催化重整催化剂的组成
催化重整工业催化剂综述
催化重整工业催化剂综述催化重整是一种重要的化学反应过程，可以将石油和天然气等碳氢化合物转化为高价值的烃类化合物。
由于其中涉及到复杂的化学反应，需要使用高效的催化剂才能实现工业化生产。
本文将就催化重整工业催化剂进行综述。
1. 催化重整反应概述催化重整是一种通过加热碳氢化合物，在催化剂的作用下发生氢气的加氢反应和碳氢键的断裂和重组来制造高质量并且高附加值的馏分的化学反应。
通过这种方法可以制造大量的芳烃和烷基芳烃，其中最常见的是苯和二甲苯。
这些化合物通常作为燃料添加剂、溶剂、塑料、香料和药物的原料等多种用途。
2. 催化重整反应机理催化重整反应的机理主要包含两个主要步骤，即加氢反应和碳氢键的断裂和重组。
在加氢反应中，催化剂作为氢气的媒介，在高温高压下使碳氢化合物发生氢气的加氢反应，生成甲烷、乙烷和乙烯等低分子量化合物。
在此基础上，通过碳氢键的断裂和重组，将低分子量化合物转化为高分子量的烃类化合物，完成催化重整反应。
3. 催化重整反应中的催化剂催化重整反应中使用的催化剂主要包括贵金属催化剂、镍基催化剂和铂基催化剂等，其中最常用的是铂碳催化剂。
3.1 铂碳催化剂铂碳催化剂是一种常见的高效催化剂，主要由铂和碳组成。
铂是一种贵重金属，具有高催化活性和选择性，而碳材料具有高比表面积和优异的传导性能，这使得铂碳催化剂在催化重整反应中具有很高的催化效率和稳定性。
3.2 镍基催化剂镍基催化剂是一种廉价且广泛使用的催化剂，通常由镍和载体组成。
镍是一种廉价金属，其在催化重整反应中具有相对较好的催化活性和选择性，因此广泛应用于工业生产中。
3.3 贵金属催化剂贵金属催化剂主要由铂、钯和钌等贵重金属组成，其在催化重整反应中具有高催化活性和选择性。
然而，由于其成本高昂，使用范围受到限制。
4. 催化重整催化剂的改进当前，针对催化重整催化剂的改进主要包括两个方向，即催化剂的开发和工艺条件的优化。
4.1 催化剂的改进为了提高催化重整反应的效率和降低成本，研究人员提出了很多新的催化剂设计方案，包括改进贵金属催化剂的配方、开发新型催化剂，以及利用纳米技术来改善催化剂的性能等。
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。
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
以生产高辛烷值汽油为目的时，重整生成油进入稳定塔，
塔顶分出裂化气和液态烃，塔底产品为满足蒸气压要求的 稳定汽油。 以生产芳烃为目的时，重整生成油进入脱戊烷稳定塔，塔 顶蒸出≤C5的组分，塔底是含有芳烃的脱戊烷油，作为芳
(2)连续再生式重整工艺流程
半再生式重整会因催化剂的积炭而停工进行再生。
催化重整
重整”是指烃类分子重新排列成新的分子结构。
催化重整装置是用直馏汽油(即石脑油)或二次加工汽
油的混合油作原料，在催化剂(铂或多金属)的作用下， 经过脱氢环化、加氢裂化和异构化等反应，使烃类分 子重新排列成新的分子结构，以生产C6～C9芳烃产 品或高辛烷值汽油为主要目的,并利用重整副产氢气 供二次加工的热裂化、延迟焦化的汽油或柴油加氢精 制。
经预处理的原料油与循环氢混合，再经换热、 加热后进入重整反应器。
重整反应是强吸热反应，反应时温度下降，因此为得到较
高的重整平衡转化率和保持较快的反应速度，就必须维持 合适的反应温度，这就需要在反应过程中不断地补充热量。 为此，半再生式装置的固定床重整反应器一般由三至四个 绝热式反应器串联，反应器之间有加热炉加热到所需的反 应温度。每半年至一年停止进油，全部催化剂就地再生一 次。
重整反应器的原料油中砷含量不得高于1.00ppb。
相关数据表明，我国大庆与新疆原油(特别是常压
塔顶油)中的坤含量高，仅仅依靠常规的预加氢难 于达到脱砷要求，必须经过预脱砷。若从常压塔 顶来的原料油含砷量较低，例如<1ppb，则可不 经预脱砷，只需经过预加氢便可达到要求。
预脱砷通常设在原料油罐区。
催化重整工艺
对重整原料的选择主要有三个方面的要求：即馏分组成、族组
成和很低的毒物及杂质含量。
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。
催化重整催化剂的发展简史和重整催化剂的使用性能
二、重整催化剂的使用性能
③ 、孔分布集中、孔容积较大 可几孔直径：6.5~13nm 孔容积：0.4~0.7ml/g ④ 、堆积密度在一定的范围内 低堆比 0.4~0.6g/ml CCR 高堆比 0.7~0.9 g/ml
二、重整催化剂的使用性能
⑤ 、强度好、热稳定性好，适用 于多次再生重复使用。
⑥、酸性
一、重整催化剂发展简史
7、 Pt-Ir/ Al2O3（埃索公司 KX-130） 没有得到发展的原因：
⑴、 选择性差； ⑵、 再生性能差； ⑶、 Ir 稀贵而缺少，催化剂费用高，
3752，1977。RG-451,辽化 8、 Pt-X/ Al2O3
Pt-Ge/ Al2O3，R-20。
一、重整催化剂发展简史
