催化劑物理分離技術在連續重整裝置的應用

王俊玲，李順德，蔡立棟，楊玉明

（中國石油蘭州石化公司煉油廠，蘭州730060）

中國石油蘭州石化公司（簡稱蘭州石化公司）連續重整裝置以加工石腦油、生產高辛烷值汽油調合組分和芳烴的中間原料為目的。重整反應在裝有含連續重整催化劑（球型）的移動床層徑向反應器中進行，催化劑在反應器和再生器之間不斷循環。催化劑經過反應器，在與反應物料接觸、進行重整反應的同時，也會發生結焦反應。在正常情況下，催化劑的積炭量一般控制在6%以下。

由于設計和結構本身等方面的原因，一小部分催化劑滯留在連續重整裝置反應器中，無法在反應－再生系統實現循環，形成滯底死區催化劑，其積炭量可高達20%～30%。由于這部分催化劑上的積炭量較高，并且為石墨化的炭，與正常催化劑燒焦行為不同，一旦進入催化劑循環流程，往往需要很長時間才能夠將其積炭燒掉。另外，這部分催化劑在燒焦的過程中易發生燒焦超溫，導致再生器內構件損壞，并時常導致催化劑發生晶相變化而形成侏儒球或珊瑚礁塊狀物等，從而影響裝置的正常運行及催化劑的整體性能［1－2］。

為了避免滯底死區催化劑進入催化劑循環流程，在連續重整裝置停工檢修的卸劑過程中，需要將這些滯底死區催化劑單獨卸出，不再回裝。然而這些滯底死區催化劑中還有相當量的正常催化劑，若將這些催化劑作為廢劑處理，則會造成較大的經濟損失［3］。

為了實現這些混入滯底死區催化劑中的正常催化劑的回用，2011年7月，蘭州石化公司在連續重整裝置停工檢修期間，采用濟南瑞東實業有限公司開發的顆粒狀催化劑密度物理分離（G－CAU）技術，對重整反應－再生系統卸出的滯底死區催化劑進行物理分級，將低積炭量催化劑和高積炭量催化劑進行分離，將低積炭量催化劑回用，取得一次開車成功。本文主要介紹催化劑物理分離技術在蘭州石化公司連續重整裝置的應用情況。

1 G－CAU技術原理

正常連續重整催化劑顆粒的直徑及密度基本穩定，但隨著積炭量的不同，催化劑的密度會發生變化。催化劑由于高溫焙燒變成侏儒球后，其密度大幅度增加。G－CAU技術就是按照密度的不同對催化劑進行分級，從而實現侏儒球的分離及催化劑按照積炭量的分級，確保回裝反應器催化劑的積炭量在裝置的安全運行范圍內。

2 G－CAU技術的分離效果

2.1 催化劑分離前后物料平衡

裝置卸劑時，按照反應器與還原區、再生器及閉鎖料斗分別計量，在反應器與還原區卸料時，反應器中的正常催化劑最先流出，將此稱為“反應器正常區催化劑”，隨后流出的是還原區催化劑，將此稱為“還原區低積炭催化劑”，最后流出的是反應器滯底死區催化劑，將此稱為“反應器高積炭區催化劑”。對上述物料按密度進行分級，各部位催化劑總量及分離后積炭量小于5.8%的正常催化劑的量見表1。由表1可見，經過密度分級，從55 678.52kg催化劑中得到了51 106.00kg合格物料，回收率為91.79%。

表2中列出了催化劑分離后不合格物料分布。由表2可見：不合格物料主要為高積炭催化劑，占總物料的6.62%；其次為侏儒球，占總物料的0.64%；另外還含有一定量的受潮結塊物料、散落清掃料、粉塵等。

表1 各部位催化劑總量及分離后合格物料量

表2 催化劑分離后不合格物料分布

2.2 分級前后催化劑中積炭量對比

對反應器和還原區催化劑分級前后物料按照顏色采樣并進行積炭量分析，結果如表3所示。由表3可見，分級前亮黑色物料的積炭量高達42.5%，黑色物料的積炭量也達到了21.6%，灰色物料的積炭量為10.4%，微灰和微白物料的積炭量分別為3.46%和0.79%。由此可見，亮黑色、黑色和灰色物料的積炭量均遠遠高于正常運轉催化劑積炭量6.0%的指標，需要從物料中分離出去。

對催化劑分級后合格物料，按照顏色挑選出最黑的催化劑進行積炭量分析，結果表明，反應器高積炭區最黑催化劑的最大積炭量為5.8%，反應器正常區最黑催化劑的積炭量為2.22%，而還原區最黑催化劑的積炭量為3.48%，均滿足正常運轉催化劑積炭量6.0%的指標要求。高積炭廢料及侏儒球的積炭量分別為26.53%和0.15%。

表3 反應器和還原區分級前后催化劑中的積炭量

3 分級后催化劑的工業運轉效果

催化劑分級后反應部分開工情況如表4所示。2011年8月，將催化劑分級后積炭量小于5.8%的合格物料重新裝入裝置，同時補充重整新鮮劑5.15t。反應裝置于2011年8月15日升溫至360℃，引精制石腦油進裝置，并逐漸提溫至480℃，隨后幾天反應溫度保持在500℃以下；8月24日循環氫水含量小于30μg/g，將反應溫度提高至505℃以上，脫戊烷油RON達到100以上，反應部分開工正常。

表4 催化劑分級后反應部分開工情況

催化劑分級后再生部分開工情況如表5所示。再生部分于2011年8月18日啟動催化劑循環；8月19日催化劑循環量為60%，開始催化劑黑燒；8月22日檢測得到燒焦后再生催化劑積炭量為0.13%，開始催化劑白燒，注氯方式由重整進料注入改為再生部分注入，再生部分開工正常。

催化劑分級前后主要結果對比如表6所示。由表6可見：對催化劑進行密度分級前，脫戊烷油RON為100.2～101.4，催化劑積炭量為3.40%～3.58%，再生燒焦峰溫為517～528℃。對催化劑進行密度分級后，脫戊烷油RON為99.9～100.7；催化劑積炭量為2.34%～3.22%，比分級前略低；燒焦峰溫為476～492℃，比分級前明顯降低。

表5 催化劑分級后再生部分開工情況

表6 催化劑分級前后主要結果對比

4 結 論

（1）濟南瑞東實業有限公司開發的G－CAU技術不僅可以將使用后的連續重整催化劑中的侏儒球、粉塵分離，而且還可以根據催化劑積炭量的不同，實現催化劑的密度分級，將高積炭量催化劑和正常催化劑分離。

（2）蘭州石化公司連續重整裝置催化劑采用G－CAU技術進行分級后，積炭量小于5.8%的正常催化劑的收率為91.79%。

（3）分級后催化劑的工業運轉結果表明，積炭量小于5.8%的催化劑的回用，能夠滿足反應和再生的要求，避免了高積炭催化劑、粉塵和侏儒球等回裝帶來的不利影響，保證了開工的順利進行。

［1］ 黃永章，蘇建偉，趙玉軍，等.連續重整高炭催化劑對再生系統開工的影響［J］.煉油技術與工程，2009，39（4）：47－49

［2］ 邢衛東.連續重整裝置跑損催化劑的原因及對策［J］.煉油技術與工程，2010，40（11）：27－29

［3］ 鄭鳳萍，夏惠芬.降低鉑重整過程檢修費用的催化劑分離方法［J］.國外油田工程，1996（3）：41－42