国内外二甲苯异构化催化剂性能的比较

于深波，侯 强

（中国石化 天津分公司，天津 300270）

工业技术

国内外二甲苯异构化催化剂性能的比较

于深波，侯 强

（中国石化 天津分公司，天津 300270）

通过对中国石化天津分公司芳烃联合装置条件一致性的考察，对所使用的国内外二甲苯异构化催化剂的性能进行了对比。工业运转数据表明，国内的新一代乙苯转化型异构化催化剂RIC-200的活性和选择性比国内SKI-400系列催化剂均有大幅度的提高，二甲苯异构化率（即反应产物中对二甲苯在总二甲苯中的质量分数）大于23%，与国外的OPARIS PLUS催化剂性能相当；而乙苯转化率和C8烃收率分别为22.3%和97.64%，略高于OPARIS PLUS催化剂。说明RIC-200催化剂的性能已达到国际先进水平。采用RIC-200催化剂，对二甲苯产量显著增加，装置的经济效益明显提高。

芳烃联合装置；二甲苯异构化催化剂；对二甲苯

芳烃联合装置是指包括预加氢、重整、抽提、歧化、异构化和吸附分离等单元的生产装置，其主要目的产品是对二甲苯，而异构化单元是增产对二甲苯的核心工艺，二甲苯异构化催化剂又是该单元的核心技术［1-7］。目前，国内的芳烃联合装置主要应用的二甲苯异构化催化剂有两种类型：一是乙苯脱烷基型异构化催化剂，其特点是将原料中的乙苯转化为苯，同时进行二甲苯异构化；二是乙苯转化型异构化催化剂，其特点是将乙苯转化为二甲苯，同时进行二甲苯异构化。

对于乙苯转化型异构化催化剂，近几年国内外发展的较快，都相继推出了新型号的催化剂，性能均有较大的提高［8-16］。世界上拥有乙苯转化型异构化催化剂技术的公司主要是美国的UOP公司、Shell公司下属的Zeolyst公司（其技术来源为法国的IFP）和中国石化石油化工科学研究院（RIPP），代表性催化剂牌号分别为I-400，OPARIS PLUS，SKI-400，RIC-200。目前，国内的芳烃联合装置使用的乙苯转化型催化剂主要是RIPP的SKI-400系列和RIC-200催化剂以及Zeolyst公司的OPARIS PLUS催化剂，UOP公司的I-400催化剂目前在国内还没有工业运转数据。

本工作考察了中国石化天津分公司芳烃联合装置使用二甲苯异构化催化剂的情况，并以该公司芳烃联合装置的工业运转数据为基础，对国内外几种二甲苯异构化催化剂的物化性质和反应性能进行了对比。

1 异构化工艺流程

中国石化天津分公司拥有两套芳烃联合装置，使用过RIPP的SKI-400和SKI-400B催化剂，目前使用的为RIC-200和OPARIS PLUS催化剂。OPARIS PLUS催化剂是国外的新型催化剂，性能优良；RIC-200催化剂是RIPP最新研制的新一代乙苯转化型异构化催化剂，并在中国石化天津分公司芳烃联合装置上成功进行了工业应用。

芳烃联合装置中异构化单元的工艺流程见图1。其中，异构化单元的进料是吸附分离单元抽余液塔的侧线产品，通过异构化单元进料泵送入。进料与循环氢汇合后，先进入换热器，与反应器出料换热，再进入进料加热炉，加热到规定温度后，进入反应器进行反应，使部分邻、间二甲苯和乙苯转化为接近于平衡组成的C8芳烃混合物。反应器出料与混合进料换热后，再经空冷式产品冷凝器冷凝，进入高压分离器。在高压分离器中分离为气相和液相，气相从高压分离器顶部出来，进入循环气体压缩机增压，并与补充氢及进料混合后送至反应器；液相（即反应产物）从高压分离器底部出来送入脱庚烷塔。

图 1 芳烃联合装置中异构化单元工艺流程Fig.1 Xylene isomerization fl ow chart of an aromatics complex plant.

2 异构化反应性能指标的计算

2.1 反应活性

反应活性以二甲苯异构化率即反应产物中对二甲苯在总二甲苯中的质量分数（PX/ΣX）和乙苯转化率（X（EB））表示，计算方法见式（1）和式（2）：

式中，w（PX）P，w（MX）P，w（OX）P分别为反应产物中对二甲苯、间二甲苯和邻二甲苯的质量分数，%；w（EB）F为进料中乙苯的质量分数，%；w（EB）P为反应产物中乙苯的质量分数，%；F1为反应产物的质量流量，kg/h；F2为进料质量流量，kg/h。

2.2 反应选择性

在二甲苯异构化反应中，由于存在副反应，会造成C8烃减少。因此，反应选择性可用反应产物中的C8烃收率（Y（C8））表示。Y（C8）的计算方法见式（3）：

式中，w（C8)F为进料中总C8的烃质量分数，%；w（C8)F1为脱庚烷塔顶液相中总C8烃的质量分数，%；w（C8)F2为脱庚烷塔底液相中总C8烃的质量分数，%；F为进料质量流量，kg/h；F3为脱庚烷塔顶液相质量流量，kg/h；F4为脱庚烷塔底液相质量流量，kg/h。

