1、1,催化重整工藝,2,目 錄,一. 概述 二. 基本流程 三. 工藝過(guò)程分析 四. 重整工藝專利技術(shù) 五、 重整裝置的擴(kuò)能改造,3,一.概述,4,催化重整的創(chuàng)立與發(fā)展,催化重整于40年代開始工業(yè)化，1949年開始應(yīng)用含鉑催化劑以后得到迅速發(fā)展。 到2005年底，全世界已有煉油廠661個(gè)座，其中催化重整裝置年加工能力為4.85億噸,約占原油加工能力的11.40%。 美國(guó)催化重整裝置年加工能力1.51億噸，占世界總加工能力的31.12%，居世界第一位，其次分別為俄羅斯和日本，我國(guó)居第四位。,5,催化重整發(fā)展最重要的三個(gè)里程碑,11949年UOP公司鉑重整 采用單金屬鉑催化劑，開始了催化重整工業(yè)化的

2、進(jìn)程； 21967年CHEVRON公司錸重整 采用鉑錸雙金屬催化劑，大大改善了催化劑的活性和穩(wěn)定性，提高了半再生重整的技術(shù)水平； 3. 1971年UOP公司連續(xù)鉑重整 催化劑在反應(yīng)器與再生器之間連續(xù)移動(dòng)，連續(xù)進(jìn)行再生，使催化劑長(zhǎng)期保持高活性，將反應(yīng)苛刻度提高到一個(gè)新的水平。,6,各種催化重整工藝,半個(gè)世紀(jì)來(lái)，催化重整技術(shù)不斷發(fā)展，根據(jù)使用催化劑類型、工藝流程和催化劑再生方法的差別，相繼出現(xiàn)了許多不同的重整工藝： Air Products and Chemicals公司的胡德利重整（Houdriforming） Amoco 公司的超重整（Ultraforming） Exxon公司的強(qiáng)化重整（Po

3、werforming） Chevron公司的錸重整（Rheniforming） UOP公司的鉑重整（Platforming） IFP/Axens公司的辛烷化（Octanizing）和芳構(gòu)化（Aromizing）,7,我國(guó)的催化重整,50年代我國(guó)開始進(jìn)行催化重整催化劑及工程技術(shù)的研究和開發(fā)。 60年代初建成一套以生產(chǎn)芳烴為目的，規(guī)模2萬(wàn)噸/年的半再生催化重整試驗(yàn)裝置。 1965年我國(guó)自行研究、設(shè)計(jì)和建設(shè)的第一套工業(yè)裝置投產(chǎn)。,8,到2005年我國(guó)已有67套重整裝置建成投產(chǎn)，裝置總加工能力 2289萬(wàn)噸/年。 我國(guó)第一套連續(xù)重整裝置于85年3月投產(chǎn)，到2005年已建成連續(xù)重整裝置20套，年加工能力

4、1299萬(wàn)噸/年，已超過(guò)半再生重整的加工能力。,9,我國(guó)重整裝置增長(zhǎng)情況,10,40年來(lái)我國(guó)重整能力增長(zhǎng)情況,11,我國(guó)2005年的催化重整裝置,半再生重整 47 套 990 萬(wàn)噸/年 連續(xù)重整 20 套 1299 萬(wàn)噸/年 合 計(jì) 67 套 2289 萬(wàn)噸/年,12,重整工藝,重整工藝包括重整反應(yīng)、反應(yīng)產(chǎn)物的處理和催化劑的再生等過(guò)程。 根據(jù)催化劑再生方式的不同，催化重整工藝分為半再生重整、 循環(huán)再生重整和連續(xù)（再生）重整三種類型。 原料石腦油在進(jìn)行重整反應(yīng)之前，要先進(jìn)行預(yù)處理，除去硫、氮、水、砷、鉛、銅及烯烴等雜質(zhì)，并切割出適當(dāng)餾分，這是催化重整裝置中不可缺少的一部分。,13,二. 基本流程

