RIC-200型C8芳烴異構化催化劑在國產化芳烴裝置的工業應用

秦 文 戈

(中國石化海南煉油化工有限公司，海南 洋浦 578101)

RIC-200型C8芳烴異構化催化劑在國產化芳烴裝置的工業應用

秦 文 戈

(中國石化海南煉油化工有限公司，海南 洋浦 578101)

介紹了RIC-200型C8芳烴異構化催化劑在中國石化海南煉油化工有限公司600 kt/a對二甲苯大型國產化芳烴聯合裝置的工業應用情況。該芳烴聯合裝置全部采用國產化技術，RIC-200型催化劑首次應用在國產化異構化工藝中。工業應用結果表明：芳烴聯合裝置國產化工藝合理，RIC-200催化劑的異構化活性高，生成率為22.86%，乙苯轉化率為27.40%，單程C8芳烴損失率為2.28%，表明RIC-200催化劑具有優良的活性和選擇性，裝置在110%的較高負荷下，可以滿足多產對二甲苯的要求。

芳烴聯合裝置 RIC-200 活性 選擇性

2013年12月，中國石化首套國產化大型芳烴聯合裝置在中國石化海南煉油化工有限公司(簡稱海南煉化)建成投產，該裝置全部采用國產化工藝技術，其設計對二甲苯產能為600 kt/a。該聯合裝置以C6+重整生成油和外購混合二甲苯為原料，主要產品為對二甲苯(PX)、鄰二甲苯和苯。C8芳烴異構化單元是芳烴裝置的重要組成部分之一，其作用主要是將經過吸附分離單元分離PX產品后的貧PX混合C8芳烴，反應轉化為近熱力學平衡組成的混合C8芳烴。異構化單元的核心是C8芳烴異構化催化劑，其性能會影響到整個芳烴裝置的經濟效益[1-3]。本裝置異構化單元采用中國石化石油化工科學研究院(簡稱石科院)研發的RIC-200型催化劑，該催化劑是石科院最新一代含貴金屬的乙苯轉化型C8芳烴異構化催化劑[4-5]，于2010年在中國石化天津分公司2號芳烴裝置進行了首次工業應用試驗，并取得成功，2012年在中國石化揚子石油化工有限公司250 kt/a的2號芳烴裝置進行了工業應用。本次海南煉化的異構化催化劑是RIC-200型催化劑在國產化大型化裝置的首次應用，本文主要介紹該催化劑在海南煉化600 kt/a芳烴裝置上的工業應用情況。

1 異構化工藝流程

海南煉化芳烴聯合裝置為國內首套全部采用國產化技術的芳烴裝置，在芳烴聯合裝置中異構化單元是增產PX的關鍵步驟[6-7]，異構化工藝流程示意見圖1。抽余液塔側線的貧PX C8芳烴與循環氫混合后進入高效板式換熱器換熱，通過加熱爐加熱后進入反應器，反應產物與進料換熱后，經空氣冷卻器冷卻后，進入高壓分離罐分離，高壓分離罐頂部氣體至循環氫壓縮機入口循環，底部液體進入脫庚烷塔分離，脫庚烷塔內包含苯及主要是C7環烷烴和鏈烷烴以下的其它輕組分由塔頂分出，送入汽提塔，液相從塔底送芳烴抽提單元，氣相從塔頂送燃料氣管網，脫庚烷塔塔底物料進二甲苯分離單元。反應系統的設計操作參數見表1。

表1 反應系統的設計操作參數

圖1 異構化工藝流程示意

2 RIC-200催化劑的工業應用

2.1 催化劑開工前的處理

為了防止反應系統中殘存的雜物、水汽等對異構化催化劑造成不利影響，需在催化劑裝劑之前啟動壓縮機和加熱爐對反應系統進行空燒。循環介質使用低氧含量的氮氣，氧氣體積分數控制在3%～5%，空燒溫度450 ℃，恒溫6 h。

異構化反應加熱爐烘爐和反應系統干燥結束后，打開反應器，對反應器內構件進行檢查，確認合格后，采用傳統的布袋裝填的方法進行催化劑裝填，共裝填催化劑102.8 t，裝填堆比為0.67 t/m3。

為了防止催化劑在運輸、裝填等環節吸附的水分對催化劑性能造成影響，在催化劑裝填完成后，在氫氣環境下對催化劑進行補充干燥的處理，具體為：以氫氣為介質，啟動循環壓縮機，將反應器升溫至400 ℃，恒溫4 h后，降溫至設定的反應溫度，等待投料，催化劑中的水一部分經風冷、水冷后由高壓分離罐底部排出，一部分隨氣體排放。

