PS-Ⅵ催化剂在连续重整装置扩能中的运用

屠松立(中海石油宁波大榭石化有限公司，浙江 宁波 315812)

0 引言

PS-Ⅵ催化剂在连续重整装置扩能中的运用，是提高连续重整装置扩能效率的重要内容。催化重整技术作为汽油组分生产的关键技术，其主要原料为石脑油。随着技术的研究发展，连续重整技术得以应用，利用连续重整催化剂，顺利完成芳烃、高辛烷值汽油组分生产操作。目前连续重整装置UOP工艺已经升级到第三代，反应压力从第一代1.2 MPa调整为0.35 MPa，不仅如此，对比第一代连续重整工艺，第三代氢烃比明显下降，由5变为2，由此可以看出，连续重整装置工艺发展逐渐成熟。

催化剂直接影响到连续重整装置扩能效果，因此要十分重视对催化剂的应用。为了取得更理想的连续重整装置效能，有效提高催化重整效益，必须不断优化催化剂反应性能。目前连续重整催化剂的研究持续深入，PS-Ⅵ催化剂作为我国石科院研制成功的催化剂代表，借助新助剂(如：铂、锡)的加入，搭配独特工艺，有效提高积炭速率，并且反应温度控制以及液体收率等均得到优化。

基于此，加大对PS-Ⅵ催化剂在连续重整装置扩能中的运用的研究力度，积累更多催化重整经验。

1 深层次研究催化剂性能

PS-Ⅵ催化剂运用的研究，必须对其性能详细了解，为连续重整装置扩能中PS-Ⅵ催化剂的运用提供依据。通过对连续重整装置的研究可以发现，其不仅具有高活性与稳定性，同时选择性高，并且还具备低积炭与低氢烃比、高空速等优势，目前发展研究技术不断成熟，已经达到国际水平[1]。

这种情况下，就必须重视催化剂性能的强化，扎实连续重整装置研究技术基础。PS-Ⅵ催化剂主要由石油化工科学院研究，并由湖南建长石化股份公司生产，因其在连续重整装置中应用的优势，在催化重整中备受关注。

受到其积炭速率低的影响，对连续重整装置中处理量以及苛刻度等提出更高要求，为了实现平稳运行，必须从多方面提高，继而达到连续重整装置综合效益最大化的目的[2]。

PS-Ⅵ催化剂的适用性非常强，除了大型连续重整装置适用之外，对老装置或者是再生能力受限的装置均十分适用。

2 连续重整装置改造创新难点研究

2.1 连续重整装置改造原则

对于连续重整装置改造创新来讲，改造原则的明确为创新确定方向，并且科学引导连续重整装置顺利完成改造。科学运用PS-Ⅵ催化剂，就必须对连续重整装置进行改造，遵循连续重整装置改造原则[3]。

参考UOP公司专利设计，科学梳理连续重整装置反应器运行原理以及催化剂再生，并且征求专利商同意后，对装置进行改造，但是因为影响因素比较多，所以改造的技术难度大，还需要大量投资，面临多方面压力[4]。

再者连续重整装置改造期间，重整循环氢压缩机作为主要组成，对比其他组件其动改比较困难，必须在准备好充足资金的基础上确定改造。

基于上述情况，连续重整装置改造中，必须遵循的原则如下：首先是明确改造必要性；其次是催化剂再生部分不参与改造；再次是排除重整装置反应堆、循环氢压缩机的改造；最后是在重视改造质量基础上，尽可能控制资金消耗[5]。

2.2 连续重整装置改造技术难点分析

连续重整装置改造涉及多方面内容，因此改造难点也比较多。如表1所示，对原设计原料与催化剂进行了重整装置改造，主要以扩能为主，从0.6 Mt/a调整为0.8 Mt/a，随后整理了主要反应条件，并且对结果进行对比。

