曲喜臣(中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司，内蒙古鄂尔多斯017209)

催化重整循环氢的作用

曲喜臣(中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司，内蒙古鄂尔多斯017209)

随着我国经济社会的不断进步，国民生产水平不断提高，对汽油和石油化工原料的质量要求非常高，因此对炼油厂的处理工艺越来越重视，催化重整技术在炼油厂中的应用也越来越广泛。催化重整是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。是炼油厂中二次加工的生产装置之一，催化重整过程中会产生大量的廉价氢气，是炼油厂中重要的的氢气来源，但是催化过程也需要循环氢气的存在，且在过程中起到了决定性的作用。本文主要介绍了催化重整的过程，并重点介绍了循环氢气在催化重整过程中的作用及意义。

催化重整;循环氢气;作用

1 催化重整技术的介绍

催化重整技术自上世纪五十年代起始于美国，以建成世界上第一套铂催化重整装置为里程碑节点，但是目前随着工艺技术的改进和科技的发展，这种催化剂的活性不高，催化效果不佳，被其他高活性的催化剂所替代，以铂为催化剂的重整技术已经被淘汰。双金属催化剂的应用，大大提高了催化重整的反应深度，产生的芳烃和氢气产率较之前有了很大的进步，刷新了催化重整技术当前的工艺流程，标志着催化重整技术历史性的变革。近年来，我国催化重整装置不断应用到炼油厂中，成为了炼油厂关键的设备，副产大量廉价的氢气为炼油厂的生产运行提供了氢气，降低了炼油厂的生产成本。

催化重整技术是提高原油炼化汽油，柴油品质的重要手段，为了满足广大人民群众对汽油柴油的需求，符合国家节能环保的要求，高辛烷值的汽油柴油是炼油厂的发展趋势。我国目前炼油厂中催化重整装置主要生产芳烃，生产高辛烷值的汽油逐渐成为炼油厂的重要内容。

在催化重整反应过程中，装置内主要发生四个反应，主要包括：①环烷烃脱氢；②烷烃脱氢环化；③异构化；④加氢裂化。

2 催化重整的工艺流程

以含有烷烃、环烷烃和芳烃为主要原料的石脑油和低质量汽油为原料，其中含量丰富的多环烷烃是优质的重整原料，当前世界上的催化重整装置主要用于生产高辛烷值汽油，以提高汽油使用效率降低汽油燃烧对环境的污染。由于催化重整催化剂的活性受到外界因素的影响非常严重，对于杂质非常敏感，很容易失去活性，造成催化效果的降低，因此原料中的烯烃、水以及其他金属杂质在进入装置反应之前必须通过除杂设备进行去除。对该过程的影响因素除了原料性质和催化剂类型以外，还有温度、压力、空速和氢油比。温度高、压力低、空速小和低氢油比对生成芳烃有利，但为了抑制生焦反应，需要使这些参数保持在一定的范围内。此外，为了取得最好的催化活性和催化剂选择性，有时在操作中还注入适当的氯化物以维持催化剂的氯含量稳定。

该催化重整工艺流程主要包括原料预处理和重整两个工序，在以生产芳烃为目的时,还包括芳烃抽提和精馏装置。经过原料预分馏系统，分离出重石脑油、轻石脑油及少量燃料气。轻石脑油送至灌区作为汽油调和组分，燃料气进入重整装置放空系统后出装置，重石脑油进入重整反应系统，与循环氢混合并加热至450～490℃后,在1～1.2MPa下进入反应器。反应器由4个串联，其间设有加热炉，以补偿反应所吸收的热量。重整反应系统生成氢气和重整反应生成油，氢气一部分循环，一部分加压后送至氢气外管网，重整生成油送至稳定系统。稳定系统分离出燃料气并入装置内燃料气管网，液化石油气送至液化气灌区，稳定塔脱去轻组分送至灌区后作为好辛烷值汽油和组分。（研究法辛烷值95以上），或送往芳烃抽提装置生产芳烃。

