LY-C2-12D催化剂的工业应用
引用本文
马悦. LY-C2-12D催化剂的工业应用[J]. 工业催化, 2017,25(9): 60-62.
Ma Yue. Commercial application of LY-C2-12D catalyst[J]. Industrial Catalysis, 2017,25(9): 60-62.
Doi:10.3969/j.issn.1008-1143.2017.09.012Ma Yue. Commercial application of LY-C2-12D catalyst[J]. Industrial Catalysis, 2017,25(9): 60-62.
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LY-C2-12D催化剂的工业应用
作者简介:马 悦,女,工程师,研究方向为化工分析检测。
摘要
等温反应器的运行空速条件远远高于绝热反应器,需要催化剂具有更高的活性,但这样会加速催化剂的结焦,影响选择性及催化剂寿命。中国石油大庆石化公司联合中国石油石油化工研究院兰州中心针对等温反应器的特点,制备了LY-C2-12D催化剂,通过应用改进,平均乙烯选择性为70%,连续运行时间超过6个月,运行稳定性和绿油生成量得到明显改善,经济效益显著。
关键词:
石油化学工程; 等温反应器; 乙炔; 选择性加氢; LY-C2-12D催化剂
中图分类号:TQ426.95
文献标志码:A
文章编号:1008-1143(2017)09-0060-03
Commercial application of LY-C2-12D catalyst
Abstract
The GHSV in isothermal reactor is much higher than that in the adiabatic reactor,which requires the catalyst with higher reaction activity,but this will accelerate the catalyst coking,leading to decline of the catalyst selectivity and lifetime.According to the characteristics of isothermal reactor,Daqing Petrochemical Company of PetroChina and Lanzhou Research Centre of PetroChina Research Institute of Petrochemical Industry developed a new catalyst LY-C2-12D.Through the application and improvement,the running stability and the green oil generation amounts over the catalyst were enhanced dramatically,the average selectivity to ethylene reached 70%,and the catalyst ran continuously more than 6 months.The economic benefits were remarkable.
Keyword:
petrochemical engineering; isothermal reactor; acetylene; selective hydrogenation; LY-C2-12D catalyst
中国石油大庆石化公司330 kt· a-1乙烯装置采用美国S& W公司的顺序分离流程工艺专利技术, 碳二加氢单元采用三段反应器串联除炔工艺, 其中, 第一段反应器为列管式等温反应器, 后两段反应器为绝热反应器。等温反应器是目前在后加氢乙烯装置较少采用的一种反应器, 反应器为列管式, 列管中间为撤热介质, 流动方向与物料流动方向相反。列管反应器催化剂装填量远低于绝热反应器, 由于空速高及介质的撤热, 使等温反应器温升很低甚至为负温升, 乙炔转化率和选择性低于绝热反应器。
针对等温反应器特点, 中国石油大庆石化公司联合中国石油石油化工研究院兰州中心制备了LY-C2-12D催化剂, 本文介绍LY-C2-12D催化剂在碳二加氢等温反应器的工业应用。
1 运行条件
LY-C2-12D催化剂为褐色小球, 尺寸(2.5~4.0) mm, 堆积密度(0.69~0.73) g· mL-1, 比表面积(35± 10) m2· g-1, 强度≥ 50 N, Pd质量分数(0.040± 0.003)%。
原料组成:φ (C2H4)=80%~92%, φ (C2H2)=1.2%~1.5%, φ (C2H6)=12%~20%, φ (C3H6)= ≤ 0.03%。
工艺条件:催化剂装填量4.7 m3, 气相体积空速(7 000~11 150) h-1, 反应器入口原料流量(35~58) t· h-1, 系统压力2.5 MPa, 反应器入口温度为(50~75) ℃, 氢气与乙炔物质的量比1.4~1.8。
碳二加氢等温反应器工艺流程如图1所示。
