催化重整作用

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。催化重整是重要的石油炼制过程之一，是在加热、加压和催化剂存在的条件下，使原油蒸馏所得的轻汽油馏分转变成富含芳烃的高辛烷值汽油(催化重整汽油)，并副产液化石油气和氢气的过程。

催化重整是指催化剂存在的条件下，烃类分子重新排列组合生成新的分子结构的工艺过程，是炼油厂和石油化工企业重要的工艺之一。催化重整的产物主要是高辛烷值的汽油和大量的氢气，也可以经过提取制成苯、甲苯等化工原料。催化重整装置在炼油厂中主要起到了如下几点作用：

1、提高产品汽油的辛烷值

石油化工企业中汽油调和组分主要包括常减压装置生产的直馏汽油、催化裂化装置生产的催化汽油、催化重整装置生产的催化重整汽油以及烷基化装置生产的烷基化汽油。

经过分析研究，不难看出：直馏汽油和催化汽油的辛烷值在90左右，而催化重整汽油的辛烷值在98以上，连续催化重整的辛烷值甚至可以达到105，因此就当前炼油厂出品的成品汽油，辛烷值若要达到93，催化重整装置是非常关键的。

2、满足环境的要求

当前环境污染绝大多数来自燃料的燃烧，环境保护意识不断加强，对成品油的质量要求非常高，不饱和烃的的燃烧、汽油中含有超标的硫含量，很容易造成环境中硫化物超标，颗粒物质增多。催化重整装置的应用，大大降低了催化重整汽油中的硫含量和烯烃含量，调和后的汽油满足国标的要求，达到了保护环境的目的。

3、产生大量的廉价氢气

随着炼油厂中加氢流程的不断深入推广，氢气的消耗量大幅度增长，氢气的投资成本成为炼油厂中仅次于原油的第二大成本，大大提高了炼油厂的生产成本，而催化重整过程中，氢气作为反应的副产品生产，一部分被自身循环利用，很大一部分经过收集净化，被炼油厂中其他生产工艺应用，降低了生产成本。

催化重整工艺经历了从固定床与硫化床临氢催化重整发展到移动床催化重整以及半再生催化重整和连续催化重整。当前国内外装置中，主要以半再生催化重整和连续催化重整为主。从世界催化重整能力的占比来看，其中连续催化重整占32%，半再生催化重整占56%。

1、半再生催化重整工艺发展

装置运行一段时间，将其停工并对催化剂进行再生操作称之为半再生催化重整。

半再生催化重整一般应用的反应器类型为固定床。较早时期半再生催化重整的轻烃摩尔比控制在8上下，反应压力一般在2.5 MPa (g)与3.5 MPa(g)之间。后期由于催化剂加入双金属或多金属，使其选择性和活性有所提高，半再生催化重整装置在高空速与中等程度摩尔比下得到了较好操作，反应可以在较低压力1.05 MPa(g)与2.5 MPa(g)之间运行。并且可以得到较好的汽油调和组分，辛烷值在RON90与RON100之间。

典型的半再生催化重整工艺有：美国Chevron Corporation发明的Rheniforming工艺，美国UOP发明的Platforming工艺，美国Engelhard Minerals and Chemicals Corp与ARCO发明的Magnaforming工艺，美国Air Products and Chemicals发明的Houdriforming工艺。

80年代以后我国半再生催化重整得到一定发展，与国外催化重整快速发展比较起来，还是比较晚。我国半再生催化重整一般采用的是Magnaforming工艺。

2、连续催化重整工艺发展

装置运行时，反应器和再生器之间的催化剂不需要停工对其再生，而是对其采用连续移动操作的方法称之为连续催化重整。连续催化重整一般应用的反应器类型为移动床。早期的连续催化重整反应压力在1.2 MPa (g)。后来，由于采用新型径向反应器，使催化剂床层内的分布更加均匀，装置可以在0.35 MPa(g)下运行。

法国IFP公司与美国UOP公司掌握着世界上大多数连续催化重整技术的专利。二者除了工艺流程不同以外，在技术差别上不相上下，产品收率基本一致，反应条件也基本相同。法国IFP公司采用的流程为冷循环再生回路方式，并且反应器布置采用并列式，而美国UOP公司采用的流程为加热循环再生回路方式，反应器布置为重叠式。

到目前为止，我国已经完全掌握了连续催化重整工艺的核心技术，成为世界上第三个拥有该技术自主知识产权的国家。

1、半再生催化重整催化剂

催化剂在半再生催化重整工艺中发挥着重要作用。目前含铂铼的多金属或双金属催化剂基本应用在世界上大多数半再生催化重整装置中。

Chevron公司发明的铂铼双金属催化重整催化剂是通过提高催化剂中的Re和Pt质量比来提高催化剂的稳定性，但同时对硫的敏感性有所加强。Exxon公司发明的铂铱催化剂虽然有着比较慢的积碳率和较高的活性，但没有得到广泛的工业应用，其原因在于催化剂容易烧结，铱组分易于氢解，使其活性与选择性快速下降。UOP公司生产的催化剂，如R-50，R-56，R-60，R-62，R-72，R-86，R-98等，它们属于铂铼系列。

