催化重整工艺技术发展

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【摘 要】本文通过研究国内外催化重整工艺的发展现状，以及国内外催化剂发展的现状，指出了催化重速工艺今后发展的趋势。

【关键词】催化重整;催化剂;发展

引言

催化重整工艺始于1949年，经历了60年的发展，取得了非常大的进步。当前科技的不断发展，社会的不断进步，经济的不断发展，给催化重整工艺的发展带来了新的机遇和挑战。催化重整技术在近代石油炼制、石油化工企业当中最最重要的加工工艺，其是以石脑油为原料，通过催化剂的催化作用，生产高辛烷值汽油调和组分和芳烃类化工原料，同时副产氢气用于石油产品加氢改质的石油炼制工艺过程。催化重整按照催化剂再生方式通常分为三种类型：半再生式催化重整、循环再生式催化重整和连续再生式催化重整（连续重整），目前国内外的催化重整的工业装置在这三种类型中所占的比例约为50%、10%和40%。

现如今社会各界对环保问题越来越关注，关于环境保护的相关要求的也越来越严格，这就使得在现代石油炼制工业中突显了催化重整技术越来越重要的作用。本文通过研究国内外催化重整工艺的发展现状，以及国内外催化剂发展的现状，指出了催化重速工艺今后发展的趋势。

1 催化重整工艺的生产发展现状

1.1 国外生产现状

据相关统计，2013年全球共有炼油厂675座，原油总加工能力达45.71亿吨/年，美国为9.12亿吨/年，占世界原油加工能力的21.01%居世界首位，我国为4.05亿吨/年，居世界第2位。

根据OGJ统计，2013年全球催化重整能力部总和为5.05亿吨/年，美国为1.53亿吨/年，位居第一，占全世界的催化重整能力的31.17%，我国则为871万吨/年，居于世界第十五位，低于世界平均水平。全世界生产重整生成油的炼油厂有475座，其中美国大概有近130座、日本大概有近35座、俄罗斯大概有42座、加拿大大概有20座左右、我国大概有60座。根据UOP公司20世纪70年代设计的CCR连续重整装置的最大加工能力为40000桶/日（172万吨/年），而现阶段该公司设计的连续重整装置的加工能力范围为6000～100000桶/日，目前世界上生产能力较大的催化重整装置有美国马拉松石油公司的加里维尔炼油厂其催化重整生产能力为280万吨/年，还有沙特阿拉伯的AI Jubail炼油厂催化重整设备，生产能力也达到280万吨/年。

1.2 国内生产现状

催化重整技术所涉及到的范围广、难度大，尤其是连续重整技术一直以来只国外极少数的公司掌握了该项技术，针对这种情况，，我国科技工作者在研发催化重整技术的过程中主要选择的研发对象是具有代表性的半再生重整工艺和连续重整工艺，同时还开展了关于催化重整催化剂、工艺、设备、工程模型等核心技术大量的研究开发工作，并且取得了相当骄人的成绩，先后成功地开发并实现了半再生重整技术、连续重整成套技术等的工业应用，尤其是连续重整成套技术的开发成功标志着我国完全掌握了移动床连续再生催化重整的全部核心技术，成为了世界上第三个拥有该技术自主知识产权的国家。

1965年12月，我国大庆建成了第一套铂催化重整工业生产装置并进行了投产，它采用的是我国自己开发的3651铂重整催化剂，这是我国对重整催化剂研究的开始。1985年3月，在我国上海石化建成了第一套引进的连续催化重整装置并且进行投产。2001年，中国石化石油化工科学研究院（RIPP）和中国石化洛阳石油化工工程公司开发了中国石化长岭炼化公司500Mt/a低压组合床重整装置并开车一次成功。该技术包括低压组合床重整工艺和催化剂连续再生技术，我国拥有了自主知识产权。2009年1月，我国在广州建成了第一套自行研制和建设的1.0 Mt/a连续重整装置。该装置的建成投产成功的打破了国外公司长期对连续重整技术的垄断。

