催化重整裝置技術(shù)問答

催化重整裝置技術(shù)問答第一章原料預(yù)分餾過程何謂催化重整?催化重整裝置的任務(wù)是什么?生產(chǎn)汽油與生產(chǎn)芳烴在流程上有何不同?催化重整是一種石油二次加工過程。這一過程是以含C6~C11烴的石腦油為原料：在一定的操作條件和催化劑的作用下。原料（烴）分子結(jié)構(gòu)發(fā)生重新排列，使環(huán)烷烴和烷烴轉(zhuǎn)化成芳烴或異構(gòu)烷烴，同時(shí)副產(chǎn)部分氫氣。催化重整裝置的任務(wù)是：①能夠生產(chǎn)低分子石油芳烴一苯、甲苯和二甲苯等，因而它是生產(chǎn)芳香系石油化工產(chǎn)品的龍頭裝置，是芳烴聯(lián)合裝置的核心部分；②催化重整反應(yīng)生成的產(chǎn)物一芳烴和異構(gòu)烷烴具有很高的辛烷值，因此催化重整又是生產(chǎn)高辛烷值汽油組分的重要過程；③此外，副產(chǎn)的氫氣是加氫裂化等用氫裝置的重要?dú)錃鈦碓?。綜上所述，催化重整是煉油和石油化工的重要生產(chǎn)工藝之一，但生產(chǎn)汽油與生產(chǎn)芳烴的工藝流程不同。（1） 生產(chǎn)苯類芳烴的重整裝置，需要設(shè)置單獨(dú)的芳烴分離工藝過程。而生產(chǎn)汽油的重整裝置則不需要。芳烴分離過程是借助某種萃取劑（如甘醇類溶劑、環(huán)丁礬等），將重整生成油中的芳烴抽出，再借助芳烴精餾過程，將單體芳烴苯、甲苯及二芳烴分離出來。（2） 生產(chǎn)汽油的重整裝置，雖然不需要芳烴抽提過程。但要生產(chǎn)符合汽油規(guī)格指標(biāo)要求的高辛烷值汽油調(diào)合組分，通常需將重整生成油中的低分子烴脫除，因此，需設(shè)置重生成油穩(wěn)定塔，將C4以下的烴類脫除。無論是生產(chǎn)苯類芳烴產(chǎn)品，還是生產(chǎn)高辛烷值汽油組分的重整裝置都離不了原料預(yù)處理過程和重整反應(yīng)過程。重整原料有哪些來源?各有何特點(diǎn)?在煉廠中，催化重整裝置主要是加工常減壓裝置得到的低辛烷值直餾石腦油（粗汽油）有些煉油廠，為了提高全廠汽油的辛烷值，將低辛烷值焦化石腦油、減粘石腦油經(jīng)加氫精制后也送到催化重整裝置處理。在國外，有些煉油廠甚至把催化裂化汽油中辛烷值較低的餾分經(jīng)加氫后送到重整裝置進(jìn)行加工。加氫裂化裝置得到的重石腦油也是生產(chǎn)芳烴的主要原料來源。不同來源的重整原料油各有其特點(diǎn)。（1）直餾石腦油直餾石腦油，在我國通常是優(yōu)質(zhì)的重整原料。一與二次加工重整原料比較，直餾石腦油芳烴潛含量較高，硫、氮含量較低。有些直餾石腦油（如大慶直餾石腦油）砷含量高，做重整原料時(shí)，必須進(jìn)行脫砷。

（2）熱加工石腦油熱加工石腦油（如焦化汽油、減粘汽油）的特點(diǎn)是環(huán)烷烴含量少、芳烴潛含量低，含有大量不飽和烯烴，且硫、氮等化合物含量高。做重整原料必須進(jìn)行預(yù)處理。（3）加氫裂化石腦油加氫裂化石腦油的特點(diǎn)是有害雜質(zhì)含量少，不飽和烴含量低，是理想的重整原料;但有些加氫裂化石腦油由于加氫裂化的原料和過程不同，芳烴潛含量可能稍低，但多數(shù)加氫裂化石腦油的芳烴潛含量可高達(dá)40%以上。重整裝置對原料有些什么要求?重整裝置對原料的要求，通常希望含有較多的能轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)品的前身物，不含或少含雜質(zhì)。具體的要求是：（1）對原料的組成要求①對餾分組成的要求根據(jù)裝置生產(chǎn)任務(wù)不同，對原料餾程要求如下:目的產(chǎn)物65~145要求的餾程（實(shí)沸點(diǎn)），°C C6~C8的芳烴苯65~85甲苯85~105二甲苯105~145高辛烷值汽油80~180②對烴組成的要求從烴組成的角度來說，芳烴潛含量較高的原料是比較理想的原料。