1、毕业设计文献综述 化学工程与工艺 10万吨催化重整生产车间的工艺设计 摘 要 重整是指烃类分子经过反应重新组成新的结构。催化重整是在催化剂作用下从石油轻馏分生成高辛烷值汽油组分或芳香烃的工艺过程，所副产的氢气是加氢装置用氢的重要来源 。 本文介绍了催化重整工艺，参照工厂的实际数据，设计了催化重整工艺流程， 催化重整是在一定温度、压力、临氢和催化剂存在的条件下，使石脑油转变成富含芳烃的重整汽油并副产氢气的过程。本文参照实际工厂要求和数据，结合一定的科学依据设计工艺流程， 详细介绍了年产 10 万吨装置的内件设置。结 合物料衡算和热量衡算， 主要介绍了催化重整过程中反应器的设计 对 催化重整反应器
2、 进行了 设计 ，对换热器进行了 的 选型，筛选了催化剂 的选着 ，布置了工艺路线 的布置 等。 催化重整对环境也有重要的影响，因此设计时也需要确定和规划周边环境，本文主要参照国家标准和现实工艺要规划了工艺环境。 关键词：反应器；换热器；工艺流程 第 一 章 前言 1.1 石油炼制工程 石油作为一种 重要 能源物质，在当今世界 上具有极重要的战略地位 ，现在国际上许多 矛盾 就是由于争夺石油资源 而产生。 而我国 ， 油气资源尤其缺乏， 如何最大限度 利用 原油， 成为科学工作者关注的焦点问题 。 目前的石油炼制流程主要包含下列一些主要程序： 常减压装置 作用：原油加工的第一道工序将原油进行初
3、步的处理、分离，为二次加工装置提供 合格的原料 构成： 原料预处理 、常压蒸馏、减压蒸馏三部分有些装置还有：航煤脱硫醇、初馏塔等部分 加氢裂化、加氢精制装置 作用：脱硫生产清洁燃料 构成：换热系统、加氢装置、加热炉、反应器、分馏塔 催化裂化装置 作用：最为关键的二次加工工艺 构成：取热器、再生器、反应器、分馏系统、稳定系统 焦化装置 作用：延迟焦化 构成：原料缓冲罐、加热 炉、分馏塔、焦炭塔 催化重整装置 作用：生产高辛烷值汽油 构成：主要由加热炉、反应器、稳定塔、分离器、压缩机等 此外还有各种其他装置 1.2 催化重整 催化重整是石化企业生产高辛烷值汽油组分和芳烃的主要工艺过程 ,重整生成油
4、具有辛烷值高和烯烃含量低等特点 ,而且重整装置副产的氢气又可作为加氢装置用氢的廉价优质氢源 ,因此催化重整 在炼油行业中具有 其重要的作用。 1 美国 UOP公司和法国 IFP公司 催化重整 技术 比较先进 ，我国的催化重整技术还相对处于 比较落后的 发展前期。本部分我们将对工艺流程以及反应器类型、重整催化剂的选择进行叙述。 1.2.1 国内外情况 根据一份资料显示2004年统计的全世界催化重整装置总加工能力是488Mt，其中美国生产能力为152Mt，占一次加工能力的18.1%；而中国生产能力为21.9Mt，占一次加工能力的7.1%。 不难看出我们国家的催化重整还处于初期阶段。长期以来世界的催
5、化重整技术一直掌握在美国UOP公司和法国IFP公司，而这两家公司早在上个实际50年代就开始研发。中国是在1996年中国石化集团洛阳石油化工工程公司、中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究在对国外催化重整技术消化、吸收 的基础上，开展了催化重整成套技术的研发。 目前国内面临的一些问题和困难主要表现在：1、装置负荷率偏低；2、装置运行水平不够高；3、生产效率低。但是面临挑战我们国家也提出了新的方案，比如加快了催化剂技术进步的步伐，采用ESD系统，近年来我国加快了旧装置的扩能改造工作,随着老装置的扩能改造和新建装置大型化,我国催化重整装置的平均加工能力将会大幅度提高。 1.2.2 现 阶 常用的催
6、化重整工艺流程 现阶段常用的工艺流程有美国 UOP公司的铂重整、 Houdny Process 公司的胡德利重整、 Chevron 公司的铼 重整、 Engdlhard and ARC 的麦格纳重整和 IFP 的 IFP 重整工艺等。 1、 UOP公司铂重整工艺流程部分（如图 1-1） 图 1-1 铂 铼重整装置工艺原理流程 UOP公司的催化重整工艺致力于不断地改进以适应工业需求的不断变化，由于重整催化剂、重整工艺及工程领域方面的共同努力，提高了重整工艺的操作灵活性，这就适应了当前和将来工业的需要。目前已开工的UOP铂重整装置超过450套，处理量在79500m3/天以上。 2、 法国IFP公司
