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1、第二节催化重整的化学反应2022/10/262022/10/26炼油工艺学炼油工艺学1 1第1页，本讲稿共18页一、催化重整的化学反应一、催化重整的化学反应催催化化重重整整是是以以C C6 6C C1111的的石石脑脑油油作作原原料料，在在一一定定操操作作条条件件和和催催化化剂剂作作用用下下，烃烃分分子子发发生生重重新新排排列列，使使环环烷烷烃烃和和烷烷烃烃转转化化成成芳烃和异构烷烃，同时产生氢气的过程芳烃和异构烷烃，同时产生氢气的过程重重整整催催化化剂剂是是一一种种双双功功能能催催化化剂剂，即即有有金金属属功功能能，进进行行脱脱氢氢和和环环化化等等反应；又有酸性功能，进行异构化和加氢裂解反应
2、反应；又有酸性功能，进行异构化和加氢裂解反应 1 1六员环的脱氢反应六员环的脱氢反应第2页，本讲稿共18页2 2五员环烷烃的异构脱氢反应五员环烷烃的异构脱氢反应3 3直链烷烃的异构化反应直链烷烃的异构化反应第3页，本讲稿共18页4 4烷烃的环化脱氢反应烷烃的环化脱氢反应第4页，本讲稿共18页5 5加氢裂化反应加氢裂化反应 6 6芳烃脱烷基反应芳烃脱烷基反应第5页，本讲稿共18页7 7烯烃的饱和反应烯烃的饱和反应8 8积炭反应积炭反应q烃烃类类的的深深度度脱脱氢氢，生生成成烯烯烃烃和和二二烯烯烃烃，烯烯烃烃进进一一步步聚聚合合及及环环化化，形形成成稠稠环环芳芳香香烃烃，并并吸吸附附在在催催化化剂
3、剂上上，最最终终转转化化成成焦炭而使催化剂失活焦炭而使催化剂失活 第6页，本讲稿共18页q以以上上反反应应中中第第 1，2，4 是是生生成成芳芳烃烃的的反反应应，芳芳烃烃有有较较高高的的辛辛烷烷值值，故故目目的的产产品品不不论论是是高高辛辛烷烷值值汽汽油油还还是是芳芳烃烃，这这些些反反应应都都是是有有利的。但这三种反应的反应深度是不一样的：利的。但这三种反应的反应深度是不一样的：六员环的脱氢反应最快；六员环的脱氢反应最快；五员环的异构脱氢反应要比前者慢得多；五员环的异构脱氢反应要比前者慢得多；烷烃脱氢环化反应速度很慢烷烃脱氢环化反应速度很慢 第7页，本讲稿共18页q烷烷烃烃异异构构化化反反应应
4、，虽虽不不能能直直接接生生成成芳芳烃烃，但但却却能能提提高高辛烷值；辛烷值；q加加氢氢裂裂化化生生成成小小分分子子的的烃烃类类，而而且且在在催催化化重重整整条条件件下下，加加氢氢裂裂化化还还包包含含有有异异构构化化反反应应，因因此此，加加氢氢裂裂化化反反应应有有利利于于提提高高辛辛烷烷值值，但但过过多多的的加加氢氢裂裂化化会会使使液液体体收收率率降低，所以，对加氢裂化反应要适当控制降低，所以，对加氢裂化反应要适当控制第8页，本讲稿共18页q生生产产上上通通常常用用“芳芳烃烃潜潜含含量量”来来表表征征重重整整原原料料的的反反应应性性能能，即即当当原原料料中中的的环环烷烷烃烃全全部部转转化化成成芳
5、芳烃烃时时所所能能得得到到的的芳芳烃烃量量。其其计计算算方方法法如如下下(含量皆为质量分数含量皆为质量分数)第9页，本讲稿共18页q用用“芳烃转化率芳烃转化率”或或“重整转化率重整转化率”来表征重整原料的转化深度和来表征重整原料的转化深度和操作水平高低操作水平高低q原料中芳烃潜含量越高，重整后得到的芳烃产率就越高原料中芳烃潜含量越高，重整后得到的芳烃产率就越高q芳烃潜含量只是说明生产芳烃的可能性（潜在能力），并不是最高芳烃潜含量只是说明生产芳烃的可能性（潜在能力），并不是最高能力能力q在实际生产中可能获得比芳烃潜含量更高的芳烃产率在实际生产中可能获得比芳烃潜含量更高的芳烃产率第10页，本讲稿共
6、18页四、催化重整的主要操作因素四、催化重整的主要操作因素 1 1反应温度反应温度q无无论论从从反反应应速速度度还还是是化化学学平平衡衡来来考考虑虑，提提高高反反应应温温度度对对催催化化重重整整都都有利，但反应温度还受以下因素的限制：有利，但反应温度还受以下因素的限制：设备材质；设备材质；催化剂的耐热稳定性和容碳能力等；催化剂的耐热稳定性和容碳能力等；非非理理想想的的副副反反应应。提提高高反反应应温温度度则则加加氢氢裂裂化化反反应应 加加剧，催化剂积炭加快，液体产率下降剧，催化剂积炭加快，液体产率下降q目前国内各重整装置的反应器入口温度多在目前国内各重整装置的反应器入口温度多在48048053
