芳烴重整必讀│連續重整催化劑種類、功能及優勢分析

化工活動家

2021年6月1日 13:17

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芳烴重整必讀│連續重整催化劑種類、功能及優勢分析的圖1

編輯 | 化工活動家

作者 | 齊景麗等

來源 | 化學工業

關鍵詞 | 連續重整 催化劑 UOP Axens

共 2464 字 | 建議閱讀時間 11 分鐘

導讀

催化重整在煉油化工行業中地位日益重要，催化重整技術是煉油生產結構調整和產品升級換代、生產超清潔燃料的核心技術之一。催化重整汽油無硫、無烯烴、高辛烷值，是國Ⅳ、國Ⅴ汽油不可或缺的調和組分，還可為煉廠加氫裝置廉價提供所必須的氫源，特別是全球芳烴產品的60%~70%來自催化重整。

連續重整技術水平主要取決于連續重整工藝和連續重整催化劑的技術進步。根據科學的發展規律，催化材料的技術進步始終是帶動反應工藝與工程技術進步的源泉。連續重整催化劑作為連續重整技術的核心部分，一直影響著連續重整工藝與工程的技術進步，是連續重整技術進步的關鍵因素。

連續重整商業催化劑一直沿用Pt-Sn金屬為主要金屬組元，Al2O3為催化劑載體。依據重整反應熱力學及動力學特征，連續重整工藝條件不斷向超低壓、高苛刻度方向發展，同時積炭速率迅速增加導致了再生周期的縮短，催化劑頻繁再生會加劇載體的微孔結構改變、比表面積下降、鉑晶粒燒結。對此，新型催化劑需要具備以下特點：高水熱穩定性、高持氯能力、高選擇性、低磨耗、低積炭速率。連續重整催化劑的研發與生產由UOP等少數幾家公司壟斷。

美國UOP連續重整催化劑

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美國UOP公司催化重整催化劑代表著世界最先進水平，市場占有率最高。目前UOP新型牌號的連續重整催化劑都具有高水熱穩定性特點，根據催化劑堆比高低、鉑含量大小、是否含金屬助劑等性質，產品具體型號分為R-234、R-274、R-254、R-264、R-262、R-284，實現了催化劑“量體裁衣”，滿足市場不同需求。下表列舉并比較了UOP最新商業牌號的連續重整催化劑。

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當優先考慮催化劑高活性時，可選擇使用R234或R-264催化劑，能在盡可能高活性下提供高選擇性。當運行在高進料或高苛刻度條件時，會接近裝置設計溫度極限或加熱爐極限，在此狀況下，使用高活性催化劑非常重要，從而維持目標進料量和操作苛刻度。

對于原料硫含量較高或催化劑再生金屬分散存在問題時，可使用鉑負載含量比R-264高20%的R-262催化劑。當R-262使用在原料硫含量較高裝置時，即使部分鉑由于中毒或分散差不能發揮催化作用，催化劑上額外鉑仍能保證充足的催化反應。

當使用如R-264、R-262和R-284等高堆比催化劑時，可提升連續重整裝置進料加工量，能減少中心管篩網被催化劑貼壁的現象，還可大幅降低催化劑磨耗，高堆比催化劑廣泛應用于裝置擴能。

為提高催化劑選擇性，UOP在催化劑中加入了金屬助劑，如R-274催化劑在全世界已經應用于超過15套裝置，具有優秀的選擇性。近期，在R-274催化劑基礎上，UOP新研發了R-254和R-284催化劑。相對于R-274，R-254調整了鉑、錫和專有助劑的金屬相對含量，使得擁有與R274般優秀選擇性的同時，明顯提升了催化劑活性，應用范圍更加寬泛。需要注意的是，使用含助劑重整催化劑必須考慮運轉周期內催化劑選擇性與活性的整體平衡，在原料低烷烴含量或需求低操作苛刻度情況下，金屬助劑并不能明顯提升催化劑選擇性。

AFPM報道，R-254催化劑于2011年在美國NCRA煉廠連續重整裝置實現工業化應用，原R-234催化劑換裝為含助劑R-254催化劑的工業生產運轉數據對比如下表所示。

