石油煉制工藝(7-12)分析解析.ppt

四 催化裂化 1 催化裂化的化學(xué)原理 3 催化裂化催化劑 2 催化裂化基本概念 4 催化裂化工藝流程 5 催化裂化主要設(shè)備 本節(jié)思考題 1 催化裂化的原料及產(chǎn)品有哪些 2 催化裂化催化劑的活性成分是什么 3 催化劑正常失活后怎么處理 4 提升管停留時(shí)間很短 這有什么好處 如何做到反應(yīng)中止 5 反應(yīng)器與再生器內(nèi)的旋風(fēng)分離器分離的介質(zhì)各是什么 6 反應(yīng)器沉降室與再生器各依靠什么氣相形成流態(tài)化 7 催化裂化反應(yīng)體系是如何升溫的 8 分餾系統(tǒng)進(jìn)料段依靠什么降低油氣溫度 四 催化裂化 1 催化裂化的化學(xué)原理 催化裂化過程是使重組分餾分 在催化劑存在下 在470 530 的溫度和0 1 0 3MPa的壓力條件下 發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng) 轉(zhuǎn)化成氣體 汽油 柴油等輕質(zhì)產(chǎn)品和焦炭的過程 與熱裂化的作用效果相似 催化裂化也同時(shí)進(jìn)行著重組分裂化分解與芳烴縮合結(jié)焦的平行順序反應(yīng) 四 催化裂化 1 1烴類的裂化反應(yīng) 吸熱 烷烴分解 大分子烷烴分解為小分子烷烴和烯烴 正構(gòu)烷烴多從中間碳鏈斷裂 異構(gòu)烷烴碳鏈斷裂易發(fā)生在叔碳原子的 位 烷烴分子量越大 異構(gòu)化程度越高 越容易分解 烷烴異構(gòu)化 分子中原子種類與個(gè)數(shù)不變 只改變分子結(jié)構(gòu) 四 催化裂化 1 1烴類的裂化反應(yīng) 吸熱 烯烴分解 大分子烯烴分解為兩個(gè)小分子烯烴 反應(yīng)速率比烷烴分解速率快一倍 其他分解規(guī)律與烷烴一致 骨架異構(gòu) 烯烴異構(gòu)化反應(yīng) 分子中原子種類與個(gè)數(shù)不變 只改變分子結(jié)構(gòu)的反應(yīng) 稱為異構(gòu)化反應(yīng) 烯烴的三種異構(gòu)化方式 四 催化裂化 1 1烴類的裂化反應(yīng) 吸熱 雙鍵位移異構(gòu) 幾何異構(gòu) 四 催化裂化 1 1烴類的裂化反應(yīng) 吸熱 烯烴氫轉(zhuǎn)移反應(yīng) 烯烴芳構(gòu)化反應(yīng) 烯 四 催化裂化 1 1烴類的裂化反應(yīng) 吸熱 環(huán)烷烴分解反應(yīng) 開環(huán) 斷鏈 四 催化裂化 1 1烴類的裂化反應(yīng) 吸熱 芳烴反應(yīng) 烷基鏈斷裂 芳環(huán)縮聚脫氫 四 催化裂化 1 2正碳離子反應(yīng)機(jī)理 一個(gè)烯烴獲從催化劑表面得一個(gè)氫離子 成為正碳離子 大的正碳離子不穩(wěn)定 容易在 位斷裂 伯碳正離子不穩(wěn)定 先轉(zhuǎn)化為仲碳離子 再繼續(xù)在 位斷裂 四 催化裂化 1 3催化裂化與熱裂化反應(yīng)比較 四 催化裂化 1 4石油餾分的催化裂化反應(yīng) 催化裂化餾分的表面反應(yīng)步驟 速率控制過程 外擴(kuò)散 內(nèi)擴(kuò)散 吸附 反應(yīng) 脫附 內(nèi)擴(kuò)散 外擴(kuò)散 吸附速率 稠環(huán)芳烴 烯烴 環(huán)烷烴 烷烴 大分子 小分子 反應(yīng)速率 烯烴 環(huán)烷烴和異構(gòu)烷烴 直鏈烷烴 稠環(huán)芳烴 稠環(huán)芳烴既優(yōu)先被吸附 又只有縮聚脫氫反應(yīng) 是催化劑結(jié)焦失活的主要成分 四 催化裂化 1 4石油餾分的催化裂化反應(yīng) 復(fù)雜的平行 