7、0530之间之间 第11页，本讲稿共18页q 催化重整常采用加权平均温度来表示反应温度催化重整常采用加权平均温度来表示反应温度q反应温度应随催化剂活性的逐渐降低而逐步提高反应温度应随催化剂活性的逐渐降低而逐步提高q高高温温有有利利于于芳芳烃烃的的生生成成和和辛辛烷烷值值的的提提高高，但但高高温温也也加加剧剧了了副副反应地进行，使液体产物的收率下降反应地进行，使液体产物的收率下降 第12页，本讲稿共18页2 2反应压力反应压力q反应压力影响生成油的收率、芳烃产率、汽油质量和操作周反应压力影响生成油的收率、芳烃产率、汽油质量和操作周期期 q工业装置上以最后一个反应器的进口压力代表反应压力工业装置上
8、以最后一个反应器的进口压力代表反应压力 q提高反应压力对生成芳烃的环烷烃脱氢、烷烃环化脱氢反应提高反应压力对生成芳烃的环烷烃脱氢、烷烃环化脱氢反应都不利，相反却有利于加氢裂化反应都不利，相反却有利于加氢裂化反应 q解决这个矛盾的方法有两个：解决这个矛盾的方法有两个：采用较低的压力，经常再生；采用较低的压力，经常再生；采用较高的反应压力，牺牲一些转化率以延长生产周期采用较高的反应压力，牺牲一些转化率以延长生产周期 第13页，本讲稿共18页q如何选择最适宜的反应压力还要考虑到原料的性质和催化剂性能：如何选择最适宜的反应压力还要考虑到原料的性质和催化剂性能：对易生焦的原料采用较高的反应压力对易生焦的
9、原料采用较高的反应压力催催化化剂剂的的容容焦焦能能力力大大，稳稳定定性性好好则则可可采采用用较较低低的的反反应应压压力力 q我我国国的的半半再再生生式式铂铂铼铼重重整整约约采采用用18atm的的反反应应压压力力，铂铂重重整整采采用用2030atm，而而连连续续再再生生式式重重整整装装置置的的压压力力可可降降到到8atm左左右右，甚甚至至可降到可降到3.5atm 第14页，本讲稿共18页3 3进料空速进料空速q空空速速反反映映了了反反应应时时间间的的长长短短，对对一一定定的的反反应应器器，空空速速越越大大，反反应应时时间间越短，处理能力就越大。空速的选择取决于催化剂的活性和原料组成越短，处理能力
10、就越大。空速的选择取决于催化剂的活性和原料组成 q催催化化重重整整中中各各类类反反应应的的反反应应速速度度不不同同，因因而而空空速速的的变变化化对对各各类反应的影响也不同类反应的影响也不同q对对环环烷烷基基原原料料可可采采用用较较高高的的空空速速；而而对对石石蜡蜡基基原原料料则则需需要要用用较较低的空速低的空速 q对对铂铂催催化化剂剂我我国国一一般般采采用用3h-1左左右右的的空空速速，铂铂铼铼重重整整装装置置采采用用1.52h-1 第15页，本讲稿共18页4 4氢油比氢油比(H/O)(H/O)q 使用循环氢的目的是：使用循环氢的目的是：抑制生焦反应；抑制生焦反应；保护催化剂；保护催化剂；起起
11、热热载载体体的的作作用用，减减少少反反应应床床层层的的温温降降，提提高高反反应应器器内的平均温度；内的平均温度；稀释原料，使原料在床层中分布均匀稀释原料，使原料在床层中分布均匀 第16页，本讲稿共18页q在在总总压压不不变变时时，提提高高氢氢油油比比意意味味着着提提高高氢氢分分压压，有有利利于于抑抑制制催催化化剂剂上上积积炭炭。但但是是提提高高氢氢油油比比使使循循环环氢氢量量增增大大，压压缩缩机机功功率率消消耗耗增增加。在氢油比过大时会由于减少了反应时间而降低了转化率加。在氢油比过大时会由于减少了反应时间而降低了转化率q因因此此，对对稳稳定定性性较较高高的的催催化化剂剂和和生生焦焦倾倾向向小小的的原原料料，可可采采用用较较小小的的H/OH/O，反反之之则则采采用用较较大大的的H/OH/O，铂铂重重整整装装置置采采用用的的摩摩尔尔氢氢油油比比为为5 58 8，铂铂铼铼重重整整的的轻轻油油比比55，甚甚至至可可进进一一步步降降到到1 13 3 第17页，本讲稿共18页第18页，本讲稿共18页