催化重整
催化重整工艺与工程技术课件
催化重整的工业化应用
催化重整工艺在石油化工行业中有着广泛的应用，是生产高辛烷值汽油和芳烃等产 品的重要手段。
它能够提高汽油的燃烧性能，减少汽车尾气排放，同时能够生产出大量的化工原料 ，满足化工市场的需求。
目前，催化重整工艺已经成为现代石油化工行业中的重要组成部分，具有不可替代 的地位。
02
催化重整反应原理
评价指标
主要包括转化率、选择性 、稳定性等指标。
影响因素
催化剂的活性受到多种因 素的影响，如温度、压力 、原料性质等。
04
催化重整装置的操作 和维护
催化重整装置的操作规程
操作前检查
在启动催化重整装置前，应进行 全面检查，确保设备处于良好状
态。
严格遵守安全规定
操作过程中严格遵守安全规定， 防止产生意外事故。
它是在催化剂的作用下，通过加热、加氢、再蒸馏等步骤，将长链烃结构调整为 短链烃结构，提高汽油的辛烷值。
催化重整的工艺流程
原料油经过预处理后进入重整反 应器，在催化剂的作用下进行重
整反应。
反应产物经过加热、冷却、分离 等步骤，得到高辛烷值汽油和芳
烃等产品。
催化剂经过再生和循环使用，实 现催化重整过程的连续运行。
未来催化重整工艺还将继续探索和开发新的反应路径和反应条件，以实现更加高效、环保和 可持续的生产方式。
THANKS
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制备方法。
随着环保要求的提高，如何降低 催化重整工艺中的污染物排放和 提高能源利用效率也成为当前面
临的重要挑战。
对未来催化重整工艺与工程技术发展的展望
随着人工智能、大数据等技术的发展，催化重整工艺将逐步实现智能化、自动化和精细化生 产，提高生产效率和产品质量。
催化重整技术发展趋势
• 各反应器大小相同但积碳速率不同以及反应器在还 原气氛和氧化气氛下频繁切换导致工艺过程复杂化 并需要高度的安全防范措施。
循环再生重整工艺流程
半再生与连续重整主要操作条件与收率对比
项目
半再生重整
连续重整
WHSV，h-1 WAIT，℃ WABT，℃ 氢油摩尔比，mol/mol 平均反应压力（表），MPa C5+产品研究法辛烷值 C5+产品液收，% 纯氢产率，%
还原
常压 1971年
连续 径向圆柱
常压 1.0-1.3
15-18 一段径向 径向床
循环 轴向 反应器顶
一段 重整氢
加压 1988年
连续 径向圆柱
加压 0.5-0.8
15-18 二段径向
轴向床 不循环 轴向 闭锁料斗上
一段控温 提纯氢
CycleMax 1995年 连续 径向锥形 加压 0.5-0.8
15-18 二段径向
闭锁料斗
IFP公司连续重整催化剂输送特点
反应器间 待生催化剂 再生催化剂 提升设备 调节手段 隔离方法 催化剂循环 循环量控制
第一代 H2输送
H2 H2 提升器 二次气 阀 有阀 再生周期
第二代 H2输送
N2 N2 提升器 二次气 压差 无阀 闭锁料斗
第三代 H2输送
N2 N2 提升器 二次气 压差 无阀 闭锁料斗
循环 二段轴向
8 缓冲料斗 二段轴向
Regen B 1990年 0.55/0.545
连续 二段径向
0.5-0.7/0.4-0.6
4-6
二段径向 轴向 循环 轴向 4-6
催化重整
催化重整：在有催化剂作用的条件下,对汽油馏分中的烃类分子结构进行重新排列成新的分子结构的过 程叫催化重整。
石油炼制过程之一，加热、氢压和催化剂存在的条件下，使原油蒸馏所得的轻汽油馏 分（或石脑油）转变成富含芳烃的高辛烷值汽油（重整汽油），并副产液化石油气和氢气的过程。
重整 汽油可直接用作汽油的调合组分，也可经芳烃抽提制取苯、甲苯和二甲苯。
副产的氢气是石油炼厂加氢 装置（如加氢精制、加氢裂化）用氢的重要来源。
沿革20 世纪 40 年代在德国建成了以氧化钼（或氧化铬）／氧化铝作催化剂（见金属氧化物催化 剂）的催化重整工业装置，因催化剂活性不高，设备复杂，现已被淘汰。
1949 年美国公布以贵金 属铂作催化剂的重整新工艺，同年 11 月在密歇根州建成第一套工业装置，其后在原料预处理、催 化剂性能、工艺流程和反应器结构等方面不断有所改进。
1965 年，中国自行开发的铂重整装置在 大庆炼油厂投产。