順序反應(yīng) 單程轉(zhuǎn)化率不宜過高 四 催化裂化 3 催化裂化的催化劑 3 1催化劑及催化作用催化劑能加快反應(yīng)速率 抑制另外一些反應(yīng)的進(jìn)行 從而達(dá)到改善產(chǎn)品質(zhì)量的目的 例如 催化劑加快異構(gòu)化反應(yīng)抑制脫氫生焦 從而提高了汽油的辛烷值 沒有催化劑 異構(gòu)化 氫轉(zhuǎn)移等反應(yīng)進(jìn)行很慢或無(wú)法進(jìn)行 催化劑之所以能加快反應(yīng)速度 是因?yàn)楦纳屏朔磻?yīng)歷程 降低了活化能 使原料分子更容易達(dá)到活化狀態(tài) 由阿侖尼烏斯方程 K Ae E RT可知在一定的溫度下 活化能越低 其反應(yīng)速率越高 四 催化裂化 3 2催化裂化催化劑種類 無(wú)定形硅酸鋁催化劑 天然白土改性 天然白土經(jīng)過酸化處理得到人工合成 Al2 SO4 3與Na2SiO3按一定的比例沉淀反應(yīng) 經(jīng)水洗 過濾 成型 干燥活化等制成 形狀 球狀 條狀等 催化劑的酸性位點(diǎn)是催化裂化的活性中心 分子篩催化劑 分子篩又名沸石 是具有晶體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的硅鋁酸鹽 分子篩具有有大小一致的微孔結(jié)構(gòu) 只有直徑小的分子才能進(jìn)入微孔 故稱分子篩 分子篩的酸性位點(diǎn)是催化裂化的活性中心 其酸性位點(diǎn)數(shù)與活性是無(wú)定形催化劑的100倍 四 催化裂化 3 3分子篩種類有A型 X型 Y型和絲光沸石四種 X型 Y型的晶體結(jié)構(gòu)相同 硅鋁比不同 有較好催化裂化活性 Y型分子篩是催化裂化常用的催化劑 分子篩在作為催化劑使用前 需要進(jìn)行離子交換 將分子篩晶體結(jié)構(gòu)中鈉離子置換為多價(jià)金屬離子 例如Re Y型 純粹的分子篩催化劑活性太高 無(wú)法直接用于催化裂化 因此需要將5 20 的分子篩分散在硅鋁酸鹽無(wú)定形載體中 四 催化裂化 3 4催化劑物理性質(zhì)密度 有骨架密度 顆粒密度和堆積密度三種 催化劑的密度與其流態(tài)化性能密切相關(guān) 機(jī)械強(qiáng)度 用磨損指數(shù)表示 結(jié)構(gòu)特性 催化劑比表面積 孔體積與微孔孔徑與分子篩的選擇性與催化性能相關(guān)密切 其比表面積 孔體積與微孔孔徑關(guān)系如下 四 催化裂化 3 4催化劑催化性能 活性 催化劑活性是催化劑促進(jìn)反應(yīng)的能力 是評(píng)價(jià)催化劑的重要指標(biāo) 實(shí)驗(yàn)室活性評(píng)定方法 D L法 微活性法 平衡活性法 選擇性 將進(jìn)料轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)品的能力稱為選擇性 以汽油為主要產(chǎn)品時(shí) 選擇性采用 汽油產(chǎn)率 轉(zhuǎn)化率 表示 選擇性好的催化劑 將原料較多轉(zhuǎn)化為汽油 而較少轉(zhuǎn)化為焦炭和氣體 分子篩催化劑的選擇性優(yōu)于無(wú)定形硅酸鋁 分子篩催化劑可提高汽油產(chǎn)率15 20 Y型分子篩的選擇性優(yōu)于X型分子篩型 四 催化裂化 3 4催化劑催化性能 穩(wěn)定性 保持催化劑活性的能力 穩(wěn)定性越好 催化劑使用壽命越長(zhǎng) 抗金屬污染性能 由原料中的Ni Fe Cu等有機(jī)金屬化合物 如果在催化劑表面沉積 會(huì)降低催化劑活性 或使催化劑中毒 催化劑改善采用擇形分子篩 ZSM 5 有選擇地裂化直鏈烷烴 CO助燃劑 減少CO生成 