脱乙基型碳八芳烃异构化催化剂的工业应用

夏文女 张彩娟

(中国石化上海石油化工股份有限公司芳烃事业部， 200540)

工业化应用

脱乙基型碳八芳烃异构化催化剂的工业应用

夏文女 张彩娟

(中国石化上海石油化工股份有限公司芳烃事业部， 200540)

介绍了SKI－110脱乙基型异构化催化剂在芳烃联合装置异构化单元中的应用情况。结果表明，SKI－110型催化剂具有空速高、氢烃比低、提温速率慢、活性和选择性良好等优点，实现了国产催化剂性能的提升。

碳八芳烃 异构化 脱乙基型 催化剂 工业应用

中国石化上海石油化工股份有限公司(以下简称上海石化)芳烃事业部600 kt/a芳烃联合装置于2009年9月建成投产。该装置以重石脑油、乙烯装置副产物及外购C8芳烃等为原料生产对二甲苯(PX)，同时产出苯及氢气等副产品。装置包括连续重整、抽提、歧化与烷基转移、异构化、二甲苯分馏、吸附分离和氢提纯变压吸附(PSA)等7个单元，其中异构化单元的设计能力为244 kt/a。在对物料平衡、原料消耗和产品产量进行测算分析以及对异构化单元技术路线(乙苯脱烷基和乙苯转化工艺路线)进行充分论证的基础上［1］，芳烃事业部采用乙苯脱烷基工艺进行了SKI－110脱乙基型碳八芳烃异构化催化剂(以下简称SKI－110型催化剂)工业应用试验。

1 催化剂的物化性质

SKI－110型催化剂是一种含有沸石的载铂双功能催化剂，其中铂(金属组分)提供加氢和脱氢活性中心，沸石(酸性组分)提供异构化活性中心［2］，催化剂的物化性质如表1所示。为便于比较，表1同时列出了在SKI－100型催化剂［3］基础上研发并于2005年实现工业应用的SKI－100A型催化剂的物化性质。

由表1可见，与SKI－100A型催化剂不同，SKI－110型催化剂负载的贵金属为还原态铂，因而投料开车的操作流程可以简化。同时，该催化剂的径向压碎强度比SKI－100A型高6 N/cm，在150℃下燃烧 1 h，失重率比 SKI－100A小0.04%，更符合工业应用的要求。

表1 催化剂的物化性质

2 工业应用试验

2.1 运行条件

根据设计工况，工业试验中乙苯与C8芳烃的质量比不得小于23.26，其他工艺参数控制范围见表2。

表2 催化剂工艺参数控制范围

从表2可以看出，与SKI－100A型催化剂相比，SKI－110型催化剂空速范围提高到8～10 h－1，氢烃比降低到1～2，因此对苛刻的工况条件的适应性有了较大提高，可以减少催化剂的装填量，降低操作费用。

2.2 催化剂的装填

芳烃事业部600 kt/a芳烃联合装置异构化单元采用的是径向反应器。在反应系统空烧后，对反应器内部构件进行了检查，结果发现部分扇形管与反应器内壁存在一定的空隙，为此在空隙间塞上石棉绳，以避免物料流入反应死区。催化剂装填完毕后，将反应器进出口管线复位，并对系统进行氮封。SKI－110型催化剂实际装填量为35 t，堆积密度为0.723 t/m3(见表3)。

表3 催化剂装填情况

3 结果与讨论

3.1 催化剂的补充还原

虽然SKI－110型催化剂负载的贵金属出厂状态为还原态，但由于催化剂在包装、运输、存储和装填等过程中难免与空气接触，会吸收少量水分或吸附有机杂质，反应时催化剂的活性会有所降低。为避免催化剂性能下降，在装置投料开车前，对催化剂进行了2 h的补充还原。

SKI－110型催化剂的补充还原采用纯度为99%的氢气，升温速率控制在10 K/h，在反应器入口温度达到420℃时恒温2 h，在测得排放气体的露点小于－30℃时停止还原。

3.2 装置投料

异构化单元于2009年9月15日开始投料开车。投料时反应器入口压力为0.60 MPa，入口温度为327℃，循环氢气的纯度为98%，起始负荷为额定负荷的50%(144.5 t/h)，投料后反应器负荷迅速升至额定负荷的80%(231 t/h)。

