石油煉化工藝中重整催化劑反應(yīng)探討

石油煉化工藝中重整催化劑反應(yīng)探討

摘要：催化劑作為煉化企業(yè)生產(chǎn)工作中被廣泛運(yùn)用的一種化學(xué)制劑，為提升催化劑在生產(chǎn)工作中的應(yīng)用價(jià)值與作用，不少專家學(xué)者開始對(duì)催化劑進(jìn)行進(jìn)一步的研究與分析，通過對(duì)催化劑進(jìn)行連續(xù)重整，提高催化劑性能，推動(dòng)煉化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。本文有針對(duì)性的在幾個(gè)方面進(jìn)行了優(yōu)化與改進(jìn)，使連續(xù)重整催化劑在經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行以后仍舊能夠保持較高的性能，有效的推動(dòng)重整工藝的發(fā)展。Keys：連續(xù)重整催化劑；影響因素；優(yōu)化控制1連續(xù)重整催化劑性能的研究1.1固定床臨氫重整催化劑催化重整產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素就是催化劑技術(shù)，所以說催化重整產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也就是體現(xiàn)了催化劑技術(shù)的發(fā)展，催化劑再生工藝和催化劑的性能這兩個(gè)方面就是催化技術(shù)發(fā)展的體現(xiàn)，而且這兩個(gè)方面之間具有非常密切的聯(lián)系，相互扶持促進(jìn)發(fā)展。為了能夠分析催化劑性能的發(fā)展?fàn)顩r可以通過催化劑再生工藝的發(fā)展情況進(jìn)行明確。最先出現(xiàn)的重整技術(shù)就是固定床臨氫重整催化劑，這種方法最初是由美國(guó)的幾個(gè)石油公司公布的并且為其進(jìn)行命名。四個(gè)反應(yīng)器構(gòu)成該重整工藝的裝置，并且其中兩兩為一組相互交替進(jìn)行工作，從而保障重整工作的有效進(jìn)行。在重整技術(shù)中使用的催化劑是以鉬原子為主并且其反應(yīng)周期是非常短的，溫度也比較高。另外還存在三氧化二鉻/三氧化二鋁和氧化銅/三氧化二鋁重整催化劑，但是因?yàn)槿趸X的揮發(fā)性是比較強(qiáng)的，所以重整催化劑的穩(wěn)定性是比較差的，從而導(dǎo)致在使用的時(shí)候成本是比較高的。在二戰(zhàn)時(shí)期的時(shí)候主要使用三氧化二鉻/三氧化二鋁和氧化銅/三氧化二鋁重整催化劑，用于生產(chǎn)甲苯來(lái)制作炸藥。1.2循環(huán)再生重整催化劑通過在半再生工藝的基礎(chǔ)上增加一個(gè)固定床反應(yīng)器就是循環(huán)再生重整裝置，在半再生工藝技術(shù)上增加的固定床反應(yīng)器是循環(huán)更替使用的。這樣的優(yōu)勢(shì)就是重整工藝過程中產(chǎn)生的積碳可以通過更換固定床反應(yīng)器來(lái)增加重整裝置的使用時(shí)間。這種催化劑的主要特點(diǎn)就是活性比較強(qiáng)而且比較穩(wěn)定，所以其能夠在比較嚴(yán)苛的環(huán)境下運(yùn)轉(zhuǎn)，但是這種重整催化劑的實(shí)際使用范圍是比較小的，主要是由于裝置的結(jié)構(gòu)太過于復(fù)雜。1.3連續(xù)再生重整催化劑球形催化劑主要應(yīng)用在連續(xù)再生重整裝置，為了使催化劑的消耗有效的減少而設(shè)計(jì)催化劑在重力的作用下游走于不同的反應(yīng)器之間。