使CO CO2 如 Pt Pd Al2O3金屬鈍化劑 不降低催化活性的物質(zhì) SOx轉(zhuǎn)移催化劑 轉(zhuǎn)移SOx使之生成硫酸鹽和H2S H2S用常規(guī)方法去除 四 催化裂化 3 5催化劑的失活與再生 催化劑失活暫時(shí)失活 催化劑表面結(jié)碳 優(yōu)于烴類的縮合結(jié)焦反應(yīng) 催化劑表面很快就被結(jié)焦包裹 使得活性中心無(wú)法繼續(xù)與油氣接觸 催化反應(yīng)終止 永久失活 分子篩晶體結(jié)構(gòu)破壞 過熱融蝕 水熱失活 分子篩活性位點(diǎn)被污染物質(zhì)永久占據(jù) 重金屬 堿性物質(zhì) 催化劑再生再生僅針對(duì)暫時(shí)失活有效 在高溫下用空氣與結(jié)焦催化劑燃燒 燒去吸附劑上的結(jié)焦 恢復(fù)暫時(shí)失活 燒焦過程需控制熱量平衡與溫度 四 催化裂化 2 催化裂化的幾個(gè)基本概念 2 1轉(zhuǎn)化率催化裂化的反應(yīng)深度常用轉(zhuǎn)化率表示 若以原料油量為100 則 催裂化轉(zhuǎn)換率傳統(tǒng)公式 單程轉(zhuǎn)化率與總轉(zhuǎn)化率 四 催化裂化 2 2回?zé)挷僮髋c回?zé)挶?由于催化裂化的平行 順序反應(yīng)特點(diǎn) 隨著反應(yīng)時(shí)間的增長(zhǎng) 轉(zhuǎn)化率提高 氣體和焦炭產(chǎn)率一直增加 而汽油產(chǎn)率開始增加 經(jīng)過一最高點(diǎn)后又下降 回?zé)挷僮饔纸醒h(huán)裂化 單程轉(zhuǎn)化率過高 新鮮原料經(jīng)過一次反應(yīng)后不能都變成要求的產(chǎn)品 副產(chǎn)品比列過大 還有一部分和原料油餾程相近的重組分 因此控制一次轉(zhuǎn)化率 經(jīng)過分餾處理后 把這部分重組分送回反應(yīng)器重新進(jìn)行反應(yīng)就叫回?zé)挷僮?四 催化裂化 2 3空速和反應(yīng)時(shí)間 在床層流化催化裂化中 常用空速表示原料油與催化劑的接觸時(shí)間 其定義是每小時(shí)進(jìn)入反應(yīng)器的原料油量與反應(yīng)器內(nèi)催化劑藏量之比 即 對(duì)提升管催化裂化 由于提升管內(nèi)氣速很高 催化劑密度很低 因此 通常用油氣在提升管內(nèi)的停留時(shí)間表示反應(yīng)時(shí)間 由于提升管催化裂化采用高活性的沸石催化劑 需要的反應(yīng)時(shí)間很短 反應(yīng)時(shí)間大約1 4秒 四 催化裂化 2 4劑油比 催化劑循環(huán)量與總進(jìn)料量之比稱為劑油比 用C 0表示 在同一條件下 劑油比大 表明原料油能與更多的催化劑接觸 單位催化劑上的積炭少 催化劑失活程度小 從而使轉(zhuǎn)化率提高 但劑油比增大會(huì)使焦炭產(chǎn)率增加 劑油比太小 增加熱裂化反應(yīng)的比例 使產(chǎn)品質(zhì)量變差 實(shí)際生產(chǎn)中劑油比為6 10 四 催化裂化 2 5反應(yīng)溫度 石油餾分裂解是強(qiáng)吸熱過程 必須提供所吸熱量 由于吸熱反應(yīng) 提升管反應(yīng)器入口溫度比出口溫度高20度 裂化反應(yīng)所需熱量由再生催化劑熱容提供 催化裂化的反應(yīng)溫度在470 520度左右 該反應(yīng)為氣固催化反應(yīng) 反應(yīng)溫度 反應(yīng)時(shí)間和劑油比是催化裂化加工過程的最重要的三個(gè)操作變量 四 催化裂化 4 催化裂化工藝流程 催化裂化裝置分三大系統(tǒng)反應(yīng) 再生系統(tǒng)分餾系統(tǒng)吸收穩(wěn)定系統(tǒng) 四 催化裂化 4 1反應(yīng) 再生 分餾 四 催化裂化 反應(yīng)部分 新鮮原料 減壓餾分油 經(jīng)過一系列換熱后與回?zé)捰突旌?