水氯平衡對(duì)催化重整過程的影響

趙偉磊（中國(guó)神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯煤制油分公司，內(nèi)蒙古鄂爾多斯017209）

水氯平衡對(duì)催化重整過程的影響

趙偉磊（中國(guó)神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯煤制油分公司，內(nèi)蒙古鄂爾多斯017209）

水氯平衡控制是重整催化劑性能發(fā)揮和保持的關(guān)鍵因素，本文通過對(duì)中國(guó)神華煤制油18萬噸/年催化重整裝置系統(tǒng)水氯平衡的分析,找出了影響重整系統(tǒng)水氯平衡的因素,在不斷探索過程中,系統(tǒng)取得了較為適宜的水氯平衡,重整汽油的質(zhì)量(辛烷值和芳烴產(chǎn)率)不斷提高。

水氯平衡；催化重整；辛烷值

油品的催化重整過程是在催化劑的作用下進(jìn)行的，能夠有效的將石油或石腦油轉(zhuǎn)化為高辛烷值的汽油和芳烴。催化劑的水氯平衡是維持催化劑選擇性和活性的重要因素。若催化劑的水氯平衡被打破，整個(gè)催化重整的反應(yīng)性能將會(huì)受到很大的影響，會(huì)導(dǎo)致催化重整產(chǎn)物芳烴的產(chǎn)量降低，催化劑運(yùn)轉(zhuǎn)周期減少，因此在正常的反應(yīng)進(jìn)行過程中，水氯平衡的調(diào)整和控制是一個(gè)非常關(guān)鍵的問題。

催化重整過程是在高溫、催化劑的條件下進(jìn)行的，在催化劑存在的條件下，原料油發(fā)生催化重整反應(yīng)，將原來C6到C11石腦油原料組分中的烷烴及不飽和的烯烴轉(zhuǎn)化成高辛烷值汽油組份和穩(wěn)定的芳烴。其中重整裝置的催化劑應(yīng)用最多最廣泛的就是雙功能鉑徠催化劑,主要由金屬組分和酸性組分相結(jié)合構(gòu)成，金屬組分在其中主要起到了促進(jìn)重整反應(yīng)中脫氫和加氫的進(jìn)行，助劑為金屬Re,能促進(jìn)鉑的分散，抑制主劑鉑的凝聚，起到抗積炭的作用，能夠改善催化劑的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)使用壽命。而酸性組分主要由催化劑上的Cl提供，作用是促進(jìn)異構(gòu)化和裂化反應(yīng)的酸性功能。系統(tǒng)內(nèi)的水氯平衡是指參與反應(yīng)的系統(tǒng)內(nèi)水含量和氯含量由于反應(yīng)的不同，催化劑的差異，對(duì)催化劑起到促進(jìn)作用的，在適宜的水氯平衡的條件下，參與反應(yīng)的催化劑的的活性及選擇性和反應(yīng)的穩(wěn)定性能夠發(fā)揮出最好的水平。催化重整反應(yīng)進(jìn)行過程中，系統(tǒng)內(nèi)的水含量和氯含量隨著反應(yīng)的進(jìn)行在不斷變化，根據(jù)反應(yīng)進(jìn)行的階段和產(chǎn)物的實(shí)際狀況，通過向一、二段反應(yīng)注入水和氯來控制催化劑的水氯平衡，根據(jù)計(jì)量設(shè)備記錄注入系統(tǒng)內(nèi)的水含量和氯的含量，防止由于操作不當(dāng)導(dǎo)致的系統(tǒng)水氯失調(diào)。水氯平衡是否適宜,將會(huì)影響到整個(gè)重整反應(yīng)過程,從而直接影響重整汽油辛烷值及芳烴產(chǎn)率。所以探索更加有效的途徑調(diào)整重整系統(tǒng)水氯平衡,是優(yōu)化重整系統(tǒng)各項(xiàng)操作,減少對(duì)重整反應(yīng)的影響及保證和提高產(chǎn)品質(zhì)量(辛烷值和芳烴產(chǎn)率)的主要任務(wù)。重整催化劑上的氯在水氣氛下和高溫環(huán)境中容易流失，且隨著水含量和反應(yīng)溫度的升高，氯的流失速率會(huì)加快；而且催化重整的反應(yīng)和燒焦過程均是在高溫和含水氣氛中進(jìn)行，因此催化劑上的氯含量會(huì)不斷降低。由于催化重整反應(yīng)需要在金屬功能和酸性功能下進(jìn)行，為了保證催化劑的使用性能發(fā)揮最佳，需要維持反應(yīng)系統(tǒng)一定的酸性，由于高溫的條件下，會(huì)不斷的消耗系統(tǒng)內(nèi)的氯，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)的水氯失衡，因此必須在反應(yīng)過程中不斷補(bǔ)充一定量的氯含量，保證催化劑的使用性能。因而，在催化重整過程中，水氯平衡的保持是非常關(guān)鍵的。

