催化重整循環(huán)氫的作用

曲喜臣(中國神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯煤制油分公司，內蒙古鄂爾多斯017209)

催化重整循環(huán)氫的作用

曲喜臣(中國神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯煤制油分公司，內蒙古鄂爾多斯017209)

隨著我國經濟社會的不斷進步，國民生產水平不斷提高，對汽油和石油化工原料的質量要求非常高，因此對煉油廠的處理工藝越來越重視，催化重整技術在煉油廠中的應用也越來越廣泛。催化重整是在有催化劑作用的條件下，對汽油餾分中的烴類分子結構進行重新排列成新的分子結構的過程。是煉油廠中二次加工的生產裝置之一，催化重整過程中會產生大量的廉價氫氣，是煉油廠中重要的的氫氣來源，但是催化過程也需要循環(huán)氫氣的存在，且在過程中起到了決定性的作用。本文主要介紹了催化重整的過程，并重點介紹了循環(huán)氫氣在催化重整過程中的作用及意義。

催化重整;循環(huán)氫氣;作用

1 催化重整技術的介紹

催化重整技術自上世紀五十年代起始于美國，以建成世界上第一套鉑催化重整裝置為里程碑節(jié)點，但是目前隨著工藝技術的改進和科技的發(fā)展，這種催化劑的活性不高，催化效果不佳，被其他高活性的催化劑所替代，以鉑為催化劑的重整技術已經被淘汰。雙金屬催化劑的應用，大大提高了催化重整的反應深度，產生的芳烴和氫氣產率較之前有了很大的進步，刷新了催化重整技術當前的工藝流程，標志著催化重整技術歷史性的變革。近年來，我國催化重整裝置不斷應用到煉油廠中，成為了煉油廠關鍵的設備，副產大量廉價的氫氣為煉油廠的生產運行提供了氫氣，降低了煉油廠的生產成本。

催化重整技術是提高原油煉化汽油，柴油品質的重要手段，為了滿足廣大人民群眾對汽油柴油的需求，符合國家節(jié)能環(huán)保的要求，高辛烷值的汽油柴油是煉油廠的發(fā)展趨勢。我國目前煉油廠中催化重整裝置主要生產芳烴，生產高辛烷值的汽油逐漸成為煉油廠的重要內容。

在催化重整反應過程中，裝置內主要發(fā)生四個反應，主要包括：①環(huán)烷烴脫氫；②烷烴脫氫環(huán)化；③異構化；④加氫裂化。

2 催化重整的工藝流程

以含有烷烴、環(huán)烷烴和芳烴為主要原料的石腦油和低質量汽油為原料，其中含量豐富的多環(huán)烷烴是優(yōu)質的重整原料，當前世界上的催化重整裝置主要用于生產高辛烷值汽油，以提高汽油使用效率降低汽油燃燒對環(huán)境的污染。由于催化重整催化劑的活性受到外界因素的影響非常嚴重，對于雜質非常敏感，很容易失去活性，造成催化效果的降低，因此原料中的烯烴、水以及其他金屬雜質在進入裝置反應之前必須通過除雜設備進行去除。對該過程的影響因素除了原料性質和催化劑類型以外，還有溫度、壓力、空速和氫油比。溫度高、壓力低、空速小和低氫油比對生成芳烴有利，但為了抑制生焦反應，需要使這些參數保持在一定的范圍內。此外，為了取得最好的催化活性和催化劑選擇性，有時在操作中還注入適當的氯化物以維持催化劑的氯含量穩(wěn)定。

該催化重整工藝流程主要包括原料預處理和重整兩個工序，在以生產芳烴為目的時,還包括芳烴抽提和精餾裝置。經過原料預分餾系統，分離出重石腦油、輕石腦油及少量燃料氣。輕石腦油送至灌區(qū)作為汽油調和組分，燃料氣進入重整裝置放空系統后出裝置，重石腦油進入重整反應系統，與循環(huán)氫混合并加熱至450～490℃后,在1～1.2MPa下進入反應器。反應器由4個串聯，其間設有加熱爐，以補償反應所吸收的熱量。重整反應系統生成氫氣和重整反應生成油，氫氣一部分循環(huán)，一部分加壓后送至氫氣外管網，重整生成油送至穩(wěn)定系統。穩(wěn)定系統分離出燃料氣并入裝置內燃料氣管網，液化石油氣送至液化氣灌區(qū)，穩(wěn)定塔脫去輕組分送至灌區(qū)后作為好辛烷值汽油和組分。（研究法辛烷值95以上），或送往芳烴抽提裝置生產芳烴。

