反應(yīng)溫度對(duì)重整反應(yīng)的影響

劉利凱

摘要：催化重整工藝是主要的煉油二次加工過程之一，它是在一定的溫度、壓力、臨氫和催化劑存在的條件下，使石腦油轉(zhuǎn)變成高芳烴含量的重整油，并副產(chǎn)大量的氫氣的過程。

催化重整技術(shù)是提高汽油質(zhì)量和生產(chǎn)石油化工原料的重要技術(shù)手段，催化重整裝置是煉油廠中最常見的裝置。為了提高反應(yīng)產(chǎn)物的質(zhì)量以及轉(zhuǎn)化率，要對(duì)反應(yīng)階段的控制參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格把控和調(diào)整。本文主要介紹了影響反應(yīng)溫度對(duì)重整反應(yīng)的影響。

關(guān)鍵詞：溫度;烯烴;積碳

一、概述

催化重整工藝的目的就是生產(chǎn)高辛烷值的汽油、芳烴、副產(chǎn)廉價(jià)氫氣，不僅為我國車用汽油提供良好的調(diào)和組分，實(shí)現(xiàn)汽車用能源的高效性，還能為煉油廠中催化裂化、催化加氫裝置提供足量的氫氣，降低企業(yè)的運(yùn)行生產(chǎn)成本，提高煉油廠的經(jīng)濟(jì)效益。為了提高生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量，除了從改造重整裝置、增加處理量外，還可以通過優(yōu)化操作條件和調(diào)整重整反應(yīng)的參數(shù)來提高產(chǎn)品的辛烷值、芳烴產(chǎn)物的含量。

二、反應(yīng)溫度對(duì)對(duì)重整反應(yīng)的影響

在催化重整過程中，幾乎所有的主要反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)，從熱力學(xué)平衡觀點(diǎn)上考慮，提高反應(yīng)溫度，有利于提高產(chǎn)率。但是反應(yīng)溫度提高后，加氫裂化反應(yīng)加快，催化上的積炭速率就要增加，引起催化劑加速失活，液體產(chǎn)品收要下降。特別是當(dāng)反應(yīng)溫度超過適宜溫度后，不希望發(fā)生的非理想反應(yīng)加劇，所以選擇操作溫度時(shí)要從多方面考慮。由于各個(gè)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行的重整反應(yīng)類別不同，反應(yīng)速率相差很大，如第1反應(yīng)器脫氫反應(yīng)速率最快，而第4反應(yīng)器的脫氫環(huán)化反應(yīng)速率很慢，因此，各反應(yīng)器操作溫度應(yīng)有所差異。在生產(chǎn)過程中，結(jié)合各反應(yīng)囂內(nèi)催化劑的失活情況，可逐步提高操作溫度，以保持重整油辛烷值或芳烴產(chǎn)率不變。

反應(yīng)溫度是用來控制產(chǎn)品質(zhì)量最主要的操作參數(shù)，每增加一個(gè)單位辛烷值需要提高反應(yīng)溫度（WAIT），在RON90～95范圍內(nèi)為2～3℃;RON95～100范圍內(nèi)為3～4℃。增加空速或原料變貧、變輕，也都需要適當(dāng)提高反應(yīng)溫度以維持產(chǎn)品辛烷值不變。提高辛烷值就需要提高反應(yīng)溫度，在相同原料、反應(yīng)壓力和空速條件下生產(chǎn)不同辛烷值的產(chǎn)品，反應(yīng)溫度是不一樣的。不同組成的原料進(jìn)行重整反應(yīng)，如果要求生產(chǎn)同等辛烷值的重整油，也應(yīng)當(dāng)采用不同的反應(yīng)溫度。

三、反應(yīng)溫度對(duì)重整反應(yīng)結(jié)果的影響

由于重整反應(yīng)主要是吸熱過程，各反應(yīng)器出口溫度比入口溫度低，溫差大小取決于反應(yīng)熱的大小，同時(shí)也與氫烴比有關(guān)，因?yàn)檠h(huán)氫在反應(yīng)器內(nèi)也起著熱載體的作用，載熱體量大則溫降減少。各反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)情況不一樣，溫降也不一樣（最低10℃左右，最高可能達(dá)到150℃，前面的反應(yīng)器主要是進(jìn)行環(huán)烷脫氫反應(yīng)，反應(yīng)熱比較大，溫降比較大;后面的反應(yīng)器是烷烴脫氫環(huán)化和加氫裂化反應(yīng)，綜合反應(yīng)熱比較小，溫降比較小。同時(shí)同一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)各點(diǎn)溫度也不一樣，因此很難用一點(diǎn)溫度來代表反應(yīng)溫度。反應(yīng)溫度一般用加權(quán)平均入口溫度（WAIT）或加權(quán)平均床層溫度（W ABT）來表示。

雖然WABT更準(zhǔn)確地反映了催化劑的平均溫度和反應(yīng)條件，但計(jì)算起來比較麻煩。實(shí)際操作中為了方便起見，一般都用WAIT表示反應(yīng)溫度;特別是大多數(shù)重整裝置各反應(yīng)器均采用相同的入口溫度，WAIT就是反應(yīng)器入口溫度，無需進(jìn)行計(jì)算。工業(yè)上加權(quán)平均反應(yīng)器入口溫度（WAIT）一般為480-530℃。反應(yīng)器加權(quán)平均入口溫度（WAIT）與加權(quán)平均床層溫度（WABT）的差別既決定于反應(yīng)熱的多少，也與氧烴比的大小有關(guān)。反應(yīng)熱越大，氫烴比越小，則溫差越大，WAIT與WABT的差別越大。

