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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(zhuān)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(kāi)始工業(yè)化，1949年開(kāi)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

2、，開(kāi)始了催化重整工業(yè)化的進(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(lèi)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） E

3、xxon公司的強(qiáng)化重整（Powerforming） 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(kāi)始進(jìn)行催化重整催化劑及工程技術(shù)的研究和開(kāi)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

4、連續(xù)重整裝置20套，年加工能力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(lèi)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

5、重整裝置中不可缺少的一部分。,13,二. 基本流程,,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

6、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(zhuān)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

7、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“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

8、硫含量約1ppm，水含量約1020ppm。 目前的重整設(shè)計(jì)中，采用蒸餾脫水的方法，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

9、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?，回流量不能超過(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(lèi)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。,3

10、1,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(chēng) 主要反應(yīng) 組成變化 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(kāi)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

11、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

12、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

13、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)

14、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(kāi)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(kāi)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(kāi)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)

15、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 1

16、00.0,,,,,,,,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

17、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

18、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(kāi)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(kāi)工時(shí)循環(huán)不起來(lái)。,50,循環(huán)氫系統(tǒng)壓力降,循環(huán)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

19、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

20、，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)流的溫差影響，提高了傳熱效率。,55,立式換熱器,這種換熱器除了純逆流的工藝特點(diǎn)外，結(jié)構(gòu)型式也比較特殊，進(jìn)口有氣液分配板，換熱器內(nèi)管程設(shè)有膨脹節(jié)。同時(shí)需要設(shè)置特殊結(jié)構(gòu)的擋板以防止設(shè)備振動(dòng)。 由于進(jìn)入進(jìn)料換熱器管程的物料是兩相（液體石腦油和循環(huán)氫氣），必須在進(jìn)入眾多換熱管子之前進(jìn)行均勻混合。,56,立式換熱器傳熱曲線實(shí)例,57,并聯(lián)換熱器,兩臺(tái)進(jìn)料換熱器并聯(lián)操作時(shí)，如果氣液兩相混合不均勻，就會(huì)造成偏流，使換熱效率下降，這種情況還會(huì)愈演愈烈 。 并聯(lián)換熱器的換熱溫度：,58,焊板式換熱器,近年來(lái)有不少裝置采用焊接板式換熱器作重整進(jìn)料

21、換熱器。板式換熱器用焊接在一起的波紋板進(jìn)行換熱，換熱效率比立式管殼式換熱器高，使熱端溫差由5060降低到3040，進(jìn)一步提高了傳熱效率。,59,,單管程立式換熱器,焊接板式換熱器,60,立式換熱器與板式換熱器的比較,立式管殼換熱器 板式換熱器 熱負(fù)荷, MW 50.21 50.21 51.80 熱端溫差, 49 49 39 殼程數(shù) 2 1 1 總傳熱系數(shù),W/m2. 270 502 499 總傳熱面積, m2 4657 2499 3396 總壓降,KP

22、a 62.6 80.8 81.6 管長(zhǎng)或設(shè)備長(zhǎng)度，米 19.8 13.4 14.9 設(shè)備直徑, 米 1.52 1.96 2.05 設(shè)備重量, 噸 254.8 36.6 49.7,,,,,,61,62,（五） 反應(yīng)加熱爐,由于重整反應(yīng)是分段進(jìn)行的，為了提升由于反應(yīng)熱而降低的物料溫度，在每段反應(yīng)之前都設(shè)有加熱爐。早期重整裝置規(guī)模較小，多采用圓筒爐或聯(lián)合箱式爐，目前一般采用多流路U型爐管（側(cè)燒）或倒U型爐管（底燒）。 重整反應(yīng)加熱爐被加熱物流為循環(huán)氫氣和油氣，體積流率很大，既要有利于加熱又要求壓力降小，因

