新市场条件下歧化装置最优运行方案

张 勇，祁 磊

（四川石化有限责任公司，四川 彭州 611930）

新市场条件下歧化装置最优运行方案

张 勇，祁 磊

（四川石化有限责任公司，四川 彭州 611930）

歧化装置于2013年底首次开工以来，装置运行平稳，催化剂各项性能指标稳定。歧化装置使用催化剂型号为TA-20HP，反应总转化率达到45.47%，C8A选择性达到72.42%，苯和C8A选择性达到92.74%。根据苯和对二甲苯产品市场边际效益，调整反应进料中甲苯和C9A比例，根据汽油调和池情况调整加工负荷，实现歧化装置最佳运行。

歧化反应；优化运行；转化率；选择性；催化剂

1 前言

1.1 近期市场三苯价格情况

今年以来，三苯价格因市场供求关系上下震荡走高，根据苯和对二甲苯产品市场边际效益，优化歧化反应装置运行，实现增效。2016年1～4月三苯价格情况见图1。

图1 2016年1～4月三苯平均价格Fig.1 Average price of Benzene products in January－April 2016

市场的供需变化引起三苯价格波动，根据各标号汽油与三苯产品边际效益差，调整歧化装置负荷、目标产品收率以实现联合装置效益最大化。

1.2 装置简介

本装置是中国石油四川石化65万t·a-1对二甲苯芳烃联合装置配套的95万t·a-1歧化装置。歧化装置采用UOP的Tatoray专利技术及TA-20催化剂。歧化工艺是一种芳烃烷基转移的催化工艺，其主要目的是将芳烃联合装置中的甲苯和C9A在一定的温度、压力和临氢条件下，在催化剂作用下转变成苯和C8A，以增产对二甲苯和苯。

2 歧化反应原料及主要工艺参数

影响歧化反应的主要工艺参数有原料组成、反应温度、反应压力、氢烃比、氢纯度、空速及催化剂毒物等。本文主要研究原料组成甲苯与C9A比例、反应温度对转化率和选择性的影响，从而优化歧化装置的运行。

歧化反应相关计算公式：

2.1 歧化反应原料甲苯与C9A比例对转化率和选择性的影响

从理论上讲以纯甲苯作为进料，较高的单程转化率可以达到59%。但实际上，随着转化率的提高，如转化率高于40%就会导致副反应增加，饱和烃和重芳烃副产品的收率增加，催化剂选择性降低，活性降低很快。考虑到原料、产品的成本费用进行核算，就可得出最佳的转化率。

歧化装置经过一段时间的试运行后，各设备性能良好，为了优化装置操作，将歧化反应原料关键组成甲苯与C9A的比例进行调整，不同比例下的转化率和选择性的数据见表1。

表1 歧化反应原料中甲苯与C9A不同的比例值对应转化率和选择性Tab.1 Ratio between Toluene and C9A in the feed VS conversion and selectivity

2.1.1 甲苯与C9A比值对总转化率影响 从理论上讲以纯甲苯作为进料，单程转化率较高。但实际上，随着转化率提高到40%以上，副反应就会增加，饱和烃和重芳烃副产品的收率增加，催化剂选择性降低，活性降低很快。对原料、产品的成本费用进行核算，就可得出最佳的转化率。

将歧化反应原料关键组成甲苯与C9A的比例进行调整，得到相关数据，对转化率和选择性的影响见图 2～7。

图2 甲苯与C9A比值对应总转化率Fig.2 Ratio between Toluene and C9A VS general conversion

随着甲苯与C9A的比值逐渐增加，反应总转化率不断变化。从图2很容易可以看到：其比值在3～4，总转化率最大达到50.6%。

2.1.2 甲苯与C9A比值对甲苯转化率影响 随着甲苯与C9A的比值逐渐增加，甲苯转化率也随之增加。

图3 甲苯与C9A比值对应甲苯转化率Fig.3 Ratio between Toluene and C9A VS Toluene conversion

图4 甲苯与C9A比值对应C9A转化率Fig.4 Ratio between Toluene and C9A VS C9A conversion

从图3很容易看到，其比值在6～7，甲苯转化率达到最大43.6%。

2.1.3 甲苯与C9A比值对C9A转化率影响 随着甲苯与C9A的比值逐渐增加，C9A转化率也随之变化，见图4。

其比值在2～3时，C9A转化率逐渐减小；其比值在3.5～4.5时，C9A转化率较高，达到71%。当其比值在5.5～8时，C9A转化率又逐渐减小。

2.1.4 甲苯与C9A比值对总选择性影响 甲苯与C9A比值的变化对选择性也有影响，见图5。

图5 甲苯与C9A比值对应总选择性Fig.5 Ratio between Toluene and C9A VS selectivity

其比值在2～3时，随着比值的增加其总选择性基本在高水平的90%左右；其比值在3～4时，在一个较低水平81%左右；其比值在4～6和7～8时，维持一个较高水平87%左右。

