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(nèi)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(nèi)蒙古鄂爾多斯017209)

隨著我國經(jīng)濟社會的不斷進步，國民生產(chǎn)水平不斷提高，對汽油和石油化工原料的質(zhì)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(chǎn)裝置之一，催化重整過程中會產(chǎn)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(jīng)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(chǎn)生的芳烴和氫氣產(chǎn)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(chǎn)大量廉價的氫氣為煉油廠的生產(chǎn)運行提供了氫氣，降低了煉油廠的生產(chǎn)成本。

催化重整技術是提高原油煉化汽油，柴油品質(zhì)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(chǎn)芳烴，生產(chǎn)高辛烷值的汽油逐漸成為煉油廠的重要內(nèi)容。

在催化重整反應過程中，裝置內(nèi)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(zhì)量汽油為原料，其中含量豐富的多環(huán)烷烴是優(yōu)質(zhì)的重整原料，當前世界上的催化重整裝置主要用于生產(chǎn)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(shù)保持在一定的范圍內(nèi)。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?shù)穆然镆跃S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(chǎn)芳烴為目的時,還包括芳烴抽提和精餾裝置。經(jīng)過原料預分餾系統(tǒng)，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(diào)和組分，燃料氣進入重整裝置放空系統(tǒng)后出裝置，重石腦油進入重整反應系統(tǒng)，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(lián)，其間設有加熱爐，以補償反應所吸收的熱量。重整反應系統(tǒng)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(wǎng)，重整生成油送至穩(wěn)定系統(tǒng)。穩(wěn)定系統(tǒng)分離出燃料氣并入裝置內(nèi)燃料氣管網(wǎng)，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(chǎn)芳烴。

3 催化重整技術循環(huán)氫的作用

催化重整的副產(chǎn)是氫氣，在反應進行的前階段會產(chǎn)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(diào)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(chǎn)物及中間產(chǎn)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(nèi)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(tǒng)內(nèi)循環(huán)做功，并未帶走系統(tǒng)內(nèi)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(chǎn)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(tǒng)的高效運轉。及時將熱量傳遞給周圍降低了反應床內(nèi)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(chǎn)出需要的油品及其他相關的產(chǎn)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(chǎn)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(tǒng)的氫氣循環(huán)，防止由于外界其他雜質(zhì)混入反應器，產(chǎn)生其他的副反應影響整個催化重整反應的純度和產(chǎn)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(chǎn)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(tǒng)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(xiàn)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(chǎn)品的質(zhì)量提出了更高的要求，在工業(yè)生產(chǎn)以及日常的通運輸方面，石油化工產(chǎn)品占據(jù)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(chǎn)品的質(zhì)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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