5、,14,原料預(yù)處理的三個(gè)主要環(huán)節(jié),預(yù)分餾 切割餾分 預(yù)加氫 轉(zhuǎn)化硫、氮、氧化合物， 飽和烯烴，脫金屬 汽提塔 脫除 H2S，NH3，H2O,15,預(yù)處理基本流程,16,重整進(jìn)料,加氫處理的精制油直接進(jìn)入重整作原料； 從油罐來(lái)的加氫精制油先進(jìn)加氫處理的汽提塔，脫除其中的氧和水分后再進(jìn)重整作原料； 未經(jīng)加氫處理的石腦油均先進(jìn)加氫處理精制后再去重整作原料。,17,關(guān)于重整反應(yīng),催化重整反應(yīng)需要在一定溫度、壓力和催化劑作用的臨氫條件下進(jìn)行，工藝過(guò)程包括升壓、換熱、加熱、臨氫反應(yīng)、冷卻、氣液分離及油品分餾等過(guò)程。 為了增加氫分壓以減少催化劑上積炭的副反應(yīng)，設(shè)有循環(huán)氫壓縮機(jī)使氫氣在反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)。 由于重

6、整系吸熱反應(yīng)，物料通過(guò)絕熱反應(yīng)器后溫度會(huì)下降，一般采用34臺(tái)反應(yīng)器，每臺(tái)反應(yīng)器前設(shè)有加熱爐以維持足夠的反應(yīng)溫度。,18,重整工藝基本流程,19,關(guān)于催化劑的再生,重整催化劑的再生包括燒焦、氧氯化、干燥、還原等過(guò)程。 半再生重整裝置催化劑的再生在停工后進(jìn)行，一般利用原有設(shè)備按原有流程原位進(jìn)行（器內(nèi)再生），也可以送往催化劑制造廠進(jìn)行（器外再生）； 連續(xù)重整則在裝置內(nèi)專設(shè)的催化劑連續(xù)再生系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行。,20,三.工藝過(guò)程分析,21,（一）原料預(yù)處理,關(guān)于原料預(yù)處理，在上一章中已作了詳細(xì)介紹，這里著重補(bǔ)充幾個(gè)問(wèn)題： 原料的切割 汽提塔的流程與操作 一種新的預(yù)加氫反應(yīng)器裝填,22,原料的切割,既撥“頭”又

7、“去尾”,只“撥頭”不“去尾”,23,兩個(gè)預(yù)分餾設(shè)計(jì)方案計(jì)算比較（以40萬(wàn)噸/年重整裝置為例）,采用“撥頭去尾”方案與只“撥頭”不“去尾”方案相比，不僅要多花投資而且多費(fèi)燃料 3800 噸/年，重整能耗每噸增加約 419 MJ/t (10104 kcal/t)重整進(jìn)料，一般講這是很不經(jīng)濟(jì)的，因此重整原料的“去尾”應(yīng)當(dāng)盡量在上游裝置的分餾塔內(nèi)完成。,24,汽提塔的設(shè)計(jì),重整原料的精制除預(yù)加氫反應(yīng)外，一個(gè)重要的環(huán)節(jié)就是預(yù)加氫生成油的汽提，即將預(yù)加氫生成油中的硫化氫、氨和水等雜質(zhì)吹脫干凈。 在早期的重整裝置中采用吹氫氣提的方法，精制油中硫含量約1ppm，水含量約1020ppm。 目前的重整設(shè)計(jì)中，采

8、用蒸餾脫水的方法，精制油中硫含量0.5ppm,水含量 2ppm。,25,某汽提塔實(shí)際標(biāo)定結(jié)果,26,全回流汽提塔的特點(diǎn),塔頂溫度和塔底溫度分別由回流和重整進(jìn)料的組成決定，不應(yīng)把它作為控制參數(shù) ； 回流量和加熱量要互相配合好，不能各自孤立的調(diào)整。重沸爐出口溫度難于靈敏的反映加熱熱量的變化，可采用爐出口偏心孔板控制； 塔頂壓力是一個(gè)對(duì)塔的操作影響比較靈敏的因素，應(yīng)當(dāng)保持穩(wěn)定。,27,汽提塔的操作經(jīng)驗(yàn),一平穩(wěn) ： 平穩(wěn)塔的操作，進(jìn)料量、回流量和加熱量都盡量不變動(dòng)。 二固定： 固定塔頂壓力；固定加熱量或回流量。 三注意 ： 注意回流罐液面有無(wú)過(guò)低過(guò)高現(xiàn)象；注意回流罐切水；注意維持適當(dāng)?shù)幕亓髁?，回流量?/p>

