ifp和uop连续重整技术的比较

ifp和uop连续重整技术的比较

催化剂的再生过程是连续重组技术的一个重要过程之一。目前，该技术已被法国石油研究院（ifp）和美国宇宙石油公司（uop）垄断。IFP先后开发了两代连续重整技术,UOP先后开发了三代连续重整技术。两家技术在反应系统的主要区别是,IFP的反应器为并列布置,而UOP的反应器则为重叠布置;再生系统的区别比较多,但主要集中在烧炭区。1对比两种典型的对比IFP与UOP连续重整的典型工艺流程分别如图1和图2所示。由图1和图2可看出,IFP连续重整技术再生系统的烧炭区与UOP技术的主要区别在如下两个方面。(1)燃烧区域的结构(2)催化剂碳含量对烧炭反应的影响烧炭反应速度直接影响催化剂的再生效率,要使催化剂有较高的再生效率,及时烧除在重整反应过程中生成的焦炭,必须保证有较高的烧炭反应速度。潘国庆等人对R32和3861铂锡重整催化剂的烧炭规律进行了研究,高劲松等人对R134催化剂的烧炭动力学进行了研究,从他们的研究可知,烧炭反应速度是床层温度、再生气体氧分压和催化剂碳含量的函数。对某一种催化剂来说,当催化剂碳含量一定时,只需分析温度和再生气体氧分压对烧炭反应速度的影响。UOP第一代连续重整技术的再生压力为常压,第二代和第三代技术的再生压力为0.25MPa,IFP第二代连续重整技术的再生压力为0.55MPa,可见IFP连续重整技术的再生压力明显高于UOP技术的再生压力。因此由烧炭动力学可知,在催化剂碳含量一定的情况下,达到相同的烧炭速度,IFP再生技术所需的再生气体入口温度较低。3再生气体入口温度在IFP第二代连续重整技术的工业装置上烧炭区再生气体的入口温度较低,为440℃左右。而UOP再生技术,由于采用的再生压力较低,因而再生气体中的氧分压较低,为保证催化剂床层下部碳含量较低时也能具有较高的烧炭效率,再生气体的入口温度不宜过低,工业装置一般采用的再生气体入口温度为477℃。床层内的峰温是催化剂在烧炭过程中所达到的最高温度,过高的峰温会对催化剂载体的物理性能造成不利的影响,因此应该控制床层的峰温不超过某一定值,UOP要求峰温小于593℃。UOP与IFP再生技术由于工艺上的区别,催化剂床层的峰温有所不同。UOP第一代采用的是常压再生,烧炭过程床层的温升较高,正常烧炭时(催化剂碳含量为5.0%)床层的峰温在540℃以上。UOP第二代和第三代技术适当地提高了再生压力,烧炭过程床层的温升有所降低,正常烧炭时床层的峰温仍在520℃以上。IFP第二代技术采用了更高一些的再生压力,烧炭过程床层的峰温进一步降低,正常烧炭时床层的峰温在510～520℃。总之,IFP连续再生技术催化剂床层的峰温小于UOP再生技术,这对保护催化剂的物理性能是有利的,可以延长催化剂的使用寿命。4再生循环气体流量IFP再生技术比UOP再生技术采用的再生气体入口温度低,因此在相同烧炭能力的情况下,可以减少再生气体用量。以年加工能力为0.60Mt的装置为例,,所用的再生循环气体流量为9.5dam3/h;而另一装置引进UOP第二代技术,其所用的再生循环气体流量为14dam3/h,可以看出,对于相同规模的连续重整装置来说,采用IFP再生技术比采用UOP再生技术所用的再生循环气体流量可以减少30%以上。5催化剂比表面积下降速度O.Clause等人注意到了再生循环气体的水含量对催化剂性能的影响,通过催速老化试验考察了气体的水含量对CR201催化剂性能的影响,给出了气体水含量不同时,催化剂载体比表面积随老化时间的变化关系,如图3所示。由图3可看出,当再生气体为干燥气体时,催化剂比表面积的下降速度只是温度的函数,而当再生气体中有一定的水分时,催化剂比表面积的下降速度既是温度的函数又是水含量的函数,气相的水含量增加时,催化剂的比表面积下降速度加快。