進(jìn)入加熱爐預(yù)熱到370 左右 溫度過高會(huì)發(fā)生熱裂解 由原料油噴嘴以霧化狀態(tài)噴入提升管反應(yīng)器下部 回?zé)捰蜐{不經(jīng)加熱直接進(jìn)入提升管中部 與來(lái)自再生器的高溫 約650 700 催化劑接觸并立即氣化 油氣與霧化蒸汽及預(yù)提升蒸汽一起 攜帶著催化劑以7 8米 秒的線速向邊流動(dòng)邊進(jìn)行化學(xué)反應(yīng) 在470 510 的溫度下停留2 4秒到達(dá)提升管頂端以13 20米 秒的高線速通過出口 經(jīng)快速分離器大部分催化劑被分出落入沉降器下部 油氣攜帶少量催化劑經(jīng)兩級(jí)旋風(fēng)分離器 分出夾帶的催化劑后 進(jìn)入集氣室 通過沉降器頂部的出口進(jìn)入分餾系統(tǒng) 四 催化裂化 再生部分 積有焦炭的待生催化劑由反應(yīng)器沉降器進(jìn)入其下面的汽提段 用過熱水蒸氣進(jìn)行汽提 以脫除吸附在催化劑表面上的少量油氣 待生催化劑經(jīng)待生斜管 待生單動(dòng)滑閥進(jìn)入再生器 與來(lái)自再生器底部的空氣 由主風(fēng)機(jī)提供 接觸形成流化床層 進(jìn)行再生反應(yīng) 同時(shí)放出大量燃燒熱 維持再生器足夠高的床層溫度 密相段溫度約為650 680 維持0 15 0 25兆帕 表 的頂部壓力 床層線速約為0 7 1 0米 秒 再生后的催化劑含碳量小于0 2 經(jīng)淹流管 再生斜管及再生單動(dòng)滑閥返回提升管反應(yīng)器循環(huán)使用 四 催化裂化 催化劑與煙氣分離部分 燒焦產(chǎn)生的再生煙氣 經(jīng)再生器稀相段進(jìn)入旋風(fēng)分離器 經(jīng)兩級(jí)旋風(fēng)分離器分出攜帶的大部分催化劑 煙氣經(jīng)集氣室和雙動(dòng)滑閥排入煙囪或去能量回收系統(tǒng) 回收的催化劑經(jīng)兩級(jí)料腿返回床層 反應(yīng)器與再生器的壓力平衡 催化劑在兩器間循環(huán)是由兩器壓力平衡決定的 通常情況下 根據(jù)兩器壓差 0 02 0 04兆帕 由雙動(dòng)滑閥控制再生器頂部壓力 根據(jù)提升管反應(yīng)器出口溫度控制再生滑閥開度調(diào)節(jié)催化劑循環(huán)量 根據(jù)系統(tǒng)壓力平衡要求由待生滑閥控制汽提段料位高度 四 催化裂化 4 2分餾系統(tǒng) 四 催化裂化 分餾系統(tǒng)的作用是將反應(yīng) 再生系統(tǒng)的產(chǎn)物進(jìn)行初步分離 得到部分產(chǎn)品和半成品 催化分餾塔有以下特點(diǎn)過熱油氣進(jìn)料 由于全塔剩余熱量多 催化裂化產(chǎn)品的分餾精確度要求也不高 因此設(shè)置4個(gè)循環(huán)回流分段取熱 塔頂采用循環(huán)回流 而不用冷回流 四 催化裂化 由反應(yīng) 再生系統(tǒng)來(lái)的高溫油氣進(jìn)入催化分餾塔下部 經(jīng)裝有擋板的脫過熱段脫過熱后進(jìn)入分餾段 經(jīng)分餾后得到富氣 粗汽油 輕柴油 重柴油 回?zé)捰秃陀蜐{ 塔底抽出的帶有催化劑細(xì)粉的渣油 富氣和粗汽油去吸收穩(wěn)定系統(tǒng) 輕 重柴油經(jīng)汽提 換熱或冷卻后出裝置 回?zé)捰头祷胤磻?yīng) 再生系統(tǒng)進(jìn)行回?zé)?油漿的一部分送反應(yīng) 再生系統(tǒng)回?zé)?