第二節(jié) 催化重整的化學(xué)反應(yīng)

第二節(jié)催化重整的化學(xué)反應(yīng)2024/2/181煉油工藝學(xué)一、催化重整的化學(xué)反應(yīng)催化重整是以C6～C11的石腦油作原料，在一定操作條件和催化劑作用下，烴分子發(fā)生重新排列，使環(huán)烷烴和烷烴轉(zhuǎn)化成芳烴和異構(gòu)烷烴，同時(shí)產(chǎn)生氫氣的過(guò)程重整催化劑是一種雙功能催化劑，即有金屬功能，進(jìn)行脫氫和環(huán)化等反應(yīng)；又有酸性功能，進(jìn)行異構(gòu)化和加氫裂解反應(yīng)1．六員環(huán)的脫氫反應(yīng)2024/2/182煉油工藝學(xué)2．五員環(huán)烷烴的異構(gòu)脫氫反應(yīng)3．直鏈烷烴的異構(gòu)化反應(yīng)2024/2/183煉油工藝學(xué)4．烷烴的環(huán)化脫氫反應(yīng)2024/2/184煉油工藝學(xué)5．加氫裂化反應(yīng)6．芳烴脫烷基反應(yīng)2024/2/185煉油工藝學(xué)7．烯烴的飽和反應(yīng)8．積炭反應(yīng)烴類的深度脫氫，生成烯烴和二烯烴，烯烴進(jìn)一步聚合及環(huán)化，形成稠環(huán)芳香烴，并吸附在催化劑上，最終轉(zhuǎn)化成焦炭而使催化劑失活

2024/2/186煉油工藝學(xué)以上反應(yīng)中第1，2，4是生成芳烴的反應(yīng)，芳烴有較高的辛烷值，故目的產(chǎn)品不論是高辛烷值汽油還是芳烴，這些反應(yīng)都是有利的。但這三種反應(yīng)的反應(yīng)深度是不一樣的：①六員環(huán)的脫氫反應(yīng)最快；②五員環(huán)的異構(gòu)脫氫反應(yīng)要比前者慢得多；③烷烴脫氫環(huán)化反應(yīng)速度很慢2024/2/187煉油工藝學(xué)烷烴異構(gòu)化反應(yīng)，雖不能直接生成芳烴，但卻能提高辛烷值；加氫裂化生成小分子的烴類，而且在催化重整條件下，加氫裂化還包含有異構(gòu)化反應(yīng)，因此，加氫裂化反應(yīng)有利于提高辛烷值，但過(guò)多的加氫裂化會(huì)使液體收率降低，所以，對(duì)加氫裂化反應(yīng)要適當(dāng)控制2024/2/188煉油工藝學(xué)生產(chǎn)上通常用“芳烴潛含量”來(lái)表征重整原料的反應(yīng)性能，即當(dāng)原料中的環(huán)烷烴全部轉(zhuǎn)化成芳烴時(shí)所能得到的芳烴量。其計(jì)算方法如下(含量皆為質(zhì)量分?jǐn)?shù))

2024/2/189煉油工藝學(xué)用“芳烴轉(zhuǎn)化率”或“重整轉(zhuǎn)化率”來(lái)表征重整原料的轉(zhuǎn)化深度和操作水平高低原料中芳烴潛含量越高，重整后得到的芳烴產(chǎn)率就越高芳烴潛含量只是說(shuō)明生產(chǎn)芳烴的可能性（潛在能力），并不是最高能力在實(shí)際生產(chǎn)中可能獲得比芳烴潛含量更高的芳烴產(chǎn)率2024/2/1810煉油工藝學(xué)四、催化重整的主要操作因素

1．反應(yīng)溫度無(wú)論從反應(yīng)速度還是化學(xué)平衡來(lái)考慮，提高反應(yīng)溫度對(duì)催化重整都有利，但反應(yīng)溫度還受以下因素的限制：①設(shè)備材質(zhì)；②催化劑的耐熱穩(wěn)定性和容碳能力等；③非理想的副反應(yīng)。提高反應(yīng)溫度則加氫裂化反應(yīng)加劇，催化劑積炭加快，液體產(chǎn)率下降目前國(guó)內(nèi)各重整裝置的反應(yīng)器入口溫度多在480～530℃之間

2024/2/1811煉油工藝學(xué)催化重整常采用加權(quán)平均溫度來(lái)表示反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度應(yīng)隨催化劑活性的逐漸降低而逐步提高高溫有利于芳烴的生成和辛烷值的提高，但高溫也加劇了副反應(yīng)地進(jìn)行，使液體產(chǎn)物的收率下降

2024/2/1812煉油工藝學(xué)2．反應(yīng)壓力反應(yīng)壓力影響生成油的收率、芳烴產(chǎn)率、汽油質(zhì)量和操作周期工業(yè)裝置上以最后一個(gè)反應(yīng)器的進(jìn)口壓力代表反應(yīng)壓力

提高反應(yīng)壓力對(duì)生成芳烴的環(huán)烷烴脫氫、烷烴環(huán)化脫氫反應(yīng)都不利，相反卻有利于加氫裂化反應(yīng)解決這個(gè)矛盾的方法有兩個(gè)：采用較低的壓力，經(jīng)常再生；采用較高的反應(yīng)壓力，犧牲一些轉(zhuǎn)化率以延長(zhǎng)生產(chǎn)周期

2024/2/1813煉油工藝學(xué)如何選擇最適宜的反應(yīng)壓力還要考慮到原料的性質(zhì)和催化劑性能：對(duì)易生焦的原料采用較高的反應(yīng)壓力催化劑的容焦能力大，穩(wěn)定性好則可采用較低的反應(yīng)壓力我國(guó)的半再生式鉑錸重整約采用18atm的反應(yīng)壓力，鉑重整采用20～30atm，而連續(xù)再生式重整裝置的壓力可降到8atm左右，甚至可降到3.5atm

2024/2/1814煉油工藝學(xué)3．進(jìn)料空速空速反映了反應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短，對(duì)一定的反應(yīng)器，空速越大，反應(yīng)時(shí)間越短，處理能力就越大。空速的選擇取決于催化劑的活性和原料組成催化重整中各類反應(yīng)的反應(yīng)速度不同，因而空速的變化對(duì)各類反應(yīng)的影響也不同對(duì)環(huán)烷基原料可采用較高的空速；而對(duì)石蠟基原料則需要用較低的空速對(duì)鉑催化劑我國(guó)一般采用3h-1左右的空速，鉑錸重整裝置采用1.5～2h-1

2024/2/1815煉油工藝學(xué)4．氫油比(H/O)使用循環(huán)氫的目的是：①抑制生焦反應(yīng)；②保護(hù)催化劑；③起熱載體的作用，減少反應(yīng)床層的溫降，提高反應(yīng)器內(nèi)的平均溫度；④稀釋原料，使原料在床層中分布均勻

2024/2/1816煉油工藝學(xué)在總壓不變時(shí)，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(jī)功率消耗增加。在氫油比過(guò)大時(shí)會(huì)由于減少了反應(yīng)時(shí)間而降低了轉(zhuǎn)化率因此，對(duì)穩(wěn)定性較高的催化劑和生焦傾向