第5章 催化重整
催化重整
预加氢：脱除原料油中对催化剂有害的杂质，使
杂质含量达到限制要求。同时使烯烃饱和以减少 催化剂的积炭，延长运转周期。
预加氢催化剂一般采用钼酸钴、钼酸镍催化剂，
也有用复合催化剂。
脱水塔进行脱水。重整原料油要求的含水量很低，
一般的汽提塔难以达到要求，故采用蒸馏脱水法。 脱水塔实质上是一个蒸馏塔。塔顶产物是水和少 量轻烃的混合物，经冷凝冷却后在分离器中油水 对原料杂质要求： S:分层，再分别引出。 0.15～0.5 μg/g As: ≤ μg/kg Pb: <10 μg/g
度不同，使芳烃和非芳烃得到分离。
2015-4-24 石油加工工程 13
重整反应产物经过抽提后得到的是苯、甲苯、二
甲苯和重芳烃的混合物，芳烃精馏的目的就是将
它们分离成单体芳烃。
目前我国芳烃精馏的工艺流程有两种类型：一种
是三塔流程，用来生产苯、甲苯、混合二甲苯和 重芳烃；另一种是五塔流程，用来生产苯、甲苯、 邻二甲苯、间对二甲苯、乙基苯和重芳烃。
2015-4-24 石油加工工程 12
以生产芳烃产品为目的时，重整反应产物 —— 脱
戊烷油中一般含芳烃 30 ％～ 60 ％，其余是非芳烃。 这一混合物中，芳烃和非芳烃的沸点相近或有共 沸现象一般用精馏的方法很难将它们分开，通常
采用液-液抽提的方法，先分出混合芳烃，然后进
行芳烃精馏。
芳烃液-液抽提的原理是根据芳烃在溶剂中的溶解
26
石油加工工程
7．烯烃的饱和反应（不是主要反应）
C7H14 + H2
8．积炭反应（不是主要反应）
C7H16
烃类的深度脱氢，生成烯烃和二烯烃，烯烃进一步聚合
石油炼制试题第五章试题
第五章原油评价及加工方案流程二四五章节一、单选题1.用原油简易蒸馏装置在常压下蒸馏得250~275℃馏分作为第一关键馏分A、250~275℃B、200~220℃C、250~275℃D、260~280℃答案：C2.残油用没有填料柱的蒸馏瓶在40mmHg残压下蒸馏，切取275～300℃馏分（相当于常压395~425℃）作为第二关键馏分。
A、250~300℃B、200~220℃C、250~275℃D、275~300℃答案：C3.石蜡基原油一般含烷烃量超过50%，其特点是密度较小、含蜡量较高、含硫和胶质较少，是属于地质年代古老的原油。
A、40%B、50%C、60%D、70%答案：B4.大庆原油是典型的石蜡基原油A、石蜡基原油B、石油基原油C、含硫基原油D、环烷基原油答案：A5.环烷基原油中的重质原油含有大量的胶质和沥青质，又称为沥青基原油，孤岛原油就属于这一类原油。
A、石蜡基原油B、石油基原油C、含硫基原油D、环烷基原油答案：D6.原油按密度分类轻质原油：API°>34，ρ20<0.852g/cm3；A、API°>34，ρ20<0.852g/cm3；B、API°=34～20，ρ20=0.852～0.930g/cm3；C、API°=20~10，ρ20=1～5g/cm3；D、API°=20~10，ρ20=3～10g/cm3；答案：A7.原油按密度分类中质原油：API°=34～20，ρ20=0.852～0.930g/cm3；A、API°>34，ρ20<0.852g/cm3；B、API°=34～20，ρ20=0.852～0.930g/cm3；C、API°=20~10，ρ20=1～5g/cm3；D、API°=34～20，ρ20=0.852～0.930g/cm3；答案：D8.原油按密度分类重质原油：API°=20~10，ρ20=0.931～0.998g/cm3；A、API°>34，ρ20<0.852g/cm3；B、API°=34～20，ρ20=0.852～0.930g/cm3；C、API°=20~10，ρ20=0.931～0.998g/cm3；D、API°=34～20，ρ20=0.852～0.930g/cm3；答案：C9.原油按密度分类特稠原油（油砂沥青）：API°<10，ρ20>0.998g/Cm3。
