加氢脱烷基催化剂失活原因的分析

第32卷　第4期化　工　技　术　与　开　发Vol132　No14

2003年08月Technology&DevelopmentofChemicalIndustryAug12003

适用技术

加氢脱烷基催化剂失活原因的分析

苏胜平,吴济民,纪玉春,何建辉

(中国神马集团尼龙66盐有限责任公司,河南平顶山　467013)

　　摘　要:通过对加氢脱烷基催化剂积碳原因的分析,研究探讨了加氢脱烷基催化剂失活的原因,结合本公司苯精制的催化剂再生原理与方法,对操作过程进行了优化。　　关键词:加氢脱烷基;催化剂;失活;再生;优化

　　中图分类号:TQ426　　　　　文献标识码:B　　　　　文章编号:167129905(2003)0420034202

　　神马集团尼龙66盐公司苯精制装置是引进美

国鲁姆斯公司粗苯加氢精制成精苯的工艺,的酸洗精制工艺比较,,,,其中含有62%以上的苯20%左右的甲苯、二甲苯等苯的同系物,还有少量芳香族衍生物和有机烷、烯烃类。在粗苯精制工艺中,我公司在采用的美国鲁姆斯公司的LITOL工艺中使用了加氢脱烷基催化剂,用于除去粗苯中的甲苯、二甲苯、乙苯等苯的同系物,在除去链烷烃等杂质的同时,提高了苯的收率。此催化剂经过长时间运转会出现逐渐失去活性的现象,必须适时进行停车再生,恢复催化剂活性,才能保证生产的正常运行。但是在实际生产过程中,由于再生过程温度过高,将会降低催化剂寿命,因此,在装置稳定生产之后,我们根据积累的经验,结合专利商提供的再生作业方法,对催化剂失活的原因进行了分析与研究,希望能够对再生作业系统进行优化,延长催化剂的寿命。

,再在反应器中发,二甲苯、C8芳烃等物,使硫及氮化物转化为硫化氢和氨。在产品回收工序,通过蒸馏作用予以提纯,产生高纯度苯产品。在脱除硫化氢工序,使循环气体中的硫化氢通过苯取作用脱除掉,从而循环使用萃取剂。工序简图如图1所示。

图1　工序流程图

1.2　再生原理与要点

1　加氢精制工艺简介

1.1　原理

　　粗苯装置正常生产过程中,粗苯预分馏后的以苯为主的轻苯与氢气在LITOL催化剂作用下,发生脱烷基反应。经过长周期运转之后,催化剂表面积碳达到一定数量,进行再生作业。方法与要点如下:　　(1)在反应系统建立2.6MPa的氮气循环;　　(2)正常生产期间补入氢气的压缩机,现在补入空气;

　　(3

)通过控制反应器温度和补充空气流量,保证催化剂不因过热而失活,积碳与空气接触燃烧;　　(4)再生之后,投料时注入硫化剂(DMDS)对催化剂进行硫化。

　　以煤为原料的粗苯流,经过加氢处理后,产生高纯度的苯产品。在初步分馏工序,通过蒸馏作用,脱去重质馏分,产生出轻质馏分作为后工序的原料。在汽化和预处理工序,先使上工序产生出的轻质馏分汽化,之后在预处理器中使

成焦物料加氢。在LITOL催化反应工序,先用管式加热炉把经过汽化

　作者简介:苏胜平(1973-),工程师,从事化工生产技术与管理工作

收稿日期:2003205206

第4期　　　　　　　　　　苏胜平等:

加氢脱烷基催化剂失活原因的分析　　　　　　　　　　　　　35

2　催化剂失活原因分析

2.1　催化剂失活原因

3　催化剂再生作业的操作优化

　　再生周期的长短直接影响催化剂的使用寿命。

再生周期过长,催化剂在低选择性和活性下运转,会增加氢气单耗和苯的收率,生产成本升高;再生次数过于频繁,则增加了装置的开停车次数,并会降低催化剂使用寿命

。

　　在粗苯精制工艺中,LITOL催化剂是Cr2O32Al2O3系催化剂,呈圆柱形,绿色,在操作温度控制在610～630℃之间,压力5.1～5.5MPa的条件下,主要发生以下4类反应:(1)烯烃加氢;(2)加氢脱硫;(3)加氢裂解;(4)加氢脱烷基。造成该催化剂永久地减退劣化,有以下2个主要原因:(1)长时间处于运转温度而劣化;(2)由于CO等催化剂毒物而中毒。还有,温度越高,劣化速度也会加快。　　在稳定长周期运转的情况下,随催化剂表面结焦(或称为积碳)量的增加,催化剂活性会逐渐降低,为保证生产,在操作中,以逐渐提高反应器进口温度的方式,来保证反应的正常进行,这样的结果就使催化剂永久失活的速度加快。

