DEH-11型脱氢催化剂首次试用研究

马书海(江苏金桐化学工业有限公司，江苏 南京 210046)

0 引言

为了提高产能，降低物耗、能耗，增加效益。有关人员多次与美国UOP相关人员进行了沟通，于2014年1月9日，我公司首次在R-301A(脱氢反应器)内装入了来自UOP公司的DEH-11型脱氢催化剂，并于2014年1月22日开始投入使用。因为我公司此前一直使用的是金陵石化烷基苯厂研制的NDC-8型脱氢催化剂(性能理论上等同于UOP公司研制的DEH-7型脱氢催化剂)。故本文将从脱氢催化剂的物理性质、注水情况、脱氢转化率、烷基苯产量、质量、副产品、物耗、能耗、催化剂寿命及经济效益等方面与2013年9月份使用的DNC-8型催化剂进行对比分析。

1 物理性质

NDC-8型脱氢催化剂的堆密度为0.36g/cm3，铂含量为0.43%，载体为特殊制备的大孔容、低堆积密度和双孔型分布的Al2O3小球。DEH-11型脱氢催化剂的堆密度为0.83g/cm3，铂含量为0.19%，载体为实心的Al2O3小球。故NDC-8型脱氢催化剂在比表面积和铂含量上远大于DEH-11型脱氢催化剂。按照以往的认识，性能应优于DEH-11型脱氢催化剂。

2 注水情况

为了追求产量，NDC-8型脱氢催化剂在实际生产中一直注水，以此保持脱氢催化剂较高的活性。DEH-11型脱氢催化剂在注水方面严格按照UOP的指导意见：(1)催化剂还原前一天停注水。(2)因DEH-11型脱氢催化剂初期活性较高，为了控制较高的反应选择性，所以不注水。(3)到使用末期，根据转化率和选择性的变化确定注水时间。

3 脱氢反应转化率对比

该批NDC-8型脱氢催化剂的平均转化率为9.78%，而DEH-11型脱氢催化剂的平均转化率为10.55%。平均转化率提高了7.9%，DEH-11型脱氢催化剂的转化率明显优于NDC-8型脱氢催化剂。

4 烷基苯的产量、质量对比

烷基苯产量、质量见表1。

表1 烷基苯产量、质量

从表1可以看出：

(1)DEH-11型脱氢催化剂平均每天比NDC-8型脱氢催化剂多产30吨烷基苯，每年约多产9900吨烷基苯，效果十分明显。

(2)虽然两种脱氢催化剂生产的烷基苯溴指数都达到优级品指标，但DEH-11型脱氢催化剂生产的烷基苯品质明显优于NDC-8型。

5 物耗-副产物对比

脱氢-烷基化装置将原料苯和来自脱氢装置的C10～C13直链烷烯烃混合物中的烯烃在催化剂氟化氢的作用下进行烷基化反应，生产直链烷基苯。副产物有氢气、轻质油、重烷基苯和焦油。本文将从蜡耗、苯耗、轻质油与烷基苯的比值、重烷基苯与烷基苯的比值进行对比分析。

物耗-副产物情况见表2。

表2 物耗-副产物

从表2可以看出：

(1)在生产同样多的烷基苯时，DEH-11型脱氢催化剂所需的原料要低于NDC-8型。这也意味着，当烷基苯年产量不变时，采用DEH-11型催化剂生产时可节约较多原料。

(2)在副产物方面，DEH-11型脱氢催化剂也低于NDC-8型。这也能从两批脱氢催化剂的物耗对比结果得到证实。由于副产品的附加值较低，故采用DEH-11型脱氢催化剂生产时更能给公司带来效益。

6 能耗对比

NDC-8型脱氢催化剂能耗水平为0.225吨标油/吨烷基苯，而DEH-11型脱氢催化剂能耗水平为0.196吨标油/吨烷基，能耗下降了12.89%。能耗下降，不仅仅给公司带来了效益，更给公司降低了燃料，为本公司顺利完成“十二五节能减排任务”做出了贡献。

7 催化剂寿命对比

由于DEH-11型脱氢催化剂将原来的大孔容、低堆积密度和双孔型分布的Al2O3小球载体改为实心的Al2O3小球载体，故这两种催化剂在堆密度上相差较大，即实际装填的脱氢催化剂质量相差较大，DEH-11型脱氢催化剂质量约为NDC-8型脱氢催化剂质量的2.3倍。因为它们都装在同一反应器R-301A中，装填体积相同。故本文在计算脱氢催化剂寿命时采用的是单位体积生产的烷基苯质量。

经计算，NDC-8型脱氢催化剂的寿命为3.30t烷基苯/L催化剂，DEH-11型脱氢催化剂的寿命为5.87t烷基苯/L催化剂，寿命提高了77.9%。催化剂寿命的大幅提高，不仅摊薄了催化剂使用成本，还大幅减少催化剂的装填次数、反应器的切换次数，降低了操作风险，同时也大幅减少了废催化剂(危废)的产生量。

8 经济效益分析

(1)原料节约用量。NDC-8型催化剂的蜡耗为0.762，苯耗为0.337，DEH-11型催化剂的蜡耗为0.759，苯耗为0.328。若每天的产量以393.13吨计算，每年以330天计算。则每年可节约轻蜡用量=393.13×330×(0.762-0.759)=386.1吨，每年可节约苯用量=393.13×330×(0.337-0.328)=1158.3吨。

(2)天然气节约用量。NDC-8型脱氢催化剂的能耗水平为0.225吨标油/吨烷基苯，DEH-11型脱氢催化剂的能耗水平为0.196吨标油/吨烷基苯，1吨标油=1190标方天然气。若每天的产量以393.13吨计算，每年以330天计算。则每年可节约的天然气用量=393.13×330×1190×(0.225-0.196)=4441437标方天然气。

(3)多产烷基苯。DEH-11型催化剂平均每天比NDC-8型催化剂多产30吨烷基苯，则每年约多产9900吨烷基苯。

9 结论

经对上述试用效果综合比较，绘制DEH-11型脱氢催化剂性能提升百分比见图1。

图1 DEH-11型脱氢催化剂性能提升百分比

从图1可以得出以下结论。

(1)采用实心Al2O3小球为载体的脱氢催化剂各方面性能指标上远优于采用大孔容、低堆积密度、双孔型分布的Al2O3小球为载体的脱氢催化剂。

(2)因为DEH-11型脱氢催化剂提高了产能、节约了原料、降低了能耗，所以给公司带来了明显的经济效益，同时也为节能减排做出了贡献。

(3)采用DEH-11型脱氢催化剂可以减少操作风险，减少了废催化剂(危废)的产生量。