MoO3/Al2O3 或 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱr2O3/Al2O3。 固定床循环再生或流化床。
反应温度 510~538℃
压力
1.05MPa
一、重整催化剂发展简史
4、 铂重整（1949~1967 年） UOP 公司 V.汉塞尔等 固定床反应压力 2.5~3.5 MPa。 Pt-Cl/Al2O3 Pt 含量>0.75%。 发展趋势：Pt 含量↘；反应压力↘
二、重整催化剂的使用性能
④ 、R e 的 氧 化 物 可 能 使 积 炭 前 身 物 加 氢 或 分 解 ，抑 制 积 炭 的 形 成 ； ⑤ 、 预 硫 化 过 程 主 要 是 抑 制 Re 在进油初期的裂解作用；不可逆 硫 ，S /R e≈ 1.0（ 原 子 比 ）。单 铂 催 化剂不需要预硫化。铂锡催化剂 不硫化。
一、重整催化剂发展简史
5、 Pt-Re/Al2O3（1967 年至今） 1967 年 Chevron 公司； 反应压力 1.3~2.5 MPa； Pt 含量 0.15~0.50%。
第六组 催化重整
一.催化重整：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。
核心是环烷烃脱氢转化为芳烃的反应。
二.催化重整的化学反应：1.六元环烷烃的脱氢反应 2.五元环烷烃的异构脱氢反应3.烷烃的环化脱氢反应 4.烷烃的异构化反应 5.烷烃的加氢裂化反应三.重整原料为什么要进行预处理？（为什么要控制原料中的砷、硫、氮化合物及水的含量？）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四.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%。
五.催化重整催化剂的双功能特性：加氢－脱氢反应则需要金属催化剂，即有脱氢的金属活性中心。
异构化反应则需要酸性活性中心，反应机理为正碳离子反应历程。
其加氢－脱氢功能是由以铂为主的金属组分提供的。
而其酸性功能则是用卤素改性的氧化铝载体来提供的若金属功能过强，易于生成积炭，使催化剂失活，导致催化剂的稳定性下降。
若酸性功能太强，会导致烷烃或环烷烃的加氢裂化反应加剧，导致液体收率和转化为芳烃的选择性降低。
六.催化重整催化剂的组成⑴金属组分⑵载体⑶卤素⑴金属组分铂其晶粒越小，它与载体接触的界面越大，形成的活性基团就越多，其活性及稳定性相应就越高。
铼由于铼的氢解性能较强，引入后必须经过预硫化才能明显抑制氢解反应，使催化剂具有较好的芳构化选择性。
第四章 催化重整
40
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
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催化重整催化剂的组成
一、酸性组分
酸性组分是催化重整催化剂的主要组成部分，其作用是提供反应所需的酸性环境。
酸性组分通常是以卤素或氯化物（如氯化铝）的形式添加到催化剂中，这些组分在催化剂制备过程中与其它成分相互作用，形成具有特定酸性的催化活性中心。
二、氧化铝载体
氧化铝载体是催化重整催化剂的重要组分，其主要作用是为金属组分提供支撑和分散的介质。
氧化铝载体通常是以γ-Al2O3的形式存在，其具有高比表面积和
良好的热稳定性，能够为金属组分提供良好的分散性和稳定性。
三、金属组分
金属组分是催化重整催化剂中最为关键的组成部分，主要包含Pt、Pd、Re等贵金属以及Mn、Fe、Co等过渡金属。
这些金属组分在催化剂中起到了促进重整反应的作用，能够提高催化剂的活性和选择性。
金属组分的含量和分散度对催化剂的性能具有重要影响。
四、酸性调节剂
酸性调节剂的作用是调节催化剂的酸性，以适应不同的重整反应条件。
常用的酸性调节剂包括氟化物、氯化物等，它们能够与催化剂中的其它成分相互作用，改变其酸性和反应活性。
五、抑制剂
抑制剂的主要作用是控制催化剂的活性和选择性，防止副反应的发生。
常见的抑制剂包括溴化物、氯化物等，它们可以在重整反应过程中抑制某些不利的副反应，提高产品的质量和产率。
六、助剂
助剂的主要作用是改善催化剂的性能和稳定性，常见的助剂包括碱金属、碱土金属、稀土元素等。
它们可以在催化剂制备过程中起到促进晶型转变、提高热稳定性等作用，从而提高催化剂的活性和寿命。
七、粘合剂
粘合剂的主要作用是将催化剂的各组分粘合在一起，形成具有良好机械强度的整体。
粘合剂应与催化剂的其它组分具有良好的相容性，同时也要保证催化剂的活性。
常用的粘合剂包括硅藻土、氧化铝等。
八、载体涂层
为了进一步提高催化剂的性能，有时会在氧化铝载体上涂覆一层或多层活性物质或涂层。
这些涂层可以是氧化物、卤化物、硫化物等，其主要作用是改善催化剂的表面性质和活性位点分布，从而提高催化剂的活性和选择性。
总之，催化重整催化剂的组成是一个复杂而精细的过程，需要综合考虑各种因素，如活性、选择性、稳定性、机械强度等。
通过优化催化剂的组成和制备工艺，可以不断提高催化重整催化剂的性能和效果，为石油化工行业的发展提供有力的技术支持。