催化重整操作参数讲解

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1、催化重整操作参数 中石化催化重整装置操作技能拔尖人才中石化催化重整装置操作技能拔尖人才 培训班培训班 20092009年年1010月月 1 1 目 录 概概述述 一一. . 反应压力反应压力 二二. . 反应温度反应温度 三三. . 空速空速 四四. . 氢烃比氢烃比 五五. . 操作参数与原料性质操作参数与原料性质 六六. . 操作参数与产品质量操作参数与产品质量 七七. . 催化剂连续再生的操作参催化剂连续再生的操作参 数数 2 2 概述 3 3 催化重整的操作参数 催化重整的操作参数是控制 反应的独立条件，除了催化剂和原料性 质以外，操作参数主要是指反应压力、 反应温度、空速、氢烃比（氢

2、油比）。 这些参数的改变将影响产品质量、产率 和催化剂的失活速率。不仅如此，催化 重整的操作参数，还与装置的工程投资 及操作费用密切相关，反映了技术水平 的高低。 4 4 操作参数及原料油性质对反应的影响 5 5 6 6 一。反应压力 7 7 反应压力对重整的影响 反应压力是催化重整的基本操 作参数，它影响产品收率、需要的反应温 度以及催化剂的稳定性。催化重整的主要 反应是产生氢气的环烷脱氢和烷烃环化脱 氢，从热力学的观点分析，降低反应压力 有利于向生成芳烃的反应平衡移动，对提 高产品收率有利；但另一方面，反应压力 降低后氢压下降，会增加催化剂上的积炭 速率，影响催化剂的稳定性而缩短操作周 期

3、。 8 8 反应压力如何检测 一套催化重整装置设有34台 反应器，前后各反应器的压力是不一样的 ，工程上只能用平均反应压力来表示。根 据催化剂装量的分配情况，最后一台反应 器中的催化剂大约占整个催化剂装量的一 半，其入口压力接近于平均压力，因此一 般以最后一台反应器的入口压力代表反应 压力。 9 9 反应压力变化对重整操作的影响 1010 反应压力变化对重整操作的影响 1111 不同反应压力及辛烷值对产品收率的影响 1212 反应压力对催化剂上积炭的影响 1313 反应压力的选择 l反应压力越低对提高重整产品的收率越有利 ；但反应压力越低，催化剂上的积炭速率增加， 催化剂失活速度越快。 l为了

4、克服这一对矛盾，技术开发从两个方面 进行工作，一方面是增加催化剂的容炭能力，减 缓催化剂的失活速度，使得半再生重整的反应压 力由初期的1.83.5 MPa降低到1.01.5MPa，操作 周期仍能维持在一年以上；另一方面是开发出催 化剂连续再生工艺，及时除去催化剂上的积炭， 并逐步增加催化剂连续再生的能力，连续重整的 反应压力初期就降低到0.81.0MPa，以后又降低 到0.35MPa。 1414 l反应压力的降低不仅取决于催化剂 性能和再生技术的改进，还需要在工程 技术上创造必要的条件，主要是压力降 低以后，气体体积增大，临氢系统流速 增加，压降增大，循环氢压缩机的功率 增加，为此除了尽量减小

5、氢烃比外，还 需要采用低压降的设备和管路。 1515 l反应压力是在装置设计时确定 的，操作时通过产物分离罐的压力 进行控制。在实际操作中，很难随 意改动；由于受压缩机性能及设备 设计条件的限制，反应压力调节的 余地不大。 1616 二。反应温度 1717 反应温度是主要调节参数 l在重整装置的实际操作中，反应压 力、空速和氢烃比一旦确定以后，任意 改变的可能性很小，但反应温度是需要 随时控制的主要参数，要根据原料组成 和产品辛烷值要求的不同，确定不同的 反应温度。 l操作中随着催化剂活性的降低，为 了保持产品的辛烷值不变，往往需要逐 步提高反应温度。 1818 反应温度控制范围 l适应重整操

