PS-Ⅵ催化劑在連續重整裝置擴能中的運用

屠松立(中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江 寧波 315812)

0 引言

PS-Ⅵ催化劑在連續重整裝置擴能中的運用，是提高連續重整裝置擴能效率的重要內容。催化重整技術作為汽油組分生產的關鍵技術，其主要原料為石腦油。隨著技術的研究發展，連續重整技術得以應用，利用連續重整催化劑，順利完成芳烴、高辛烷值汽油組分生產操作。目前連續重整裝置UOP工藝已經升級到第三代，反應壓力從第一代1.2 MPa調整為0.35 MPa，不僅如此，對比第一代連續重整工藝，第三代氫烴比明顯下降，由5變為2，由此可以看出，連續重整裝置工藝發展逐漸成熟。

催化劑直接影響到連續重整裝置擴能效果，因此要十分重視對催化劑的應用。為了取得更理想的連續重整裝置效能，有效提高催化重整效益，必須不斷優化催化劑反應性能。目前連續重整催化劑的研究持續深入，PS-Ⅵ催化劑作為我國石科院研制成功的催化劑代表，借助新助劑(如：鉑、錫)的加入，搭配獨特工藝，有效提高積炭速率，并且反應溫度控制以及液體收率等均得到優化。

基于此，加大對PS-Ⅵ催化劑在連續重整裝置擴能中的運用的研究力度，積累更多催化重整經驗。

1 深層次研究催化劑性能

PS-Ⅵ催化劑運用的研究，必須對其性能詳細了解，為連續重整裝置擴能中PS-Ⅵ催化劑的運用提供依據。通過對連續重整裝置的研究可以發現，其不僅具有高活性與穩定性，同時選擇性高，并且還具備低積炭與低氫烴比、高空速等優勢，目前發展研究技術不斷成熟，已經達到國際水平[1]。

這種情況下，就必須重視催化劑性能的強化，扎實連續重整裝置研究技術基礎。PS-Ⅵ催化劑主要由石油化工科學院研究，并由湖南建長石化股份公司生產，因其在連續重整裝置中應用的優勢，在催化重整中備受關注。

受到其積炭速率低的影響，對連續重整裝置中處理量以及苛刻度等提出更高要求，為了實現平穩運行，必須從多方面提高，繼而達到連續重整裝置綜合效益最大化的目的[2]。

PS-Ⅵ催化劑的適用性非常強，除了大型連續重整裝置適用之外，對老裝置或者是再生能力受限的裝置均十分適用。

2 連續重整裝置改造創新難點研究

2.1 連續重整裝置改造原則

對于連續重整裝置改造創新來講，改造原則的明確為創新確定方向，并且科學引導連續重整裝置順利完成改造。科學運用PS-Ⅵ催化劑，就必須對連續重整裝置進行改造，遵循連續重整裝置改造原則[3]。

參考UOP公司專利設計，科學梳理連續重整裝置反應器運行原理以及催化劑再生，并且征求專利商同意后，對裝置進行改造，但是因為影響因素比較多，所以改造的技術難度大，還需要大量投資，面臨多方面壓力[4]。

再者連續重整裝置改造期間，重整循環氫壓縮機作為主要組成，對比其他組件其動改比較困難，必須在準備好充足資金的基礎上確定改造。

基于上述情況，連續重整裝置改造中，必須遵循的原則如下：首先是明確改造必要性；其次是催化劑再生部分不參與改造；再次是排除重整裝置反應堆、循環氫壓縮機的改造；最后是在重視改造質量基礎上，盡可能控制資金消耗[5]。

2.2 連續重整裝置改造技術難點分析

連續重整裝置改造涉及多方面內容，因此改造難點也比較多。如表1所示，對原設計原料與催化劑進行了重整裝置改造，主要以擴能為主，從0.6 Mt/a調整為0.8 Mt/a，隨后整理了主要反應條件，并且對結果進行對比。