,,以及优化工艺操作,降低催化剂的积碳量,完全可以有效延长催化剂活性周期和寿命,减少再生次数。

2.2　LITOL催化剂暂时性失活的原因分析与研究　　目前,国内外对催化剂积碳失活方面的研究很少。一般认为,加氢催化剂表面5%的积碳即可引起催化剂失活,催化剂的积碳速率及积碳量取决于原料的性质、操作条件及催化剂的特性。根据孙万付等人的研究和我们的操作经验分析表明:催化剂表面积碳的原因主要是以下几个方面:

　　(1)操作温度过高。在反应过程中控制过高的反应温度将很容易导致有机物聚合和结焦的发生。在LITOL催化剂正常运行中,如果超过640℃,则容易使苯乙烯等烯烃类物质聚合,从而形成一种高分子聚合物,附着在催化剂表面,影响催化剂活性的发挥。

　　(2)压力和空速过低。压力和空速的降低会使物料结晶的可能性增大。如果循环量小于3000Nm3 h-1,则在一定压力和温度下,轻苯中沸点低的物质首先结晶,在反应器中缓慢积聚,影响催化剂的正常使用,从而导致催化剂失活。

　　(3)物料组分对催化剂表面积碳的影响。有关研究表明,随着烷烃链的增长,积碳量会逐渐增加;烯烷的聚合反应会导致催化剂的积碳;随着积碳量的增加,积碳速率的加快,催化剂的活性及稳定性变差。孙万付等人研究发现,引起催化剂积碳量最大的组份是十六烷和异戊烯。

2。因此,优化再生作业的途径有4个:

　　(1)优化原料组分,降低易积碳,对苯产率无贡献的组份含量;

　　(2)优化工艺参数,尽可能在低的运转温度下生产;

　　(3)控制氢芳比,通过经济核算将反应氢气含量控制在62.3%的比例;

　　(4)优化再生作业方法。

　　其中,在再生作业过程中,采用以下几个步骤进行优化:

　　(1)降低再生温度,由<650℃降为<600℃。　　(2)再生之前,系统进行充分的置换除油循环,减少残存的物料的量的影响。

　　(3)延长再生作业时间,将再生分为精烧和粗烧两个阶段,提高再生的效果。

　　通过几次开停车的实践情况来看,采用优化再生作业途径,有效地降低了催化剂表面的积碳速率,从而降低了催化剂再生作业次数,增大了装置的运行周期,同时也验证了对LITOL催化剂的研究是正确的。随着装置生产进入稳定期,生产操作参数的优化将成为节能降耗的有效手段之一。我们仍会在今后的工作中,收集工艺数据,进行深入的工艺分析,把工艺参数与操作方法优化到最佳程度。参考文献:

[1]　孙万付,马　波,等.加氢裂化催化剂积炭行为的研究

[J].催化学报,2000,21(3):269.

[2]　朱泽霖,刘灵丽,等.丝光沸石催化剂的结焦失活研究

[J].催化学报,1996,17(1):40.

(下转第37页)

第4期　　　　　　　　　　　　　　秦　德:氨合成塔选型　　　　　　　　　　　　　　　　　　　37气体间接换热,设计配带中置式废热回收器,该塔结合轴向流动触媒床温度分布良好,气流分布均匀,操作稳定,轴径向触媒床阻力小,可采用高活性小颗粒触媒,氨转化率高等的特点,将触媒床布置成一层轴向流动式,二层轴径向混流式绝热床,使得触媒床操作稳定,阻力大幅度下降,触媒活性好,氨转化率高。这种一次冷激,一次间接换热的结构避免了合成塔内件过于复杂,且调节比较灵活,设计中还对设备的气体分布器结构、密封、热应力补偿进行充分考虑,使其气流分布合理,运行可靠,更换触媒和维修方便,塔内空间 …… 此处隐藏：2762字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……