1969 年，铂铼双金属催化剂用于催化重整，提高了重整反应的深度，增加了汽 油、芳烃和氢气等的产率，使催化重整技术达到了一个新的水平。
化学反应包 括 以 下 四 种 主 要 反 应 ：① 环 烷 烃 脱 氢 ；② 烷 烃 脱 氢 环 化 ；③ 异 构 化 ；④ 加 氢 裂 化 。
反 应 ① 、 ②生成芳烃，同时产生氢气，反应是吸热的；反应③将烃分子结构重排，为一放热反应（热效应 不 大 ）；反 应 ④ 使 大 分 子 烷 烃 断 裂 成 较 轻 的 烷 烃 和 低 分 子 气 体 ，会 减 少 液 体 收 率 ，并 消 耗 氢 ,反 应 是放热的。
除以上反应外,还有烯烃的饱和及生焦等反应，各类反应进行的程度取决于操作条件、 原料性质以及所用催化剂的类型。
催化剂近代催化重整催化剂的金属组分主要是铂，酸性组分为卤素（氟或氯），载体为氧化铝。
其 中铂构成脱氢活性中心，促进脱氢反应；而酸性组分提供酸性中心，促进裂化、异构化等反应。
简述催化重整中的反应类型及重整工艺流程
简述催化重整中的反应类型及重整工艺流程催化重整是一种通过催化剂促进烃类分子重组成更高碳数烴烃的化学反应。
Catalytic reforming is a chemical reaction that promotes the rearrangement of hydrocarbon molecules into higher carbon number hydrocarbons through the use of a catalyst.催化重整可以分为两种反应类型：裂解和重组。
Catalytic reforming can be divided into two types of reactions: cracking and recombination.裂解是指将大分子烃类分子裂解成小分子烴烃。
Cracking refers to the breaking of large hydrocarbon molecules into smaller hydrocarbons.重组是指将碳原子重新排列组合成更高碳数的分子。
Recombination refers to rearranging carbon atoms to form higher carbon number molecules.催化重整工艺流程主要包括进料预热、催化反应、分离、再生催化剂四个步骤。
The process of catalytic reforming mainly includes four steps: feed preheating, catalytic reaction, separation, and catalyst regeneration.首先是将待处理的烃类物料预热到反应温度。
The first step is to preheat the hydrocarbon feedstock to the reaction temperature.然后将预热后的物料送入反应器进行催化重整反应。
催化重整
催化重整 催化重整（简称重整）是在催化剂和氢气存在下，将常压蒸馏所得的轻汽油转化成含芳烃较高的重整汽油的过程。
如果以80~ 180℃馏分为原料，产品为高辛烷值汽油；如果以60~ 165℃馏分为原料油，产品主要是苯、甲苯、二甲苯等芳烃，重整过程副产氢气，可作为炼油厂加氢操作的氢源。
重整的反应条件是：反应温度为490~ 525℃，反应压力为1~2 兆帕。
重整的工艺过程可分为原料预处理和重整两部分。
“重整”是指对烃类分子结构进行重新排列，“催化重整”就是利用催化剂对烃类分子结构进行重新排列。
催化重整是石油加工过程中重要的二次加工手段，它旨在生产高辛烷值汽油、或者苯、甲苯以及二甲苯等化工原料，并副产大量氢气。
(1) 催化重整的化学反应催化重整过程中的化学反应主要有以下几类：①六元环的脱氢反应；②五元环的异构脱氢反应；③烷烃的环化脱氢反应；④异构化反应；⑤加氢裂化反应；⑥烯烃的加氢饱和反应；⑦生焦反应。
反应①、②和③是生成芳香烃的反应，无论对于生产高辛烷值汽油还是芳香烃都是有利的。
这三类反应的速率具有很大差异，反应①进行得很快；反应②比反应①的速率慢得多，因此五元环通常只能一部分转化成芳香烃；而反应③最慢，一般在重整过程中，烷烃转化成芳香烃的转化率很低，需要用铂－铼双金属催化剂或多金属催化剂来提高烷烃的转化率。
