向國際型工程公司過渡

1、,2024/2/28,2,催化重整,2024/2/28,3,目錄,1. 目前我國催化重整現(xiàn)狀2. 催化重整的反應(yīng)3. 催化重整工藝類型及技術(shù)特點(diǎn)4.  催化重整裝置的工藝流程5. 催化重整的專用設(shè)備6. 重整裝置能耗分析7. 降低重整能耗的措施8. 流程改進(jìn)及提高效益的某些措施9. 安全設(shè)施設(shè)置的考慮10. 裝置的擴(kuò)能改造11. 投資及成本分析12. 結(jié)束語,2024/2

2、/28,4,1. 目前我國催化重整現(xiàn)狀,1965年我國在大慶建成投產(chǎn)了第一套10萬噸/年的工業(yè)化催化重整裝置經(jīng)過40年的發(fā)展，到2005年3月共建成投產(chǎn)催化重整裝置65套總加工能力2190萬噸/年，約占原油總加工能力的10%左右連續(xù)重整裝置18套，加工能力為1190萬噸/年半再生重整裝置47套，加工能力為1000萬噸/年,2024/2/28,5,,2024/2/28,6,,90年代以前的25年，建成投產(chǎn)了21套催化重整裝

3、置，其中只有一套連續(xù)重整裝置90年代以后的15年間共建成投產(chǎn)了44套催化重整裝置，占全部投產(chǎn)裝置總套數(shù)的68%；而其加工能力占全部投產(chǎn)裝置總能力的82.4%90年代以后的15年就建成投產(chǎn)了17套連續(xù)重整，占全部投產(chǎn)連續(xù)重整裝置總套數(shù)的94.4%,占能力的95%,2024/2/28,7,已建成裝置的規(guī)模分布情況,2024/2/28,8,裝置按目的產(chǎn)品分類,目的產(chǎn)品為芳烴的為23套，加工能力為770萬噸/年，占總能力的35.1%；

4、目的產(chǎn)品為高辛烷值汽油組分的為30套，加工能力為820萬噸/年，占總能力的37.5%；在生產(chǎn)芳烴的同時(shí)兼顧生產(chǎn)汽油的為12套，加工能力為600萬噸/年，占總能力的27.4%。,2024/2/28,9,,連續(xù)重整裝置占總套數(shù)的27.7%，加工能力卻占到了54.3%。18套連續(xù)重整裝置中的5套平均反應(yīng)壓力為0.8MPa左右,其余的平均反應(yīng)壓力為0.35MPa左右，單套裝置的平均能力為66萬噸/年；連續(xù)重整裝置所采用的工藝技術(shù)包

5、括了UOP和IFP兩家專利公司的各代專利技術(shù)，已具有國際水平。,2024/2/28,10,,半再生重整裝置的平均反應(yīng)壓力大多在1.5MPa左右單套裝置的平均能力為21.3萬噸/年，平均能力偏低 大多是80年代以后建設(shè)的，技術(shù)水平比較高,2024/2/28,11,,2024/2/28,12,,中石化集團(tuán)總公司所屬企業(yè)目前共建成投產(chǎn)催化重整裝置29套，總加工能力為1236萬噸/年中石化集團(tuán)總公司催化重整裝置的數(shù)量不到全國總數(shù)的一

6、半，但能力卻超過全國總能力的一半連續(xù)重整裝置單套裝置的平均能力為75萬噸/年,比全國單套平均能力高14%半再生重整單套裝置的平均能力為22.6萬噸/年,比全國單套平均能力稍高在已建成投產(chǎn)的催化重整裝置數(shù)量、能力、管理和操作水平還是在催化劑生產(chǎn)、掌握的工藝技術(shù)水平等諸方面高于全國平均水平。,2024/2/28,13,,半再生和連續(xù)重整催化劑都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，并達(dá)到國際水平半再生重整的工程設(shè)計(jì)全部國產(chǎn)化連續(xù)重整僅購買專利使用

7、權(quán)，全部工藝和工程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，并且開發(fā)出了以“逆流移動(dòng)床”為代表的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的連續(xù)重整專利技術(shù)。,2024/2/28,14,與發(fā)達(dá)國家相比還有差距,我國催化重整近年來發(fā)展較快、技術(shù)水平不低，但能力等差別較大先進(jìn)國家催化重整的加工能力已經(jīng)占原油一次加工能力的的20％以上。除總加工能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于歐州和北美外等發(fā)展中國家外，單套裝置尤其是半再生重整裝置的平均能力偏低由于原料來源等原因，現(xiàn)有的裝置普遍開工不足。因此，裝置的操

8、作成本高，大部分裝置的能耗都在4000MJ/t重整進(jìn)料以上,2024/2/28,15,,目前我國生產(chǎn)的車用汽油在質(zhì)量方面與世界燃料規(guī)范及國內(nèi)車用無鉛汽油新標(biāo)準(zhǔn)相比的主要差距烯烴含量高硫含量高芳烴及苯含量相對較低其中烯烴含量差距最大造成上述這種情況的主要原因是我國車用汽油的構(gòu)成不合理,2024/2/28,16,,我國車用汽油調(diào)和組分中催化裂化汽油所占比例太大催化重整汽油和其它高質(zhì)量汽油組分所占比例太小低辛烷值（直餾）

9、汽油組分還占一定比例。,2024/2/28,17,,催化重整裝置生產(chǎn)的汽油的特點(diǎn)辛烷值高烯烴含量很低芳烴含量較高基本不含硫、氮、氧等雜質(zhì)催化重整汽油的這些特點(diǎn)正好能彌補(bǔ)目前我國車用汽油的質(zhì)量缺點(diǎn)，是理想的可增加的調(diào)和組分。要實(shí)現(xiàn)車用汽油質(zhì)量的升級換代，就要調(diào)整汽油構(gòu)成，減少催化裂化汽油所占比例，增加其它汽油調(diào)和組分尤其是催化重整汽油的比例。,2024/2/28,18,,催化重整裝置與其它生產(chǎn)高質(zhì)量汽油的工藝相比其原料來

