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1、中国石油华北石化四联合运行部,四联合运行部,130万吨/年连续重整装置简介,四联合运行部,中国石油华北石化四联合运行部,连续重整装置,装置概述 工艺原理 重整催化剂 催化剂再生流程 再生专用设备,装置结构组成,难点和重点,核心,中国石油华北石化四联合运行部,连续重整装置,重整装置地位和作用,环保要求日渐苛刻，汽油质量不断升级。重整汽油辛烷值102，烯烃含量低于2%，硫、氮含量低于5ppm,加氢工艺迅速增加，氢气需求量越来越大。纯氢气产率为2.5%-4.0%（质量）,重整脱戊烷汽油芳烃含量85%以上。全世界的BTX芳烃中有50%以上来自催化重整装置 ，是石化装置的龙头。,高品质汽油,对下游装置的
2、贡献,对石化装置的贡献,中国石油华北石化四联合运行部,连续重整装置,重整装置的大型化,连续重整装置,中国石油华北石化四联合运行部,世界单套最大重整装置韩国丽水炼油厂，产能245万吨/年。,2008年投产,大连石化,220万吨/年,UOP工艺,洛阳院,2014年投产,四川石化,200万吨/年,UOP工艺,北京院,2012年投产,广西石化,220万吨/年,UOP工艺,华东院,预计2016年投产,华北石化,130万吨/年,UOP工艺,华东院,以C6-C11石脑油馏分为原料，在一定的操作条件(温度、压力、氢油比)和催化剂的作用下，烃类分子结构发生重新排列(如脱氢、环化、异构化、裂化等)的过程称为催化重
3、整。 催化重整装置按其生产目的，为生产高辛烷值汽油或生产石油化工原料的芳烃两大类，同时副产相当数量的氢气。,重整装置概述,连续重整装置,中国石油华北石化四联合运行部,重整装置概述,催化重整装置包括原料预处理、催化重整反应部分和产品稳定部分，还包括苯抽提和精馏部分。对于连续重整装置还要包括催化剂再生部分。 重整装置的主要产品是：高辛烷值汽油、二甲苯、苯、液化气及重整氢。 高辛烷值汽油的重要组分，具有如下特点:辛烷值高，烯烃含量很低，芳烃含量较高，基本不含硫、氮、氧等杂质。 重整装置的原料 80180度的石脑油，对杂质要求见下表。,连续重整装置,中国石油华北石化四联合运行部,重整进料中杂质含量应能
4、达到下列要求： 注意：重整进料中杂质含量必须合格，否则可能引起重整催化剂失活。,连续重整装置,中国石油华北石化四联合运行部,产品稳定,石脑油 加氢,氢气,苯抽提,PSA,石脑油,重整反应,中国石油华北石化四联合运行部,精馏部分,重整汽油,苯,二甲苯,催化剂再生,液化气,余热锅炉,蒸汽,预处理工艺路线,预处理装置：采用先加氢后分馏及循环 氢流程，没有设置补充氢压缩机，重整产氢为预加氢及补充氢。预加氢循环氢压缩机采用往复压缩机。,连续重整装置,中国石油华北石化四联合运行部,预加氢工艺指标,中国石油华北石化四联合运行部,连续重整装置,连续重整工艺路线,连续重整装置：采用UOP最新一代超低压连续重整工
5、艺技术及UOP公司R234催化剂。四台反应器重叠布置。反应器入口最高温度549，平均反应压力0.35MPa，氢烃分子比2.6，体积空速1.5h-1，C5+馏份辛烷值为RON104。催化剂连续再生装置采用UOP CycleMax工艺技术，再生放空气脱氯采用UOP Chlorsorb工艺技术回收再生放空气中的氯化氢。,中国石油华北石化四联合运行部,连续重整装置,重整反应工艺指标,中国石油华北石化四联合运行部,连续重整装置,预加氢的作用是除去原料油中的杂质以保护重整催化剂。原理是在催化剂和氢气的作用下，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，然后经高压分离器，汽提
