起始摩爾數(shù) MCP0 CH0 B0 700 800總量2P11PKP334P22PPKP000ee(MCPCHB )CHB平衡摩爾數(shù) CHe Be 700 800700800eB800eCH800000ee(MCPCHBCHB800）平衡時分壓 P1 P2 P3 P4 000(MCPCHB )芳烴潛含量 令： 芳烴潛含量=1， 得： Be0, Te0, Xe0， 則： Be=芳烴潛含量Be0 同理：Te =芳烴潛含量Te0 Xe =芳烴潛含量Xe0一、環(huán)烷烴脫氫平衡轉(zhuǎn)化率的計算一、環(huán)烷烴脫氫平衡轉(zhuǎn)化率的計算3e000P1P1P1P2(0.875)B =(M

32、CPCHB ) K/(1 K )K K例10-2：已知某重整原料的平均相對分子質(zhì)量為98，環(huán)烷烴和芳烴的含量(w)如下：六碳環(huán)戊烷3.8，六碳環(huán)己烷6.2，苯0.1，七碳環(huán)戊烷3.8，七碳環(huán)己烷，11.4，甲苯0.9，八碳環(huán)戊烷+八碳環(huán)己烷11.8，二甲苯0.6。試計算在30atm(絕)、477、氫油比(mol)7時各芳烴的平衡濃度。解：（1）計算芳烴潛含量（摩爾濃度）： 六碳環(huán)烷烴濃度=(3.8+6.2)98/84100=11.64(mol) 苯的濃度=0.198/78100=0.1254(mol) 11.64+0.1254=(mol) 一、環(huán)烷烴脫氫平衡轉(zhuǎn)化率的計算一、環(huán)烷烴脫氫平衡轉(zhuǎn)化率

33、的計算（2）查表得Be0, Te0, Xe0 ： 30 atm(絕)、477 （750K）時，；（3）計算芳烴平衡濃度： 苯的摩爾平衡濃度=11.770.516=6.07 苯的質(zhì)量平衡濃度=11.770.51678/98=4.80n 實際計算時以上程序可以簡化，即先算出各芳烴的質(zhì)量潛含量，分別乘以Be0, Te0, Xe0 。即可直接得到各芳烴的平衡濃度： 苯的質(zhì)量潛含量=(3.8+6.2)78/84100+0.1=9.28(w) 苯的質(zhì)量平衡濃度9.280.516=4.80一、環(huán)烷烴脫氫平衡轉(zhuǎn)化率的計算一、環(huán)烷烴脫氫平衡轉(zhuǎn)化率的計算以生產(chǎn)高辛烷值汽油為目的：以生產(chǎn)高辛烷值汽油為目的：1 1，

34、2 2，3 3，4 4加熱爐加熱爐 5 5，6 6，7 7，8 8重整反應器重整反應器 9 9高壓分離器高壓分離器 1010穩(wěn)定塔穩(wěn)定塔二、總物料平衡和芳烴轉(zhuǎn)化率的計算二、總物料平衡和芳烴轉(zhuǎn)化率的計算以生產(chǎn)以生產(chǎn)BTX為目的：為目的：二、總物料平衡和芳烴轉(zhuǎn)化率的計算二、總物料平衡和芳烴轉(zhuǎn)化率的計算若在脫戊烷塔前還有一個脫丁烷塔，則裂化氣還包括丁烷塔頂氣體。若在脫戊烷塔前還有一個脫丁烷塔，則裂化氣還包括丁烷塔頂氣體。例10-3：某催化重整裝置每小時進料18.6t。原料油含六碳環(huán)烷烴9.98、七碳環(huán)烷烴18.38、八碳環(huán)烷烴12.59%、苯1.41、甲苯4.07、乙苯0.4l、間二甲苯和對二甲苯2

35、.49、鄰二甲苯0.64(w)。經(jīng)重整反應后得脫戊烷油16.63t、戊烷油0.54t、脫戊烷塔塔頂氣體0.09t、脫丁烷塔塔頂氣體0.64t、重整氫氣0.63t。脫戊烷油中含苯6.96、甲苯20.02、乙苯2.33、間二甲苯和對二甲苯9.24、鄰二甲苯3.29%、重芳烴2.52(w)。試作總物料平衡并計算芳烴的產(chǎn)率和轉(zhuǎn)化率。二、總物料平衡和芳烴轉(zhuǎn)化率的計算二、總物料平衡和芳烴轉(zhuǎn)化率的計算二、總物料平衡和芳烴轉(zhuǎn)化率的計算二、總物料平衡和芳烴轉(zhuǎn)化率的計算解：（1）總物料平衡：二、總物料平衡和芳烴轉(zhuǎn)化率的計算二、總物料平衡和芳烴轉(zhuǎn)化率的計算解：（2）芳烴產(chǎn)率： 苯產(chǎn)率=脫戊烷油收率脫戊烷油中的苯含量

