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[摘 要]炼油企业通过催化重整技术的应用，促使馏分中烃类分子重新排列，产生新的分子结构，能显著提高产品性能及经济效益。本文对催化重整技术在炼油厂中的应用进行探讨，给炼油厂催化重整技术的应用提供参考。
[关键词]催化重整技术 主要设备 发展趋势
中图分类号：TE624.42 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）44-0025-01
1.催化重整的主要设备
催化重整单元工艺复杂，集中了反应器、加热炉、氢气压缩机等重要设备，是整个装置的核心部位，重整反应的深度直接影响最终产品的质量。而催化剂是重整过程中最主要的因素，重整单元操作中的关键是保护催化剂，主要应防止催化剂中毒，防止催化剂迅速积炭，防止催化剂金属烧结和载体破碎，密切注意环境控制和原料性质变化，及时采取措施。因此无论是开停工或正常运行及事故状态下都应以此为前提。
1）反应器：加氢、重整、加氢精制等化学反应都在各种反应器中进行，而且反应器中的工作温度、工作压力都较高，充满易燃、易爆的烃类物质。因此，生产中应时刻关注反应器温度、压力的变化，定期对温度自保系统，自动报警装置进行校验。应该装备一些在线监测设备和自动调整系统。
2）高压分离器：在反应器反应的产物要在高压分离器中进行气、油、水三相分离。当高压分离器中的液面过高，可能会造成循环氢气带液从而损坏压缩机；如果分离器中液面过低，则可能会出现高压窜低压事故。因此对高压分离器的一些安全附件如安全线、液位计、压力表、调节线等必须做到经常检查、定期校验。
3）氢气压缩机：在炼厂中一些规模较小的半再生装置，其氢压机多数使用往复式氢压机，而在大炼油厂，往复式压缩机满足不了生产。因此，连续再生重整循环氢使用的是离心式压缩机，而增压氢则是采用往复式压缩机，以获得更高的压力。氢压机都是重整装置的“心脏”，是装置的关键设备，如果使用不当则会引发停车，会造成催化剂严重积炭。甚至造成各种危害更大的事故，因此必须精心维护和操作。
2.重整反应的主要操作參数
2.1 反应温度
提高反应温度不仅能使化学反应速度加快，而且对强吸热的脱氢反应的化学平衡也很有利，但提高反应温度会使加氢裂化反应加剧、液体产物收率下降、催化剂积碳加快及受到设备材质和催化剂耐热性能的限制，因此，在选择反应温度时应综合考虑各方面的因素。
由于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，重整反应器一般由三至四个反应器串联，反应器之间通过加热炉加热到所需的反应温度。
2.2 反应压力
根据工艺条件反应压力的选择有两种方法：一种是采用较低压力，例如采用连续重整或循环再生强化重整工艺；另一种是采用较高的压力，虽然转化率不太高，但可延长操作周期，例如采用固定床半再生式重整工艺。
根据原料性质选择不同的压力：易生焦的原料要采用较高的反应压力，例如高烷烃原料比高环烷烃原料容易生焦，重馏分也容易生焦，对这类易生焦的原料通常要采用较高的反应压力。
根据催化剂性能反应不同的压力：催化剂的容焦能力大、稳定性好，则可以采用较低的反应压力。
2.3 空速
环烷烃脱氢反应的速度很快，在重整条件下很容易达到化学平衡，空速的大小对这类反应影响不大；而烷烃环化脱氢反应和加氢裂化反应速度慢，空速对这类反应有较大的影响。所以，在加氢裂化反应影响不大的情况下，适当采用较低的空速对提高芳烃产率和汽油辛烷值有好处。通常在生产芳烃时，采用较高的空速；生产高辛烷值汽油时，采用较低的空速，以增加反应深度，使汽油辛烷值提高。但空速较低增加了加氢裂化反应程度，使汽油收率降低，导致氢消耗量和催化剂结焦增加。选择空速时还应考虑到原料的性质和装置的处理量。对环烷基原料，可以采用较高的空速；而对烷基原料则采用较低的空速。空速越大，装置处理量越大。
