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1、1,催化重整装置的优化 曹 坚 中国石化工程建设公司 2010.10.15,2,1. 概况 2. 催化重整工艺类型及技术特点 催化重整的专用设备 催化重整的优化 我国催化重整的发展趋势 结束语,目录,3,1. 概况,4,催化重整装置是炼油工业的重要装置之一，不仅在炼油行业具有重要的作用，而且在石油化工化纤行业占有重要的地位。,6,7,已建成装置的规模分布情况,8,90年代以前的25年，建成投产了21套催化重整装置，其中只有一套连续重整装置。 90年代以后的20年间共建成投产了54套催化重整装置，占全部投产装置总套数的72%；而其加工能力占全部投产装置总能力的87.2%。 90年代以后的20年就
2、建成投产了27套连续重整，占全部投产连续重整装置总套数的96.4%,占能力的98%。 目前在建的连续重整装置有超过10余套，总设计负荷在1200万吨/年以上。,9,半再生和连续重整催化剂都已经实现了国产化，并达到国际水平； 半再生重整的工程设计全部国产化； 连续重整仅购买专利使用权，全部工艺和工程设计实现国产化； 并且开发出了以“逆流移动床”为代表的具有自主知识产权的连续重整专利技术。,10,我国催化重整近年来发展较快、技术水平不低，但能力等差别较大； 先进国家催化重整的加工能力已经占原油一次加工能力的20以上，美国为37左右； 除总加工能力远远低于欧州和北美外，单套装置尤其是半再生重整装置的
3、平均能力偏低； 由于原料来源等原因，现有的装置普遍开工不足。因此装置的操作成本高，大部分装置的能耗都在4000MJ/t重整进料以上。,11,“重整”是指烃类分子重新排列成新的分子结构。通俗的说就是烃类分子的重新排列与整理 所谓的“催化重整”是以石脑油（直馏和各类加氢石脑油）为原料，在催化剂的存在下，生产富含芳烃的高辛烷值汽油组分，并副产含氢气体等产品的工艺，因此是炼油工业中最重要的生产工艺之一,12,蒸馏,石脑油馏分,催化重整 （脱氢反应）,煤柴油馏分,加氢处理 （加氢反应）,重油馏分,加氢裂化、催化裂化 （裂化反应）,渣油馏分,焦化、催化裂化 （脱碳裂解反应）,汽油、H2,汽、煤、柴油,汽、
4、柴油,汽、柴油,原油,芳烃联合装置,芳烃,13,装置按目的产品分类,目的产品为芳烃的为23套，加工能力为770万吨/年，占总能力的31.3%； 目的产品为高辛烷值汽油组分的为34套，加工能力为1090万吨/年，占总能力的44.3%； 在生产芳烃的同时兼顾生产汽油的为12套，加工能力为600万吨/年，占总能力的24.4%。,1.目前我国催化重整现状,14,连续重整装置占总套数的31.9%，加工能力却占到了59.3%。 22套连续重整装置中的5套平均反应压力为0.8MPa左右,其余的平均反应压力为0.35MPa左右，单套装置的平均能力为66.4万吨/年； 连续重整装置所采用的工艺技术包括了UOP和
5、IFP两家专利公司的各代专利技术，已具有国际水平。,1.目前我国催化重整现状,15,目前我国已经建成投产的 连续重整装置情况（一）,我国从1979年开始引进连续重整技术，1985年第一套连续重整装置在上海金山投产，30年来有了很大发展，到现在已建成投产30套装置，总能力超2000万吨/年。我国现有的连续重整装置列表如右，SEI设计了其中的21套，参与了2套的技术引进.,16,目前我国已经建成投产的 连续重整装置情况（二）,17,近年来随着石化工业的发展，我国的连续重整不论是数量还是规模，都有了巨大的提高，有一批新的装置正在设计和建设中，总能力2100万吨/年，这些装置都将在最近几年内陆续建成投