23、此存在著一個(gè)多流路爐管的設(shè)計(jì)問(wèn)題，并聯(lián)流路有時(shí)高達(dá)幾十路。,63,多流路四合一加熱爐,為了縮小占地，減少投資，對(duì)于規(guī)模較大的重整裝置，我們往往把四個(gè)加熱爐聯(lián)合在一起，成為一個(gè)四合一爐，爐管采用U型（集合管在上）或形（集合管在下）。,64,重整加熱爐的爐管和集合管,65,多流路加熱爐的計(jì)算實(shí)例,以一臺(tái)加熱介質(zhì)總流量為204820 kg/h的重整四合一加熱爐為例，其入口和出口總管管徑為750mm，爐管管徑1147.6mm，43路并聯(lián)。 由計(jì)算結(jié)果可以看出，盡管爐管并聯(lián)流路多達(dá)43路，但管內(nèi)流量不均勻分配不超過(guò)2%，最高管壁溫差不超過(guò)2.4C，完全可以滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)需要。,66,多流路加熱爐物流計(jì)算結(jié)

24、果,67,重整反應(yīng)加熱爐的余熱回收,重整反應(yīng)加熱爐出入口溫度都比較高，出口溫度490530C，入口溫度也在400C以上，反應(yīng)物料的加熱都在輻射室內(nèi)進(jìn)行，而輻射室的熱效率一般只有60左右，從輻射室出來(lái)煙氣溫度在700以上，因此必須考慮加熱爐的余熱回收。典型加熱爐的總熱效率為90，對(duì)流室利用的熱量約占30。 重整加熱爐比較多，一般采用聯(lián)合煙道將煙氣集中起來(lái)，通過(guò)安裝在一爐或二爐上部的對(duì)流室回收熱量，用于發(fā)生蒸汽或加熱其它物料。,68,余熱鍋爐,重整加熱爐余熱回收最常用的方法就是利用對(duì)流室的熱量發(fā)生蒸汽，為此需要設(shè)置一套余熱鍋爐系統(tǒng)。加熱爐經(jīng)余熱回收后，熱效率可達(dá)90以上，對(duì)裝置能耗有決定性影響。

25、以一套40萬(wàn)噸/年重整裝置為例，利用余熱發(fā)生蒸汽，可回收熱量7.7 MW，發(fā)生3.5 MPa蒸汽9.7噸/時(shí)。,69,余熱鍋爐典型流程,70,（六） 反應(yīng)產(chǎn)物的處理,重整反應(yīng)的產(chǎn)物需要進(jìn)一步處理，分離成氫氣、輕烴（燃料氣與液化氣）和重整油。設(shè)有氫氣增壓機(jī)、再接觸設(shè)備和穩(wěn)定塔。 副產(chǎn)氫氣從產(chǎn)物分離罐出來(lái)，一般用增壓機(jī)壓縮后送出裝置。為了回收含氫氣體中的輕烴，一個(gè)比較簡(jiǎn)單的辦法就是設(shè)置一個(gè)再接觸罐，使重整油與含氫氣體在高壓條件下再接觸，重新建立氣液平衡，使含氫氣體中輕烴溶解在油中。,71,關(guān)于氫氣提純,氫氣是重整裝置中一個(gè)非常寶貴的副產(chǎn)品，它為工廠加氫裝置提供了一個(gè)廉價(jià)的氫氣來(lái)源。 為了提高氫

26、氣純度和回收輕烴，重整氫氣常面臨一個(gè)提純問(wèn)題。隨著重整反應(yīng)壓力的降低，這問(wèn)題更加突出。,72,典型的再接觸流程,73,再接觸的操作條件,再接觸的效果與操作條件有關(guān)，壓力越高溫度越低效果越好。 重整產(chǎn)氫送出裝置前一般都要通過(guò)增壓機(jī)提高壓力（到1.22.5MPa）才能進(jìn)入工廠氫氣管網(wǎng)，油氣再接觸就可以選在這樣的壓力下進(jìn)行。 為了降低再接觸溫度，油氣在進(jìn)入再接觸罐以前先進(jìn)行冷卻，用水可冷卻到3840C，如再用氨或其它冷凍劑則可冷卻到04C。,74,再接觸條件對(duì)氫純度和輕烴回收量的影響,75,再接觸氫氣提純效果,76,氫氣脫氯問(wèn)題,催化重整的產(chǎn)氫中有時(shí)含氯26 ppm(分子)，這樣高含量的氯化物能引起

