ifp和uop連續(xù)重整技術(shù)的比較

催化劑的再生過程是連續(xù)重組技術(shù)的一個重要過程之一。目前，該技術(shù)已被法國石油研究院（ifp）和美國宇宙石油公司（uop）壟斷。IFP先后開發(fā)了兩代連續(xù)重整技術(shù),UOP先后開發(fā)了三代連續(xù)重整技術(shù)。兩家技術(shù)在反應(yīng)系統(tǒng)的主要區(qū)別是,IFP的反應(yīng)器為并列布置,而UOP的反應(yīng)器則為重疊布置;再生系統(tǒng)的區(qū)別比較多,但主要集中在燒炭區(qū)。1對比兩種典型的對比IFP與UOP連續(xù)重整的典型工藝流程分別如圖1和圖2所示。由圖1和圖2可看出,IFP連續(xù)重整技術(shù)再生系統(tǒng)的燒炭區(qū)與UOP技術(shù)的主要區(qū)別在如下兩個方面。(1)燃燒區(qū)域的結(jié)構(gòu)(2)催化劑碳含量對燒炭反應(yīng)的影響燒炭反應(yīng)速度直接影響催化劑的再生效率,要使催化劑有較高的再生效率,及時燒除在重整反應(yīng)過程中生成的焦炭,必須保證有較高的燒炭反應(yīng)速度。潘國慶等人對R32和3861鉑錫重整催化劑的燒炭規(guī)律進(jìn)行了研究,高勁松等人對R134催化劑的燒炭動力學(xué)進(jìn)行了研究,從他們的研究可知,燒炭反應(yīng)速度是床層溫度、再生氣體氧分壓和催化劑碳含量的函數(shù)。對某一種催化劑來說,當(dāng)催化劑碳含量一定時,只需分析溫度和再生氣體氧分壓對燒炭反應(yīng)速度的影響。UOP第一代連續(xù)重整技術(shù)的再生壓力為常壓,第二代和第三代技術(shù)的再生壓力為0.25MPa,IFP第二代連續(xù)重整技術(shù)的再生壓力為0.55MPa,可見IFP連續(xù)重整技術(shù)的再生壓力明顯高于UOP技術(shù)的再生壓力。因此由燒炭動力學(xué)可知,在催化劑碳含量一定的情況下,達(dá)到相同的燒炭速度,IFP再生技術(shù)所需的再生氣體入口溫度較低。3再生氣體入口溫度在IFP第二代連續(xù)重整技術(shù)的工業(yè)裝置上燒炭區(qū)再生氣體的入口溫度較低,為440℃左右。而UOP再生技術(shù),由于采用的再生壓力較低,因而再生氣體中的氧分壓較低,為保證催化劑床層下部碳含量較低時也能具有較高的燒炭效率,再生氣體的入口溫度不宜過低,工業(yè)裝置一般采用的再生氣體入口溫度為477℃。床層內(nèi)的峰溫是催化劑在燒炭過程中所達(dá)到的最高溫度,過高的峰溫會對催化劑載體的物理性能造成不利的影響,因此應(yīng)該控制床層的峰溫不超過某一定值,UOP要求峰溫小于593℃。UOP與IFP再生技術(shù)由于工藝上的區(qū)別,催化劑床層的峰溫有所不同。UOP第一代采用的是常壓再生,燒炭過程床層的溫升較高,正常燒炭時(催化劑碳含量為5.0%)床層的峰溫在540℃以上。UOP第二代和第三代技術(shù)適當(dāng)?shù)靥岣吡嗽偕鷫毫?燒炭過程床層的溫升有所降低,正常燒炭時床層的峰溫仍在520℃以上。IFP第二代技術(shù)采用了更高一些的再生壓力,燒炭過程床層的峰溫進(jìn)一步降低,正常燒炭時床層的峰溫在510～520℃?？