國內(nèi)外催化重整工藝技術(shù)進展

張健

摘要：催化重整是煉油與石油化生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵技術(shù)之一，其工作時在一定溫度、壓力下，同時利用催化劑的作用，使汽油餾分中的烴類分子結(jié)構(gòu)進行重新排列成新的分子結(jié)構(gòu)，從而生成芳烴和高辛烷值重整汽油，并副產(chǎn)大量氫氣的工藝過程。催化重整出的芳烴、高辛烷值重整汽油以及氫氣利用價值高，利用量大，所以催化重整技術(shù)的發(fā)展直接關(guān)系到國計民生。鑒于此，本文就針對國內(nèi)外催化重整工藝技術(shù)進展進行闡述。

關(guān)鍵詞：催化重整；工藝技術(shù)；研究進展

1 導(dǎo)言

催化重整工藝技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了固定床臨氫重整、流化床臨氫重整、移動床催化重整、固定床半再生催化重整（下文簡稱“半再生重整”）工藝、循環(huán)再生催化重整工藝和移動床連續(xù)再生催化重整（下文簡稱“連續(xù)重整”）工藝。但是，盡管目前催化重整工藝是非常成熟的工藝，但面臨全球運輸燃料需求增加、芳烴原料需求激增、加氫工藝發(fā)展需要廉價氫源、環(huán)保法規(guī)和條例日趨嚴(yán)格的挑戰(zhàn)，催化重整工藝將仍然會持續(xù)發(fā)展。

2 催化連續(xù)重整工藝發(fā)展

2.1 國外連續(xù)重整工藝

在國外，連續(xù)催化重整專利技術(shù)主要有美國環(huán)球油公司（UOP）和法國油品研究院（IFP）2家，反應(yīng)條件及產(chǎn)品收率大致相同，工藝技術(shù)沒有大的差別，2個公司的工藝流程具有著各自的特點。

1）美國UOP連續(xù)催化重整工藝流程是反應(yīng)器重疊布置，催化劑從第1個反應(yīng)器靠重力依次流經(jīng)重疊的第2、第3反應(yīng)器。從最下面的1個反應(yīng)器出來后，用N2將催化劑提升到再生器頂，除去粉塵后進入再生器。催化劑在再生器內(nèi)經(jīng)燒焦、氯化、干燥3個區(qū)，再經(jīng)N2置換后，用H2提升到反應(yīng)器頂，用H2還原后，進人第1個反應(yīng)器，這樣完成1個循環(huán)。反應(yīng)器與再生器之間均設(shè)有料斗。

2）法國IFP的連續(xù)催化重整工藝流程是反應(yīng)器并列布置，各反應(yīng)器均設(shè)有料斗和提升器，頂上設(shè)有上部料斗。催化劑從第1反應(yīng)器至最后1個反應(yīng)器是通過氣體輸送的。從最后1個反應(yīng)器底出來的催化劑用氣體提升，定期進人再生器。再生器內(nèi)催化劑在固定狀態(tài)下燒焦、氯化、焙燒。再生后的催化劑經(jīng)還原后再送人第1反應(yīng)器頂部。

2.2 國內(nèi)連續(xù)重整工藝

我國的重整工藝技術(shù)在不斷消化吸收先進的連續(xù)催化重整技術(shù)中發(fā)展，低壓組合床重整技術(shù)開發(fā)成功后，在2000年投入生產(chǎn)。此后在消化吸收國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，又成功開發(fā)出軸向和徑向2種移動床燒炭過程再生器的設(shè)計軟件，并用其設(shè)計出了3種不同催化劑循環(huán)量的軸—軸兩段組合燒炭和軸—徑兩段組合燒炭的新型軸流移動床再生器。這種再生器實現(xiàn)了物料氣固活塞型流動，不但使再生器的結(jié)構(gòu)合理、簡單，而且在床層溫度分布和燒炭效率等方面均有優(yōu)勢。

