催化重整

催化重整 2

1. 目前我国催化重整现状 2. 催化重整的反应 3. 催化重整工艺类型及技术特点 4.催化重整装置的工艺流程 5. 催化重整的专用设备 6. 重整装置能耗分析 7. 降低重整能耗的措施 8. 流程改进及提高效益的某些措施 9. 安全设施设置的考虑 10. 装置的扩能改造 11. 投资及成本分析 12. 结束语目录 3

1965年我国在大庆建成投产了第一套10万吨/年的工业化催化重整装置1965年我国在大庆建成投产了第一套10万吨/年的工业化催化重整装置经过40年的发展，到2005年3月共建成投产催化重整装置65套总加工能力2190万吨/年，约占原油总加工能力的10%左右连续重整装置18套，加工能力为1190万吨/年半再生重整装置47套，加工能力为1000万吨/年 1. 目前我国催化重整现状 4

建设投产年代 建设装置套数，套处理量，万吨/年原设计/改造增加万吨/年半再生连续重整合计半再生连续重整合计 60 4 - 4 55 - 55 40/15 70 9 - 9 160 - 160 117/45 80 7 1 8 110 60 170 139/35 90 19 11 30 450 730 1180 1050/131 2000 8 6 14 225 400 625 至2005年3月合计 47 18 65 1000 1190 2190 5

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15年间共建成投产了44套催化重整装置，占全部投产装置总套数的68%；而其加工能力占全部投产装置总能力的82.4% 90年代以后的15年就建成投产了17套连续重整，占全部投产连续重整装置总套数的94.4%,占能力的95% 6

规模，万吨/年 数量，套占总套数的比例，% ≤15 27 41．5 20～40 24 37 45～100 12 18．5 ＞100 2 3 已建成装置的规模分布情况 7

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35.1%；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35.1%；目的产品为高辛烷值汽油组分的为30套，加工能力为820万吨/年，占总能力的37.5%；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27.4%。装置按目的产品分类 8

连续重整装置占总套数的27.7%，加工能力却占到了54.3%。连续重整装置占总套数的27.7%，加工能力却占到了54.3%。 18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66万吨/年；连续重整装置所采用的工艺技术包括了UOP和IFP两家专利公司的各代专利技术，已具有国际水平。 9

半再生重整装置的平均反应压力大多在1.5MPa左右半再生重整装置的平均反应压力大多在1.5MPa左右单套装置的平均能力为21.3万吨/年，平均能力偏低大多是80年代以后建设的，技术水平比较高 10

装置类型 数量加工能力套占全国的比例，% 万吨/年占全国的比例，% 半再生 18 38.3 407 40.7 连续重整 11 61.1 829 69.7 合计 29 44.6 1236 56.4 11

中石化集团总公司所属企业目前共建成投产催化重整装置29套，总加工能力为1236万吨/年中石化集团总公司所属企业目前共建成投产催化重整装置29套，总加工能力为1236万吨/年中石化集团总公司催化重整装置的数量不到全国总数的一半，但能力却超过全国总能力的一半连续重整装置单套装置的平均能力为75万吨/年,比全国单套平均能力高14% 半再生重整单套装置的平均能力为22.6万吨/年,比全国单套平均能力稍高在已建成投产的催化重整装置数量、能力、管理和操作水平还是在催化剂生产、掌握的工艺技术水平等诸方面高于全国平均水平。 12

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。 13

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的20％以上。除总加工能力远远低于欧州和北美外等发展中国家外，单套装置尤其是半再生重整装置的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重整进料以上与发达国家相比还有差距 14

目前我国生产的车用汽油在质量方面与世界燃料规范及国内车用无铅汽油新标准相比的主要差距目前我国生产的车用汽油在质量方面与世界燃料规范及国内车用无铅汽油新标准相比的主要差距烯烃含量高硫含量高芳烃及苯含量相对较低其中烯烃含量差距最大造成上述这种情况的主要原因是我国车用汽油的构成不合理 15

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。 16

催化重整装置生产的汽油的特点 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。 17

催化重整装置与其它生产高质量汽油的工艺相比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 18

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，生产每吨纯氢近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2.5％～4.0％,氢纯度可达90%（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120～200万吨/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 19

催化重整装置生产的汽油芳烃含量较高，一般为55～80（重）％催化重整装置生产的汽油芳烃含量较高，一般为55～80（重）％可生产高纯度的苯，甲苯，混合二甲苯及重芳烃等芳烃产品目前市场上芳烃产品十分紧俏，价格较高我国已建成投产的催化重整装置有一半是用来生产芳烃的 20

我国的催化重整应该/必然要大力发展： • 环保要求-北京等大城市汽车达欧Ш排放标准 • 芳烃生产要求-国内PX缺口极大 21

据统计和预测: 到2010年我国还将建成投产约10套左右的重整装置，其加工能力约为1000万吨/年装置规模趋于大型化，基本上都为连续重整装置一半的生产能力用于高辛烷值汽油组分，另一半用来生产芳烃。 22