另一部分經(jīng)換熱后循環(huán)回分餾塔 也可將其中一部分冷卻后送出裝置 為了取走分餾塔的過剩熱量以使塔內(nèi)氣 液負(fù)荷分布均勻 在塔的不同位置分別設(shè)有4個(gè)循環(huán)回流 頂循環(huán)回流 一中段回流 二中段回流和油漿循環(huán)回流 四 催化裂化 4 3吸收系統(tǒng) 四 催化裂化 吸收穩(wěn)定的目的是將來(lái)自分餾部分的催化富氣中C2以下組分與C3以上組分分離以便分別利用 同時(shí)將混入汽油中的少量氣體烴分出 以降低汽油的蒸氣壓 保證符合商品規(guī)格 吸收塔采用粗汽油吸收富氣中的C3 C4及少量C2 吸收油從塔底出 進(jìn)入解吸塔頂部 貧氣從吸收塔頂出進(jìn)入再吸收塔 貧氣經(jīng)粗柴油二次吸收后 再吸收塔頂C2以下組分作為干氣排出裝置 解吸塔通過加熱將富吸收油中C2組分解吸出來(lái) 攜帶C3 C4的脫乙烷汽油到穩(wěn)定塔 在穩(wěn)定塔中將C3 C4脫除 C3 C4作為穩(wěn)定塔頂?shù)囊合嗬淠砸夯瘹庑问匠鲅b置 四 催化裂化 由分餾系統(tǒng)油氣分離器出來(lái)的富氣經(jīng)氣體壓縮機(jī)升壓后 冷卻并分出凝縮油 壓縮富氣進(jìn)入吸收塔底部 粗汽油和穩(wěn)定汽油作為吸收劑由塔頂進(jìn)入 吸收了C3 C4 及部分C2 的富吸收油由塔底抽出送至解吸塔頂部 吸收塔設(shè)有一個(gè)中段回流以維持塔內(nèi)較低的溫度 吸收塔頂出來(lái)的貧氣中尚夾帶少量汽油 經(jīng)再吸收塔用輕柴油回收其中的汽油組分后成為干氣送燃料氣管網(wǎng) 吸收了汽油的輕柴油由再吸收塔底抽出返回分餾塔 解吸塔的作用是通過加熱將富吸收油中C2組分解吸出來(lái) 由塔頂引出進(jìn)入中間平衡罐 塔底為脫乙烷汽油被送至穩(wěn)定塔 穩(wěn)定塔的目的是將汽油中C4以下的輕烴脫除 在塔頂?shù)玫揭夯蜌?簡(jiǎn)稱液化氣 塔底得到合格的汽油 穩(wěn)定汽油 四 催化裂化 5 催化裂化的主要設(shè)備 提升管反應(yīng)器及沉降器再生器單動(dòng)滑閥及雙動(dòng)滑閥取熱器 一 提升管反應(yīng)器及沉降器 一 提升管反應(yīng)器 二 沉降器 二 再生器 一 再生器 二 旋風(fēng)分離器 三 單動(dòng)滑閥及雙動(dòng)滑閥 一 單動(dòng)滑閥安裝于輸送斜管上 調(diào)節(jié)催化劑循環(huán)量 二 雙動(dòng)滑閥安裝于再生器出口煙道管線上 防止閥門關(guān)死 四 取熱器 五 催化重整 1 催化重整的主要化學(xué)反應(yīng)2 重整催化劑與裂化催化劑有何異同3 催化重整反應(yīng)部分為什么要設(shè)多段反應(yīng)器4 芳烴抽提的基本原理 得到的主要產(chǎn)品 思考題 五 催化重整 2 催化重整的化學(xué)原理 3 催化重整催化劑 1 概述 4 催化重整工藝流程 五 催化重整 1 概述 催化重整是以C6 C11直餾汽油為原料 在加熱和催化劑 氫氣作用下 烴分子發(fā)生重排 轉(zhuǎn)變?yōu)榉紵N和異構(gòu)烷烴的一種工藝過程 重整 烴分子重新排列 環(huán)構(gòu)化 芳構(gòu)化目標(biāo) 提高汽油辛烷值 生產(chǎn)芳烴產(chǎn)品采用鉑金屬催化劑叫鉑重整 用鉑 錸雙金屬催化劑叫鉑 錸重整采用多金屬催化劑就稱之為多金屬重整 五 催化重整 1 概述 催化重整工藝的發(fā)展空間環(huán)境保護(hù)對(duì)高質(zhì)量燃料油的新要求清潔燃料生產(chǎn)需要大量的氫氣優(yōu)化利用石油資源的需要 五 催化重整 2 催化重整的化學(xué)反應(yīng) 六元環(huán)烷烴脫氫芳構(gòu)化反應(yīng) 