10、源廣范，加工量大可根據(jù)需要在一定范圍內(nèi)調(diào)整所生產(chǎn)的汽油辛烷值的高低是解決目前我國車用汽油質(zhì)量的最有效和最重要的手段。是實(shí)現(xiàn)汽油質(zhì)量升級的主要工藝,2024/2/28,19,,重整產(chǎn)氫是煉廠寶貴的氫源，目前，國內(nèi)柴油產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)也正在逐步提高，對硫含量等限制更加嚴(yán)格，所以要建設(shè)大量的加氫裝置，因而就需要大量的氫氣采用制氫等裝置生產(chǎn)的氫氣成本很高，生產(chǎn)每噸純氫近萬元催化重整可付產(chǎn)大量廉價(jià)的含氫氣體，重整裝置的純氫產(chǎn)率為2.5

11、％～4.0％,氫純度可達(dá)90%（分子），是加氫裝置非常好的氫源一套規(guī)模為60萬噸/年的催化重整裝置,采用半再生重整純氫產(chǎn)量至少每年1.5萬噸，采用連續(xù)重整純氫產(chǎn)量每年約2.4萬噸?？蔀橐惶?20～200萬噸/年的柴油加氫精制裝置提供氫氣，節(jié)省大量的制氫原料，降低加氫裝置的操作成本,2024/2/28,20,,催化重整裝置生產(chǎn)的汽油芳烴含量較高，一般為55～80（重）％可生產(chǎn)高純度的苯，甲苯，混合二甲苯及重芳烴等芳烴產(chǎn)品目前市

12、場上芳烴產(chǎn)品十分緊俏，價(jià)格較高我國已建成投產(chǎn)的催化重整裝置有一半是用來生產(chǎn)芳烴的,2024/2/28,21,,,我國的催化重整應(yīng)該/必然要大力發(fā)展：環(huán)保要求-北京等大城市汽車達(dá)歐Ш排放標(biāo)準(zhǔn)芳烴生產(chǎn)要求-國內(nèi)PX缺口極大,2024/2/28,22,,據(jù)統(tǒng)計(jì)和預(yù)測:到2010年我國還將建成投產(chǎn)約10套左右的重整裝置，其加工能力約為1000萬噸/年裝置規(guī)模趨于大型化，基本上都為連續(xù)重整裝置一半的生產(chǎn)能力用于高辛烷值汽油組

13、分，另一半用來生產(chǎn)芳烴。,2024/2/28,23,,我國重整裝置的平均處理能力偏低，處理量在40萬噸/年以下的裝置就有44套，占總數(shù)量的78%這些裝置因形不成經(jīng)濟(jì)規(guī)模，所以運(yùn)行成本高，經(jīng)濟(jì)效益差對這些裝置通過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)改造可以使其處理能力提高，其提高的幅度可達(dá)50～100%，而改造投資僅為相同規(guī)模裝置建設(shè)投資的50%～70%，并且可使其技術(shù)水平提高對現(xiàn)有的規(guī)模較小的裝置進(jìn)行技術(shù)改造以提高其處理能力，是提高我國重整處理能力另

14、一個(gè)最主要和最佳的途徑。,2024/2/28,24,2 催化重整反應(yīng),一、催化重整反應(yīng)類型 二、催化重整反應(yīng)特點(diǎn),2024/2/28,25,催化重整的化學(xué)反應(yīng),“重整”是指烴類分子重新排列成新的分子結(jié)構(gòu)。在有催化劑作用的條件下對石腦油（汽油餾分）進(jìn)行重整叫作“催化重整”。重整不改變碳原子數(shù)。如：

15、 C R－C－C－C－C R－C－C－C,,,,,,,,,2024/2/28,26,,一、重整化學(xué)反應(yīng)（一）芳構(gòu)化反應(yīng)1.六元環(huán)脫氫反應(yīng),2024/2/28,27,2.五元環(huán)烷烴異構(gòu)脫氫反應(yīng),,,,,,2024/2/28,28,3.烷烴環(huán)化脫氫反應(yīng),2024/2/28,

16、29,芳構(gòu)化反應(yīng)的特點(diǎn)是：①強(qiáng)吸熱，其中相同碳原子烷烴環(huán)化脫氫吸熱量最大，五元環(huán)烷烴異構(gòu)脫氫吸熱量最小，因此，實(shí)際生產(chǎn)過程中必須不斷補(bǔ)充反應(yīng)過程中所需的熱量；②體積增大，因?yàn)槎际敲摎浞磻?yīng)，這樣重整過程可生產(chǎn)高純度的富產(chǎn)氫氣；③可逆，實(shí)際過程中可控制操作條件，提高芳烴產(chǎn)率。六元環(huán)烷的脫氫反應(yīng)進(jìn)行得很快，在工業(yè)條件下能達(dá)到化學(xué)平衡，是生產(chǎn)芳烴的最重要的反應(yīng)；五元環(huán)烷的異構(gòu)脫氫反應(yīng)比六元環(huán)烷的脫氫反應(yīng)慢很多，但大部分也能轉(zhuǎn)化為芳烴；烷烴環(huán)化

17、脫氫反應(yīng)的速率較慢，在一般鉑重整過程中，烷烴轉(zhuǎn)化為芳烴的轉(zhuǎn)化率很小。鉑錸等雙金屬和多金屬催化劑重整的芳烴轉(zhuǎn)化率有很大的提高，主要原因是提高了烷烴轉(zhuǎn)化為芳烴的反應(yīng)速率。,2024/2/28,30,（二）異構(gòu)化反應(yīng),,,,,2024/2/28,31,（三）加氫裂化反應(yīng),2024/2/28,32,（四）縮合生焦反應(yīng),在重整條件下，烴類還可以發(fā)生疊合和縮合等分子增大的反應(yīng)，最終縮合成焦炭，覆蓋在催化劑表面，使其失活。因此，這類反應(yīng)必須加以控制.