第四章 催化重整
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以正庚烷为例，它在铂催化剂上的反应历程可表示如下：
在497℃、1.46MPa条件下测得上列5个反应的起始反应速率，
如下表：
41
正庚烷脱氢环化的反应速率 (γ3)很小，比六员环烷烃的脱氢
反应速率 ( γ4)要小得多，两者相差达一个数量级。烷烃分子中的 碳链越长则其脱氢环化反应的速率越大，在相同条件下，正庚烷
虽然第一步反应的△Z1>0(标准等压位)，但是由于△Z2是很大的负值， 所以总的△Z<0，而且计算得的Kp很大。因为第二步反应的平衡转化率很 高，所以环己烷的浓度很低，使第一步反应得以继续进行。
23
综上所述，五员环烷烃的异构脱氢反应与六员环烷烃的脱氢反
应在热力学规律上是很相 似的，即它们都是强吸热反应，在重整
1
4.1.1催化重整的目的
1.提高汽油的辛烷值
在催化重整过程中,发生环烷脱氢、烷烃脱氢环化等生成芳烃
的反应以及烷烃异构化等反应，都会使汽油的辛烷值提高。
2.制造芳烃
2
4.1.2催化重整的发展简史
1940年美国建成了第一套以氧化钼/氧化铝为催化剂的催化重整装
置，以后又使用氧化铬/氧化铝作催化剂的工业装置，反应在高温低压 下进行，该催化剂活性不高、积炭很快，反应进行4～8h后即需再生，
3.芳烃的异构化
在重整条件下，二甲苯能进行异构化反应：
C
+
C H H2 C C H2
+
C
C
+ +
C C
+
C
C - H+
C CH4
C
C C
+
+
C - H2 C
C H2
化工工艺学
《化学工艺学》教学大纲课程名称：化学工艺学英文名称：Chemical engineering process课程编号：课程类型: 专业选修课学时/学分：51学时/3学分；理论学时：51学时开设学期：五开设单位：化学化工学院适用专业：应用化学说明一、课程性质与说明1．课程性质专业必修课2．课程说明化学工艺学是研究将各种原料加工成为更有价值的消费品或生产资料的过程，是应用化学专业的一门重要的专业主干课。
它的作用和任务是培养学生在化工工艺过程的理论与实践方面建立较为系统的基础，能较好地应用物理、化学、化工基础知识来分析和解决实际问题，初步掌握化工工艺过程开发的基本思路和技巧，为学生将来从事化工行业打下基础。
本课程根据化学工业的结构特点，以典型化工产品生产工艺为主线，介绍每个典型产品所涉及的化工过程。
共分9章，每一章均根据其特点侧重介绍了有关基础理论和生产方法，如分析和讨论生产工艺中工艺路线、反应原理、影响因素、工艺条件的确定、流程的组织、主要设备的结构特点等内容。
同时，对技术经济指标、能量回收利用、副产物的回收利用及废物处理也有一定的介绍和论述。
二、教学目标1．将已学的专业理论知识和专业基础知识与实际生产相结合，以处理实际生产过程问题；2．使学生了解化学工业的特点、原料资源和主要产品；理解化学工艺的共性知识中化工过程的主要效率指标，催化剂的性能及使用；3．掌握化学反应过程中的物料衡算和能量衡算；4．理解工艺流程的设计，最适宜的操作条件，生产过程所需的各种机械设备的规格、结构，产品的质量控制等内容。
