關鍵詞 | 催化重整  原理  工藝  產品

共 2315 字 | 建議閱讀時間 11 分鐘

催化重整是重要的煉廠二次加工過程。催化重整的原料主要是石腦油和抽余油,，由于催化重整對原料的要求苛刻,，因而在實際生產中，絕大部分煉廠采用常減壓得到的直餾石腦油作原料,，部分采用裂化重石腦油與直餾石腦油一起作為重整原料,。

催化重整過程中發(fā)生的化學反應主要有下述幾種：加脫氫、環(huán)化,、芳構化,、異構化、裂解以及生焦反應,。其中芳構化反應有利于提高汽油辛烷值以及生產重要的化工原料——芳烴,，而裂解和生焦反應則是我們不希望看到的。

催化重整機理

催化重整過程中發(fā)生了多種反應,，滿足生產需要的反應有六元環(huán)烷烴脫氫反應,、五元環(huán)烷烴脫氫異構反應、正構烷烴的異構化反應以及烷烴脫氫環(huán)化反應,。

六元環(huán)脫氫反應是強吸熱反應,，主要發(fā)生在金屬活性中心上，反應平衡常數(shù)很大,，能夠很快達到平衡，機理如下：

五元環(huán)烷烴脫氫異構反應中脫氫反應是強吸熱反應,，異構反應是輕微放熱反應,，該反應總體熱效應是強吸熱，反應平衡常數(shù)較大,，能夠很快達到平衡狀態(tài),，機理如下：

正構烷烴的異構化是輕度放熱可逆反應，反應機理很復雜,，可單獨在金屬中心上進行環(huán)化反應以及鍵轉移反應,，也可在金屬中心和酸中心共同作用下進行鍵轉移反應,。以下給出了其在金屬中心上的鍵轉移反應機理。

6個碳原子以上的直鏈烷烴均有可能脫氫環(huán)化為芳烴,，此反應為強吸熱反應,。目前對烷烴脫氫環(huán)化機理的認識不是非常清楚，該反應可能單獨發(fā)生在金屬中心上,，也有可能是在金屬和酸性中心上共同發(fā)生,，以下是該反應單獨發(fā)生在金屬中心上的機理：

催化重整過程中的反應一般發(fā)生在金屬中心或酸性中心上，遵循鏈反應或者碳正離子反應機理,。上述反應均為可逆反應,，其中有強吸熱反應，也有輕度及中度放熱反應,，但總體來說,，催化重整是強吸熱反應。在實際操作過程中,，催化重整是在高溫條件下進行的,，對催化劑要求嚴苛。

催化重整工藝按照催化劑的再生方式可以分為循環(huán)再生重整,、半再生重整以及連續(xù)再生重整,。

循環(huán)再生重整的反應器可以交替切換，有大小相同的固定床反應器 4-5 個,，其中 3-4 個進行反應,，另一個交替切換運轉中的反應器，切換出的反應器進行催化劑就地再生,，以保持系統(tǒng)中催化劑較好的活性和選擇性,。

該工藝適合處理量大、原料性質差和產品辛烷值要求較高的情況,，產品辛烷值可達 100-102,，催化劑再生周期為幾天、幾周乃至數(shù)月,。雖然裝置的設置和操作較復雜,，但有一定的經濟效益，至今仍有相當數(shù)量的裝置在運轉,。

半再生重整是一種固定床催化劑間歇再生的重整工藝,，固定床與 3-4 個反應器串聯(lián)。典型半再生重整工藝有鉑重整,、錸重整以及 IFP 重整等,。

半再生重整裝置設備少，投資小,，適合生產汽油調和組分,，運轉周期為 1-3年,。1949 年 UOP 公司開發(fā)并建成投產第一套半再生重整工業(yè)裝置，至今仍是應用較為廣泛的工藝,。

連續(xù)再生重整是一種在移動床中催化劑連續(xù)反應和再生的重整工藝,。在連續(xù)再生重整裝置中，催化劑連續(xù)地依次流過三個或四個移動床反應器,，到再生器進行再生,，之后與新鮮催化劑共同進入反應器進行反應，催化劑在系統(tǒng)內形成一個閉路循環(huán),。

