水氯平衡對催化重整過程的影響

趙偉磊（中國神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯煤制油分公司，內蒙古鄂爾多斯017209）

水氯平衡對催化重整過程的影響

趙偉磊（中國神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯煤制油分公司，內蒙古鄂爾多斯017209）

水氯平衡控制是重整催化劑性能發揮和保持的關鍵因素，本文通過對中國神華煤制油18萬噸/年催化重整裝置系統水氯平衡的分析,找出了影響重整系統水氯平衡的因素,在不斷探索過程中,系統取得了較為適宜的水氯平衡,重整汽油的質量(辛烷值和芳烴產率)不斷提高。

水氯平衡；催化重整；辛烷值

油品的催化重整過程是在催化劑的作用下進行的，能夠有效的將石油或石腦油轉化為高辛烷值的汽油和芳烴。催化劑的水氯平衡是維持催化劑選擇性和活性的重要因素。若催化劑的水氯平衡被打破，整個催化重整的反應性能將會受到很大的影響，會導致催化重整產物芳烴的產量降低，催化劑運轉周期減少，因此在正常的反應進行過程中，水氯平衡的調整和控制是一個非常關鍵的問題。

催化重整過程是在高溫、催化劑的條件下進行的，在催化劑存在的條件下，原料油發生催化重整反應，將原來C6到C11石腦油原料組分中的烷烴及不飽和的烯烴轉化成高辛烷值汽油組份和穩定的芳烴。其中重整裝置的催化劑應用最多最廣泛的就是雙功能鉑徠催化劑,主要由金屬組分和酸性組分相結合構成，金屬組分在其中主要起到了促進重整反應中脫氫和加氫的進行，助劑為金屬Re,能促進鉑的分散，抑制主劑鉑的凝聚，起到抗積炭的作用，能夠改善催化劑的穩定性，延長使用壽命。而酸性組分主要由催化劑上的Cl提供，作用是促進異構化和裂化反應的酸性功能。系統內的水氯平衡是指參與反應的系統內水含量和氯含量由于反應的不同，催化劑的差異，對催化劑起到促進作用的，在適宜的水氯平衡的條件下，參與反應的催化劑的的活性及選擇性和反應的穩定性能夠發揮出最好的水平。催化重整反應進行過程中，系統內的水含量和氯含量隨著反應的進行在不斷變化，根據反應進行的階段和產物的實際狀況，通過向一、二段反應注入水和氯來控制催化劑的水氯平衡，根據計量設備記錄注入系統內的水含量和氯的含量，防止由于操作不當導致的系統水氯失調。水氯平衡是否適宜,將會影響到整個重整反應過程,從而直接影響重整汽油辛烷值及芳烴產率。所以探索更加有效的途徑調整重整系統水氯平衡,是優化重整系統各項操作,減少對重整反應的影響及保證和提高產品質量(辛烷值和芳烴產率)的主要任務。重整催化劑上的氯在水氣氛下和高溫環境中容易流失，且隨著水含量和反應溫度的升高，氯的流失速率會加快；而且催化重整的反應和燒焦過程均是在高溫和含水氣氛中進行，因此催化劑上的氯含量會不斷降低。由于催化重整反應需要在金屬功能和酸性功能下進行，為了保證催化劑的使用性能發揮最佳，需要維持反應系統一定的酸性，由于高溫的條件下，會不斷的消耗系統內的氯，導致系統內的水氯失衡，因此必須在反應過程中不斷補充一定量的氯含量，保證催化劑的使用性能。因而，在催化重整過程中，水氯平衡的保持是非常關鍵的。

1 重整裝置水氯平衡狀況

重整裝置的水氯平衡是通過兩臺計量泵分別在一反入口和三反入口處進行注水注氯來實現的。系統中適宜的水含量是由氣中水在線分析儀讀數來獲得的，適宜的氯含量通過循環氫中C3與C1的比值來判斷。正常情況下氣中水要求控制在20-30PPm,適宜的氯含量為.0.95-1.15%(對催化劑),但是因為氣中水在線分析儀準確度不夠,所以生產過程中主要以循環氣中C3/ C1(摩爾比)做為分析水氯平衡的參考指標,當C3/C1=0.7-1.0時,認為催化劑水氯平衡適宜。不僅如此系統內的水氯平衡還可以由循環氫的純度、反應進行過程中的溫降、重整反應中生成的芳烴以及穩定塔內的氣象組分來綜合判斷的，將水氯平衡的指標進行量化，更好的通過操作來實現水氯平衡的控制。除此之外系統的水氯平衡可以通過循環氫純度、反應溫降、芳烴產率及穩定塔頂氣相組分來綜合判定。

2 重整系統水氯平衡失調的原因

由上文可知，重整催化劑水氯平衡在整個反應中起到了至關重要的作用，而在反應過程中水氯平衡控制失調主要有以下原因:

（1）設備原因

在催化重整反應過程中，反應器內催化劑的填充量逐漸增加，最后一個反應器內的催化劑占總裝劑量的一半。在反應進行過程中，最后一個反應器內主要發生脫氫環化以及加氫裂化的反應，此時反應器內需要催化劑內含有較高的氯含量，保持反應的順利進行，這是由于脫氫和加氫裂化反應是在酸性環境中進行的。但是系統的注氯量是一定的，這就必然導致最后一個反應器內的氯含量偏低。同時系統內的溫度較高，最后一臺反應器在高強度運轉，進而導致這個反應器內的催化劑不能很好的發揮出催化性能。為了解決這一問題,當操作當中發現最后一臺反應器溫降增大,通過產物分析來確認氯含量不足時,這就需要增加注氯的方法來調整催化劑的氯含量,使其達到適宜的氯含量,保證催化劑的活性。

（2）在線水分析儀監測結果不準確

催化重整反應系統內水含量與水氯平衡的關系非常密切,一般情況下是通過測定系統內的含水量來確定反應進行過程中注氯量和注水量。系統內的水含量可以使得催化劑與氯更好的接觸，保證了催化劑載氯的能力，使得催化劑在酸性條件下發揮更大的作用，而且適宜的水含量還可以抑制環烷烴的分解，使生成產品的穩定性得以保障。但是系統內的水含量過高，會沖刷掉催化劑上的氯，增大氯的流失，導致系統內水氯平衡的失調，破壞催化劑的使用性能，使得反應的總溫降降低，催化重整反應產物芳烴含量降低，汽油的辛烷值降低。

（3）重整反應溫度影響

催化重整反應中的溫度是影響產品質量和收率的重要指標參數，催化重整產物中穩定的芳烴產率是在特定的溫度和特定的催化劑條件下進行的。催化重整反應進行的階段不同，反應器內的溫度也有一定的差別，需要的催化劑種類和數量也不同，因而催化劑需要的氯的含量也不同。催化重整系統反應需要通過測定產物的含量變化來改變操作參數和改變系統內的溫度，來判斷系統內的水氯是否平衡，這就會導致系統內的水氯平衡控制具有一定的滯后性，當系統內溫度發生變化后，不能及時的對系統內的水氯平衡進行調節造成平衡失調。

（4）反應進料量與進料油質量的影響

催化重整系統注水注氯量的與精制油性質及進料量有密不可分的關系。當系統內的進料量發生變化后,因不能在第一時間對注水注氯量進行調整,會造成重整系統水氯平衡失調。同時，若精制油水含量超標，也將對反應系統水氯平衡造成影響。

（5）日常操作和員工意識的影響

在反應進行過程中，很多操作員工未能按照車間規定進行注水注氯操作，員工的積極性和責任心不強，在注加過程中對加注的速度沒能很好的控制和調整，導致水氯平衡失調，系統內局部水或局部氯含量超標。除此之外，操作人員的操作水平的參差不齊，熟練程度和準確度不同，也會造成反應器溫度等參數變化波動比較大，造成產物油的性質差別很大，增大了水氯平衡的調節難度。

3 重整系統水氯平衡的控制方案

(1)加強對注水注氯系統的巡檢工作，并對巡檢結果進行記錄,嚴格驗收注水注氯系統的加注狀況，增大巡檢頻率，發現管路堵塞問題及時進行處理，同時還要保證注水注氯的連續性，檢查注水泵是否運行正常。

(2)為了避免由于在線水分析儀的測量結果出現偏差的狀況，在實際生產過程中，不能僅僅依靠水分析儀來確定系統內的含水量，進而確定系統反應過程中的注水量和注氯量，還應當加強與上游裝置的聯系，保證原料性質的穩定。及時監測產品的各項性能指標，確保精制油的質量，估算出系統內的含水量。

(3)針對重整裝置無催化劑在線取樣裝置的實際情況,應當及時監控系統內的溫度變化，反應進行過程中溫度升高一定值時，要及時觀察產品油中穩定汽油的辛烷值以及產品芳烴的生成率，若溫度升高，產品的穩定辛烷值未發生變化，說明此時，系統內的氯含量偏低，抑制了催化劑的活性，應該及時向系統內注入一定量的氯，保證催化劑的載氯能力，維持反應環境中的酸含量。不僅如此，還要時刻關注最后一臺反應器內的溫度降低狀況，溫降減少，說明系統內的水氯平衡失調，應當及時補充注氯量，在實際生產過程中找到調節水氯平衡的規律。

(4)為提高員工操作水平，應當加強對員工的操作培訓，嚴格規定各操作工藝指標的范圍，制定合理的員工操作規程，通過提高穩定操作，減少系統內各參數的變化來穩定生產。不僅如此，還要增強員工愛崗敬業意識，對于實際操作要熟練、穩定、細致。

4 結語

調整催化重整系統內的水氯平衡是一項長期、細致工作，要在實際生產過程中找到影響系統內水氯平衡的因素，通過合理有效的技術改革和技術創新，有效的規避水氯失調對系統反應的影響，延長系統內催化劑的使用壽命，保證催化重整裝置和反應長期穩定運行。

趙偉磊（1985-），男，中國神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯煤制油分公司；研究方向：水氯平衡對催化重整反應的影響。