三、学时分配表四、教学教法建议通过课堂讨论、师生交流、习题评讲、答疑、等环节，达到教学大纲规定的要求，较好完成教学任务。
课堂教学应力求学生弄清基本概念，熟练掌握基本内容，引导学生学会分析问题和解决问题的能力。
教学方法上通过实物、挂图、多媒体及课外实验等各种途径加深学生印象，提高教学效果。
五、课程考核及要求1．考核方式：考试（√）2．成绩评定：计分制：百分制（√）成绩构成：总成绩= 平时考核10% + 中期考核30% + 期末考核60%六、参考书目[1] 刘晓勤，吕效平编.《化工工艺学》. 南京：河海大学出版社，2010．[2] 崔英德编.《实用化工工艺学》.北京：化学工业出版社，2002.[3] 廖巧丽，米镇涛编.《化学工艺学》.北京：化学工业出版社，2001.[4] 米镇涛编.《化学工艺学》.北京：化学工业出版社，2001.[5] 陈五平编.《无机化工工艺学》. 北京：化学工业出版社，1996.本文第一章绪论教学目标：1．了解化学工艺学的研究内容，化学工业的概况。
石油蒸馏过程全解
L1=
Q2
h h V L1 ,t2
L L1 ,t1
，kmol/h
塔顶冷回流量为：
L0=
hV L0
,t2
Q1
hL L0
,t0
，kmol/h
图5-26 塔顶部气、液相负荷
39
一般来说，相邻两层塔板的温降是不大的，回流热 的增长也不多，液相回流组成和蒸发潜热的变化不 会很显著。因而可近似地认为Q1≈Q2，t1≈t2。。但t0 明显地低于t1，故<，所以 L1>L0 。
的相互关系（间隙或重叠）来表示。
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恩氏蒸馏（0～100）间隙＝t0H－t100L 恩氏蒸馏（5～95）间隙＝t5H－t95L 2、分馏精确度与回流比、塔板数的关系 常用经验的方法估计达到分馏精确度所需的回流比
及塔板数。 石油精馏塔的塔板数主要靠经验选用。
3、实沸点切割点和产品收率 切割点：（ t0H＋t100L）/2，实沸点数据 产品收率：由切割点从实沸点蒸馏曲线上查得。
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1、塔顶气、液相负荷
隔离体系见图5-24
先不考虑塔顶回流，则
h Q入=Fe
h
V F
,t
F
+
Q出=D
h
V D
,
t1
+S
F(1-e)
h
V F
,t
F
hV S ,t1
+MhML
+S ,t M +G
V
S ,tS
hL G ,tG
，kJ/h +W hWL
,tW
，kJ/h
令 Q=Q入Q出，kJ/h
则Q显然是为了达到全塔热平衡必须由塔顶回流取 走的热量，亦即全塔回流热。
5.催化裂化
29 0.569 51
(2)汽油、轻柴油单程产率、总产率，及轻质油收率
26.4 汽油单程产率＝ 100 %＝33% 80
23
4.3 烃类的催化裂化反应
15.1 轻柴油单程产率＝ 100 %＝18.88% 80
汽油总产率＝ 26.4 100 %＝51.76% 51
轻柴油总产率＝
15.1 100 %＝29.61% 51
V0,V Voil, 20，m 3 /h Vcat，m 3 h 1
式中，Mcat——催化剂的质量藏量，t； Vcat——催化剂的体积藏量，m3。 藏量：在反应器和再生器内经常保持的催化剂的量，对流 化床指分布板（管）以上的催化剂量。 (2)假反应时间 若空速↗，则单位Cat.上通过的原料油↗，原料油分 子停留在Cat.上的时间就↙。
