催化重整教材

重 整 装 置

2 前 言

催化重整装置是炼化企业生产清洁燃料的重要装置，也是企业实现炼化一体化提高经济效益的重要手段。近年来随着人们对赖以生存的环境的要求，各种环境保护法规、条例日趋严格，运输燃料和全球对芳烃原料需求的增加，又赋予催化重整新的内涵，促进了工艺技术、设备形式、操作方式的发展和进步。为了适应这一形势，总结生产操作经验，提高职工队伍素质，保持装置操作平稳，在宁夏石化和宁夏炼化重组的大背景下，由科技处组织编写了这套培训教材。

本教材第一章由蒋金宝编写，第二章至第三章由志玉疆编写，第四章、第十一章由徐红艳编写，第五章由王春江编写，第六至第八章、第十章由吴建军编写，第九章由冯祎编写，第十二章由李进编写，第十三章由于忠建编写，第十四章由白立新、王基宁、刘华明、王小斌、魏列民、黄生宏编写，第十五章由张远理、陈卫军、何泽辉、王松桓、蒋永峰、李中鹤编写。在编写中力求贴近实际并结合新技术、新工艺以提高操作管理者和工程技术管理者对装置的认知能力和驾驭能力。但限于水平，教材中难免有疏漏，甚至谬误之处，敬请广大读者批评指正。

在教材的编写过程中得到了公司各级领导的高度重视和大力支持，一些兄弟单位提供了大量资料，在此深表感谢。

3 催化重整装置培训教材目录

第一章 绪论…………………………………………………………………………

第一节 催化重整发展史……………………………………………………………

第二节 催化重整装置的组成………………………………………………………

第三节 催化重整装置在炼油工业中的地位和作用………………………………

第二章 催化重整工艺原理…………………………………………………………

第一节 重整烃类化学原理…………………………………………………………

第二节 催化剂化学…………………………………………………………………

第三章 工艺变量……………………………………………………………………

第一节 独立变量……………………………………………………………………

第二节 非独立变量…………………………………………………………………

第三节 催化剂中毒…………………………………………………………………

第四章 重整原料的预处理…………………………………………………………

第一节 重整装置对原料的要求……………………………………………………

第二节 重整原料的预分馏…………………………………………………………

第三节 重整原料的预脱砷…………………………………………………………106

第四节 重整原料的预加氢…………………………………………………………110

第五节 重整原料中水的脱除………………………………………………………122

第六节 预加氢系统的开工、停工与催化剂再生…………………………………124

第五章 重整反应过程………………………………………………………………136

第一节 重整反应系统的工艺流程和主要设备……………………………………136

第二节 重整反应器催化剂的装填…………………………………………………139

第三节 重整反应系统的开工………………………………………………………141

第四节 重整反应系统的正常操作…………………………………………………149

第五节 重整反应系统的故障分析与安全停工……………………………………156

第六节 重整反应产物的分离过程…………………………………………………

第六章 重整催化剂的再生过程……………………………………………………165

第一节 固定床式重整催化剂再生…………………………………………………165

第二节 移动床轴向重叠式重整催化剂连续再生………………………………… 4 第三节 平行并列式重整装置催化剂连续再生……………………………………

第七章 重整反应产物芳烃的抽提过程……………………………………………170

第一节 芳烃溶剂抽提的基本原理…………………………………………………

第二节 芳烃抽提过程的常用溶剂…………………………………………………170

第三节 芳烃抽提的主要工艺方法及设备…………………………………………176

第四节 芳烃抽提系统的开、停工过程……………………………………………183

第五节 芳烃抽提系统的故障分析与处理方法……………………………………188

第八章 芳烃的精制和分离过程……………………………………………………

第一节 芳烃的白土精制过程………………………………………………………

第二节

芳烃的精馏过程……………………………………………………………191

第三节 间、对二甲苯的吸附分离过程……………………………………………193

第四节

芳烃分离系统的开停工及故障分析………………………………………194

第九章 主要机械设备………………………………………………………………196

第一节

氢压机………………………………………………………………………196

第二节

重整反应器…………………………………………………………………208

第三节

加热炉………………………………………………………………………219

第十章 催化重整装置正常开停工…………………………………

第十一章

催化重整装置的节能降耗………………………………………………229

第十二章

安全与环保………………………………………………………………238

第十三章 15万吨/年催化重整装置

第十四章

自动控制与仪表…………………………………………………

第十五章 储运系统……………………………………………………………………

第十六章

公用工程………………………………

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第一章 绪 论

催化重整是石油炼制主要过程之一。它是在一定温度、压力、临氢和催化剂存在的条件下，使石脑油转变成富含芳烃的重整生成油，并副产氢气的过程。

重整生成油可直接用作车用汽油的调合组分，也可经芳烃抽提制取苯、甲苯和二甲苯，副产的氢气是炼油厂加氢装置（如：加氢精制、加氢裂化等）用氢的主要来源之一。

图1-1为催化重整过程在现代炼油厂加工流程中所处地位的一个实例。一般催化重整装置加工能力约占原油一次加工能力的10%～20%（质量分数）。

原油常压蒸馏渣油加氢气体异构化石脑油分离石脑油加氢处理催化重整减压蒸馏催化裂化加氢裂化焦化柴油加氢处理烷基化柴油加氢处理煤油加氢处理轻直馏石脑油H2燃料气、H2重直馏石脑油-丁烷烷基化油丁烷H2H2轻瓦斯油FCC燃料气FCC汽油FCC C3/C4减压渣油H2加氢裂化石脑油加氢裂化柴油H2HCGOLCGO煤油H2异构化油轻循环油油浆焦炭残渣燃料油柴油/炉用油煤油/喷气燃料汽油调合组分