3.催化重整技术的发展
3.1 发展阶段
自1940年在美国建成世界第一套重整装置以来，催化重整工艺技术不断发展，根据不同的工艺流程、催化剂类型、催化剂再生差异，相续涌现了不同的重整工艺，如（半再生重整工艺、循环再生重整工艺、连续重整工艺），在未来的发展趋势里，连续重整工艺是未来发展的主流，催化剂的研究也都着重于连续重整。
（1）从1940年初开始的阶段，这个时期是以氧化钼和氧化铝、氧化铬和氧化铝为催化剂的重整过程，亦称为临氢重整过程，可以生产RON为80左右的汽油。其缺点就是催化剂活性不高，积炭快，反应周期短，处理能力小，操作费用大，汽油的辛烷值也不高。
（2）从1949年后美国环球油品公司开发出了铂重整催化剂；并建成了用Pt/A1203作催化剂的重整装置，从此开始了催化重整大力发展的时期。Pt/A1203催化剂的活性高、稳定性好、选择性好、液体产物收率高，反应运转周期长，催化剂表面积炭后经过再生其活性基本可以恢复到新鲜催化剂的水平。
（3）1967年雪弗隆研究公司研究成功铂铼/氧化铝双金属重整催化剂并投入工业应用，称为铂铼重整。从此开始双金属和多金属重整催化剂及其相关工艺技术发展的时期，并逐步取代了铂重整催化剂。其突出优点就是容炭能力强，稳定性较高，因而可以在较高的反应温度和较低的氢分压下操作，催化剂还能保持良好的活性，汽油的辛烷值与产率、芳烃与氢气的产率均比较高。典型的铂铼重整工艺流程的优点是：工艺反应系统简单，运转、操作与维护比较方便，建筑费用较低，应用最广泛。缺点是：由于催化剂活性变化，要求不断变更运转条件（主要是反应温度），到了运转末期，反应温度相当高，导致重整油收率下降，氢纯度降低，气体产率增加，而且停工再生影响全厂生产，装置开工率较低。
（4）目前UOP 与IFP 公司在技术开发的过程中不断完善，相继由第1 代连续催化重整转变成第2 代连续催化重整，UOP 公司已有了第3 代连续催化重整。虽然在连续催化重整工艺中，体现了连续催化重整技术相互渗透、取长避短，但两者仍存在着本质上的区别，主要体现在反应器布置和再生回路流程，即UOP 连续催化重整采用重叠式反应器布置和热循环再生回路流程，而IFP 连续催化重整采用并列式反应器布置和冷循环再生回路流程。美UOP 反应器重叠布置，催化剂提升次数少，流程简单，占地少，但反应器整体高，设备制造和运输都比较困难；同时反应器框架较高，操作维修不方便。法国IFP 采用冷循环再生回路流程，设备和管线材质要求低，容易制造，但流程较复杂，设备数量较多，从已投产的工业装置看，两个公司的技术都是成熟的，效益是可观的。
3.2 发展趋势
当前催化重整面临着原油重质化、劣质化，节能降耗及环保方面的挑战，通过催化重整生成的油、氢气、芳烃产率以及高附加值产品产率最大化是炼厂的目标，基于此，催化重整技术朝着大型化（大型芳烃联合装置）、连续化、低压化、催化剂加速换代及设备与控制系统新型化的趋势发展。
4.结语
催化重整技术以其操作压力低、液收高、氢气产率高等优点，开创了炼油工业中重整工艺新纪元，尤其是随着全球运输燃料需求的增长和全球环境法规、条例日趋严格的条件下，催化重整工艺又成为当今炼油工业生产必不可少的工艺之一。随着催化重整装置的规模大型化，一些新的设计被采用，使其连续重整技术日趋完善，并在越来越多的重整过程中被采用。
参考文献
[1] 王基铭.我国炼油工业面临的挑战和对策[J].石油炼制与化工，2009，11（5）：1-6.