9、能超過(guò)塔的允許負(fù)荷范圍，但不應(yīng)低于0.2(對(duì)進(jìn)料重量)。,28,一個(gè)新的預(yù)加氫反應(yīng)器裝填,催化劑上面放幾層不同類型的環(huán)形填料，作為催化劑的保護(hù)層，據(jù)說(shuō)可以減緩反應(yīng)器上部的堵塞 。 反應(yīng)器采用復(fù)合床，裝填兩種不同型號(hào)的催化劑，HR-945主要用于烯烴加氫，HR-538主要用于脫硫脫氮。,29,新反應(yīng)器的裝填情況,30,（二）重整反應(yīng),重整的主要反應(yīng)是環(huán)烷脫氫和烷烴環(huán)化脫氫，在反應(yīng)過(guò)程中要吸收大量熱量，因此在絕熱反應(yīng)器內(nèi)物料反應(yīng)后的溫度會(huì)下降。為了補(bǔ)充熱量，維持足夠的反應(yīng)溫度，反應(yīng)要分34段進(jìn)行，每段反應(yīng)之前先在加熱爐內(nèi)加熱。,31,重整裝置各反應(yīng)器內(nèi)的主要反應(yīng)及溫降,反應(yīng)器名稱 主要反應(yīng) 組成變

10、化 溫降 第一反應(yīng)器 六員環(huán)烷脫氫，烷烴異構(gòu) 烷烴下降多，芳烴有增加 7080 第二反應(yīng)器 環(huán)烷脫氫 環(huán)烷烴繼續(xù)下降，芳烴有增加 五員環(huán)烷異構(gòu)脫氫及開環(huán) 3040 C7烷烴裂解 C5C6有增加 第三反應(yīng)器 烷烴脫氫環(huán)化，加氫裂化 C7+ 烷烴減少，芳烴增加 1525 第四反應(yīng)器 烷烴脫氫環(huán)化，加裂化 C5C6先增加，后略有下降 510 芳烴增加,32,反應(yīng)加熱爐與反應(yīng)器的大小,各段重整反應(yīng)從前到后其加熱爐負(fù)荷逐步減小，而反應(yīng)器則逐步加大。 重整反應(yīng)加熱爐的熱負(fù)荷除第一個(gè)爐子（進(jìn)料加熱爐）與進(jìn)料換熱器的換熱量有關(guān)外，后面三個(gè)爐子（中間加熱爐）的熱負(fù)荷都是由各段反應(yīng)的反應(yīng)熱決定的。反應(yīng)器從前到后催

11、化劑的裝料比，三個(gè)反應(yīng)器一般依次為15，25，60，四個(gè)反應(yīng)器一般依次為10，15，25，50。,33,反應(yīng)器個(gè)數(shù),重整反應(yīng)器采用幾個(gè)，與反應(yīng)苛刻度和進(jìn)料組成有關(guān)，有的采用三個(gè)，有的采用四個(gè)，是一個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，應(yīng)根據(jù)辛烷值的要求和反應(yīng)熱的大小確定。反應(yīng)段數(shù)多則反應(yīng)器內(nèi)床層溫度變化范圍小，對(duì)反應(yīng)有利，但增加一段反應(yīng)，投資要增加，經(jīng)濟(jì)上不一定合理。 一般裝置如果反應(yīng)苛刻度不高，產(chǎn)品辛烷值RON不超過(guò)98，反應(yīng)熱在1000 kJ/kg以下，可考慮用三段反應(yīng)，大于此數(shù)最好采用四段反應(yīng)。,34,反應(yīng)器的結(jié)構(gòu),重整反應(yīng)器有軸向和徑向兩種結(jié)構(gòu)形式 軸向反應(yīng)器為空筒式反應(yīng)器，反應(yīng)物料自上而下沿軸向通過(guò)，設(shè)備