連續(xù)再生重整催化劑主要是雙金屬催化劑，這種催化劑的主要優(yōu)勢(shì)就是失去活性的速率非常慢，金屬鉑的分散度也非常大，并且在燒積碳的過程當(dāng)中對(duì)催化劑的影響也非常小。結(jié)合當(dāng)前石化企業(yè)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析與研究，催化劑的發(fā)展主要是以制造穩(wěn)定性高以及積炭量較少的催化劑為主，就目前來(lái)看連續(xù)重整催化劑非常符合當(dāng)今企業(yè)發(fā)展需求，因此在實(shí)際的生產(chǎn)以及使用當(dāng)中得到了廣泛的應(yīng)用。2重整反應(yīng)影響因素分析2.1硫元素對(duì)重整反應(yīng)的影響在催化劑的連續(xù)重整反應(yīng)中，整個(gè)反應(yīng)過程對(duì)硫元素含量要求十分嚴(yán)格，若原料油中含有較高的硫元素，催化劑在連續(xù)重整反應(yīng)過程產(chǎn)生中毒現(xiàn)象，破壞催化劑的雙項(xiàng)功能。催化劑中的鉑元素活性降低，降低脫氫反應(yīng)與脫氫環(huán)化反應(yīng)，增加氫裂化反應(yīng)，提升催化劑的酸性功能，大幅度提升催化劑的積碳量，降低催化劑比表面積，最終導(dǎo)致催化劑的活降低。2.2水氯平衡對(duì)重整反應(yīng)的影響對(duì)催化劑實(shí)施連續(xù)重整工作時(shí)，控制水氯平衡對(duì)維持重整催化劑性能具有重要的影響作用。若水氯長(zhǎng)時(shí)間處于失衡狀態(tài)，會(huì)降低催化劑中氯元素的含量，使錫元素產(chǎn)生嚴(yán)重的積聚現(xiàn)象，降低催化劑活性以及催化劑的選擇性?？刂浦卣M(jìn)料水含量≤5×10-6，保證循環(huán)氫中水含量在15~30×10-6；控制再生催化劑氯含量1.1wt%~1.3wt%，循環(huán)氫中氯化氫含量1~5×10-6；注氯泵每班至少標(biāo)定一次；定期外送催化劑到權(quán)威部門化驗(yàn)，確保公司化驗(yàn)室分析結(jié)果準(zhǔn)確性；用便攜露點(diǎn)儀定期標(biāo)定重整循環(huán)氫的在線水分析儀；保證重整進(jìn)料密閉采樣，加強(qiáng)微水化驗(yàn)準(zhǔn)確性。2.3溫度對(duì)重整反應(yīng)的影響溫度對(duì)芳烴產(chǎn)生速率影響力相對(duì)比較大，通過對(duì)反應(yīng)溫度進(jìn)行控制，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)芳烴產(chǎn)率和催化劑質(zhì)量的控制。催化劑的連續(xù)重整反應(yīng)中，芳構(gòu)化反應(yīng)屬于一種強(qiáng)吸熱反應(yīng)，通過提升反應(yīng)過程的溫度能夠提升反應(yīng)深度。然而，從芳構(gòu)化反應(yīng)的實(shí)際情況來(lái)看，一旦反應(yīng)過程的溫度過高，會(huì)使烴類物質(zhì)出現(xiàn)深度脫烴現(xiàn)象，從而產(chǎn)生二烯烴、烯烴、稠環(huán)芳烴等烴類物質(zhì)，降低催化劑活性。對(duì)此應(yīng)當(dāng)保證催化劑還原效果：確保再接觸壓力和冷凍效果，提高重整氫純度；定期檢查更換增壓器聚液器濾芯，增壓器聚液器排液手閥全開，防止油泥和銹渣堵塞管線；改造還原氫進(jìn)料管線，將管網(wǎng)純氫引入還原段，異常時(shí)將重整氫切換為純氫，防止催化劑積碳；還原段溫度異常升高后，及時(shí)降低還原電加熱器出口溫度，防止催化劑在還原段高溫?zé)Y(jié)，嚴(yán)重時(shí)停止催化劑循環(huán)。