18、,2024/2/28,33,二、重整反應(yīng)的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征及影響因素,2024/2/28,34,催化重整相對反應(yīng)速率,2024/2/28,35,2.催化重整工藝概況,原料：低辛烷值的石腦油（汽油) 產(chǎn)品：富含芳烴的高辛烷值汽油組分氫氣少量的液化氣等生產(chǎn)目的：高辛烷值汽油組分或芳烴,2024/2/28,36,,催化重整裝置生產(chǎn)的汽油的特點(diǎn)：辛烷值高，一般為95～106（RONC）烯烴含量低，一般為0.1％～1

19、.0％芳烴含量較高，一般為55～80％左右基本不含硫、氮、氧等雜質(zhì) 重整汽油具有辛烷值高，安定性好等特點(diǎn)，是十分理想的車用汽油調(diào)和組分。,2024/2/28,37,催化重整可付產(chǎn)大量廉價(jià)的氫氣催化重整可付產(chǎn)大量廉價(jià)的含氫氣體，是加氫裝置非常好的氫源重整裝置的純氫產(chǎn)率為2.5％～4.0％，純度可達(dá)90%以上,,2024/2/28,38,,催化重整可為化工等裝置提供優(yōu)質(zhì)原料：重整裝置生產(chǎn)的汽油含芳烴一般為5

20、5～80（重）％可生產(chǎn)高純度的苯，甲苯，混合二甲苯及重芳烴等芳烴產(chǎn)品。而這些芳烴產(chǎn)品是有機(jī)合成，油漆，染料，醫(yī)藥，軍工等工業(yè)的基本原料我國的催化重整裝置很多是用以生產(chǎn)芳烴的。重整汽油經(jīng)芳烴抽提后的抽余油是很好的溶劑油和裂解原料。,,2024/2/28,39,,重整的原料來源常減壓的初餾塔頂和常壓塔頂直餾石腦油餾分加氫裂化和加氫改質(zhì)石腦油。其芳烴潛含量高，是一種優(yōu)良的重整原料，可不經(jīng)預(yù)處理而直接進(jìn)重整反應(yīng)乙稀裂解汽油的抽

21、余油，環(huán)烷含量高，是比較好的重整原料催化汽油部分餾分也可做重整原料 焦化石腦油。性質(zhì)較差，在進(jìn)重整反應(yīng)部分之前要經(jīng)加氫處理，并且因其稀烴和稠環(huán)含量多使催化劑生焦率高,2024/2/28,40,,重整反應(yīng)對進(jìn)料有三個(gè)方面的要求：餾程范圍族組成雜質(zhì)含量 經(jīng)原料預(yù)處理過的重整反應(yīng)進(jìn)料必須滿足上述三個(gè)要求,2024/2/28,41,,生產(chǎn)高辛烷值汽油時(shí)，一般采用84～180OC餾分(C6→C12)一般重整生成油的干點(diǎn)會(huì)比原料生

22、高30～40OC,2024/2/28,42,,生產(chǎn)芳烴時(shí)合適的餾分組成,,2024/2/28,43,,雜質(zhì)含量要求：重整原料中的少量雜質(zhì)如砷、鉛、鐵、銅、汞、硫、氮、氧等會(huì)使催化劑喪失活性，這種現(xiàn)象稱之為催化劑的“中毒” ， 而這些雜質(zhì)則稱之為“毒物”。使催化劑永久性中毒的“毒物” ，稱之為“永久性毒物” ，金屬毒物如砷、鉛、銅、鐵、鎳、汞、鈉等為永久性毒物，經(jīng)過再生其活性不能恢復(fù)使催化劑暫時(shí)性中毒的“毒物” ，稱之為“暫時(shí)性毒物

23、” ，非金屬毒物如硫、氮、氧等為非永久性毒物。經(jīng)過再生后其活性能恢復(fù),2024/2/28,44,,2024/2/28,45,,預(yù)加氫催化劑預(yù)加氫催化劑采用含鈷、鉬、鎳稀有金屬，一般以AL2O3作為載體國內(nèi)普遍采用的預(yù)加氫催化劑有4813、RS－1、RN-1等,2024/2/28,46,,重整原料的預(yù)處理重整反應(yīng)對原料有上述嚴(yán)格要求，原料在進(jìn)入到重整反應(yīng)部分之前要進(jìn)行預(yù)處理重整原料的預(yù)處理包括：預(yù)分餾，預(yù)加氫和汽提脫水等幾

24、個(gè)工序通過分餾、加氫和汽提脫水等工序?yàn)橹卣磻?yīng)制備在餾分范圍和雜質(zhì)含量上滿足要求的原料,2024/2/28,47,,重整原料的預(yù)處理--預(yù)分餾預(yù)分餾的作用是根據(jù)重整目的產(chǎn)物的要求切割一定沸程范圍的餾分，即通常所說的“拔頭和切尾”生產(chǎn)高辛烷值汽油時(shí)，一般采用84～180OC餾分 生產(chǎn)芳烴時(shí)合適的餾分組成： 目的產(chǎn)品 合適的餾分 苯

25、60～85OC 甲苯 85～110OC 二甲苯 110～145OC 苯，甲苯+二甲苯 60～145OC,2024/2/28,48,,重整原料的預(yù)處理-預(yù)加氫預(yù)加氫的作用是除去原料油中的雜質(zhì)以保護(hù)重整催化劑。預(yù)加氫的化學(xué)反應(yīng)：在催化劑和氫壓的條件下，使原料油中含硫、含氮、含氧等化合物進(jìn)行加氫分解，生成H2S、NH3和H2O，

26、然后再在后面的汽提塔中除去原料油中的含砷、鉛等金屬化合物經(jīng)過加氫分解出金屬，然后吸附在預(yù)加氫催化劑上。,2024/2/28,49,,重整原料的預(yù)處理-汽提脫水 汽提脫水是采用共沸蒸餾的原理把通過預(yù)加氫過程產(chǎn)生的H2S、NH3和H2O等汽提出去。,2024/2/28,50,,催化重整的反應(yīng)熱重整的反應(yīng)為強(qiáng)吸熱反應(yīng)，反應(yīng)熱很大，根據(jù)原料和反應(yīng)苛刻度不同，一般半再生重整反應(yīng)器的總溫降為150~200OC，連續(xù)重整反應(yīng)器的總溫降為1