3 半再生重整工藝發(fā)展

半再生重整工藝一般被稱為半再生重整工藝。工作時，催化重整裝置連續(xù)運行，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定時間后，此時催化劑由于依附在其上的積碳達(dá)到一定數(shù)量，使得催化劑的活性大大降低，裝置中的反應(yīng)溫度急劇升高，從而導(dǎo)致產(chǎn)品的產(chǎn)量減少。為使產(chǎn)品產(chǎn)量得到保證，此時催化重整裝置立即停工，并對催化劑進行就地再生。典型的半再生重整工藝有：美國Chevron Corporation發(fā)明的Rheniforming工藝，美國UOP發(fā)明的Platforming工藝，美國Engelhard Minerals and Chemicals Corp與ARCO發(fā)明的Magnaforming工藝，美國Air Productsand Chemicals發(fā)明的Houdriforming工藝。80年代以后我國半再生重整得到一定發(fā)展，與國外重整快速發(fā)展比較起來，還是比較晚。我國半再生重整一般采用的是Magnaforming工藝。

4 催化重整催化的發(fā)展

4.1 半再生重整催化劑

目前，含鉑錸的多金屬或雙金屬催化劑基本應(yīng)用在世界上大多數(shù)半再生重整裝置中。UOP公司生產(chǎn)的催化劑，如R-50，R-56，R-60，R-62，R-72，R-86，R-98等，它們屬于鉑錸系列。而我國半再生重整催化劑主要是由中國石化石油化工科學(xué)研究院（RIPP）和中國石化撫順石油化工研究院（FRIPP）研制。其中RIPP發(fā)明的PR-A/B、PR-C/D、PRT-A/B和PRT-C/D類型催化劑，它們的特點是制備方法先進、可靠，比表面積和孔結(jié)構(gòu)適宜以及載體純度高。FRIPP研制的CB-5、CB-5B、CB-8、CB-11等多種重整催化劑，在工業(yè)裝置上使用取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，使我國的半再生重整催化劑及工藝技術(shù)上了一個新臺階。

4.2 連續(xù)重整催化劑

目前國際上連續(xù)重整催化劑主要以雙金屬（Pt-Sn）催化劑為主。美國UOP公司生產(chǎn)的連續(xù)重整催化劑主要有第一代R-16和R-20，它們的活性組分是Pt-Re和Pt-Ge，特點是低水熱穩(wěn)定性、低選擇性；第二代R-30、R-32和R-34，較第一代的選擇性有所改善；第三代R-132、R-134、R-174和R-162，解決了水熱穩(wěn)定性較低問題，提高了選擇性，并且開發(fā)了高活性、高水熱穩(wěn)定性；第四代R-234、R-273和R-264，解決了歷代催化劑積炭速率較高的問題，同時活性有所下降。從第二代到第四代催化劑的活性組分都是Pt-Sn。目前，我國連續(xù)重整催化劑的研制技術(shù)已經(jīng)基本成熟，也是以雙金屬催化劑Pt-Sn為主，主要由中國石化石油化工科學(xué)研究院（RIPP）進行研制。RIPP研制的連續(xù)重整催化劑按照催化劑的特點分為四代。第一代PS-Ⅱ和PS-Ⅲ，特點是活性高，選擇性和磨損性較好；第二代PS-Ⅳ和PS-Ⅴ，較第一代活性和選擇性有所提高，水熱穩(wěn)定性較好；第三代PS-Ⅵ，選擇性進一步提升，積炭速率下降；第四代PS-Ⅶ，選擇性更進一步提升，積炭速率大幅下降，并有更高的水熱穩(wěn)定性和抗磨損能力。由此可見，我國連續(xù)重整催化劑的研制基本可與國外研制技術(shù)相媲美。

5 結(jié)語

隨著中國對高標(biāo)號汽油、芳烴及衍生物消費、加氫工藝氫源需求的日漸增加，拓寬重整原料的來源顯得尤為重要。催化重整工藝則扮演著重要角色，將成為油品升級的重要手段，同時也將迎來新一批重整項目的建設(shè)，從而促進了催化重整技術(shù)的進一步研究和發(fā)展。能否突破現(xiàn)有重整反應(yīng)途徑和傳統(tǒng)催化重整碳原子數(shù)不變的原則，設(shè)計新型催化重整反應(yīng)途徑，開發(fā)出新型催化反應(yīng)所需的工藝和催化劑將成為未來發(fā)展的方向。

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（作者單位：大慶石化公司）