27、下游裝置鹽析和腐蝕，因此一般都要在產(chǎn)物離開(kāi)重整裝置以前先脫氯。,77,脫氯罐典型流程,,78,穩(wěn)定塔,從反應(yīng)器及再接觸出來(lái)的重整生成油中除C6烴類(lèi)外，還含有少量C1C5輕烴，在送出裝置以前，先要經(jīng)過(guò)穩(wěn)定塔（脫丁烷塔）或脫戊烷塔脫除這些輕組分。塔頂出液化氣或戊烷油和燃料氣，塔底出穩(wěn)定汽油或脫戊烷油。 穩(wěn)定塔回流罐頂?shù)臍怏w中含有不少丙烷、丁烷和少量C5組分，為了回收這部分烴類(lèi)，穩(wěn)定塔回流罐頂?shù)臍怏w不直接排入燃料氣管網(wǎng)，而用穩(wěn)定塔進(jìn)料油吸收。,79,穩(wěn)定塔頂氣體的吸收,80,不同吸收方法的比較,81,四.重整工藝專(zhuān)利技術(shù),,82,鉑重整（Platforming）,鉑重整（Platforming）是

28、UOP公司開(kāi)發(fā)的石腦油重整工藝， 既有半再生重整工藝也有連續(xù)重整工藝，使用的催化劑和操作條件不同。目前半再生重整采用R-86催化劑，連續(xù)重整采用R-270 系列（C5+和氫產(chǎn)率高）和R-230系列（積碳少）催化劑。,83,鉑重整典型操作數(shù)據(jù),84,胡德利重整(Houdriforming),胡德利重整(Houdriforming)是空氣產(chǎn)品和化學(xué)品公司Houdry分部開(kāi)發(fā)的工藝，用于生產(chǎn)辛烷值RON 80100高辛烷值汽油組分或芳烴原料，總能力約1000萬(wàn)噸/年。采用常規(guī)半再生模式，生產(chǎn)芳烴用四臺(tái)反應(yīng)器，生產(chǎn)汽油用三臺(tái)反應(yīng)器。催化劑為Pt/Al2O3或雙金屬。 典型的操作條件是：溫度4825

29、37，壓力1.02.7 MPa，液時(shí)空速14 h-1，氫烴比36 。,85,錸重整（Rheniforming）,錸重整（Rheniforming）是Chevron公司開(kāi)發(fā)的一種固定床半再生式石腦油催化重整工藝。它于1968年首次使用鉑錸雙金屬催化劑，使半再生催化重整裝置的發(fā)展進(jìn)入一個(gè)新的階段。 錸重整由一個(gè)硫吸附器，三臺(tái)反應(yīng)器，一個(gè)油氣分離器和一臺(tái)穩(wěn)定塔組成。硫吸附器將重整進(jìn)料中的硫含量降至0.2 ppm 。 采用錸重整F/H催化劑可以在低壓下操作，氫烴比2.53.5，操作周期在6個(gè)月以上。,86,錸重整工藝流程,87,辛烷值化(Octanizing)和芳構(gòu)化(Aromizing),辛烷值化(

30、Octanizing)和芳構(gòu)化(Aromizing)是 法國(guó)IFP/Axens開(kāi)發(fā)的石腦油重整工藝，分別用于生產(chǎn)高辛烷值汽油和芳烴。60年代開(kāi)始工業(yè)化，70年代開(kāi)始使用雙金屬催化劑并開(kāi)發(fā)了連續(xù)重整工藝技術(shù)。 固定床半再生重整裝置操作壓力一般為1.22.5 MPa，目前使用的催化劑牌號(hào)為RG582和RG682。連續(xù)重整裝置反應(yīng)壓力低達(dá)0.35 MPa，使用鉑錫催化劑(生產(chǎn)汽油用CR401，生產(chǎn)芳烴用AR501)。,88,IFP/Axens重整（辛烷值化）典型產(chǎn)率,半再生重整 連續(xù)重整 壓力，MPa 11.5 < 0.5 辛烷值 RONC 100 1