图1-1 催化重整过程在现代炼油厂加工流程中的地位

催化重整过程的主要化学反应有：六元环烷烃脱氢、五元环烷烃异构脱氢、链烷烃 6 脱氢环化、直链烷烃异构化、烃类的氢解和加氢裂化、脱甲基、芳烃脱烷基和积碳反应等。

催化重整过程所用的催化剂主要由三大部分组成：金属组元、载体和酸性组元。重整催化剂按金属组元分为两大类：非贵金属催化剂和贵金属催化剂。重整催化剂是负载型催化剂，一般均以氧化铝为担体。重整催化剂上的酸性组元为卤素的氯(Cl)或氟（F）。

催化重整装置主要是加工直馏石脑油、加氢裂化石脑油和加氢改质后的石脑油，也可以加工热加工石脑油（经加氢处理后的焦化石脑油和减粘裂化石脑油）、乙烯裂解汽油的抽余油和加氢后的催化裂化汽油馏分等。

催化重整过程的主要目的是生产高辛烷值汽油或芳烃。当生产高辛烷值汽油时，进料为宽馏分，沸点范围一般采用80～180℃馏分；当生产芳烃时，进料为窄馏分，沸点范围一般采用60～145℃馏分或60～165℃馏分。

催化重整装置所生产的重整汽油因具有辛烷值高（一般RON为95～105），烯烃含量低（一般为0.1%～1.0%），基本不含硫的特点，可直接作为车用汽油的调合组分，它是炼油厂主要的汽油调合组分之一。一般复杂型炼油厂中催化重整汽油约占调合汽油中的30%~40%左右，有的拔头—重整型炼油厂，其比例可高达80%左右。表1-1为一般炼油厂典型的调合汽油组分。

表1-1 炼油厂中典型的调合汽油组成

组 分 组 成 %

丁 烷 0～10

轻石脑油 10～20

催化重整汽油 20～60

催化裂化汽油 25～50

烷基化油/叠合油 0～15

其他（裂化石脑油，各种含氧化合物以及外购芳烃等） 0～10

苯、甲苯和二甲苯（简称BTX）是石油化工工业的基本原料。催化重整装置生产的BTX是其主要来源，约占世界BTX生产量的70%左右。

副产氢气是炼油厂加氢装置用氢的重要来源之一。催化重整的氢纯度一般为80v%～90v%，可直接用于炼油厂中的各种加氢装置。 7 第一节 催化重整发展史

一．历史与回顾

催化重整工艺技术的发展是与重整催化剂的发展紧密相联系的。从重整催化剂的发展过程来看，大体上经历了三个阶段：

第一阶段是从1940年至1949年。1940年美国Mobil石油公司在美国建成了世界上第一套催化重整装置，以氧化钼（或氧化铬）/氧化铝作催化剂，可以生产辛烷值达80左右的汽油，但因催化剂活性不高，汽油的辛烷值也不太高，反应积碳使催化剂活性降低较快，通常在进料几个小时后就要停止进料而进行再生，操作周期太短，处理能力小，设备复杂，不久就被淘汰了。

1949年美国环球公司（UOP）开发出含铂重整催化剂，并建成和投产第一套铂重整工业装置，开始了催化重整的大发展时期。Pt/Al2O3催化剂的活性高，稳定性好，选择性好，液体产物收率高，而且反应运转周期长，一般可连续生产半年以上而不需要再生。铂重整过程采用3～4个串联的固定床反应器，经过较长时间的连续运转后（一般为0.5～2a），催化剂的活性因积碳增多而大大下降，此时停工就地（留在反应器内）再生。再生后催化剂的活性基本恢复到新鲜催化剂的水平，再进入下一个周期运转。自第一套铂重整装置投产后的20年间，铂催化剂的性能不断有所改进，工艺技术也相应地有所发展。除上述的半再生流程外，还有末反轮流再生流程（流程中多设一个反应器，每次再生时只有生产流程中的最后一个反应器进行再生，使生产不间断）、分段混氢流程等。

1967年雪佛龙公司宣布发明成功铂铼/氧化铝双金属重整催化剂并投入工业应用，称为铼重整过程，国内多称之为铂铼重整。自此开始了双金属和多金属重整催化剂及其相关的工艺技术发展的时期，并且逐渐取代了铂催化剂。铂铼催化剂的突出优点是容炭能力强，有较高的稳定性，因此可以在较高的温度和较低的氢分压下操作而保持良好的活性，从而提高了重整装置汽油的辛烷值，而且汽油、芳烃和氢气的产率也较高。在使用铂铼催化剂时仍广泛采用固定床反应器及半再生式流程，近年来则较多地采用移动床连续再生式的连续重整流程。除了铂铼催化剂外，近年来工业上也广泛采用铂锡重整催化剂，这类催化剂主要是用于连续重整装置。

20世纪70年代初连续重整问世，是一种催化剂连续再生的重整工艺，采用移动床反应器，催化剂在反应器和再生器之间连续移动。由于催化剂上的积碳可以