7、的重整流程部分图（如图 1-2） 图 1-2 IFP连续重整反应系统流程 这个是IFP连续重整工艺的一个新式的设计，该设计利用催化剂连续再生技术可使操作压力降低到3 .5kgcm 2。与先前的重整再生器相比，在较高辛烷值炭5切出组分和氢气的生产上有了实质的增加。基于这个设计对现在的传统装置开发了适合现代的新的工艺流程,它的主要特点是在最后增加一个具有再生技术的新反应器。同时现在的部分以长循环周期低加工强度工作，新反应器以高加工强度运转以获得最优工况。 此外还有多个公司的催化流程工艺，但是每个公司都有自己生产的主要 产物，从在细节方面进行调整。 1.2.3 常用反应器 轴向反应器和径向反应器 从
8、反应器的结构来看，工业用重整反应器主要有轴向式反应器和径向式反应器。他们之间的主要差距在于气体流动方式不同和床层压降不同。 1、 轴向反应器图如下： 1-合金钢衬里； 2-耐热水泥层； 3-碳钢壳体； 4- 测温点； 5-钢丝网； 6-油气出口集合管； 7- 分配头； 8-惰性瓷球； 9-催化剂； 10-催化剂卸出口 油气出口处设有钢丝网以防止催化剂粉末被带出。入口处设有事故氮气线，反应器内装有催化剂，其上下方均装有惰性瓷球以防止操作 波动时催化剂床层跳动而引起催化剂破碎，同时也有利于气流的均匀分布。催化剂床层设有呈螺旋形分布的若干测温点，以便检测整个床层的温度分布情况，这对再生尤为重要。 2
9、、 径向反应器图如下： 1-扇形筒； 2-催化剂取样口； 3-催化剂卸出口； 4-分配器 5-中心管罩帽； 6-瓷球； 7-催化剂； 8-中心管 径向式反应器的压降比轴向式反应器小很多，这一点对连续重整装置尤为重要。因此，连续重整装置的反应器都采用径向式反应器，而且其再生器也是采用径向式的。 1.2.4 催 化剂的选择 催化重整的催化剂选择也很重要，但是做为工艺 设计，我们不多加讨论，现代催化剂一般以重金属铂等，视具体工艺设计为准。 1.3 课题的目的及意义 石油资源在我们当今社会中是非常重要的，但是我们人类对于石油的利用率相对来说还是比较低的，根据一份资料显示，人类可能在未来的50年里消耗光
10、地球的已发现的石油储量。而汽油柴油作为我们主要的交通消耗燃料，主要是从石油炼制当中获得的，在此工艺流程中，催化重整是获得汽油的关键途径。 目前我国炼油工业正面临着汽油消耗量激升和环保法规日趋严格的挑战 , 生产符合环保标准的汽油成为了当代催化重整的主要目的，发展催化重整可以改 善汽油的组成结构，使辛烷值提高，还可以提供大量的芳烃和氢气。 10万吨催化重整生产车间的工艺设计工作的参与和完成将会对我的专业素养有一个质的提升，比如对化工设备内件的设计标准的熟悉，化工设备设计思路的开拓，设备设计方面经验的养成以及CAD制图能力。另外，从这次毕业设计中我也能学到设计工作的流程与分工，以及了解化工设备设计
11、领域的情况。这一切无疑对我日后的发展有着举足轻重的作用。 1.4 总结 综上所述可知，催化重整工艺技术 虽然已经工业化，但是人们并没有放弃对催化剂和工艺的继续研究开发。 本课题是 10万吨催化重 整生产车间的工艺设计，主要是为了利用低能耗 ， 高效使石脑油转变成富含芳烃的重整汽油。通过以上一些资料的整理， 参阅一些参考文献 可以得到： 1、改变工艺技术采用新型工艺 组合床重整 2、改变催化剂的选择 3、改善加热塔的构造 4、预先分馏工艺和对串联反应器更精确地估算 此外还有很多方法可以提高效率，既节省能耗，又生产出等量产品，一切有待我们人类去开发。 【参考文献】 1李亚军,李国庆,华贲.发展催化
12、重整装置 改善我国油品质量.华南理工大学化工与能源学院,0253 -4320(2005)02-0005-04 2张梅香，连续重整径向流反应器压降及轴向流速分布研究，2007，中国石油大学(北京). 3徐春明,杨朝合,石油炼制工程（第四版），石油工业出版社，2009. 4胡德铭,催化重整进展 ( 中国石化工程建设公司 , 北京 100011) 文章编号 :1009 6809(2002)09 0016-04. 5庞晓东等，LTBR高效废碱液生物处理技术中“中国催化重整成套技术的开发与应用领先国际”标题 . 6夏军保,亓玉台,尚亚卓,吴纯鑫,李会鹏,秦树仁， 催化重整工艺技术及其进展 ( ) 工艺技术( 抚顺石 油学院 ,辽宁抚顺 113001). 7程丽华主编. 石油炼制工艺学. 北京: 中国石化出版社, 2005 . 8 胡德铭 , 近期国外催化重整和芳烃生产技术的主要进展. 石油化工动态. 2000,8(6). 9张继光 ,(多)金属重整催化剂生产中几个生产技术问题的讨论. 油炼制. 1993,(4) 10冀琳 ,连续重整与半再生重整选择之探讨. 石油炼制与工. 1997, 28(9) . 11王树德,中国石化催化重整装置面临的形势与任务.中国石化股份有限公司炼油事业部(北京市100029).2005