如表1所示可以發現，若連續重整裝置選擇原設計方案，并且使用的原料與催化劑均以原設計為主，對裝置進行多方面改造，開工時數出現明顯變化，從原來的8 000 h/a變為8 400 h/a，并且進料體積空速也出現變化，從1.15 h-1變成1.46 h-1，處理量也明顯變化，從原來的75 000 kg/h增加至95 238 kg/h，但是依然存在一些不足。首先是循環氫壓縮機不做出改造調整，相關程序不變，氫油摩爾比明顯下降，原來為2.30，改造后為1.84；其次是積炭速率方面，從原來的27.69 kg/h，變成了48.58 kg/h，受到整體改造的影響，催化劑碳含量明顯超出規定標準，規定值為5.00%，實際為7.13%；這樣一來就會影響到催化劑的積炭速率，不符合催化劑應用標準，甚至會引發燒焦困難的情況，再生器內構件被燒壞，催化劑運用風險增加。

表1 連續重整裝置擴能期間的反應條件整理及結果預測

除此之外，連續重整裝置改造期間，重整原料組成以及改造調整中性質等發生變化，原料改造之前的芳烴潛含量為49.82%，改造后的潛含量則變成47.48%。不僅如此，原料體積分數同樣出現變化，改造之前為52.03%，改造之后則降低為48.90%。通過對催化劑運用原理分析掌握，原料體積分數與催化劑相對積炭速率之間為反比例關系，體積分數減少，相對積炭速率升高。因為連續重整裝置的改造，導致原料受影響變差，這樣一來催化劑積炭速率明顯受到影響而增加，增加率達到6%。從這些方面可以發現，連續重整裝置改造期間，最大的技術難題為積炭速率過高。因此在連續重整裝置改造創新期間，需加大這方面的研究力度。

2.3 連續重整裝置改造創新方案設計

結合上述分析，為了放大PS-Ⅵ催化劑的作用，要有效控制催化劑積炭速率，及時對連續重整裝置改造技術方案進行調整，并且有效解決其中的技術難點，在此基礎上，更好地嵌合PS-Ⅵ催化劑與連續重整裝置[6]。

作為新型連續重整催化劑類型，PS-Ⅵ催化劑不管是在積炭速率方面還是在穩定性方面都具有突出優勢，該催化劑應用空間不斷擴大，連續重整效率也非常明顯。通過對PS-Ⅵ催化劑的實際應用以及實驗室研究，發現對比原來的催化劑類型，PS-Ⅵ催化劑在各方面均更有成效，首先是積炭速率明顯下降，下降率達到20%；其次是液體收率增加；最后是氫氣產率增加[7]。

方案創新設計之前，積炭速率為51.50 kg/h，PS-Ⅵ催化劑的加入，使得積炭速率為41.20 kg/h，下降比例為20%。雖然下降明顯，但是依然與催化劑再生部分應用需求存在差距，這種情況下，對創新方案深層次設計，并對C5+生成油RON參數值再次調整，因為C5+生成油RON的變化，催化劑積炭速率出現明顯變化，在降低20%基礎上再次降低17%，如此不僅已經滿足了催化劑再生部分參數需求，并且積炭速率已經達到34.20 kg/h，此數值已經充分體現出PS-Ⅵ催化劑在連續重整裝置改造中運用的價值[8]。

3 PS-Ⅵ催化劑在連續重整裝置擴能中的工業運用

在連續重整裝置擴能中PS-Ⅵ催化劑的運用主要包括三方面：一是催化劑填裝；二是脫水干燥；三是標定結果。以下對PS-Ⅵ催化劑實際運用方面進行詳細研究。

3.1 催化劑填裝

PS-Ⅵ催化劑在連續重整裝置擴能中的運用，催化劑填裝是重要環節。PS-Ⅵ催化劑填裝應用之前，首先檢查連續重整裝置，保證裝置基本功能的前提下，及時清理裝置中存放的原來應用的催化劑，并且再次檢查內部構件，徹底清掃后，將提前準備好的PS-Ⅵ催化劑及時填裝進去。此次研究中，根據工業應用需要，PS-Ⅵ催化劑裝入量為51.22 t，主要涉及三個反應器與連續充值裝置再生器，此外還包括下部緩沖罐，填裝量分別為6.12、13.3、24.0、3.5、4.3 t。

