第四章 催化重整剖析
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催化重整:在有催化剂作用的条件下,对汽油馏分中的烃类分子结构进行重新排列成新的分子结构的过 程叫催化重整。
石油炼制过程之一,加热、氢压和催化剂存在的条件下,使原油蒸馏所得的轻汽油馏 分(或石脑油)转变成富含芳烃的高辛烷值汽油(重整汽油),并副产液化石油气和氢气的过程。
重整 汽油可直接用作汽油的调合组分,也可经芳烃抽提制取苯、甲苯和二甲苯。
副产的氢气是石油炼厂加氢 装置(如加氢精制、加氢裂化)用氢的重要来源。
沿革20 世纪 40 年代在德国建成了以氧化钼(或氧化铬)/氧化铝作催化剂(见金属氧化物催化 剂)的催化重整工业装置,因催化剂活性不高,设备复杂,现已被淘汰。
1949 年美国公布以贵金 属铂作催化剂的重整新工艺,同年 11 月在密歇根州建成第一套工业装置,其后在原料预处理、催 化剂性能、工艺流程和反应器结构等方面不断有所改进。
1965 年,中国自行开发的铂重整装置在 大庆炼油厂投产。
1969 年,铂铼双金属催化剂用于催化重整,提高了重整反应的深度,增加了汽 油、芳烃和氢气等的产率,使催化重整技术达到了一个新的水平。
化学反应包 括 以 下 四 种 主 要 反 应 :① 环 烷 烃 脱 氢 ;② 烷 烃 脱 氢 环 化 ;③ 异 构 化 ;④ 加 氢 裂 化 。
反 应 ① 、 ②生成芳烃,同时产生氢气,反应是吸热的;反应③将烃分子结构重排,为一放热反应(热效应 不 大 );反 应 ④ 使 大 分 子 烷 烃 断 裂 成 较 轻 的 烷 烃 和 低 分 子 气 体 ,会 减 少 液 体 收 率 ,并 消 耗 氢 ,反 应 是放热的。
除以上反应外,还有烯烃的饱和及生焦等反应,各类反应进行的程度取决于操作条件、 原料性质以及所用催化剂的类型。
催化剂近代催化重整催化剂的金属组分主要是铂,酸性组分为卤素(氟或氯),载体为氧化铝。
其 中铂构成脱氢活性中心,促进脱氢反应;而酸性组分提供酸性中心,促进裂化、异构化等反应。
催化重整一、引言催化重整是一种重要的化学反应过程,在石油化工工业中被广泛应用。
重整反应通过改变碳氢化合物的结构,提高烷烃类化合物的辛烷值,从而增加其燃料的抗爆性能和热值。
本文将详细介绍催化重整的原理、机理以及工艺条件等相关内容。
二、催化重整的定义和原理催化重整是指将低辛烷值的烷烃类化合物通过催化剂的作用,转化为高辛烷值的芳烃类化合物的反应过程。
催化重整的原理主要涉及以下几个方面:1.催化剂:催化重整反应中常使用的催化剂主要包括铂、铑、钼等负载在陶瓷或金属载体上的金属催化剂。
这些催化剂具有良好的热稳定性和活性,能够在高温和高压的条件下,提供催化活性位点,促进重整反应的发生。
2.反应物:催化重整反应中的反应物一般为低辛烷值的烷烃类化合物,如石脑油、蜡油等。
这些烷烃类化合物中的直链烷烃和环烷烃可以在催化剂的作用下发生裂解和重排,生成较高辛烷值的芳烃类化合物。
3.反应机理:催化重整反应主要涉及两个基本过程,即裂解和重排过程。
裂解过程是指烷烃类化合物中的碳碳键被断裂,产生碳氢碳烯烃。
重排过程是指碳氢碳烯烃在催化剂的作用下进行分子内重排,产生较高辛烷值的芳烃类化合物。
三、催化重整的工艺条件催化重整反应的工艺条件对于反应的效果和催化剂的寿命非常重要。
以下是常用的催化重整反应的工艺条件:1.温度:催化重整反应的温度一般在450-550摄氏度之间。
温度过低会导致反应速率较慢,而温度过高则容易引起副反应和催化剂的失活。
2.压力:催化重整反应的压力一般在1-10兆帕之间。
适度的反应压力对于提高产率和选择性有一定的影响。
3.空速:催化重整反应的空速一般在1-4小时-1之间。
空速过高会导致反应物停留时间过短,而空速过低则会增加反应时间和催化剂的用量。
4.催化剂的选择:不同的催化剂对催化重整反应有不同的催化活性和选择性。
根据不同的反应物和要求,选择适合的催化剂非常重要。
5.反应物的预处理:在催化重整反应前,需要对反应物进行预处理,通过脱硫、脱氮等步骤去除杂质,以提高反应的效果和催化剂的寿命。
浅谈催化重整的化学反应机理摘要:催化重整是炼油和石油化工工业中最重要的加工工艺之一,也是催化作用在工业上最重要的应用之一。
在催化重整催化剂上发生的主要化学反应是:六元环烷脱氢反应、五元环烷脱氢异构反应、直链烷烃异构化反应、烷烃脱氢环化反应、氢解和加氢裂化反应。
关键词:催化重整;化学反应1 概述催化重整的目的是提高汽油的辛烷值或制取芳烃。
为了达到这个目的就必须了解重整过程中发生的化学反应机理,从而尽可能多的得到目的产物。
催化重整原料主要含有链烷烃和环烷烃等饱和烃,也含有少量芳香烃。