1 重整裝置水氯平衡狀況

重整裝置的水氯平衡是通過兩臺(tái)計(jì)量泵分別在一反入口和三反入口處進(jìn)行注水注氯來實(shí)現(xiàn)的。系統(tǒng)中適宜的水含量是由氣中水在線分析儀讀數(shù)來獲得的，適宜的氯含量通過循環(huán)氫中C3與C1的比值來判斷。正常情況下氣中水要求控制在20-30PPm,適宜的氯含量為.0.95-1.15%(對(duì)催化劑),但是因?yàn)闅庵兴诰€分析儀準(zhǔn)確度不夠,所以生產(chǎn)過程中主要以循環(huán)氣中C3/ C1(摩爾比)做為分析水氯平衡的參考指標(biāo),當(dāng)C3/C1=0.7-1.0時(shí),認(rèn)為催化劑水氯平衡適宜。不僅如此系統(tǒng)內(nèi)的水氯平衡還可以由循環(huán)氫的純度、反應(yīng)進(jìn)行過程中的溫降、重整反應(yīng)中生成的芳烴以及穩(wěn)定塔內(nèi)的氣象組分來綜合判斷的，將水氯平衡的指標(biāo)進(jìn)行量化，更好的通過操作來實(shí)現(xiàn)水氯平衡的控制。除此之外系統(tǒng)的水氯平衡可以通過循環(huán)氫純度、反應(yīng)溫降、芳烴產(chǎn)率及穩(wěn)定塔頂氣相組分來綜合判定。

2 重整系統(tǒng)水氯平衡失調(diào)的原因

由上文可知，重整催化劑水氯平衡在整個(gè)反應(yīng)中起到了至關(guān)重要的作用，而在反應(yīng)過程中水氯平衡控制失調(diào)主要有以下原因:

（1）設(shè)備原因

在催化重整反應(yīng)過程中，反應(yīng)器內(nèi)催化劑的填充量逐漸增加，最后一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)的催化劑占總裝劑量的一半。在反應(yīng)進(jìn)行過程中，最后一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)主要發(fā)生脫氫環(huán)化以及加氫裂化的反應(yīng)，此時(shí)反應(yīng)器內(nèi)需要催化劑內(nèi)含有較高的氯含量，保持反應(yīng)的順利進(jìn)行，這是由于脫氫和加氫裂化反應(yīng)是在酸性環(huán)境中進(jìn)行的。但是系統(tǒng)的注氯量是一定的，這就必然導(dǎo)致最后一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)的氯含量偏低。同時(shí)系統(tǒng)內(nèi)的溫度較高，最后一臺(tái)反應(yīng)器在高強(qiáng)度運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而導(dǎo)致這個(gè)反應(yīng)器內(nèi)的催化劑不能很好的發(fā)揮出催化性能。為了解決這一問題,當(dāng)操作當(dāng)中發(fā)現(xiàn)最后一臺(tái)反應(yīng)器溫降增大,通過產(chǎn)物分析來確認(rèn)氯含量不足時(shí),這就需要增加注氯的方法來調(diào)整催化劑的氯含量,使其達(dá)到適宜的氯含量,保證催化劑的活性。

（2）在線水分析儀監(jiān)測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確

催化重整反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)水含量與水氯平衡的關(guān)系非常密切,一般情況下是通過測(cè)定系統(tǒng)內(nèi)的含水量來確定反應(yīng)進(jìn)行過程中注氯量和注水量。系統(tǒng)內(nèi)的水含量可以使得催化劑與氯更好的接觸，保證了催化劑載氯的能力，使得催化劑在酸性條件下發(fā)揮更大的作用，而且適宜的水含量還可以抑制環(huán)烷烴的分解，使生成產(chǎn)品的穩(wěn)定性得以保障。但是系統(tǒng)內(nèi)的水含量過高，會(huì)沖刷掉催化劑上的氯，增大氯的流失，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)水氯平衡的失調(diào)，破壞催化劑的使用性能，使得反應(yīng)的總溫降降低，催化重整反應(yīng)產(chǎn)物芳烴含量降低，汽油的辛烷值降低。

（3）重整反應(yīng)溫度影響

催化重整反應(yīng)中的溫度是影響產(chǎn)品質(zhì)量和收率的重要指標(biāo)參數(shù)，催化重整產(chǎn)物中穩(wěn)定的芳烴產(chǎn)率是在特定的溫度和特定的催化劑條件下進(jìn)行的。催化重整反應(yīng)進(jìn)行的階段不同，反應(yīng)器內(nèi)的溫度也有一定的差別，需要的催化劑種類和數(shù)量也不同，因而催化劑需要的氯的含量也不同。催化重整系統(tǒng)反應(yīng)需要通過測(cè)定產(chǎn)物的含量變化來改變操作參數(shù)和改變系統(tǒng)內(nèi)的溫度，來判斷系統(tǒng)內(nèi)的水氯是否平衡，這就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)的水氯平衡控制具有一定的滯后性，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)溫度發(fā)生變化后，不能及時(shí)的對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的水氯平衡進(jìn)行調(diào)節(jié)造成平衡失調(diào)。