(2) 催化重整催化剂①催化剂的分类。
按照活性金属的类别和含量的高低，重整催化剂可分为单金属、双金属和多金属催化剂三类。
单金属催化剂一般是单铂催化剂，以Al2O3为载体，以铂为活性组分（约含0.1～0.7wt%），并含有一定量的酸性组分——卤素（0.4～1.0wt%）。
双金属催化剂，如铂－铼、铂－锡催化剂，多金属催化剂，如铂－铼－钛催化剂。
双金属催化剂和多金属催化剂具有如下优点：良好的热稳定性，对结焦不敏感，对原料适应性强，使用寿命长。
②催化剂的失活。
重整催化剂失活的原因包括：积炭覆盖活性中心表面，活性中心被杂质污染中毒，在高温作用下催化剂金属活性组分晶粒聚集变大或分散不均匀，在高温作用下催化剂载体的孔结构发生变化而使表面积减小。
催化重整 (2)
催化重整一、引言催化重整是一种重要的化学反应过程，在石油化工工业中被广泛应用。
重整反应通过改变碳氢化合物的结构，提高烷烃类化合物的辛烷值，从而增加其燃料的抗爆性能和热值。
本文将详细介绍催化重整的原理、机理以及工艺条件等相关内容。
二、催化重整的定义和原理催化重整是指将低辛烷值的烷烃类化合物通过催化剂的作用，转化为高辛烷值的芳烃类化合物的反应过程。
催化重整的原理主要涉及以下几个方面：1.催化剂：催化重整反应中常使用的催化剂主要包括铂、铑、钼等负载在陶瓷或金属载体上的金属催化剂。
这些催化剂具有良好的热稳定性和活性，能够在高温和高压的条件下，提供催化活性位点，促进重整反应的发生。
2.反应物：催化重整反应中的反应物一般为低辛烷值的烷烃类化合物，如石脑油、蜡油等。
这些烷烃类化合物中的直链烷烃和环烷烃可以在催化剂的作用下发生裂解和重排，生成较高辛烷值的芳烃类化合物。
3.反应机理：催化重整反应主要涉及两个基本过程，即裂解和重排过程。
裂解过程是指烷烃类化合物中的碳碳键被断裂，产生碳氢碳烯烃。
重排过程是指碳氢碳烯烃在催化剂的作用下进行分子内重排，产生较高辛烷值的芳烃类化合物。
三、催化重整的工艺条件催化重整反应的工艺条件对于反应的效果和催化剂的寿命非常重要。
以下是常用的催化重整反应的工艺条件：1.温度：催化重整反应的温度一般在450-550摄氏度之间。
温度过低会导致反应速率较慢，而温度过高则容易引起副反应和催化剂的失活。
2.压力：催化重整反应的压力一般在1-10兆帕之间。
适度的反应压力对于提高产率和选择性有一定的影响。
3.空速：催化重整反应的空速一般在1-4小时-1之间。
空速过高会导致反应物停留时间过短，而空速过低则会增加反应时间和催化剂的用量。
4.催化剂的选择：不同的催化剂对催化重整反应有不同的催化活性和选择性。
根据不同的反应物和要求，选择适合的催化剂非常重要。
5.反应物的预处理：在催化重整反应前，需要对反应物进行预处理，通过脱硫、脱氮等步骤去除杂质，以提高反应的效果和催化剂的寿命。
催化重整
催化重整1 装置概述1.1 工艺原理概述 1.1.1 预加氢部分为了保护重整催化剂，必须对原料油进行加氢精制预处理。
即石脑油与氢气在一定温度下通过预精制催化剂加氢，将其所含的硫、氮、氯及氧等，加氢转化为H2S、NH3、HCl和H2O，从石脑油中脱除；使烯烃加氢饱和；将金属有机物分解，金属吸附在催化剂的表面脱除。
重整原料经预加氢精制后，杂质含量满足重整装置对进料的质量要求，确保了重整催化剂性能的充分发挥，实现催化重整装置的长期稳定运转。
加氢精制的主要化学反应如下：1.1.1.1 加氢脱硫硫化物在重整条件下能转化为H2S并吸附在金属铂上，从而抑制催化剂加氢脱氢功能，不利于重整脱氢、环化反应。
加氢脱硫过程就是将原料中的硫醇、硫醚、二硫化物等硫化物变成硫化氢而脱除。
① 硫醇的加氢RSH + H2 →RH + H2S② 硫醚的加氢③ 二硫化物的加氢④ 环硫化物的加氢⑤ 噻吩类的加氢在加氢脱硫的反应中，各种类型硫化物加氢脱硫的反应历程、难易程度不尽相同。
硫醇加氢脱硫的反应历程比较简单也容易发生，即C-S键断裂的同时加氢得到相应的烷烃和硫化氢。
硫醚的加氢脱硫比硫醇要相对困难一些，脱硫需分步进行，即先加氢转化为硫醇，然后再进一步加氢脱硫。
二硫化物在加氢条件下也是首先发生S-S键断裂反应生成硫醇，进而再加氢脱硫。