芳烴潛含量低（低于28％）的原料通常稱為劣質(zhì)原料，這種原料會極大地影響催化重整的經(jīng)濟(jì)性。另外，進(jìn)料中不應(yīng)含有C5以下的輕烴,C5以下的輕烴不利于生成芳烴，而且會帶來許多不利的影響，如增加能耗、降低氫純度等。（2）對原料中雜質(zhì)的要求通常與反應(yīng)壓力和重整催化劑的類型有密切關(guān)系，如鉑催化劑和反應(yīng)壓力較高時(shí)，允許的雜質(zhì)，如硫、水等可允許稍高（103106以上）。對現(xiàn)代雙（多）金屬重整催化劑而言，原料中的有害雜質(zhì)含量限制為:As<109;S〈As<109;S〈0.53106;Cu<153109N<3106Cu<153109N<3106Pb<103109H2O<531064.重整原料為什么要預(yù)處理?包括哪些過程?簡單來說，提供給重整裝置的原料(如直餾石腦油、加氫石腦油等)餾程和雜質(zhì)含量一般不可能達(dá)到重整原料油的要求指標(biāo)，為了保證生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，確保安、穩(wěn)、長、滿優(yōu)生產(chǎn)，重整裝置設(shè)計(jì)中，均設(shè)有原料預(yù)處理系統(tǒng)，以便對不同來源的原料油進(jìn)行預(yù)處理主要過程包括：原料預(yù)分餾過程；原料預(yù)脫砷過程；原料加氫預(yù)精制過程；原料蒸發(fā)脫水過程；原料深度脫硫過程。5.什么叫分餾?重整原料預(yù)分餾的目的是什么？所謂分餾，就是依據(jù)原料中各種組分的沸點(diǎn)差異(即揮發(fā)度不同)，將原料混合物中的各種組分加以分離的過程。石油加工中是對蒸餾和精餾過程的統(tǒng)稱。重整原料預(yù)分餾的目的，是在重整原料應(yīng)進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)之前，預(yù)先將原料油中不適宜重整反應(yīng)的過輕、過重組分分餾出去。分餾出的輕組分通常叫做“拔頭油”；分餾出的過重組分稱為“切尾油”。6.B、T、X的涵義是什么？B是英文Benzene的字頭，漢語的意思是苯。在英語中，還有兩個(gè)單詞與苯的涵義接近，一個(gè)是Benzol(e)，它的涵義是(粗)苯或苯的混合物；另一個(gè)是Benzoline，它的涵義是不純苯，Benzoline還表示輕汽油(Benzine),即表示含苯汽油之意。應(yīng)加以注意。T是英文Toluene的字頭，漢語的意思是甲苯。在英語中，甲苯也可以寫做rnethylbenzene。X是英文Xylene的字頭，漢語的意思是二甲苯［C6H4(CH3)2］。二甲苯有鄰二甲苯(o-Xylene)、間二甲苯(m-Xylene)和對二甲苯(p-Xylene)三種異構(gòu)體。未經(jīng)說明時(shí)，通常指的是三種異構(gòu)體的混合物。在英語中Xylene代表(混合)二甲苯，因此，鄰、間、對二甲苯分別也可以寫作o-Xylene、m-Xylene、p-Xylene。同時(shí)，在英語中二甲苯也可寫成dimethylbenzene。簡言之，B、T、X分別是表示苯、甲苯和二甲苯。7.MON表示什么?R0N表示什么？(M+R)/2表示什么？M0N和RON都是表示汽油辛烷值的符號。其中M0N表示馬達(dá)法辛烷值，RON是表示研究法辛烷值。(M+R)/2則表示汽油的抗爆指數(shù)。汽油的辛烷值與其抗爆性有著密切的關(guān)系。汽油的抗爆性是衡量汽油質(zhì)量最重要的性能指標(biāo)之一。一定壓縮比的內(nèi)燃機(jī)，必須使用具有一定辛烷值的汽油，才能保證發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)的正常燃燒而不致產(chǎn)生爆震。對氣化器式發(fā)動機(jī)使用的車用汽油，通常采用研究法辛烷值（RON）和馬達(dá)法辛烷值（MON）進(jìn)行評價(jià)，分別反映汽車在低速和高速行駛條件下的抗爆性。