傊?IFP連續(xù)再生技術(shù)催化劑床層的峰溫小于UOP再生技術(shù),這對保護(hù)催化劑的物理性能是有利的,可以延長催化劑的使用壽命。4再生循環(huán)氣體流量IFP再生技術(shù)比UOP再生技術(shù)采用的再生氣體入口溫度低,因此在相同燒炭能力的情況下,可以減少再生氣體用量。以年加工能力為0.60Mt的裝置為例,,所用的再生循環(huán)氣體流量為9.5dam3/h;而另一裝置引進(jìn)UOP第二代技術(shù),其所用的再生循環(huán)氣體流量為14dam3/h,可以看出,對于相同規(guī)模的連續(xù)重整裝置來說,采用IFP再生技術(shù)比采用UOP再生技術(shù)所用的再生循環(huán)氣體流量可以減少30%以上。5催化劑比表面積下降速度O.Clause等人注意到了再生循環(huán)氣體的水含量對催化劑性能的影響,通過催速老化試驗(yàn)考察了氣體的水含量對CR201催化劑性能的影響,給出了氣體水含量不同時,催化劑載體比表面積隨老化時間的變化關(guān)系,如圖3所示。由圖3可看出,當(dāng)再生氣體為干燥氣體時,催化劑比表面積的下降速度只是溫度的函數(shù),而當(dāng)再生氣體中有一定的水分時,催化劑比表面積的下降速度既是溫度的函數(shù)又是水含量的函數(shù),氣相的水含量增加時,催化劑的比表面積下降速度加快。IFP第二代連續(xù)重整技術(shù)采用的是干式冷循環(huán)燒炭工藝,在再生氣體循環(huán)回路中設(shè)置了干燥系統(tǒng),燒炭過程中生成的水氣在干燥過程中被脫除,進(jìn)入再生器燒炭區(qū)的再生氣體是水體積分?jǐn)?shù)小于50μL/L的干燥氣體,每次燒炭過程中生成的水其含量約2000μg/g,因此在燒炭過程中與催化劑接觸的氣相的水含量很小。在UOP連續(xù)重整技術(shù)的再生燒炭過程中,再生循環(huán)氣體的水含量是靠再生氣體的補(bǔ)充和放空最后達(dá)到一平衡值,再生回路中不設(shè)置干燥系統(tǒng),因此再生氣體的水含量一直維持在較高的水平,一般為35000μg/g左右。IFP的干式冷燒焦工藝與UOP的熱式燒焦工藝相比再生氣體的水含量減小至十幾分之一,從而使催化劑的比表面積下降速度明顯減慢,催化劑的壽命可以延長70%,由原來的2～3a延長到4～5a。以一套0.6Mt/a的連續(xù)重整裝置為例,裝填催化劑50t,催化劑總投資約為4000×104RMB￥,扣除貴重金屬的投資后,由于催化劑壽命的延長每年帶來的經(jīng)濟(jì)效益約為(200～400)×104RMB￥。分別對采用UOP第三代技術(shù)和IFP第二代技術(shù)的兩套工業(yè)裝置進(jìn)行了考察,催化劑比表面積隨再生周期數(shù)的變化如圖4所示。由圖4可看出,兩種工藝在開工初期催化劑比表面積下降均較快,隨后下降速度減緩;UOP連續(xù)再生技術(shù)催化劑比表面積的下降速度明顯高于IFP連續(xù)再生技術(shù)。6再生氣體的氯組元UOP第二代及第三代連續(xù)重整技術(shù)的再生燒炭過程中補(bǔ)充的含氧氣體由氯化區(qū)來,而且再生氣體回路中不設(shè)置堿洗系統(tǒng),再生氣體中一方面含有補(bǔ)氯過程剩余的氯組元,另一方面燒炭過程中催化劑上流失的一部分氯組元也進(jìn)入再生氣體中,再生氣體氯含量逐漸增加,最終靠氣體的補(bǔ)充和放空來達(dá)到一平衡值,因此再生氣體中始終含有一定量的氯組元。