4.1芳烃来源及催化重整
催化重整
1
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％。
芳烃
芳烃-正文
含苯环结构的碳氢化合物的总称，是有机化工的重要原料，包括单环芳烃、多环芳烃及稠环芳烃。单环芳烃只含一个苯环，如苯、甲苯、乙苯、二甲苯、异丙苯、十二烷基苯等。多环芳烃是由两个或两个以上苯环（苯环上没有两环共用的碳原子）组成的，它们之间是以单键或通过碳原子相联，如联苯、三苯甲烷等。稠环芳烃是由两个或两个以上的苯环通过稠合（使两个苯环共用一对碳原子）而成的稠环烃，其中至少一个是苯环，如萘、蒽等。芳烃中最重要的产品是苯、二甲苯，其次是甲苯、乙苯、苯乙烯、异丙苯。苯及其分子量较小的同系物是易燃液体，不溶于水，密度比水小；多环芳烃及稠环芳烃多是晶状固体。芳烃均有毒性，其中以苯对中枢神经及血液的作用最强。稠环芳烃有致癌作用。
来源 芳烃来源于煤和石油，煤干馏过程中能生成多种芳烃。19世纪初叶至中叶，从煤干馏所得煤焦油中陆续分离出苯、甲苯、萘、蒽等芳烃。此后，工业用芳烃主要来自煤炼焦副产焦炉煤气及煤焦油。石油中含多种芳烃,但含量不多,且其组分与含量也因产地而异。20世纪40年代后实现石脑油的催化重整，将石脑油中的非芳烃转化为芳烃。从烃类裂解所得的裂解汽油中也可分离出芳烃。芳烃主要来源已从煤转化为石油。现在，世界总产量中90％以上来自石油。不同来源含芳烃馏分的组成不同（见表）。
生产方法 重整汽油中芳烃可用萃取法分出。裂解汽油中的芳烃，也常用萃取法分出，但在萃取前需用催化加氢法除去不稳定的双烯烃、单烯烃和含硫化合物等（见芳烃抽提）。由于裂解汽油中芳烃含量较高，因此也可用萃取精馏分离出芳烃。常用的萃取剂有N，N－二甲基甲酰胺、N－甲酰吗啉、Ν－甲基吡咯烷酮、环丁砜等。在萃取精馏塔中，非芳烃从塔顶蒸出，芳烃与溶剂留在塔底。此法与萃取法相比，设备简单、操作费用低，但芳烃收率略低。煤炼焦副产的焦炉煤气，经吸收得吸收液，分离出其中粗苯馏分,内含C8、C9芳烃，可再精馏分离。煤炼焦副产煤焦油，经分馏可得轻油、酚油、萘油、洗油、蒽油、沥青等馏分，再用精馏、结晶等方法分离得到苯系、萘系、蒽系芳烃。芳烃中，苯、对二甲苯用途广,需求量大;甲苯、间二甲苯、C9芳烃等用途较少。工业上可通过各种转化过程将甲苯、间二甲苯、C9芳烃等转化为苯、对二甲苯等。转化过程中主要进行烷基化、脱烷基、异构化、歧化以及烷基转移反应（见图）。
催化重整工艺生产过程概述
催化重整工艺生产过程
学院：
班级：
学号：
姓名：
指导教师：
编制日期：名目
1.概论..........................................................................................5
1.1催化重整简介.....................................................................................5
1.2催化重整在石油加工中的地位.........................................................5
1.3催化重整开展史.................................................................................5
1.4催化重整工艺过程.............................................................................6
生产高辛烷值汽油方案.....................................................................................7
1.4.2生产芳烃方案................................................................................8
