UOP CCR 重整通用操作手册(印刷版)

1第一章重整简介一、重整工艺多年以来，催化重整工艺成为世界绝大多数炼油厂的主要工艺，这种工艺最初目的是通过一系列特殊反应，将低辛烷值的直馏石脑油，通过对其中某些组份在催化剂作用下进行分子结构重新排列生成高辛烷值的汽油调和组份。很快，来自其它装置的石脑油产品（热裂化，焦化等），成为重整原料以提高辛烷值。重整工艺自然地扩大到用于生产专用芳烃。通过重整、芳烃抽提和分馏的组合工艺，可以从石油中得到高纯度的苯、甲苯和混合二甲苯，供化学工业使用。重整的副产品氢气，可以用于重整预加氢装置和其它加氢装置，重整裂化反应的副产品气态烃并入炼厂燃料气系统。重整裂化反应的另一种生成物丁烷，可以用来调节汽油的蒸汽压，许多炼油厂都把催化重整装置作为提高效益的一种有效手段。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。在60年代后期，重整催化剂开发跨出了重要一步。这就是双金属重整催化剂的开发应用，UOP共开发了六个系列的双金属催化剂，铂/铼催化剂R-16和R-18系列，R-20系列，R-30系列，R-50压条型系列，R-60系列和最新的R-130系列。这些催化剂都表现出比单铂催化剂更好的活性、稳定性和选择性。总之，经过改进后，使炼油厂扩大了重整的处理能力，提高了产品的辛烷值。由于催化剂对原料杂质和操作波动敏感度较高，所以炼油厂必须更加注意日常的操作以得到更好的经济效益。要采取更多的措施来确保进料合格以及装置连续、稳定地操作。只要满足这些要求，炼油厂的重整就能比以往操作得更好。1971年，一种全新的重整装置开工了，它就是第一套连续重整装置。现在即使操作条件再苛刻也不需要因使催化剂恢复活性而经常停车。截止1996年4月，一共有134套这样的装置在世界各地运转，处理量达31800m3/天。此外，还有许多套装置在设计和建造中，新建的重整装置几乎都是连续重整装置。二、通用操作手册这本手册的目的是让炼油厂工艺工程师和装置管理人员了解UOP公司双金属催化重整工艺的一些必要信息与成功的操作经验，它并不是针对某套具体装置的操作规程。有一点必须指出，UOP出版的工艺规程一般都为通用操作手册，炼油厂可根据这种手册编写某套具体装置的工艺规程。在装催化剂、开工、停车和再生之前，操作人员必须有详细的工艺规程，包括详细的紧急事故处理规程和安全规程（应符合炼厂所有可接受的惯例及国家、省和当地的法规）。三、UOP的历史1．作为国家石油公司成立于1914年，以在工业界推广杰西A·杜伯斯和他儿子加布恩·帕特里姆·杜伯其的专利。（1）得到芝加哥肉罐头商J·澳克登·阿莫尔的大力支持。2（2）1915年改名为环球油品公司（UOP）。（3）财务主管：希拉姆·J·海尔；技术主管：古斯塔夫·艾格洛夫。（4）1919年为来自14个炼厂的代表演示杜伯斯连续裂化工艺。（5）总部迁往芝加哥，研究院迁往麦库克河滨。2．1931年UOP被卖给它最大的几个专利使用者，其中包括加州美孚公司、壳牌石油公司、印地安纳美孚公司、新泽西和德州美孚公司。（1）艾格洛夫教授留住了俄国催化剂专家弗拉基米尔，伊巴特叶夫教授和德国著名石油权威汉斯·托普席博士。（2）开发出聚合催化剂、烷基化、异构化和流化催化裂化。其中部分是在二战中和其它石油公司共同开发的。3．1944年各石油公司放弃他们对环球油品公司的所有权，把它委托给美国化学学会，并确定它为受益人。（1）1947年为较小的独立炼厂开发出一套成功的“小型”流化催化裂化装置。（2）1949年使铂重整工艺工业化。（3）1952年公司迁往伊利诺州的德思布莱恩斯。研究所于1955年完工。4．1959年美国化学学会为扩大投资，向公众出售了环球油品公司，并在公司章程中保证各个独立炼厂仍拥有连续的技术服务。近年来公司一直在致力于新工艺和催化剂的开发。