在缓慢提高反应器入口温度、适当降低反应产物分离罐压力后，系统趋于稳定。投料4 h后进行取样分析，结果表明催化剂活性正常。

3.3 装置初期运行情况

催化剂的活性用PX异构化率和乙苯转化率来表示，催化剂的选择性用二甲苯损失率表示。

受芳烃联合装置上游单元生产异常以及原料性质变化等因素的影响，装置投料开车后，异构化单元并没有实现满负荷运转。装置初期运行情况见表4。

表4 装置初期运行情况

装置运行初期PX异构化率保持在22.6%以上。由于18日装置处于调整之中(18日装置进料中PX质量分数高达5.73%，远高于小于3%的设计要求)，导致乙苯转化率偏低，二甲苯损失率偏高。经过原料、工艺的不断调整，乙苯转化率提高到50%以上，二甲苯损失率下降到2.5%以下。从表4可以看出，由于催化剂初始活性较高，反应器入口温度仅设定在335℃，技术指标达到了催化剂技术协议的要求。

3.4 催化剂的工业标定

SKI－110型催化剂运行8个月后，2010年5月10日20时至5月13日20时对该催化剂进行了连续72 h工业标定，标定结果见表5(SKI－100A型催化剂用作参比剂)。

表5 SKI－110型催化剂工业标定结果

根据表5数据计算，与SKI－100A型催化剂相比，在运行空速提高39.39%、氢烃比降低43.48%的相对苛刻的反应条件下，二甲苯损失率减少0.45个百分点，乙苯转化率提高0.4个百分点，表明SKI－110型催化剂可作为SKI－100A型催化剂的升级产品，值得推广应用。

3.5 工业应用试验

SKI－110型催化剂从2009年9月15日投料开车至2011年6月共运行了21个月。为了确保催化剂的活性与选择性，试验期间逐渐提高了反应器入口温度。

在一定的反应条件下，催化剂的连续运转结果如表6所示。

受600 kt/a芳烃联合装置总体物料平衡等诸多因素的影响，异构化装置原料性质发生变化，投料开车后的最初几个月装置负荷较低，因此工艺参数的调整与性能指标的优化在随后几个月进行。

表6 SKI－110型催化剂工业试验结果 %

SKI－110型催化剂连续18个月的运行情况表明，催化剂性能保持良好，操作稳定，乙苯转化率平均达到56.28%，PX异构化率的平均达到23.04%，二甲苯损失率平均为1.44%，显示出良好的活性和选择性。此外，反应温度的提升速度较慢，月平均温升为0.96 K，表明催化剂失活速率低。

4 结语

SKI－110型催化剂在600 kt/a新建大型PX装置上的应用结果表明，在空速为9.2 h－1、反应器入口温度为367℃、反应压力为0.7 MPa、氢烃比为1.3条件下反应72 h，PX异构化率达到23.41%，乙苯转化率达到59.18%，二甲苯损失小于1.54%。连续18个月的运行结果表明，SKI－110型催化剂的操作条件缓和，实现了国产催化剂性能的提升，具备在同类型装置上推广应用的条件。

此外，SKI－110型催化剂具有高空速、低氢烃比的特点，有效降低了装置的能耗和物耗，与采用同类型催化剂的装置相比，每年可增加经济效益4 511万元。

［1］ 张惠跃，刘中勋，王建伟.C8芳烃异构化技术的选择研究［J］.石油炼制与化工，2008，39(6):56－59.

［2］ 王建伟，桂寿喜，景振华.二甲苯异构化催化剂的研究进展［J］. 化工进展，2004，23(3):244 －247.

［3］ 王广胜，王承学.SKI－100型C8芳烃异构化的工业应用［J］. 化工科技，2007，15(6):39 －41

Commercial Application of Deethide C8Aromatics Isomerization Catalyst

Xia Wennü，Zhang Caijuan
(Aromatics Division，SIOPEC Shanghai Petrochemical Co.，Ltd.200540)

The commercial experiment of SKI－110 deethide isomerization catalyst in isomerization unit of aromatics united unit was introduced.Result showed that with the various merits as high air speed，low hydrogen/hydrocarbon mole ratio，low warming rate，good activity and selectivity，SKI － 110 catalyst realized performance improvement of home made catalyst.

C8aromatics，isomerization，deethide，catalyst，commercial application

1674－1099 (2011)05－0045－03

TQ426.95

A

2011-06-14。

夏文女，女，1965年出生，1986年毕业于上海石油化工高等专科学校有机化工系，现从事技术管理工作。