催化重整是在有催化劑作用的條件下，對(duì)汽油餾分中的烴類分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新排列成新的分子結(jié)構(gòu)的過(guò)程。催化重整是重要的石油煉制過(guò)程之一，是在加熱、加壓和催化劑存在的條件下，使原油蒸餾所得的輕汽油餾分轉(zhuǎn)變成富含芳烴的高辛烷值汽油(催化重整汽油)，并副產(chǎn)液化石油氣和氫氣的過(guò)程。催化重整作用

催化重整是指催化劑存在的條件下，烴類分子重新排列組合生成新的分子結(jié)構(gòu)的工藝過(guò)程，是煉油廠和石油化工企業(yè)重要的工藝之一。催化重整的產(chǎn)物主要是高辛烷值的汽油和大量的氫氣，也可以經(jīng)過(guò)提取制成苯、甲苯等化工原料。催化重整裝置在煉油廠中主要起到了如下幾點(diǎn)作用：

1、提高產(chǎn)品汽油的辛烷值

石油化工企業(yè)中汽油調(diào)和組分主要包括常減壓裝置生產(chǎn)的直餾汽油、催化裂化裝置生產(chǎn)的催化汽油、催化重整裝置生產(chǎn)的催化重整汽油以及烷基化裝置生產(chǎn)的烷基化汽油。

經(jīng)過(guò)分析研究，不難看出：直餾汽油和催化汽油的辛烷值在90左右，而催化重整汽油的辛烷值在98以上，連續(xù)催化重整的辛烷值甚至可以達(dá)到105，因此就當(dāng)前煉油廠出品的成品汽油，辛烷值若要達(dá)到93，催化重整裝置是非常關(guān)鍵的。

2、滿足環(huán)境的要求

當(dāng)前環(huán)境污染絕大多數(shù)來(lái)自燃料的燃燒，環(huán)境保護(hù)意識(shí)不斷加強(qiáng)，對(duì)成品油的質(zhì)量要求非常高，不飽和烴的的燃燒、汽油中含有超標(biāo)的硫含量，很容易造成環(huán)境中硫化物超標(biāo)，顆粒物質(zhì)增多。催化重整裝置的應(yīng)用，大大降低了催化重整汽油中的硫含量和烯烴含量，調(diào)和后的汽油滿足國(guó)標(biāo)的要求，達(dá)到了保護(hù)環(huán)境的目的。

3、產(chǎn)生大量的廉價(jià)氫氣

隨著煉油廠中加氫流程的不斷深入推廣，氫氣的消耗量大幅度增長(zhǎng)，氫氣的投資成本成為煉油廠中僅次于原油的第二大成本，大大提高了煉油廠的生產(chǎn)成本，而催化重整過(guò)程中，氫氣作為反應(yīng)的副產(chǎn)品生產(chǎn)，一部分被自身循環(huán)利用，很大一部分經(jīng)過(guò)收集凈化，被煉油廠中其他生產(chǎn)工藝應(yīng)用，降低了生產(chǎn)成本。催化重整工藝

催化重整工藝經(jīng)歷了從固定床與硫化床臨氫催化重整發(fā)展到移動(dòng)床催化重整以及半再生催化重整和連續(xù)催化重整。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外裝置中，主要以半再生催化重整和連續(xù)催化重整為主。從世界催化重整能力的占比來(lái)看，其中連續(xù)催化重整占32%，半再生催化重整占56%。

1、半再生催化重整工藝發(fā)展

裝置運(yùn)行一段時(shí)間，將其停工并對(duì)催化劑進(jìn)行再生操作稱之為半再生催化重整。

半再生催化重整一般應(yīng)用的反應(yīng)器類型為固定床。較早時(shí)期半再生催化重整的輕烴摩爾比控制在8上下，反應(yīng)壓力一般在2.5 MPa (g)與3.5 MPa(g)之間。后期由于催化劑加入雙金屬或多金屬，使其選擇性和活性有所提高，半再生催化重整裝置在高空速與中等程度摩爾比下得到了較好操作，反應(yīng)可以在較低壓力1.05 MPa(g)與2.5 MPa(g)之間運(yùn)行。并且可以得到較好的汽油調(diào)和組分，辛烷值在RON90與RON100之間。

典型的半再生催化重整工藝有：美國(guó)Chevron Corporation發(fā)明的Rheniforming工藝，美國(guó)UOP發(fā)明的Platforming工藝，美國(guó)Engelhard Minerals and Chemicals Corp與ARCO發(fā)明的Magnaforming工藝，美國(guó)Air Products and Chemicals發(fā)明的Houdriforming工藝。

80年代以后我國(guó)半再生催化重整得到一定發(fā)展，與國(guó)外催化重整快速發(fā)展比較起來(lái)，還是比較晚。我國(guó)半再生催化重整一般采用的是Magnaforming工藝。