1971年,，美國UOP 公司的 CCR 連續(xù)重整工藝實現(xiàn)了工業(yè)化，自此連續(xù)再生重整工藝迅速發(fā)展,。連續(xù)重整技術是重整技術近年來的重要進展之一,，適用于高苛刻度以及劣質原料，它針對重整反應的特點提供了更為適宜的反應條件,，突出的是促進了芳構化反應,，取得了較高的芳烴及液體收率和較高的氫氣產率，但不適用于規(guī)模小的裝置,，投資較高,。

目前連續(xù)重整流程主要有兩種形式，一種是國外“順流”連續(xù)重整,，另一種是國內的“逆流”連續(xù)重整,。“順流”和“逆流”連續(xù)重整工藝請點擊這里,。

催化重整產品包括重整汽油,、芳烴以及副產氫氣，這些產品在生產和生活中至關重要,，催化重整能力在一次產能中所占比例為 10%-30%,。

使用高辛烷值汽油是保護汽車發(fā)動機、提高汽車駕駛性能以及提高汽油機熱效率的重要手段,，催化重整汽油是重要的高辛烷值清潔汽油的調合組分,。早期由于我國重整原料油比較少以及對汽油辛烷值要求不高的原因，重整裝置多用于生產芳烴,。隨著我國對高辛烷值清潔汽油需求的增長,，催化重整發(fā)揮了重要作用。

環(huán)境污染程度的加深使得各國對清潔環(huán)保的車用油品需求日益增長,，我國的汽油標準一直向著低硫、低烯烴以及高辛烷值的方向發(fā)展,，而催化重整汽油中由于含有大量芳烴以及異構烷烴,，辛烷值較高,，此外催化重整汽油中的烯烴含量及硫含量較低（一般小于 10ppm），因而重整汽油成為了非常重要的清潔汽油調和組分,，催化重整技術的地位因此水漲船高,。汽油調和組分中重整汽油所占的比例，美國為 30-35%,，歐洲為 45-50%,，一般煉廠典型的汽油調和組分中催化重整汽油占比為 20-60%。

芳烴是化學工業(yè)重要的基礎原料,，可制造多種合成樹脂,、合成橡膠、合成纖維,、染料和增塑劑等,，衍生物可用于生產多種精細化工產品，還可用作溶劑油,。重整生成油中芳烴含量較高,，經抽提可得 BTX（苯、甲苯,、二甲苯）等產品,。

人類生產和利用芳烴已經有 200 年左右的歷史，20 世紀 40 年代,，臨氫重整工藝的出現(xiàn)帶動芳烴在石化工業(yè)中大規(guī)模生產和應用,。我國對合成纖維需求的增長帶動了芳烴生產技術的發(fā)展，從而帶動了催化重整技術及其他相關技術的發(fā)展,。

重整生成油可以經芳烴抽提或其他轉化分離工藝制取芳烴,，由于催化重整能力增長有限以及其他芳烴制備工藝的發(fā)展，催化重整芳烴在總產量中的占比有所降低,，但目前仍然滿足了三分之一左右的世界芳烴需求,，全球大約有 38%的苯和 87%的二甲苯來自催化重整裝置。

催化加氫的目的在于降低原料碳氫比,，提高輕質油收率,，脫除油品中雜質以改善原料的品質和提高產品的使用性能。近年來隨著原油向重質化劣質化方向發(fā)展,、世界經濟快速發(fā)展以及環(huán)保要求日益嚴格,，催化加氫技術得到了快速發(fā)展。因而在現(xiàn)代煉油業(yè)中,，起步較晚的催化加氫技術目前已經成為重要組成部分,。

催化加氫反應需要大量的氫氣，而催化重整干氣中含有較高含量的氫氣，對其進行回收再利用可以有效降低污染物排放,，提高能源利用效率,。催化重整副產氫氣是煉廠重要的廉價氫源，對于催化加氫裝置的運行至關重要,，美國煉廠加氫裝置用氫 50%以上由催化重整裝置提供,。