36、 =89.4%6.96%=6.23% （3）芳烴轉(zhuǎn)化率： 苯潛含量=9.98%78/84+1.41% =10.68% 苯轉(zhuǎn)化率=苯產(chǎn)率/苯潛含量= 6.23/10.68=58.4 同理：甲苯轉(zhuǎn)化率=84.0 C8芳烴轉(zhuǎn)化率= 86.3% 總芳烴轉(zhuǎn)化率=79%三、單體烴分子轉(zhuǎn)化情況分析三、單體烴分子轉(zhuǎn)化情況分析原料中含環(huán)己烷3.88%脫戊烷油收率90.5%，含環(huán)己烷0.696%環(huán)己烷轉(zhuǎn)化率=(3.88-90.50.696%)/3.88=83.4%四、催化重整反應器的理論溫降計算四、催化重整反應器的理論溫降計算 以生產(chǎn)芳烴的重整過程為例，反應熱包括：（1）芳構(gòu)化反應熱（吸熱）（采用單鉑催化劑時可不

37、考慮烷烴環(huán)化脫氫反應，而只計算環(huán)烷烴的脫氫反應熱，而且都是按六元環(huán)烷烴脫氫反應計算；在用鉑錸等雙金屬或多金屬催化劑時則需計算烷烴的環(huán)化脫氫反應熱。）（2）加氫裂化反應熱（放熱）：921 kJ/kg裂化產(chǎn)物 裂化產(chǎn)物量=重整原料量-脫戊烷油量-實得純氫量（3）異構(gòu)化反應熱可忽略 物料平均比熱容物料量熱損失反應熱（吸熱）理論溫降例10-6：某重整裝置每小時重整進料18600 kg，得脫戊烷油16630 kg、裂化氣及重整氫中的純氫274 kg。在反應中新生成苯895 kg/h、甲苯2574 kg/h、C8芳烴1908 kg/h、重芳烴281 kg/h。循環(huán)氫量為5850 kg/h，其組成(V)為：

38、H2 90.11、CH4 6.16、C2H6 1.6、C3H8 1.27、i-C4H10 0.34、n-C4H10 0.2、C5H12 0.28。原料油在反應溫度下的平均比熱容為3.4 kJ/(kg)（按采用鉑催化劑計算，可以不考慮烷烴環(huán)化脫氫反應的反應熱）。四、催化重整反應器的理論溫降計算四、催化重整反應器的理論溫降計算解：（1）反應熱： 環(huán)烷烴反應熱 =8952822+25742345+18082001+2811675 =1265104(kJ/h) 加氫裂化反應熱 = 1696加氫裂化量 = 1696(18600-16630-274)=156.2104(kJ/h) 總反應熱= 126510

39、4-156.2104 =1108.8104(kJ/h)四、催化重整反應器的理論溫降計算四、催化重整反應器的理論溫降計算解：（2）反應器熱損失： 三個反應器表面積共70 m2，平均器壁溫度90 ，大氣溫度20 。取散熱系數(shù)為62.8 kJ/(m2 h)。所以 散熱損失=62.8(90-20)70 =30.8104(kJ/h) （3）物料平均比熱計算 循環(huán)氫的平均比熱容和平均相對分子質(zhì)量計算如下表所示：四、催化重整反應器的理論溫降計算四、催化重整反應器的理論溫降計算四、催化重整反應器的理論溫降計算四、催化重整反應器的理論溫降計算 油氣和循環(huán)氫混合物的平均比熱容： 所以，四、催化重整反應器的理論溫降計算四、催化重整反應器的理論溫降計算o1860035.332458503.41860058504.361860058504.525kJ/ (kgC)44o1108 1030.8 10103( C)4.525186005850理論溫降 以軸向反應器為例：五、反應器工藝尺寸的確定五、反應器工藝尺