2、連續(xù)催化重整工藝發(fā)展

裝置運(yùn)行時(shí)，反應(yīng)器和再生器之間的催化劑不需要停工對(duì)其再生，而是對(duì)其采用連續(xù)移動(dòng)操作的方法稱之為連續(xù)催化重整。連續(xù)催化重整一般應(yīng)用的反應(yīng)器類型為移動(dòng)床。早期的連續(xù)催化重整反應(yīng)壓力在1.2 MPa (g)。后來(lái)，由于采用新型徑向反應(yīng)器，使催化劑床層內(nèi)的分布更加均勻，裝置可以在0.35 MPa(g)下運(yùn)行。

法國(guó)IFP公司與美國(guó)UOP公司掌握著世界上大多數(shù)連續(xù)催化重整技術(shù)的專利。二者除了工藝流程不同以外，在技術(shù)差別上不相上下，產(chǎn)品收率基本一致，反應(yīng)條件也基本相同。法國(guó)IFP公司采用的流程為冷循環(huán)再生回路方式，并且反應(yīng)器布置采用并列式，而美國(guó)UOP公司采用的流程為加熱循環(huán)再生回路方式，反應(yīng)器布置為重疊式。

到目前為止，我國(guó)已經(jīng)完全掌握了連續(xù)催化重整工藝的核心技術(shù)，成為世界上第三個(gè)擁有該技術(shù)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)家。

催化重整催化劑

1、半再生催化重整催化劑

催化劑在半再生催化重整工藝中發(fā)揮著重要作用。目前含鉑錸的多金屬或雙金屬催化劑基本應(yīng)用在世界上大多數(shù)半再生催化重整裝置中。

Chevron公司發(fā)明的鉑錸雙金屬催化重整催化劑是通過(guò)提高催化劑中的Re和Pt質(zhì)量比來(lái)提高催化劑的穩(wěn)定性，但同時(shí)對(duì)硫的敏感性有所加強(qiáng)。Exxon公司發(fā)明的鉑銥催化劑雖然有著比較慢的積碳率和較高的活性，但沒有得到廣泛的工業(yè)應(yīng)用，其原因在于催化劑容易燒結(jié)，銥組分易于氫解，使其活性與選擇性快速下降。UOP公司生產(chǎn)的催化劑，如R-50，R-56，R-60，R-62，R-72，R-86，R-98等，它們屬于鉑錸系列。

我國(guó)半再生催化重整催化劑主要是由中國(guó)石化石油化工科學(xué)研究院(RIPP)和中國(guó)石化撫順石油化工研究院(FRIPP)研制。其中RIPP發(fā)明的PR-A/B、PR-C/D、PRT-A/B和PRT-C/D類型催化劑，它們的特點(diǎn)是制備方法先進(jìn)、可靠，比表面積和孔結(jié)構(gòu)適宜以及載體純度高。FRIPP研制的CB-5、CB-5B、CB-8、CB-11等多種催化重整催化劑，在工業(yè)裝置上使用取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，使我國(guó)的半再生催化重整催化劑及工藝技術(shù)上了一個(gè)新臺(tái)階。

2、連續(xù)催化重整催化劑

連續(xù)催化重整操作條件比較苛刻，所以對(duì)連續(xù)催化重整催化劑有著更加嚴(yán)格的要求。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開發(fā)出幾種優(yōu)良的連續(xù)催化重整催化劑。

目前國(guó)際上連續(xù)催化重整催化劑主要以雙金屬(Pt-Sn)催化劑為主。主要生產(chǎn)商有美國(guó)恩格爾哈德公司、美國(guó)雪弗龍公司、美國(guó)UOP公司以及法國(guó)IFP公司。

其中美國(guó)UOP公司具有代表性。美國(guó)UOP公司生產(chǎn)的連續(xù)催化重整催化劑主要有diyi代R-16和R-20，它們的活性組分是Pt-Re和Pt-Ge，特點(diǎn)是低水熱穩(wěn)定性、低選擇性;第二代R-30、R-32和R-34，較diyi代的選擇性有所改善;第三代R-132、R-134、R-174 和R-162，解決了水熱穩(wěn)定性較低問題，提高了選擇性，并且開發(fā)了高活性、高水熱穩(wěn)定性;第四代R-234、R-273和 R-264，解決了歷代催化劑積炭速率較高的問題，同時(shí)活性有所下降。從第二代到第四代催化劑的活性組分都是Pt-Sn。

目前，我國(guó)連續(xù)催化重整催化劑的研制技術(shù)已經(jīng)基本成熟，也是以雙金屬催化劑Pt-Sn為主，主要由中國(guó)石化石油化工科學(xué)研究院(RIPP)進(jìn)行研制。