2.1.5 甲苯与C9A比值对苯选择性影响 甲苯与C9A比值的变化对苯选择性也有影响，见图6。

图6 甲苯与C9A比值对应苯选择性Fig.6 Ratio between Toluene and C9A VS selectivity of Benzene

其比值在2～6时，随着比值的增加，苯的选择性也由20%逐渐增大到30%；其比值在6～7时，达到最高的选择性31.3%。

2.1.6 甲苯与C9A比值对C8A选择性影响 甲苯与C9A比值的变化对选择性也有影响，见图7。

其比值在2～3时，C8A选择性基本在高的水平，最高达71%；其比值在3～8时，在一个较低水平，C8A的最低选择性只有57%左右。

2.2 催化剂在线运行时间对转化率和选择性的影响

歧化催化剂在线运行时间对转化率和选择性的影响见表2。

表2中反应的为2016年上半年歧化装置加工负荷、反应温度、转化率和选择性数据，各单项数据分别为每月的平均数据。

表2 歧化催化剂在线运行时间对应转化率和选择性数据Tab.2 Run time of catalyst VS conversion and selectivity

随着歧化催化剂在线使用寿命的增加，催化剂积炭增加，活性下降，这就需要用提高温度来补偿，以保持相同的转化率。通常是将温度调整到使单程转化率保持在40%至50%的水平。

图8 运行时间对转化率及温度补偿的影响Fig.8 Conversion rate and temperature compensation VS run time

从图8中可以看出，2016年1至5月，歧化装置负荷在62%～78%，随着催化剂在线运行时间的增加，催化剂活性降低，需要提高反应温度来补偿，为保持总转化率维持在45.0%～46.5%，每月需要提高歧化反应入口温度1～2.5℃，如果在高负荷条件下，每月需提高的补偿温度会更高。

3 结语

（1）随着催化剂在线运行时间的增加，催化剂活性降低，需提高反应温度来补偿，为保持总转化率维持在45.0%～46.5%，每月需要提高歧化反应入口温度1～2.5℃。

（2）随着歧化反应进料C9A比例增加，歧化反应转化率随着提高，当甲苯与C9A比例降低至3以下时，因重组分量大导致催化剂失活，总转化率开始降低，因此，其比值在3～4时，总转化率达到最优。

（3）甲苯与C9A比值的变化对选择性也有影响较大，其比值在2～3时，随着比值的增加其总选择性基本在高的水平90%左右。

（4）根据汽油调和池需求情况调整歧化反应进料负荷，在苯和对二甲苯产品边际效益好时尽可能维持高负荷运行。根据苯和对二甲苯边际效益情况调整歧化反应进料中甲苯和C9A进料组成比例，当苯产品边际效益好时提高原料中甲苯比例，当对二甲苯产品边际效益好时提高原料中C9A比例。当汽油调和需求量大，甲苯和C9A原料不足，苯和对二甲苯产品边际效益低于汽油产品时，歧化装置降低至最低负荷，适当降低反应温度，维持低转化率运行。

Optimal operation scheme of tatory unit under new market conditions

ZHANG Yong，QI Lei
（PetroChina of Sichuan Petrochemical，Pengzhou 611930，China）

Since the year of 2013 in which Tatory Unit originally startup，both the Unit operation and the performance of the catalyst are stable.The catslyst of the Tatory Unit is TA－20HP，the general conversion was 45.47%，the selectivity of C8A was 72.42%，and the selectivity of benzene and C8A was 92.74%.The ratio between toluene and C9A in the feed and the capacity of the unit is changed according to the Market marginal benefit and Gasoline reconcile situation respectively to make Tatory Unit operation optimal.

Tatory；optimal operation；conversion；selectivity；catalyst

A

10.16247/j.cnki.23－1171/tq.20171280

2017-10-13

张 勇（1984-），男，2007年毕业于中国人民解放军后勤工程学院，长期从事芳烃装置的生产技术管理工作，目前在四川石化公司生产三部工作。