為了反映汽油在實(shí)際行車中的抗爆性，采用道路法辛烷值進(jìn)行評價(jià)。由于道路法辛烷值難于在日常的質(zhì)量控制中應(yīng)用。通常借用抗爆指數(shù)近似地反映道路辛烷值?？贡笖?shù)是馬達(dá)法辛烷值和研究法辛烷值的平均值〔（MON十RON）/2〕，一般簡寫為（M+R）/2。8.CAA的涵義是什么?CAA對汽油中苯含量含量有何要求？1990年11月15日，美國總統(tǒng)簽署了一項(xiàng)名為“清潔空氣計(jì)劃”的文件，后來又得到了美國國會的批準(zhǔn)，這樣便成為美國的一項(xiàng)法規(guī)，即“清潔空氣法”，它用CAA（CleanAirAct）來表示。清潔空氣法符合人們對環(huán)境保護(hù)要求，因此，CAA己逐漸被工業(yè)化國家和發(fā)展中國家所接受。CAA對汽油中的苯和芳烴等毒物一致癌物提出了嚴(yán)格要求，CAA條款中第211項(xiàng)中規(guī)定普通汽車新配方汽油（用RFG表示）中苯含量應(yīng)降至1.0%（體）以下，芳烴最大含量（包括苯）不應(yīng)大于25%（體〕。為了達(dá)到重整汽油苯含量?R1.0%（體）的要求，其措施之一可將原料中的苯及能夠在重整反應(yīng)中生成苯的前身物除掉。9．從重整原料中切除苯母體有何利弊?為滿足新配方汽油對含苯量?R1.0%（體）的要求，目前許多煉廠都先將原料石腦油用分餾辦法除苯的母體（C6烴類），這種辦法的主要優(yōu)點(diǎn)是投資少，但這種方法也有不利的一面，主要缺點(diǎn)是：（1）隨同苯母體的切除，副產(chǎn)的氫氣產(chǎn)率降低；（2）切除的C6輕組分需隨C5—起異構(gòu)化才能添加到汽油中去，它們會引起異構(gòu)化裝置催化劑嚴(yán)重失活;（3）不能除去重整過程中脫烷基而新產(chǎn)生的苯。如果不將苯母體切除而留在重整裝置進(jìn)行異構(gòu)化是很困難的，必然要提高重整苛刻度以便提高汽油辛烷值，這樣使重整油收率下降。綜合利弊，美國Eengelhard公司提出了重整生成油液相加氫新工藝。10.什么是初餾點(diǎn)、干點(diǎn)?什么是餾程?初餾點(diǎn)和干點(diǎn)是表示油品餾分組成的兩個(gè)重要指標(biāo)。其中初餾點(diǎn)是表示油品在餾程實(shí)驗(yàn)測定時(shí)餾出第一滴凝液時(shí)的汽相溫度;干點(diǎn)是表示餾出最后一滴凝液時(shí)的汽相溫度。從初餾點(diǎn)到干點(diǎn)這段溫度范圍就是這種油品的餾程。11.什么是重整指數(shù)?什么是芳烴潛含量?重整指數(shù)和芳烴潛含量都是描述重整原料油質(zhì)量的具體指標(biāo)。我國一般用芳烴潛含量國外常用重整指數(shù)。重整指數(shù)通常用（N+2A）表示，N表示環(huán)烷含量，A表示芳烴含量，它的具體定義是：（N?2A）?CiN%?2CiA%式中CiN—原料中環(huán)烷烴的百分含量； Ci—原料中芳烴的百分?jǐn)?shù)。顯然原料中環(huán)烷和芳烴的含量愈高，重整生成油中的芳烴產(chǎn)量愈大，辛烷值愈高，這就A是重整指數(shù)的基本涵義。芳烴潛含量（Ar%）的涵義與重整指數(shù)（N+2A）的涵義相近，其計(jì)算方法是：Ar%?a?C6N%?b?C7N%?c?C8N%?2A）??Aro%式中，?Ar%為原料中總的芳烴含量；a、b、c分別為C6N、C7N、C8N與相應(yīng)生成的苯（B）、甲苯（T）、二甲苯（X）之間的轉(zhuǎn)換系數(shù)，其值分別為：oa?MB/MC6N?78/84?0.93b?MT/MC7N?92/93?0.94c?MX/MC8N?102/112?0.95NN式中，MB、MT、MX分別為B、T、X的摩爾質(zhì)量，MC6、MC7、MC8N分別為C6環(huán)烷烴、C7環(huán)烷烴和C8環(huán)烷烴的摩爾質(zhì)量。12.重整原料中常含有哪些非烴化合物?