如表1所示可以发现，若连续重整装置选择原设计方案，并且使用的原料与催化剂均以原设计为主，对装置进行多方面改造，开工时数出现明显变化，从原来的8 000 h/a变为8 400 h/a，并且进料体积空速也出现变化，从1.15 h-1变成1.46 h-1，处理量也明显变化，从原来的75 000 kg/h增加至95 238 kg/h，但是依然存在一些不足。首先是循环氢压缩机不做出改造调整，相关程序不变，氢油摩尔比明显下降，原来为2.30，改造后为1.84；其次是积炭速率方面，从原来的27.69 kg/h，变成了48.58 kg/h，受到整体改造的影响，催化剂碳含量明显超出规定标准，规定值为5.00%，实际为7.13%；这样一来就会影响到催化剂的积炭速率，不符合催化剂应用标准，甚至会引发烧焦困难的情况，再生器内构件被烧坏，催化剂运用风险增加。

表1 连续重整装置扩能期间的反应条件整理及结果预测

除此之外，连续重整装置改造期间，重整原料组成以及改造调整中性质等发生变化，原料改造之前的芳烃潜含量为49.82%，改造后的潜含量则变成47.48%。不仅如此，原料体积分数同样出现变化，改造之前为52.03%，改造之后则降低为48.90%。通过对催化剂运用原理分析掌握，原料体积分数与催化剂相对积炭速率之间为反比例关系，体积分数减少，相对积炭速率升高。因为连续重整装置的改造，导致原料受影响变差，这样一来催化剂积炭速率明显受到影响而增加，增加率达到6%。从这些方面可以发现，连续重整装置改造期间，最大的技术难题为积炭速率过高。因此在连续重整装置改造创新期间，需加大这方面的研究力度。

2.3 连续重整装置改造创新方案设计

结合上述分析，为了放大PS-Ⅵ催化剂的作用，要有效控制催化剂积炭速率，及时对连续重整装置改造技术方案进行调整，并且有效解决其中的技术难点，在此基础上，更好地嵌合PS-Ⅵ催化剂与连续重整装置[6]。

作为新型连续重整催化剂类型，PS-Ⅵ催化剂不管是在积炭速率方面还是在稳定性方面都具有突出优势，该催化剂应用空间不断扩大，连续重整效率也非常明显。通过对PS-Ⅵ催化剂的实际应用以及实验室研究，发现对比原来的催化剂类型，PS-Ⅵ催化剂在各方面均更有成效，首先是积炭速率明显下降，下降率达到20%；其次是液体收率增加；最后是氢气产率增加[7]。

方案创新设计之前，积炭速率为51.50 kg/h，PS-Ⅵ催化剂的加入，使得积炭速率为41.20 kg/h，下降比例为20%。虽然下降明显，但是依然与催化剂再生部分应用需求存在差距，这种情况下，对创新方案深层次设计，并对C5+生成油RON参数值再次调整，因为C5+生成油RON的变化，催化剂积炭速率出现明显变化，在降低20%基础上再次降低17%，如此不仅已经满足了催化剂再生部分参数需求，并且积炭速率已经达到34.20 kg/h，此数值已经充分体现出PS-Ⅵ催化剂在连续重整装置改造中运用的价值[8]。

3 PS-Ⅵ催化剂在连续重整装置扩能中的工业运用

在连续重整装置扩能中PS-Ⅵ催化剂的运用主要包括三方面：一是催化剂填装；二是脱水干燥；三是标定结果。以下对PS-Ⅵ催化剂实际运用方面进行详细研究。

3.1 催化剂填装

PS-Ⅵ催化剂在连续重整装置扩能中的运用，催化剂填装是重要环节。PS-Ⅵ催化剂填装应用之前，首先检查连续重整装置，保证装置基本功能的前提下，及时清理装置中存放的原来应用的催化剂，并且再次检查内部构件，彻底清扫后，将提前准备好的PS-Ⅵ催化剂及时填装进去。此次研究中，根据工业应用需要，PS-Ⅵ催化剂装入量为51.22 t，主要涉及三个反应器与连续充值装置再生器，此外还包括下部缓冲罐，填装量分别为6.12、13.3、24.0、3.5、4.3 t。