2.催化重整化学反响机理.........................................................8
2.1芳构化反响.........................................................................................8
催化重整原理
催化重整原理
催化重整是一种重要的化学反应过程，它在工业生产和科学研究中都有着广泛的应用。催化重整原理是指通过催化剂的作用，将原料分子重新排列组合，生成具有更高能量和更有用的产物。催化重整反应可以分为烷烃重整和芳烃重整两种类型，它们在石油加工、燃料生产、化工等领域都有着重要的地位。
催化重整的原理主要包括两个方面：催化剂和反应机理。首先，催化剂是催化重整反应中至关重要的组成部分，它能够降低反应活化能，加速反应速率，并且在反应结束后可以重新被利用。常见的催化剂包括贵金属、氧化物、酸碱等，它们能够通过吸附、解离、表面扩散等方式与反应物发生作用，从而促进反应的进行。其次，催化重整的反应机理通常包括吸附、解离、表面扩散、再组合等步骤，这些步骤相互作用，共同完成了原料分子的重新排列组合，生成产物的过程。
烷烃重整是指通过催化剂的作用，将低碳数的烷烃分子重新排列组合成为高碳数的烷烃或芳香烃的反应过程。常见的烷烃重整反应包括异构烷烃转化为环烷烃或芳香烃的反应，如异辛烷转化为苯乙烯的过程。这种类型的催化重整反应在汽油、航空燃料等燃料生产中具有重要意义，能够提高产品的辛烷值和抗爆性能，改善燃料的质量。
芳烃重整是指通过催化剂的作用，将低芳烃含量的混合物转化为高芳烃含量的产物的反应过程。常见的芳烃重整反应包括甲基环己烷转化为二甲苯的过程，苯与丙烯发生酸性催化重整反应生成乙苯等。这种类型的催化重整反应在苯乙烯、乙苯等芳烃产品的生产中具有重要意义，能够提高产品的收率和纯度，满足市场需求。
总的来说，催化重整原理是一种通过催化剂作用促进原料分子重新排列组合生成高能量、高附加值产物的重要反应过程。它在能源领域、化工领域、材料科学等多个领域都有着广泛的应用前景。随着科学技术的不断进步，相信催化重整原理将会得到更深入的理解，并在未来发展中发挥更加重要的作用。
催化重整 2
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。改变催化剂中的酸性组分及其含量可以调节其酸性功能。为了改善催化剂的稳定性和活性，自60年代末以来出现了各种双金属或多金属催化剂。这些催化剂中除铂外，还加入铼、铱或锡等金属组分作助催化剂，以改进催化剂的性能。
1、简述芳烃的主要来源及主要生产过程。
1、简述芳烃的主要来源及主要生产过程。
芳烃最初全部来源于煤焦化工业，但焦化芳烃在数量上、质量上都渐渐不能满足有机工业需求，为弥补不足，品质优良的石油芳烃得到迅速发展，已成为芳
烃主要来源，约占全部芳烃的80%。
芳烃的主要生产过程：Ⅰ石脑油催化重整生产芳烃 Ⅱ裂解汽油生产芳烃
Ⅲ 轻烃芳构化与重芳烃的轻质化
2、芳烃的主要产品有哪些？各有何用途？
芳烃主要产品有三苯（苯、甲苯、二甲苯）、C9芳烃、萘等。
苯：可以用来合成苯乙烯、环己烷、苯酚、苯胺及烷基苯等；
甲苯：有机合成的优良溶剂，还可以合成异氰酸酯、甲酚，或通过歧化和脱烷基制苯。
对二甲苯：用于生产对苯二甲酸，进而生产对苯二甲酸乙二醇酯、丁二醇酯
等聚酯树脂。聚酯树脂是生产涤纶纤维、聚酯薄片，聚酯中空容器的原料。
间二甲苯：主要用途是生产对苯二甲酸及少量的间苯二腈，后者是生产杀菌
剂的单体，间苯二甲酸则是生产不饱和聚酯树脂的基础原料。 邻二甲苯：主要是生产领苯二甲酸酐，进而生产增塑剂，如领苯二甲酸二辛
酯、领苯二甲酸二丁酯等。
C9芳烃：目前主要分离出偏三甲苯和均三甲苯用于制偏苯三酸酐和均苯四甲
酸二酐等，用于涂料，合成树脂等。
萘:主要用于生产染料、鞣料、润滑剂、杀虫剂、防蛀剂等。
3、试论芳烃转化的必要性与意义，主要的芳烃转化反应有哪些？
开发芳烃的转化是为了依据市场的供求调节和平衡各种芳烃的产量，解决
供需不平衡的矛盾。 主要的芳烃转化反应如下Ⅰ.异构化反应：间二甲苯转化为对二甲苯及邻二
