加氢催化剂再生技术朱彤

加氢催化剂再生技术朱彤
发布时间：2021-09-16T03:07:55.006Z 来源：《中国科技人才》2021年第18期作者：朱彤[导读] 随着国民经济的快速发展和环境保护法律法规的日益严格，人们对清洁燃料和优质化工原料的需求不断增加，导致了加氢催化剂技术的普及和发展。

同时，加氢催化剂的使用量也在逐年增加。

笔者对加氢催化技术进行了研究，提出了以下观点，仅供参考。

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摘要：随着国民经济的快速发展和环境保护法律法规的日益严格，人们对清洁燃料和优质化工原料的需求不断增加，导致了加氢催化剂技术的普及和发展。

同时，加氢催化剂的使用量也在逐年增加。

笔者对加氢催化技术进行了研究，提出了以下观点，仅供参考。

关键词：加氢催化技术；再生技术；技术
前言：
催化剂的失活是由于碳和金属沉积的积累，其主要原因是催化剂表面生成的馏分油。

尽管每一种烧焦再生催化剂都会损失一些活性，但大多数催化剂在经济角度看，通过循环下得到再利用是有利的。

目前，全世界每年需要对大约18，000吨加氢催化剂进行再生。

因此，加氢催化剂再生技术的开发和应用越来越受到催化剂生产厂家和研究机构的重视。

目前，加氢催化剂的再生技术主要有两种方法，即器内法和器外法。

一、催化剂失活
根据失活过程的可逆性，催化剂的失活状态可分为两类。

催化剂表面原料对S、N、0杂环烃、多环芳烃和烯烃的吸附热解和冷凝产生的积累碳覆盖催化剂的活性中心，导致催化剂失活，这是暂时的，可以再生。

另一种是永久性失活。

由于原料中的铁、镍、钒和钛等重金属的沉积、晶体结构的变化和金属在催化剂上的聚集、催化剂及其载体的结构坍缩等造成的失活是永久性的，因为催化剂不能再生以恢复活性。

根据催化剂的失活机理，可将其分为毒化、焦化和烧结。

毒化：主要指碱性氮化物如吡啶在酸中心的化学吸附，不仅使催化剂失活，而且堵塞了内外孔通道。

焦化：原料在催化剂表面形成碳，覆盖活性中心，大量的焦化作用导致孔洞堵塞，阻碍反应物进入孔中心。

研究了加氢催化剂的形成机理和积累对催化剂活性的影响。

烧结：催化剂结构的变化导致活性中心的丧失，例如小金属的聚集或晶体的扩大。

油渣加氢催化剂的失活可分为初始快速失活、中间稳定失活和末端快速失活。

初期快速失活：在催化剂表面吸附重环芳烃后，通过热解形成的累积碳螯合含量为11%~17%，这导致了钝化作用；中期稳定失活：由于金属硫化物沉积于催化剂的微体中而导致钝化作用。

二、再生定理（一）定义
去除有害的有毒物质和杂质的过程——碳、金属、盐等的积累通过各种有效的物理和化学手段从催化剂表面改善和调整催化剂表面的物性结构和颗粒分布，从而使催化剂活性得以部分恢复。