五元環(huán)烷烴異構(gòu)脫氫反應(yīng) 烷烴環(huán)化脫氫反應(yīng) 五 催化重整 2 催化重整的化學(xué)反應(yīng) 異構(gòu)化反應(yīng) 加氫裂化反應(yīng) 烯烴飽和及縮合生焦 除縮合反應(yīng)外 前述五個(gè)反應(yīng)均是強(qiáng)吸熱反應(yīng) 五 催化重整 3 1催化重整催化劑 重整催化劑是以某些金屬元素高度分散到氧化鋁載體上構(gòu)成 組成 金屬組分 鹵素 載體氧化鋁 重整催化劑具有兩類活性中心 在金屬活性中心上進(jìn)行脫氫和氫解反應(yīng) 在酸性中心上進(jìn)行烷烴異構(gòu)化和加氫裂化反應(yīng) 兩類中心相互配合 實(shí)現(xiàn)環(huán)化脫氫 五 催化重整 3 2重整催化劑種類 單鉑催化劑 鉑含量0 2 0 3 催化劑的脫氫活性 穩(wěn)定性和抗毒物能力隨鉑含量增加而增加 芳烴產(chǎn)率和汽油辛烷值也隨之增高 焦炭量相應(yīng)減少 缺點(diǎn) 熱化學(xué)穩(wěn)定性不夠 鉑價(jià)格昂貴 雙 多 金屬催化劑 鉑 錸 鉑 錫雙金屬催化劑 鉑 銥 鈦 鈰 多金屬催化劑 特點(diǎn) 既保持高活性 又大幅增加化學(xué)穩(wěn)定性 五 催化重整 3 3催化劑失活與再生 催化劑的失活 反應(yīng)生成積炭覆蓋在催化劑活性組分上面 使活性組分失去作用 催化劑活性組分為雜質(zhì)污染中毒 在高溫作用下催化劑金屬活性組分晶粒聚集變大或分散不均勻 在高溫下催化劑載體的孔結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而使表面積減小 催化劑的再生 燒焦 在適當(dāng)?shù)难鯘舛?0 3 0 8 下燒去催化劑上的積炭 氯化更新 加入氯化物 如二氯乙烷 三氯乙烷等 使金屬在高溫下充分氧化 其目的是使聚集的活性金屬重新均勻分散 并補(bǔ)充所損失的氯組分 提高催化劑的性能 還原 將氯化更新后的氧化態(tài)催化劑還原為金屬態(tài)催化劑 五 催化重整 4 催化重整工藝流程 原料油預(yù)處理 催化重整反應(yīng) 芳烴抽提和芳烴分離 五 催化重整 4 1原料油預(yù)處理 重整原料的餾程要求 生產(chǎn)高辛烷值汽油時(shí) 適宜的餾程是80 180 聯(lián)合生產(chǎn)輕芳烴 汽油時(shí) 采用60 180 的餾分 生產(chǎn)苯時(shí) 采用60 85 的餾分 生產(chǎn)甲苯時(shí) 采用85 110 的餾分 生產(chǎn)二甲苯時(shí) 采用110 145 的餾分 生產(chǎn)苯 甲苯 二甲苯時(shí) 采用60 145 的餾分 對(duì)原料雜質(zhì)要求 五 催化重整 4 1原料油預(yù)處理 預(yù)分餾 預(yù)分餾的目的是根據(jù)目的產(chǎn)品要求對(duì)原料進(jìn)行精餾切取適宜的餾分 也同時(shí)脫除原料油中的部分水分生產(chǎn)芳烴時(shí) 切除 60 的餾分 生產(chǎn)高辛烷值汽油時(shí) 切除 80 的餾分 預(yù)脫砷 砷能使重整催化劑嚴(yán)重中毒失活 因此要求進(jìn)入重整反應(yīng)器的原料油中砷含量不得高于1ppb 預(yù)加氫 在催化劑和氫的作用下 使原料油中的硫 氮和氧等雜質(zhì)分解 分別生成H2S NH3和H2O 脫水及脫硫 用蒸餾法脫去預(yù)加氫產(chǎn)生的生成H2S NH3和H2O等 保護(hù)重整催化劑 五 催化重整 4 1原料油預(yù)處理工藝流程 五 催化重整 4 1工藝流程描述 原料油抽入裝置 先經(jīng)換熱器與預(yù)分餾塔底物料換熱 