其中较引人注目的有：MEROXMOLEXUDEXSULFOLANEPENEXBUTAMERALKARDETERGENTALKYLATIONTATORAYHYDEALISOMAX（UNIBON）——RCD，HDG，LPG，等等。以及最近的CYCLAR和OLEFLEX5．西格诺公司收购环球油品公司股票。公司运作作了一些调整，所有业务在环球油品公司工艺部的名义下照常进行。6．1983年西格诺公司和艾莱特公司合并为艾莱特西格诺公司并保留了环球油品公司。7．1988年环球油品公司和联合碳化物公司下的GAPS公司合并为新的环球油品公司，由此环球油品公司成为艾莱特西格诺公司和联合碳化物公司下的控股公司。四、化学略语和符号A芳烃A6苯A7甲苯AL2O3氧化铝B或BZ苯BTX苯、甲苯、二甲苯3C1甲烷C2乙烷、乙烯CH环已烷CH6六碳环已烷（环已烷）CH7甲基环已烷CL2，CL-氯气，氯离子（氯化物）CP环戊烷CP6甲基环戊烷CP7二甲基环戊烷或乙基环戊烷Cr铬EDC二氯乙烯F，F-氟，氟离子（氟化物）Fe铁H2氢气HC烃MCP甲基环戊烷Mn锰MO钼N环烷烃；氮元素N6六碳环烷烃N7七碳环烷烃Na钠Na2CO3碳酸钠NaOH氢氧化钠N2分子量Ni镍O烯烃，氧O2氧气P烷烃P1甲烷P2乙烷P3丙烷Pb铅PDC二氯丙烯PONA烷烃-烯烃-环烷烃-芳烃Pt铂Re铼S硫T甲苯TCE三氯乙烷TEL四乙基铅TML四甲基铅X二甲苯4烷基苯烷基环已烷烷基环戊烷-R基或侧链(例如－CH2CH3乙基)五、重整常用术语A埃，10-10米ABD平均堆积密度活性催化剂活性（在给定的操作条件和原料性质情况下，生产指定辛烷值时，一种催化剂对温度的要求）酸性中心也可叫酸性功能，用来促进某些反应完成的催化剂功能或位置，通常由氟化物或氯化物来提供。ASTM美国材料试验协会钝化催化剂金属功能的减弱或改变BPD桶/天BPP桶/磅BR馏程Caustic氢氧化钠CCR催化剂连续再生Chg连续进料CS碳钢DC4脱丁烷塔DeltaP(ΔP)压差DeltaT(ΔT)温差EOR运行结束F-1辛烷值研究法辛烷值F-2辛烷值马达法辛烷值FBR全馏程（大约88-204℃）GC气相色谱GHSV气体时空速GLC气/液色谱G/O比率气油分子比（循环气总摩尔数除以新鲜石脑油进料总摩尔数）HC烃HPS高压分离器HR，ΔH反应热IBP初馏点贫料烷烃含量高，环烷烃含量低的石脑油LHSV液体时空速（每小时石脑油进料体积除以催化剂体积）LO1烧失率：一种实验方法，见UOP方法2755LPS低压分离器LV%液体体积收率m或M千mm或MM百万metalsite金属中心,又名金属功能，催化剂所需要的用以促进某种所需要的反应完成的金属中心，如铂或第二种金属microoctane小样辛烷值MON马达法辛烷值MONC清净（无铅）马达法辛烷值MW分子量PONA烷烃，烯烃，环烷烃，芳烃PPb十亿分之一（10-9）PPm百万分之一（10-6）结焦前身物如石脑油中的生焦前身物就是能直接引起催化剂表面结焦的化合物Platinumagglomeration铂晶粒结聚富料环烷烃含量高，烷烃含量低的石脑油RON研究法辛烷值RONC清洁（无铅）研究法辛烷值RVP雷德蒸汽法rx反应器扇形筒径向反应器内构件之一scf标准立方英尺scfb标准立方英尺/每桶scfh标准立方英尺/每小时sch金属厚度测量密封催化剂加入到径向反应器顶端以防止气体旁路的催化剂。选择性使催化剂可以高收率地生产某种产品的性质，通常一种高选择性的铂重整催化剂，就是能生产高收率C5以上重整生成油的催化剂。苛刻度一种定性的铂重整操作难度SG比重反应器内罩径向反应器内构件之一skirt反应器内罩（径向反应器内构件之一）添加催化剂加在径向反应器顶部的用以补偿操作中催化剂床层塌陷的那部分催化剂。sodaash碳酸钠SOR运转开始稳定性使催化剂能长时间保持稳定的收率和温度要求的性质。WABT加权平均反应器床层温度WAIT加权平均反应器进口温度wt%重量百分数6六．