31、02 MONC 89 90.5 產(chǎn)率,重量%(原料) H2 2.8 3.8 C5+ 83 88,,,,,,89,麥格納重整(Magnaforming）,麥格納重整(Magnaforming）是Engelhard 公司開(kāi)發(fā)的技術(shù)，于1967年在美國(guó)首次工業(yè)化，將循環(huán)氫分段加入，以提高液收和改進(jìn)操作性能。大約一半的循環(huán)氫進(jìn)入前兩個(gè)反應(yīng)器，在緩和條件下操作；全部循環(huán)氫進(jìn)入后部反應(yīng)器，在苛刻條件下操作。 循環(huán)氫的分流，降低了臨氫系統(tǒng)的壓力降，可以減少壓縮機(jī)的功率。,90,麥格納重整工藝流程,91,麥格納重整典型

32、產(chǎn)率,原料（石腦油） 餾程，C 67207 組成，P/N/A, 體積% 55.0/34.4/10.6 操作條件 反應(yīng)壓力, MPa 2.4 1.7 1.0 產(chǎn)品, RONC 100 100 100 產(chǎn)率(對(duì)原料) H2 , wt% 2.5 2.8 3.1 C1 C3 , wt% 8.5 6.1 4.0 iC4 + nC4 , v% 7.1 5.2 3.4 C5+, wt% 78.9 81.5 84.0,,,,,,92,我國(guó)的固定床重

33、整技術(shù),50年代我國(guó)開(kāi)始進(jìn)行催化劑及工程技術(shù)的研究和開(kāi)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)的第一套催化重整工業(yè)裝置投產(chǎn)。以后陸續(xù)建成了一批使用各種牌號(hào)國(guó)產(chǎn)雙金屬催化劑的催化重整裝置，同時(shí)根據(jù)我國(guó)重整原料油的特性和產(chǎn)品要求，先后開(kāi)發(fā)了預(yù)脫砷、后加氫、兩段混氫和兩段裝填等工藝技術(shù)。,93,94,后加氫,在生產(chǎn)芳烴的重整裝置中，為了脫除重整生成油中的烯烴，將最后1臺(tái)重整反應(yīng)器出來(lái)的物料通過(guò)換熱達(dá)到330左右，然后進(jìn)入串聯(lián)的后加氫反應(yīng)器，可以使重整生成油的溴價(jià)由0.7g/100g左右降到0.2g/100g以下，代替白土精制。但會(huì)損失少量芳

34、烴，同時(shí)增加了循環(huán)氫壓縮機(jī)的功率，現(xiàn)在已很少使用。,95,后加氫工藝流程,96,后加氫操作條件及效果,后加氫催化劑 3641 （Mo-Co-Al2O3） 操作壓力，MPa 1.61 操作溫度, C 330 重量空速, h-1 4.5 加氫前重整生成油溴價(jià), g Br/100g 0.7 加氫后重整生成油溴價(jià), g Br/100g < 0.2,97,兩段混氫,根據(jù)重整裝置前后反應(yīng)器主要反應(yīng)情況不同(前面的反應(yīng)器以環(huán)烷脫氫為主，后面的反應(yīng)器以烷烴環(huán)化脫氫和加

35、氫裂化為主)，對(duì)反應(yīng)條件的要求不一樣，不少重整裝置采用了兩段混氫技術(shù)。據(jù)標(biāo)定，有的重整裝置采用兩段混氫技術(shù)后，重整生成油收率提高約2%，循環(huán)氫壓縮機(jī)功率下降約9%。,98,半再生重整兩段混氫反應(yīng)流程,99,兩段混氫與一段混氫系統(tǒng)壓降比較, MPa,一段混氫 兩段混氫 兩段混氫壓降減少 進(jìn)料換熱器與第一加熱爐 0.27 0.19 0.08 第一反應(yīng)器 0.01 0.01 0 第二加熱爐 0.09 0.08 0.01 第二反應(yīng)器 0.01 0.01 0 第三加熱爐