我国半再生催化重整催化剂主要是由中国石化石油化工科学研究院(RIPP)和中国石化抚顺石油化工研究院(FRIPP)研制。其中RIPP发明的PR-A/B、PR-C/D、PRT-A/B和PRT-C/D类型催化剂，它们的特点是制备方法先进、可靠，比表面积和孔结构适宜以及载体纯度高。FRIPP研制的CB-5、CB-5B、CB-8、CB-11等多种催化重整催化剂，在工业装置上使用取得了良好的经济效益和社会效益，使我国的半再生催化重整催化剂及工艺技术上了一个新台阶。

2、连续催化重整催化剂

连续催化重整操作条件比较苛刻，所以对连续催化重整催化剂有着更加严格的要求。近年来，国内外已经开发出几种优良的连续催化重整催化剂。

目前国际上连续催化重整催化剂主要以双金属(Pt-Sn)催化剂为主。主要生产商有美国恩格尔哈德公司、美国雪弗龙公司、美国UOP公司以及法国IFP公司。

其中美国UOP公司具有代表性。美国UOP公司生产的连续催化重整催化剂主要有第一代R-16和R-20，它们的活性组分是Pt-Re和Pt-Ge，特点是低水热稳定性、低选择性;第二代R-30、R-32和R-34，较第一代的选择性有所改善;第三代R-132、R-134、R-174 和R-162，解决了水热稳定性较低问题，提高了选择性，并且开发了高活性、高水热稳定性;第四代R-234、R-273和 R-264，解决了历代催化剂积炭速率较高的问题，同时活性有所下降。从第二代到第四代催化剂的活性组分都是Pt-Sn。

目前，我国连续催化重整催化剂的研制技术已经基本成熟，也是以双金属催化剂Pt-Sn为主，主要由中国石化石油化工科学研究院(RIPP)进行研制。

RIPP研制的连续催化重整催化剂按照催化剂的特点分为四代。第一代PS-Ⅱ和PS-Ⅲ，特点是活性高，选择性和磨损性较好;第二代PS-Ⅳ和PS-Ⅴ，较第一代活性和选择性有所提高，水热稳定性较好;第三代PS-Ⅵ，选择性进一步提升，积炭速率下降;第四代PS-Ⅶ，选择性更进一步提升，积炭速率大幅下降，并有更高的水热稳定性和抗磨损能力。由此可见，我国连续催化重整催化剂的研制基本可与国外研制技术相媲美。

1、扩宽原料来源，消除发展瓶颈

我国原油的直馏石脑油收率较低，而以石脑油为裂解原料的乙烯装置比例却在逐年上升，要在优化炼油与化工资源互补的基础上，扩管催化重整石脑油来源以消除原料不足带来的短板效应。

裂解芳烃抽余油中环烷烃含量非常高，我国许多炼厂芳潜高达百分之六十以上，远远大于石脑油芳潜量，所以裂解芳烃抽余油是非常理想的催化重整原料。部分炼厂的减压柴油或掺入一定比例重油催化裂化柴油后的减压柴油，经过加氢裂化得到的石脑油芳潜在百分之五十左右，亦是不错的催化重整原料选择。

催化汽油中间段的辛烷值最低，通过对中间段进行催化重整可提高辛烷值，还可解决汽油的硫和烯烃含量高的难题。焦化汽油辛烷值、稳定性很低，硫氮等杂质还较高，但经过深度加氢精致后还是能作为催化重整原料的，同时正因为焦化汽油的廉价，所以掺入量越多，效益越可观。

2、持续催化剂改进，推动催化重整革新

催化重整主反应是吸热、体积减小的反应，所以不断提高反应温度、降低反应压力是推动催化重整反应的重点，由此带来的催化剂选择性、活性、水热稳定性以及强度等提高也是未来催化剂发展的难点。同时日益增长的运行周期，也是催化重整催化剂技术进步强有力的推动者。

国产催化剂虽然在我国市场占有率较高，但由于国产剂发展较晚，催化剂在系列化、多样化和制备方法等方面还存在一些差距。目前还没有发现比Pt-Sn双金属组元更好地组合，在此基础上，可引入适合的助金属以改变酸性功能和金属功能，改进催化剂制备方法以提高催化剂活性和选择性，调节载体性能以提高收率、降低催化剂积炭速率。

3、优化催化重整技术，实现长久效益最大化

汽油中的芳烃特别是苯可以引发癌症，目前汽油产品对苯含量都提出了严格要求，但尚未提及芳烃。为了实现石化行业的可持续发展，生产无苯低芳烃的高辛烷值汽油将是未来的发展趋势。所以，开发先进的降苯、芳烃工艺，对生产汽油组分的催化重整装置进行芳烃含量的控制已经亟不可待。

现有的催化重整反应遵循同碳量转化的原则，这在一定程度上限制了产品的分布和效益，为了实现石脑油价值的最大化，可以朝着改变碳分子数的方向来改进催化重整技术，如最大限地将石脑油转化为特定的高效益产品(目前有二甲苯、对二甲苯)等。

与此同时，在现工艺条件下优化反应路径提高催化重整反应效率，开发先进的控制技术促进装置更平稳生产，加快脚步开发先进的工程软件部分甚至全部代替人工化，也是促进我国催化重整行业快速发展的有效措施。