[关键词]催化重整技术 主要设备 发展趋势
中图分类号：TE624.42 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）44-0025-01
1.催化重整的主要设备
催化重整单元工艺复杂，集中了反应器、加热炉、氢气压缩机等重要设备，是整个装置的核心部位，重整反应的深度直接影响最终产品的质量。而催化剂是重整过程中最主要的因素，重整单元操作中的关键是保护催化剂，主要应防止催化剂中毒，防止催化剂迅速积炭，防止催化剂金属烧结和载体破碎，密切注意环境控制和原料性质变化，及时采取措施。因此无论是开停工或正常运行及事故状态下都应以此为前提。
1）反应器：加氢、重整、加氢精制等化学反应都在各种反应器中进行，而且反应器中的工作温度、工作压力都较高，充满易燃、易爆的烃类物质。因此，生产中应时刻关注反应器温度、压力的变化，定期对温度自保系统，自动报警装置进行校验。应该装备一些在线监测设备和自动调整系统。
2）高压分离器：在反应器反应的产物要在高压分离器中进行气、油、水三相分离。当高压分离器中的液面过高，可能会造成循环氢气带液从而损坏压缩机；如果分离器中液面过低，则可能会出现高压窜低压事故。因此对高压分离器的一些安全附件如安全线、液位计、压力表、调节线等必须做到经常检查、定期校验。
3）氢气压缩机：在炼厂中一些规模较小的半再生装置，其氢压机多数使用往复式氢压机，而在大炼油厂，往复式压缩机满足不了生产。因此，连续再生重整循环氢使用的是离心式压缩机，而增压氢则是采用往复式压缩机，以获得更高的压力。氢压机都是重整装置的“心脏”，是装置的关键设备，如果使用不当则会引发停车，会造成催化剂严重积炭。甚至造成各种危害更大的事故，因此必须精心维护和操作。
2.重整反应的主要操作參数
2.1 反应温度
提高反应温度不仅能使化学反应速度加快，而且对强吸热的脱氢反应的化学平衡也很有利，但提高反应温度会使加氢裂化反应加剧、液体产物收率下降、催化剂积碳加快及受到设备材质和催化剂耐热性能的限制，因此，在选择反应温度时应综合考虑各方面的因素。
由于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，重整反应器一般由三至四个反应器串联，反应器之间通过加热炉加热到所需的反应温度。
2.2 反应压力
根据工艺条件反应压力的选择有两种方法：一种是采用较低压力，例如采用连续重整或循环再生强化重整工艺；另一种是采用较高的压力，虽然转化率不太高，但可延长操作周期，例如采用固定床半再生式重整工艺。
根据原料性质选择不同的压力：易生焦的原料要采用较高的反应压力，例如高烷烃原料比高环烷烃原料容易生焦，重馏分也容易生焦，对这类易生焦的原料通常要采用较高的反应压力。
根据催化剂性能反应不同的压力：催化剂的容焦能力大、稳定性好，则可以采用较低的反应压力。
2.3 空速
环烷烃脱氢反应的速度很快，在重整条件下很容易达到化学平衡，空速的大小对这类反应影响不大；而烷烃环化脱氢反应和加氢裂化反应速度慢，空速对这类反应有较大的影响。所以，在加氢裂化反应影响不大的情况下，适当采用较低的空速对提高芳烃产率和汽油辛烷值有好处。通常在生产芳烃时，采用较高的空速；生产高辛烷值汽油时，采用较低的空速，以增加反应深度，使汽油辛烷值提高。但空速较低增加了加氢裂化反应程度，使汽油收率降低，导致氢消耗量和催化剂结焦增加。选择空速时还应考虑到原料的性质和装置的处理量。对环烷基原料，可以采用较高的空速；而对烷基原料则采用较低的空速。空速越大，装置处理量越大。