3 催化重整技术循环氢的作用

催化重整的副产是氢气，在反应进行的前阶段会产生大量的氢气，加氢裂化反应过程中会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，这个反应的过程中需要消耗大量的氢气，不仅如此，在升温升压的过程中，很容易由于分压不均造成焦化反应的生成。整个催化重整反应都需要循环氢气的存在，在这个反应过程中使用循环氢气的目的是：

（1）是抑制生焦反应，保护催化剂。在催化重整反应进行中，还会有其他的副反应进行，整个过程都需要保证催化剂的活性，才能保证反应的顺利向前进行。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，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。催化重整反应中各阶段的催化剂由于反应的不同而不同，前两个反应是脱氢反应，需要保持脱氢催化剂的活性，在反应进行过程中，催化剂很容易跟反应产物及中间产物发生反应，降低催化剂活性，影响整个反应效果。

（2）同时也起到热载体的作用，减少反应床层温降，提高反应器内的平均温度。循环氢压缩机在正常工况下运行时，氢气在整个系统内循环做功，并未带走系统内的热量只是将热量从一端传递到另一端，及时带走了放热反应产生的热量的同时，又为吸热反应提供需要的能量，保证整个系统的高效运转。及时将热量传递给周围降低了反应床内的温度差，进而提高整个反应的温度。

（3）烯烃饱和。在反应进行过程中，需要将不饱和的烯烃通过加氢反应器，生成饱和的烷烃，进而除去重整反应中不稳定的烯烃，防止其他副反应的发生。烯烃饱和生成的烷烃还可以进行重整反应，生产出需要的油品及其他相关的产品，提高了原料的利用率。

（4）还可以起到稀释原料的作用，使原料更均匀的与催化剂接触。（在压力一定的情况下，氢油比越大生焦反应越少，生产运行周期越长。但过大的氢油比会减少反应时间，从而减少了转化率，另外使压缩机消耗功率增大。）

（5）减轻加热炉燃烧负荷，通过减少循环氢进入加热炉的流量，使对应加热炉出口温度上升，从而减少对应加热炉燃料气的流量，达到了减轻加热炉的燃烧负荷。

循环氢影响着氢油比

在总压不变时，提高氢油比意味着提高氢分压，有利于抑制催化剂上积炭，对保护催化剂有利。但氢油比过大不利于脱氢反应，并且增加循环机的负荷，增加能耗。氢油比过大时，还会由于减少反应时间而降低了转化率，因此氢油比不宜过大；但如果氢油比过低会大大加快重整催化剂的生焦速度。故保持适宜的氢油比是重整运行的关键。

循环氢主要应用在循环氢氢压缩机中，该装置的作用主要是通过压缩机的工作来保证整个系统的氢气循环，防止由于外界其他杂质混入反应器，产生其他的副反应影响整个催化重整反应的纯度和产物。不仅如此催化重整的第三个反应是消耗氢气的，为了保证反应进行完全，在循环氢气的环境下，能够保证整个吸热反应的顺利进行。

总而言之，催化重整反应过程中尽管是个产生氢气的反应，但是在反应进行过程中，需要循环氢气的作用，保证整个系统的稳定运行，循环氢在这个重整反应中的是必不可少的，其在反应中的作用也是非常重要的。因此应该特别注意循环氢气在反应中的工况运行，以及循环氢压缩机的常见故障，及时发现及时维修。

4 结语

随着我国工业化进程的不断加深，对石油化工产品的质量提出了更高的要求，在工业生产以及日常的通运输方面，石油化工产品占据了重要地位。因此在炼油厂的各项装置运行过程中，催化重整技术对于提高炼油厂产品的质量和收率具有非常重要的意义。其中循环氢在反应中起到了重要作用：不仅有效的防止了焦化反应的进行，对于保证催化剂活性也起到了重要作用，而且循环氢气的存在还提高了氢油比，抑制了催化剂表面积碳，保护了催化剂活性。

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