6、产，右表是我国正在设计和建设的连续重整装置的初步名单 从这张名单中可以看出： 一个连续重整建设的新高潮正在到来，未来三、四年内建设的连续重整装置总加工能力将超过2200万吨/年，比近20年建设能力的总和还要多。 新建装置的规模越来越大，大多数都在一二百万吨/年，有的已达到世界之最。,我国在/拟建连续重整装置情况,18,催化重整装置的作用 高辛烷值汽油添加组分； 芳烃生产的主要原料。 副产氢气,19,催化重整汽油的特点： 高辛烷值：一般为95106（RONC） 低烯烃含量：一般为0.11.0 高芳烃含量：一般为5580 基本不含硫、氮、氧等杂质 催化重整汽油的这些特点正好能弥补目前我国车用汽油的
7、质量缺点，是理想的可增加的调和组分。要实现车用汽油质量的升级换代，就要调整汽油构成，减少催化裂化汽油所占比例，增加其它汽油调和组分尤其是催化重整汽油的比例。,20,催化重整装置的原料来源： 1、常减压的初馏塔顶和常压塔顶直馏石脑油馏分 2、加氢裂化和加氢改质石脑油。其芳烃潜含量高，是一种优良的重整原料，可不经预处理而直接进重整反应 3、焦化石脑油。性质较差，在进重整反应部分之前要经加氢处理，并且因其稀烃和稠环含量多使催化剂生焦率高 4、乙稀裂解汽油的抽余油，环烷含量高，是比较好的重整原料 5、催化汽油部分馏分也可做重整原料,21,重整反应对进料有三个方面的要求： 馏程范围 族组成 杂质含量 经
8、原料预处理过的重整反应进料必须满足上述三个要求。,22,生产高辛烷值汽油时，一般采用80180OC馏分 生产芳烃时合适的馏分组成： 目的产品 合适的馏分 苯 6085OC 甲苯 85110OC 二甲苯 110145OC 苯，甲苯+二甲苯 60145OC,杂质含量要求： 重整原料中的少量杂质如砷、铅、铁、铜、汞、硫、氮、氧、水等会使催化剂丧失活性，这种现象称之为催化剂的“中毒” ， 而这些杂质则称之为“毒物”。使催化剂永久性中毒的“毒物” ，称之为“永久性毒物” ，金属毒物如砷、铅、铜、铁、镍、汞、钠等为永久性毒物，经过再生其活性不能恢复。 使催化剂暂时性中毒的“毒物” ，称之为“暂时性毒物”
9、，非金属毒物如硫、氮、氧等为非永久性毒物。经过再生后其活性可以恢复。,23,24,我国车用汽油调和组分中: 催化裂化汽油所占比例太大 催化重整汽油和其它高质量汽油组分所占比例太小 低辛烷值（直馏）汽油组分还占一定比例。 以上特点导致我国汽油与欧美国家汽油相比:烯烃含量高，硫含量高，辛烷值不高，芳烃含量不高。,25,26,催化重整装置与其它生产高质量汽油的工艺相比： 其原料来源广范，加工量大 可根据需要在一定范围内调整所生产的汽油辛烷值的高低 是解决目前我国车用汽油质量的最有效和最重要的手段。是实现汽油质量升级的主要工艺 要使我国车用汽油质量指标符合欧IV排放标准，汽油调和组分中重整汽油等所占比
10、例要提高,27,催化重整装置生产的汽油芳烃含量较高，一般为5585（重），可生产高纯度的苯，甲苯，混合二甲苯，邻二甲苯，对二甲苯及重芳烃等芳烃产品。 我国建成投产的催化重整装置有一半是用来生产芳烃的。 对二甲苯是聚酯工程的主要原料，我国目前已是世界第一产能国。产能已达到714万吨/年，是世界产能的20%。,28,重整产氢是炼厂宝贵的氢源，目前，国内柴油产品的质量指标也正在逐步提高，对硫含量等限制更加严格，所以要建设大量的加氢装置，因而就需要大量的氢气 采用制氢等装置生产的氢气成本很高，生产每吨纯氢成本是3万元 催化重整可付产大量廉价的含氢气体，重整装置的纯氢产率为2.54.5,氢纯度可达90%
