一种半再生催化重整反应系统及方法技术方案

一种半再生催化重整反应系统，包括至少一个组合床反应器以及与该组合床反应器串联的固定床反应器；所述组合床反应器由固定床层和列管式固定床催化剂床层组合而成；在所述列管式固定床催化剂床层中，使后续的所述固定床反应器的出口物流与组合床反应器中的反应物流间接接触并提供热量。此外，本发明专利技术还提供了采用该反应系统的催化重整方法。本发明专利技术可妥善解决催化重整系统受到最末反应器中催化剂再生周期限制而难以提高运行效率的问题，使催化重整系统获得更高的运行效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石脑油催化重整领域，特别涉及一种半再生催化重整反应系统及方法。
技术介绍
催化重整是一种重要的炼油工艺，可以将辛烷值或芳烃含量较低的石脑油转化成高辛烷值汽油或高芳烃含量的产品，同时副产氢气。自1949年世界第一套石脑油催化重整装置投产以来，该工艺就成为炼油工业的主要工艺之一。尽管催化重整工艺是非常成熟的工艺，但面临全球运输燃料需求持续增加、芳烃原料需求激增、加氢工艺发展需要廉价氢源、环保法规和条例日趋严格的挑战，50年来催化重整工艺装置的加工量始终保持增长趋势(胡德铭，《炼油技术与工程》，2012年4月)，催化重整工艺技术也得到了持续发展。在汽油质量升级过程中，催化重整技术尤显重要。催化重整工艺主要分为连续再生重整工艺和半再生催化重整工艺，两种工艺使用的催化剂有所不同。连续重整催化剂使用铂锡催化剂，该催化剂的特点是低压下初期的活性和选择性好，但是稳定性较差，需要连续再生保持催化剂的性能。催化剂在使用前经过活化、还原后不需要进行预硫化。半再生催化重整催化剂一般使用铂铼催化剂，该催化剂的特点是稳定性好，选择性稍差，可以长周期稳定运转，同时催化剂在使用前经过活化、还原后需要进行预硫化。半再生固定床重整工艺由于其具有可以生产RON90～100的高辛烷值汽油调和组分、装置投资小、操作费用低、适应于不同的生产规模等特点，得到了快速发展(张大庆，《石油炼制与化工》，2007年12月)。在半再生固定床重整工艺中，由于人们一直致力于催化剂性能的改进，反应压力从最初的3.5MPa左右，逐步减低到20世纪九十年代的1.0MPa左右，氢烃摩尔比也从早期的8左右降低到中等水平，操作空速得到提高，并且在重整油收率、芳烃产率、辛烷值、氢产率提高和催化剂寿命延长等方面都取得了巨大的进步。到目前为止，商业化运营的工艺主要有UOP公司开发和设计的铂重整(Platforming)，美国空气产品和化学品公司胡德利分公司开发的催化重整(Houdrifoming)工艺，美国雪弗龙研究工程公司开发的铼重整(Rheniforming)工艺，美国恩格哈德矿物和化学品公司的及大西洋利奇菲尔德共同研究开发的麦格纳催化重整(Magenaforming)工艺(张大庆，《石油炼制与化工》，2007年12月)。由于催化重整反应采用贵金属催化剂，需要370℃以上的高温才能发生反应，因此商业化规模且较为经济的催化重整工艺通常在平均反应温度为480℃以上进行。催化重整反应为强吸热，随着反应的进行，反应吸热量增加，催化剂床层温度急剧下降，随着温度的下降，导致反应速度也快速下降。为了保持一定的反应速度，可以将催化剂分成3到4个床层，每个床层单独装填在一个反应器内，在反应器间设置加热炉(如图1所示)，从而将上一个反应器内流出的已经降温的物流再次加热升温，然后通入下一个反应器的催化剂床层继续反应，最终获得需要的反应产物。同时新鲜进料与循环氢的混合物流先与第四固定床反应器14的出口物流换热后再进入第一固定床反应器11的入口加热炉15，以回收利用第四固定床反应器14出口物流的热量。石脑油是由烷烃、环烷烃、芳烃和少量或微量烯烃等多种烃类化合物组成的混合物，在作为催化重整原料时，其中不同的烃类分子的反应速度迥异，随着原料通过催化剂床层，原料中一些易于反应的组分如环烷烃脱氢转化为芳烃的反应易于进行，而一些组分如烷烃的脱氢环化转化为芳烃的反应则较难进行，因此表现出在催化剂床层入口温度快速下降，然后温度下降速度逐渐减缓。研究表明，即使将所有催化剂分别填装至四个反应器，四个反应器中催化剂装填体积比沿物料流程方向依次为例如10：15：25：50的大比例级差，然而这四个反应器的温降值仍然依次降低，即在相同的反应器入口温度下，第一固定床反应器11、第二固定床反应器12、第三固定床反应器13、第四固定床反应器14的出口物流温度依次升高，例如第一固定床反应器11的温降可以达到80～100℃，而第四固定床反应器14的温降只有10～20℃。也就是说，第四固定床反应器14出口的物流温度可以比第一固定床反应器11出口的物流温度高出70℃以上。同样，第三固定床反应器13出口物流的温度也是高于第一固定床反应器11和第二固定床反应器12的出口物流温度。因此，当进料温度相当时，四个反应器的催化剂平均床层温度是依次提高的。由于第三固定床反应器13、尤其是第四固定床反应器14的催化剂在更高的床层平均温度下运转，其结焦速度也明显高于第一固定床反应器11、第二固定床反应器12，催化剂的失活速率也相应加快。因此，固定床半再生催化重整系统在正常运行情况下，催化剂再生周期主要取决于第四固定床反应器14(和第三固定床反应器13)的催化剂失活时间。任何提高反应温度以增加产物的辛烷值和芳烃产率、降低压力以提高反应速度和氢产率、或者增加装置处理量以提高产品液收和产物量的操作，都将会加剧第四固定床反应器14催化剂的结焦速度而缩短装置的运转周期。一旦第四固定床反应器14、第三固定床反应器13催化剂结焦失活，则整套系统需要停工以再生催化剂，即使此时第二固定床反应器12、尤其是第一固定床反应器11的催化剂仍还有很高的活性，仍可以继续运行较长时间。破解这个问题的方法之一是降低第三固定床反应器13、第四固定床反应器14的入口温度，以延缓结焦速度。但是降低第三固定床反应器13、第四固定床反应器14温度，将会造成反应深度不够。因此，也可以在降低第三固定床反应器13、第四固定床反应器14入口温度条件下依靠增加第三固定床反应器13、第四固定床反应器14的催化剂装填量从而延长原料的反应时间来达到应有的反应深度，达到相同时间长度的装置运转周期寿命，但该办法势必增加反应器体积和催化剂的采购成本。另外，也可以提高第一固定床反应器11、第二固定床反应器12的入口温度，因为这些反应器内的催化剂上的结焦量在第三固定床反应器13、第四固定床反应器14内催化剂已经达到操作末期的情况下还有裕量。但是现有工艺如果提高第一固定床反应器11、第二固定床反应器12入口温度，虽然催化剂床层入口段反应速度将大大加快，但是反应速度增加又会带来急剧吸热，温降将会快速增加，温降增加后催化剂床层温度下降，反应速度又会快速下降，因此反应器入口提温后的总体效果不佳，反而增加了能耗。为提高石脑油的催化重整效果，现有技术中进行了大量研究改进。例如IFP新本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半再生催化重整反应系统，包括至少一个组合床反应器以及与该组合床反应器串联的固定床反应器；所述组合床反应器由固定床层和列管式固定床催化剂床层组合而成；在所述组合床反应器的列管式固定床催化剂床层中，使后续的所述固定床反应器的出口物流与组合床反应器中的反应物流间接接触并提供热量。

