催化重整

　　石油煉製過程之一，加熱、氫壓和催化劑存在的條件下，使原油蒸餾所得的輕汽油餾分（或石腦油）轉變成富含芳烴的高辛烷值汽油（重整汽油），並副產液化石油氣和氫氣的過程。重整汽油可直接用作汽油的調合組分，也可經芳烴抽提制取苯、甲苯和二甲苯。副產的氫氣是石油煉廠加氫裝置（如加氫精製、加氫裂化）用氫的重要來源。

　　沿革　20世紀40年代在德國建成瞭以氧化鉬（或氧化鉻）／氧化鋁作催化劑（見金屬氧化化物催化劑）的催化重整工業裝置，因催化劑活性不高，設備復雜，現已被淘汰。1949年美國公佈以貴金屬鉑作催化劑的重整新工藝，同年11月在密歇根州建成第一套工業裝置，其後在原料預處理、催化劑性能、工藝流程和反應器結構等方面不斷有所改進。1965年，中國自行開發的鉑重整裝置在大慶煉油廠投產。1969年，鉑錸雙金屬催化劑用於催化重整，提高瞭重整反應的深度，增加瞭汽油、芳烴和氫氣等的產率，使催化重整技術達到瞭一個新的水平。

　　化學反應　包括以下四種主要反應：①環烷烴脫氫；②烷烴脫氫環化；③異構化；④加氫裂化。反應①、②生成芳烴，同時產生氫氣，反應是吸熱的；反應③將烴分子結構重排，為一放熱反應（熱效應不大）；反應④使大分子烷烴斷裂成較輕的烷烴和低分子氣體，會減少液體收率，並消耗氫，反應是放熱的。除以上反應外，還有烯烴的飽和及生焦等反應，各類反應進行的程度取決於操作條件、原料性質以及所用催化劑的類型。

　　催化劑　近代催化重整催化劑的金屬組分主要是鉑，酸性組分為鹵素（氟或氯），載體為氧化鋁。其中鉑構成脫氫活性中心，促進脫氫反應；而酸性組分提供酸性中心，促進裂化、異構化等反應。改變催化劑中的酸性組分及其含量可以調節其酸性功能。為瞭改善催化劑的穩定性和活性，自60年代末以來出現瞭各種雙金屬或多金屬催化劑。這些催化劑中除鉑外，還加入錸、銥或錫等金屬組分作助催化劑，以改進催化劑的性能。

　　過程條件　原料為石腦油或低質量汽油，其中含有烷烴、環烷烴和芳烴。含較多環烷烴的原料是良好的重整原料。催化重整用於生產高辛烷值汽油時，進料為寬餾分，沸點范圍一般為80～180℃；用於生產芳烴時，進料為窄餾分，沸點范圍一般為60～165℃。重整原料中的烯烴、水及砷、鉛、銅、硫、氮等雜質會使催化劑中毒而喪失活性，需要在進入重整反應器之前除去。對該過程的影響因素除瞭原料性質和催化劑類型以外，還有溫度、壓力、空速和氫油比。溫度高、壓力低、空速小和低氫油比對生成芳烴有利，但為瞭抑制生焦反應，需要使這些參數保持在一定的范圍內。此外，為瞭取得最好的催化活性和催化劑選擇性，有時在操作中還註入適當的氯化物以維持催化劑的氯含量穩定。

　　工藝流程　主要包括原料預處理和重整兩個工序，在以生產芳烴為目的時，還包括芳烴抽提和精餾裝置。經過預處理後的原料進入重整工段(見圖)，與循環氫混合並加熱至490～525℃後，在1～2MPa下進入反應器。反應器由3～4個串聯，其間設有加熱爐，以補償反應所吸收的熱量。離開反應器的物料進入分離器分離出富氫循環氣（多餘部分排出），所得液體由穩定塔脫去輕組分後作為重整汽油，是高辛烷值汽油組分（研究法辛烷值90以上），或送往芳烴抽提裝置生產芳烴。

　　應用和發展　催化重整是提高汽油質量和生產石油化工原料的重要手段，是現代石油煉廠和石油化工聯合企業中最常見的裝置之一（見彩圖）。據統計，1984年全世界催化重整裝置的年處理能力已超過350Mt，其中大部分用於生產高辛烷值汽油組分。中國現有裝置則多用於生產芳烴，生產高辛烷值汽油組分的裝置也正在發展。

鉑催化重整裝置

　　為瞭解決因強化操作而引起的催化劑結焦的問題，除改進催化劑的性能外，在催化劑再生方式上開辟瞭以下三種途徑：①半再生，即經過一個周期的運轉後，把重整裝置停下，催化劑就地進行再生。②循環再生，設幾個反應器，每一個反應器都可在不影響裝置連續生產的情況下脫離反應系統進行再生。③連續再生，催化劑可在反應器與再生器之間流動，在催化重整正常操作的條件下，一部分催化劑被送入專門的再生器中進行再生。再生後的催化劑再返回反應器。

　　

參考書目

G.D.Hobson，Modern Petroleum Technology，5th ed.，Part1 &2，John Wiley &Sons，New York.1984.