風(fēng)車式物理分離技術(shù)在連續(xù)重整裝置催化劑分級中的應(yīng)用

孫 健

（中國石化金陵分公司，南京210033）

催化劑再生單元是連續(xù)重整裝置的核心，再生單元的平穩(wěn)運行是連續(xù)重整裝置安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)運行的前提。重整催化劑通過再生裝置連續(xù)燒炭、更新和還原后，再返回反應(yīng)器［1］。在上述過程中，不論是上流式還是下流式重整反應(yīng)器，由于設(shè)備結(jié)構(gòu)的原因，在反應(yīng)器底部區(qū)域會積聚一些不能正常流動的催化劑，這些催化劑長時間與油氣接觸，積炭量會不斷上升，一般在20%～50%之間，被稱為死區(qū)催化劑。隨著裝置規(guī)模的不斷擴大，大型化重整反應(yīng)器產(chǎn)生死區(qū)催化劑的機會和數(shù)量也加大。死區(qū)催化劑積炭有別于正常催化劑積炭，死區(qū)催化劑外觀呈黑亮色，碳/氫比較高，屬石墨型積炭，在再生器燒焦區(qū)環(huán)境下很難進行燃燒。研究結(jié)果表明［1－2］，高積炭催化劑（積炭量大于8%）無法在再生器燒焦區(qū)完全燃燒，殘?zhí)勘粠敫邷?、高氧的氯氧化區(qū)充分燃燒，會造成局部超溫，導(dǎo)致高溫區(qū)域催化劑顆粒被高溫?zé)Y(jié)發(fā)生晶相變化，顆?？s小變成灰白色的“侏儒”球（粒徑一般小于1.2mm），完全失去活性；嚴重時甚至?xí)龎脑偕鲀?nèi)構(gòu)件，影響裝置長周期運行。一般情況下，在裝置停工卸劑時，由于催化劑的流量遠大于正常再生時的流量，卸出的催化劑很容易被死區(qū)的高積炭催化劑污染；雖然少量的高積炭催化劑不影響再生的正常運行，但其再生時易發(fā)生相變形成“侏儒”球，這些轉(zhuǎn)相的“侏儒”球強度大、堆密度高，在催化劑循環(huán)過程中，極易加劇正常催化劑磨損，導(dǎo)致粉塵量增加。因此將高積炭污染催化劑中的低積炭劑分選出來繼續(xù)使用，對連續(xù)重整裝置長周期運行、降低催化劑損耗具有重要意義。

中國石化金陵分公司1.0Mt/a連續(xù)重整裝置于2008年1月6日建成投產(chǎn)。該裝置采用UOP公司的超低壓連續(xù)重整工藝，催化劑再生部分采用UOP公司的“CyleMax”再生工藝，催化劑選用國產(chǎn)的低積炭速率、高選擇性 PS－Ⅵ催化劑［3－6］。2011年11月21日裝置停工檢修，累計運行1 405天，加工重整原料約4.0Mt。停工檢修期間，采用江蘇泰興市精誠環(huán)保設(shè)備有限公司開發(fā)的第三代風(fēng)力慣性負壓作用下物理分離專利技術(shù)，對重整反應(yīng)－再生系統(tǒng)卸出的催化劑進行物理分級，將低積炭催化劑和高積炭催化劑、“侏儒”球進行分離，將低積炭催化劑回用，取得一次開車成功。本文主要介紹風(fēng)車式物理分級技術(shù)在中國石化金陵分公司連續(xù)重整裝置的應(yīng)用情況。

1 重整催化劑風(fēng)車式物理分級裝置

第三代風(fēng)力慣性負壓作用下物理分級（風(fēng)車式）專利技術(shù)是根據(jù)不同積炭量催化劑密度的差異，運用風(fēng)車的基本原理，將催化劑提升到一定的高度均勻拋下，在橫向熱風(fēng)力的作用下使催化劑作橫向同步運動，將密度不同的催化劑進行分離。由于下設(shè)導(dǎo)向調(diào)節(jié)板，可以根據(jù)催化劑的積炭量分離要求，調(diào)節(jié)催化劑流量和風(fēng)量，目前工業(yè)化應(yīng)用中已實現(xiàn)半自動化操作。這種分級技術(shù)的優(yōu)點是：①分級效率高；②分離過程中采用熱風(fēng)為分離動力，催化劑不吸潮；③粉塵快速分離和收集，安全環(huán)保；④分離過程中沒有催化劑破碎現(xiàn)象；⑤沒有磨損損耗；⑥只要有密度差就能分離。主要流程見圖1。按順序?qū)⒋蛛x的催化劑依次運送到分離裝置提升機旁，由提升機將待分離的催化劑送入頂部料倉中，通過控制裝置打開料倉電磁閥，催化劑在重力作用下流入給料器進行分離。在分離過程中，粉塵第一時間被抽走進入除塵系統(tǒng)；在熱風(fēng)力的作用下，催化劑分別進入低積炭催化劑區(qū)和高積炭催化劑區(qū)。低積炭催化劑區(qū)分為直徑不大于1.2mm的催化劑顆粒（進入前桶中作為廢劑處理）以及直徑大于1.2mm的催化劑顆粒（進入回收桶中回用）；高積炭催化劑區(qū)分為直徑不大于1.2mm的“侏儒”球催化劑和直徑大于1.2mm的高積炭催化劑，兩者分別入桶作為廢劑處理。其中直徑大于1.2mm的高積炭催化劑可經(jīng)化驗分析確認。