（二）原理
氧化再生：氧化性气体用于去除催化剂表面的碳积累以恢复其活性。

热氢再生：在一定的温度条件下，通过热氢环汽提法去除催化剂上的积累。

疏活再生：高温还原能使镍离子还原为镍，活化剂能在催化剂载体上高效地进行镍的再分配。

碱液再生：用强碱溶液清洗被有害金属离子覆盖的催化剂床层，并去除沉积的金属离子。

热水+碱液再生：堵住催化剂床层所产生的不溶性物质，可采用热水和碱处理，部分恢复促进剂的活性。

三、器内再生
器内再生的过程是利用氮气或蒸汽作为热介质将空气灼热引入反应系统。

根据不同的热介质，内部再生可分为水蒸气-空气法和氮气-大气法。

我国最常用的方法是水蒸气-空气法。

该再生方法工艺简单、工艺条件温和，但存在燃烧时间长、能耗大、焦炭去除率低、催化剂活性回收率低等缺点。

对于加氢催化剂，氮气再生法优于水蒸气空气法。

（一）水蒸气-空气法
水蒸汽-空气法采用水蒸气作为热载体，引入空气对催化剂进行焦化。

由于高温和水蒸汽的存在，高分散性的活性金属可凝聚成较大的颗粒，从而大大降低催化剂的氢化活性，并造成一些催化组分的损失。

此外，在高温时期，噪声污染、排放污染也相当严重。

同时水蒸气反应的催化剂活性回收率不高，且很少用于工业。

（二）氮气—空气法
氮气—空气法采用氮作为热载体，引入空气对催化剂进行焦化。

它是水蒸气空气再生方法的改进。

用加热的循环氮气代替蒸汽，消除了蒸汽-空气再生方法的许多缺点，特别是克服了水蒸汽与催化剂接触引起的老化效应，减少了再生过程对催化剂的影响，提高再生催化剂活性。

该方法的缺点在于其具有较强的腐蚀能力，设备容易腐蚀，整个再生过程操作困难，操作质量要求高，需要一些专用设备。

总之，由于催化剂在设备中再生时没有出卸和筛选，因此在焙烧过程中催化剂的凝结很可能造成床层部分过热，并导致燃烧时间延长。

同时，器内再生温度的控制也是一个难题。

如果温和氧含量不协调，可能导致床层过热，烧坏催化剂，甚至损坏设备。

因此，近年来国外加氢催化剂的外再生技术得到了广泛的发展，特别是大型反应堆的催化剂采用了器外再生的技术。

四、器外再生
器外再生是直接出卸催化剂而不再生，并将其运输到特殊的外部再生公司进行燃烧和再生。

与内皮再生技术相比，器外再生的主要优点是在催化剂再生过程中不易发生局部过热，催化剂活性回收率较高。

加氢装置的运行寿命可以增加。

氢反应器系统不能再承受再生气体中含硫气体的腐蚀作用。

特别是加氢裂化催化剂，最好在外部进行再生，从而减少加氢装置的停机时间，提高其效率和经济效益。

当再生发生在植株外部时，催化剂被筛选并在特殊装置中再生。

可精确控制再生温度和再生速度。

通过对生物降解产物理化性质的分析，可提前确定各组分的温度和进料速率，从而节约再生时间，提高再生效果。

加氢催化剂在我国起步较晚，主要在内皮细胞再生，但经过近10年的快速发展，催化剂外再生技术取得了长足的进展。

五、影响催化剂再生的因素
（一）再生模式
不同的催化体系需要不同再生方法，例如：加氢裂化催化剂通常不采用水蒸气再生，因为水蒸汽会导致催化剂上的金属聚集、分子筛或氧化铝晶体结构的破坏。

（二）催化剂形式
催化剂再生后，沸石催化剂的部分坍缩会使孔容积和比表面积减小，从而使相对结晶度不能通过再生得到恢复。

原料中的其他毒物，如碱金属元素Na，吸附在催化剂的酸心时，会引起酸中心中毒。

（三）催化剂碳量
焦炭含量越高，相对分子量越大，催化剂上的碳、氢含量比就越高。

焦炭与强酸的结合越紧密，燃烧碳的再生过程就越困难。

在体外再生前，应分析失活催化剂的组成，并采取相应措施提高再生效果。

（四）再生温度
再生温度是催化剂再生的关键参数之一，必须严格控制。

在合理的再生温度范围内，结晶度随再生的温度升高而降低。

结语：
加氢催化剂的器外再生技术是今后的主要发展方向。

近10年来数千吨加氢催化剂的工业实践表明，国内开发的体外再生技术在加氢催化剂方面取得了良好的效果，为进一步推广应用器外再生工艺奠定了坚实的基础。

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