3.催化重整技术的发展
3.1 发展阶段
自1940年在美国建成世界第一套重整装置以来，催化重整工艺技术不断发展，根据不同的工艺流程、催化剂类型、催化剂再生差异，相续涌现了不同的重整工艺，如（半再生重整工艺、循环再生重整工艺、连续重整工艺），在未来的发展趋势里，连续重整工艺是未来发展的主流，催化剂的研究也都着重于连续重整。
（1）从1940年初开始的阶段，这个时期是以氧化钼和氧化铝、氧化铬和氧化铝为催化剂的重整过程，亦称为临氢重整过程，可以生产RON为80左右的汽油。其缺点就是催化剂活性不高，积炭快，反应周期短，处理能力小，操作费用大，汽油的辛烷值也不高。
（2）从1949年后美国环球油品公司开发出了铂重整催化剂；并建成了用Pt/A1203作催化剂的重整装置，从此开始了催化重整大力发展的时期。Pt/A1203催化剂的活性高、稳定性好、选择性好、液体产物收率高，反应运转周期长，催化剂表面积炭后经过再生其活性基本可以恢复到新鲜催化剂的水平。
（3）1967年雪弗隆研究公司研究成功铂铼/氧化铝双金属重整催化剂并投入工业应用，称为铂铼重整。从此开始双金属和多金属重整催化剂及其相关工艺技术发展的时期，并逐步取代了铂重整催化剂。其突出优点就是容炭能力强，稳定性较高，因而可以在较高的反应温度和较低的氢分压下操作，催化剂还能保持良好的活性，汽油的辛烷值与产率、芳烃与氢气的产率均比较高。典型的铂铼重整工艺流程的优点是：工艺反应系统简单，运转、操作与维护比较方便，建筑费用较低，应用最广泛。缺点是：由于催化剂活性变化，要求不断变更运转条件（主要是反应温度），到了运转末期，反应温度相当高，导致重整油收率下降，氢纯度降低，气体产率增加，而且停工再生影响全厂生产，装置开工率较低。
（4）目前UOP 与IFP 公司在技术开发的过程中不断完善，相继由第1 代连续催化重整转变成第2 代连续催化重整，UOP 公司已有了第3 代连续催化重整。虽然在连续催化重整工艺中，体现了连续催化重整技术相互渗透、取长避短，但两者仍存在着本质上的区别，主要体现在反应器布置和再生回路流程，即UOP 连续催化重整采用重叠式反应器布置和热循环再生回路流程，而IFP 连续催化重整采用并列式反应器布置和冷循环再生回路流程。美UOP 反应器重叠布置，催化剂提升次数少，流程简单，占地少，但反应器整体高，设备制造和运输都比较困难；同时反应器框架较高，操作维修不方便。法国IFP 采用冷循环再生回路流程，设备和管线材质要求低，容易制造，但流程较复杂，设备数量较多，从已投产的工业装置看，两个公司的技术都是成熟的，效益是可观的。
3.2 发展趋势
当前催化重整面临着原油重质化、劣质化，节能降耗及环保方面的挑战，通过催化重整生成的油、氢气、芳烃产率以及高附加值产品产率最大化是炼厂的目标，基于此，催化重整技术朝着大型化（大型芳烃联合装置）、连续化、低压化、催化剂加速换代及设备与控制系统新型化的趋势发展。
4.结语
催化重整技术以其操作压力低、液收高、氢气产率高等优点，开创了炼油工业中重整工艺新纪元，尤其是随着全球运输燃料需求的增长和全球环境法规、条例日趋严格的条件下，催化重整工艺又成为当今炼油工业生产必不可少的工艺之一。随着催化重整装置的规模大型化，一些新的设计被采用，使其连续重整技术日趋完善，并在越来越多的重整过程中被采用。
参考文献
[1] 王基铭.我国炼油工业面临的挑战和对策[J].石油炼制与化工，2009，11（5）：1-6.