甲苯；Ⅱ.歧化反应：甲苯歧化为二甲苯。Ⅲ.烷基化反应：苯与乙烯通过烷基化
转化为乙苯；Ⅳ.脱烷基化：甲苯和氢气通过脱烷基化转化为苯。
4、试分析我国与美国、日本的芳烃生产各有何特点及其原因。
焦化芳烃生产：我国焦化芳烃主要采用硫酸精制法，少数新建大型焦化厂采
用催化加氢精制法。日本、美国的焦化厂全部采用催化加氢精制法。
石油芳烃的生产：目前以石油为原料是生产芳烃主要方法，美国资源丰富，苯的需求量也较大，需通过甲苯脱烷基制苯补充苯的不足，而对二甲苯与邻二甲
催化重整 3
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。
第五章 催化重整全
第五章 催化重整
第一节 概述
一. 催化重整目的
催化重整（Catalytic Reforming）是以石脑油为原料，有氢气和催化剂存在，在一定温度、压力等反应条件下，使烃类分子发生重排，将石脑油转化为富含芳烃的重整生成油的工业过程。根据催化重整产品特点，催化重整过程有三个方面的目的：
①生产高辛烷值汽油组分；
②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等单体芳烃）；
③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。
二. 催化重整地位和作用
催化重整由于其特殊的产品结构及性能，使其在炼油行业和石油化工行业占有特殊的地位，并在各自的行业发挥特殊的作用。
1.催化重整在炼油工业中地位和作用
1）重整汽油是车用汽油的主要调合组分
车用汽油一般的调合组分有：直馏汽油、催化裂化汽油、催化重整汽油、加氢裂化汽油、热加工汽油、烷基化汽油、异构化汽油、叠合汽油、MTBE及丁烷等组分。表5.1.1、表5.1.2、表5.1.3分别列出北美和欧洲、我国及美国汽油调和组分的构成。
表5.1.1 北美和欧洲汽油调和组分的构成 单位：%
汽油调合组分 世界范围总和 北 美 欧 洲
占世界汽油总量
直馏汽油
催化裂化汽油
催化重整汽油
加氢裂化汽油
烷基化汽油
C5/C6异构化汽油
叠合/二聚汽油
MTBE
ETBE
TAME
丁烷
乙醇
合计 100.0
9.0
34.0
33.0
2.0
8.0
6.0
0.8
1.0
0.1
0.1
5.0
0.9
100.0 40.0
4.0
37.0
39.0
3.0
13.0
6.0
1.0
1.3
--
0.1
5.0
1.4
100.0 38.0
8.0
28.0
41.0
2.0
4.0
催化重整装置技术问答
催化重整装置技术问答
第一章原料预分馏过程
1.何谓催化重整?催化重整装置的任务是什么?生产汽油与生产芳烃在流程上有何不同?
催化重整是一种石油二次加工过程。这一过程是以含C6~C11烃的石脑油为原料：在一定的操作条件和催化剂的作用下。原料(烃)分子结构发生重新排列，使环烷烃和烷烃转化成芳烃或异构烷烃，同时副产部分氢气。
催化重整装置的任务是：①能够生产低分子石油芳烃―苯、甲苯和二甲苯等，因而它是生产芳香系石油化工产品的龙头装置，是芳烃联合装置的核心部分；②催化重整反应生成的产物―芳烃和异构烷烃具有很高的辛烷值，因此催化重整又是生产高辛烷值汽油组分的重要过程；③此外，副产的氢气是加氢裂化等用氢装置的重要氢气来源。综上所述，催化重整是炼油和石油化工的重要生产工艺之一，但生产汽油与生产芳烃的工艺流程不同。
（1）生产苯类芳烃的重整装置，需要设置单独的芳烃分离工艺过程。而生产汽油的重整装置则不需要。
芳烃分离过程是借助某种萃取剂(如甘醇类溶剂、环丁矾等)，将重整生成油中的芳烃抽出，再借助芳烃精馏过程，将单体芳烃苯、甲苯及二芳烃分离出来。
（2）生产汽油的重整装置，虽然不需要芳烃抽提过程。但要生产符合汽油规格指标要求的高辛烷值汽油调合组分，通常需将重整生成油中的低分子烃脱除，因此，需设置重整
生成油稳定塔，将C4以下的烃类脱除。
无论是生产苯类芳烃产品，还是生产高辛烷值汽油组分的重整装置都离不了原料预处理过程和重整反应过程。
2.重整原料有哪些来源?各有何特点?