一定的氯含量一方面容易造成催化劑活性組分鉑金屬的聚集,另一方面由于氯腐蝕作用而對設(shè)備材質(zhì)有過高的要求。IFP的再生燒炭過程,燒炭區(qū)和氯化區(qū)各自有單獨(dú)的循環(huán)回路,再生氣體和氯化氣體混合后經(jīng)過共同的堿洗和干燥系統(tǒng)后循環(huán)使用。經(jīng)過堿洗后的再生氣體中不含氯組元,從而減輕了對后續(xù)設(shè)備的腐蝕,降低對設(shè)備材質(zhì)的要求。對IFP的再生工藝來說,再生氣體水含量較低,燒炭過程中催化劑上氯組元的流失較少,從而可以減少氯化過程所需氯化劑的用量。7再生循環(huán)氣體流量IFP技術(shù)的再生氣體回路采用的是干式冷循環(huán),再生氣體由燒炭區(qū)引出后,經(jīng)過換熱、冷卻、水洗堿洗、干燥、過濾、壓縮、換熱及電加熱等一系列步驟后返回再生器燒炭區(qū),再生氣體由較高的溫度冷卻至常溫,而后經(jīng)換熱及加熱至燒炭區(qū)入口所需的溫度,正常操作過程中,燒焦電加熱器始終處于工作狀態(tài),另外水洗堿洗塔的堿液循環(huán)泵、水循環(huán)泵亦都處于工作狀態(tài)。燒炭過程放出的熱量不能得到較好的利用,這是因?yàn)?一方面再生燒炭過程放出熱量,而另一方面還需要電加熱器加熱再生氣體。而UOP的再生氣體回路采用的是熱循環(huán),再生氣體由燒炭區(qū)引出后,經(jīng)熱風(fēng)機(jī)、空氣冷卻器及電加熱器等設(shè)備后返回再生器的燒炭區(qū)。由于正常操作過程中,燒炭放出熱量,再生回路中的電加熱器可以不開就能滿足再生氣體入口溫度的要求,另外,再生氣體回路中除熱風(fēng)機(jī)外沒有其他的動設(shè)備。IFP技術(shù)的再生氣體回路中設(shè)備較多,與UOP技術(shù)相比系統(tǒng)壓力降較大。因此當(dāng)再生循環(huán)氣體流量相同時,IFP技術(shù)的再生過程能耗大于UOP技術(shù)。但是,前面已提到對相同處理能力的重整裝置來說,IFP技術(shù)比UOP技術(shù)再生循環(huán)氣體流量有明顯的減少,這在一定程度上彌補(bǔ)了能耗高的缺點(diǎn)。IFP技術(shù)的再生系統(tǒng)是對全部再生氣體進(jìn)行堿洗,而UOP技術(shù)的再生系統(tǒng)只對放空氣體進(jìn)行堿洗,因此前者再生過程產(chǎn)生的廢堿液遠(yuǎn)多于后者,給“三廢”處理帶來的壓力較大。8再生燒炭過程IFP和UOP連續(xù)重整技術(shù)有著諸多區(qū)別,而其主要區(qū)別集中在再生燒炭過程,綜合諸多因素來看,IFP再生技術(shù)稍優(yōu)于UOP再生技術(shù)。但前者的廢堿液排放較多,需認(rèn)真對待。2uop再生技術(shù)IFP再生技術(shù)的燒炭區(qū)分成兩個獨(dú)立的燒炭段,上部為主燃燒區(qū),下部為最終燃燒區(qū),催化劑經(jīng)下料腿由主燃燒區(qū)到達(dá)最終燃燒區(qū),再生氣體首先經(jīng)過主燃燒區(qū),補(bǔ)充氧氣后,再經(jīng)過最終燃燒區(qū)。UOP再生技術(shù)的燒炭區(qū)為一段