27、70~240OC。重整催化劑的有效反應(yīng)溫度一般在440OC以上，為發(fā)揮催化劑的作用，采用多段反應(yīng)，根據(jù)原料及要求的反應(yīng)苛刻度不同，一般采用3~4段，即3~4個(gè)反應(yīng)器及加熱爐。,2024/2/28,51,,,2024/2/28,52,,,主要由活性組分鉑、助催化劑（如錸和錫）和擔(dān)體（如Al2O3）所組成。主要組分是鉑等金屬、鹵素和氧化鋁。是一種雙功能催化劑，其中的鉑構(gòu)成脫氫活性中心，促進(jìn)脫氫、加氫反應(yīng)；而含有少量鹵素氯的氧化鋁擔(dān)體具

28、有一定酸性，從而提供了酸性功能，促進(jìn)裂化、異構(gòu)化等反應(yīng)。半再生重整使用鉑錸催化劑—穩(wěn)定性好、活性和選擇性低于鉑錫催化劑連續(xù)重整使用鉑錫催化劑—活性和選擇性好、穩(wěn)定性低于鉑錸催化劑重整催化劑十分昂貴，每噸百萬元，一套60萬噸/年的連續(xù)重整的催化劑費(fèi)用約6000萬元。,重整催化劑,2024/2/28,53,,重整工藝相對比較復(fù)雜，流程長，產(chǎn)品接近化工級高溫反應(yīng)過程，反應(yīng)吸熱量大，所需的反應(yīng)加熱爐多能耗大，80-110萬大卡/噸

29、重整進(jìn)料,催化重整能耗,2024/2/28,54,3.催化重整工藝類型及技術(shù)特點(diǎn),催化重整按類型可分為兩種：半再生（固定床反應(yīng)器）連續(xù)重整（移動(dòng)床反應(yīng)器）,2024/2/28,55,半再生重整工藝特點(diǎn),工藝流程簡單，投資少固定床反應(yīng)器反應(yīng)壓力和氫油比較高停工后對催化劑進(jìn)行再生產(chǎn)品辛烷值、反應(yīng)產(chǎn)物液體收率、氫氣產(chǎn)率較連續(xù)重整低隨著操作周期的延長，催化劑活性因結(jié)焦逐漸減弱，重整產(chǎn)物C+5液體收率及氫氣產(chǎn)率也將逐漸降低，需逐步提

30、高反應(yīng)溫度直至停工對催化劑進(jìn)行再生,2024/2/28,56,連續(xù)重整重整工藝特點(diǎn),采用移動(dòng)床反應(yīng)器設(shè)置一套催化劑連續(xù)再生系統(tǒng)，在不停工條件下對催化劑進(jìn)行連續(xù)再生，保持催化劑活性穩(wěn)定工藝流程較為復(fù)雜，相應(yīng)投資也高反應(yīng)在低壓、低氫油比的苛刻條件下操作，充分發(fā)揮催化劑的活性及選擇性產(chǎn)品的辛烷值高、產(chǎn)物的C+5液體收率及氫氣產(chǎn)率都較高裝置開工周期長，操作靈活性大,2024/2/28,57,,,2024/2/28,58,,2024/2

31、/28,59,,連續(xù)重整與半再生重整相比：C5+產(chǎn)品液體收率增加約2.0%(重)氫氣產(chǎn)率增加1.11%(重)，而且氫氣純度也較高芳烴產(chǎn)率增加約12%(重)。,2024/2/28,60,重整工藝技術(shù)的選擇原則,規(guī)模大，原料差，對產(chǎn)品的苛刻度要求越高，對氫氣的需求量大，應(yīng)選擇連續(xù)重整反之，則應(yīng)選擇半再生半再生的產(chǎn)品辛烷值一般不宜超過97（RON），連續(xù)重整可以超過100（RON），最高可以到106（RON）,2024/2/28,

32、61,典型的半再生重整裝置共有工藝設(shè)備,,2024/2/28,62,典型的連續(xù)重整裝置共有工藝設(shè)備約250臺套,主要設(shè)備分類如下：塔 3臺反應(yīng)器及再生器 6臺加熱爐 7臺冷換設(shè)備 60臺電加熱器 4臺容器 37臺壓縮機(jī)

33、 4臺風(fēng)機(jī) 4臺泵 36臺氨冷凍系統(tǒng) 1套重整廢熱鍋爐系統(tǒng) 1套加熱爐余熱回收系統(tǒng)工程 1套,2024/2/28,63,4． 催化重整裝置的工藝流程,2024/2/28,64,,4． 催化重整裝置的工藝流程,2024/2/28,65

34、,4.2   連續(xù)重整裝置的工藝流程,世界有兩種工業(yè)化連續(xù)重整技術(shù)美國環(huán)球油品公司（UOP）反應(yīng)器布置采用重疊式再生回路流程采用熱循環(huán)法國石油研究院（IFP）反應(yīng)器布置采用并列式再生回路流程采用冷循環(huán),2024/2/28,66,UOP連續(xù)重整裝置的工藝流程-重整反應(yīng)部分部分,,4． 催化重整裝置的工藝流程,2024/2/28,67,,UOP連續(xù)重整裝置的工藝流程--cyclemax

35、催化劑連續(xù)再生流程,2024/2/28,68,,IFP連續(xù)重整裝置的工藝流程--反再部分,2024/2/28,69,IFP連續(xù)重整裝置的工藝流程—第二代連續(xù)重整再生流程,,2024/2/28,70,IFP連續(xù)重整裝置的工藝流程—第三代（Regen C）再生流程,,2024/2/28,71,連續(xù)重整裝置工藝流程--產(chǎn)品分離,2024/2/28,72,采用UOP工藝的連續(xù)重整裝置,,2024/2/28,73,采用IFP工藝的連續(xù)重整裝置,2

36、024/2/28,74,5.催化重整的專用設(shè)備,5.1 重整反應(yīng)器5.2 進(jìn)料換熱器5.3 多流路四合一加熱爐5.4 再生器,2024/2/28,75,5.1 重整反應(yīng)器,重整反應(yīng)器有兩種基本型式：軸向反應(yīng)器 物料自上而下軸向流動(dòng)，反應(yīng)器內(nèi)部是一個(gè)空筒，結(jié)構(gòu)比較簡單；徑向反應(yīng)器 物料進(jìn)反應(yīng)器后分布到四周分氣管內(nèi)，然后徑向流過催化劑層，從中心管流出，反應(yīng)器內(nèi)需要設(shè)置分氣管、中心管、帽罩等內(nèi)部構(gòu)件，構(gòu)造比較復(fù)雜。