【技术特征摘要】
1.一种半再生催化重整反应系统，包括至少一个组合床反应器以及
与该组合床反应器串联的固定床反应器；所述组合床反应器由固定床层
和列管式固定床催化剂床层组合而成；在所述组合床反应器的列管式固
定床催化剂床层中，使后续的所述固定床反应器的出口物流与组合床反
应器中的反应物流间接接触并提供热量。
2.根据权利要求1所述的半再生催化重整反应系统，其特征在于，
固定床层和列管式固定床催化剂床层自上而下地设置于所述组合床反应
器中；或者是固定床层、列管式固定床催化剂床层、固定床层自上而下
地设置于所述组合床反应器中。
3.根据权利要求2所述的半再生催化重整反应系统，其特征在于，
所述半再生催化重整反应系统设置1个、2个或2个以上的所述组合床反
应器；设置1个、2个或2个以上的所述固定床反应器；上述各反应器以
串联方式设置，且各反应器均设置有进料加热炉。
4.根据权利要求3所述的半再生催化重整反应系统，其特征在于，
所述半再生催化重整反应系统设置1个或2个所述组合床反应器；设置2
个所述固定床反应器。
5.根据权利要求4所述的半再生催化重整反应系统，其特征在于，
所述组合床反应器内设有上孔板、下孔板和连接所述上孔板和下孔板的
多根列管；所述列管内即为列管式固定床催化剂床层的管程；所述组合
床反应器的侧壁、上孔板、下孔板和列管外壁之间形成列管式固定床催
化剂床层的壳程，并且在所述组合床反应器侧壁上设有进料口和出料口，
分别用于引入和引出后续固定床反应器的出口物流；优选地，所述列管
采用DN20～DN50管材；进一步优选地，所述列管表面设置凹槽、麻点、
凹坑、翅片。
6.根据权利要求5所述的半再生催化重整反应系统，其特征在于，
通过物流管线的设置，使后续的所述固定床反应器的出口物流进入所述
组合床反应器的列管式固定床催化剂床层的管程或壳程中，与组合床反

\t应器中的反应物流间接接触；优选地，使后续的所述固定床反应器的出
口物流进入所述组合床反应器的列管式固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：石玉林，
申请(专利权)人：石玉林，
类型：发明
国别省市：北京;11