催化装置催化剂失活与破损原因分析及解决措施

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1、催化装置催化剂失活与破损原因分析及解决措施张志亮薛小波随着全厂加工原油结构的改变，为了平衡全厂重油压力，今年以来催化装置持续提高掺渣比，目前控制在25%左右。催化原料的重质化、劣质化，対催化装置催化剂造成较大影响。出现了催化剂重金属中毒加剧、失活严重、破损加重等现象，从而导致装置催化剂单耗上升、产品收率下降、各项经济指标下降。通过在显微镜下研究催化剂的颗粒度分布、粒径的大小及形状，找到影响催化剂失活和粉碎的主要原因，通过采取多种措施，调整操作、精细管理等方式，提高装置催化剂活性、降低催化剂破损，保证装置在高掺渣率条

2、件下，优质良好运行。1、催化剂失活原因分析催化剂失活主要分为两种：一、暂吋性失活；二、永久性失活。暂吋性失活主要由于催化剂孔径和活性中心被焦炭所堵塞，可在高温下烧焦基本得到恢攵。而永久性失活是指催化剂结构发生改变或者活性屮心发生化学反应而不具有活性，其屮包括催化剂重金属屮毒和催化剂水热失活。1.1催化剂的重金属中毒失活原料中重金属浓度偏高很容易使催化剂发生中毒而破裂，尤其是钠、帆和钦。由于钠离子和锐离子在催化剂表血易形成低熔点氧化共熔物,这些共熔物接受钠离子生成氧化钠，氧化钠不仅能覆盖于催化剂表面减少活性中心，而且

3、还能降低催化剂的热稳定性；其屮重金属屮Ni对催化剂的污染尤为突岀，平衡剂屮Ni含量每上升lOOOppm,催化剂污染指数上升1400ppmo图12012年与2011年平衡催化剂性质分析对比从图1中可以看出：2012年平衡剂与2011年同期对比，平衡剂活性有所下降，从同期的62%降至今年的60%左右。金属Fc、Na、Ca含量基本持平，V的含量下降了37%,但是Ni浓度大幅上升，上升了55%o对比污染指数：2011年为8840ppm,2012年为11970ppm,同比上升了35.4%,从而导致催化剂活性下降了2〜3个百分

4、点。因此，冃前催化剂活性下降的重要原因是Ni含量大幅上升。L2催化剂的水热失活在高温条件下，特别是有水蒸汽存在的条件下，催化剂表面结构会发生裱花，比表面积减小，孔容减小，分子筛的晶体结构发生破坏，从而导致催化剂的活性和选择性下降。通过查阅大量的资料并将本装置与其他装置进行数据分析、对比研究发现：（1）分子筛催化剂在环境温度＜650°C时催化剂失活较慢，在环境温度V72CTC时失活并不严重，但当坏境温度＞730°C时失活就比较突出；（2）装置发生水热失活的地方主要是密相床层和一、二提升管底部；（3）目前装置烧焦量达到

5、7.0〜8.0%,燃烧后生成大量水蒸气携带入密相床层，同时现有再生器为快速床+湍流床的完全再生形式，湍流床层中设置了主风分布环管，催化剂在高氧含量、高温（690〜700°C）、高水蒸汽分压及长停留时间的共同作用下，不仅会生成V2O5,使催化剂晶体结构发生破坏，产生较多的超细粉，发生水热失活。2、催化剂的破损原因分析系统内平衡催化剂在受原料屮重金属污染后，其骨架结构和性质发生破坏，最终在催化剂与催化剂颗粒之间、催化剂与设备之间相互摩擦，从而发生催化剂破损，形成更小的催化剂颗粒和大量催化剂细粉。这里从这两方面展开分析，

6、一是高速部位对催化剂破碎的影响，二是掺渣率对催化剂破碎的影响。2.1高速部位对催化剂破碎的影响通过计算高速部位线速，研究是否存在线速超高的状况。计算结果见下表:表1各主要部位线速计算结果名称单位设计值参考值计算值DCS显示值一提喷嘴m/s60-6561二提喷嘴m/s60-6564.8VQS出口线速m/s16〜2016.7315〜17粗旋入口线速m/s15〜1815.7614〜16顶旋入口线速m/s18〜2217.1218〜20一旋入口线速m/s19.919〜2419.2821〜24二旋入口线速m/s2321〜262

7、2.8325〜28三旋入口线速m/s27〜2925.47烧焦罐底主风分布管线速m/s35.0531.6中环风分布管线速m/s19.7820.02烧焦罐顶大孔分布管线速m/s19.94二密风分布管线速m/s14.2414.68稀相线速m/s0.730.79密相线速m/s1.0371」9从表1中装置各主要部位线速和参考值的对比中可以看出：大部分高速部位线速都在设计和参考范］韦IZ内，但是屮环风分布管线速和二密风分布管线速比参考值略高。2.2掺渣率对催化剂破碎的影响表22012年1〜3掺渣率与平衡剂中细粉含量统计表项目掺

8、渣率,％比表面积m2/g粒度0-20m%(v/v)粒度20-40m%(v/v)粒度40-60m%(v/v)粒度60-80m%(v/v)粒度80-111m%(v/v)粒度〉111Hm%(v/v)2012.118.64960.217.126.421.52014.82012.219.78900.717.426.721.519.7142012.322.19920.2