37、,2024/2/28,76,反應(yīng)器,2024/2/28,77,,2024/2/28,78,,由圖4-10可以看出，UOP-CCR(Ⅱ型)反應(yīng)器頂部包括催化還原緩沖段、預(yù)熱段、還原室和第1反應(yīng)器等部分。反應(yīng)物料流向:含氫混合物料自第1反應(yīng)器進(jìn)料口進(jìn)入后，首先經(jīng)還原換熱器，為還原過程提供必要熱量后，進(jìn)入第1反應(yīng)器的扇形筒，徑向流經(jīng)催化劑層，反應(yīng)后進(jìn)中心管向上流動(dòng)，引出后去第1加熱爐。為充分發(fā)揮催化劑作用，還有少部分物料進(jìn)入第1反應(yīng)器床層頂

38、部，為密封催化劑提供一股向下流動(dòng)的物料。催化劑自頂部引入，經(jīng)預(yù)熱后進(jìn)入還原室，還原后催化劑進(jìn)入第1反應(yīng)器。還原氫氣通過還原區(qū)之后，分成兩部分，約10%與催化劑一同進(jìn)入第1反應(yīng)器，90%氫氣被引出還原筒，經(jīng)冷卻去回收部分。,2024/2/28,79,,由圖4－11可以看出，UOP-CCR(Ⅱ型)反應(yīng)器中部結(jié)構(gòu)比較簡單，主要由中部反應(yīng)器和所屬物料出、入口部件構(gòu)成。,UOP-CCR(Ⅱ型)反應(yīng)器中部結(jié)構(gòu)比較簡單，主要由中部反應(yīng)器和所屬物料

39、出、入口部件構(gòu)成。反應(yīng)器中心管底部有一個(gè)環(huán)形催化劑排出口，用漏斗形擋板分成12格，引導(dǎo)催化劑通過12根催化劑輸送管進(jìn)入下邊的反應(yīng)器中。進(jìn)入中間反應(yīng)器錐體區(qū)的進(jìn)料通過新的準(zhǔn)半圓形通氣口均勻分配下流到扇形筒中，然后徑向流過催化劑床層進(jìn)入中心管。一部分進(jìn)料進(jìn)入蓋板上圍繞中心管的通氣環(huán)，經(jīng)過蓋板上一系列的小孔并經(jīng)過齒形金屬絲網(wǎng)從蓋板下流出。小孔使氣流均勻地流到催化劑的密封區(qū)。齒形金屬絲網(wǎng)可防止催化劑的流失。,2024/2/28,80,,徑向反

40、應(yīng)器壓降核算,2024/2/28,81,,徑向反應(yīng)器設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要問題就是如何使得流體在整個(gè)流通面積上均勻分布,,,2024/2/28,82,,對于徑向反應(yīng)器的扇形分氣管，氣體從頂部進(jìn)來后，自上而下隨著氣量的減少速度不斷減小，即W1>W2，因而P2>P1，靜壓力下大上小。 對于中心集氣管，由于氣量自上而下不斷增加，速度也不斷增加，即 W1'P1-P1' ，即分氣管與集氣管的壓力差下部大于上部。,20

41、24/2/28,83,,為了克服以上不均勻流動(dòng)的現(xiàn)象，可以考慮以下幾個(gè)措施：擴(kuò)大分氣管和集氣管的流動(dòng)截面積，降低流速，使上下壓差沿管長變化減小，從而使氣流分布均勻些。將分氣管和集氣管設(shè)計(jì)成變截面的錐形管，以維持管內(nèi)流速變化不大，減小管內(nèi)靜壓力的變化。分氣管和集氣管上下采用不同的開孔率，用小孔阻力的變化補(bǔ)償管內(nèi)壓力變化。增加小孔阻力，使其大大超過分氣管和集氣管內(nèi)的壓力變化。,2024/2/28,84,改進(jìn)的徑向反應(yīng)器設(shè)備結(jié)構(gòu),改進(jìn)

42、型徑向反應(yīng)器物料流動(dòng)方向由上進(jìn)下出改為上進(jìn)上出,2024/2/28,85,,2024/2/28,86,徑向反應(yīng)器軸向截面的壓力等值線圖與速度云圖,等值線越密說明壓力梯度越大?？梢钥闯?，壓力梯度最大的位置在催化劑床層，而且在催化劑床層中壓力等值線非常規(guī)律，不存在局部低壓區(qū)，因此，催化劑床層中，氣體不會(huì)形成旋渦。而在中心管中、中心管開孔附近形成了多處局部低壓區(qū)，由于局部低壓的形成，在中心管中部及開孔附近將形成多處小旋渦。在約翰遜網(wǎng)與中心管之

43、間的空隙區(qū)域中，顏色非常一致，說明壓力分布很均勻。催化劑床層中的氣體速度較小，大小分布均勻。出中心管過孔時(shí)，氣體速度明顯增大。,,2024/2/28,87,徑向反應(yīng)器軸向截面的速度等值線圖與云圖,,,速度梯度最大的位置在扇形筒、中心管過孔及中心管中。催化劑床層中等值線十分稀疏，說明在催化劑床層中速度比較均勻。氣體過孔后形成明顯的受制射流形狀。而在孔的附近區(qū)域存在明顯的低速區(qū)，也就說明氣流在此處已形成旋渦。氣體進(jìn)入催化劑床層中后，以近似徑

44、向的方向流動(dòng)，到達(dá)約翰遜網(wǎng)壁時(shí)，改變方向，從開孔處進(jìn)入中心管。,2024/2/28,88,反應(yīng)器軸向截面的速度矢量圖,,,氣體經(jīng)由扇形筒分配進(jìn)入催化劑床層中，在催化劑床層中速度大小基本一致，然后經(jīng)由中心管開孔進(jìn)入中心管中。氣體在中心管及管的開孔附近的多個(gè)局部低壓區(qū)形成旋渦。仍有部分氣體通過催化劑頂部床層串入反應(yīng)器上部無催化劑的空腔內(nèi)，但是速度極小、量也極少。從速度流線圖可以清晰地看出氣體在催化劑床層中以平推流的形式流動(dòng)。,2024/2/

