第十章催化重整10-1什么叫重整与催化重整?什么叫芳烃潜含量、重整转化率(芳烃转化率)。重整是指对烃类的结构重新排列,使之转变为另一种分子结构烃类的过程,以石脑油为原料,在催化剂的作用和氢气的存在下,生产高辛烷值汽油或苯、甲苯、二甲苯(简写BTX)等石油化工原料的过程,同时副产高纯度氢气。是原料油中的正构烷烃和环烷烃在催化剂下转化为异构烷烃和芳烃的过程。10-2以生产轻质芳烃为目的的催化重整装置有哪几部分构成?各部分作用?或:(催化重整工艺装置包括哪些系统?各系统的主要作用是什么?)(1)原料预处理系统;(2)重整反应系统;(3)溶剂抽提系统与芳烃精馏系统(芳烃分离系统)10-3为什么要对原料进行预处理?包括哪些内容?(重整原料的预处理包括哪几部分?各部分的目的是什么?重整原料的馏程如何选择?为什么?)其主要目的就是切取符合重整要求的六分和脱除对重整催化剂有害的杂质及水分。包括:预分馏:其作用就是切取适合沸程的重整原料,同时脱去原料中的部分水分。预加氢:脱除原料中的杂质,使烯烃饱和以减少催化剂上的积炭。预脱砷:脱去原料中的砷。脱氯:解决氯化氢造成的腐蚀设备。堵塞管线和对催化剂的危害。10-4催化重整的主要反应有哪些?有何特点?这些反应对生产高辛烷值汽油和芳烃有何影响?催化重整中的芳构化反应有哪些特点?(1)烷烃脱氢;(2)烷烃脱氢环化;(3)异构化;(4)加氢裂化。________________________________________________________________________永久性中毒:砷、铅、铜、铁、汞、钠等、暂时性中毒:硫、氮等如:原料中的有机氮在重整反应下转化为氨,吸附在酸性中心上抑制催化剂的加氢裂化,异构化和环化脱氢性能;砷与铂形成合金,使催化剂永久性中毒。10-6简述催化重整1~3(4)反应器中催化剂装填量确定的主要依据?重整反应器为何要采用多个串联、中间加热的形式?或:在催化重整过程中,为什么要采用多个反应器串联操作?每个反应器内所装入的催化剂的品种和数量是否相同?反应物料通过每个反应器后产生的温降是否相同?如果你认为是不同的,请说明原因。重整反应的目的是生产高辛烷值汽油组分或者生产轻质芳烃,其反应主要包括芳构化反应、异构化反应、加氢裂化反应、积炭反应和氢解反应。芳构化反应对生产芳烃和提高汽油辛烷值都有利,烷烃的异构化能提高辛烷值,加氢裂化反应有利于提高辛烷值。可见,反应器中催化剂装填量确定的主要依据是重整反应的目的。由于第一反应器主要进行的是六元环烷烃芳构化反应,反应速度最快,装入少量催化剂即可,第二反应器主要进行的是五元环烷烃异构化和芳构化反应,反应速度较慢,需装入较多催化剂,第三、四反应器主要进行的是烷烃环化、芳构化以及加氢裂化反应,反应速度最慢,需大量催化剂。每个反应器内所装入的催化剂的品种可以相同,也可不同。为了有效的利用催化剂,各反应器催化剂装填比例是很重要的,为了促进反应速率比较慢的烷烃环化和异构化反应,常采用前面少,后面多的装填方式,其比例一般为1:1.5:3:4.5。由于重整反应是强吸热反应以及反应器又近似于绝热操作,六元环烷烃、五元环烷烃、烷烃的的脱氢反应、烷烃的异构化、加氢裂化的反应速度是不一样的,所需的温度和催化剂的量也不一样,因此每个反应器应采取不同的反应条件,常采用多个串联。(2)物料经过反应以后温度降低,为了维持足够高的温度条件(通常是500℃左右),为了保证目的产物的产率,每个反应器之前都设有加热炉,即采用中间加热的形式,维持足够的反应速率。。给反应系统补充热量,从而避免温降过大。主要的芳构化反应在第一个反应器中完成,故三个管式加热炉中第一个热负荷最大。反应器反应温度依次递增,从400~450℃升到480~500℃。10-7为什么芳烃转化率(重整转化率)可超过100%?重整转化率=芳烃产率/芳烃潜含量。芳烃产率包含原料中原有的芳烃和环烷烃及烷烃转化生成的芳烃,铂錸及其他金属催化剂促进了烷烃的环化脱氢生成芳烃,这使得重整转化率大于100%。10-8重整催化剂中金属组分、卤素和担体有什么作用?10-9重整催化剂为什么要预硫化?与加氢裂化催化剂预硫化目的有何不同?氢腐蚀的形式主要表现为氢渗透、氢鼓泡、氢脆变、金属脱碳四种形式。原料油中含适量的硫不会污染加氢精制和加氢裂化催化剂。氢裂化催化剂预硫化目的将金属活性组分从氧化态转化为硫化态,以提高催化剂的活性。重整催化剂硫化(预硫化):抑制铂铼、铂铱等催化剂的氢解性能及深度脱氢性能。;两者是不同的。10-10催化加氢和重整过程中都有大量的循环氢,请问循环氢有何作用?⑴为了抑制生焦反应,减少催化剂上积炭,起到保护催化剂的作用。⑵起到热载体的作用,减少反应床层的温降,是反应温度不致降得太低。⑶稀释原料,使原料更均匀地分布在催化剂床层。
第十章催化重整
10-1什么叫重整与催化重整?什么叫芳烃潜含量、重整转化率(芳烃转化率)。
重整是指对烃类的结构重新排列,使之转变为另一种分子结构烃类的过程,以石脑油为原料,在催化剂的作用和氢气的存在下,生产高辛烷值汽油或苯、甲苯、二甲苯(简写BTX)等石油化工原料的过程,同时副产高纯度氢气。
是原料油中的正构烷烃和环烷烃在催化剂下转化为异构烷烃和芳烃的过程。
10-2以生产轻质芳烃为目的的催化重整装置有哪几部分构成?各部分作用?或:(催化重整工艺装置包括哪些系统?各系统的主要作用是什么?)