3.2 脫水干燥處理

對于PS-Ⅵ催化劑的運用，結合連續重整裝置具體情況以及PS-Ⅵ催化劑運用標準，需對還原態PS-Ⅵ催化劑進行特殊的脫水干燥處理，這樣才能保證PS-Ⅵ催化劑的效用。脫水干燥處理之前，先將反應器入口溫度進行調整，待加熱到規定的370 ℃后，借助重整反應進料系統及時將提前準備好的精制油引入，與此同時還要不斷增加反應器溫度，要求按照20～30 ℃/h的標準，將溫度提升至480 ℃，同步對PS-Ⅵ催化劑恒溫脫水并進行干燥處理。開工初期對PS-Ⅵ催化劑脫水干燥處理，精制油要求必須定期注入氯，參考循環氫氣的變化對注氫量進行控制，還要時刻關注水含量變化。要求PS-Ⅵ催化劑脫水干燥處理必須以480 ℃的狀態保持5 d，根據精制油循環氫氣變化情況，去判斷PS-Ⅵ催化劑的穩定性。若水含量降低達到規定的50 μg/g數值，證明PS-Ⅵ催化劑脫水干燥處理完畢。

3.3 標定應用結果

隨著脫水干燥處理最后階段的到來，PS-Ⅵ催化劑在連續重整裝置中的應用進入到標定結果階段。19—20日期間，連續重整裝置反應器入口溫度分別為490、495、500、505 ℃，結合當前溫度條件對辛烷值進行檢測，發現重整生成油在PS-Ⅵ催化劑連續重整裝置處理下，辛烷值主要為97.0、98.1、99.2、100.3。隨后再次對PS-Ⅵ催化劑使用變化等加以觀察整理，并且組織展開12 h標定結果工作。對比原來所應用的催化劑，反映PS-Ⅵ催化劑應用下連續重整效果。具體對比數值涉及反應部分物料平衡參數，如表2所示。

如表2所示，連續重整裝置中運用PS-Ⅵ催化劑，對比原來的催化劑，雖然進料芳烴潛含量相對來講比較低，但是辛烷值卻明顯提高，不僅達到穩定值100.3，同時汽油收率也明顯提高，由此可以看出，PS-Ⅵ催化劑在連續重整裝置中的運用活性明顯更高。此外純氫產率與芳烴產率分別提高0.31%、5.18%，從這方面可以證明，對比原來的催化劑，PS-Ⅵ催化劑應用優勢更明顯。隨后對催化劑再生系統方面進行標定結果評定(如表3所示)，結合PS-Ⅵ催化劑應用操作條件相關內容與結果(如表4所示)，再生劑氯含量、碳含量等數值統計表可以發現，PS-Ⅵ催化劑在連續重整裝置中的使用，使再生碳含量參數明顯降低，原來的催化劑碳含量均≥3%，但是PS-Ⅵ催化劑碳含量則為2.04%。根據研究數值可以發現，PS-Ⅵ催化劑在連續重整裝置中的運用，保持相同辛烷值條件與相同碳含量條件，PS-Ⅵ催化劑的加工量明顯提升，至少提升20%，并且穩定性良好。在PS-Ⅵ催化劑的實際應用中，氯含量相對來講更加平穩，均維持在1.1%左右，如表5所示。

表2 連續重整裝置中運用PS-Ⅵ催化劑下的反應部分物料平衡參數

表3 PS-Ⅵ催化劑與原應用催化劑進料性質、結果評定

表4 連續重整裝置再生系統操作條件

表5 積碳量、氯含量地整理統計

4 結語

綜上所述，對于連續重整裝置來講，PS-Ⅵ催化劑的應用，從很多方面提高了連續重整生產處理效率。加上PS-Ⅵ催化劑的低積炭速率、高選擇性、穩定性等優勢的體現，對比原來的催化劑應用，各方面百分比以及參數等都朝著理想方向調整，由此可以看出PS-Ⅵ催化劑是連續重整生產作業的重要進步。結合上述研究，為PS-Ⅵ催化劑未來應用提供可參考依據，積累更多經驗。