我国重整装置的平均处理能力偏低，处理量在40万吨/年以下的装置就有44套，占总数量的78%我国重整装置的平均处理能力偏低，处理量在40万吨/年以下的装置就有44套，占总数量的78% 这些装置因形不成经济规模，所以运行成本高，经济效益差对这些装置通过适当的技术改造可以使其处理能力提高，其提高的幅度可达50～100%，而改造投资仅为相同规模装置建设投资的50%～70%，并且可使其技术水平提高对现有的规模较小的装置进行技术改造以提高其处理能力，是提高我国重整处理能力另一个最主要和最佳的途径。 23

一、催化重整反应类型 二、催化重整反应特点 2 催化重整反应 24

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对石脑油（汽油馏分）进行重整叫作“催化重整”。重整不改变碳原子数。如： C R－C－C－C－C R－C－C－C 25

一、重整化学反应 • （一）芳构化反应 • 1.六元环脱氢反应 26

2.五元环烷烃异构脱氢反应 27

3.烷烃环化脱氢反应 28

芳构化反应的特点是：①强吸热，其中相同碳原子烷烃环化脱氢吸热量最大，五元环烷烃异构脱氢吸热量最小，因此，实际生产过程中必须不断补充反应过程中所需的热量；②体积增大，因为都是脱氢反应，这样重整过程可生产高纯度的富产氢气；③可逆，实际过程中可控制操作条件，提高芳烃产率。芳构化反应的特点是：①强吸热，其中相同碳原子烷烃环化脱氢吸热量最大，五元环烷烃异构脱氢吸热量最小，因此，实际生产过程中必须不断补充反应过程中所需的热量；②体积增大，因为都是脱氢反应，这样重整过程可生产高纯度的富产氢气；③可逆，实际过程中可控制操作条件，提高芳烃产率。 • 六元环烷的脱氢反应进行得很快，在工业条件下能达到化学平衡，是生产芳烃的最重要的反应；五元环烷的异构脱氢反应比六元环烷的脱氢反应慢很多，但大部分也能转化为芳烃；烷烃环化脱氢反应的速率较慢，在一般铂重整过程中，烷烃转化为芳烃的转化率很小。铂铼等双金属和多金属催化剂重整的芳烃转化率有很大的提高，主要原因是提高了烷烃转化为芳烃的反应速率。 29

（二）异构化反应 30

（三）加氢裂化反应 31

（四）缩合生焦反应 • 在重整条件下，烃类还可以发生叠合和缩合等分子增大的反应，最终缩合成焦炭，覆盖在催化剂表面，使其失活。因此，这类反应必须加以控制. 32

二、重整反应的热力学和动力学特征及影响因素二、重整反应的热力学和动力学特征及影响因素 33

催化重整相对反应速率 34

原料： 低辛烷值的石脑油（汽油) 产品：富含芳烃的高辛烷值汽油组分氢气少量的液化气等生产目的：高辛烷值汽油组分或芳烃 2.催化重整工艺概况 35

催化重整装置生产的汽油的特点： 辛烷值高，一般为95～106（RONC）烯烃含量低，一般为0.1％～1.0％芳烃含量较高，一般为55～80％左右基本不含硫、氮、氧等杂质重整汽油具有辛烷值高，安定性好等特点，是十分理想的车用汽油调和组分。 36

催化重整可付产大量廉价的氢气 • 催化重整可付产大量廉价的含氢气体，是加氢装置非常好的氢源 • 重整装置的纯氢产率为2.5％～4.0％，纯度可达90%以上 37

催化重整可为化工等装置提供优质原料： • 重整装置生产的汽油含芳烃一般为55～80（重）％ • 可生产高纯度的苯，甲苯，混合二甲苯及重芳烃等芳烃产品。而这些芳烃产品是有机合成，油漆，染料，医药，军工等工业的基本原料 • 我国的催化重整装置很多是用以生产芳烃的。 • 重整汽油经芳烃抽提后的抽余油是很好的溶剂油和裂解原料。 38

重整的原料来源 常减压的初馏塔顶和常压塔顶直馏石脑油馏分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乙稀裂解汽油的抽余油，环烷含量高，是比较好的重整原料催化汽油部分馏分也可做重整原料焦化石脑油。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 39

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原料预处理过的重整反应进料必须满足上述三个要求 40

生产高辛烷值汽油时，一般采用84～180OC馏分(C6→C12)生产高辛烷值汽油时，一般采用84～180OC馏分(C6→C12) 一般重整生成油的干点会比原料生高30～40OC 41

目的产品 合适的馏分苯甲苯二甲苯苯，甲苯+二甲苯 60～85OC 85～110OC 110～145OC 60～145OC 生产芳烃时合适的馏分组成 42

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” ，非金属毒物如硫、氮、氧等为非永久性毒物。经过再生后其活性能恢复 43

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、RS－1、RN-1等 45

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 46

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84～180OC馏分生产芳烃时合适的馏分组成：目的产品合适的馏分苯 60～85OC 甲苯 85～110OC 二甲苯 110～145OC 苯，甲苯+二甲苯 60～145OC 47

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。 48

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。 49

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150~200OC，连续重整反应器的总温降为170~240OC。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3~4段，即3~4个反应器及加热炉。 50

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