6、作的温度范围比较宽， 提高温度可以提高重整生成油的辛烷值 ，但会降低其收率，并对催化剂的稳定 性有一定影响。工业上平均反应器入口 温度一般为480 530。 l过高温度（例如大于549）因为热 反应大大增加，严重降低重整油的收率 和催化剂的稳定性，对设备材质影响也 很大，一般不予考虑。 1919 反应温度如何测量 由于重整反应主要是吸热过 程，反应器出口温度比入口温度低，温 差大小取决于反应热的大小，同时也与 氢烃比有关。各反应器内反应情况不一 样，温降也不一样（最低10 左右，最 高可能达到150 ），前面反应器温降比 较大；后面反应器温降比较小。反应器 内各点温度也不一样，因此很难用一点

7、温度来代表反应温度。 2020 反应温度表示方法 反应温度一般用加权平均 入口温度WAIT或加权平均床层温度 WABT来表示。 l加权平均入口温度WAIT = 各反应器催 化剂装量分数与反应器 入口温度乘积之和 l加权平均床层温度WABT = 各反应器催 化剂装量分数与反应器进出口平均温度乘积 之和 2121 WAIT与WABT的差值 反应器加权平均入口温度（ WAIT）与加权平均床层温度（WABT ）的差别既决定于反应热的多少，也与 氢烃比的大小有关。反应热越大，氢烃 比越小，则温差越大，WAIT与WABT 的差别越大。 2222 用反应温度调节产品质量 反应温度是用来控制产品质 量最主要的

8、操作参数。每增加一个单位 辛烷值需要提高反应温度（WAIT）在 RON9095范围内为23 oC， RON95100范围内为34 oC 。增加空速 ，或原料变贫、变轻，也都需要适当提 高反应温度以维持产品辛烷值不变。 2323 反应温度对重整反应的影响 原料族组成P/N/A=66.27/23.81/9.92，催化剂PS- VI，空速为1.2h-1，氢油比2.5mol/mol，反应压力 0.35MPa 2424 半再生重整原料组成对反应温度的影响 2525 连续重整原料组成对反应温度的影响 2626 反应温度的调整 反应温度在以下情况下需要进行调整： l改变重整生成油的辛烷值 l改变装置的处理量

9、，从而改变了空速 l处理不同性质的重整原料 l补偿由于催化剂老化活性逐步下降 l补偿由于进料杂质对催化剂活性的损害 （如果原料中硫、氮、水和金属杂质含量偏高， 影响催化剂的活性，应当先搞清原因，然后再采取相应 的措施，一般不宜通过提高反应温度来补偿，否则可能 会加剧催化剂的中毒失活。） 2727 提高反应温度的利弊 提高反应温度有利于芳烃的生成和辛 烷值的提高，但会降低生成油的收率和增加催化剂 上的积炭。以下三图表示不同原料，在不同反应温 度条件下，液体收率、芳烃产率和产品辛烷值的变 化情况 ，其试验条件如下： 原料油A 大庆80160C直馏石脑油 原料油B 新疆、长庆原油混炼80170C 直

10、馏石脑油 原料油C 新疆、长庆原油混炼60130C 直馏石脑油 催化剂 Pt-Re重整催化剂 压力 1.57 MPa 体积空速 2.0 h-1 氢油比（体积） 1200 2828 反应温度对芳烃产率的影响 2929 反应温度对重整油辛烷值的影响 3030 反应温度对液收率的影响 3131 三。空速 3232 空速的意义 空速是重整反应的一个重 要参数，说明反应物与催化剂接触时 间的长短。它用每小时通过催化剂的 石脑油进料量来计量，一般以液体体 积空速（LHSV）或重量空速（WHSV ）表示。 3333 体积空速和重量空速 进料的体积流 率，m3/h 体积空速 LHSV = 反应器中催化剂 的体

11、积，m3 进料的重量流 率，kg/h 重量空速 WHSV = 反应器中催化剂 的重量，kg 3434 空速与反应温度 空速对产品的辛烷值有重要 影响。提高空速意味着进料量增加，从 而减少了物料在反应器中停留的时间， 降低了反应的苛刻度，辛烷值会降低， 但可以通过提高温度进行补偿。反之， 在低空速条件下，物料在反应器中停留 的时间增加，反应温度就应当低一些， 以防止热反应过多影响重整生成油的收 率。 3535 空速对重整反应的影响 原料P/N/A为49.55/36.07/14.38，PS-VI催化剂 ，氢烃比2.65，反应压力0.35MPa 3636 空速对反应的影响 l反应器尺寸确定后，空速就