45、28,89,反應(yīng)器速度流線圖,,,2024/2/28,90,反應(yīng)器橫截面的流線視圖,,,,圖中淺灰色部分為扇形筒，黑色為工藝物流流動(dòng)的跡線。跡線的疏密表示流動(dòng)的趨勢。從圖中可以看出，扇形筒間不存在在大的周向流動(dòng)。由于反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的對稱性，氣體從扇形筒側(cè)面出來后，經(jīng)過碰撞后，流動(dòng)方向轉(zhuǎn)為沿反應(yīng)器徑向流動(dòng)。周向流動(dòng)幾乎不存在。,2024/2/28,91,5.2 進(jìn)料換熱器,我國早期重整裝置中進(jìn)料換熱器都是采用U型管和浮頭式，好幾臺串聯(lián)操作，效

46、率低，占地面積大，而且壓力降高，不能滿足低壓重整的需要。從石油七廠多金屬重整設(shè)計(jì)開始，用一臺大型單管程立式換熱器作為重整進(jìn)料與反應(yīng)生成物換熱設(shè)備。 近年來催化重整設(shè)備方面另一個(gè)引人注目的進(jìn)展就是采用焊板式換熱器代替原來的純逆流單管程立式換熱器作重整進(jìn)料換熱器。,2024/2/28,92,,2024/2/28,93,,2024/2/28,94,典型的立換與板換的比較,,2024/2/28,95,5.3 多流路四合一加熱爐,重整反應(yīng)爐被

47、加熱物流為循環(huán)氫氣和油氣，體積流率很大，既要有利于加熱又要壓力降小，因此存在著一個(gè)多流路爐管的設(shè)計(jì)問題，并聯(lián)流路有時(shí)高達(dá)幾十路，同時(shí)為了縮小占地，減少投資，對于規(guī)模較大的重整裝置，往往把四個(gè)加熱爐聯(lián)合在一起，成為一個(gè)四合一爐，爐管采用U型（集合管在上）或П形（集合管在下）。,2024/2/28,96,多流路爐管配置,U型四合一重整反應(yīng)加熱爐,,2024/2/28,97,П型四合一重整反應(yīng)加熱爐,,,,2024/2/28,98,多流路爐管

48、配置,U型（集合管在上）,П形（集合管在下）,2024/2/28,99,2024/2/28,100,2024/2/28,101,2024/2/28,102,多流路加熱爐物流計(jì)算,2024/2/28,103,5.4再生器,再生器是連續(xù)重整的主要設(shè)備，設(shè)備從上而下包括燒焦，氧氯化及焙燒干燥等過程。,2024/2/28,104,UOP連續(xù)重整再生器結(jié)構(gòu),再生器自上而下分為4個(gè)區(qū)：燒焦區(qū)、氧氯化區(qū)、干燥焙燒區(qū)和冷卻區(qū)。燒焦區(qū)為徑向床結(jié)構(gòu)；氧氯

49、化區(qū)、干燥焙燒區(qū)和冷卻區(qū)為同心筒結(jié)構(gòu)。,2024/2/28,105,再生器自上而下分為4個(gè)區(qū)：一段燒焦區(qū)、二段燒焦區(qū)、氧氯化區(qū)和焙燒區(qū)。一段和二段燒焦區(qū)為徑向床結(jié)構(gòu)；氧氯化區(qū)為軸向床結(jié)構(gòu)、焙燒區(qū)為同心筒結(jié)構(gòu)。,IFP再生器結(jié)構(gòu):,2024/2/28,106,6．重整裝置能耗分析,重整裝置因所采用的原料種類和性質(zhì)、要求的產(chǎn)品方案以及裝置規(guī)模的不同其能耗差別很大。 一般規(guī)模越小、原料越差、要求的產(chǎn)品辛烷值越高、外送氫氣的純度的壓力越

50、高其能耗越大。生產(chǎn)高辛烷值汽油與生產(chǎn)芳烴的重整裝置能耗相差很大一般半再生重整裝置能耗為80-90萬大卡/噸進(jìn)料左右連續(xù)重整為100-110萬大卡/噸進(jìn)料左右。,2024/2/28,107,,6.1 半再生重整裝置能耗分析6.2 連續(xù)重整裝置能耗分析6.3 兩種重整工藝能耗對比分析,2024/2/28,108,6.1 半再生重整裝置能耗分析,以一套半再生重整裝置為例：原料：大慶53%的直餾和47%的加氫石腦油處理量：2

51、0萬噸/年產(chǎn)品：RON95的高辛烷值汽油 平均反應(yīng)壓力：1.4 MPa氫油比：600：1（一段）和 1200：1（二段）,2024/2/28,109,-表示裝置產(chǎn)生外送量，余熱鍋爐產(chǎn)生3。5MPa蒸汽，循環(huán)氫壓縮機(jī)采用背壓式透平驅(qū)動(dòng),典型的半再生重整裝置公用工程消耗,2024/2/28,110,典型的半再生重整裝置各部分能耗,2024/2/28,111,重整反應(yīng)部分的能耗最高，約占全裝置能耗的53.6%左右；預(yù)處理部分的能耗約

52、占全裝置能耗的34.6%左右；產(chǎn)物分離部分的能耗最小，占全裝置能耗的11.8%;在單項(xiàng)公用工程消耗中，燃料能耗占比例最大：其中重整反應(yīng)部分燃料消耗量最大。主要是重整反應(yīng)熱。預(yù)處理和產(chǎn)物分離燃料能耗分別占各自能耗的73%和79%。重整煙氣余熱鍋爐發(fā)生蒸汽為裝置貢獻(xiàn)能量，占全裝置能耗的21.6%,,2024/2/28,112,,加熱爐的能耗占整個(gè)裝置能耗的76%，而重整反應(yīng)加熱爐占的比例最大。壓縮機(jī)的能耗占裝置能耗的11