3.2 脱水干燥处理

对于PS-Ⅵ催化剂的运用，结合连续重整装置具体情况以及PS-Ⅵ催化剂运用标准，需对还原态PS-Ⅵ催化剂进行特殊的脱水干燥处理，这样才能保证PS-Ⅵ催化剂的效用。脱水干燥处理之前，先将反应器入口温度进行调整，待加热到规定的370 ℃后，借助重整反应进料系统及时将提前准备好的精制油引入，与此同时还要不断增加反应器温度，要求按照20～30 ℃/h的标准，将温度提升至480 ℃，同步对PS-Ⅵ催化剂恒温脱水并进行干燥处理。开工初期对PS-Ⅵ催化剂脱水干燥处理，精制油要求必须定期注入氯，参考循环氢气的变化对注氢量进行控制，还要时刻关注水含量变化。要求PS-Ⅵ催化剂脱水干燥处理必须以480 ℃的状态保持5 d，根据精制油循环氢气变化情况，去判断PS-Ⅵ催化剂的稳定性。若水含量降低达到规定的50 µg/g数值，证明PS-Ⅵ催化剂脱水干燥处理完毕。

3.3 标定应用结果

随着脱水干燥处理最后阶段的到来，PS-Ⅵ催化剂在连续重整装置中的应用进入到标定结果阶段。19—20日期间，连续重整装置反应器入口温度分别为490、495、500、505 ℃，结合当前温度条件对辛烷值进行检测，发现重整生成油在PS-Ⅵ催化剂连续重整装置处理下，辛烷值主要为97.0、98.1、99.2、100.3。随后再次对PS-Ⅵ催化剂使用变化等加以观察整理，并且组织展开12 h标定结果工作。对比原来所应用的催化剂，反映PS-Ⅵ催化剂应用下连续重整效果。具体对比数值涉及反应部分物料平衡参数，如表2所示。

如表2所示，连续重整装置中运用PS-Ⅵ催化剂，对比原来的催化剂，虽然进料芳烃潜含量相对来讲比较低，但是辛烷值却明显提高，不仅达到稳定值100.3，同时汽油收率也明显提高，由此可以看出，PS-Ⅵ催化剂在连续重整装置中的运用活性明显更高。此外纯氢产率与芳烃产率分别提高0.31%、5.18%，从这方面可以证明，对比原来的催化剂，PS-Ⅵ催化剂应用优势更明显。随后对催化剂再生系统方面进行标定结果评定(如表3所示)，结合PS-Ⅵ催化剂应用操作条件相关内容与结果(如表4所示)，再生剂氯含量、碳含量等数值统计表可以发现，PS-Ⅵ催化剂在连续重整装置中的使用，使再生碳含量参数明显降低，原来的催化剂碳含量均≥3%，但是PS-Ⅵ催化剂碳含量则为2.04%。根据研究数值可以发现，PS-Ⅵ催化剂在连续重整装置中的运用，保持相同辛烷值条件与相同碳含量条件，PS-Ⅵ催化剂的加工量明显提升，至少提升20%，并且稳定性良好。在PS-Ⅵ催化剂的实际应用中，氯含量相对来讲更加平稳，均维持在1.1%左右，如表5所示。

表2 连续重整装置中运用PS-Ⅵ催化剂下的反应部分物料平衡参数

表3 PS-Ⅵ催化剂与原应用催化剂进料性质、结果评定

表4 连续重整装置再生系统操作条件

表5 积碳量、氯含量地整理统计

4 结语

综上所述，对于连续重整装置来讲，PS-Ⅵ催化剂的应用，从很多方面提高了连续重整生产处理效率。加上PS-Ⅵ催化剂的低积炭速率、高选择性、稳定性等优势的体现，对比原来的催化剂应用，各方面百分比以及参数等都朝着理想方向调整，由此可以看出PS-Ⅵ催化剂是连续重整生产作业的重要进步。结合上述研究，为PS-Ⅵ催化剂未来应用提供可参考依据，积累更多经验。