反應溫度對重整反應的影響

劉利凱

摘要：催化重整工藝是主要的煉油二次加工過程之一，它是在一定的溫度、壓力、臨氫和催化劑存在的條件下，使石腦油轉變成高芳烴含量的重整油，并副產大量的氫氣的過程。

催化重整技術是提高汽油質量和生產石油化工原料的重要技術手段，催化重整裝置是煉油廠中最常見的裝置。為了提高反應產物的質量以及轉化率，要對反應階段的控制參數進行嚴格把控和調整。本文主要介紹了影響反應溫度對重整反應的影響。

關鍵詞：溫度;烯烴;積碳

一、概述

催化重整工藝的目的就是生產高辛烷值的汽油、芳烴、副產廉價氫氣，不僅為我國車用汽油提供良好的調和組分，實現汽車用能源的高效性，還能為煉油廠中催化裂化、催化加氫裝置提供足量的氫氣，降低企業的運行生產成本，提高煉油廠的經濟效益。為了提高生產產品的質量，除了從改造重整裝置、增加處理量外，還可以通過優化操作條件和調整重整反應的參數來提高產品的辛烷值、芳烴產物的含量。

二、反應溫度對對重整反應的影響

在催化重整過程中，幾乎所有的主要反應都是吸熱反應，從熱力學平衡觀點上考慮，提高反應溫度，有利于提高產率。但是反應溫度提高后，加氫裂化反應加快，催化上的積炭速率就要增加，引起催化劑加速失活，液體產品收要下降。特別是當反應溫度超過適宜溫度后，不希望發生的非理想反應加劇，所以選擇操作溫度時要從多方面考慮。由于各個反應器內進行的重整反應類別不同，反應速率相差很大，如第1反應器脫氫反應速率最快，而第4反應器的脫氫環化反應速率很慢，因此，各反應器操作溫度應有所差異。在生產過程中，結合各反應囂內催化劑的失活情況，可逐步提高操作溫度，以保持重整油辛烷值或芳烴產率不變。

反應溫度是用來控制產品質量最主要的操作參數，每增加一個單位辛烷值需要提高反應溫度（WAIT），在RON90～95范圍內為2～3℃;RON95～100范圍內為3～4℃。增加空速或原料變貧、變輕，也都需要適當提高反應溫度以維持產品辛烷值不變。提高辛烷值就需要提高反應溫度，在相同原料、反應壓力和空速條件下生產不同辛烷值的產品，反應溫度是不一樣的。不同組成的原料進行重整反應，如果要求生產同等辛烷值的重整油，也應當采用不同的反應溫度。

三、反應溫度對重整反應結果的影響

由于重整反應主要是吸熱過程，各反應器出口溫度比入口溫度低，溫差大小取決于反應熱的大小，同時也與氫烴比有關，因為循環氫在反應器內也起著熱載體的作用，載熱體量大則溫降減少。各反應器內反應情況不一樣，溫降也不一樣（最低10℃左右，最高可能達到150℃，前面的反應器主要是進行環烷脫氫反應，反應熱比較大，溫降比較大;后面的反應器是烷烴脫氫環化和加氫裂化反應，綜合反應熱比較小，溫降比較小。同時同一個反應器內各點溫度也不一樣，因此很難用一點溫度來代表反應溫度。反應溫度一般用加權平均入口溫度（WAIT）或加權平均床層溫度（W ABT）來表示。

雖然WABT更準確地反映了催化劑的平均溫度和反應條件，但計算起來比較麻煩。實際操作中為了方便起見，一般都用WAIT表示反應溫度;特別是大多數重整裝置各反應器均采用相同的入口溫度，WAIT就是反應器入口溫度，無需進行計算。工業上加權平均反應器入口溫度（WAIT）一般為480-530℃。反應器加權平均入口溫度（WAIT）與加權平均床層溫度（WABT）的差別既決定于反應熱的多少，也與氧烴比的大小有關。反應熱越大，氫烴比越小，則溫差越大，WAIT與WABT的差別越大。

反應溫度是用來控制產品質量最主要的操作參數，每增加一個單位辛烷值需要提高反應溫度（WAIT），在RON 90-95范圍內為2～3℃;RON 95～100范圍內為3～4℃，增加空速或原料變貧、變輕，也都需要適當提高反溫度以維持產品辛烷值不變。

用國產某型號催化劑，在空速為1.2h-1、氨油摩爾比為2.5、反應壓力為0.35MPa的情況下，重整反應溫度對反應結果的顯示，隨著反應溫度升高，一方面重整產物辛烷值升高，芳產和氫產增加，另一方面液體收率降低，催化劑積炭速率加快。值得注意的是，隨著反應溫度的升高，C8和C9+芳烴產率變化不明顯，芳烴產率的增加主要來源于C6和C7芳烴產率的增加，并且C6芳烴增加幅度大于C7芳烴。

四、反應溫度對重整反應產物中烯烴的影響

重整生成油中的烯烴含量與反應溫度的高低有關，重整產物中的烯烴主要是C6烯烴，隨著反應溫度的升高而增加。提高辛烷值就需要提高反應溫度，在相同原料、反應壓力和空速條件下生產不同辛烷值的產品，反應溫度是不一樣的。不同組成的原料進行重整反應，如果要求生產同等辛烷值的重整油，也應當采用不同的反應溫度，產品辛烷值越高，要求反應溫度越高。在相同辛烷值條件下，原料油的環狀烴含量越高，要求反應溫度越低;原料油的環狀烴含量越低，則要求反應溫度越高。

五、催化劑的活性對反應溫度重整的影響

反應溫度與催化劑的活性有關，在以下情況下需要進行調整：

（1）改變重整生成油的辛烷值;

（2）改變裝置的處理量，從而改變了空速;

（3）處理不同性質的重整原料;

（4）補償由于催化劑老化活性逐步下降;

（5）補償由于進料雜質對催化劑活性的損害。

如果原料中硫、氮、水和金屬雜質含量偏高，影響催化劑的活性，應當先弄清原因，然后再采取相應的措施，一般不宜通過提高反應溫度來補償，否則可能會加劇催化劑的中毒失活。

六、反應溫度對催化劑積碳的影響

在重整裝置的實際操作中，反應壓力、空速和氫烴比一旦確定以后，任意改變的可能性很小，但反應溫度是需要隨時控制的主要參數，要根據原料組成和產品辛烷值要求的不同，確定不同的反應溫度。操作中隨著催化劑活性的降低，為了保持產品的辛烷值不變，往往需要逐步提高反應溫度。

適應重整操作的溫度范圍比較寬，提高溫度可以提高重整生成油的辛烷值，但會降低其收率，并對催化劑的穩定性有一定影響。溫度過高（例如大于543℃），因為熱反應大大增加，會降低重整油和氫氣的收率和增加催化劑上的積炭速率，對設備材質影響也很大，一般不予考慮。隨著反應溫度升高，一方面重整產物辛烷值升高，芳產和氫產增加，另一方面液體收率降低，催化劑積炭速率加快。

總結

重整催化劑床層溫度是控制產品質量的首要參數，提高反應溫度對脫氫、脫氫環化、加氫裂化反應增加較大，尤其是加氫裂化反應增加的更明顯。雖然對芳烴的轉化率有所提高，但液收率下降，催化劑積碳增加。因此我們選擇適當的反應溫度，控制在能得到相當完全的芳構化和恰好的加氫裂化，以達到最佳的產品收率。