UOP管线、仪表符号仪表符号中字母表示的意义第一位字母后继字母被测变量作修饰字母读数输出A分析报警B燃烧器火焰C补偿控制D差值E一次元件F流量比率G玻璃液面计H手动I电流指示J动力（电源）扫描K控制站L液面灯光O孔板P压力，真空测量点Q数量积分，和R记录S速度，频率安全开关T温度变送器U多变量V阀W重量套管X表面Y继电器，运算器Z位置七、仪表缩写FIF：浮子流量计LG-B：玻璃管液面计—可视长度LG-R：反射型玻璃管液面计—可视长度LG-RLT：反射型玻璃液面计-可视长度-低温LG-T：透光式玻璃液面计—可视长度LG-TG：透光式玻璃液面计-可视长度-GRAFOIL填料LG-TK：透光式玻璃液面计-可视长度-KEL-F填料LG-TLT：透光式玻璃液面计-可视长度-低温OGV：省略仪表阀RTD：热电阻7八、仪表报警H高位报警L低位报警HH高高位联锁LL低低位联锁九、英制—公制换算和缩写英制单位缩写符号换算公制单位缩写符号长度英寸in25.4毫米mm英尺ft304.8毫米mm面积平方英尺ft20.09290平方米M2体积立方英尺ft30.02832立方米M3标准气体立方英尺SCF0.02826标准气体立方米STDM3加仑gal0.003785立方米M3桶bbl0.1590立方米M3温度华氏温度单位℉℃=5/9(℉-32)摄氏度℃压力磅/平方英寸psi6.895千帕KPa32℉英寸汞柱inHg0.1333千帕KPa4℃英寸水柱inH2O0.2491千帕KPa磅/平方英寸psi0.07030公斤/平方厘米kg/cm2质量磅lborlbm0.4536公斤kg能量英制热单位Btu1.055千焦KJ动能马力hp0.746千瓦KW英制热单位/小时Btu/h0.2931瓦WUOP在60℉和14.698Psia条件下计算标准气体立方英尺，UOP在15℃和101.325KPa条件下推算标准气体立方米。8第二章工艺原理重整化学反应介绍以下讨论重整工艺中的催化剂化学反应与石脑油化学反应。为使讨论简单易懂，将石脑油化学反应与催化剂化学反应进行了分类。然而，这两种反应有内在的联系，讨论中不可避免的有所交叉。在介绍内容之前我们假定读者都熟悉基本有机化学和热力学平衡概念。内容如下：一、重整烃类化学反应1．原料及产品组成2．重整化学反应3．相对反应速率4．反应热5．化学平衡影响因素6．压力、温度对反应选择性的影响7．反应器烃类转化的分布二、重整催化剂化学反应1．双功能催化剂活性中心2．压力影响3．UOP铂重整催化剂第一节重整烃类化学反应一．重整原料及产品组成重整装置的进料为石脑油，一般含有C6-C11烷烃、环烷烃和芳香烃。重整工艺的目的就是从环烷烃和烷烃中生产芳烃，既可作为汽油（由于辛烷值较高），也可作为特定芳烃的原料。在生产汽油的过程中，进料一般含有C6-C11烃，可以最大限度地从原油中生产汽油。在生产芳烃的过程中，进料一般是选择范围更小的烃（如：C6；C6-C7；C6-C8；C7-C8），以生产所需的芳烃产品。对于这二种生产方案来说，其基本的石脑油化学反应是一样的，但是，在大多数情况下，芳烃生产主要偏重于C6和C7烃反应，这些反应既缓慢、又不易进行。来自不同原油的石脑油在其“重整难易性”方面变化很大。这种“重整难易性”主要取决于石脑油中所含的各种类型的烃（烷烃、环烷烃、芳烃）的含量。芳烃通过重整反应器后几乎保持不变，绝大多数环烷烃迅速、有效地发生芳构化反应生成芳烃，这便是重整工艺的基本反应。烷烃是最难转化的化合物，在绝大多数低苛刻度的生产过程中，只有少量的烷烃转化为芳烃。在高苛刻度的生产过程中，烷烃转化率较高，但仍然较慢，不易进行。图2-1显示了在典型的重整装置中，“贫料”（烷烃含量高、环烷烃含量低）和“富料”（烷烃含量较低、环烷烃含量较高）必然发生的烃转化率。对于富料来说，因为需9贫料重整产物PN来自P来自N来自ANA损失PA富料重整产物PN来自P来自N来自ANA损失PARRR