53、%。 兩項(xiàng)共計(jì)占全裝置能耗的87%。因此節(jié)能措施應(yīng)主要針對這兩個(gè)耗能大項(xiàng)進(jìn)行,半再生重整裝置的兩個(gè)能耗“大戶”,2024/2/28,113,6.2 連續(xù)重整裝置能耗分析,,典型的UOP連續(xù)重整裝置能耗,2024/2/28,114,,典型的IFP連續(xù)重整裝置能耗,,2024/2/28,115,連續(xù)重整各單元所占裝置能耗比例,2024/2/28,116,重整反應(yīng)及產(chǎn)物分離部分的能耗比較高，約占全裝置能耗的75%左右；預(yù)處理部分的能

54、耗約占全裝置能耗的20%左右；催化劑再生部分的能耗僅占全裝置能耗的2-5%。預(yù)處理部分主要用于重整反應(yīng)原料的精制，因此它的能耗主要取決于原料油的雜質(zhì)含量及C6烷烴以下的輕石腦油的比例。催化劑再生部分的能耗占全裝置能耗的比例較小，因此，不同催化劑再生工藝的能耗差別對全裝置能耗的影響不大。對于采用不同工藝技術(shù)的連續(xù)重整裝置來講，在裝置生產(chǎn)規(guī)模、原料組成、產(chǎn)品要求相同的前提下，原料預(yù)處理、重整反應(yīng)及產(chǎn)物分離等部分的能耗基本相同

55、，只是催化劑再生和循環(huán)方式不同使催化劑再生部分的能耗有所差別,,2024/2/28,117,加熱爐的能耗占整個(gè)裝置能耗的67.3%，而重整反應(yīng)加熱爐占的比例最大。壓縮機(jī)的能耗占裝置能耗的21.6%。 兩項(xiàng)共計(jì)占全裝置能耗的88.9%。因此節(jié)能措施應(yīng)主要針對這兩個(gè)耗能大項(xiàng)進(jìn)行,連續(xù)重整裝置的兩個(gè)能耗“大戶”,2024/2/28,118,6.3 兩種重整工藝能耗對比分析,無論何種重整工藝類型，其反應(yīng)條件對能耗的影響較大，相同原料條件

56、下：苛刻度（產(chǎn)品的辛烷值）決定反應(yīng)條件苛刻度高==溫度高、壓力低、氫/烴比大==能耗高不同的反應(yīng)苛刻度，其能耗差別較大,2024/2/28,119,半再生重整的反應(yīng)苛刻度小于連續(xù)重整，需要的反應(yīng)熱比連續(xù)重整少。半再生重整的反應(yīng)壓力（約1.4MPa）高于連續(xù)重整(約0.24MPa )，循環(huán)氫壓縮機(jī)及產(chǎn)氫增壓機(jī)的功率小于連續(xù)重整。半再生重整比連續(xù)重整能耗低,,2024/2/28,120,對重整能耗影響最大的是反應(yīng)爐和循環(huán)氫壓

57、縮機(jī)半再生重整加熱爐的能耗占整個(gè)裝置能耗的76%，壓縮機(jī)的能耗占裝置能耗的11%。連續(xù)重整加熱爐的能耗占整個(gè)裝置能耗的67.3%，而重整反應(yīng)加熱爐占的比例最大。壓縮機(jī)的能耗占裝置能耗的21.6%。 兩項(xiàng)共計(jì)占全裝置能耗的88%。因此節(jié)能措施應(yīng)主要針對這兩個(gè)耗能大項(xiàng)進(jìn)行，,,2024/2/28,121,7．降低重整能耗的措施,根據(jù)以上能耗分析，催化重整裝置的節(jié)能途徑主要應(yīng)當(dāng)是：提高加熱爐熱效率降低循環(huán)氫壓縮機(jī)功率選

58、定適當(dāng)?shù)臍錃鈮核蛪毫?yōu)化工藝流程選用高效設(shè)備,2024/2/28,122,提高加熱爐熱效率應(yīng)通過強(qiáng)化換熱，提高反應(yīng)進(jìn)料和分餾塔進(jìn)料溫度，同時(shí)降低分餾塔的回流比，以降低加熱爐的熱負(fù)荷結(jié)合反應(yīng)條件的優(yōu)化，降低預(yù)加氫循環(huán)氫和重整循環(huán)氫的氫油比并減少重整氫增壓機(jī)壓力平衡的返回量等措施達(dá)到節(jié)能降耗的目的盡量利用裝置的低溫?zé)帷?7.1 提高加熱爐熱效率,2024/2/28,123,,提高加熱爐熱效率-余熱回收 一套典型的

59、催化重整裝置設(shè)有加熱爐8臺，（1臺預(yù)加氫進(jìn)料爐，4臺重整反應(yīng)爐，3臺重沸爐），爐子多，熱負(fù)荷大，是裝置節(jié)能的重點(diǎn)。加熱爐有效熱負(fù)荷是由工藝過程決定的，因此加熱爐節(jié)能的主要目標(biāo)是煙氣余熱回收，提高加熱爐的熱效率。,2024/2/28,124,,提高加熱爐熱效率-余熱回收重整反應(yīng)加熱爐用于加熱反應(yīng)物料（5000C）的負(fù)荷只占總負(fù)荷的53~60%，輻射室排煙溫度~ 8000C。設(shè)余熱鍋爐，處理1噸重整進(jìn)料其反應(yīng)加熱爐高溫?zé)煔饪砂l(fā)生3.5

60、MPa蒸汽0.26噸。自產(chǎn)的蒸汽基本滿足循環(huán)氫透平用。,2024/2/28,125,,提高加熱爐熱效率新型高效爐型--四合一爐采用高效火嘴多流路并聯(lián)爐管--降低壓降加熱爐總熱效率>90%。,2024/2/28,126,,強(qiáng)化重整反應(yīng)進(jìn)料換熱器的換熱量反應(yīng)物出口溫度5000C，而反應(yīng)進(jìn)料要通過加熱爐加熱到大于5000C。增加重整進(jìn)料與反應(yīng)產(chǎn)物換熱器的換熱量對降低能耗有重要影響。換熱越多則進(jìn)料加熱爐的熱負(fù)荷越小，同時(shí)產(chǎn)物

