催化劑物理分離技術(shù)在連續(xù)重整裝置的應(yīng)用

王俊玲，李順德，蔡立棟，楊玉明

（中國(guó)石油蘭州石化公司煉油廠，蘭州730060）

中國(guó)石油蘭州石化公司（簡(jiǎn)稱(chēng)蘭州石化公司）連續(xù)重整裝置以加工石腦油、生產(chǎn)高辛烷值汽油調(diào)合組分和芳烴的中間原料為目的。重整反應(yīng)在裝有含連續(xù)重整催化劑（球型）的移動(dòng)床層徑向反應(yīng)器中進(jìn)行，催化劑在反應(yīng)器和再生器之間不斷循環(huán)。催化劑經(jīng)過(guò)反應(yīng)器，在與反應(yīng)物料接觸、進(jìn)行重整反應(yīng)的同時(shí)，也會(huì)發(fā)生結(jié)焦反應(yīng)。在正常情況下，催化劑的積炭量一般控制在6%以下。

由于設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)本身等方面的原因，一小部分催化劑滯留在連續(xù)重整裝置反應(yīng)器中，無(wú)法在反應(yīng)－再生系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)循環(huán)，形成滯底死區(qū)催化劑，其積炭量可高達(dá)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(jìn)入催化劑循環(huán)流程，往往需要很長(zhǎng)時(shí)間才能夠?qū)⑵浞e炭燒掉。另外，這部分催化劑在燒焦的過(guò)程中易發(fā)生燒焦超溫，導(dǎo)致再生器內(nèi)構(gòu)件損壞，并時(shí)常導(dǎo)致催化劑發(fā)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(yùn)行及催化劑的整體性能［1－2］。

為了避免滯底死區(qū)催化劑進(jìn)入催化劑循環(huán)流程，在連續(xù)重整裝置停工檢修的卸劑過(guò)程中，需要將這些滯底死區(qū)催化劑單獨(dú)卸出，不再回裝。然而這些滯底死區(qū)催化劑中還有相當(dāng)量的正常催化劑，若將這些催化劑作為廢劑處理，則會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失［3］。

為了實(shí)現(xiàn)這些混入滯底死區(qū)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(xù)重整裝置停工檢修期間，采用濟(jì)南瑞東實(shí)業(yè)有限公司開(kāi)發(fā)的顆粒狀催化劑密度物理分離（G－CAU）技術(shù)，對(duì)重整反應(yīng)－再生系統(tǒng)卸出的滯底死區(qū)催化劑進(jìn)行物理分級(jí)，將低積炭量催化劑和高積炭量催化劑進(jìn)行分離，將低積炭量催化劑回用，取得一次開(kāi)車(chē)成功。本文主要介紹催化劑物理分離技術(shù)在蘭州石化公司連續(xù)重整裝置的應(yīng)用情況。

1 G－CAU技術(shù)原理

正常連續(xù)重整催化劑顆粒的直徑及密度基本穩(wěn)定，但隨著積炭量的不同，催化劑的密度會(huì)發(fā)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(shù)就是按照密度的不同對(duì)催化劑進(jìn)行分級(jí)，從而實(shí)現(xiàn)侏儒球的分離及催化劑按照積炭量的分級(jí)，確?；匮b反應(yīng)器催化劑的積炭量在裝置的安全運(yùn)行范圍內(nèi)。

2 G－CAU技術(shù)的分離效果

2.1 催化劑分離前后物料平衡

裝置卸劑時(shí)，按照反應(yīng)器與還原區(qū)、再生器及閉鎖料斗分別計(jì)量，在反應(yīng)器與還原區(qū)卸料時(shí)，反應(yīng)器中的正常催化劑最先流出，將此稱(chēng)為“反應(yīng)器正常區(qū)催化劑”，隨后流出的是還原區(qū)催化劑，將此稱(chēng)為“還原區(qū)低積炭催化劑”，最后流出的是反應(yīng)器滯底死區(qū)催化劑，將此稱(chēng)為“反應(yīng)器高積炭區(qū)催化劑”。對(duì)上述物料按密度進(jìn)行分級(jí)，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(jiàn)表1。由表1可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)密度分級(jí)，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(jiàn)：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(jié)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(jí)前后催化劑中積炭量對(duì)比

對(duì)反應(yīng)器和還原區(qū)催化劑分級(jí)前后物料按照顏色采樣并進(jìn)行積炭量分析，結(jié)果如表3所示。由表3可見(jiàn)，分級(jí)前亮黑色物料的積炭量高達(dá)42.5%，黑色物料的積炭量也達(dá)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(jiàn)，亮黑色、黑色和灰色物料的積炭量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于正常運(yùn)轉(zhuǎn)催化劑積炭量6.0%的指標(biāo)，需要從物料中分離出去。

對(duì)催化劑分級(jí)后合格物料，按照顏色挑選出最黑的催化劑進(jìn)行積炭量分析，結(jié)果表明，反應(yīng)器高積炭區(qū)最黑催化劑的最大積炭量為5.8%，反應(yīng)器正常區(qū)最黑催化劑的積炭量為2.22%，而還原區(qū)最黑催化劑的積炭量為3.48%，均滿足正常運(yùn)轉(zhuǎn)催化劑積炭量6.0%的指標(biāo)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(yīng)器和還原區(qū)分級(jí)前后催化劑中的積炭量

3 分級(jí)后催化劑的工業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)效果

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

表4 催化劑分級(jí)后反應(yīng)部分開(kāi)工情況

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

催化劑分級(jí)前后主要結(jié)果對(duì)比如表6所示。由表6可見(jiàn)：對(duì)催化劑進(jìn)行密度分級(jí)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(duì)催化劑進(jìn)行密度分級(jí)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(jí)前略低；燒焦峰溫為476～492℃，比分級(jí)前明顯降低。

表5 催化劑分級(jí)后再生部分開(kāi)工情況

表6 催化劑分級(jí)前后主要結(jié)果對(duì)比

4 結(jié) 論

（1）濟(jì)南瑞東實(shí)業(yè)有限公司開(kāi)發(fā)的G－CAU技術(shù)不僅可以將使用后的連續(xù)重整催化劑中的侏儒球、粉塵分離，而且還可以根據(jù)催化劑積炭量的不同，實(shí)現(xiàn)催化劑的密度分級(jí)，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(xù)重整裝置催化劑采用G－CAU技術(shù)進(jìn)行分級(jí)后，積炭量小于5.8%的正常催化劑的收率為91.79%。

（3）分級(jí)后催化劑的工業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)果表明，積炭量小于5.8%的催化劑的回用，能夠滿足反應(yīng)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(lái)的不利影響，保證了開(kāi)工的順利進(jìn)行。

［1］ 黃永章，蘇建偉，趙玉軍，等.連續(xù)重整高炭催化劑對(duì)再生系統(tǒng)開(kāi)工的影響［J］.煉油技術(shù)與工程，2009，39（4）：47－49

［2］ 邢衛(wèi)東.連續(xù)重整裝置跑損催化劑的原因及對(duì)策［J］.煉油技術(shù)與工程，2010，40（11）：27－29

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