12、决定了装 置的处理量。空速从1.64提高到1.97h-1， 处理量扩大了1.2倍。保持辛烷值不变，则 反应温度提高了6C，积炭速率从26.4增 加到30.98 kg/h。 l空速对液体收率、芳产、氢产影响不 太显著。 l增加连续重整空速后，能否在保持苛 刻度不变的情况下正常运转，取决于反应 温度和再生器的能力。 3737 空速对反应温度的校正 为了保持相同的重整油辛烷值， 如进料量变化，引起空速改变，应当对反应温 度进行校正。 例：在重量空速由1.8时-1提高到2.25时-1， 由图查得WAIT差值由-2增加到+2.5，因此WAIT应 当提高2.5 (2) = 4.5。 3838 改变空速与调

13、温的操作 为了减少加氢裂化和生焦 反应，操作中要降低空速时，应当首 先降低反应温度，然后再减少进料量 ；要提高空速时，首先增加进料量， 然后再提高反应温度。 3939 不同空速下反应温度对辛烷值及芳烃产率 的影响 4040 不同空速下反应温度对C5+收率及 循环气中氢纯度的影响 4141 空速的确定 l空速高低决定进料量与反应器的大 小。 l 降低空速一般对反应是有利的，但 反应器要大，要装入较多的催化剂，由 于重整催化剂中含有贵金属铂，价格昂 贵，对投资影响比较大。 l由于空速与反应温度有关，为了生 产一定辛烷值的产品，提高空速时需要 提高反应温度，而温度又不宜过高，因 此空速的提高受到一定

14、限制。 4242 空速改变与调温补偿举例 重整油辛烷值RON在90100 范围内，空速提高一倍时，一般要求反 应器入口温度提高1520oC。高烷烃石 脑油在空速提高一倍时，要求提高反应 器入口温度2030oC，低烷烃石脑油在 空速提高一倍时，只要求提高反应器入 口温度812oC 。 4343 空速是指标要求不是调节手段 在正常生产时，反应器的大 小已经确定，催化剂装量已不能随便改 变，空速的高低取决于进料量的多少， 它要根据工厂调度的要求决定，因此实 际操作中空速一般不调节。 4444 四。氢烃比 4545 氢气循环的作用 为了保持催化剂的稳定性 ，催化重整反应需要有氢气循环以增 加氢分压，它

15、能起到从催化剂上将积 炭前身物清除的作用，从而减小积炭 的速度，同时使石脑油以较快的速度 通过反应器，并使由于吸热反应产生 的温降减少。 4646 氢烃比 氢烃比表示循环氢量与重整 进料量的比值，其定义为循环气中的纯 氢与液体进料的摩尔比，即 循环气中纯氢的摩尔流率 ，mol/h 液体进料的摩尔流率， mol/h 4747 氢烃比的影响 l氢烃比的大小直接影响氢分压的高低 ，对反应的影响不是很大，但影响催化剂 的积炭速度和催化剂的寿命。 l氢烃比大，虽然不利于芳构化，增加 加氢裂化，但催化剂积炭速率减慢，操作 周期增长。氢烃比减小，则氢分压降低， 虽有利于环烷脱氢和烷烃的脱氢环化，但 会增加催

16、化剂上的积炭速率，降低催化剂 的稳定性。 4848 氢油比 为了方便起见，有时也用 气油比或氢油比来表示循环氢量与重 整进料量的比值。 l氢油比 l气油比 4949 氢烃比对反应温度的影响 循环氢通过反应器时， 还起着热载体的作用，氢烃比大小对 催化剂的床层温度有影响。随着氢烃 比的降低，在相同加权平均入口温度 WAIT条件下，加权平均床层温度 WABT减小，反应苛刻度降低。 5050 氢烃比对重整反应的影响 达到相同辛烷值时，随着氢油比增加，液体收 率、氢产和芳产略有下降，变化幅度不大。但是，随着氢 油比增加，催化剂的积炭大幅度减少，因而可以减小再生 器规模。 5151 氢烃比与催化剂相对积炭因数的关系 5252 氢烃比与催化剂相对失活速度的关系 5353 氢烃比是设计的重要参数 l循环氢量决定了循环氢压缩机的大小和功 率，而催化剂的积炭量又决定了催化剂再生设 备的规模，因此氢烃比对工程投资和操作费用 影响都