到了2013年，我国催化重整装置共有72套，总加工能力为30. 89 Mt/a，约占原油加工能力的7. 98%，其中连续重整装置25套，加工能力为20. 89 Mt/a，平均规模为0.836 Mt/a，半再生重整装置47套，加工能力为10. 00 Mt/a，平均规模为0. 213 Mt/a，我国无循环再生重整装置。我国催化重整能力仅次于美国、俄罗斯和日本，居于世界第四位。但是从前面的相关介绍也可知我国催化重整能力占原油加工能力的比例还是低于世界的平均水平的。

2 国内外催化剂发展的现状

2.1 国外催化剂的发展

首行，催化剂做为催化重整工艺中最为核心的技术，新型催化剂在提高重整生成油和氢气生产率方面起着非常大的作用。所以各国对催化剂的发展也非常的重视。当前新近开发的重整催化剂主要有美国UOP公司的R-98，这种Pt-Re催的加助剂，其具有特点主要有比较高的活性、稳定性较强、产品产率也较高还有再生也比较容易;还有两种主要用于CCR装置的R-264和R-262，具有不仅能够减少生焦，还能提高加工能力和产品产率。美国Criterion公司的PR-30和R-98 o PR-30主要用于半再生催化重整装置。R-98催化剂添加助剂后减弱了金属裂化性能，所以在烷烃脱氢环化生产芳烃的能力方面有所增加，而且还提高了重整生成的油产率。和R-86催化剂相比，采用R-98催化剂时C犷组分体积产率高出1%。美国Criterion公司的PR-30催化剂，其氢产率随环烷开环和烷烃裂化反应的减少而提高，重整生成油收率因烷烃裂化减少使催化剂上的生焦速率减缓而提高，同时减缓催化剂的失活速率。在运转初期其选择性与PR-29催化剂类似;运转周期超过40%时，PR-29的C犷组分产率开始比PR-30以更快的速度下降;在周期接近60%时，PR-30的C犷组分产率就明显高，运转末期532℃时.PR-30的C才组分产率高20%。

另外，关于国外催化重整催化剂的发展基本上大概经历了四个阶段，第一个阶段的铬、钼、钴金属氧化物催化剂，第二阶段的铂重整催化剂，第三阶段的双（多）金属重整催化剂，第四阶段的高铼铂比和铂-锡系列双（多）金属催化剂。其中第三阶段的双（多）金属重整催化剂能够在较低压力（1.5～2.0MPa）下还能使催化重整长期运转，烃类芳构化选择性有了非常明显的改善，液体收率和氢气产率有显著的增加。第四阶段的高铼铂比和铂-锡系列双（多）金属催化剂稳定性则相较于之前有了较大的增强，创造了固定床催化重整装置的反应苛刻度的提高的条件，具有低积炭率、高选择性的特点。

总之，因为半再生式催化重整和连续再生式催化重整的操作方式不一样，对催化剂的要求也不相同，一般半再生式催化重整催化剂要求具有更好的稳定性、更低的积炭速率，而连续重整催化剂要求具有良好的低压反应性能、抗积炭性能和再生性能、金属抗烧结性能、金属再分散性能、适当的堆积密度、良好的机械性能等。目前各国都在发展连续重整工艺。

2.2 国内催化剂的发展

1965年，我国第一套半再生催化重整装置在大庆炼油厂投产时，使用的就是国产重整催化剂。后来，我国又研制成功了一系列双金属和多金属半再生和连续重整催化剂，并且得到了普遍的使用。但是怎样提高重整催化剂的活性、选择性、活性稳定性、水热稳定性仍然是重整催化剂研究领域的技术核心。我国主要通过助剂的选择、载体的改进、铂金属含量的降低、助剂与Pt的最佳配合和非Sn ， Re助剂的引人等技术创新途径，实现了技术突破，得到了活性稳定性高、水热稳定性好和选择性高的连续重整和半再生催化剂。

