轻油蒸汽预转化催化剂研究及工艺技术开发

摘要

巴陵石化分公司制氢装置以石脑油为原料，采取烃类蒸汽转化工艺制取氢气，其关键工序是石脑油蒸汽转化。蒸汽转化在转化炉内进行，转化炉为固定床管式反应器。在温度780～820℃，压力2.5～2.9MPa，水碳比4.5～5.5条件下，石脑油与水蒸汽发生转化反应生成H2、CO、CO2和CH4，然后，再经过变换、脱碳、甲烷化和变压吸附制取高纯度的氢气。同时，在转化炉内除发生转化反应外，还伴随着石脑油的裂解、析碳、消碳和结焦等反应，随着石脑油品质降低，催化剂表面积碳越来越明显。一旦出现比较严重的积碳，转化炉管就会产生花斑和红管，影响传热效率，甚至使催化剂床层阻力升高，炉管爆裂，装置被迫停工。由于该装置使用的石脑油干点在180～210℃，积碳的倾向很明显，导致装置开工周期很短，最短半年，最长一年，给公司的安全生产造成了很大的被动。
　　 从1999年开始，巴陵分公司与齐鲁石化公司研究院、洛阳石化工程公司一道，致力于开发烃类蒸汽预转化新工艺，以延长装置的开工周期。经过三年多的努力，于2002年10月成功开发出预转化新工艺，并研制出了合适的预转化催化剂。预转化反应的原理是，在绝热固定床反应器内，在温度400～480℃，压力2.5～2.9MPa，水碳比2.0～2.5条件下，石脑油与水蒸汽发生预转化反应生成富甲烷气体，然后，富甲烷气体再进入转化炉与水蒸汽发生转化反应。由于转化炉内的原料气发生了根本的改变，积碳的倾向大大降低。从几年来的运行情况看，该工艺取得了巨大的成功，装置的生产负荷提高了40％，开工周期延长到了四年，为公司的安全生产和扩能增效作出非常大的贡献。
　　 本文介绍了烃类蒸汽转化、预转化反应的机理，预转化催化剂的研制和预转化工艺的开发过程。