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汽油生产工艺 催化重整 重石脑油的催化重整是汽油生产的关键工艺。石脑油的主要成分是烷烃、环烷烃和芳香烃。这些烃类的相对数量取决于原油的来源，重整原料的芳烃含量通常低于总烃20%，根据石油的来源不同，烷烃和环烷烃在10~70%之间变化。 催化重整的目的是尽可能多地将低辛烷值的烃类转化为高辛烷值的烃类，导致这些变化的化学反应由催化剂在相应操作条件下催化。 从辛烷值的角度讲，内燃机最理想的燃料是异构烷烃和芳香烃。例如，C7~C10 芳香烃的研究法辛烷值（RON）可达到118~171，而对应的环烷烃的研究法辛烷值是43~104。在异构烷烃和直链烷烃之间也可以做出相似的比较。 重整反应 脱氢 环烷烃脱氢形成芳香烃（见图4-1）。这个反应非常快，所得芳烃产率几乎与热力学预测值相同。脱氢反应是吸热反应，反应热(ΔH)为 50kcal/mol。脱氢反应非常重要，因为能增加辛烷值，而且生产氢气。脱氢反应的唯一缺点是它是吸热反应。由于需要吸收大量的热量，原料不得不多次预热。这就需要多个加热炉和反应器。 （1）环烷烃吸收能量脱氢成芳香烃， （2）正构烷烃异构化为异构烷烃 （3）烷烃脱氢环化 （4）加氢裂化反应 （5）副反应 脱甲烷反应 脱硫反应 脱氮反应 图4-1重整反应 异构化 烷烃的异构化也是一个快速反应。这个反应几乎是热中性的，反应热（ΔH）为 2kcal/mol。这个反应对最终产品的辛烷值有不可忽略（原文可忽略）的影响。 脱氢环化 烷烃的脱氢环化是生产高辛烷值汽油的关键反应，是高度吸热反应，ΔH 为60kcal/mol。反应产率受动力学限制。反应速率比环烷烃脱氢低很多。它对提高辛烷值极其重要，因为将烷烃转化为相应的芳烃导致辛烷值从60提高到80。由于该反应速率比较低，需要苛刻的操作条件，造成积碳增加。 加氢裂化 加氢裂化反应（见图4-1）是重整反应中很重要的反应，与其它重整反应不同，加氢裂化是放热反应，反应热为 10kal/mol。与加氢开环反应相比，加氢裂化反应在低温时反应速率小，转化率低。而随反应温度提高，反应速率增加，芳烃含量增加。此时，它变为加氢开环的重要竞争反应。反应物出现在重整汽油和气体中。C4和C5轻组分的存在使重整汽油具有良好的挥发性能。加氢裂化降低了液体产率，由于浓度效应的影响增加了芳烃含量。 原料质量 以生产汽油为目的的催化重整原料通常是初馏点（IBP）为194℉，而终馏点（FBP）为284℉的重直馏石脑油。由于环境污染问题，苯是汽油的非理想组分。因此，通过保持原料的初馏点高于180℉，而尽量减小或排除苯的前体非常重要。催化重整原料在石脑油加氢处理单元中加氢，除去硫、氮和其它能使重整催化剂中毒的杂质。 催化剂 催化重整催化剂是浸渍有铂和金属活化剂的高纯度氧化铝基催化剂。铂含量约为催化剂重量的0.35%。催化剂通常是直径2mm的小球。在半再生型装置中，催化剂的寿命周期大约1年，此后，催化剂通过烧碳进行再生。 半再生式重整装置 半再生式重整装置的工艺流程简图如图4-2所示。该装置由3个装有催化剂的反应器、加热炉、带有气体干燥器的氢循环系统及产品脱丁烷塔组成。 从石脑油加氢精制装置出来的石脑油与富氢循环物流混合，通过低压降进料换热器、加热炉，在大约900℉温度下进入一系列反应器中的第一个反应器。由于进行环烷烃脱氢成芳烃和烷烃脱氢环化成芳烃，所以重整反应器中的反应都是吸热反应，第一个反应器的出口温度要下降，物流要重新加热后再进入第二个反应器。同样，从第二个反应器的流出物在进入第三个反应器前也要加热。 最后反应器出的流出物通过在热交换器与原料反应器流出物换热，随后通过空冷和水冷进行冷却。然后分离成液体产品和富氢气体。富氢气体一部分被循环利用，剩余部分被排出以维持系统压力。 从分离罐中出来的液体产品在脱丁烷塔顶中进行稳定，较轻组分如C1，C2，C3，C4气体从塔顶除去，作为炼厂燃料使用。脱丁烷塔顶罐中的冷凝液体作为回流打回塔内。塔底产品在与脱丁烷进料换热后送到重整油储罐。 连续再生 催化重整技术可行，就在于把新鲜催化剂加到第一反应器，它就通过所有反应器。一部分催化剂，大约5%，要持续取出，在固定床再生器间歇再生，与半再生流程进行的方式相同。再生催化剂再返回到第一个反应器。 这个方案的优点在于重整操作可以在高温、低压下进行，从而可以得到甚至在高苛刻度下才能得到的重整汽油产率。催化剂活性在整个循环中保持不变。不需要停车进行象半再生重整装置需要的周期性再生。 操作条件和产率 半再生催化剂重整装置的典型操作条件如表4-1所示，重整汽油的产率和性质如表4-2到表4-5所示。 表 4-1 催化重整反应器操作条件 操作参数 单位 反应器权重平均 入口温度，SOR ℉ 934 出口温度，E