2.2 投料開工

在異構化反應系統投料前，建立穩定吸附分離、異構化脫庚烷塔、二甲苯塔之間的長循環，提高抽余液塔側線緩沖罐和脫庚烷塔的液位。為了抑制進油初期產生相對劇烈的加氫和裂化反應，降低反應器溫升，提前降低異構化進料中的乙苯含量，具體進料組成見表2。催化劑干燥后將反應器入口溫度控制在320 ℃，氫純度(φ)控制在98%以上，投料前將反應器入口溫度快速提高至340 ℃，打開反應器進料閥，液體物料引入異構化反應器。投料時進料負荷為80%(266 t/h)，10～15 min內負荷提高至90%(299 t/h)，投料前工藝條件見表3。

表2 異構化進料組成 w，%

表3 投料前的工藝條件

異構化裝置投料時的補充氫采用變壓吸附(PSA)得到的純氫，補充氫量維持在25 000～30 000 m3/h(標準狀態)，循環氫純度(φ)最低降至70.9%，反應器出口溫度最高升至409 ℃，反應器最高溫升為49 ℃。溫升高、循環氫純度下降的主要原因是催化劑的初活性高，異構化進料中的乙苯含量相對較高；進料中的C8非芳烴含量低，進油初期會產生相對劇烈的加氫和裂化反應。由于本裝置為新建裝置的首次開工，二甲苯回路中的C8非芳烴含量較低，只有整個二甲苯回路中形成穩定的C8非芳烴循環量，異構化反應器進料中C8非芳烴含量達到8%左右時，才能有效控制異構化反應溫升，由于整個系統的容積較大，置換速度較慢，投料72 h后反應器溫升才降至10 ℃。

異構化單元投料過程工藝參數變化趨勢見圖2和圖3。

圖2 異構化單元投料過程反應器進、出口溫度及高壓分離器壓力變化趨勢■—反應器入口溫度； ●—反應器出口溫度； ▲—高壓分離器壓力

圖3 異構化單元投料過程反應系統循環氫量及循環氫純度變化趨勢■—循環氫量； ●—循環氫純度

2.3 工業標定

為了考核裝置的運行能力和水平及各項性能指標，在開工10周后，于2014年3月8日9：00至3月11日9：00對裝置進行初步標定，標定期間的工藝條件及性能指標分別見表4和表5。

表4 標定工藝條件

表5 RIC-200異構化催化劑性能指標

從催化劑性能工業標定結果看，RIC-200型C8芳烴異構化催化劑在國產化大型芳烴裝置的應用完全達到預期目標，尤其在開工至初步標定的近3個月中，異構化單元一直保持較高的負荷(約110%)。

盡管高負荷運轉有利于催化劑盡快度過初活性期，但是由于裝置運行時間較短，催化劑狀態仍處于初活性末期，為了保證整個裝置運轉的經濟性，盡量降低C8芳烴的損失，尤其是裂解損失，控制歧化副反應，不宜將PX生成率控制過高(如大于23%)，同時，根據整個裝置新鮮物料中乙苯的含量，將乙苯轉化率控制在合適的水平，有利于降低產物中C8非芳烴的含量，提高吸附進料中的PX濃度，最大化生產PX，同時達到節能降耗的目的[8-9]。

3 結 論

RIC-200型C8芳烴異構化催化劑在國產化大型芳烴裝置中工業運行成功。催化劑裝填及投料開工控制良好，過程正常，投料過程中反應器進出口最大溫升為49 ℃，循環氫純度(φ)最低為70.9%。工業標定結果表明，催化劑在110%負荷下，PX生成率為22.86%、乙苯轉化率為27.40%，單程C8芳烴損失率為2.28%，均超過合同指標要求，能夠滿足海南煉化芳烴裝置的生產需求。

[1] 姚國欣.二甲苯異構化技術進展[J].現代化工，1990(4)：23-27

[2] 王建偉，桂壽喜，景振華.二甲苯異構化催化劑的研究進展[J].化工進展，2004，23(3)：244-259

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APPLICATION OF C8AROMATIC ISOMARIZATION CATALYST RIC-200 IN DOMESTIC AROMATICS COMPLEX

Qin Wenge

(HainanPetrochemicalCo.Ltd.，SINOPEC，Haipu，Yangnan578101)

The first industrial application of RIC-200 C8aromatics isomerization catalyst in a domestic 600 kt/a aromatics complex in Hainan Petrochemical Co. Ltd SINOPEC was introduced. The industrial results indicate that the domestic technology of aromatic complex is successful. The energy consumpton is relatively low and the RIC-200 catalyst performs a high activity and selectivity under the high load of 110%. The PX isomerization rate on RIC-200 catalyst is 22.86%， the ethylbenzene conversion rate is 27.40%， C8aromatics loss in a singl-pass is 2.28%. It is concluded that the RIC-200 catalyst can satisfy the demand of maximum PX production for a PX complex.

aromatic complex； RIC-200 catalyst； activity； selectivity

2014-11-15； 修改稿收到日期： 2015-03-26。

秦文戈，本科，工程師，從事芳烴轉化的技術管理工作。

趙斌，E-mail：zhaobin.ripp@sinopec.com。