↗Cat.的活性有利于↗反应速度，可↗转化率，从而↗反应
器处理能力。
↗Cat.的活性有利于促进氢转移和异构化反应。 Cat.的活性取决于组成和结构。
29
4.3 烃类的催化裂化反应
2、反应温度
反应温度对反应速度、产品产率分布及产品质量影响 显著。 (1)反应速度常数与温度的变化关系：
d ln K E dT RT 2
柴油
C10－ C20
0－40％
油浆 焦炭
以稠环芳烃为主 缩合产物
5－7％不等 5－10％掺渣油高
13
4.3 烃类的催化裂化反应
H CH3 C CH3 + 思考1：为什么催化裂化产物中少C1、C2，多C3、C4？ H+(Cat.) + CH3 CH CH3
正碳离子分解时不生成＜C3、C4的更小正碳离子。 思考2：为什么催化裂化产物中多异构烃？ 伯、仲正碳离子稳定性差，易转化为叔正碳离子。 思考3：为什么催化裂化产物中多β烯烃（2-烯烃）？
化工工艺学习题
第一章选择：1、合成气的主要成分是A．氢气、一氧化碳B．氢气、甲烷C．氢气、二氧化碳D．甲烷、一氧化碳2、催化剂是蒸汽转化制合成气的技术关键之一，对于烃类转化，最有效的催化剂是A．铜B．铁C．镍D．钴3、在Kellogg天然气蒸汽转化制取合成氨原料气工艺中，原料气的脱硫主要采用钴钼加氢反应和下列哪种脱氢法A．改性ADA法B、氧化锌C．栲胶法D．氨水液相催化法1、干法脱硫中，能把大部分有机硫转化为无机硫的方法是A. 钴-钼加氢法；B .氧化锌法 C 活性炭法；D 氧化铁法2、低温变换催化剂的主要活性成分是A 、CoO B、MgO C 、Fe2O3 D 、Cu3、二乙醇胺（DEA）可用于脱除合成气中H2S和A．NH3 B、CH4 C．CO2 D．Ar4、改良ADA法脱硫剂的主要成分是A．K2CO3 B、Na2CO3 C．NH4OH D．、Na2SO41、合成氨反应是：A.可逆放热反应B. 放热反应C. 可逆吸热反应D. 吸热反应2、氨合成的适宜的条件是A 高温、高压；B 低温、低压；C 高温、低压；D 低温、高压解释概念题1、空间速度1、一氧化碳变换判断题1、通过CO变换可产生更多氢气和降低CO含量。
（）2、合成气干法脱硫中最典型的方法是氧化锌脱硫。
（）3、用碳酸钾水溶液吸收合成气中的CO2是目前应用最广泛的工业脱碳方法。
（）1、用于氨合成的熔铁催化剂，使用前必须升温还原活化。
（）2、氨合成中，氢氮比应略高于3。
（）3、氨合成反应是在高温高压下进行，为了适应该条件，氨合成塔通常由内件和外筒两部分组成，其中内件只承受高温，外筒只承受高压。
（）简答题1、简述合成氨生产的主要工序及其作用2、简述甲烷蒸汽二段转化的目的P353、参考图1.9天然气一水蒸气转化工艺流程示意图，简要回答问题1）1#设备的作用是什么？2）2#设备的作用是什么？3）此工艺为何要设置二段转化？4）为何要向二段转化器中引入经预热至450℃左右的空气？1、简述变换反应为什么存在最适宜反应温度？实际工业生产中常采用什么方式使变换反应温度尽可能接近最适宜反应温度线进行？2、分别从热力学和动力学角度阐述工业生产中氨合成反应的特点。
催化重整
第5章催化重整知识目标：●了解催化重整生产过程的作用和地位、发展趋势、主要设备结构和特点；●熟悉催化重整生产原料要求和组成、主要反应原理和特点、催化剂的组成和性质、工艺流程和操作影响因素分析；●初步掌握催化重整生产原理和方法。
能力目标：●能根据原料的组成、催化剂的组成和结构、工艺过程、操作条件对重整产品的组成和特点进行分析判断；●能对影响重整生产过程的因素进行分析和判断，进而能对实际生产过程进行操作和控制。