隨后進(jìn)入預(yù)分餾塔進(jìn)行預(yù)分餾 預(yù)分餾塔頂氣相冷凝冷卻后進(jìn)入回流罐 回流罐頂部不凝氣體為 C6成分 送往燃料氣管網(wǎng) 預(yù)分餾塔底液相換熱后 與重整反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣混合 加熱后進(jìn)入預(yù)加氫反應(yīng)器 進(jìn)行預(yù)加氫反應(yīng) 預(yù)加氫后進(jìn)油氣分離罐進(jìn)行與氫氣分離 進(jìn)入汽提塔脫硫脫水 含H2S的氣體從回流罐分出送入燃料氣管網(wǎng) 水從回流罐底部分水斗排出 精制油從塔底排出進(jìn)入重整反應(yīng)部分 五 催化重整 4 2重整反應(yīng)部分工藝流程 五 催化重整 4 2工藝流程描述 精制油與循環(huán)氫混合 經(jīng)換熱器與加熱爐加熱到500 進(jìn)入一段反應(yīng)器 由于是吸熱反應(yīng) 反應(yīng)器又近于絕熱操作 經(jīng)一段反應(yīng)以后溫度降低 反應(yīng)速度下降 一段反應(yīng)出口物流再經(jīng)過3 4次加熱爐加熱 500 與固定床重整反應(yīng) 末級(jí)出口物料與原料精制油換熱冷卻后 進(jìn)入氫分離罐進(jìn)行氫分離 分離氫氣返回循環(huán)氫壓縮機(jī) 大部分作為循環(huán)氫與重整原料混合后重新進(jìn)入反應(yīng)器 其余部分去預(yù)加氫部分 液體進(jìn)入穩(wěn)定塔 從塔頂脫除溶于重整產(chǎn)物中的少量氣體烴和戊烷 重整油從穩(wěn)定塔底出裝置 五 催化重整 4 3芳烴抽提和芳烴分離 抽提原理以生產(chǎn)芳烴產(chǎn)品為目的時(shí) 由于重整產(chǎn)物是芳烴和非芳烴的混合物 必須設(shè)法將芳烴從混合物中分離出來(lái) 但是 混合物中芳烴和其它烴類的沸點(diǎn)很接近 很難用精餾的方法分離 溶劑抽提法選用一種溶劑 它僅對(duì)混合液中某一組分具有高的溶解能力 而對(duì)其它組分溶解能力則很弱 并且能形成兩個(gè)密度不同的液相 以便分離 抽提后 根據(jù)溶劑與抽提物的沸點(diǎn)差 溶劑混合液通過精餾分離 溶劑實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用 五 催化重整 4 3芳烴抽提和芳烴分離 芳烴抽提的溶劑應(yīng)具備以下條件 1 對(duì)芳烴的溶解能力大 對(duì)非芳烴的溶解能力小 2 與原料油的密度差大 便于形成兩個(gè)液相 3 與芳烴的沸點(diǎn)差大 便于溶劑與芳烴分離并回收后循環(huán)使用 4 熱及化學(xué)穩(wěn)定性好 以防止溶劑變質(zhì)和過多消耗 5 蒸發(fā)潛熱及比熱小 以降低過程中的熱能消耗 6 毒性及腐蝕性小 價(jià)廉易得等 使用的溶劑 四乙二醇醚 其溶解度順序芳烴 烯烴或環(huán)烷烴 烷烴苯 甲苯 二甲苯 重芳烴 輕質(zhì)烷烴 重質(zhì)烷烴 五 催化重整 芳烴抽提工藝流程 五 催化重整 4 3流程描述 脫戊烷重整生成油從抽提塔中部進(jìn)入 與塔頂噴淋的溶劑充分接觸 由于二者密度差較大 在塔內(nèi)形成逆流抽提 從抽提塔頂出來(lái)的非芳烴 經(jīng)換熱冷卻后進(jìn)入非芳烴水洗塔 用水洗去所含溶劑 非芳烴從塔頂引出裝置 來(lái)自抽提塔底含有溶劑和芳烴的提取物 經(jīng)調(diào)節(jié)閥降壓后進(jìn)入汽提塔頂部 汽提塔頂蒸出作為回流芳烴經(jīng)換熱后打入抽提塔底作回流 采出芳烴以蒸氣形態(tài)從汽提塔中部流出 經(jīng)冷凝后進(jìn)入芳烴罐 分出水后用泵送往芳烴精餾部分 