6、塔除去，原料中的烯烃则加氢生成饱和烃，原料中的砷、铜、铅等金属化合物则经加氢分解后，重金属被催化剂吸附而脱除。,预加氢,中国石油华北石化四联合运行部,预加氢的化学反应： 脱硫反应 脱氮反应 脱氧反应 烯烃饱和 脱金属反应 脱卤化物反应,连续重整装置,二、工艺原理,预加氢反应器出来的油气混和物经冷却后在高压分离器中进行气液分离,由于相平衡的原因,分出预加氢生成油中溶解的H2S、NH3和H2O等。为了保护重整催化剂，必须除去这些杂质。分离出气体后的预加氢生成油换热后进入汽提塔。塔底油强制循环，并由重沸炉将循环油加热至全部汽化返回塔内。汽提塔在1.25MPa左右压力下操作。塔顶产物是水和油的轻组分，
7、经冷凝器冷却后在回流罐中分成油和水两相，油相全部作塔顶回流，以保证塔顶的适宜温度和顺利蒸出水，水层排出。当预加氢生成油含水很低时，在回流罐中不分层，水以气态从罐顶随气相排出，塔底则得到各杂质含量符合要求的重整进料油。,汽提脱水,中国石油华北石化四联合运行部,连续重整装置,重整是一个化学反应的过程，存在着多种化学反应。原料油分子在一定的操作条件下，由于催化剂的作用，使其分子结构发生重新组合，从而最大限度地促进芳烃的生成和分子异构化，达到制取芳烃或提高辛烷值的目的。,重整工艺原理,重整化学反应 六元环烷烃的脱氢反应 五元环烷的异构脱氢反应 烷烃的脱氢环化反应 直链烷烃异构化反应 加氢裂化反应 缩合
8、反应,中国石油华北石化四联合运行部,连续重整装置,六元环烷脱氢反应 这类反应进行极快，反应吸收大量热量，芳烃和氢气产率高，大多数在一反进行，然后在二反完成。 五元环烷异构化脱氢反应 烷基化戊烷(甲基环戊烷、二甲基环戊烷等)首先进行异构化反应，生成六元环烷烃，再脱氢生成芳烃。该反应也是强吸热反应，产物为芳烃和氢。 主要在二反和三反中进行。,中国石油华北石化四联合运行部,连续重整装置,烷烃脱氢环化反应 主要碳链上的碳原子数多于六个以上的烷烃在比较苛刻的条件下首先脱氢环化，再进行脱氢生成芳烃。这类反应也是强吸热反应，反应速度比环烷烃脱氢低得多。连续重整比半再生重整(固定床)的芳烃转化率有很大的提高主
9、要原因是提高了烷烃转化成芳烃的反应速率。 烷烃异构化反应 这类反应速度慢，放热少，不产氢，仅对提高辛烷值有利，不直接产芳烃。,中国石油华北石化四联合运行部,连续重整装置,加氢裂化反应 该反应是使分子量变小的过程，反应速度慢放热耗氢，不利于生产芳烃，使液收降低，增加催化剂积碳速度。这类反应主要在四反进行。反应温度和压力提高，空速降低，加氢裂化反应速度将加快。 缩合反应 此类反应是指在催化剂上发生的结焦反应，芳烃（尤其是重芳烃）和烯烃，环烷烃都有可能参与缩合反应，形成稠环芳烃继而结焦，促进催化剂失活，提高氢分压可抑制生焦。,中国石油华北石化四联合运行部,连续重整装置,重整各类反应的特点和操作因素的
10、影响,中国石油华北石化四联合运行部,连续重整装置,三 重整催化剂 以芳构化反应为主体的催化重整过程，催化剂是决定过程的最重要 的因素，可以说是过程的灵魂。催化剂的变革推动催化重整技术的发展 。半个多世纪来，催化重整催化剂的变革经历了非铂、单铂、铂加助金 属这三个大的发展阶段。与催化剂配套的催化重整工艺也随之发展，出 现了半再生、循环再生和连续再生几种类型的重整装置，使催化剂的发 展既有共同点，又各具特色。 1、催化剂的组成和作用 重整催化剂是一种能够在石脑油重整过程中加速烃类分子重新排列 成新的分子结构，而本身没有改变的物质。它是由活性组分和载体两部 分构成的。其中活性组分由金属组分和酸性组分
11、两部分构成。重整催化 剂中的金属组分是重整催化剂的核心，它的基本作用是促进脱氢和加氢 反应；酸性组分的作用是促进重整催化剂的异构化和裂化性能，通常由 添加氯组元构成。载体的作用是担载活性组分，使其均匀分散。,中国石油华北石化四联合运行部,连续重整装置,重整催化剂由三部分构成： 金属组元活性金属Pt和其它助金属（Re、Ir、Sn、Ge等）。 Pt提供催化剂的加脱氢活性功能。添加少量的助金属可以提高催化剂活 性、选择性和稳定性，以及改进催化剂的其他方面的性能。 担体金属组元和酸性组元的承载体。重整催化剂一般均以氧化 铝（Al2O3）为担体，它本身并没有多少催化活性，但具有较大的比表 面积和较好的机