硫的杂环化合物，特别是噻吩及其衍生物不易氢解，其反应历程也比较复杂，直馏石脑油馏分中的噻吩硫比非噻吩硫要难脱的多。
噻吩的加氢脱硫反应可能有以下两个途径，一个途径是先加氢使环上的双键饱和，然后再开环脱硫生成烷烃；另一个途径是先开环生成二烯烃，然后再加氢生成烷烃，一般认为这两种反应同时存在。
噻吩的加氢脱硫的途径如下：各类硫化物加氢脱硫反应性能的顺序是：RSH ＞RSSR′ ＞RSR′ ＞噻吩1.1.1.2 加氢脱氮重整原料油中的碱性氮化物和氨对重整催化剂来说是毒物，它能中和重整催化剂的酸性，使重整催化剂的双功能失调，抑制其异构化、加氢裂化和脱氢环化反应的性能，脱氢反应也会受到一定的影响。
催 化 重 整
（二）异构化反应
n-C7H16
CH3
i-C7H16
CH3
CH3
CH3 CH3
（三）加氢裂化反应
n-C7H16
CH3
H2
H2 CH3
n-C3H8
CH2 CH2
i-C4H10
CH CH3 CH3
CH CH3
CH3
H2
C3H8
（四）缩合生焦反应
在重整条件下，烃类还可以发生叠合和缩合等分子增大的反应，最 终缩合成焦炭，覆盖在催化剂表面，使其失活。因此，这类反应必 须加以控制.
• 六元环烷的脱氢反应进行得很快，在工业条件下能达到化学平 衡，是生产芳烃的最重要的反应；五元环烷的异构脱氢反应比 六元环烷的脱氢反应慢很多，但大部分也能转化为芳烃；烷烃 环化脱氢反应的速率较慢，在一般铂重整过程中，烷烃转化为 芳烃的转化率很小。铂铼等双金属和多金属催化剂重整的芳烃 转化率有很大的提高，主要原因是提高了烷烃转化为芳烃的反 应速率。
料油的终馏点一般取180℃。终馏点过高时，焦炭、气体产率
将上升，而液体收率将下降，且生产周期将缩短。 • 结论：以生产高辛烷值汽油为目的时，重整原料一般应切取大 于C6馏分。
2.族组成
含较多环烷烃的原料是良好的重整原料，环烷烃含量高的原料不仅在重 整时可以得到较高的芳烃产率和氢气产率，而且可以采用较大的空速，催
3H2
CH3
CH3
3H2
CH3
CH3
3H2
CH3
CH3
•
2.五元环烷烃异构脱氢反应
CH3
CH3
3H2
CH3
CH3
3H2
CH3
3.烷烃环化脱氢反应
n-C7H16 -H2
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5
指直馏汽油（见原油蒸馏）在蒸馏（或称拔头）
三、催化重时整所得工到艺的沸流点程低于 60℃的轻质馏分。炼厂中
为了提高直馏汽油中的辛烷值或将其用于催化
重整以生产芳烃，原要料求预除处去理重整原料中的拔头
以高辛烷油理值。量汽其的油组0.4成为%主主-0要.6是%
C5 烃类，收率约为原油处 (质量)。可做为石油化工原
【健康危害】可通过吸入、食入、皮吸收侵入人体，对 眼及上呼吸道有刺激作用，高浓度时对中枢神经系统有 麻醉作用。
2019/11/29
石油加工概论
11
1、 原料预处理部分
原料预处理
预分馏
预脱砷
钴钼镍 预加氢
切取合适沸 程的重整原 料
钼酸镍
2019合乎原料要 求
一、催化重整的原料和产品
“重整” 是指烃类分子重新排列成新的分子结构
目的：催化重整是生产高辛烷值汽油及轻芳烃(苯、甲苯、
二甲苯，简称 BTX )的重要石油加工过程，同时也生产相当 数量的副产氢气
催化重整原料：直馏汽油馏分（石脑油）、目前为了扩大
对原原料料要来求源：，也有用焦化汽油、加氢汽油
应两部分的工艺流程基本相同，不同之处在于：
① 因存在裂解反应，重整生成油中含有少量烯烃，在芳 烃抽提时，烯烃会混入芳烃而影响芳烃纯度，因此要经过 后加氢使这些烯烃饱和
② 分离出富氢气体后的重整生成油进入脱戊烷塔，塔顶
分出≤C5 的轻组分，塔底为脱戊烷油，即芳烃抽提的进料
2019/11/29
石油加工概论
料，用于烃类裂解重、整或反直应接做为工业溶剂等。
重整原料 原料预处理
重整反应系统
2019/11/29
重整循环氢
石油加工概论
拔头油 副产氢气 燃料气 高辛烷值 汽油组分
6
以生产芳烃为主
原料预处理
重整反应 芳烃抽提和分离部分
2019/11/29
石油加工概论
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生产芳烃和生产高辛烷值汽油时，其原料预处理和重整反
