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2008年9月第16卷第9期工业催化INDUSTRIALCATALYSISSept.
2008Vol.
16No.
9有机化工与催化收稿日期:2008-01-21;修回日期:2008-05-19基金项目:中国石油股份公司基金资助项目(0704A16-02)作者简介:肖江,1967年生,男,上海市人,硕士,高级工程师,研究方向为石油化工行业,发表论文5篇,获省部级科技进步奖2项.
通讯联系人:车春霞.
E2mail:chechunxia@petrochina.
com.
cn新型乙炔加氢催化剂的工业应用肖江1,赵育榕2,车春霞23,谭都平2,景喜林2,颉伟2,辛国萍2,韩伟2,贾慧清2(1.
中国石油独山子石化公司,新疆克拉玛依833600;2.
中国石油化工研究院兰州化工研究中心,甘肃兰州730060)摘要:通过对原催化剂进行性能改进,制备新型C2加氢催化剂,并对该催化剂的应用性能进行研究.
结果表明,与国产1#催化剂和进口2#催化剂相比,新型C2加氢催化剂具有活性高、稳定性好、选择性高、乙烯增量高、聚合物生成量低和再生周期长等特点,具备工业应用条件.
关键词:催化剂工程;C2加氢催化剂;工业应用中图分类号:TQ426.
94;TQ221.
21+1文献标识码:A文章编号:100821143(2008)0920057204CommercialapplicationofanewacetylenehydrogenationcatalystXIAOJiang1,ZHAOYurong2,CHEChunxia23,TANDuping2,JINGXilin3,XIEWei2,XINGuoping2,HANWei2,JIAHuiqing2(1.
PetroChinaDushanziPetrochemicalCompany,Kelamayi833600,Xinjiang,China;2.
ChinaPetrochemicalResearchInstituteLanzhouR&DCenter,Lanzhou730060,Gansu,China)Abstract:Anewacetylenehydrogenationcatalystwasdevelopeduponmodificationoftheexistingoneandwasusedinacetylenehydrogenationofethylenestream.
Theresultsshowedthatthenewhydrogena2tioncatalystfeaturedhigheractivity,betterstability,higherselectivity,higherethyleneincrement,lowerpolymeryieldandlongeroperationcyclethanthereferencecatalysts.
Keywords:catalystengineering;acetylenehydrogenationcatalyst;commercialapplicationCLCnumber:TQ426.
94;TQ221.
21+1Documentcode:AArticleID:100821143(2008)0920057204乙烯中的乙炔含量对后续聚合过程影响很大,使C2加氢单元成为乙烯装置中至关重要的一环[1-3].
因此,C2加氢催化剂技术是整个乙烯技术中的关键技术[4-6].
拥有自主知识产权的C2选择加氢催化剂的开发应用成功,并在工业装置的成功应用,可减轻国内乙烯装置对国外技术的依赖,对保证我国能源与经济安全和提高中国石油乙烯装置的竞争地位有重要意义[7-10].
本文主要研究新型C2加氢催化剂的工业应用性能.
1催化剂制备和性能测试按载体的物化性能指标制备催化剂载体,将制得的载体在一定温度下焙烧,再将焙烧后的载体在配制好的活性组分的溶液中浸渍,干燥,活化,即为新型C2加氢催化剂LY-C2-02.
选用目前国内工业装置普遍使用的进口2#催化剂与新型LY-C2-02催化剂进行侧流对比评价,同时对比评价的还有国产1#催化剂.
采用三床并联的方法,一床装填2#催化剂,二床装填新型LY-C2-02催化剂,三床装填1#催化剂.
入口温度从40℃开始,1000h后入口温度不超过75℃.
在稳定性试验期间,如入口炔烃体积分数>1.
40%,除炔体积分数要高于0.
55%;如入口炔烃58工业催化2008年第9期体积分数<1.
40%,除炔体积分数高于0.
50%;若任一床层催化剂达不到要求指标,则将该床成催化剂的入口温度升高5℃,依次类推直至试验结束.
本试验所用原料全部来自工业装置,入口乙炔含量会随工业装置生产情况而变化.
在1000h稳定性试验期间,原料中炔烃体积分数为1.
0%~1.
6%.
采用安捷伦6890气相色谱仪测定各段反应器取样数据.
C2加氢侧线评价工艺流程见图1.
图1乙炔加氢工艺流程Figure1Theacetylenehydrogenationprocess1.
针阀;2.
干燥罐;3.
减压阀;4.
压力表;5.
质量流量计;6.
预热器;7.
反应器;8.
气液分离器;9.
聚合物罐2结果与讨论2.
1绝热温升新型LY-C2-02与2#及1#催化剂绝热温升的比较见图2.
图2催化剂绝热温升的比较Figure2Adiabatictemperatureriseover1#,2#andLY2C2202catalysts由图2可以看出,在1000h试验过程中,新型LY-C2-02的平均温升为28℃,2#为26℃,1#为21℃,而且较多时候都低于20℃.
2.
2乙炔转化量乙炔转化量是衡量C2选择加氢催化剂性能的重要指标,代表催化剂转化乙炔的能力高低.
新型LY-C2-02与2#及1#催化剂乙炔转化量的比较见图3.
图3催化剂乙炔转化量的比较Figure3Acetyleneconversionover1#,2#andLY2C2202catalysts由图3可见,1000h试验内,新型LY-C2-02的平均乙炔转化体积分数为0.
650%,1#为0.
528%,2#为0.
563%.
