两种镍系催化剂在裂解汽油加氢工艺中的应用研究

2016-09-14陈厚信

石油化工应用 2016年8期

陈厚信

陈厚信

（中国石油独山子石化公司炼油厂化验室，新疆克拉玛依833699）

本文就进口催化剂K和国产催化剂L做大小乙烯两套裂解装置裂解汽油一段加氢催化剂，针对两套裂解装置裂解汽油一段加氢产品性质的差异，在实验室对两种Ni系催化剂进行了260 h对比评价试验，从相同工况的平行试验及不同工况的交换考察试验两个方面，对比分析了两种催化剂的加氢活性及选择性。

裂解汽油；一段加氢；对比试验

乙烯装置中裂解汽油的利用是提高装置综合经济效益的主要途径之一。由于裂解汽油组成复杂、热稳定性差，通常先经一段选择性加氢除去二烯烃及苯乙烯和二段加氢脱硫后，主要用于芳烃抽提。裂解汽油一段加氢催化剂的开发和应用先后经历了贵金属Pd系催化剂和非贵金属Ni系催化剂，由于和贵金属催化剂相比，非贵金属Ni系催化剂在抗硫、抗砷和抗水等杂质方面有较明显的优势，价格优势也十分明显，纷纷被国内厂家采用，用户反应效果良好，近些年贵金属Pd系催化剂在逐渐被Ni系催化剂取代［1-3］。

独山子石化小乙烯装置裂解汽油一段加氢先后使用了进口催化剂HO-55和HTC-200，分别为Pd系和Ni系催化剂，近几年应用了国产Ni系催化剂L，其加氢性能优于催化剂HTC-200。独山子石化大乙烯装置裂解汽油一段加氢采用进口催化剂K，其加氢产品双烯值、溴价、苯乙烯等分析结果好于小乙烯装置，产品性质相对较优。由于工业生产装置两种一段Ni系催化剂处在不同的活性期，为了比较两种催化剂的加氢性能，在实验室进行了催化剂对比评价试验。对比评价试验讨论了两种Ni系催化剂的加氢性能，对生产装置以后催化剂的评选、两种催化剂性价比的评价具有指导意义。

1　试验部分

1.1试验原料油

分别从大小乙烯装置取得裂解汽油，性质分析（见表1）。由于裂解汽油双烯及苯乙烯含量较高，其一段加氢进料需采用不同比例的加氢产品进行稀释，稀释比为1：2～5（新鲜油：产品）。

1.2催化剂装填及评价装置

评价试验在200 mL高压加氢试验装置上进行，该装置为等温床试验装置，两个反应器平行运转，催化剂分别为K和L，催化剂装填量均为100 mL，采用Ф2惰性瓷球按1：1稀释，在催化剂床层上部和下部各装填一定体积的Ф5惰性瓷球，单个反应器流程图（见图1）。

表1　裂解汽油性质

1.3试验方案

试验方案为同等工艺条件下两种催化剂的平行试验（见表2），采用相同的试验原料油，试验方案为大乙烯裂解汽油及工艺条件用于小乙烯催化剂L（见表3），小乙烯裂解汽油及工艺条件用于大乙烯催化剂K，交换考察了两种催化剂的加氢性能。

表2　平行试验方案

表3　交换考察试验方案

1.4催化剂预处理

催化剂K/L氢气还原工艺条件压力均为3.5 MPa，氢剂比：100（H2流量100 L/h），温度曲线（见图2和图3）。氢气还原后用石脑油对催化剂进行钝化约4 h，之后开始进配制好的原料油。

图2　催化剂K氢气还原温度曲线

图3　催化剂L氢气还原温度曲线

2　试验结果与讨论

对加氢产品每24 h取样一次，分析双烯值、溴价及色谱组成，分析数据（见表4、表5和表6），对分析数据进行了对比（见图4，图5），柱状图中数据为大乙烯数据与小乙烯数据的差值。催化剂物性分析（见表7）。

从表4和图4中试验数据分析可以得出，在相同工艺条件下，两种催化剂双烯烃饱和率相当，K/L-5饱和率最高为95.0％，这与其入口温度较高有关，K/L-1饱和率最低为85.0％，这可能与试验初期催化剂的稳定性有关，由于K/L-2空速较小，其双烯饱和率比K/ L-3及K/L-4高。从烯烃饱和率看，在空速为1.0 h-1时，烯烃饱和率相当，当空速提高到1.8 h-1时，小乙烯催化剂单烯烃饱和率较高，加氢选择性较差，在入口温度为48℃，体积空速为1.8 h-1时，小乙烯催化剂烯烃饱和率达到最高值31.5％。

表4　平行试验数据

表5　交换考察试验数据

表6　产品色谱分析结果（单位：wt％）

表7　催化剂物性分析

从表5工艺条件K和L分析结果可以看出，大乙烯催化剂加氢性能较优异，双烯烃及总烯烃饱和率比小乙烯催化剂分别高1.6％和2.0％，这与催化剂的性能相关外还与加氢工艺条件有关，大乙烯催化剂入口温度低但体积空速较低。两种催化剂由于交换了试验原料及工艺条件，产品双烯值及溴价表现出明显差异，大乙烯催化剂双烯烃及总烯烃饱和率都明显较高，工艺条件K/L-8中双烯烃及总烯烃饱和率差异最大，K-8比L-8双烯烃及总烯烃饱和率分别高5％和11.6％（见图4，图5）。