 | 图 1 碳二加氢等温反应器工艺流程Figure 1 Process flow of C2 hydrogenation reactor |
2 LY-C2-12D催化剂试运行及问题分析
2.1 催化剂试运行
2013年10月29日8:00碳二加氢等温反应器正式投入运行, 整体可以分成两个阶段。运行过程中反应器B入口温度变化如图2所示。
 | 图 2 反应器B入口温度变化情况Figure 2 Inlet temperature change of reactor B |
第一阶段(10月29日至10月31日):反应器切换后, 碳二加氢等温反应器B入口温度设定50 ℃, 氢炔体积比1.5, 冷却介质丁烷压力为0.6 MPa, 床层温度约60 ℃, 出口炔烃体积分数大于1%, 为了防止反应器漏炔, 将绝热反应器的入口温度和配氢量提高。随后逐步提高碳二加氢等温反应器B入口温度至75℃、氢炔体积比至1.7、丁烷压力至0.68 MPa, 但床层温度仍保持约75 ℃, 没有明显温升, 出口乙炔体积分数大于0.50%。
第二阶段:11月5日开始, 碳二加氢等温反应器B出口炔烃含量逐渐升高, 表明脱除炔烃能力下降, 为防止反应器漏炔, 将入口温度提高至65 ℃, 丁烷压力提高至0.82 MPa, 床层温度83 ℃, 出口乙炔体积分数低于0.57%, 呈缓慢上涨趋势。11月21日起, 碳二加氢等温反应器B脱除炔烃能力进一步下降, 乙炔体积分数0.59%, 在碳二加氢等温反应器B入口温度增加至70 ℃, 丁烷压力提高至0.84 MPa条件下, 反应器出口乙炔含量没有明显变化, 于是将碳二加氢等温反应器B进行切换。
LY-C2-12D催化剂首次应用的整体效果不理想, 平均乙炔转化率65.29%, 平均乙烯选择性63%; 平均出口乙炔体积分数0.46%, 绿油生成量较原催化剂明显升高, 排放频率较原来的两天一次提高至一天两次。
3 LY-C2-12D催化剂改进与效果
用改进后的LY-C2-12D催化剂更换反应器上部1/3的原LY-C2-12D催化剂, 2014年9月8日在碳二加氢等温反应器B上进行第二次试验, 整个运行过程分四个阶段:
第一阶段(9月8日至9月22日):第一阶段选择性和催化剂活性很不稳定, 在100 h达到最高值, 然后下降, 原因是该阶段催化剂绿油生成量最大, 生成的绿油在催化剂表面吸附最严重, 所以催化剂性能下降明显。该时段反应器入口乙炔体积分数1.17%~1.41%, 出口乙炔体积分数0.08%~0.47%, 平均乙炔转化率为77%, 平均乙烯选择性为74.37%。
第二阶段(9月23日至10月26日):第二阶段装置临时停车, 该阶段绿油生成量继续呈降低趋势, 催化剂活性下降趋势明显, 丁烷压力从0.60 MPa上调至0.64 MPa, 乙炔转化率约稳定在70%, 乙烯选择性降至67%。
第三阶段(11月3日至11月30日):11月初重新开车后一周内, 催化剂活性有下降的趋势, 经过提温, 催化剂活性明显回升, 此后又缓慢降低, 直至11月底, 达到较稳定状态, 乙炔转化率约稳定在68%, 乙烯选择性逐渐恢复约60%。绿油生成量较开车初期明显降低, 排放频率恢复为两天一次。
第四阶段(12月1日至次年3月11日装置停工检修):12月初之后, 催化剂活性下降趋势更加缓慢, 该阶段丁烷压力和反应器入口温度只有小幅度调整, 乙炔转化率60%~65%。乙烯选择性总体呈下降趋势, 12月中旬后, 在逐渐降低氢炔体积比的同时, 提高了丁烷压力, 反应器内各点温度升高, 附着在催化剂上的绿油加速排出, 乙烯选择性明显上升, 保持约75%。
比较两次运行结果可以发现, 第二次开车初期反应器入口温度明显降低。改进后的LY-C2-12D催化剂经过6个多月运行后, 乙炔转化率及选择性变化幅度很小, 初期乙炔转化率80%, 6个月后为70%; 选择性初期为80%, 6个月后为75%。而对比原催化剂在6个月后, 乙炔转化率70%, 但乙烯选择性为25%, 选择性下降幅度超过50%。
碳二加氢等温反应器进料量平均为53 t· h-1, 其中, 乙炔、乙烯和乙烷物质的量分数分别为1.4%、 79%和19.6%, LY-C2-12D催化剂投用后较原催化剂总选择性提高了11%, 乙烯产品单价以每吨7 074元计, 年平均经济效益为422万元。
4 结论
(1) 对碳二加氢等温反应器而言, 绿油的生成是影响催化剂运行效果的关键因素。LY-C2-12D催化剂运行初期, 床层温度过高, 绿油生成量大, 后期调整余地变小, 催化剂运行周期缩短。
(2) 用改进后的LY-C2-12D催化剂更换1/3的原LY-C2-12D催化剂后, 催化活性明显改善, 但绿油生成量反而减少, 表明LY-C2-12D催化剂的改进效果较为显著。
(3) 降低开车初期的温度, 在运行状况较稳定后, 逐渐提高丁烷压力, 延长了运行周期和提高了周期选择性。
(4) LY-C2-12D催化剂经过改进和调整运行方案后, 乙烯选择性明显提高, 对乙烯装置产生显著的经济效益。
The authors have declared that no competing interests exist.
参考文献
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