连续重整催化剂的性能考核及操作优化

2020-12-29陈中民

化工技术与开发 2020年12期

陈中民，邵文

（1.中国石油集团工程股份有限公司，北京 100029；2.中石油华东设计院有限公司，山东青岛 266071）

某公司120万t·a-1连续重整装置以上游石脑油加氢处理后的石脑油为原料，采用UOP超低压连续重整工艺及CyclemaxⅢ催化剂再生技术[1]，主要生产高辛烷值汽油组分和混合二甲苯、苯、甲苯等产品，同时副产含氢气体、C5-轻烃和抽余油等。C5+的辛烷值按RONC为103.8进行设计，该装置在2020年8月10日到12日进行了催化剂性能标定。

1 连续重整催化剂性质及主要设计条件

本装置的重整催化剂采用UOP的FR-334的连续重整催化剂（国内生产），主要技术指标见表1，重整反应的主要设计条件见表2。

表1 FR-334重整催化剂性质

2 催化剂性能考核及其分析

连续重整催化剂的性能考核共进行3d，考核指标主要包括重整生成油辛烷值（RONC）、氢气产率、脱戊烷塔底油中的芳烃含量及液收、催化剂粉尘产生量等。

表2 重整反应操作条件(设计)

2.1 重整进料性质

标定期间重整进料的性质见表3。由表3可以看到，标定期间重整进料的环烷烃和芳烃的含量较高，优于设计值，且组成相对稳定，进料负荷在98.5%～105%之间均能正常操作。

2.2 标定结果

2.2.1 收率

标定期间脱戊烷塔底油的族组成、辛烷值及氢气收率标定数据见表4。由表4可以看到，脱戊烷塔底油中芳烃质量分数大于83wt%，3d的C5+液收略高于设计值89.8wt%，说明FR-334催化剂具有良好的活性及选择性[2]。

表3 重整进料性质

表4 脱戊烷塔底油的族组成

2.2.2 辛烷值及氢气收率

标定期间的辛烷值及氢气收率见表5。由表5可以看到，标定期间进料负荷在98.5%～105%之间，RONC略低于设计值，需对氢气收率进行修正。修正后，前两日的氢气收率低于设计值，但在优化操作后的第3日可以看到氢气收率显著高于设计值，因此氢气收率满足设计要求。

表5 辛烷值及氢气收率

2.2.3 催化剂粉尘量

本装置采用Cyclemax Ⅲ催化剂再生技术，设有2套粉尘收集系统，在2020年8月连续10d对重整催化剂在循环过程中产生的粉尘量进行统计，统计结果见表6。由表6可以看到，在考核粉尘量的10d内，催化剂消耗量（数值上等于24h内产生的粉尘）最高为2.9kg·d-1，低于设计时所保证的4.4kg·d-1，表明催化剂具有良好的稳定性。

表6 催化剂磨损粉尘量 /kg·d-1

2.3 标定结果分析

虽然重整进料的芳烃潜含量优于设计值，但氢气收率及RONC在标定期的标定结果并没有完全达到设计要求。分析发现，循环氢的水含量高达100×10-6，说明重整进料的水含量明显高于UOP建议的水含量2×10-6。原料的高水含量会直接导致循环氢中HCl含量增加，催化剂的持氯能力下降[3]。

图1是7月19日～8月12日催化剂持氯量、氢气收率、循环氢水含量等的变化趋势。7月19日～26日，全氯乙烯停止注入，7月26日后，全氯乙烯以0.34～0.42kg·h-1的速率注入重整再生器，待生催化剂的持氯量显著提高，随后逐渐稳定到0.8wt%～0.9wt%。

图1 催化剂持氯量、氢气收率、循环氢水含量等趋势对比图

由图1可以看到，在优化期，循环氢水含量一直保持在较高水平，当C1～C4收率增加时，氢气收率、待生催化剂的持氯量相应减少，这种变化表明，过高的水含量会加剧重整反应中的加氢裂化反应。同样，当水含量相应较低时，加氢裂化反应速度下降，氢气收率显著提高[4]。

8月1日～9日，重整进料为100%负荷时，重整生成油的辛烷值低于设计值103.8。这是由于催化剂较低的氯含量以及重整进料较高的水含量，会造成催化剂的金属活性下降且打破催化剂上的水氯平衡，从而影响催化剂的活性。为提高催化剂活性，将加权平均进口温度（WAIT）提高到534℃。此外，标定期间逐渐提高进料量，于8月11日达到105%的进料负荷。此期间的变化曲线见图2。

图2 WAIT、水含量、RONC、氢气收率等趋势对比图

从图2可以看到，氢气收率、C5+液收、RONC均低于设计值。8月5日WAIT从530℃升高到532℃时，RONC从102提高到103.2，各指标基本达到设计值。预计在维持进料量不变的情况下，如果WAIT再提高2℃，装置性能将会更优。但是进料量若进一步提高，进料水含量将明显增加，催化剂活性会降低，RONC在8月6日降低到102.8，并在7日进一步降低到102.2。8日8日调整进料水含量降低至28×10-6，RONC再一次升高到103.5，然而9日因水含量又一次升高至62×10-6，RONC值再次降低。由此可以看出，若装置进料水含量保持在较低水平，则催化剂的各项性能可以满足设计要求。