ifp和uop連續(xù)重整技術的比較

ifp和uop連續(xù)重整技術的比較

催化劑的再生過程是連續(xù)重組技術的一個重要過程之一。目前，該技術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,UOP先后開發(fā)了三代連續(xù)重整技術。兩家技術在反應系統(tǒng)的主要區(qū)別是,IFP的反應器為并列布置,而UOP的反應器則為重疊布置;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)重整技術再生系統(tǒng)的燒炭區(qū)與UOP技術的主要區(qū)別在如下兩個方面。(1)燃燒區(qū)域的結構(2)催化劑碳含量對燒炭反應的影響燒炭反應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過程中生成的焦炭,必須保證有較高的燒炭反應速度。潘國慶等人對R32和3861鉑錫重整催化劑的燒炭規(guī)律進行了研究,高勁松等人對R134催化劑的燒炭動力學進行了研究,從他們的研究可知,燒炭反應速度是床層溫度、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速度的影響。UOP第一代連續(xù)重整技術的再生壓力為常壓,第二代和第三代技術的再生壓力為0.25MPa,IFP第二代連續(xù)重整技術的再生壓力為0.55MPa,可見IFP連續(xù)重整技術的再生壓力明顯高于UOP技術的再生壓力。因此由燒炭動力學可知,在催化劑碳含量一定的情況下,達到相同的燒炭速度,IFP再生技術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,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℃。床層內的峰溫是催化劑在燒炭過程中所達到的最高溫度,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適當?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第二代技術采用了更高一些的再生壓力,燒炭過程床層的峰溫進一步降低,正常燒炭時床層的峰溫在510～520℃。總之,IFP連續(xù)再生技術催化劑床層的峰溫小于UOP再生技術,這對保護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再生技術比UOP再生技術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UOP第二代技術,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再生技術比采用UOP再生技術所用的再生循環(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系,如圖3所示。由圖3可看出,當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,進入再生器燒炭區(qū)的再生氣體是水體積分數(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充和放空最后達到一平衡值,再生回路中不設置干燥系統(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濟效益約為(200～400)×104RMB￥。分別對采用UOP第三代技術和IFP第二代技術的兩套工業(yè)裝置進行了考察,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)再生技術催化劑比表面積的下降速度明顯高于IFP連續(xù)再生技術。6再生氣體的氯組元UOP第二代及第三代連續(xù)重整技術的再生燒炭過程中補充的含氧氣體由氯化區(qū)來,而且再生氣體回路中不設置堿洗系統(tǒng),再生氣體中一方面含有補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入再生氣體中,再生氣體氯含量逐漸增加,最終靠氣體的補充和放空來達到一平衡值,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備材質有過高的要求。IFP的再生燒炭過程,燒炭區(qū)和氯化區(qū)各自有單獨的循環(huán)回路,再生氣體和氯化氣體混合后經過共同的堿洗和干燥系統(tǒng)后循環(huán)使用。經過堿洗后的再生氣體中不含氯組元,從而減輕了對后續(xù)設備的腐蝕,降低對設備材質的要求。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,這是因為: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,經熱風機、空氣冷卻器及電加熱器等設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機外沒有其他的動設備。IFP技術的再生氣體回路中設備較多,與UOP技術相比系統(tǒng)壓力降較大。因此當再生循環(huán)氣體流量相同時,IFP技術的再生過程能耗大于UOP技術。但是,前面已提到對相同處理能力的重整裝置來說,IFP技術比UOP技術再生循環(huán)氣體流量有明顯的減少,這在一定程度上彌補了能耗高的缺點。IFP技術的再生系統(tǒng)是對全部再生氣體進行堿洗,而UOP技術的再生系統(tǒng)只對放空氣體進行堿洗,因此前者再生過程產生的廢堿液遠多于后者,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再生技術稍優(yōu)于UOP再生技術。但前者的廢堿液排放較多,需認真對待。2uop再生技術IFP再生技術的燒炭區(qū)分成兩個獨立的燒炭段,上部為主燃燒區(qū),下部為最終燃燒區(qū),催化劑經下料腿由主燃燒區(qū)到達最終燃燒區(qū),再生氣體首先經過主燃燒區(qū),補充氧氣后,再經過最終燃燒區(qū)。UOP再生技術的燒炭區(qū)為一段