[发明专利]脱除催化剂表面有害金属元素的处理剂及其脱除方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脱除催化剂表面有害金属元素的处理剂及其脱除方法，更具体的说是涉及一种适用于石油炼制和石油化工企业的催化剂表面有害金属元素的脱除和再生处理工艺，尤其适用于脱除重整催化剂表面上的有害金属元素包括但不限于铁（Fe）、铬（Cr）、镍（Ni）和钙（Ca）等的脱除方法。

背景技术

催化重整技术是近代石油炼制和石油化工企业最重要的加工工艺技术之一，该技术是以石脑油为原料，通过催化剂的催化作用，生产高辛烷值汽油调和组分和芳烃类化工原料，同时副产氢气用于石油产品加氢改质的石油炼制工艺过程。催化剂是催化重整工艺技术过程的重要因素，是生产合格产品的前提条件，也是催化重整过程的更新较快的核心技术。

催化重整催化剂具有普通催化剂的一般特点：能够改变化学反应速率；在化学反应前后其质量和化学性质保持不变；具有高效性、选择性、专一性及一定的活化温度。此外，重整催化剂具有相对特殊性：(1)重整催化剂多为双功能催化剂—金属功能与酸性功能；(2)催化重整催化剂载体为大表面积氧化铝；(3)还原后的重整催化剂具有很高的活性，为防止催化剂床层升温，进油前必须钝化处理；(4)重整催化剂要求在氢气环境条件下运转并要求严格的水氯平衡。

铂具有良好的催化作用，铂铼催化剂是石油炼制工业中广泛应用的新型双金属重整催化剂，载体是氯化铝。在使用的过程中，由于各种原因，其催化作用逐渐降低，使用一定时间后，就无法再用。所以，延长催化剂的有效使用时间，开展从被污染的催化剂中脱除有害金属元素的研究，提高重整催化剂的有效使用周期，具有较高的经济效益和社会效益。

提高重整催化剂的选择性、活性、活性稳定性、水热稳定性是重整催化剂研究领域的技术核心。研究人员主要通过助剂的选择、载体的改进、铂金属含量的降低、非Sn、Re助剂的引入等技术创新途径获得活性稳定性高、水热稳定性好和选择性高的连续重整和半再生催化剂。

半再生重整装置投资小，操作费用低，在催化重整工艺中仍占重要地位。经过近二十年的发展，半再生催化剂的研究和应用已取得了相当的进展。随着重整催化剂载体物化性质的改进，制备技术的提高，半再生催化剂中金属Pt的含量逐渐减少，金属Re的含量逐渐增大，Re／Pt呈逐步提高的趋势。但由于高的铼铂比催化剂对硫极为敏感，要求油中硫含量<0.1×10^-6 ，这种苛刻的操作条件限制了其应用和发展。

在连续再生重整催化剂的开发研究方面，国际国内发展的新思路是从新催化材料、反应新体系、适应老重整装置扩能的催化剂、高芳构化选择性的连续重整催化剂着手，研发选择性、初活性及再生性能好的催化剂。

生产清洁燃料和提高经济效益是当今世界炼油业的主题，环境保护对清洁燃料的要求和市场的需要，给催化重整的发展提供了新的机遇。为此，我们必须加快催化剂的研究与开发，为催化重整工艺技术的革新提供前提条件，在更苛刻的条件下实现催化重整的工业化生产。

在铂重整装置中，有一小部分铂重整催化剂不能被循环起来，这种置留在反应器中的重整催化剂被称之为死区催化剂。这些催化剂置留在反应器的底部或侧面上，沉积有很高的碳含量。在装置停工检修卸出催化剂时，卸出剂会被死区催化剂污染。死区催化剂在反应器内置留时间长，催化剂上的积碳量高，污染金属元素含量高 。从反应器卸催化剂时，死区催化剂也会被带出，污染最后那部分从反应器中卸出的重整催化剂。

被死区催化剂污染的催化剂的量取决于装置大小、反应器的设计和卸催化剂的步骤，通常大约有10%的卸出催化剂会被污染。被死区催化剂污染的重整催化剂不能重新使用，因为在再生塔内，死区催化剂上的大部分碳不能被除去。如这些高碳含量的催化剂重新进入装置，它们就会经再生塔进入重新调节反应区，在那里碳会快速反应，带来温度骤升，重新使用死区催化剂污染后的重整催化剂就有可能损坏重整装置。

对废旧催化剂表面元素分析发现，除了新鲜催化剂中所包含的元素之外，由于催化剂在反应过程中接触到原料油，及催化剂在服役过程中始终要与管线、反应器接触，所以催化剂表面逐渐沉积了被污染的杂质元素，如催化剂中铁（Fe）、铬（Cr）、镍（Ni）和钙（Ca）四种金属元素等。在废旧催化剂中出现的元素大多数是无用或有害的，如果在工艺生产的各个环节减少存积在催化剂上的杂质元素含量，就是保护了催化剂，从而延长了催化剂的使用寿命。