异构化催化剂I-350R的应用运行

异构化催化剂 I-350R的应用运行

赵志勇

福建联合石油化工有限公司 泉州 362800

摘 要 福建联合石油化工有限公司2013年10月进行节能改造，异构化催化剂由乙苯转化型更换为脱乙基型催化剂I-350R，本文针对脱乙基型催化剂的投料运行情况进行分析，目前已运行七年多，乙苯的转化率在63%~66%，异构化活性在23%左右。

关键词 异构化 脱乙基型催化剂

1.前言

异构化装置是芳烃联合装置生产对二甲苯的重要组成部分，原料来自吸附分离装置抽余液塔侧线的贫PX C₈A。异构化催化剂分为乙苯转化型和脱乙基型两个类别，乙苯转化型将乙苯异构化为二甲苯，脱乙基型主要将乙苯转化为苯^[1]。福建联合石油化工有限公司异构化装置采用了美国环球油品公司（UOP）的ISOMAR工艺技术，在2013年10月节能改造后，使用UOP研制的I-350脱乙基催化剂，原料在临氢条件下进行异构化和脱乙基反应，将原料转化成接近平衡状态浓度的C₈A，经脱庚烷塔除去反应生成的轻馏分和白土脱烯烃处理后，送往二甲苯分馏装置；脱庚烷塔顶与歧化汽提塔顶的轻馏分经汽提塔汽提后，塔底液体送抽提装置，塔顶的低压干气经干气压缩机升压后送至乙烯装置。本装置处理能力为320万吨/年，年设计运行时间为8400小时。

Isomar的原理被分为两部分：反应和Isomar装置I-350催化剂。环球油品公司（UOP）Isomar装置工艺的主要功能就是选择性地恢复来自混合物的二甲苯的近似平衡分布，此混合物已经完全脱除了一种或多种二甲苯异构物。除了将二甲苯异构化之外，I-350催化剂可以将乙苯脱烷烃生成苯，并且将Isomar装置进料中的饱和烃裂解。裂解反应很重要，因为此反应可以脱除在相同的沸程内的部分饱和烃，例如邻二甲苯。如果这些饱和烃没有被转化为可以轻易被脱除的较轻质化合物，这些饱和烃将在Isomar装置循环回路中积累到降低邻二甲苯产品纯度的水平。

2.催化剂理化性质

2.1异构化催化剂技术指标

异构化装置催化剂I-350 是一种具有双重功能的球型滴油催化剂，融合了酸性沸石晶体和金属活性中心（铂）的功能。I-350催化剂中沸石的酸性功能促进了乙苯的脱烷基化反应以及二甲苯的异构化反应。 I-350催化剂的酸性功能非常稳定，并且不需要注入氯化物来维持此功能。促进乙苯脱烷基化的金属功能（铂）在一定程度上受到焦炭沉积的影响。因此，在催化剂循环的过程中，通常可以观察到乙苯脱烷基化活性的缓慢下降。可以通过提高反应器温度来予以补偿，催化剂技术指标见表1。

表1 I-350催化剂技术指标

2.2 催化剂性能保证与承诺

异构化催化剂性能保证见表2

表2 I-350催化剂性能保证^[2]

2.3催化剂使用寿命

在催化剂测试期间，装置必须引入正确的进料和补充氢气，也必须满足表3的操作条件，当EB转化率为61%时，视为催化剂寿命末期，此时每公斤催化剂可加工不小于588吨原料，如果异构化进料370吨/小时，每年运行8400小时，预计寿命7.75年。

表3 I-350操作指标

3.催化剂装填情况

脱乙基型异构化工艺在反应器形式上有两种，一是径向的，二是轴向的。轴向反应器采用双床层或多床层催化剂体系，以ExxonMobil开发的AMHAI和XyMax为代表^[3]。UOP公司I-350催化剂采用径向反应器，催化剂装填于2013年11月28日12:00开始，于2013年12月3日15:30结束，共装填催化剂41吨。此次节能改造反应器、压缩机、板换都没有更换，由于异构化原来催化剂是转化型催化剂，催化剂装填127吨，因此反应器尺寸较大φ4400×14000，此次装填的异构化脱乙基型催化剂体积约74.9m

³,只能在靠中心管内侧加装一部分6mm瓷球来填充体积，对反应器内的物料分配可能会产生影响。

4.催化剂标定

2013年12月17日13：45时，异构化开始投料，2013年12月23日异构化催化剂钝化结束，由于受PX市场行情等因素影响，二甲苯装置一直处于低负荷运行，直到2014年6月份，PX市场行情见好，才决定在2014年6月18日至6月20日进行装置标定，标定期间原料分析见表4，标定期间异构化进料基本满足UOP的要求，标定期间异构化的操作条件与UOP的要求对比见表5，从6月10日开始逐步将异构化负荷提到360吨/小时，不论是低空速还是高空速下运行，I-350R催化剂的活性和选择性都是比较稳定的。

表4 标定期间I-350R原料分析

表5 标定期间I-350R操作条件与UOP要求的对比

标定期间I-350R的EB转化率在65%以上，二甲苯保留在97.8%以上，都能满足UOP技术协议的性能保证，标定期间I-350R的活性及选择性见表6，PX/X值比保证值偏低，保证值是23.3%，标定期间在23.1%左右，PX/X偏低的原因：a、异构化压缩机能力大，转速降到接近额定转速值，旁路阀开35%，氢烃比为3.5~3.8，还是明显高于UOP给的操作值2.5~3.0。b、分析方法存在差异，UOP要求采用UOP744分析方法，而我公司采用的是企标FREP-检验方法-128-2010。

表6 标定期间I-350R的活性及选择性

5.催化剂性能变化情况

异构化催化剂I-350是从2013年12月开始投料，运行至今92个月，目前的运行状况见表7，反应温度从初期的350℃提至目前371℃，提高温度目的主要是保证乙苯的转化率，但同时也要控制C8A的损失，在催化剂使用初期提温较快，反应温度到365℃后，催化剂的性能到了稳定期，近两年反应温度只提高4℃。高分罐压力始终控制在1.14MPa，末期不需要提压操作，氢纯度维持在80%左右操作。

表7 I-350R目前运行状况

6.结束语

UOP脱乙基型异构化催化剂I-350反应温升低，一般在2.5℃，耗氢量低，补充重整氢只需2000m3/h,不需要注水，但要控制进料水含量，空速可以达到10，标定期间芳烃联合装置综合能耗494kg标油/tPX，较改造前下降18%，对于节能降耗脱乙基型异构化催化剂是比较好选择。

福建联合石化异构化装置I-350催化剂到目前共运行92个月，总体情况良好，EB转化率始终保持在65%左右，异构化活性（pX/ΣX%）23.1%，二甲苯损失低于1.5%，由于压缩机和板换都没有更换，氢烃比偏高，不利于节能，另外异构化活性（pX/ΣX%）偏低。

参考文献

[1] 戴厚良.芳烃技术.中国石化出版社，2014.11

[2]UOP, FREP- Performance Test Procedures - I 350 - Isomar Unit – 20131119

[3] 李燕秋，白尔铮，段启伟.芳烃生产技术的新进展[J].石油化工，2005，34：309-315