在催化裂化装置中,裂化催化剂不仅对装置的生产能力、产品产率及质量好坏、经济效益起主要作用,而且对操作条件、工艺过程和设备型式的选择有重要影响。因此,保持裂化催化剂性能的相对稳定就显得尤为重要。但在反应—再生过程中,裂化催化剂的活性和选择性不断下降,此现象称为催化剂的失活。
裂化催化剂的失活原因主要有三:高温或高温与水蒸汽的作用,裂化反应生成焦炭。在实际生产中,对裂化催化剂的毒物主要是某些金属(铁、镍、铜、钒等重金属及钠)和碱性氮化合物。重金属在催化剂上的沉积会降低催化剂的活性和选择性。这几种重金属对催化剂影响的程度是有所不同的,其中以镍和钒的影响最为重要。
裂化催化剂价格昂贵,弃之可惜。裂化催化剂在反应器和再生器之间不断进行循环,通常在离开反应器时催化剂上含炭约1%,为使催化剂恢复活性以重复利用,必须在再生器内烧去积炭以恢复催化剂的活性。这种用空气烧去积炭的过程称做再生。裂化催化剂的再生过程决定着整个装置的热平衡和生产能力。
20世纪60年代出现的分子筛催化剂以其具有活性高、选择性和稳定性好等特点,很快就被广泛采用,并且促进了催化裂化装置的流程和设备的重大改革,由于对分子筛催化剂的再生要求把催化剂含炭量降到0.2%以下或更低,推动了再生技术的发展,陆续出现了两段再生、高效再生、完全再生等技术。
单段再生是只用一个流化床再生器来完成全部再生过程,由于工艺和设备结构比较简单,至今仍在使用。单段再生存在再生温度的提高受到限制等问题。
两段再生是把烧碳过程分为两个阶段进行。与单段再生相比,两段再生保持了较高的烧焦强度,可降低维持系统中催化剂平衡活性所需要的新鲜催化剂补充量,在第二段再生时可以用新鲜空气和更高的温度,也提高了烧碳速率。两段再生可分别采用CO部分燃烧和完全燃烧方式,也可共同采用CO完全燃烧方式,这样既保证了再生催化剂的低含碳量,又减少了再生器中催化剂的水热失活。
目前应用较多的后置烧焦罐再生(即高效再生)是循环流化床再生的一种形式。后置烧焦罐再生是在原有的流化床再生器后再串联一个较小烧焦罐。