反應(yīng)溫度是用來控制產(chǎn)品質(zhì)量最主要的操作參數(shù)，每增加一個(gè)單位辛烷值需要提高反應(yīng)溫度（WAIT），在RON 90-95范圍內(nèi)為2～3℃;RON 95～100范圍內(nèi)為3～4℃，增加空速或原料變貧、變輕，也都需要適當(dāng)提高反溫度以維持產(chǎn)品辛烷值不變。

用國產(chǎn)某型號(hào)催化劑，在空速為1.2h-1、氨油摩爾比為2.5、反應(yīng)壓力為0.35MPa的情況下，重整反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)結(jié)果的顯示，隨著反應(yīng)溫度升高，一方面重整產(chǎn)物辛烷值升高，芳產(chǎn)和氫產(chǎn)增加，另一方面液體收率降低，催化劑積炭速率加快。值得注意的是，隨著反應(yīng)溫度的升高，C8和C9+芳烴產(chǎn)率變化不明顯，芳烴產(chǎn)率的增加主要來源于C6和C7芳烴產(chǎn)率的增加，并且C6芳烴增加幅度大于C7芳烴。

四、反應(yīng)溫度對(duì)重整反應(yīng)產(chǎn)物中烯烴的影響

重整生成油中的烯烴含量與反應(yīng)溫度的高低有關(guān)，重整產(chǎn)物中的烯烴主要是C6烯烴，隨著反應(yīng)溫度的升高而增加。提高辛烷值就需要提高反應(yīng)溫度，在相同原料、反應(yīng)壓力和空速條件下生產(chǎn)不同辛烷值的產(chǎn)品，反應(yīng)溫度是不一樣的。不同組成的原料進(jìn)行重整反應(yīng)，如果要求生產(chǎn)同等辛烷值的重整油，也應(yīng)當(dāng)采用不同的反應(yīng)溫度，產(chǎn)品辛烷值越高，要求反應(yīng)溫度越高。在相同辛烷值條件下，原料油的環(huán)狀烴含量越高，要求反應(yīng)溫度越低;原料油的環(huán)狀烴含量越低，則要求反應(yīng)溫度越高。

五、催化劑的活性對(duì)反應(yīng)溫度重整的影響

反應(yīng)溫度與催化劑的活性有關(guān)，在以下情況下需要進(jìn)行調(diào)整：

（1）改變重整生成油的辛烷值;

（2）改變裝置的處理量，從而改變了空速;

（3）處理不同性質(zhì)的重整原料;

（4）補(bǔ)償由于催化劑老化活性逐步下降;

（5）補(bǔ)償由于進(jìn)料雜質(zhì)對(duì)催化劑活性的損害。

如果原料中硫、氮、水和金屬雜質(zhì)含量偏高，影響催化劑的活性，應(yīng)當(dāng)先弄清原因，然后再采取相應(yīng)的措施，一般不宜通過提高反應(yīng)溫度來補(bǔ)償，否則可能會(huì)加劇催化劑的中毒失活。

六、反應(yīng)溫度對(duì)催化劑積碳的影響

在重整裝置的實(shí)際操作中，反應(yīng)壓力、空速和氫烴比一旦確定以后，任意改變的可能性很小，但反應(yīng)溫度是需要隨時(shí)控制的主要參數(shù)，要根據(jù)原料組成和產(chǎn)品辛烷值要求的不同，確定不同的反應(yīng)溫度。操作中隨著催化劑活性的降低，為了保持產(chǎn)品的辛烷值不變，往往需要逐步提高反應(yīng)溫度。

適應(yīng)重整操作的溫度范圍比較寬，提高溫度可以提高重整生成油的辛烷值，但會(huì)降低其收率，并對(duì)催化劑的穩(wěn)定性有一定影響。溫度過高（例如大于543℃），因?yàn)闊岱磻?yīng)大大增加，會(huì)降低重整油和氫氣的收率和增加催化劑上的積炭速率，對(duì)設(shè)備材質(zhì)影響也很大，一般不予考慮。隨著反應(yīng)溫度升高，一方面重整產(chǎn)物辛烷值升高，芳產(chǎn)和氫產(chǎn)增加，另一方面液體收率降低，催化劑積炭速率加快。

總結(jié)

重整催化劑床層溫度是控制產(chǎn)品質(zhì)量的首要參數(shù)，提高反應(yīng)溫度對(duì)脫氫、脫氫環(huán)化、加氫裂化反應(yīng)增加較大，尤其是加氫裂化反應(yīng)增加的更明顯。雖然對(duì)芳烴的轉(zhuǎn)化率有所提高，但液收率下降，催化劑積碳增加。因此我們選擇適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)溫度，控制在能得到相當(dāng)完全的芳構(gòu)化和恰好的加氫裂化，以達(dá)到最佳的產(chǎn)品收率。