12、結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，但反應(yīng)器長(zhǎng)徑比必須合適。 徑向反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有分氣管、中心管（集氣管）、帽罩等內(nèi)構(gòu)件，反應(yīng)物料進(jìn)入反應(yīng)器后先分布到四周分氣管（環(huán)形空間或扇形筒）內(nèi)，然后徑向流過(guò)催化劑床層，從中心集氣管流出。,35,重整反應(yīng)器簡(jiǎn)圖,36,徑向反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn),與軸向反應(yīng)器相比，徑向反應(yīng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但氣體流通面積比較大，徑向流過(guò)床層厚度比較薄。由于流體阻力與流通面積的平方呈反比，與流通路程的長(zhǎng)度呈正比，因此徑向反應(yīng)器物流通過(guò)反應(yīng)器的壓力降比軸向反應(yīng)器小，有利于減小臨氫系統(tǒng)的壓力降。,37,徑向反應(yīng)器的流體分布問(wèn)題,徑向反應(yīng)器設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要問(wèn)題就是如何使得流體在整個(gè)流通面積上均勻分布。,38,對(duì)于徑向

13、反應(yīng)器的扇形分氣管，氣體從頂部進(jìn)來(lái)后，自上而下隨著氣量的減少速度不斷減小，即W1W2，因而P2P1，靜壓力下大上小。 對(duì)于中心集氣管，由于氣量自上而下不斷增加，速度也不斷增加，即 W1 （P1-P1） ，即分氣管與集氣管的壓力差下部大于上部。,39,克服流體分布不均勻的辦法,為了克服以上不均勻流動(dòng)的現(xiàn)象，可以考慮以下幾個(gè)措施： 擴(kuò)大分氣管和集氣管的流動(dòng)截面積，降低流速，使上下壓差沿管長(zhǎng)變化減小，從而使氣流分布均勻些。 將分氣管和集氣管設(shè)計(jì)成變截面的錐形管，以維持管內(nèi)流速變化不大，減小管內(nèi)靜壓力的變化。 分氣管和集氣管上下采用不同的開孔率，用小孔阻力的變化補(bǔ)償管內(nèi)壓力變化。 增加小孔阻力，使其大

14、大超過(guò)分氣管和集氣管內(nèi)的壓力變化。,40,一個(gè)實(shí)例,采用上述第四種辦法，即用減小中心集氣管開孔率的辦法來(lái)減小壓力降的差別，以達(dá)到流體均勻分布的目的。 以某廠一臺(tái)已生產(chǎn)多年的半再生重整裝置反應(yīng)器為例，反應(yīng)器直徑1.6 m，切線高4.7 m，中心管直徑330 mm,中心管開孔率1.54 %。按實(shí)際標(biāo)定數(shù)據(jù)，重整進(jìn)料量17.64t/h，氫油比1460（體積），平均壓力1.27MPa，平均溫度498 oC，催化劑平均粒徑2.5mm，核算物流通過(guò)反應(yīng)器各部分壓力降。,41,徑向反應(yīng)器壓降核算,序號(hào) 項(xiàng) 目 平均線速 壓力降 壓降分配 m/sec KPa % 1 進(jìn)口分配頭 2.45 18.8 2 扇形筒

15、小孔 0.66 0.01 0.1 3 催化劑床層 0.31 0.93 7.1 4 中心管外套筒小孔 2.90 0.03 0.2 5 中心管小孔 48.2 9.63 73.8 合 計(jì) 13.05 100.0,42,扇形筒與中心管各段靜壓力變化情況,43,徑向反應(yīng)器不同高度靜壓差圖,44,反應(yīng)器上下物流的分布情況,可以看出，氣體在扇形筒和中心管內(nèi)的靜壓力都是有變化的，由于靜壓力的變化，扇形筒與中心管靜壓力差自上而下逐漸加大，最大相差175.6mm水柱，占整個(gè)反應(yīng)器計(jì)算壓力降的13.5%，靜壓差對(duì)流量引起的誤差為7%。 實(shí)際測(cè)定，反應(yīng)器催化劑床層內(nèi)同溫面相差不超過(guò)1 度，說(shuō)明反應(yīng)器上中下氣流分布基本