36、 0.07 0.07 0 第三反應(yīng)器 0.02 0.02 0 第四加熱爐 0.09 0.09 0 第四反應(yīng)器 0.04 0.04 0 產(chǎn)品冷換設(shè)備 0.15 0.11 0.04 合計(jì)（系統(tǒng)總壓降） 0.75 0.62 0.13,,,,,,,100,兩段混氫與一段混氫的反應(yīng)效果比較,名 稱(chēng) 一段混氫 兩段混氫 反應(yīng)壓力，MPa 1.60 1.57

37、 氣油體積比, Nm3/m3 1175 688/1180 體積空速, h-1 2.20 2.18 反應(yīng)溫度, C (入口/溫 降) 第一反應(yīng)器 495/83.5 495/94 第二反應(yīng)器 495/32 498/43.5 第三反應(yīng)器 500/15.5 502/15.5 第四反應(yīng)器 500/8.0 505/7.0 總溫降, C 139 160 加權(quán)平均床層溫度, C 483.7

38、 484.1 C6+油收率, wt% 82.2 84.2 重整進(jìn)料芳烴潛含量，wt% 38.98 40.38 重整芳烴轉(zhuǎn)化率，wt% 111.7 113.1,,,,,,101,兩段裝填,90年代初我國(guó)開(kāi)發(fā)了固定床重整催化劑兩段裝填技術(shù)。即在前部反應(yīng)器中裝入常規(guī)鉑錸催化劑，在后部反應(yīng)器中裝入高錸鉑比催化劑。 中試和工業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)表明，采用兩段裝填技術(shù)比全部裝填常規(guī)鉑錸催化劑，重整生成油研究法辛烷值可提高1.21.7個(gè)單位，重整生成油收率可提高1.01.5個(gè)百分點(diǎn)，催化劑生產(chǎn)操作周期也可以延長(zhǎng)。,102,催化劑兩段裝填工業(yè)典

39、型數(shù)據(jù),原料性質(zhì) 密度(20),g/cm3 0.7351 餾程, 60180 環(huán)烷烴+芳烴, wt% 51.0 反應(yīng)條件 壓力,MPa 1.20 加權(quán)平均床層溫度, 474.2 氫烴比,mol 6.6 液時(shí)空速,h-1 2.2 標(biāo)定結(jié)果 C5+ 收率,wt% 91.0 C5+ RON 94.9 氫氣產(chǎn)率,wt% 2.73,,,,,,103,我國(guó)半再生重整操作數(shù)據(jù)實(shí)

40、例,裝 置 A B 原料（石腦油） 餾程，C 67166 73178 組成，烷烴/環(huán)烷/芳烴, 重量% 61.2/31.4/7.4 56.6/37.2/6.2 操作條件 催化劑 CB-6/CB-7 CB-11/CB-8 一反入口溫度/溫降,C 482/75 498/59 二反入口溫度/溫降,C 487/47 498/46 三反入口溫度/溫降,C 502/27 500/22 四反入口溫度/溫降,C 50

41、5/24 500/14 體積空速 時(shí)-1 1.81 2.0 氫油比, 體積 1205 一段978/二段1599 分離器壓力, MPa 1.25 1.0 產(chǎn)品辛烷值 RONC 91.0 94.2 產(chǎn)率(對(duì)原料) H2 , 重量% 2.15 2.48 穩(wěn)定汽油, 重量% 87.9 85.12 芳烴產(chǎn)率, 重量% 48.7 49.1,,,,,,,,104,循環(huán)再生,循環(huán)再生重整也是固