圖1 連續(xù)重整催化劑風(fēng)車式物理分級裝置流程

2 物理分離技術(shù)的應(yīng)用效果

2.1 催化劑物理分級

2011年11月21日裝置停工，24日開始卸劑，按照反應(yīng)器與還原區(qū)、再生器及閉鎖料斗分別計量裝桶并編號。裝置連續(xù)運行長達4年，停工前已發(fā)現(xiàn)催化劑中有“侏儒”球，為了保證檢修后長周期運行，決定對卸出的重整催化劑全部進行物理（密度）分級。分級要求積炭量大于6.0%和粒徑小于1.2mm的催化劑全部作為廢劑分出。

2.2 催化劑物理分級效果

裝置累計卸出催化劑77 109kg，其中反應(yīng)器與還原區(qū)63 863kg，再生系統(tǒng)（含再生器、分離料斗、閉鎖料斗）13 246kg。分離出能回裝低炭催化劑71 254kg；不能回裝的高積炭催化劑4 875kg；侏儒球（白球＋黑球）893kg；粉塵78kg。共分離出不能使用的催化劑5 846kg，損耗9kg。

分離后被回收的合格催化劑經(jīng)過目測未發(fā)現(xiàn)表面黑亮的高積炭催化劑、侏儒球和粉塵，催化劑顆粒按最高積炭量小于6%的指標要求驗收。最高積炭量測定方法：從被回收的合格催化劑中隨機取出2 000粒催化劑，從這2 000粒催化劑中選出30粒最黑的小球進行積炭量的測定。催化劑分離后各物料收率及積炭量見表1。從表1可以看出，不合格物料主要為高積炭催化劑，占總物料的6.32%；其次為侏儒球，侏儒球中含粒徑小于1.2mm的低積炭催化劑和已經(jīng)轉(zhuǎn)相無活性的灰白色劑，占總物料的1.15%；另外還有少量的粉塵。經(jīng)過密度分級，從77 100kg催化劑中得到71 254kg可再利用催化劑，回收率為92.42%。從表1還可以看出，可再利用催化劑的積炭量為1.8%～4.5%，滿足控制指標要求的催化劑積炭量小于6.0%的指標要求。

表1 催化劑分離后各物料收率及積炭量

2.3 分級后催化劑的工業(yè)運轉(zhuǎn)效果

2011年12月12日檢修結(jié)束，于2011年12月13日將可再利用催化劑按照卸劑時裝桶編號的順序重新裝入反應(yīng)－再生系統(tǒng)，同時補充新鮮催化劑約7t，分別裝在還原段和再生系統(tǒng)，反應(yīng)－再生系統(tǒng)累計裝填催化劑約78t。2011年12月24日重整反應(yīng)溫度升至365℃，引精制石腦油重整進料，并逐漸提溫至480℃，27日反應(yīng)溫度提到500℃，28日循環(huán)氫中水質(zhì)量分數(shù)小于30μg/g，反應(yīng)溫度提高至505℃，重整進料流量為85t/h，穩(wěn)定汽油的RON達到101，反應(yīng)部分開始提溫提量，開工正常。再生單元于2012年12月28日開始黑燒，催化劑的循環(huán)量為60%，12月30日采樣分析燒焦后重整催化劑積炭量，其值為0.02%，再生系統(tǒng)黑燒運行40h后，開始進行催化劑白燒，催化劑的循環(huán)量提到100%，再生系統(tǒng)開工正常。分級前后催化劑積炭量見表2，主要工藝參數(shù)及結(jié)果對比見表3。從表2和表3可以看出，將催化劑進行密度分級前，重整生成油的RON為104，催化劑積炭量均在4%左右，燒焦溫度曲線的再生峰溫為546.1℃；催化劑進行密度分級后，重整生成油的RON同為104，在反應(yīng)空速略有提高的情況下，催化劑積炭量還有所下降；再生峰溫為549.8℃，與分級前基本持平，催化劑粉塵量比分級前明顯降低。

表2 分級前后催化劑的積炭量 w，%

表3 催化劑分級前后主要工藝參數(shù)及結(jié)果對比

3 結(jié) 論

（1）江蘇泰興市精誠環(huán)保設(shè)備有限公司開發(fā)的連續(xù)重整催化劑物理分級技術(shù)以熱風(fēng)為分離動力，可以將使用后的連續(xù)重整催化劑中的高積炭催化劑、侏儒球及粉塵有效分離，分離后回用的催化劑積炭量最高為4.5%，能夠滿足積炭量小于6%的控制指標要求。

（2）金陵分公司連續(xù)重整裝置采用該技術(shù)對催化劑進行分級并將分出的合格催化劑回用后，待生催化劑的積炭量最高為4.5%，保證了裝置的平穩(wěn)運行。再生系統(tǒng)黑燒運行40h后，即成功轉(zhuǎn)為“白燒”，縮短了開工過程。

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