中国石化石油化工科学研究院（RIPP）和中国石化武汉分公司共同承担的科技开发项目" PRT-A/B重整催化剂的研制及工业应用”，已通过中试评议。该项目完成了催化剂的实验室研制及工业放大试验。实验结果表明，PRT-A/B催化剂理化性能良好，氯保持能力优于目前处于国际先进水平的PR-C/D催化剂，选择性进一步改善，活性、稳定性进一步提高。在同等反应条件下，芳烃转化率高出5个百分点以上，液体收率高1个百分点以上，积炭降低巧%。1986年，我国第一个连续重整催化剂3861工业放大成功，法国IFP确认3861催化剂性能良好，可用于引进的使用法国IFP技术的连续重整工业装置。1991年在抚顺石油三厂引进的0. 40Mt/a连续重整装置上首次应用成功。1994年，GCR-10催化剂在广州石化总厂使用UOP技术的连续重整装置实现了工业化应用。

截至2013年5月，我国共有连续重整装置近20套，其中16套已完全采用国产PS系列催化剂，另外2套也是采用国产连续重整催化剂来作为补充剂到目前为止，国产PS系列催化剂已成功应用于各类使用UOP和IFP技术的连续重整装置上，并且也成功应用在了使用我国开发的低压组合床技术的装置上。而PS-VI催化剂是RIPP研制开发的具有低积炭速率、高液体选择性特点的最新一代连续重整催化剂。在铂、锡组元的基础上，引入新助剂，经过独特的工艺处理，在不降低比表面积的前提下，具有积炭速率低、选择性高、持氯能力强、活性稳定性好等特点。PS-VI型连续重整催化剂的主要组成是：Pt，0. 28%;Sn，0. 31%;C1，1.10%;Si，79Nt，g/g;Fe，98 }A，g/g;Na，3 }.x，g/g。该催化剂的主要物理性质是：堆密度0. 56 mL/g，比表面积193mz/g，孔体积0.71 mL/g，1.4 -2.0 mm的粒径占99.8%，磨损率1. 2%。催化剂具有理想的堆密度、比表面积、孔隙体积和粒度分布，特别是其具有良好的压碎和精磨相性能。

3 催化重整工艺发展的趋势

通过上面对国内外催化重整工艺发展和催化剂发展的研究与分析，个人认为连续重整技术将是今后催化重整工艺发展的方向。主要是因为连续重整与半再生工艺相比，技术更加先进，表现在反应压力和氢油比大大降低，液体收率、氢气产率、芳烃产率和重整生成油的辛烷值都有不同程度的提高，具有良好的经济效益和较强的市场竞争力。另外目前新上的重整装置规模也越来越大，连续重整必然会成为最有竞争力的催化重整工艺。以前国内连续重整工艺技术全部从美国UOP或者法国IFP引进，增加了投资成本，而现在采用国内技术、设备和催化剂，则会使投资和生产成本得到大幅度的降低，从而提高了国内催化重整企业的市场竞争力。国内催化重整企业需要大力发展芳烃等石油化工行业，加快连续重整工艺的国产化，并且要形成自主的知识产权，打破长期以来国外公司对连续重整技术的垄断，从而促进我国催化重整行业的健康发展。

4 总结

当今社会发展的进步，科技的不断发展，以及有关环保问题的要求也越来越高，使得国家、社会对催化重整工艺的发展提出了更高的要求。就目前形势来看，连续重整技术将是今后催化重整工艺发展的方向，而发展连续重整技术，就离不开对连续重整催化剂的研究和开发，尽管我国在这一方面已经和国外的先进水平基本上非常接近，关于催化剂的综合性能也基本上达到了连续重整工艺的要求，但是，还是需要我国做进一步的改进，比如降低催化剂的积碳速率从而能够延长重整装置的开工周期，另外在催化重整原料方面，还需要想办法消除制约的因素，调整产品的结构，扩大和优化催化重整装置原料的规模，从而达到满足市场的需要的目的，更好的适应我国现化化生产以及环保问题的要求。

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