影响混合芳烃收率的原因探析

2015-12-21金勇中化天津港石化仓储有限公司天津300452

化工管理 2015年26期

金勇（中化天津港石化仓储有限公司,天津 300452）

原油经过二次加工，可产生干气，其中，在催化裂化下产生的干气量较大，为5%左右，干气的组成主要包括氢气、甲烷、乙烯等。混合芳烃的制得是在固定床反应器和催化剂的双重作用下产生的。在生产过程中，其收率是最为重要的参数，与企业的利益直接挂钩。对影响其收率的因素进行全方位分析，制定科学合理的控制方案，是提高混合芳烃收率的主要手段，同时也是企业提高经济效益的重要保障。

1 混合芳反应机理

乙烯等烯烃分子受到催化剂酸性中心的影响，因此产生裂变，从而形成正碳离子，随后分子进行叠合反应。在催化剂的作用下，不稳定的iC8H16组分发生异构化，从而形成辛烯，具有较强的稳定性，或在环化脱氢反应后，形成单环芳烃，形成的混合芳烃馏分其研究法辛烷值大于93。如反应深度不同，在经过叠合和异构反应后，不稳定的iC8H16组分形成十六烯，在环化脱氢的作用下，部分形成双环芳烃。

在各反应环节生成的烯烃等组分，经过活化后，会长时间吸附于催化剂活性中心，如果不能对其马上进行脱附，则会出现脱氢反应现象，此时，生成的有机物含氢量非常低，长时间的吸附会影响催化剂的作用，失去活性的催化剂再生后，可以将其活性再次恢复。

2 影响混合芳烃收率的因素分析

2.1 原料干气进料量

通常情况下，进料量大概在1600kg/h左右，混合进料量约为2500kg/h，由于烯烃在干气中的含量比较高，因此，首先需要利用贫气，对干气进行催化裂化处置。催化剂的用量控制在8t作用，空速值要比设计值偏低，约为0.31h-1，在空速值偏低的情况下，物料停留时间长，在此情况下，反应器的温度就会升高，从而加深反应深度，混合芳烃组分经过裂解，生成烷烃，和液化气组分，导致混合芳烃的产量大大降低。除此之外，在过低的反应器空速作用下，物料会呈现不均匀的分布状态，较高的局面温度会造成“偏流”情况的出现，从而对反应器温升控制产生影响。

根据装置实际的运行情况，如果烯烃的体积占到18%时，在原料干气不断增加的情况下，反应空速值和物料的反应速率也会因此受到影响，随之提高，叠合反应单程转化率得以提升，从而混合芳烃收率提高。

综上所述，在不断的提高原料干气进料量后，烯烃含量也会随之增加，随着物料反应速率的提高，混合芳烃的产量也得以提高；相反，混合芳烃收率将会降低。

2.2 原料中的烯烃含量

实践表明，随着乙烯含量的不断增加，乙烯的转化率也随之增高，同时在乙烯转化率的作用下，混合芳烃收率随之增高。

如果乙烯含量的含量超过合理值，在其反应下，乙烯所释放的热量较多，此时，反应器床层轻则出现温升剧烈，重则导致飞温，出现裂解，从而混合芳烃产量降低，反之，反应器床层温升出现下降的情况，降低了裂解反应。

2.3 加热炉温度控制与催化剂活性的关系

在控制反应方面，普遍采用的方法就是对加热炉的出口温度进行调整。反应时间的不断增加，催化剂在积碳的作用下，逐渐失去活性，因此，为了保证转化率，必须对加热炉的出口温度进行调整，避免催化剂失去活性，促进促发反应，使得乙烯含量降低，最终达到提高混合芳烃收率的目的。

2.3.1 催化剂活性高峰期

一旦催化剂的活性达到高峰期，此时的反应速率也非常快，放热量增加，当反应器处于前期阶段时，床层的温升十分明显。此时，乙烯体积在0-0.3%之间，丙烷体积在2.0-3.55之间。造成这种现象的原因就是催化剂的活性极强，在反应不断加剧的过程中，积碳速率大大提高，从而催化剂的活性丧失较快，此时，加热炉的出口温度急剧上升。

通过图1我们不难看出，有效的加热炉出口温度进行提高，以此使催化剂的活性得以弥补，乙烯的含量将会有效降低，当催化剂处于活性高峰期时乙烯转化率达到最大值，为100%，此时，在贫气中，含有大量的丙烷。

图1 加热炉出口温度，贫气中乙烯含量、丙烷含量与催化剂活性的关系

2.3.2 催化剂活性平稳期

当催化剂逐渐进入平稳期时，此时的反应器床层温升受到其影响，较为平稳，当床层温升约为10℃时，床层受到的影响较小，随着床层温升不断提高，受到加热炉口温度以及原料干气进料量的影响也越来越大。当催化剂活性处于平稳时期下，加热炉出口温度大致在280—320℃之间，温度上升的较为缓慢，同时，混合芳烃产量也比较平稳。

2.3.3 催化剂活性衰减期

当催化剂活性进入衰减期时，此时加热炉出口温度高达350℃左右，各段床层温度随之增高，深度脱氢反应呈现增强的趋势。随着积炭不断增加，催化剂的活性丧失速度逐渐随之加快，乙烯转化率的较低。同时，在催化剂活性作用的影响下，乙烯含量将会不断增加，当乙烯体积在5%左右时，混合芳烃产量明显下降，而此时，及时采用上述方法，已经无法对催化剂的活性丧失进行弥补。针对于此情况，需要马上对反应器进行切换。

图2 加热炉出口温度与混合芳烃产量的关系

2.3.4 分馏塔的分离效率

当混合芳烃从反应器中出来以后，需要通过低温材料对其进行换热，当温度达到规定的标准之后，将其送至分馏塔中，混合芳烃以及富气通过塔顶馏出，而产生的燃料油地步排除后，待其冷却，进行装置，即可完成分离工作。因此，我们不难看出，分馏塔的分离效率与混合芳烃的收率也有着密切的关系。通过研究发现，如果催化剂活性处于高峰时期，此时的塔顶温度也将越来越高，也就意味着混合芳烃干点越来越高，值得注意的是，当温度超过200℃时，就会给混合芳烃的质量带来影响，因此，对分馏塔的温度进行控制十分重要，要避免其温度过高带来负面影响。当催化剂活性处于平稳阶段时，在此阶段下，各工艺参数同样处于相对平稳的状态，此时工作人员要加强对分馏塔分离系统压力与塔顶温度关系的关注。当催化剂活性进入衰减时期时，此时的加热炉出口温度增加极为明显，反应深度受其影响，发生改变，iC8H16组分经过环化脱氢反应，生成双环芳烃，其转化率也得以提高，在此情况下，会产生大量的燃料油生。根据实际工作经验，当混合芳烃的干点在200-210℃之间时，混合芳烃的收率达到最佳。