(1)原料预处理系统;(2)重整反应系统;(3)溶剂抽提系统与芳烃精馏系统(芳烃分离系统)
10-3为什么要对原料进行预处理?包括哪些内容?(重整原料的预处理包括哪几部分?各部分的目的是什么?重整原料的馏程如何选择?为什么?)
其主要目的就是切取符合重整要求的六分和脱除对重整催化剂有害的杂质及水分。
包括:
预分馏:其作用就是切取适合沸程的重整原料,同时脱去原料中的部分水分。
预加氢:脱除原料中的杂质,使烯烃饱和以减少催化剂上的积炭。
预脱砷:脱去原料中的砷。
脱氯:解决氯化氢造成的腐蚀设备。堵塞管线和对催化剂的危害。
10-4催化重整的主要反应有哪些?有何特点?这些反应对生产高辛烷值汽油和芳烃有何影响?催化重整中的芳构化反应有哪些特点?
(1)烷烃脱氢;(2)烷烃脱氢环化;(3)异构化;(4)加氢裂化。
________________________________________________________________________
永久性中毒:砷、铅、铜、铁、汞、钠等、暂时性中毒:硫、氮等
如:原料中的有机氮在重整反应下转化为氨,吸附在酸性中心上抑制催化剂的加氢裂化,异构化和环化脱氢性能;砷与铂形成合金,使催化剂永久性中毒。
10-6简述催化重整1~3(4)反应器中催化剂装填量确定的主要依据?重整反应器为何要采用多个串联、中间加热的形式?或:在催化重整过程中,为什么要采用多个反应器串联操作?每个反应器内所装入的催化剂的品种和数量是否相同?反应物料通过每个反应器后产生的温降是否相同?如果你认为是不同的,请说明原因。
重整反应的目的是生产高辛烷值汽油组分或者生产轻质芳烃,其反应主要包括芳构化反应、异构化反应、加氢裂化反应、积炭反应和氢解反应。芳构化反应对生产芳烃和提高汽油辛烷值都有利,烷烃的异构化能提高辛烷值,加氢裂化反应有利于提高辛烷值。
可见,反应器中催化剂装填量确定的主要依据是重整反应的目的。由于第一反应器主要进行的是六元环烷烃芳构化反应,反应速度最快,装入少量催化剂即可,第二反应器主要进行的是五元环烷烃异构化和芳构化反应,反应速度较慢,需装入较多催化剂,第三、四反应器主要进行的是烷烃环化、芳构化以及加氢裂化反应,反应速度最慢,需大量催化剂。
每个反应器内所装入的催化剂的品种可以相同,也可不同。为了有效的利用催化剂,各反应器催化剂装填比例是很重要的,为了促进反应速率比较慢的烷烃环化和异构化反应,常采用前面少,后面多的装填方式,其比例一般为1:1.5:3:4.5。
由于重整反应是强吸热反应以及反应器又近似于绝热操作,六元环烷烃、五元环烷烃、烷烃的的脱氢反应、烷烃的异构化、加氢裂化的反应速度是不一样的,所需的温度和催化剂的量也不一样,因此每个反应器应采取不同的反应条件,常采用多个串联。
(2)物料经过反应以后温度降低,为了维持足够高的温度条件(通常是500℃左右),为了保证目的产物的产率,每个反应器之前都设有加热炉,即采用中间加热的形式,维持足够的反应速率。
。给反应系统补充热量,从而避免温降过大。主要的芳构化反应在第一个反应器中完成,故三个管式加热炉中第一个热负荷最大。反应器反应温度依次递增,从400~450℃升到480~500℃。
10-7为什么芳烃转化率(重整转化率)可超过100%?
重整转化率=芳烃产率/芳烃潜含量。芳烃产率包含原料中原有的芳烃和环烷烃及烷烃转化生成的芳烃,铂錸及其他金属催化剂促进了烷烃的环化脱氢生成芳烃,这使得重整转化率大于100%。
10-8重整催化剂中金属组分、卤素和担体有什么作用?
10-9重整催化剂为什么要预硫化?与加氢裂化催化剂预硫化目的有何不同?
氢腐蚀的形式主要表现为氢渗透、氢鼓泡、氢脆变、金属脱碳四种形式。原料油中含适量的硫不会污染加氢精制和加氢裂化催化剂。氢裂化催化剂预硫化目的将金属活性组分从氧化态转化为硫化态,以提高催化剂的活性。重整催化剂硫化(预硫化):抑制铂铼、铂铱等催化剂的氢解性能及深度脱氢性能。;两者是不同的。
10-10催化加氢和重整过程中都有大量的循环氢,请问循环氢有何作用?
⑴为了抑制生焦反应,减少催化剂上积炭,起到保护催化剂的作用。
⑵起到热载体的作用,减少反应床层的温降,是反应温度不致降得太低。
⑶稀释原料,使原料更均匀地分布在催化剂床层。
题目解答
答案
10-5 哪些元素可使铂重整催化剂中毒 ? 为什么会中毒 ( 说明 4~~5 种元素 )?