3 催化重整技術循環(huán)氫的作用

催化重整的副產是氫氣，在反應進行的前階段會產生大量的氫氣，加氫裂化反應過程中會大分子烷烴斷裂成較輕的烷烴和低分子氣體，會減少液體收率，并消耗氫,反應是放熱，這個反應的過程中需要消耗大量的氫氣，不僅如此，在升溫升壓的過程中，很容易由于分壓不均造成焦化反應的生成。整個催化重整反應都需要循環(huán)氫氣的存在，在這個反應過程中使用循環(huán)氫氣的目的是：

（1）是抑制生焦反應，保護催化劑。在催化重整反應進行中，還會有其他的副反應進行，整個過程都需要保證催化劑的活性，才能保證反應的順利向前進行。近代催化重整催化劑的金屬組分主要是鉑，酸性組分為鹵素（氟或氯），載體為氧化鋁。其中鉑構成脫氫活性中心，促進脫氫反應；而酸性組分提供酸性中心，促進裂化、異構化等反應。改變催化劑中的酸性組分及其含量可以調節(jié)其酸性功能。為了改善催化劑的穩(wěn)定性和活性，各種雙金屬或多金屬催化劑。這些催化劑中除鉑外，還加入錸、銥或錫等金屬組分作助催化劑，以改進催化劑的性能。催化重整反應中各階段的催化劑由于反應的不同而不同，前兩個反應是脫氫反應，需要保持脫氫催化劑的活性，在反應進行過程中，催化劑很容易跟反應產物及中間產物發(fā)生反應，降低催化劑活性，影響整個反應效果。

（2）同時也起到熱載體的作用，減少反應床層溫降，提高反應器內的平均溫度。循環(huán)氫壓縮機在正常工況下運行時，氫氣在整個系統內循環(huán)做功，并未帶走系統內的熱量只是將熱量從一端傳遞到另一端，及時帶走了放熱反應產生的熱量的同時，又為吸熱反應提供需要的能量，保證整個系統的高效運轉。及時將熱量傳遞給周圍降低了反應床內的溫度差，進而提高整個反應的溫度。

（3）烯烴飽和。在反應進行過程中，需要將不飽和的烯烴通過加氫反應器，生成飽和的烷烴，進而除去重整反應中不穩(wěn)定的烯烴，防止其他副反應的發(fā)生。烯烴飽和生成的烷烴還可以進行重整反應，生產出需要的油品及其他相關的產品，提高了原料的利用率。

（4）還可以起到稀釋原料的作用，使原料更均勻的與催化劑接觸。（在壓力一定的情況下，氫油比越大生焦反應越少，生產運行周期越長。但過大的氫油比會減少反應時間，從而減少了轉化率，另外使壓縮機消耗功率增大。）

（5）減輕加熱爐燃燒負荷，通過減少循環(huán)氫進入加熱爐的流量，使對應加熱爐出口溫度上升，從而減少對應加熱爐燃料氣的流量，達到了減輕加熱爐的燃燒負荷。

循環(huán)氫影響著氫油比

在總壓不變時，提高氫油比意味著提高氫分壓，有利于抑制催化劑上積炭，對保護催化劑有利。但氫油比過大不利于脫氫反應，并且增加循環(huán)機的負荷，增加能耗。氫油比過大時，還會由于減少反應時間而降低了轉化率，因此氫油比不宜過大；但如果氫油比過低會大大加快重整催化劑的生焦速度。故保持適宜的氫油比是重整運行的關鍵。

循環(huán)氫主要應用在循環(huán)氫氫壓縮機中，該裝置的作用主要是通過壓縮機的工作來保證整個系統的氫氣循環(huán)，防止由于外界其他雜質混入反應器，產生其他的副反應影響整個催化重整反應的純度和產物。不僅如此催化重整的第三個反應是消耗氫氣的，為了保證反應進行完全，在循環(huán)氫氣的環(huán)境下，能夠保證整個吸熱反應的順利進行。

總而言之，催化重整反應過程中盡管是個產生氫氣的反應，但是在反應進行過程中，需要循環(huán)氫氣的作用，保證整個系統的穩(wěn)定運行，循環(huán)氫在這個重整反應中的是必不可少的，其在反應中的作用也是非常重要的。因此應該特別注意循環(huán)氫氣在反應中的工況運行，以及循環(huán)氫壓縮機的常見故障，及時發(fā)現及時維修。

4 結語

隨著我國工業(yè)化進程的不斷加深，對石油化工產品的質量提出了更高的要求，在工業(yè)生產以及日常的通運輸方面，石油化工產品占據了重要地位。因此在煉油廠的各項裝置運行過程中，催化重整技術對于提高煉油廠產品的質量和收率具有非常重要的意義。其中循環(huán)氫在反應中起到了重要作用：不僅有效的防止了焦化反應的進行，對于保證催化劑活性也起到了重要作用，而且循環(huán)氫氣的存在還提高了氫油比，抑制了催化劑表面積碳，保護了催化劑活性。

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