W214A加氢催化剂工业应用

吴阳春，王 泽，周 正，瞿 玖，王国兴，张先茂

(武汉科林精细化工有限公司，湖北 武汉 430223)

裂解C9是乙烯裂解的副产物，据统计2016年我国乙烯产量达到1781万t，其副产的C9产量大概在178～356万t。裂解C9的主要组分为芳烃类物质，经加氢后可用作高品质芳烃溶剂油，也可用作汽油高辛烷值调和组分[1-2]。C9原料因其烯烃含量高，极易在高温条件下发生聚合、结焦，从而降低催化剂加氢活性，影响装置长周期运行，因此C9一段预加氢需要在尽可能低的反应温度下，将苯乙烯、双烯烃等物质除去，同时也要饱和部分单烯烃，以避免二段主加氢催化剂的快速结焦、失活[3-4]。宁波广昌达石油化工有限公司建有一套10万t/a碳九加氢装置，2015年12月采用武汉科林精细化工有限公司的W214系列催化剂开车成功。一段加氢催化剂为W214A镍系催化剂，该催化剂通过载体改性及助剂添加，大大提高了催化剂的耐硫抗积碳性能，装置连续运行至2017年3月一段加氢出口产物双烯值一直保持在2.0 gI/100g以内，溴价不超过35 gBr/100 g，且床层压降一直保持在75～80 kPa，有力的保证了装置的单程运行周期，提高了装置的盈利能力。

1 催化剂技术指标及工艺流程

1.1 催化剂技术指标

表1 催化剂物理性能

W214A催化剂采用改性Al2O3为载体，负载活性金属镍及其它助剂而成。催化剂具有表面积、孔容大，活性组分分布均匀，加氢活性高，抗硫中毒及抗积碳能力强等特点，表1列出了该催化剂的物理性能。

1.2 工艺流程

图1 加氢工艺流程图

Fig.1 Flow chart of hydrogenation plant

宁波广昌达石油化工有限公司加氢工艺流程如图1所示。C9原料经脱重塔脱胶后与一段加氢产物循环液及氢气混合，自下而上通过一段加氢反应器，进行双烯烃、苯乙烯和部分单烯烃的加氢饱和反应，加氢后的产物一部分内循环用于稀释新鲜料，另一部分与氢气混合后进加热炉加热，然后进入二段加氢反应器，加氢后的产物经高分罐分离后进入溶剂油分离塔，切割成不同馏程段的溶剂油。

2 工业运行情况

W214A催化剂应用于宁波广昌达石油化工有限公司C9加氢装置，2015年12月一次性开车成功，持续运行至2017年3月装置停工修检，一段加氢产物双烯值依旧在2.0 gI/100 g以内，溴价不超过35 gBr/100 g，表现出良好的加氢活性及稳定性。

2.1 催化剂还原及钝化

W214A催化剂为镍系催化剂，需氢气还原后才具有催化活性。本次还原首先建立氢气循环，然后开启加热炉，逐渐升温至430℃，还原过程中在高分间隔排水，床层温度达到430℃且高分无水排出时则还原完成。经还原处理后的催化剂具有很高的初活性, 如果直接进料反应, 很容易使原料中的烯烃甚至芳烃饱和, 产生大量反应热, 可能导致床层飞温, 影响装置正常开车，因此需要对还原后的催化剂进行钝化处理，适当降低催化剂的初活性[5]。还原结束后，关闭加热炉将床层温度降至30℃左右，启动注油泵，向一段加氢反应器注入含硫钝化油，维持床层最高温度点不超过60℃，持续进油6 h后结束钝化。

2.2 催化剂运行结果

表2 W214A催化剂运行结果

加氢催化剂预处理结束后，装置于12月12号试开车，12月14号产出合格产品，运行一个月后对催化剂进行标定，对W214A催化剂标定结果如表2所示。从表2中可看出C9原料双烯值达到10.1 gI/100 g，溴价为155 gBr/100 g，如此高的不饱和烃含量需要一段加氢催化剂具有极高的低温加氢活性，避免在高温加氢条件下发生烯烃聚合、结焦，导致催化剂快速失活。本次标定按满负荷运行，进料量为12.6 t/h，在W214A装填量为10.4 m3的情况下，一段加氢空速达到1.3 h-1，反应器进口温度在53℃，通过24.7 t/h的循环液将反应器出口温度控制在115℃，反应后的C9双烯值降至1.03 gI/100 g，溴价降至26 gBr/100 g。上述结果表明催化剂经过一个月的运行后，催化剂依旧保持了很高的加氢活性，在原料溴价高达155 gBr/100 g的情况下，床层压降为72 kPa，与试开车期间的床层压降基本相当，表明催化剂同时具有很强的抗结焦能力，有利于装置的长周期运行。

广昌达C9加氢装置原料为多渠道采购，因此原料性质变动较大，对加氢催化剂的适应性要求较高，表3为装置所用C9原料的基本性质。从表中可看出原料的烯烃及硫含量均有很大波动，尤其是烯烃含量的变化将直接影响装置的操作工艺参数，如进口反应温度、物料循环比等。图2是一段加氢反应器进出口温度的变化趋势，从图中可看出催化剂在运行至60天后，床层入口温度进入缓慢提升期，通过循环比等工艺参数的调整，其对应的出口温度也相对平稳，基本稳定在130～145℃之间，表明催化剂在该时间段内活性较稳定。该C9加氢装置的二段加氢未设置循环工艺，一段加氢产品需直接进入二段反应器，因此对一段加氢产品的双烯值及溴价要求更高，以避免过高的不饱和烃进入二段反应器，造成床层温升过高、催化剂加速结焦失活。图3是一段加氢产品双烯值及溴价的变化趋势，在一年的运行周期内，产品的双烯值一直低于2.0 gI/100g，溴价基本控制在35 gBr/100 g以内，能有效避免主加氢催化剂因烯烃含量过高而导致的结焦失活，表明W214A催化剂加氢活性高且性能稳定，具有良好的耐硫抗积碳性能。

表3 2016年2-2017年2月原料分析数据

图2 一段反应器进出口温度变化趋势

Fig.2 Trend of temperature of the reactor

图3 一段加氢产品双烯值及溴价变化趋势

3 结论

W214A加氢催化剂在原料双烯值及溴价偏高，原料性质频繁波动的条件下经过15个月连续运行，依旧能够保证一段加氢出口产物双烯值小于2.0 gI/100 g，溴值小于35.0 gBr/100 g，表现出极高的低温加氢活性，耐硫抗积碳能力强，使用寿命长，而且对原料适应范围广，具有很好的工业应用前景。

参考文献

[1]孙桂芳,刘国文.GC-MS与GC-FTIR联合测定C9烃馏分组成[J].分析测试学报,2004,23(s1):289-292.

[2]王建强,赵 多,刘仲能,等.裂解碳九加氢利用技术进展[J].化工进展,2008,27(9):1311-1315.

[3]鄢德怀,张晶晶.裂解碳九加氢技术进展[J].当代化工,2011,40(9):955-958.

[4]吴阳春,王 泽,夏大寒,等.裂解C9加氢催化剂性能研究[J].当代化工,2014,43(7):1202-1204.

[5]钱 颖,李景耀,潘曦竹,等.镍基裂解汽油一段加氢催化剂钝化方法研究[J].石化技术与应用,2010,28(5):373-377.