11、（分子），是加氢装置非常好的氢源 一套规模为60万吨/年的催化重整装置,采用半再生重整纯氢产量至少每年1.5万吨，采用连续重整纯氢产量每年约2.4万吨。可为一套120200万吨/年的柴油加氢精制装置提供氢气，节省大量的制氢原料，降低加氢装置的操作成本,29,2. 催化重整工艺类型及技术特点,30,重整原料的预处理 重整反应对原料有上述严格要求，原料在进入到重整反应部分之前要进行预处理 重整原料的预处理包括：预分馏、预加氢和汽提脱水等几个工序 通过分馏、加氢和汽提脱水等工序为重整反应制备在馏分范围和杂质含量上满足要求的原料,31,重整原料的预处理-预分馏 预分馏的作用是根据重整目的产物的要求切割
12、一定沸程范围的馏分，即通常所说的“拔头和切尾” 生产高辛烷值汽油时，一般采用84180OC馏分 生产芳烃时合适的馏分组成： 目的产品 合适的馏分 苯 6085OC 甲苯 85110OC 二甲苯 110145OC 苯，甲苯+二甲苯 60145OC,32,重整原料的预处理-预加氢 预加氢的作用是除去原料油中的杂质以保护重整催化剂。 预加氢的化学反应： 在催化剂和氢压的条件下，使原料油中含硫、含氮、含氧等化合物进行加氢分解，生成H2S、NH3和H2O，然后再在后面的汽提塔中除去 原料油中的含砷、铅等金属化合物经过加氢分解出金属，然后吸附在预加氢催化剂上。,33,预加氢的化学反应： 脱硫反应 RSH
13、+ H2 RH+H2S 脱氧反应 ROH+ H2 RH+H2O 脱氮反应 RN+ H2 RH+NH3 脱卤素反应 RCl+ H2 RH+ClH 烯烃饱和反应 C7H14 + H2 C7H16,34,重整原料的预处理-汽提脱水 汽提脱水是采用共沸蒸馏的原理把通过预加氢过程产生的H2S、NH3和H2O等汽提出去。,35,预加氢催化剂 预加氢催化剂采用含钴、钼、镍稀有金属，一般以AL2O3作为载体 国内普遍采用的预加氢催化剂有4813、FDS-4A 、 RS1、RN-1等,36,典型的重整原料预处理工艺流程,37,催化重整的化学反应 “重整”是指烃类分子重新排列成新的分子结构。在有催化剂作用的条件下
14、对石脑油（汽油馏分）进行重整叫作“催化重整”。重整基本不改变碳原子数。如： C RCCCC RCCC 环己烷 脱氢 苯 + H2,38,1.环烷脱氢反应-希望发生的反应 R R + 3H2 ，强吸热反应，低压对反应有利 2.环烷烃和烷烃的异构化-希望发生的反应 R R C RCCCC RCCC，压力对反应影响不大,S,O,S,S,重整反应器中主要发生下例6类化学反应,39,烷烃的脱氢环化反应-希望发生的反应 R + H2 R-C-C-C-C R” + H2,40,加氢裂化反应-不希望发生的反应 C C RCC H2 RH CCC H,41,脱甲基反应-副反应，不希望发生的反应 RCCCC H2
15、 RCCCH CH4 RC + H2 RH + CH4,42,芳烃的脱烷基化反应 R + H2 R + R”,43,44,催化重整的反应热 重整的反应为强吸热反应，反应热很大，根据原料和反应苛刻度不同，一般半再生重整反应器的总温降为150200OC，连续重整反应器的总温降为170240OC。 重整催化剂的有效反应温度一般在440OC以上，为发挥催化剂的作用，采用多段反应，根据原料及要求的反应苛刻度不同，一般采用34段，即34个反应器及加热炉。,45,催化重整的反应条件的选择,催化重整的反应条件的选择与原料性质、产品质量要求有关 重整的苛刻度一般都以重整生成油的辛烷值（RONC）来衡量，反应的苛刻度越高，也就是要求重整生成油的辛烷值（RONC）越高，反应条件就越苛刻 一般半再生重整苛刻度即重整生成油的辛烷值RONC不超过97 连续重整苛刻度即重整生成油的辛烷值RONC一般为100106 生产芳烃一般RONC要求的高些 重整苛刻度越高，要求反应压力越低、氢油比越高、空