新型LY-C2-02较其他两种催化剂有更高且稳定的乙炔转化能力,1#催化剂乙炔转化量少且波动幅度较大,2#催化剂有较高的乙炔转化量且较稳定.
2.
3乙烯选择性乙炔加氢制乙烯的选择性也是C2选择加氢催化剂的重要指标.
新型LY-C2-02与2#及1#催化剂选择性的比较见图4.
由图4可以看出,2#催化剂平均选择性为36.
7%,1#催化剂选择性最低,平均为28.
6%,新型LY-C2-02选择性平均为54.
1%,远高于其他两种催化剂.
350h前,新型LY-C2-02的选择性与对比催化剂接近.
350h后,2#与1#催化剂的选择性开始降低,且伴有较大幅度的波动,特别是1#催化剂选择性多次出现负值;而新型LY-C2-02在整个试验过程中选择性基本保持稳定,绝大多数都为正值,且降幅不大,证明新型LY-C2-02在选择性和稳定性上均优于2#和1#对比催化剂.
2008年第9期肖江等:新型乙炔加氢催化剂的工业应用59图4催化剂选择性的比较Figure4Selectivityover1#,2#andLY2C2202catalysts2.
4乙烯增量新型LY-C2-02与2#及1#催化剂乙烯增量的比较见图5.
图5催化剂乙烯增量的比较Figure5Ethyleneincrementover1#,2#andLY2C2202catalysts由图5可见,在1000h稳定性试验过程中,新型LY-C2-02的乙烯增量大都高于其他两种催化剂,体积分数平均为0.
387%;2#催化剂的平均乙烯增量为0.
248%;1#催化剂仅为0.
211%.
说明新型LY-C2-02与其他两种催化剂相比,加氢后原料气中的乙烯不仅无损失且有更多的增量乙烯产生,为生产装置增加效益.
2.
5稳定性试验新型LY-C2-02整体优势明显,从初期数据可以看出,LY-C2-02催化剂的启动温度低于2#催化剂,2#催化剂在入口温度50℃时才具有较好的活性,LY-C2-02催化剂在入口温度40℃时就表现出良好的活性,而且在此温度下长时间保持良好的活性.
而在同样运行期间,2#催化剂提温3次,入口温度达60℃,其活性略低于LY-C2-02.
试验结束时,新型LY-C2-02、2#和1#催化剂的入口温度分别为55℃、70℃和75℃,结果表明,LY-C2-02催化剂的性能衰减缓慢且平稳,运行稳定性优于2#催化剂,远好于1#催化剂.
LY-C2-02比2#催化剂的活性运行周期长,且在各温度段运行稳定.
在7000h-1高空速条件下,1#催化剂各项性能上均低于LY-C2-02和2#催化剂.
2.
6聚合物生成量与催化剂增量C2馏分在催化剂选择加氢过程中同时生成聚合物,部分聚合物附着在催化剂上,堵塞孔道和活性中心,导致加氢活性和选择性逐渐下降.
为了补偿活性的损失,只能提高温度或增大氢炔比,这样引起乙烯选择性进一步下降,聚合物生成量增加,使运行周期缩短,催化剂再生频繁,使用寿命变短,生产成本提高.
因此,在运行周期内,聚合物生成量越少越好.
新型LY-C2-02和1#、2#催化剂对比结果见表1.
表1运行1000h后聚合物生成量与催化剂增重对比Table1Thepolymersyieldandcatalystweightincrementafter1000hrun催化剂催化剂质量/g催化剂增量/g聚合物生成量/g聚合物生成量/催化剂质量催化剂增量/催化剂质量LY-C2-02230.
338.
742.
60.
1850.
1682#223.
760.
943.
70.
1950.
2721#220.
472.
348.
90.
2230.
328由表1可以看出,新型LY-C2-02催化剂的聚合物生成总量及催化剂增重均低于1#和2#催化剂,表明LY-C2-02催化剂有更长的再生周期.
3结论(1)新型LY-C2-02加氢催化剂具有活性60工业催化2008年第9期高、稳定性好、选择性高、乙烯增量高、聚合物生成量低和再生周期长等特点.
(2)新型LY-C2-02加氢催化剂综合性能与进口2#催化剂相当,优于国产1#催化剂,其选择性和乙烯增量优于2#和1#催化剂,具备工业应用条件.
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信息与动态中国石油化工研究院兰州化工研究中心与南方化学合作开发内给电子体催化剂中国石油化工研究院兰州化工研究中心承担的"新型内给电子体球型聚丙烯催化剂PC-MAX-120工业化试验"项目通过中国石油兰州石化公司的技术评议.
该项目由中国石油化工研究院兰州化工研究中心和德国南方化学公司联合开发,德国南方化学公司拥有成熟的球型载体制备技术和成套制备工艺装置.
PC-MAX-120催化剂在中国石油兰州石化公司40kt·a-1聚丙烯装置上工业试运行良好,催化剂初始活性释放平稳,聚合活性达到同类催化剂水平,催化剂氢调敏感性好,聚合产品各项技术指标均达到F401优级品标准.
此次工业试验累计运行36h,共产出180t产品,催化剂各项性能指标均达到工业化技术要求.
近年来,中国石油化工研究院兰州化工研究中心一直致力于新型内给电子体的研究开发,先后合成8种类型的25个酯类内给电子体,并申请了10项中国专利,形成了完备的聚丙烯催化剂内给电子体知识产权体系.
www.
ccicn.
com2008-07-16