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每桶油氫氣產率增加7.08m3，比換劑前提升20%，C5+體積液收增加1%~2%。工業應用還顯示，加權平均入口溫度及進料量保持不變條件下，更換為R-254催化劑后重整生成油RON提升至少1個單位。如果保持RON值不變，加權平均床層溫度降低10~20°F。新催化劑換裝后由于比表增加，一般會認為生焦變大，但工業數據顯示結果相反，新催化劑焦炭量有所降低，這是由于新催化劑的反應苛刻度降低造成的。新催化劑比表的增加，提升了催化劑的持氯能力，注氯量降低了20%~50%，下游穩定塔不再出現氯鹽結晶問題。

法國Axens連續重整催化劑

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法國Axens公司也是著名的催化劑生產供應商。Axens公司連續重整催化劑最新商業產品都具備優秀的水熱穩定性、抗磨損及持氯性能，含助劑多金屬配方降低了催化劑積炭、提升了操作苛刻度。Axens連續重整商業催化劑包括二個大系列，即CR系列和AR系列：CR系列催化劑為汽油型連續重整裝置設計，保證高C5+液收及氫氣產率；AR系列催化劑為芳烴型連續重整裝置設計，保證在高苛刻度條件下多產芳烴；根據市場應用不同，每個系列又細分為如下表所示的不同牌號。

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最新牌號的CR系列催化劑有CR-617、CR712、CR-601、CR-607，前兩種為低堆比（0.56g/cm3）常規鉑質量分數（0.29%）催化劑，后兩種催化劑為高堆比（0.67g/cm3）低鉑質量分數（0.25%）催化劑。最新牌號的AR系列催化劑有AR-701、AR-707，均為高堆密度（0.67g/cm3）常規鉑質量分數（0.3%）催化劑。

催化劑對適應壓力范圍也有所要求，CR-712、CR-601和AR-701適合低壓操作（3~6bar），而CR-617、CR-607和AR-707適合中高壓操作（6~12bar）。

2011年3月，Axens公司正式收購了美國Criterion公司的重整催化劑業務，購買了旗下Willow Island重整催化劑工廠及相關知識產權，原型號PS-40保持生產。2014年開始，Axens先后公開了活性更高的新一代SymphonyTM系列重整催化劑，包括低堆比PS-100、高堆比汽油型CR157和、高堆比芳烴型AR-151。其中PS-100具備優異水熱穩定性，當比表面積降到相同的水平其需要的時間是PS-40的2倍以上，當采用阿拉伯輕石腦油生產RON100的重整生成油時，其C5+收率比PS40高1.5%。

國內RIPP連續重整催化劑

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國內連續重整催化劑主要的研制機構是RIPP，連續重整催化劑研制技術可以與國外相媲美，相關催化劑銷售占據國內最大份額。

RIPP新一代連續重整商業催化劑PS-VI及PS-VII性質特點如下表所示。

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與國外最新產品相比，具備同樣優秀的水熱穩定性、抗磨損及持氯性能，引入的金屬助劑能減少結焦并改善選擇性。PS-VI、PS-VII都為低堆比（0.56g/cm3）催化劑，PS-VI鉑質量分數0.28%，PS-VII鉑質量分數0.35%。

PS-VI是通用型催化劑，不僅適用于新建大型連續重整裝置，且由于積炭速率降低，還適用于再生能力受到限制的老裝置擴能改造，從而增加裝置綜合效益。

PS-VII催化劑適合高苛刻度的芳烴型連續重整裝置，特點是高鉑、高活性、高芳烴產率，同時具有低積炭的特性。在揚子石化139萬t/a連續重整裝置工業應用標定結果表明，PS-VII催化劑具有良好的抗磨損性能、水熱穩定性和持氯能力；與原使用的進口催化劑相比，在原料芳烴潛含量較低的情況下，PS-VII型催化劑的C6+液體收率提高3.32個百分點，純氫產率增加0.61個百分點，芳烴產率增加1.53個百分點，積炭速率降低27.32%，解決了重整裝置擴能后再生能力受限制的問題，使重整裝置保持長期高負荷運轉。下表列舉了揚子石化139萬t/a連續重整裝置PS-VII型催化劑與原進口催化劑的生產運行對比數據。

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