16、上是均勻的。,45,反應(yīng)器的新結(jié)構(gòu),以上方法是以增加阻力為代價(jià)來(lái)均勻分布流體的，雖然數(shù)值不大，但也不夠合理，因此在有些新的連續(xù)重整工藝中，物流雖然仍從上面進(jìn)入反應(yīng)器扇形筒內(nèi)，但中心管內(nèi)收集的氣體則由下出改為上出（上進(jìn)上出）。這樣，盡管扇形筒內(nèi)自上而下靜壓力逐漸增加，但中心管內(nèi)靜壓力自上而下也是逐漸增加，上下壓力降就相差不大了，流量分布比較均勻，因而中心管的過(guò)孔阻力可以減少。,46,徑向反應(yīng)器物料流動(dòng)方向,47,反應(yīng)器物流方向?qū)怏w均布的影響,48,（三） 氫氣循環(huán),為了抑制反應(yīng)過(guò)程中催化劑上積炭，需要在反應(yīng)過(guò)程中有較高的氫分壓，為此反應(yīng)系統(tǒng)要有大量氫氣循環(huán)。同時(shí)，循環(huán)氫作為熱載體，對(duì)改善反應(yīng)器

17、的溫度分布也有好處。 從產(chǎn)物分離罐頂出來(lái)的含氫氣體，經(jīng)循環(huán)氫壓縮機(jī)壓縮并與原料油混合后，與反應(yīng)產(chǎn)物換熱，在依次經(jīng)過(guò)各段反應(yīng)的加熱爐和反應(yīng)器之后，與原料換熱，再經(jīng)空冷器、水冷器冷凝冷卻后返回產(chǎn)物分離罐，構(gòu)成一個(gè)臨氫的循環(huán)回路系統(tǒng)。,49,關(guān)于壓縮機(jī),循環(huán)氫壓縮機(jī)是保證氫氣循環(huán)的關(guān)鍵設(shè)備。規(guī)模較小的裝置一般采用電動(dòng)往復(fù)式壓縮機(jī)，較大的裝置采用汽動(dòng)離心式壓縮機(jī)。 由于重整的氫氣純度是不固定的，開工初期高而正常操作時(shí)低，氣體密度不一樣，對(duì)離心式壓縮機(jī)的操作性能有很大影響，這一點(diǎn)在選用原動(dòng)機(jī)時(shí)必須注意。離心式壓縮機(jī)必須有改變轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)的手段，否則有可能在開工時(shí)循環(huán)不起來(lái)。,50,循環(huán)氫系統(tǒng)壓力降,循環(huán)

18、氫系統(tǒng)壓力降的大小決定了循環(huán)氫壓縮機(jī)的壓差，直接影響壓縮機(jī)的功率。由于循環(huán)氫壓縮機(jī)的功率是壓縮比的函數(shù)，壓縮比不僅與壓差有關(guān)，操作壓力高低的影響也很大，因此，對(duì)于操作壓力較低的催化重整，循環(huán)氫系統(tǒng)要求有較低的壓力降，以免壓縮機(jī)功率過(guò)大而不經(jīng)濟(jì)。,51,不同壓力降對(duì)循環(huán)氫壓縮機(jī)功率的影響,52,降低循環(huán)氫系統(tǒng)壓力降的措施,采用徑向反應(yīng)器代替軸向反應(yīng)器 采用大型單管程立式換熱器代替多臺(tái)普通U型管換熱器 增加加熱爐爐管、空冷器和冷卻器的并聯(lián)流路 優(yōu)化管徑 改進(jìn)流程 設(shè)備布置緊湊，減少管線長(zhǎng)度,53,典型的循環(huán)氫系統(tǒng)壓力降MPa,54,（四） 進(jìn)料換熱,重整進(jìn)料換熱器的熱負(fù)荷一般占加熱進(jìn)料總熱量的8085（進(jìn)料加熱爐熱負(fù)荷只占20左右），因此換熱的好壞對(duì)裝置的能耗具有舉足輕重的作用。 70年代初純逆流單管程立式管殼換熱器問(wèn)世，一般裝置只用1臺(tái)換熱器就代替了原來(lái)的多臺(tái)換熱器，總壓降降低到0.070.08 MPa；同時(shí)由于純逆流換熱，沒(méi)有錯(cuò)流