装置等加氢工艺迅速发展，造成对氢气的需求急剧增加。 与建设新的制氢装置相比，催化重整副产氢气是清洁燃料 生产过程急需的廉价氢源。例如，一套 600 kt/a 的连续再生 重整装置，年产纯氢气约 24 kt，可供一套 1.20-2.00 Mt/a 柴油加氢精制装置的用氢量。
2019/11/29
石油加工概论
2019/11/29
石油加工概论
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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。
单套催化重整装置的处理能力不断增大，新建的连续催
化重整装置的处理能力多在 0.6 Mt/a 以上，最大的达 2.45 Mt/a；
我国催化重整能力在 2005 年达到 22.68 Mt/a，占原油加
工能力的 7.3%，共有连续重整装置 68 套。
2019/11/29
石油加工概论
4
催化重整汽油具有如下优点：① RON 高达 95-105，是炼油
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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和非芳烃在溶
剂中的溶解度不同，使芳烃和非芳烃得到分离。
2019/11/29
石油加工概论
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近两年大连、厦门等地 PX 项目的搬迁事件
【别 名】 对二甲苯
【英文名称】 para-xylene, 1,4-dimethylbenzene 【外观与性状】无色透明液体，有类似甲苯的芳香气味 【用途】主要用于生产塑料、聚酯纤维和薄膜，也可作 为树脂、涂料、染料、农药等的原料。
厂生产高标号汽油的重要调合组分，与催化裂化汽油调合 可以改善汽油的辛烷值分布；② 烯烃含量少（一般在 0.11.0% 之间）、硫含量低（小于 2 g/g），作为车用汽油的 调合组分可大幅度地降低成品油中的烯烃含量和硫含量， 在清洁汽油生产中发挥着重要的作用。
此外，由于低硫燃料油规格的实施，加氢裂化和加氢处理
2019/11/29
石油加工概论
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二、催化重整技术发展
Hydroforming
1940年美国建成第一套催化重整装置
其发展大体可以分为三个阶段：
Platforming
①从1940年至1949年为第一阶段。这个时期是以氧化 钼/氧化铝和氧化铬/氧化铝为催化剂的重整过程，亦 称为临氢重整过程；
②1949年美国环球油公司(UOP)开发出了铂重整催化剂； ③1967年雪弗隆研Pt究-R公e R司e研for究m成ing功铂铼/氧化铝双金属
② 当以生产 BTX 为主时，则宜用 60～145℃ 的 馏分作原料(窄馏分）。生产实际中常用 60～
对馏原分1料 过30要重℃求：馏：催化分剂作容原易料结；焦，造成失活，运转周期缩短 ③馏分而过同轻时：生 C产6 的高烷辛烃烷本值身汽的油ON和已轻较芳高烃，时不需，要可重采整用；
60～18而C06℃-<C69的0烃℃宽类的馏的馏沸分分点。碳大数致<在6，60不～能14增5℃加芳烃产率，
重整催化剂并投入工业应用，称为铂铼重整
2019/11/29
石油加工概论
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催化重整是世界范围内除催化裂化和加氢处理之外加工
能力最大的二次加工装置。至 2006 年，全球重整加工能 力已达 489 Mt/a，约占原油加工能力的 11.5%。在轻芳 烃的生产中也占有重要的地位，目前全球 BTX 产量中， 由催化重整生产的占 50-70%；
1. 合适的馏程范围；2. 合适的族组成（芳潜要高）；3. 杂质含量合格
产品：高辛烷值汽油、轻芳烃( BTX )、副产氢气和液化气
2019/11/29
石油加工概论
1
催化重整的原料主要是直馏汽油馏分，即石 脑油 ( Naphtha ) 。根据生产任务的不同，所 用原料的馏程也不同：
① 在生产高辛烷值汽油时，一般用 80～180℃ 的 馏分(宽馏分）；