计算反应性能指标时，物料质量平衡在100%±2%范围内的流量数据可采用。正常操作情况下，脱庚烷塔顶液中不会有C8烃存在，式（3）中出现C8烃为理论情况。

3 催化剂的性能

3.1 催化剂的物性数据

表1列出了几种催化剂的物性数据。从表1可看出，几种催化剂的形状尺寸基本相同，但载体中的沸石种类不同。RIC-200催化剂的强度比SKI-400系列催化剂提高了约50%，而铂含量则有较大幅度的降低（约6%），与OPARIS PLUS催化剂基本持平。RIC-200催化剂为还原态，因此可简化装置开工过程，节省开工时间。

3.2 催化剂的标定数据

3.2.1 标定条件

几种异构化催化剂的标定条件见表2。由表2可看出，在几种异构化催化剂中，RIC-200催化剂的反应温度略高，但温升最小，说明副反应程度较小；氢耗相应也较低，可降低运转成本。与OPARIS PLUS 催化剂相比，RIC-200催化剂的反应压力偏低，说明乙苯转化能力较强；氢与烃的摩尔比明显偏低，可有效降低循环氢流量，节省压缩机能耗。

3.2.2 标定结果

几种异构化催化剂的标定结果见表3。

表 2 几种异构化催化剂的标定条件Table 2 Operating conditions of the several isomerization catalysts

表 3 几种异构化催化剂的标定结果Table 3 The operating results of the isomerization catalysts

由表3可看出，RIC-200催化剂的乙苯转化率最高，说明该催化剂的乙苯转化性能好，二甲苯异构化率比SKI-400系列催化剂提高了至少1.4百分点，与OPARIS PLUS催化剂相当，说明RIC-200催化剂的异构化活性高。C8烃收率是催化剂的选择性指标。从表3可看出，RIC-200催化剂的C8烃收率最高，说明其选择性最好。

3.3 催化剂的稳定性

催化剂的稳定性是保证催化剂在工业装置中长期平稳运转的一项重要指标，催化剂的稳定性好，可使温度和压力的提升速率较慢，延长催化剂的使用寿命。几种异构化催化剂在标定后6个月内的工业运转数据见表4。由表4可见，RIC-200催化剂的提温、提压速率与OPARIS PLUS催化剂基本相当，比SKI-400系列催化剂的提温、提压速率慢，说明RIC-200催化剂的稳定性良好，可长周期运转。由表4还可看出，RIC-200催化剂的C8芳烃损失最小，而乙苯转化率和二甲苯异构化率最高。因此，在补充相同数量新鲜C8芳烃的条件下，对二甲苯的产量显著增加，提高了装置的经济效益。

表 4 几种异构化催化剂的运转数据Table 4 Operating results of the isomerization catalysts

4 结论

（1）对比了国内外几种二甲苯异构化催化剂的性能，其物化性质基本相同，RIPP最新研制的RIC-200催化剂的铂含量比其原来的SKI-400系列催化剂下降了约6%，与国外的OPARIS PLUS催化剂基本相当。

（2）对中国石化天津分公司芳烃联合装置条件一致性的考察结果表明，RIC-200催化剂的性能与国外的OPARIS PLUS催化剂相当，比SKI-400系列催化剂的性能明显提高，二甲苯异构化率提高了约1.4百分点，C8烃收率提高了约1.5百分点，并保持了较高的乙苯转化率。

（3）工业装置运转数据表明，RIC-200催化剂的性能已达到国际先进水平，在补充相同数量新鲜C8芳烃的条件下，对二甲苯产量显著增加，经济效益明显提高，可进一步在其他芳烃联合装置上推广使用。

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Comparison Between Domestic and Oversea Xylene Isomerization Catalysts

Yu Shenbo，Hou Qiang
（SINOPEC Tianjin Petrochemical Corporation Brach，Tianjin 300270，China）

The performances of the domestic and oversea catalysts in xylene isomerization were compared in the aromatics complex plant of Tianjin Petrochemical Corporation. The industrial operating results indicated that both the activity and the selectivity of RIC-200 were higher than those of SKI-400 and the isomerization activity（mass fraction ofp-xylene in the total xylene in the products)was higher than 23%. The activity of SKI-400 catalyst in the isomerization was comparative with the oversea catalyst OPARIS PLUS，but both the ehtylbenzene conversion and the C8hydrocarbon yield of RIC-200 catalyst were higher than those of the oversea catalyst.

aromatics complex plant；xylene isomerization catalyst；p-xylene

1000 - 8144（2012）02 - 0190 - 04

TQ 241.13

A

2011 - 08 - 17；［修改稿日期］2011 - 12 - 13。

于深波（1973—），男，河北省献县人，大学，高级工程师，电话 022 - 63805366，电邮 yushenbo.tjsh@sinopec.com。

（编辑 安 静）