第十一章催化重整概述精选文档.ppt
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1、第十一章催化重整概述2022/9/252022/9/25炼油工艺学石油炼制工程炼油工艺学石油炼制工程1 1本讲稿第一页,共四十四页催化重整技术发展催化重整技术发展q19401940年建成第一套催化重整装置年建成第一套催化重整装置 q其发展大体可以分为三个阶段:其发展大体可以分为三个阶段:从从19401940年年至至19491949年年为为第第一一阶阶段段。这这个个时时期期是是以以氧氧化化钼钼/氧氧化化铝铝和氧化铬和氧化铬/氧化铝为催化剂的重整过程,亦称为临氢重整过程;氧化铝为催化剂的重整过程,亦称为临氢重整过程;1949 1949年美国环球油公司年美国环球油公司(UOP)(UOP)开发出了铂重
2、整催化剂;开发出了铂重整催化剂;19671967年年雪雪弗弗隆隆研研究究公公司司研研究究成成功功铂铂铼铼/氧氧化化铝铝双双金金属属重整催化剂并投入工业应用,称为铂铼重整重整催化剂并投入工业应用,称为铂铼重整HydroformingHydroformingPlatformingPlatformingPt-Re ReformingPt-Re Reforming本讲稿第二页,共四十四页催化重整工艺流程催化重整工艺流程 原料预处理原料预处理以高辛烷值汽油为主以高辛烷值汽油为主 重整反应重整反应 原料预处理原料预处理重整反应系统重整反应系统重整原料重整原料拔头油拔头油副产氢气副产氢气燃料气燃料气高辛烷值
3、高辛烷值汽油组分汽油组分重整循环氢重整循环氢本讲稿第三页,共四十四页 原料预处理原料预处理以生产芳烃为主以生产芳烃为主 重整反应重整反应 芳烃抽提和分离部分芳烃抽提和分离部分 本讲稿第四页,共四十四页一、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芳烃烃和和异异构烷烃,同时产生氢气的过程构烷烃,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
4、属功功能能,进进行行脱脱氢氢和和环环化等反应;又有酸性功能,进行异构化和加氢裂解反应化等反应;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本讲稿第五页,共四十四页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本讲稿第六页,共四十四页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本讲稿第七页,共四十四页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 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
5、烃,并并吸吸附附在在催催化化剂剂上上,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 本讲稿第八页,共四十四页q烷烷烃烃异异构构化化反反应应,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辛烷值;高辛烷值;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降低低,所所以以,对对加加氢氢裂裂化化反反应应要要适当控制适当控制各类反应对产品的影响各类反应对产品
6、的影响本讲稿第九页,共四十四页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利的的。但这三种反应的反应深度是不一样的: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 本讲稿第十页,共四十四页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
7、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)本讲稿第十一页,共四十四页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来表征重整原料的转化深度和操作水平高低和操作水平高低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),并不是最高能力最高能力q在实际生产中可能获得比芳烃潜含量更高
8、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本讲稿第十二页,共四十四页二、催化重整的原料和产品二、催化重整的原料和产品“重整重整”是指烃类分子重新排列成新的分子结构是指烃类分子重新排列成新的分子结构 目目的的:催催化化重重整整是是生生产产高高辛辛烷烷值值汽汽油油及及轻轻芳芳烃烃(苯苯、甲甲苯苯、二二甲甲苯苯,简简称称BTX)BTX)的的重重要要石石油油加加工工过过程程,同同时时也也生生产产相相当当数数量的副产氢气量的副产氢气催催化化重重整整原原料料:直直直直馏馏馏馏汽汽汽汽油油油油馏馏馏馏分分分分(石石石石脑脑脑脑油油油油)、目目目目前前前前为为为为了了了了扩扩扩扩大大大大原原原原