2.4金屬Pt分散度對(duì)積炭的影響催化劑中金屬鉑的分散情況會(huì)對(duì)重整反應(yīng)造成影響，通過在實(shí)際的操作中不斷的研究發(fā)現(xiàn)，金屬鉑在催化劑中分散度相似或者相同的情況下，金屬鉑的含量與積碳的含量是成正比的，金屬鉑增加積碳的含量也就增加，也就是說金屬鉑的含量對(duì)積炭量的產(chǎn)生是有直接影響的。并且積碳反應(yīng)也受金屬分散度的影響，隨著金屬分散度的提高，積炭生成量會(huì)逐漸降低，這是因?yàn)榻饘倬ЯＴ谧冃〉臅r(shí)候會(huì)導(dǎo)致電子從金屬上離開從而使金屬晶粒處于缺電子的狀態(tài)，從而對(duì)積碳前驅(qū)體的形成造成不利的影響。催化劑積炭會(huì)影響重整過程中發(fā)生的反應(yīng)類型，在重整反應(yīng)中，生成需要成分的異構(gòu)化、環(huán)化等反應(yīng)是理想反應(yīng)，而氫解反應(yīng)應(yīng)是盡量避免的反應(yīng)。異構(gòu)化和環(huán)化等反應(yīng)會(huì)因?yàn)榇呋瘎┓e炭而失活，氫解反應(yīng)則能被促進(jìn)。催化劑積炭的一個(gè)重要特征就是交換氫能力的改變，產(chǎn)生氫的溢出和逆向溢出都會(huì)影響催化劑的活性和穩(wěn)定性。電子效應(yīng)可以很好的解釋積炭行為對(duì)催化劑的影響，通過電子與Pt金屬的結(jié)合，加強(qiáng)了不必要反應(yīng)的進(jìn)行，而影響了金屬元素發(fā)揮作用，從而降低了催化劑的活性和選擇性。3重整催化劑反應(yīng)控制策略針對(duì)連續(xù)重整催化劑反應(yīng)中存在的問題，需要從反應(yīng)溫度、輸入產(chǎn)物量?jī)煞矫嬷帧Ｆ湟?，溫度控制工作。溫度作為影響催化劑活性的重要因素，通過遵循“先提量”、“后提溫”原則，對(duì)反應(yīng)溫度進(jìn)行控制，使催化劑在連續(xù)重整過程能夠達(dá)到一個(gè)理想的溫度狀態(tài)；其二，輸入產(chǎn)物量控制工作。氯元素在催化劑的含有量以及存在形式對(duì)連續(xù)重整催化劑的性能具有一定的影響，因此在開展重整反應(yīng)時(shí)，需要對(duì)催化劑中氯化物的濃度進(jìn)行調(diào)整，對(duì)氯化物的含水量進(jìn)行控制。由于氯化氣體量受含水量和催化劑循環(huán)量的影響，需要對(duì)裝置循環(huán)氣流量進(jìn)行合理控制，從而達(dá)到對(duì)氯化氣體量控制的目的。4結(jié)束語(yǔ)綜上所述，連續(xù)重整催化劑與原催化劑相比，具有良好的催化性能，在實(shí)際應(yīng)用中具有較高的應(yīng)用價(jià)值與發(fā)展價(jià)值。本文通過對(duì)連續(xù)重整催化劑性能與重整反應(yīng)影響因素進(jìn)行分析，對(duì)比催化劑在連續(xù)重整前與連續(xù)重整后的自身性能、應(yīng)用價(jià)值，突出對(duì)催化劑開展連續(xù)重整工作的重要性與發(fā)展性，由于連續(xù)重整催化劑在開展重整反應(yīng)過程受諸多因素的影響，需要從不同的影響因素入手，針對(duì)不同的影響因素制定出相應(yīng)的規(guī)避策略，為催化劑的重整反應(yīng)工作提供一個(gè)良好的發(fā)展環(huán)境，加快我國(guó)重整技術(shù)的發(fā)展與