低苯烯比节能型异丙苯催化剂的工业应用

2018-06-11肖松斌

资源节约与环保 2018年5期

肖松斌

（中沙（天津）石化有限公司天津 300270）

引言

异丙苯是一种重要的有机化工原料，主要用于生产苯酚和丙酮，也可用作油漆、清漆和搪瓷珐琅的稀释剂以及高辛烷值航空燃料油组份，还可用于制造聚合和氧化催化剂，用途十分广泛。异丙苯合成方法主要有固体磷酸法（SPA）、AlCl3法和分子筛液相合成法[1]。固体磷酸法和AlCl3法存在污染大、腐蚀严重及产品质量低等缺点，目前已基本被淘汰。分子筛液相合成异丙苯法的核心是分子筛催化剂，与固体磷酸和AlCl3相比，分子筛催化剂本身具有无腐蚀、无污染、再生周期长、产品质量高等优点[2]。

目前已实现异丙苯生产工业化的分子筛催化剂主要有Mobil/Badger的MCM-22和MCM-56催化剂，EniChem的硼改性β沸石催化剂，UOP的MgAPSO-31沸石催化剂，CDTech的Ω、γ和β催化剂，Dow的高脱铝丝光沸石催化剂[1][3]，Polimeri的PBE1沸石催化剂[4]，北京燕山石化的以Beta沸石为主要成分的FX-01和YSBH-1催化剂[5]。苯烯摩尔比是催化剂的关键条件之一，苯烯比越低，苯循环量越低，能耗也就越低，但对催化剂性能要求更高。成功的催化剂需要在低苯烯比时保证其选择性、活性、稳定性以及产品质量。

1 情况介绍

天津30万吨/年异丙苯项目工艺技术选用中国石化上海石油化工研究院开发的S-ACT异丙苯成套技术，并采用该院自主研发的MP-01和MP-02专利分子筛催化剂。本项目属于中石化集团“十条龙”项目之一，实现了国内自主研发的30万吨规模级节能型异丙苯成套技术首次工业应用。

天津30万吨/年异丙苯项目采用三塔分离流程，从界区引入的新鲜苯经过保护床预处理后进入苯塔，从侧线采出干苯，与经过处理的丙烯原料一起进入烷基化反应器，在MP-01催化下发生烷基化反应，反应液进入苯塔，粗异丙苯在塔釜累积并进入异丙苯塔，通过常压精馏在塔顶得到异丙苯产品，塔底重组分进入多异丙苯塔，从侧线采出多异丙苯，与苯塔侧线采出的干苯混合后进入烷基转移反应器，在MP-02催化下发生烷基转移反应，反应液返回苯塔，形成循环。流程简图如图1所示。

图1 异丙苯项目流程简介

2 烷基化催化剂MP-01反应性能

2.1 MP-01的活性和选择性考察

对于苯和丙烯液相烷基化合成异丙苯技术，苯烯摩尔比是影响生产效率的关键因素之一。由于是大型工业化应用，我们在工艺包规定的操作条件下，在工艺包允许范围内调整苯烯摩尔比，分析新型催化剂MP-01的反应性能。

2.1.1 苯烯摩尔比3.0

烷基化反应器入口温度在150℃，反应器压力为2.45MPaG，苯烯摩尔比为3.0，反应器出口产物中异丙苯含量均值33.3%，二异丙苯均值5.7%，三异丙苯均值0.2%。异丙苯选择性在88.6%左右，正丙苯/异丙苯（NPB/IPB）均值170ppm，丙烯转化率为99.999%。反应性能如图2所示：

图2 苯烯摩尔比为3时反应性能

2.1.2 苯烯摩尔比2.5

烷基化反应器入口温度在150℃，反应器压力为2.45MPaG，苯烯摩尔比为2.5的条件下，反应器出口产物中异丙苯含量均值38.5%，二异丙苯均值8.0%，三异丙苯均值0.3%。异丙苯选择性在86.3%左右，丙基选择性均值99%，正丙苯/异丙苯（NPB/IPB）均值180ppm，丙烯转化率为99.999%。反应性能如图3所示：

图3 苯烯摩尔比为2.5时反应性能

2.1.4 不同苯烯摩尔比下的异丙苯选择性

维持反应器入口温度在150℃，反应器压力为2.45MPaG，苯烯摩尔比为2.0～3.0，异丙苯选择性与苯烯摩尔比的关系如图5所示：

图5 不同苯烯比下的异丙苯选择性

在工业应用的操作条件范围内，异丙苯选择性基本与苯烯摩尔比呈线性关系，苯烯摩尔比越大，异丙苯选择性越高，这与上海石油化工研究院周斌的实验结论一致[6]。从工业应用结果看，苯烯摩尔比降低1，异丙苯选择性降低4%。然而即使苯烯摩尔比降至2，仍能获得84.4%的异丙苯选择性。

2.1.5 小结

对于烷基化反应，反应器入口温度150℃，反应器压力2.45MPaG，苯烯摩尔比在2.0～3.0，能获得良好反应性能：丙烯转化率达99.999%，丙基选择性达99%，正丙苯/异丙苯在170ppm左右。异丙苯选择性达84.4～88.6%，即使在苯烯摩尔比2.0时，仍维持84.4%的异丙苯选择性。相比EniChem公司使用的硼置换的β沸石催化剂需要7.4左右的苯烯摩尔比，大连理工大学研究成功的BPA异丙苯催化剂需要7左右的苯烯摩尔比[5]，体现了MP-01催化剂良好的活性和选择性。