由于混合芳烃的辛烷值明显高于链烷烃和环烷烃,因此,对催化重整来说,无论其目的是生产高辛烷值汽油调合组分还是生产芳烃,都是要最大限度的将链烷烃和环烷烃转化为芳烃。
在催化重整反应条件下,芳香烃的芳环十分稳定。
因此主要考虑的是链烷烃和环烷烃的转化反应,其中包括六元环烷脱氢反应、五元环烷脱氢异构反应、直链烷烃异构化反应、烷烃的脱氢环化反应等有利于生成芳烃或高辛烷值汽油组分的主要反应,也包括这些饱和烃类的氢解和加氢裂化等生成轻烃产物的副反应。
在重整条件下,芳烴也可能发生少量的脱烷基和烷基转移等反应;此外,还会发生使催化剂逐渐失活的生焦反应。
2 六元环烷脱氢反应该反应是重整过程最基本的化学反应,它的贡献是提高了重整油的辛烷值和芳烃含量。
在所有的催化重整反应中,六元环烷烃类脱氢反应是速度最快的反应。
这个反应在双功能催化剂上只由金属功能催化。
有数据表明环己烷在铂催化剂上的脱氢速率可达到氧化钼/氧化铝催化剂的500-1300倍。
在催化重整反应条件下,载体上的少量铂即可使六元环烷烃脱氢转化为芳烃达到或接近热力学平衡。
因此,可以认为这一反应在催化重整条件下基本不存在动力学方面的限制。
Haensel等通过实验证明六元环烷烃在金属催化剂表面上脱氢时,环上的六个氢原子是分步脱除即先生成烯烃再生成芳烃。
以环己烷为例:环己烷→环己烯→环己二烯→苯。
3 五元环烷脱氢异构反应重整催化剂具有两种不同的催化性能,一种是酸性,主要起异构化作用,一种是金属性能,起加氢和脱氢作用。
ch4和co2催化重整
CH4和CO2催化重整是一种通过催化剂的作用将甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)转化为合成气(一氧化碳和氢气的混合物)的化学过程。
这种重整反应可以在高温和高压的条件下进行,通常需要使用镍
基或铜基催化剂。
催化剂的存在可以降低反应的起始温度,加速反应
速率,并增加反应产物的选择性。
在催化重整过程中,甲烷和二氧化碳与催化剂表面发生吸附,形
成吸附态。
吸附态的甲烷和二氧化碳分子之间发生反应,产生氢气和
一氧化碳的中间产物。
最后,这些中间产物经过一系列反应转化为合
成气。
CH4和CO2催化重整可被广泛应用于合成气的制备和化学品合成
过程中。
它可以将二氧化碳作为一种废弃物转化为有用的化学品,同
时还可以利用甲烷这种丰富的天然气资源。
然而,这种重整反应仍面临着一些挑战。
首先,催化剂的选择对
于反应效率和选择性至关重要。
其次,反应条件的优化需要考虑催化
剂的稳定性和反应产物的纯度。
此外,二氧化碳的吸附和转化也需要
进一步研究和优化。
总之,CH4和CO2催化重整是一种重要的化学反应,能够将甲烷
和二氧化碳转化为合成气。
通过进一步的研究和开发,这种重整反应
有望在碳循环和可持续发展领域发挥重要作用。
催化加氢、裂化及重整目录第一章催化加氢 (2)一、加氢处理反应 (2)二、烃类加氢反应 (3)三、加氢处理工艺流程 (8)四、加氢裂化工艺流程 (8)五、影响加氢的因素 (9)第二章催化裂化 (9)一、催化裂化 (10)二、催化裂化的化学反应 (10)三、原料、产品 (12)四、装置类型 (18)第三章催化重整编辑 (19)一、催化重整 (19)二、化学反应 (19)三、催化剂 (19)四、过程条件 (19)五、工艺流程 (20)六、应用和发展 (20)第四章加氢反应器和催化裂化反应器 (21)一、加氢反应器 (21)二、催化裂化反应器 (26)第一章催化加氢一、加氢处理反应1.加氢脱硫反应(HDS)石油馏分中的硫化物主要有硫醇、硫醚、二硫化合物及杂环硫化物,在加氢条件下发生氢解反应,生成烃和H2S,主要反应如:RSH +H2RH+H2SR S R+2H2+H2S(RS)2+3H22RH+2H2SS +4H2R C4H9+H2SRS +2H2+H2S各种硫化物在加氢条件下反应活性因分子大小和结构不同存在差异,其活性大小的顺序为:硫醇>二硫化物>硫醚≈四氢噻吩>噻吩。
噻吩类的杂环硫化物活性最低。
并且随着其分子中的环烷环和芳香环的数目增加,加氢反应活性下降。
2.加氢脱氮反应(HDN)石油馏分中的氮化物主要是杂环氮化物和少量的脂肪胺或芳香胺。
在加氢条件下,反应生成烃和NH3主要反应如下:R CH2NH2+H2R CH3+NH3N+5H2C5H12+NH3N+7H2C3H7+NH3NH+4H24H10+NH3加氢脱氮反应包括两种不同类型的反应,即C=N 的加氢和C-N键断裂反应,因此,加氢脱氮反应较脱硫困难。
加氢脱氮反应中存在受热力学平衡影响的情况。
馏分越重,加氢脱氮越困难。
主要因为馏分越重,氮含量越高;另外重馏分氮化物结构也越复杂,空间位阻效应增强,且氮化物中芳香杂环氮化物最多。
3.加氢脱氧反应(HDO )石油馏分中的含氧化合物主要是环烷酸及少量的酚、脂肪酸、醛、醚及酮。