5.1 概述一、催化重整在石油加工中的地位催化重整是以石脑油为原料，在催化剂的作用下，烃类分子重新排列成新分子结构的工艺过程。
其主要目的：一是生产高辛烷值汽油组分；二是为化纤、橡胶、塑料和精细化工提供原料（苯、甲苯、二甲苯，简称BTX等芳烃）。
除此之外，催化重整过程还生产化工过程所需的溶剂、油品加氢所需高纯度廉价氢气（75%～95%）和民用燃料液化气等副产品。
由于环保和节能要求，世界范围内对汽油总的要求趋势是高辛烷值和清洁。
在发达国家的车用汽油组分中，催化重整汽油约占25％～30％。
我国已在2000年实现了汽油无铅化，汽油辛烷值在90(RON) 以上，汽油中有害物质的控制指标为：烯烃含量≯35％，芳烃含量≯40％，苯含量≯2.5％．硫含量≯0.08％。
而目前我国汽油以催化裂化汽油组分为主，烯烃和硫含量较高。
降低烯烃和硫含量并保持较高的辛烷值是我国炼油厂生产清洁汽油所面临的主要问题，在解决这个矛盾中催化重整将发挥重要作用。
石油是不可再生资源，其最佳应用是达到效益最大化和再循环利用。
石油化工是目前最重要的发展方向，BTX是一级基本化工原料，全世界所需的BTX有一半以上是来自催化重整。
催化重整是石油加工和石油化工的重要工艺之一，受到了广泛重视。
据统计，2004年世界主要国家和地区原油总加工能力为4090Mt／a，其中催化重整处理能力488 Mt／a，约占原油加工能力的13.7％。
二、催化重整发展简介1940年工业上第一次出现了催化重整，使用的是氧化钼一氧化铝(MoO3-AI2O3)催化剂，以重汽油为原料，在480～530℃、1～2 MPa(氢压)的条件下，通过环烷烃脱氢和烷烃环化脱氢生成芳香烃，通过加氢裂化反应生成小分子烷烃等，所得汽油的辛烷值可高达80左右，这一过程也称为临氢重整。
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第5章催化重整
自测练习
1. 催化重整催化剂由（），（）和（）三部分组成；
2. 重整条件下烃类主要进行的反应有（），（），（）和（）；
3. 催化重整过程对原料主要有（），（），（）三方面要求；
4. 芳烃精馏的目的是将（）分离成（）；
5. 催化重整芳构化反应主要有（），（），（）三种类型；
6. 造成重整催化剂失活的主要原因有（），（），（）等。
思考题及习题
1. 催化重整反应有哪些特点？工业上采取哪些措施应对这些特点？
2. 为什么要对催化重整原料进行预处理？预处理的方法有哪些？
3. 催化重整的目的是什么？
4. 重整催化剂的双功能分别是什么？生产中如何进行控制？
5. 影响重整反应过程的因素有哪些？这些因素如何影响最终产品的分布和收率？
6. 画出以生产芳烃为目的重整过程原则流程图，并说明各部分的目的和作用？
7. 芳烃抽提由哪几部分构成？影响抽提过程的因素有哪些？
8. 芳烃精馏有何特点？生产中如何实现？
9. 催化重整反应过程为什么要采用氢气循环？
10．重整转化率是如何定义的？影响重整转化率的因素有哪些？（重整装置）11．循环氢的作用是什么？为什么说压缩机是重整装置的心脏？（重整装置）12．为什么要搞好水氯平衡？不断地注入一定量的氯和水?（重整装置）
13．重整催化剂为什么要预硫化？（重整装置）
14．催化重整装置如何分类？(按结构型式、再生方式、生产的目的)（重整装置）15．试述抽提塔的工作原理。
（重整装置）
16．溶剂比对抽提过程有什么影响？（重整装置）。