61、空冷器的冷卻負(fù)荷也越小，對節(jié)能是很有利的。目前都采用一臺單管程純逆流合金鋼立式換熱器或者焊板式換熱器。這兩種換熱器的傳熱系數(shù)高、壓降小、占地面積小。 一臺單管程純逆流合金鋼立式換熱器的壓降僅為0.02MPa左右，而傳熱系數(shù)是普通管殼式換熱器的1.5倍。,2024/2/28,127,,,立式換熱器面積變化對冷熱流出口溫度和反應(yīng)進(jìn)料加熱爐影響,2024/2/28,128,,由表中可見反應(yīng)進(jìn)料/產(chǎn)物換熱器熱負(fù)荷非常大（與四個(gè)反

62、應(yīng)爐的負(fù)荷相差不多）不同換熱面積對反應(yīng)進(jìn)料加熱爐的影響很大，操作費(fèi)用變化很大盡管反應(yīng)進(jìn)料/產(chǎn)物換熱器面積增大很多，但投資回收期增加幅度不大增大反應(yīng)進(jìn)料/產(chǎn)物換熱器面積，節(jié)能效果非常好,2024/2/28,129,立式換熱器與板式換熱器比較,板式換熱器與單管程純逆流合金鋼立式換熱器相比，傳熱系數(shù)增加1倍。能夠進(jìn)一步減少換熱器的熱端溫差，增加換熱量，對回收熱量有利。板式換熱器能夠減少換熱器的熱端溫差，增加換熱量，對回收熱量有利,,2

63、024/2/28,130,60萬噸/年連續(xù)重整采用立式與焊板式換熱器的比較,2024/2/28,131,,與立式換熱器相比，板式換熱器多回收的1MW的熱量，約占第一重整加熱爐和重整產(chǎn)物空冷器負(fù)荷的20%和15%。這兩部分的設(shè)備投資和空冷器的操作費(fèi)用也會(huì)因熱負(fù)荷的減少而有所下降。表中沒有考慮。,2024/2/28,132,7.2 降低循環(huán)氫壓縮機(jī)功率,7.2 適當(dāng)選定循環(huán)氣量降低循環(huán)壓縮機(jī)功率 循環(huán)氣量是決定循環(huán)壓縮機(jī)功率的重要

64、因素，它是由反應(yīng)的氫烴比決定的。氫烴比的大小直接影響催化劑上的積碳量，應(yīng)當(dāng)根據(jù)反應(yīng)的苛刻度正確地加以選定。,2024/2/28,133,,重整應(yīng)選擇合適的苛刻度和操作條件,2024/2/28,134,降低臨氫系統(tǒng)壓力降,臨氫系統(tǒng)的壓力降，決定循環(huán)氫壓縮機(jī)的壓縮比，循環(huán)氫壓縮機(jī)的功率隨壓縮比的增加而增加，因此壓縮比應(yīng)當(dāng)盡量減小。隨著重整反應(yīng)壓力的降低，要求臨氫系統(tǒng)的壓力降進(jìn)一步減小。,2024/2/28,135,,典型的重整裝置臨氫系統(tǒng)壓

65、力降（KPa）,2024/2/28,136,,為了降低臨氫系統(tǒng)的壓力降，應(yīng)采取的措施是：采用徑向反應(yīng)器代替軸向反應(yīng)器；采用大型單管程立式換熱器或焊接板式換熱器代替多個(gè)串聯(lián)的U型管換熱器；加熱爐增加并聯(lián)流路；空冷器改用單管程，水冷器增加并聯(lián)流路；布置緊湊，以盡量減少管線長度，同時(shí)適當(dāng)增大管徑；改進(jìn)流程，如采用兩段混氫，取消后加氫等。,2024/2/28,137,,加熱爐增加并聯(lián)流路，降低壓降： 大型重整反應(yīng)加熱爐管的排列

66、方式有兩種：正U型管式和倒U型管式。正U型管式的進(jìn)出兩個(gè)集合管在爐頂部，多根爐管呈正U形與兩個(gè)集合管相連接；而倒U型管式的進(jìn)出兩個(gè)集合管在爐底部部，多根爐管呈倒U形與兩個(gè)集合管相連接。這兩種形式的爐型爐管排列的數(shù)目都很多，主要目的是降低流速，減少壓降。,2024/2/28,138,低溫?zé)岬睦?重整有很多低溫?zé)?，如：與進(jìn)料換熱后的反應(yīng)產(chǎn)物，溫度大于100OC，直接通過空冷冷卻到40OC左右進(jìn)高分；與進(jìn)料換熱后的穩(wěn)定汽油，溫度大于10

67、0OC，直接通過空冷和水冷冷卻到40OC左右后出裝置。冷卻這些物料所需的冷卻熱負(fù)荷很大，因此這些低溫?zé)崃繎?yīng)該回收可用這些低溫?zé)峒訜嶂卣酂徨仩t所用脫鹽水等,2024/2/28,139,采用新型塔板，提高分離效率，優(yōu)化操作條件,結(jié)合工藝要求，采用高效塔板，或適當(dāng)增加塔板數(shù)，同時(shí)優(yōu)化回流比，減小塔底加熱爐和塔頂空冷器及水冷器的負(fù)荷，降低裝置的能耗。,2024/2/28,140,節(jié)能小結(jié),重整工藝為高溫催化反應(yīng)工藝，能耗較高；反應(yīng)苛

68、刻度大其能耗高，連續(xù)重整的能耗高于半再生重整；能耗的高低除與反應(yīng)苛刻度有關(guān)外，還與原料種類、產(chǎn)品的分離要求以及外送氫的最終壓力有關(guān)， 因此，重整裝置的能耗不能一概而論；重整裝置的兩個(gè)能耗大戶是加熱爐和循環(huán)氫壓縮機(jī)，節(jié)能重點(diǎn)應(yīng)在這兩部分；應(yīng)采用一些高效節(jié)能的新型設(shè)備，如焊板式進(jìn)料/反應(yīng)產(chǎn)物換熱器等。,2024/2/28,141,8.流程改進(jìn)及提高效益的某些措施,,8.1關(guān)于氫氣提純8.2 液化氣回收措施8.3 氫氣脫氯問題