它們的危害是什么?重整原料和其它石油餾分一祥，主要是由碳和氫兩種元素組成的烴類化合物，但是也有一些含硫、氧、氮等元素組成的化合物和含有砷、銅、鉛等金屬元素組成的金屬有機(jī)化合物。這兩種化合物統(tǒng)稱為非烴化合物。非烴化合物在重整原料中的含量雖然不多，但是對重整反應(yīng)過程的影響卻很大。（1）雜原子化合物重整原料中的雜原子化合物主要是含硫、氮化合物。①含硫化合物通常重整原料中含硫化合物主要有:硫醇（RSH）、硫醚（RSR},二硫化物（RSSR）,噻吩等。硫在各種重整原料中的數(shù)量從百萬分之幾到萬分之幾不等。它對重整反應(yīng)過程影響比較特殊。首先，它是重整催化劑的毒物，在反應(yīng)過程中，各種硫化物將轉(zhuǎn)化成H2S，在重整系統(tǒng)中H2S濃度增加到一定程度（例如＞0.53106），就使現(xiàn)代雙金屬重整催化劑的活性和選擇性受到損害，由于硫中毒造成重整裝置停工的事故并不罕見，但是，利用硫?qū)χ卣呋瘎┗钚缘臏p活作用，可限制某些催化劑（如Pt-Re催化劑）開工時(shí)超溫現(xiàn)象，因此，鉑錸重整裝置工時(shí)通常需要向催化劑床層注硫，這就是所謂的預(yù)硫化過程。此外，硫?qū)ο到y(tǒng)的設(shè)備還有腐蝕作用。②含氮化合物重整原料中的含氮化物主要包括吡咯，吡啶等。重整原料中的氮含量，通常比硫更少。在重整反應(yīng)條件下，氮化物將轉(zhuǎn)化成NH3和烴,NH3是堿性化合物，將降低催化劑的酸性功能。（2）金屬有機(jī)化合物①含砷化合物重整原料中代表性的含砷有機(jī)化合物有：二乙基砷化氫（C2H5）2AsH,沸點(diǎn)為161°C;三乙基砷（C2H5）3As。沸點(diǎn)為140C;三甲基砷化氫（CH3）3AsH,沸點(diǎn)為52C?？偟膩碚f，對重整原料油中的砷化物尚不太清楚，但是砷對重整催化劑的嚴(yán)重危害，在國內(nèi)外重整技術(shù)開發(fā)過程中有過深刻教訓(xùn)。已經(jīng)證實(shí)砷（As）能與鉑（Pt）生成PtAs化合物，使催化劑喪失活性，而且不能再生復(fù)活，屬永久性中毒。②含銅、含鉛化合物含銅、含鉛化合物與砷化合物一樣，也是重整催化劑的永久性毒物（即不能再生復(fù)活）13．預(yù)分餾過程的墓本原理是什么?預(yù)分餾過程是利用原料混合物中的各種組分的沸點(diǎn)不同（即揮發(fā)度不同），將其切割成不同沸點(diǎn)范圍的餾分。由于不同烴類的沸點(diǎn)不同，在受熱時(shí)輕組分（沸點(diǎn)低的組分）容易氣化，在冷凝時(shí)重組分（沸點(diǎn)高的組分）容易冷凝。由此在分餾塔中可將各組分切割開來。如將初餾~130°。的石腦油加熱到一定溫度（如80C），就要發(fā)生部分汽化，其中沸點(diǎn)較輕的組分容易汽化，成為氣體（或汽相）。而沸點(diǎn)較高的組分不易汽化，被留在液體（液相）中。經(jīng)過一次汽化，輕、重組分就得到一次初步分離。當(dāng)然，一次汽化只能粗略的分離，因?yàn)槠嘀型瑫r(shí)也會有少量沸點(diǎn)較高的組分，而液相中也會有部分沸點(diǎn)低的組分。如果將剩余的液體再加熱，液相中的較輕組分將不斷汽化，最后剩余在液相中的主要是沸點(diǎn)最高的組分。如果將氣相混合物逐漸冷凝（或稱部分冷凝），則首先冷凝的是沸點(diǎn)較高的重組分，而留在汽相中的主要是沸點(diǎn)較低的輕組分。這樣把汽相混合物多次冷凝，最后留在汽相中的就是沸點(diǎn)最低的輕組分。液體汽化要吸收熱量，蒸氣冷凝要放出熱熱量，當(dāng)汽液直接接觸時(shí)，不僅有熱量的交換（傳熱），汽液兩相中各組分要發(fā)生轉(zhuǎn)移（傳質(zhì)），液相中的輕組分容易汽化優(yōu)先進(jìn)入汽相汽相中的重組分容易冷凝優(yōu)先進(jìn)入液相中。這樣汽液兩相組成發(fā)生了變化。分餾塔板是兩相接觸的場所。在塔板上溫度低、輕組分濃度高的液體回流與溫度高、輕組分濃度低的