IFP第二代连续重整技术采用的是干式冷循环烧炭工艺,在再生气体循环回路中设置了干燥系统,烧炭过程中生成的水气在干燥过程中被脱除,进入再生器烧炭区的再生气体是水体积分数小于50μL/L的干燥气体,每次烧炭过程中生成的水其含量约2000μg/g,因此在烧炭过程中与催化剂接触的气相的水含量很小。在UOP连续重整技术的再生烧炭过程中,再生循环气体的水含量是靠再生气体的补充和放空最后达到一平衡值,再生回路中不设置干燥系统,因此再生气体的水含量一直维持在较高的水平,一般为35000μg/g左右。IFP的干式冷烧焦工艺与UOP的热式烧焦工艺相比再生气体的水含量减小至十几分之一,从而使催化剂的比表面积下降速度明显减慢,催化剂的寿命可以延长70%,由原来的2～3a延长到4～5a。以一套0.6Mt/a的连续重整装置为例,装填催化剂50t,催化剂总投资约为4000×104RMB￥,扣除贵重金属的投资后,由于催化剂寿命的延长每年带来的经济效益约为(200～400)×104RMB￥。分别对采用UOP第三代技术和IFP第二代技术的两套工业装置进行了考察,催化剂比表面积随再生周期数的变化如图4所示。由图4可看出,两种工艺在开工初期催化剂比表面积下降均较快,随后下降速度减缓;UOP连续再生技术催化剂比表面积的下降速度明显高于IFP连续再生技术。6再生气体的氯组元UOP第二代及第三代连续重整技术的再生烧炭过程中补充的含氧气体由氯化区来,而且再生气体回路中不设置碱洗系统,再生气体中一方面含有补氯过程剩余的氯组元,另一方面烧炭过程中催化剂上流失的一部分氯组元也进入再生气体中,再生气体氯含量逐渐增加,最终靠气体的补充和放空来达到一平衡值,因此再生气体中始终含有一定量的氯组元。一定的氯含量一方面容易造成催化剂活性组分铂金属的聚集,另一方面由于氯腐蚀作用而对设备材质有过高的要求。IFP的再生烧炭过程,烧炭区和氯化区各自有单独的循环回路,再生气体和氯化气体混合后经过共同的碱洗和干燥系统后循环使用。经过碱洗后的再生气体中不含氯组元,从而减轻了对后续设备的腐蚀,降低对设备材质的要求。对IFP的再生工艺来说,再生气体水含量较低,烧炭过程中催化剂上氯组元的流失较少,从而可以减少氯化过程所需氯化剂的用量。7再生循环气体流量IFP技术的再生气体回路采用的是干式冷循环,再生气体由烧炭区引出后,经过换热、冷却、水洗碱洗、干燥、过滤、压缩、换热及电加热等一系列步骤后返回再生器烧炭区,再生气体由较高的温度冷却至常温,而后经换热及加热至烧炭区入口所需的温度,正常操作过程中,烧焦电加热器始终处于工作状态,另外水洗碱洗塔的碱液循环泵、水循环泵亦都处于工作状态。烧炭过程放出的热量不能得到较好的利用,这是因为:一方面再生烧炭过程放出热量,而另一方面还需要电加热器加热再生气体。而UOP的再生气体回路采用的是热循环,再生气体由烧炭区引出后,经热风机、空气冷却器及电加热器等设备后返回再生器的烧炭区。由于正常操作过程中,烧炭放出热量,再生回路中的电加热器可以不开就能满足再生气体入口温度的要求,另外,再生气体回路中除热风机外没有其他的动设备。IFP技术的再生气体回路中设备较多,与UOP技术相比系统压力降较大。因此当再生循环气体流量相同时,IFP技术的再生过程能耗大于UOP技术。但是,前面已提到对相同处理能力的重整装置来说,IFP技术比UOP技术再生循环气体流量有明显的减少,这在一定程度上弥补了能耗高的缺点。IFP技术的再生系统是对全部再生气体进行碱洗,而UOP技术的再生系统只对放空气体进行碱洗,因此前者再生过程产生的废碱液远多于后者,给“三废”处理带来的压力较大。8再生烧炭过程IFP和UOP连续重整技术有着诸多区别,而其主要区别集中在再生烧炭过程,综合诸多因素来看,IFP再生技术稍优于UOP再生技术。但前者的废碱液排放较多,需认真对待。2uop再生技术IFP再生技术的烧炭区分成两个独立的烧炭段,上部为主燃烧区,下部为最终燃烧区,催化剂经下料腿由主燃烧区到达最终燃烧区,再生气体首先经过主燃烧区,补充氧气后,再经过最终燃烧区。UOP再生技术的烧炭区为一段