（4）反應(yīng)進(jìn)料量與進(jìn)料油質(zhì)量的影響

催化重整系統(tǒng)注水注氯量的與精制油性質(zhì)及進(jìn)料量有密不可分的關(guān)系。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的進(jìn)料量發(fā)生變化后,因不能在第一時(shí)間對(duì)注水注氯量進(jìn)行調(diào)整,會(huì)造成重整系統(tǒng)水氯平衡失調(diào)。同時(shí)，若精制油水含量超標(biāo)，也將對(duì)反應(yīng)系統(tǒng)水氯平衡造成影響。

（5）日常操作和員工意識(shí)的影響

在反應(yīng)進(jìn)行過程中，很多操作員工未能按照車間規(guī)定進(jìn)行注水注氯操作，員工的積極性和責(zé)任心不強(qiáng)，在注加過程中對(duì)加注的速度沒能很好的控制和調(diào)整，導(dǎo)致水氯平衡失調(diào)，系統(tǒng)內(nèi)局部水或局部氯含量超標(biāo)。除此之外，操作人員的操作水平的參差不齊，熟練程度和準(zhǔn)確度不同，也會(huì)造成反應(yīng)器溫度等參數(shù)變化波動(dòng)比較大，造成產(chǎn)物油的性質(zhì)差別很大，增大了水氯平衡的調(diào)節(jié)難度。

3 重整系統(tǒng)水氯平衡的控制方案

(1)加強(qiáng)對(duì)注水注氯系統(tǒng)的巡檢工作，并對(duì)巡檢結(jié)果進(jìn)行記錄,嚴(yán)格驗(yàn)收注水注氯系統(tǒng)的加注狀況，增大巡檢頻率，發(fā)現(xiàn)管路堵塞問題及時(shí)進(jìn)行處理，同時(shí)還要保證注水注氯的連續(xù)性，檢查注水泵是否運(yùn)行正常。

(2)為了避免由于在線水分析儀的測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)偏差的狀況，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，不能僅僅依靠水分析儀來確定系統(tǒng)內(nèi)的含水量，進(jìn)而確定系統(tǒng)反應(yīng)過程中的注水量和注氯量，還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)與上游裝置的聯(lián)系，保證原料性質(zhì)的穩(wěn)定。及時(shí)監(jiān)測(cè)產(chǎn)品的各項(xiàng)性能指標(biāo)，確保精制油的質(zhì)量，估算出系統(tǒng)內(nèi)的含水量。

(3)針對(duì)重整裝置無催化劑在線取樣裝置的實(shí)際情況,應(yīng)當(dāng)及時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的溫度變化，反應(yīng)進(jìn)行過程中溫度升高一定值時(shí)，要及時(shí)觀察產(chǎn)品油中穩(wěn)定汽油的辛烷值以及產(chǎn)品芳烴的生成率，若溫度升高，產(chǎn)品的穩(wěn)定辛烷值未發(fā)生變化，說明此時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)的氯含量偏低，抑制了催化劑的活性，應(yīng)該及時(shí)向系統(tǒng)內(nèi)注入一定量的氯，保證催化劑的載氯能力，維持反應(yīng)環(huán)境中的酸含量。不僅如此，還要時(shí)刻關(guān)注最后一臺(tái)反應(yīng)器內(nèi)的溫度降低狀況，溫降減少，說明系統(tǒng)內(nèi)的水氯平衡失調(diào)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)補(bǔ)充注氯量，在實(shí)際生產(chǎn)過程中找到調(diào)節(jié)水氯平衡的規(guī)律。

(4)為提高員工操作水平，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)員工的操作培訓(xùn)，嚴(yán)格規(guī)定各操作工藝指標(biāo)的范圍，制定合理的員工操作規(guī)程，通過提高穩(wěn)定操作，減少系統(tǒng)內(nèi)各參數(shù)的變化來穩(wěn)定生產(chǎn)。不僅如此，還要增強(qiáng)員工愛崗敬業(yè)意識(shí)，對(duì)于實(shí)際操作要熟練、穩(wěn)定、細(xì)致。

4 結(jié)語

調(diào)整催化重整系統(tǒng)內(nèi)的水氯平衡是一項(xiàng)長(zhǎng)期、細(xì)致工作，要在實(shí)際生產(chǎn)過程中找到影響系統(tǒng)內(nèi)水氯平衡的因素，通過合理有效的技術(shù)改革和技術(shù)創(chuàng)新，有效的規(guī)避水氯失調(diào)對(duì)系統(tǒng)反應(yīng)的影響，延長(zhǎng)系統(tǒng)內(nèi)催化劑的使用壽命，保證催化重整裝置和反應(yīng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

趙偉磊（1985-），男，中國(guó)神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯煤制油分公司；研究方向：水氯平衡對(duì)催化重整反應(yīng)的影響。