轻汽油醚化装置催化剂的国产化工业应用

满玉元，王 晋，周洪涛

（中化泉州石化有限公司，福建泉州362103）

某轻汽油醚化装置采用LUMMUS 公司催化蒸馏醚化技术。轻汽油组分经水洗塔水洗后，与甲醇混合，进入醚化反应器A/B，发生醚化反应；未醚化的活性异戊烯进入醚化分馏塔及醚化后反应器，进一步发生醚化反应；未反应的C5与甲醇依次进入甲醇萃取塔、甲醇回收塔，C5抽余油与醚化汽油混合后送出装置；回收后的甲醇循环使用［1］。

1 汽油醚化装置

CDEthers 醚化工艺是基于三步反应的设计，包括1 个固定床预反应器，1 个催化蒸馏塔和1 个后反应器。在固定床反应器中使用散堆酸性离子交换树脂催化剂，在催化蒸馏塔中使用CDModules催化剂。反应机理是在强酸性催化剂作用下，由异戊烯和甲醇反应生成甲基叔戊基醚（TAME）［2］。

国内某轻汽油醚化装置首次开工反应器采用进口散堆醚化催化剂A-35 酸性离子交换树脂，醚化蒸馏塔采用LUMMUS 公司的CDModules 模块催化剂。该装置开车后的24 个月，总转化率一直保持在93%～95%，预反应器转化率保持在70%，醚化蒸馏塔模块转化率保持在70%～80%。2016 年初，醚化反应器进料温度自初期的40 ℃提高至65 ℃。至2016 年末，预反转化率下降到60%。2016 年8月，醚化蒸馏塔顶压自0.30 MPa 提至0.34 MPa，下床层温度由 75 ℃提至 80～85 ℃，基本维持 C320 转化率48%～60%。工业应用显示，醚化反应器及醚化塔内催化剂已无法满足工业生产要求。

2 D005-Ⅱs催化剂应用及对比

在大检修过程中将醚化反应器内进口醚化催化剂A-35 更换为国产醚化催化剂D005-Ⅱs。D005-Ⅱs 催化剂工业应用显示，预反进出口温差约13 ℃，转化率达68.62%，与进口醚化催化剂A-35 初期转化率70%相当。但是D005-Ⅱs 催化剂初始活性温度约50 ℃，较进口醚化催化剂A-35初始活性温度高5 ℃；同时稳定期进料温度45 ℃，较进口醚化催化剂A-35稳定期进料温度高5 ℃。该温度差距是因D005-Ⅱs催化剂在出厂前进行了预处理，降低了催化剂初始活性，直接达到相对稳定的初始温度［3］。工业应用数据（2016年）见表1～3。

表1 醚化反应器操作参数

表2 D005-Ⅱs催化剂转化率/%

由表1～3 数据可知，选用进口催化剂时，进料温度控制在40～65 ℃。当进料温度＞65 ℃后，因醚化反应本身为放热反应，平衡转化率下降，初步判断，A-35醚化催化剂末期温度应在60～65 ℃。

D005-Ⅱs 初期进料温度为45 ℃，实际使用时间大于2 a，相应使用周期内生产的醚化汽油总量为1 800 kt，而且反应器入口温度目前维持50～55 ℃，转化率始终维持65%以上，仍未到寿命末期温度。D005-Ⅱs 实际使用寿命与A-35 醚化催化剂相当或更优于进口催化剂。

表3 D005-Ⅱs催化剂与A-35催化剂应用效果对比

3 催化剂模块应用及对比

大检修期间将醚化蒸馏塔进口醚化催化剂模块更换为CDM-系列开窗导流式催化精馏模块。将催化剂装填在开窗导流填料之间，用丝网包裹、缝合使催化剂不外露，再与结构特殊的开窗导流填料混装，组成CDM-系列催化精馏模块。开窗导流填料具有良好的径向扩散能力，可提高催化反应中的气液传质能力［4］。工业应用数据见表4。

表4 模块催化剂应用效果对比

更换国产醚化催化剂模块后，在控制操作压力0.3 MPa 时，醚化塔下床层温度75 ℃，醚化塔转化率达85%，总转化率达到95%，满足工业要求。

通过工业应用对比，在处理量不同而醚化塔操作条件类似的情况下，应用国产模块催化剂后转化率较进口模块高约9%，总转化率约高1%。开工初期，因罐区来甲醇水含量0.65%（要求≤0.3%），循环甲醇水含量6.4%（要求≤0.5%），导致醚化塔转化率下降至35%，使用进口剂未发生类似情况。综合分析判断，进口模块催化剂选择性优于国产剂，但国产剂成本远低于进口剂。

新模块催化剂含40%水份，使用前须用甲醇进行循环喷淋置换［5］。进口醚化催化剂模块对喷淋用循环甲醇水含量要求需≤4%，而国产催化剂模块对喷淋用甲醇水含量要求≤10%即可。

4 结论

（1）醚化散堆催化剂应用国产剂和进口剂时，其转化率基本一致，使用寿命国产剂略优，但是国产剂初始温度较高。

（2）国产模块活性明显优于进口模块，但催化剂选择性略差。但是，国产剂预处理时对循环甲醇水水含量要求较宽松，能有效缩短开工时间。

（3）醚化催化剂国产化的成功应用可有效降低投资成本，对模块催化剂国产化具有重要意义。