9、料料料料来来来来源源源源,也有用焦化汽油、加氢汽油也有用焦化汽油、加氢汽油也有用焦化汽油、加氢汽油也有用焦化汽油、加氢汽油产品:产品:产品:产品:高辛烷值汽油、轻芳烃高辛烷值汽油、轻芳烃(BTX)(BTX)、副产氢气和液化气、副产氢气和液化气本讲稿第十三页,共四十四页催催化化重重整整的的原原料料主主要要是是直直馏馏汽汽油油馏馏分分,即即石石脑脑油油(Naphtha)(Naphtha)。根根据据生生产产任任务务的的不不同同,所所用用原原料料的的馏程也不同:馏程也不同:在在生生产产高高辛辛烷烷值值汽汽油油时时,一一般般用用8080180180的的馏馏分分(宽馏分);宽馏分);当当以以生生产产BTX
10、BTX为为主主时时,则则宜宜用用6060145145的的馏馏分分作作原原料料(窄窄馏馏分分)。生生产产实实际际中中常常用用6060130130馏馏分作原料分作原料本讲稿第十四页,共四十四页1 1、原料预处理部分原料预处理部分预脱水预脱水原料预处理原料预处理预分馏预分馏切取合适切取合适沸程的重沸程的重整原料整原料预脱砷预脱砷含砷量降含砷量降到到100ppb100ppb以下以下预加氢预加氢除去原料油除去原料油中的能使催中的能使催化剂中毒的化剂中毒的毒物毒物催化剂酸催化剂酸性组分流性组分流失失、活性下活性下降降 目的:馏分合格目的:馏分合格及杂质含量合乎及杂质含量合乎原料要求原料要求钴钼镍钴钼镍钼酸
11、镍钼酸镍本讲稿第十五页,共四十四页q以以生生产产芳芳烃烃产产品品为为目目的的时时,重重整整反反应应产产物物脱脱戊戊烷烷油油中中一一般般含含芳芳烃烃30306060,其其余余是是非非芳芳烃烃。这这一一混混合合物物中中,芳芳烃烃和和非非芳芳烃烃的的沸沸点点相相近近或或有有共共沸沸现现象象一一般般用用精精馏馏的的方方法法很很难难将将它它们们分分开开,通通常常采采用用液液-液液抽抽提提的的方方法法,先分出混合芳烃,然后进行芳烃精馏。先分出混合芳烃,然后进行芳烃精馏。q芳芳烃烃液液-液液抽抽提提的的原原理理是是根根据据芳芳烃烃在在溶溶剂剂中中的的溶溶解解度度不不同,使芳烃和非芳烃得到分离。同,使芳烃和非
12、芳烃得到分离。2 2、产品的芳香烃分离产品的芳香烃分离本讲稿第十六页,共四十四页q重重整整反反应应产产物物经经过过抽抽提提后后得得到到的的是是苯苯、甲甲苯苯、二二甲甲苯苯和和重重芳芳烃烃的的混混合合物物,芳芳烃烃精精馏馏的的目目的的就就是是将将它它们们分分离离成成单单体体芳烃。芳烃。n目目前前我我国国芳芳烃烃精精馏馏的的工工艺艺流流程程有有两两种种类类型型:一一种种是是三三塔塔流流程程,用用来来生生产产苯苯、甲甲苯苯、混混合合二二甲甲苯苯和和重重芳芳烃烃;另另一一种种是是五五塔塔流流程程,用用来来生生产产苯苯、甲甲苯苯、邻邻二二甲甲苯苯、间间对对二二甲苯、乙基苯和重芳烃。甲苯、乙基苯和重芳烃。
13、本讲稿第十七页,共四十四页q目前工业重整装置广泛采用的反应系统流程可分两大类:目前工业重整装置广泛采用的反应系统流程可分两大类:固定床反应器半再生式工艺流程固定床反应器半再生式工艺流程 移动床反应器连续再生式工艺流程移动床反应器连续再生式工艺流程q固固定定床床:主主要要特特征征是是采采用用3 34 4个个固固定定床床反反应应器器串串联联,每每0.5la停止过油,全部催化剂就地再生一次;停止过油,全部催化剂就地再生一次;q移移动动床床:主主要要特特征征是是设设有有专专门门的的再再生生器器,反反应应器器和和再再生生器器都都是是采采用用移移动动床床反反应应器器,催催化化剂剂在在反反应应器器和和再再生
14、生器器之之间间不不断断地地进进行行循循环环反反应应和再生,一般每和再生,一般每37d全部催化剂再生一遍。全部催化剂再生一遍。三、三、催化重整工艺与催化剂催化重整工艺与催化剂 本讲稿第十八页,共四十四页q移移动动床床反反应应器器连连续续再再生生式式重重整整反反应应系系统统,有有美美国国UOPUOP和和法法国国IFPIFP的专利技术,是目前世界上工业应用主要的两家技术。的专利技术,是目前世界上工业应用主要的两家技术。qUOPUOP和和IFPIFP连续重整采用的反应条件基本相似,都用铂锡催化剂。连续重整采用的反应条件基本相似,都用铂锡催化剂。UOP UOP连续重整的三个反应器是叠置的。连续重整的三个
15、反应器是叠置的。IFP IFP连续重整的三个反应器则是并行排列。胜炼连续重整的三个反应器则是并行排列。胜炼q连连续续重重整整技技术术提提供供了了更更为为适适宜宜的的反反应应条条件件,取取得得了了较较高高的的芳芳烃烃产产率率、较较高高的的液液体体收收率率和和氢氢气气产产率率,突突出出的的优优点点是是改改善善了了烷烷烃烃芳芳构构化化反反应应的条件的条件q规模小的装置来用连续重整是不经济的规模小的装置来用连续重整是不经济的本讲稿第十九页,共四十四页q 铂铼重整的其他操作条件如下:铂铼重整的其他操作条件如下:空速:空速:1.52h-1氢油比:氢油比:1200:1(体体);510(分子比分子比)压力:压
16、力:1.52.0MPaq 连续重整装置的反应条件一般如下:连续重整装置的反应条件一般如下:反应压力:反应压力:0.350.8 MPa氢油分子比:氢油分子比:1.54反应温度:反应温度:500530本讲稿第二十页,共四十四页本讲稿第二十一页,共四十四页本讲稿第二十二页,共四十四页本讲稿第二十三页,共四十四页l l重整催化剂必须具有两种催化功能。即:重整催化剂必须具有两种催化功能。即:重整催化剂必须具有两种催化功能。即:重整催化剂必须具有两种催化功能。即:金属催化功能金属催化功能金属催化功能金属催化功能酸性功能酸性功能酸性功能酸性功能 q重整催化剂是由金属组分、酸性组分和担体三部分重整催化剂是由金
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