催化重整

20世紀40年代在德國建成了以氧化鉬（或氧化鉻）/氧化鋁作催化劑（見金屬氧化物催化劑）的催化重整工業裝置，因催化劑活性不高，設備複雜，現已被淘汰。1949年美國公佈以貴金屬鉑作催化劑的重整新工藝，同年11月在密歇根州建成第一套工業裝置，其後在原料預處理、催化劑性能、工藝流程和反應器結構等方面不斷有所改進。1965年，中國自行開發的鉑重整裝置在大慶煉油廠投產。1969年，鉑錸雙金屬催化劑用於催化重整，提高了重整反應的深度，增加了汽油、芳烴和氫氣等的產率，使催化重整技術達到了一個新的水平。

包括以下四種主要反應：①環烷烴脱氫；②烷烴脱氫環化；③異構化；④加氫裂化。反應①、②生成芳烴，同時產生氫氣，反應是吸熱的；反應③將烴分子結構重排，為一放熱反應（熱效應不大）；反應④使大分子烷烴斷裂成較輕的烷烴和低分子氣體，會減少液體收率，並消耗氫,反應是放熱的。除以上反應外,還有烯烴的飽和及生焦等反應，各類反應進行的程度取決於操作條件、原料性質以及所用催化劑的類型。

近代催化重整催化劑的金屬組分主要是鉑，酸性組分為鹵素（氟或氯），載體為氧化鋁。其中鉑構成脱氫活性中心，促進脱氫反應；而酸性組分提供酸性中心，促進裂化、異構化等反應。改變催化劑中的酸性組分及其含量可以調節其酸性功能。為了改善催化劑的穩定性和活性，自60年代末以來出現了各種雙金屬或多金屬催化劑。這些催化劑中除鉑外，還加入錸、銥或錫等金屬組分作助催化劑，以改進催化劑的性能。

原料為石腦油或低質量汽油，其中含有烷烴、環烷烴和芳烴。含較多環烷烴的原料是良好的重整原料。催化重整用於生產高辛烷值汽油時，進料為寬餾分，沸點範圍一般為80～180℃；用於生產芳烴時,進料為窄餾分,沸點範圍一般為60～165℃。重整原料中的烯烴、水及砷、鉛、銅、硫、氮等雜質會使催化劑中毒而喪失活性，需要在進入重整反應器之前除去。對該過程的影響因素除了原料性質和催化劑類型以外，還有温度、壓力、空速和氫油比。温度高、壓力低、空速小和低氫油比對生成芳烴有利，但為了抑制生焦反應，需要使這些參數保持在一定的範圍內。此外，為了取得最好的催化活性和催化劑選擇性，有時在操作中還注入適當的氯化物以維持催化劑的氯含量穩定。

主要包括原料預處理和重整兩個工序，在以生產芳烴為目的時,還包括芳烴抽提和精餾裝置。經過預處理後的原料進入重整工段(見圖)，與循環氫混合並加熱至490～525℃後,在1～2MPa下進入反應器。反應器由3～4個串聯，其間設有加熱爐，以補償反應所吸收的熱量。離開反應器的物料進入分離器分離出富氫循環氣（多餘部分排出），所得液體由穩定塔脱去輕組分後作為重整汽油，是高辛烷值汽油組分（研究法辛烷值90以上），或送往芳烴抽提裝置生產芳烴。

催化重整是提高汽油質量和生產石油化工原料的重要手段，是現代石油煉廠和石油化工聯合企業中最常見的裝置之一（見彩圖）。據統計，1984年全世界催化重整裝置的年處理能力已超過350Mt,其中大部分用於生產高辛烷值汽油組分。中國現有裝置則多用於生產芳烴，生產高辛烷值汽油組分的裝置也正在發展。

為了解決因強化操作而引起的催化劑結焦的問題，除改進催化劑的性能外，在催化劑再生方式上開闢了以下三種途徑：①半再生，即經過一個週期的運轉後，把重整裝置停下，催化劑就地進行再生。②循環再生，設幾個反應器，每一個反應器都可在不影響裝置連續生產的情況下脱離反應系統進行再生。③連續再生，催化劑可在反應器與再生器之間流動，在催化重整正常操作的條件下，一部分催化劑被送入專門的再生器中進行再生。再生後的催化劑再返回反應器。