42、定床型式，它與半再生重整不同之處是增加了一臺(tái)輪換再生的備用反應(yīng)器。反應(yīng)器一般有45臺(tái)，規(guī)格相同，輪流有一臺(tái)反應(yīng)器切換出來(lái)進(jìn)行再生，其它反應(yīng)器照常生產(chǎn)，催化劑經(jīng)再生后重新投入運(yùn)轉(zhuǎn)。,105,循環(huán)再生重整工藝流程,106,循環(huán)再生專(zhuān)利技術(shù),采用循環(huán)再生重整的有美國(guó)Amoco石油公司的超重整（Ultraforming）和Exxon公司的強(qiáng)化重整（Powerforming）。 這一工藝的缺點(diǎn)是所有反應(yīng)器都要頻繁地在正常操作時(shí)的氫烴環(huán)境和催化劑再生時(shí)的含氧環(huán)境之間變換，這就要有很?chē)?yán)格的安全措施，同時(shí)反應(yīng)器大小都一樣以便于切換，催化劑的利用不充分。由于每一臺(tái)反應(yīng)器都要能單獨(dú)切出系統(tǒng)進(jìn)行再生，所以流程比

43、較復(fù)雜，合金鋼管線和閥門(mén)比較多，設(shè)備費(fèi)用較大。,107,末反再生,末反再生是將半再生和循環(huán)再生相結(jié)合的一種工藝，是Exxon公司在70年代開(kāi)發(fā)出來(lái)的。在固定床重整的三臺(tái)或四臺(tái)反應(yīng)器中，最后一臺(tái)反應(yīng)器中的催化劑裝量約占總量的一半，但積碳較快。當(dāng)重整裝置反應(yīng)能力下降時(shí)，前面幾臺(tái)反應(yīng)器的催化劑往往還具有相當(dāng)高的活性，但因末反應(yīng)器催化劑失活而只能一起停工再生。 因此，如果加上一個(gè)再生系統(tǒng)，使最末一臺(tái)反應(yīng)器在裝置進(jìn)行生產(chǎn)的情況下單獨(dú)進(jìn)行再生，即末反再生，就可以提高反應(yīng)的苛刻度，延長(zhǎng)開(kāi)工周期。在末反進(jìn)行再生的過(guò)程中，前面的反應(yīng)器可在暫時(shí)降低辛烷值的情況下繼續(xù)生產(chǎn)。,108,末反再生重整工藝流程,109,連

44、續(xù)重整工藝,連續(xù)重整是設(shè)有催化劑連續(xù)再生系統(tǒng)的重整工藝，正常生產(chǎn)期間催化劑在反應(yīng)器和再生器之間連續(xù)移動(dòng)。由于催化劑上的積碳可以在重整反應(yīng)不停工的條件下及時(shí)除掉，允許重整在苛刻度比較高的反應(yīng)條件下操作，壓力和氫油比比較低，產(chǎn)品收率比較高，而且周期長(zhǎng)，操作比較穩(wěn)定。 目前世界上已廣泛使用的連續(xù)重整工藝有美國(guó)UOP和法國(guó)Axens兩家專(zhuān)利技術(shù)。我國(guó)開(kāi)發(fā)的技術(shù)正在工業(yè)化過(guò)程中。,110,111,五.重整裝置的擴(kuò)能改造,,112,（一）重整裝置特點(diǎn)分析,影響設(shè)備大小的因素不僅僅是裝置的規(guī)模，而且與反應(yīng)條件有關(guān)，而反應(yīng)條件又是由原料性質(zhì)、催化劑性能和產(chǎn)品要求（辛烷值等）決定的，而且各種條件之間還可以相互補(bǔ)

45、償。因此同樣規(guī)模的裝置，設(shè)備大小不一定相同。 為了適應(yīng)吸熱反應(yīng)的需要，催化重整一般包括 3-4段反應(yīng)，反應(yīng)器和反應(yīng)加熱爐大小不等，這樣就給改造工程的設(shè)備調(diào)配帶來(lái)了靈活性。 不同的產(chǎn)品要求選取不同的原料餾程，從而影響工廠提供原料的數(shù)量。 催化重整技術(shù)不斷發(fā)展，催化劑不斷更新，反應(yīng)條件和工藝流程不斷改進(jìn)，改造空間比較大。 催化重整裝置在煉油生產(chǎn)中處在一個(gè)承上啟下的地位，不僅受到上游裝置供應(yīng)原料的制約，也對(duì)下游使用重整生成油和氫氣的裝置直接產(chǎn)生影響，因此減少施工對(duì)現(xiàn)有裝置生產(chǎn)的影響也是做好裝置改造工作的一項(xiàng)重要要求。,113,（二）基本思路,反應(yīng)器 除了根據(jù)反應(yīng)要求適當(dāng)調(diào)整空速外，可以根據(jù)反應(yīng)