在炼厂中，催化重整装置主要是加工常减压装置得到的低辛烷值直馏石脑油(粗汽油)。有些炼油厂，为了提高全厂汽油的辛烷值，将低辛烷值焦化石脑油、减粘石脑油经加氢精制后也送到催化重整装置处理。在国外，有些炼油厂甚至把催化裂化汽油中辛烷值较低的馏分经加氢后送到重整装置进行加工。加氢裂化装置得到的重石脑油也是生产芳烃的主要原料来源。
芳烃转化过程综述
芳烃转化过程综述
摘要 本文献系统介绍了芳烃的基本定义及其主要产品苯、甲苯、二甲苯的主要特点以及其在工业上的主要应用，综述了近些年来对芳烃生产、转化、分离技术在科学研究与生产发展的概况及国内外芳烃产品生产技术的发展形势与生产格局，并展望了未来芳烃生产新技术的发展趋势。
关键词 芳烃，转化，苯，发展
1.概述[1]
芳烃是芳香族碳氢化合物的简称，亦称芳香烃，也是含苯结构的碳氢化合物的总称。这类化合物从其碳氢比来看，具有高度不饱和性，但实际确实比较稳定的。与脂肪烃和脂环烃不同，其化学行为是：比较容易进行取代反应，不易进行加成反应和氧化反应，这种特性曾作为芳香性的标志。我们常说的芳烃，一般指分子中含有苯环结构的芳烃，而不含苯环结构的芳烃，称为非苯芳烃。芳烃中的“三苯”（苯、甲苯、二甲苯，简称BTX）和烯烃中的“三烯”（乙烯、丙烯、丁二烯）是化学工业的基础原料，具有重要地位。芳烃中以苯、甲苯、二甲苯、乙苯、异丙苯、十二烷基苯和萘最为重要，这些产品广泛应用于合成树脂、合成纤维、合成橡胶、合成洗涤剂、增塑剂、染料、医药、农药、炸药、香料、专业化学品等工业。对发展国民经济、改善人民生活起着极其重要的作用。化学工业所需要的芳烃主要是苯、甲苯、二甲苯。苯可以用来合成苯乙烯、环己烷、苯酚、苯胺及烷基苯等；甲苯不仅是有机合成的优良溶剂，而且可以很撑异氰酸酯、甲酚，或通过歧化和脱烷基制备苯；二甲苯和乙苯同属C8 芳烃，二甲苯异构体分别为对二甲苯、邻二甲苯和间二甲苯。工业上常用术语的“混合二甲苯”实际上是乙苯和三个二甲苯异构体组成的混合物。对二甲苯主要用于生产对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯，与乙二醇反应生成的聚酯用于生产纤维、胶片和树脂，是最重要的合成纤维和塑料之一；邻二甲苯主要用途是生产邻苯二甲酸酐，进而生产增塑剂，如邻苯二甲酸二辛酯（DOP）、邻苯二甲酸二丁酯（DBP）等；间二甲苯的主要用途是生产间苯二甲酸及少量的间苯二腈，后者是生产杀菌剂的单体，间苯二甲酸则是生产不饱和聚酯树脂的基础原料；乙苯的主要用途是制取苯乙烯，进而生产丁苯橡胶和苯乙烯塑料等。C9 芳烃组分中，异丙苯用于生产苯酚/丙酮的量最大，但在C9 芳烃组分中的含量太低，故工业上均由苯烃法生产。偏三甲苯主要用于生产偏苯三酸，进而生产幼稚增塑剂、醇酸树脂涂料、聚酰亚胺树脂、不饱和聚酯、环氧树脂的固化剂等。相当数量的偏三甲苯还用于维生素E等药品的生产。均三甲苯用于生产均苯三酸（进而制取醇酸树脂和增塑剂）以及染料中间体、橡胶和塑料等的稳定剂。C10 芳烃中均四甲苯的主要用途是生产均苯四酸酐，进而制取聚酰亚胺等耐热性树脂，大量用与国防和航空工业等尖端部门，也用佐环氧树脂的固化剂和耐高温增塑剂。对二已苯用佐对二甲苯吸附分离中的脱附剂。萘主要用于生产染料、润滑剂、杀虫剂、防蛀剂等。 2.芳烃的分类