反应温度对重整反应的影响

刘利凯

摘要：催化重整工艺是主要的炼油二次加工过程之一，它是在一定的温度、压力、临氢和催化剂存在的条件下，使石脑油转变成高芳烃含量的重整油，并副产大量的氢气的过程。

催化重整技术是提高汽油质量和生产石油化工原料的重要技术手段，催化重整装置是炼油厂中最常见的装置。为了提高反应产物的质量以及转化率，要对反应阶段的控制参数进行严格把控和调整。本文主要介绍了影响反应温度对重整反应的影响。

关键词：温度;烯烃;积碳

一、概述

催化重整工艺的目的就是生产高辛烷值的汽油、芳烃、副产廉价氢气，不仅为我国车用汽油提供良好的调和组分，实现汽车用能源的高效性，还能为炼油厂中催化裂化、催化加氢装置提供足量的氢气，降低企业的运行生产成本，提高炼油厂的经济效益。为了提高生产产品的质量，除了从改造重整装置、增加处理量外，还可以通过优化操作条件和调整重整反应的参数来提高产品的辛烷值、芳烃产物的含量。

二、反应温度对对重整反应的影响

在催化重整过程中，几乎所有的主要反应都是吸热反应，从热力学平衡观点上考虑，提高反应温度，有利于提高产率。但是反应温度提高后，加氢裂化反应加快，催化上的积炭速率就要增加，引起催化剂加速失活，液体产品收要下降。特别是当反应温度超过适宜温度后，不希望发生的非理想反应加剧，所以选择操作温度时要从多方面考虑。由于各个反应器内进行的重整反应类别不同，反应速率相差很大，如第1反应器脱氢反应速率最快，而第4反应器的脱氢环化反应速率很慢，因此，各反应器操作温度应有所差异。在生产过程中，结合各反应嚣内催化剂的失活情况，可逐步提高操作温度，以保持重整油辛烷值或芳烃产率不变。

反应温度是用来控制产品质量最主要的操作参数，每增加一个单位辛烷值需要提高反应温度（WAIT），在RON90～95范围内为2～3℃;RON95～100范围内为3～4℃。增加空速或原料变贫、变轻，也都需要适当提高反应温度以维持产品辛烷值不变。提高辛烷值就需要提高反应温度，在相同原料、反应压力和空速条件下生产不同辛烷值的产品，反应温度是不一样的。不同组成的原料进行重整反应，如果要求生产同等辛烷值的重整油，也应当采用不同的反应温度。

三、反应温度对重整反应结果的影响

由于重整反应主要是吸热过程，各反应器出口温度比入口温度低，温差大小取决于反应热的大小，同时也与氢烃比有关，因为循环氢在反应器内也起着热载体的作用，载热体量大则温降减少。各反应器内反应情况不一样，温降也不一样（最低10℃左右，最高可能达到150℃，前面的反应器主要是进行环烷脱氢反应，反应热比较大，温降比较大;后面的反应器是烷烃脱氢环化和加氢裂化反应，综合反应热比较小，温降比较小。同时同一个反应器内各点温度也不一样，因此很难用一点温度来代表反应温度。反应温度一般用加权平均入口温度（WAIT）或加权平均床层温度（W ABT）来表示。

虽然WABT更准确地反映了催化剂的平均温度和反应条件，但计算起来比较麻烦。实际操作中为了方便起见，一般都用WAIT表示反应温度;特别是大多数重整装置各反应器均采用相同的入口温度，WAIT就是反应器入口温度，无需进行计算。工业上加权平均反应器入口温度（WAIT）一般为480-530℃。反应器加权平均入口温度（WAIT）与加权平均床层温度（WABT）的差别既决定于反应热的多少，也与氧烃比的大小有关。反应热越大，氢烃比越小，则温差越大，WAIT与WABT的差别越大。

反应温度是用来控制产品质量最主要的操作参数，每增加一个单位辛烷值需要提高反应温度（WAIT），在RON 90-95范围内为2～3℃;RON 95～100范围内为3～4℃，增加空速或原料变贫、变轻，也都需要适当提高反温度以维持产品辛烷值不变。

用国产某型号催化剂，在空速为1.2h-1、氨油摩尔比为2.5、反应压力为0.35MPa的情况下，重整反应温度对反应结果的显示，随着反应温度升高，一方面重整产物辛烷值升高，芳产和氢产增加，另一方面液体收率降低，催化剂积炭速率加快。值得注意的是，随着反应温度的升高，C8和C9+芳烃产率变化不明显，芳烃产率的增加主要来源于C6和C7芳烃产率的增加，并且C6芳烃增加幅度大于C7芳烃。

四、反应温度对重整反应产物中烯烃的影响

重整生成油中的烯烃含量与反应温度的高低有关，重整产物中的烯烃主要是C6烯烃，随着反应温度的升高而增加。提高辛烷值就需要提高反应温度，在相同原料、反应压力和空速条件下生产不同辛烷值的产品，反应温度是不一样的。不同组成的原料进行重整反应，如果要求生产同等辛烷值的重整油，也应当采用不同的反应温度，产品辛烷值越高，要求反应温度越高。在相同辛烷值条件下，原料油的环状烃含量越高，要求反应温度越低;原料油的环状烃含量越低，则要求反应温度越高。

五、催化剂的活性对反应温度重整的影响

反应温度与催化剂的活性有关，在以下情况下需要进行调整：

（1）改变重整生成油的辛烷值;

（2）改变装置的处理量，从而改变了空速;

（3）处理不同性质的重整原料;

（4）补偿由于催化剂老化活性逐步下降;

（5）补偿由于进料杂质对催化剂活性的损害。

如果原料中硫、氮、水和金属杂质含量偏高，影响催化剂的活性，应当先弄清原因，然后再采取相应的措施，一般不宜通过提高反应温度来补偿，否则可能会加剧催化剂的中毒失活。

六、反应温度对催化剂积碳的影响

在重整裝置的实际操作中，反应压力、空速和氢烃比一旦确定以后，任意改变的可能性很小，但反应温度是需要随时控制的主要参数，要根据原料组成和产品辛烷值要求的不同，确定不同的反应温度。操作中随着催化剂活性的降低，为了保持产品的辛烷值不变，往往需要逐步提高反应温度。

适应重整操作的温度范围比较宽，提高温度可以提高重整生成油的辛烷值，但会降低其收率，并对催化剂的稳定性有一定影响。温度过高（例如大于543℃），因为热反应大大增加，会降低重整油和氢气的收率和增加催化剂上的积炭速率，对设备材质影响也很大，一般不予考虑。随着反应温度升高，一方面重整产物辛烷值升高，芳产和氢产增加，另一方面液体收率降低，催化剂积炭速率加快。

总结

重整催化剂床层温度是控制产品质量的首要参数，提高反应温度对脱氢、脱氢环化、加氢裂化反应增加较大，尤其是加氢裂化反应增加的更明显。虽然对芳烃的转化率有所提高，但液收率下降，催化剂积碳增加。因此我们选择适当的反应温度，控制在能得到相当完全的芳构化和恰好的加氢裂化，以达到最佳的产品收率。