RIPP研制的連續(xù)催化重整催化劑按照催化劑的特點(diǎn)分為四代。diyi代PS-Ⅱ和PS-Ⅲ，特點(diǎn)是活性高，選擇性和磨損性較好;第二代PS-Ⅳ和PS-Ⅴ，較diyi代活性和選擇性有所提高，水熱穩(wěn)定性較好;第三代PS-Ⅵ，選擇性進(jìn)一步提升，積炭速率下降;第四代PS-Ⅶ，選擇性更進(jìn)一步提升，積炭速率大幅下降，并有更高的水熱穩(wěn)定性和抗磨損能力。由此可見，我國(guó)連續(xù)催化重整催化劑的研制基本可與國(guó)外研制技術(shù)相媲美。催化重整工藝發(fā)展方向

1、擴(kuò)寬原料來(lái)源，消除發(fā)展瓶頸

我國(guó)原油的直餾石腦油收率較低，而以石腦油為裂解原料的乙烯裝置比例卻在逐年上升，要在優(yōu)化煉油與化工資源互補(bǔ)的基礎(chǔ)上，擴(kuò)管催化重整石腦油來(lái)源以消除原料不足帶來(lái)的短板效應(yīng)。

裂解芳烴抽余油中環(huán)烷烴含量非常高，我國(guó)許多煉廠芳潛高達(dá)百分之六十以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于石腦油芳潛量，所以裂解芳烴抽余油是非常理想的催化重整原料。部分煉廠的減壓柴油或摻入一定比例重油催化裂化柴油后的減壓柴油，經(jīng)過(guò)加氫裂化得到的石腦油芳潛在百分之五十左右，亦是不錯(cuò)的催化重整原料選擇。

催化汽油中間段的辛烷值Z低，通過(guò)對(duì)中間段進(jìn)行催化重整可提高辛烷值，還可解決汽油的硫和烯烴含量高的難題。焦化汽油辛烷值、穩(wěn)定性很低，硫氮等雜質(zhì)還較高，但經(jīng)過(guò)深度加氫精致后還是能作為催化重整原料的，同時(shí)正因?yàn)榻够偷牧畠r(jià)，所以摻入量越多，效益越可觀。

2、持續(xù)催化劑改進(jìn)，推動(dòng)催化重整革新

催化重整主反應(yīng)是吸熱、體積減小的反應(yīng)，所以不斷提高反應(yīng)溫度、降低反應(yīng)壓力是推動(dòng)催化重整反應(yīng)的重點(diǎn)，由此帶來(lái)的催化劑選擇性、活性、水熱穩(wěn)定性以及強(qiáng)度等提高也是未來(lái)催化劑發(fā)展的難點(diǎn)。同時(shí)日益增長(zhǎng)的運(yùn)行周期，也是催化重整催化劑技術(shù)進(jìn)步強(qiáng)有力的推動(dòng)者。

國(guó)產(chǎn)催化劑雖然在我國(guó)市場(chǎng)占有率較高，但由于國(guó)產(chǎn)劑發(fā)展較晚，催化劑在系列化、多樣化和制備方法等方面還存在一些差距。目前還沒有發(fā)現(xiàn)比Pt-Sn雙金屬組元更好地組合，在此基礎(chǔ)上，可引入適合的助金屬以改變酸性功能和金屬功能，改進(jìn)催化劑制備方法以提高催化劑活性和選擇性，調(diào)節(jié)載體性能以提高收率、降低催化劑積炭速率。

3、優(yōu)化催化重整技術(shù)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)久效益Z大化

汽油中的芳烴特別是苯可以引發(fā)癌癥，目前汽油產(chǎn)品對(duì)苯含量都提出了嚴(yán)格要求，但尚未提及芳烴。為了實(shí)現(xiàn)石化行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，生產(chǎn)無(wú)苯低芳烴的高辛烷值汽油將是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。所以，開發(fā)先進(jìn)的降苯、芳烴工藝，對(duì)生產(chǎn)汽油組分的催化重整裝置進(jìn)行芳烴含量的控制已經(jīng)亟不可待。

現(xiàn)有的催化重整反應(yīng)遵循同碳量轉(zhuǎn)化的原則，這在一定程度上限制了產(chǎn)品的分布和效益，為了實(shí)現(xiàn)石腦油價(jià)值的Z大化，可以朝著改變碳分子數(shù)的方向來(lái)改進(jìn)催化重整技術(shù)，如Z大限地將石腦油轉(zhuǎn)化為特定的高效益產(chǎn)品(目前有二甲苯、對(duì)二甲苯)等。

與此同時(shí)，在現(xiàn)工藝條件下優(yōu)化反應(yīng)路徑提高催化重整反應(yīng)效率，開發(fā)先進(jìn)的控制技術(shù)促進(jìn)裝置更平穩(wěn)生產(chǎn)，加快腳步開發(fā)先進(jìn)的工程軟件部分甚至全部代替人工化，也是促進(jìn)我國(guó)催化重整行業(yè)快速發(fā)展的有效措施。

  2018-09-03 3083