汽提塔底出來(lái)的溶劑一部分經(jīng)重沸器后返回汽提塔 一部分用泵抽出打入抽提塔頂 五 催化重整 4 3芳烴分離 芳烴分離是將混合芳烴用精餾的方法分成單體芳烴 欲得到的單體芳烴數(shù)目越多 則流程越復(fù)雜 芳烴精餾工藝流程有兩種類型 三塔流程 用來(lái)生產(chǎn)苯 甲苯 混合二甲苯和重芳烴 五塔流程 用來(lái)生產(chǎn)苯 甲苯 鄰二甲苯 間和對(duì)二甲苯 乙基苯和重芳烴 五 催化重整 芳烴分離工藝流程 五 催化重整 芳烴分離工藝流程 五 催化重整 催化重整反應(yīng)器 軸向反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 但催化劑床層厚 物料通過時(shí)壓力降比較大 徑向反應(yīng)器床層壓降低 這主要是由于氣流以較低的流速沿徑向通過較薄的催化劑床層 加工及裝料難度較大 五 催化重整 催化重整反應(yīng)器 六 加氫精制與加氫裂化 1 柴油脫硫的常用方法2 油品加氫的活性成分3 加氫精制與加氫裂化的催化劑區(qū)別4 加氫精制與加氫裂化操作條件 思考題 六 加氫精制與加氫裂化 1 加氫精制加氫精制意義加氫脫硫 脫氧 脫氮 對(duì)不飽和烴進(jìn)行加氫飽和 加氫脫金屬元素對(duì)柴油餾分的脫硫及烯烴飽和意義重要 六 加氫精制與加氫裂化 1 1加氫精制的主要反應(yīng)含硫 含氮 含氧等非烴化合物與氫發(fā)生氫解反應(yīng) 分別生成相應(yīng)的烴和硫化氫 氨和水 很容易從油品中除去 在各類烴中 大部分的烯烴與氫反應(yīng)生成烷烴 而烷烴和環(huán)烷烴很少發(fā)生反應(yīng) 幾乎所有的金屬有機(jī)化合物在加氫精制條件下都被加氫和分解 生成的金屬沉積在催化劑表面上 六 加氫精制與加氫裂化 加氫脫硫反應(yīng)例如 各種硫化物在加氫精制反應(yīng)的活性順序如下 RSH RSSR RSR 噻酚 加氫脫氮 脫氧反應(yīng)原理與脫硫相似 六 加氫精制與加氫裂化 1 2加氫精制的催化劑活性成分 鉬酸鈷 鉬酸鎳 鉬酸鈷鎳 載體 氧化鋁 氧化鋁 氧化硅 Co Mo A1203Ni Mo A1203Mo Co Ni A1203Ni M0 A1203 Si02鉬酸鹽類催化劑優(yōu)點(diǎn) 加氫脫硫活性高 烯烴飽和與加氫脫氧脫氮活性也較好 裂化反應(yīng)活性低 穩(wěn)定性好 壽命長(zhǎng) 六 加氫精制與加氫裂化 1 3氫氣的來(lái)源重整副產(chǎn)氫或者用制氫裝置的氫氣 加氫精制裝置中有大量的循環(huán)氫氣 加氫精制對(duì)氫氣的純度有要求 新氫的純度不小于70 一般要求循環(huán)氫的純度不小于65 六 加氫精制與加氫裂化 1 4加氫精制工藝流程 六 加氫精制與加氫裂化 1 4循環(huán)氫脫硫 六 加氫精制與加氫裂化 1 5加氫精制的操作條件 六 加氫精制與加氫裂化 2 加氫裂化加氫裂化的優(yōu)點(diǎn)重質(zhì)油輕質(zhì)化 輕質(zhì)化同時(shí)除掉硫 氮 氧等雜質(zhì) 輕質(zhì)油收率高 產(chǎn)品質(zhì)量好 六 加氫精制與加氫裂化 2 1加氫精制的主要反應(yīng)直鏈烷烴裂化烷烴異構(gòu)化環(huán)烷烴異構(gòu)化 斷鏈 六 加氫精制與加氫裂化 2 1加氫精制的主要反應(yīng)烯烴飽和芳烴斷鏈 生成芳烴與烷烴非烴類化合物 六 加氫精制與加氫裂化 2 2加氫裂化的催化劑活性成分 鉬酸鈷 鉬酸鎳 鉬酸鈷鎳 載體 無(wú)定型硅酸鋁 沸石和無(wú)定型硅酸鋁 鉬 鈷 鎳 鎢等是加氫活性成分沸石和無(wú)定型硅酸鋁為裂化活性成分該催化劑具有雙活性中心 六 加氫精制與加氫裂化 2 3加氫裂化工藝流程 六