裂解汽油加氫催化劑的使用壽命研究

李國宇 李曉東 鄭茂

摘要：作為乙烯工業主要副產品之一，裂解汽油產量大概在乙烯生產能力的60%-80%左右，會為企業帶來較大的經濟收益。由于在進行裂解汽油生產時，需要分兩段選擇性加氫進行催化，因此加氫催化劑運行周期長短，將會對整體生產成本投入以及產品生產質量形成直接影響。通過對催化反應的介紹，對加氫催化劑使用壽命影響因素與相應策略展開全面論述，期望能夠為國內裂解汽油生產提供一定理論支持。

關鍵詞：使用壽命；催化反應；裂解汽油；催化劑；乙烯

裂解汽油是以柴油、輕烴以及石腦油等為原材料，在進行乙烯制取過程中所形成的，含有五烴類以上液體的副產品。該汽油沸程在50-200℃之間，在空氣中放置一段時間后，液體顏色會出現逐漸加深的情況。與裂化汽油并不相同，裂解汽油不可直接在發動機中進行使用，多為燃料油。此種汽油是二甲苯、甲苯等芳烴主要生產來源之一，在高溫與低壓力作用下，會產生氣相反應，市場發展前景較為理想，值得展開深度研究。

1.催化反應

在進行裂解汽油加氫催化過程中，首先分子會在催化作用下，向催化劑表面進行擴散，并會在其表面產生化學吸附或物理吸附；其次分子會在吸附層上產生相應反應，所生產的物質分子也會從催化劑表面脫離開；最后產物分子會向空間進行擴散，原理表面層。在催化過程中，上述步驟會循環進行，反應物分子會在催化劑表面生成催化反應物。

2.催化劑使用壽命影響因素與對策

2.1催化原材料方面

（1）水含量。當催化劑中摻入一定量的水分之后，催化劑使用壽命會隨之受到直接影響。如果因為進料緩沖罐切水操作不及時、換熱器泄露以及其他方面問題，造成大量游離水進入到反應器之中，會使催化劑活性受到直接影響，出現被迫停車等問題。所以需要對水含量展開嚴格控制，并要在出現游離水進入時，及時展開游離水脫除處理，且要在反應器入口溫度逐漸提升，將催化劑中水分完全帶出之后，才可恢復生產。

（2）砷含量。如果原材料中砷含量超標，就會引發一系列反應，導致催化劑永久失去活性。由于該裝置是運用過氧化氫異丙苯對原材料實施脫砷處理的，所以應做好異丙苯添加量控制工作，并要定期對脫砷反應器展開清理，以防產生過量的砷【1】。

2.2氫油比、氫氣純度方面

在臨氫狀態下，加氫反應開始出現，在此過程中，氫油比越大，反應深度也會更加理想。同時如果氫分壓數值相對較高，就會對結焦前驅物脫氫縮合反應形成有效抑制，可切實減小催化劑表面碳含量，保證催化劑活性，以對其運行周期形成有效延長。若氫氣純度數值較低，則要及時對氫氣純度進行提升，以防對催化劑使用形成影響。此外，可利用增加新鮮氫尾氣排放量以及進料數量的方式，對循環氫純度數值進行保證。

2.3氫氣循環量方面

如果二反催化劑結焦程度過高或床層壓差出現明顯上升趨勢時，氫氣壓縮機出口壓力數值也會隨之升高，此時為保證氫氣壓縮機運轉質量，防止出現連鎖停車問題，操作人員需降低氫氣循環量。但此種處理方式，會加劇二反催化劑結焦問題，并不利于裂解汽油生產，所以應在生產中適當增加氫氣循環量，以對二段催化劑結焦問題形成有效緩解，延長催化劑使用壽命。

2.4硫化氫方面

二段加氫催化劑在使用時需進行預硫化處理，預硫化處理質量會對催化劑積碳速度產生直接影響。其中二段加氫鈷-鉬系催化劑屬于脫硫催化劑范疇，整體系統需要維持一定壓力，才可正常展開硫化氫分壓處理，但因為此種催化劑選擇性以及活性相對較強，會產生一定量的溢流氫，會對積碳形成抑制，對原分子氫還原形成影響，所以需要對硫化氫濃度形成有效管控，以保證催化劑活性，防止氫氣還原對活性金屬組分過程形成限制。同時應將二段加氫反應系統中的硫化氫含量嚴格保持在2%左右，并要將加氫反應原料內的有機硫含量控制在50μg/g以上，以對脫硫反應后的硫化氫質量進行保證【2】。

2.4二段再生溫度方面

在進行二段加氫催化過程中，催化劑再生燒焦溫度控制，和結焦物分布、結焦狀況有極為密切的關聯。操作人員要通過合理手段，降低飛溫燒損催化劑的可能性，避免因溫度過高問題，使反應器內件受到破壞。應對再生過程溫度展開嚴格控制，保證催化劑床層溫度可以始終保持下480℃以下，以防對催化劑活性造成破壞。

3.建議

為實現對催化劑使用周期的有效延長，建議相關企業從以下幾點入手，做好相應優化操作：①需對各種原材料含量展開嚴格管控，做好反應系統原料碳九、碳五含量的管控，保證新鮮氫中的氫氣、一氧化碳以及二氧化碳的純度；②對催化劑再生速度、溫度展開嚴格控制，避免因為溫度問題，對催化劑再生產生影響；③如果出現預分餾系統異常以及原料不足問題時，操作人員需要及時展開反應系統帶物料循環操作，且要在停車時，盡量延長壓縮機運行時間，做好催化劑床層降溫、吹掃以及沖刷等一系列工作；④加強對催化劑裝填質量的關注力度，防止出現催化床溝流問題；⑤在保證產品質量的基礎上，應對反應器進料溫度展開嚴格控制，確保在低負荷狀態下，催化劑空速也可被控制在合理范圍內；⑥做好二段催化劑預硫化操作管理，保證預硫化整體操作過程質量。在具體進行操作時，應對二段反應系統中的硫化氫濃度展開嚴格管控【3】。

結束語：

除上文所述幾點影響因素之外，開停車以及空速等也會對催化劑活性產生不同程度的影響，由于時間限制，不再在此對其一一展開詳細論述。各企業要明確認識到加氫催化劑在裂解汽油生產中所產生的重要作用，應進一步加強對催化劑使用壽命影響各項因素的研究力度，按照實際生產情況，確定催化劑使用周期縮短原因，并要按照問題展開針對性處理，以實現對裂解汽油加氫催化劑使用壽命的有效延長，保證催化劑可以更加長久的為汽油生產進行服務，從而有效降低企業在催化劑方面的成本投入，為企業獲取到更大的經濟效益，成功推動企業發展。

參考文獻

[1]董萬軍.國產催化劑在裂解汽油全餾分加氫一段反應器開車總結[J].化纖與紡織技術，2017（4）.

[2]陳厚信.兩種鎳系催化劑在裂解汽油加氫工藝中的應用研究[J].石油化工應用，2016，35（8）：132-135.

[3]王仲義，鄧興碩，劉昶，等.新一代靈活型加氫裂化催化劑的研制及工業應用[J].煉油技術與工程，2015，45（9）：52-55.

（作者單位：撫順石化分公司石油二廠焦化車間）