半再生催化重整催化剂SR-1000在玉门炼油厂的工业应用

2020-10-13杨朝华段超著张玉红王嘉欣

石油炼制与化工 2020年10期

杨朝华，段超著，刘勇，张玉红，王嘉欣

(1.中国石油玉门油田分公司炼油化工总厂，甘肃酒泉 735000；2.中国石油玉门油田分公司规划设计院；3.中国石化石油化工科学研究院)

催化重整(简称重整)是以石脑油(C6～C12)为原料，生产高辛烷值汽油调合组分及轻质芳烃的重要二次加工过程[1]。重整生成油既可用作车用汽油高辛烷值调合组分，又可用作制取苯、甲苯和二甲苯的原料，且所产氢气是炼油厂馏分油加氢装置重要的氢气来源[1-3]。随着全球环保法规的日趋严格及芳烃需求量增加，重整在石油化工中的地位愈发重要[4-6]。

中国石油玉门油田分公司炼油化工总厂(简称玉门炼油厂)450 kt/a半再生重整装置以直馏石脑油和加氢后的二次加工石脑油为主要原料，原设计采用两段装填和两段混氢半再生催化重整工艺，用于生产高辛烷值汽油调合组分，并副产氢气。该装置最初使用中国石化石油化工科学研究院(简称石科院)开发的CB-6/CB-7重整催化剂，于1997年投料试车一次成功，并于2013—2019年使用石科院开发的PRT-C/PRT-D重整催化剂，装置运行指标达到生产要求。由于原使用的PRT-C/PRT-D催化剂已经超年限运行，活性明显下降，为进一步提升重整装置的经济效益，玉门炼油厂于2019年3月将催化剂更换为由石科院研制、抚顺石化公司催化剂厂生产的还原硫化态重整催化剂SR-1000[1]。以下主要介绍SR-1000在玉门炼油厂的工业应用情况。

1 SR-1000重整催化剂简介

SR-1000重整催化剂是石科院研制的第四代铂铼固定床半再生重整催化剂。催化剂的主要金属组分为Pt、Re，已成功应用于国内外多套半再生重整装置。该催化剂采用新型催化材料制备具有特殊孔道的氧化铝载体，不仅有利于重整反应内扩散过程，而且还有利于催化剂烧炭过程。SR-1000催化剂具有积炭速率低、选择性高、活性稳定性好等特点。另外，由含硫物种氧化铝载体制备的SR-1000催化剂在还原过程中进行“原位硫化”，使得催化剂不再需要在开工前进行额外预硫化[7-9]，因而其开工过程更简便、安全和环保。SR-1000重整催化剂的物理化学性质指标见表1。

表1 SR-1000催化剂的物理化学性质

2 SR-1000重整催化剂的开工及运转

玉门炼油厂重整装置加工原料为常压直馏石脑油与柴油改质粗汽油的混合石脑油，经加氢精制脱除油中的水、硫、氮及微量金属杂质后作为重整反应系统的原料(简称重整进料)。重整进料的主要性质见表2。催化重整的主要目的是将环烷烃和烷烃转化为芳烃，从烃组成角度来说，芳烃潜含量高的原料是理想的原料。由表2可以看出，重整进料的芳烃潜含量较低，用这种原料生产高辛烷值汽油时需要更高的反应温度，而反应温度高会加速催化剂失活。因此选择活性、选择性和稳定性好的催化剂对保证装置长周期平稳运行至关重要。

表2 重整进料主要性质

2019年3月20日完成重整装置反应器及内构件检查后对催化剂进行装填。催化剂装填采用普通布袋装填方法，第一、二、三、四反应器(分别简称一反、二反、三反、四反)的催化剂装填质量比约为1∶1.8∶3.6∶4.9，具体装填数据见表3。

表3 重整各反应器SR-1000催化剂装填数据

1)有效装填质量指不包括密封层的催化剂装填质量。

3月22日在完成重整装置系统气密性检测，氮气和氢气分别置换合格后，重整装置四合一加热炉点火按照升温要求升至370 ℃，气液分离器压力控制在0.8 MPa，升温过程中对高压分离器(简称高分)进行切水，并投用分子筛干燥系统降低重整系统水含量。在确认系统满足进油条件后启动重整进料泵进油，各反应器入口温度升至450 ℃，系统气中水质量分数降至50 μg/g后反应器入口温度升至470 ℃，重整装置调整操作进入正常生产阶段。开工初期催化剂集中补氯3天，注氯量(w，以占重整进料量的质量分数表示，下同)为8 μg/g，装置调整正常后根据产品质量及油品颜色将注氯量降低至0.6 μg/g，系统未注水。由于SR-1000催化剂为还原硫化态的催化剂，故开工过程无需进行催化剂预硫化，过程简单、安全和环保。

自2019年3月重整装置更换催化剂为SR-1000后运转至今，第一周期运转近400天，期间重整进料的芳烃潜含量较低，原料的变化频繁，对催化剂造成较大的冲击，但在整个运转过程中，重整反应温度基本无变化，各反应器入口温度均稳定在480 ℃左右，重整生成油(稳定汽油)的研究法辛烷值(RON)稳定在93～95，说明催化剂的活性和稳定性均较好。重整装置进油后的操作数据及稳定汽油的RON如表4所示。

表4 应用SR-1000催化剂后装置操作数据及稳定汽油RON

3 SR-1000重整催化剂的标定

为了全面考察SR-1000重整催化剂在工业应用中的活性、选择性和稳定性，玉门炼油厂于2019年12月16日对催化剂进行一次标定，标定期间主要反应条件如表5所示，催化剂性能标定结果如表6所示。同时，在表5和表6中也列出了该装置上一周期使用PRT-C/PRT-D催化剂时的反应条件及平均反应结果。

表5 标定期间操作条件

1)WAIT为加权平均入口反应温度。

2)WABT为加权平均床层温度。

表6 SR-1000催化剂性能标定结果

由表5和表6可以看出，此次标定在SR-1000催化剂运转260天时进行，重整进料为芳烃潜含量(w)为36.77%的石脑油，在反应质量空速为1.43 h-1、WABT为468.0 ℃、高分压力为1.23 MPa、一段氢油体积比为485、二段氢油体积比为1 085的条件下，稳定汽油的RON为94.0、芳烃质量分数为63.0%、收率达到89.2%，反应的芳烃转化率达到135.1%。这些反应结果表明，装置使用SR-1000催化剂时，在原料芳烃潜含量不高、反应温度较低的情况下，所得稳定汽油的辛烷值和收率高，装置整体运行效益较高，SR-1000催化剂具有良好的反应活性和选择性。

由表5和表6还可以看出，与使用PRT-C/PRT-D催化剂相比，在重整进料芳烃潜含量(w)低0.37百分点、质量空速高0.18 h-1、WABT低0.6 ℃的情况下，装置使用SR-1000催化剂时的稳定汽油收率高4.61百分点，RON高1.2个单位，芳烃收率高1.89百分点，芳烃转化率高5.2百分点，循环氢纯度(φ)提高4百分点。以上数据表明，SR-1000催化剂的综合反应性能明显优于PRT-C/PRT-D催化剂。