46、器前小后大的特點(diǎn)，將原有的三、四反作一、二反用，新建三、四反或者在后邊并聯(lián)或串聯(lián)一臺(tái)反應(yīng)器。如果原來(lái)只有三個(gè)反應(yīng)器，可以在后邊增加一臺(tái)大的反應(yīng)器作第四反應(yīng)器，前邊反應(yīng)器不動(dòng)。,114,壓縮機(jī),重整循環(huán)氫壓縮機(jī)可以通過(guò)調(diào)整氫油比、采用二段混氫流程等方法盡量保留原有壓縮機(jī)，或者與壓縮機(jī)制造廠商量對(duì)汽缸活塞作適當(dāng)改動(dòng)。必要時(shí)增加一臺(tái)壓縮機(jī)并聯(lián)操作。氫氣增壓機(jī)是否需要改動(dòng)要結(jié)合流程考慮，必要時(shí)可以增加一臺(tái)并聯(lián)操作，兩開(kāi)一備。,115,加熱爐,擴(kuò)能改造重整加熱爐往往需要加大。原有的幾臺(tái)反應(yīng)加熱爐負(fù)荷不等，可以前后調(diào)劑使用，加長(zhǎng)爐管或增加爐管根數(shù)，必要時(shí)要考慮新增12臺(tái)加熱爐。加熱爐的改造比較復(fù)雜，往往是

47、擴(kuò)建工作的重點(diǎn)，要同時(shí)考慮增加熱負(fù)荷、壓降要求和現(xiàn)有設(shè)備條件等因素，加熱爐的熱負(fù)荷還要與進(jìn)料換熱器的換熱量統(tǒng)籌考慮。,116,塔,催化重整裝置一般有三個(gè)塔，即預(yù)分餾塔、汽提塔和穩(wěn)定塔，這些塔應(yīng)當(dāng)在挖潛、優(yōu)化的基礎(chǔ)上分別提出改造方案，有的可以通過(guò)降低回流比進(jìn)行挖潛，有的需要增加塔板數(shù)，局部擴(kuò)大或改用新型塔板或填料，差別太大的則需要更換新塔。,117,冷換設(shè)備,通過(guò)計(jì)算合理地調(diào)整冷換設(shè)備的負(fù)荷，對(duì)現(xiàn)有冷換設(shè)備作出不動(dòng)、調(diào)整使用或適當(dāng)增補(bǔ)的不同選擇。也可以考慮采用高通量管或表面蒸發(fā)空冷等高效設(shè)備以提高傳熱效率，減少占地。對(duì)于冷卻系統(tǒng)，不是都要加大，可以適當(dāng)調(diào)整熱負(fù)荷，只加大空冷器或只加大水冷器，以盡

48、量減少改動(dòng)的工程量。,118,泵,根據(jù)泵的特性曲線和需要流量逐臺(tái)核實(shí)泵的規(guī)格，有的可以不動(dòng)，有的可增加一臺(tái)（兩開(kāi)一備），有的可調(diào)換使用，少數(shù)情況需要以大換小或改變?nèi)~輪直徑。,119,容器,根據(jù)工藝核算情況分別處理，有的可以不動(dòng)，有的需要調(diào)劑使用或新做，如將原有產(chǎn)品分離罐改作回流罐并新做一個(gè)產(chǎn)品分離罐等。,120,（三） 技術(shù)路線,催化重整有半再生重整、連續(xù)重整、末反再生、組合式重整（前邊固定床后邊移動(dòng)床）等多種模式，改造時(shí)要結(jié)合實(shí)際情況考慮； 由于各廠情況不同，改造工作不宜限于一種模式，既要滿(mǎn)足工廠需要，又要盡量減少工程量和投資，需要根據(jù)工廠具體條件通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證予以確定。,121,,謝謝！,