12、械强度，它能使活性组元高度分散在其表面上，充分有 效地发挥活性组元的催化作用，并能降低金属组元的用量。同时担体也 提高了催化剂的稳定性和机械强度，担体性能的改进是重整催化剂发展 的主要内容之一。 酸性组元添加到催化剂上的卤素（Cl、F）。载体氧化铝本身 的酸性很弱，甚至接近中性。少量卤素的引入对氧化铝载体的电子诱导 作用而增强了担体的表面酸性，就可以调节其酸功能的强弱。 经过多年实践的筛选，随着重整催化剂的载体性能不断改进，贵金 属含量逐渐降低，逐渐形成了以Pt- Re为主体的半再生催化剂系列和以 Pt- Sn为主体的连续再生催化剂系列的大格局。,中国石油华北石化四联合运行部,连续重整装置,2
13、催化剂的性能指标 催化剂性能主要分为三个部分，反应性能（活性、选择 性和稳定性）、再生性能和理化性质。 （1）反应性能 催化剂反应性能好坏直接影响到应用效果，所以是评价 催化剂的重要指标。催化剂反应性能主要包括活性、选择性 和稳定性。 催化剂活性 表征催化剂活性用一定的原料油（馏程、组成、烃分布 一定），在一定的工艺条件下温度、压力、氢油比、空速， 某一温度下重整目的产物的芳烃含量（以生产芳烃为目的） 或辛烷值（以生产高辛烷值汽油组分为目的）来表达，如WABT485 ，芳含65.0%（m）或RON95。简单的说是某一反应温度下的芳烃含 量或辛烷值。,中国石油华北石化四联合运行部,连续重整装置,
14、催化剂选择性 严格地说，催化剂选择性应以某一芳烃含量或辛烷值是相对应的液体产品收 率来表征，尤其是不同催化剂选择性对比的时候。 对某一催化剂本身可以用某一温度条件下的液收来表示催化剂的选择性，因 为对此催化剂，该温度下的芳烃含量或辛烷值是已定的。 对催化剂选择性的要求，就是要求催化剂在反应过程中尽量减少不必要的裂 化反应。因此，某一温度条件下的循环氢纯度、氢产率大小也是衡量催化剂选择 性的序幕。 对于生产高辛烷值汽油组分的催化剂，往往用辛烷值产率来综合评价催化剂 活性、选择性。辛烷值产率随反应温度升高而成拱桥形状，既有一个最高点在此 点温度下运转能取得最佳的效益。对于生产芳烃的催化剂，就是芳烃
15、产率或芳烃 转化率来评价催化剂活性和选择性。 在满足生产对产品芳烃含量或辛烷值的要求下，催化剂选择性越好，液收越 高，氢产率越高，效益就越好。 不同催化剂选择性的对比与活性对比一样，应在评价装置上进行评价后得出 结论。 低压、高温是工艺对催化剂发展提出的要求，高温是提高催化剂活性，低压 除了提高催化剂活性外，还能改善催化剂的选择性。,中国石油华北石化四联合运行部,连续重整装置,催化剂稳定性 催化剂稳定性是指在一定的反应苛刻度下，催化剂能运转多长时间， 即通常所说的催化剂周期寿命。 评价催化剂稳定性，可以利用催速老化试验和寿命试验来完成。 催速老化试验是在极苛刻的操作条件下（高温、高空速、抵押、低氢油比），造成催化剂快速积炭，比较相同催速老化时间内催化剂积炭的多少。或催化剂反应性能下降程度来对比催化剂稳定性。 对于连续重整催化剂，它主要利用催化剂的初活性，积炭并不高时就进行再生，连续再生是它的特点，所以它对催化剂的稳定性要求不高。但对于半再生式重整催化剂，稳定性则是极重要的。为了追求更高的经济效益，固定床也在向高温、低压、低氢油比目标迈进。只有高稳定性的催化剂才能满足1.52.0年的周期寿命的要求。 在一定意义上讲，催化剂稳定性就是催化剂的活性稳定性和选择性稳定性。,中国石油华北石化四联合运行部,连续重整装置,催化剂的再生性能 催化剂再生性能关系到催化剂的使用总寿命
