YN-1型催化劑在裂解預加氫裝置上的工業應用

柴忠義，杜 周，王 偉

（1. 中國石化 北化院燕山分院，北京 102500；2. 新疆獨山子天利實業總公司，新疆 獨山子 833600）

柴忠義1，杜 周1，王 偉2

（1. 中國石化 北化院燕山分院，北京 102500；2. 新疆獨山子天利實業總公司，新疆 獨山子 833600）

以TiO2-Al2O3復合物為載體， 采用浸漬法負載金屬Ni制備了Ni/TiO2-Al2O3裂解汽油預加氫催化劑（YN-1型）。針對裂解原料在實驗室200 mL加氫小試裝置上進行了評價，并在新疆獨山子天利實業總公司裂解預加氫裝置上對該催化劑進行了工業應用。實驗室評價結果表明，YN-1型催化劑用于裂解原料一段加氫，不但具有良好的低溫加氫活性和選擇性，且穩定性良好；工業應用結果表明，在反應器入口溫度遠低于設計溫度的條件下，對于膠質含量（基于100 mL 原料油）大于100 mg和溴價（基于100 g原料油）大于95 g的裂解原料進行預加氫，裝置操作平穩，催化劑床層未出現飛溫現象，催化劑能夠適應超過90 ℃的反應溫升；加氫產品中苯乙烯類芳烴、二烯烴、雙環二烯烴和茚的含量（w）比原料分別下降了75.51%，91.00%，85.51%，56.64%，且芳烴沒有損失。

裂解汽油；選擇加氫；Ni/TiO2-Al2O3催化劑；

中國石油新疆獨山子天利實業總公司苯乙烯廠使用獨山子石化公司的乙烯副產裂解汽油餾分，先分離出C8餾分進行加氫除苯乙炔，抽提苯乙烯，然后選用中國石化北京化工研究院燕山分院的Ni/ TiO2-Al2O3催化劑（YN-1型）［4-8］對高烯烴和高膠質的裂解進行預加氫；預加氫產物再在新疆獨山子天利實業總公司化工一廠石油萘裝置上進行加氫精制，生產高芳烴溶劑油混合二甲苯、三甲苯、四甲苯和混合苯，以提高產品的附加值。

本工作以TiO2-Al2O3復合物為載體， 采用浸漬法負載金屬Ni制備了YN-1型催化劑。針對裂解原料在實驗室200 mL加氫小試裝置上進行了評價，并在新疆獨山子天利實業總公司裂解預加氫裝置上對該催化劑進行了工業應用。

1 催化劑的制備和評價

1.1 試劑及原料

硫酸鈦：分析純，國藥集團化學試劑有限公司；硫酸鋁：分析純，南臺華鑫化工有限公司；硝酸鎳：分析純，天津市中泰化學試劑有限公司；氫氣：純度大于96.30%，中國石化北京燕山分公司化工一廠；氨水、去離子水：實驗室自制。

表1 裂解原料的性質Table 1 Properties of pyrolysis

表1 裂解原料的性質Table 1 Properties of pyrolysis

Item Analysis result Method Appearance Yellow Relative density/ (g·mL-1)0.93 Weighting method0.94 Density meter methodDiene value (100 g oil)/g 4.00 Maleic anhydride method Bromine valence (100 g oil)/g 54.80 Potassium iodide method Sulfur/(μg·g-1) 36.50 Microcoulometric method

表2 裂解原料的組成Table 2 Composition of the pyrolysis

表2 裂解原料的組成Table 2 Composition of the pyrolysis

Component w/% Cyclopentadiene 0.05 Cyclohexadiene 0.05 Benzene 0.08 Methyl benzene 0.08 Ethyl benzene 0.63 Xylene 2.52 Styrene 3.42 Cumene 0.02 C90.03 Methyl styrene 15.60 Propyl benzene 0.41 Methyl ethyl benzene 2.57α-Methyl styrene 1.38 Allyl benzene 2.42 Methyl allyl benzene 0.94 Indane 0.09 Indene 5.06 Dimethyl styrene 9.89 Dihydro dicyclopentadiene 22.92 Dimethyl ethyl benzene 1.68 Methyl allyl benzene 1.66 Dicyclopentane 6.93 Methyl dicyclopentadiene Not detected Methyl dihydro dicyclopentadiene 1.23 Divinyl benzene 0.43 Methyl indene 13.87 Dihydro naphthalene 2.97 Trimethyl styrene 0.17 Methyl dihydro naphthalene 0.38 Naphthalene 0.18 Dimethyl dihydro dicyclopentadiene 0.30 Phenyl methyl hexane 0.43 Tetramethyl dihydro dicyclopentadiene 0.09 Others 1.52Total 100.00= = =

1.2 復合載體的制備

用硫酸鈦與去離子水配制成0.04～0.15 g/mL的鈦化合物水溶液，用硫酸鋁與去離子水配制成0.07～0.15 g/mL的鋁化合物水溶液，將兩種溶液混合，加熱升溫至一定溫度，加入含量（w）為5%～10%的氨水溶液，調節溶液pH為7～9，沉降20～40 min，過濾得到濾餅。

制得的濾餅用去離子水在一定溫度下洗滌30～60 min，再次過濾，此過程循環5次，洗去硫酸根離子和鐵離子等雜質，然后將所得濾餅于100～120 ℃下干燥數小時，干燥后的濾餅粉碎，擠壓成型，于一定溫度下焙燒數小時，制得TiO2含量（w）為5%～40%的TiO2-Al2O3復合載體。

1.3 催化劑的制備

用硝酸鎳分別配制成含量（x）分別為3%～30%和2%～10%的鎳鹽溶液，取100 g TiO2/Al2O3復合載體，用3%～30%的鎳鹽溶液浸漬，壓縮空氣吹干數分鐘，100～120 ℃下烘干數小時，再于一定溫度焙燒數小時，制得催化劑前體。所得的催化劑前體再次用2%～10%的鎳鹽溶液浸漬，用壓縮空氣吹干數分鐘，于100～120 ℃下烘干數小時，于一定溫度下焙燒數小時，制得YN-1型催化劑。表3為YN-1型催化劑的物性。

表3 YN-1型催化劑的物性Table 3 Properties of the YN-1catalyst

1.4 催化劑的實驗室評價

采用中國石化撫順化工研究院FYH-2001A型小型加氫裝置進行催化劑的實驗室評價。催化劑裝填量200 mL，設定初始操作條件后，反應溫度、壓力和流量等由微機自動控制。對催化劑進行還原和預硫化處理后，切換原料，升溫至反應條件，穩定后取樣分析。

加氫產物的指標用溴價和雙烯值表示，溴價采用碘化鉀法測定［9-11］， 雙烯值采用馬來酸酐法測定［12］。

1.5 工業應用裝置

圖1 工業應用裝置的工藝流程Fig.1 Process fow of the hydrogenation unit.1 Recycle hydrogen；2 Fresh hydrogen；3feed；4 Heavy component fractionating column；5 Heavy component；6 Hydrogenation reactor；7 Gas-liquid separation tank；8 Hydrogenation product

2 結果與討論

2.1 實驗室評價結果表4為產品的實驗室評價結果。由表4可知，在液態空速為2.0 h-1時，雙烯值下降57.30%～61.20%（與表1中數據對比，下同），溴價下降57.50%～59.30%；在液態空速為1.5 h-1時，雙烯值下降61.20%～71.80%，溴價下降63.80%～72.40%。

表5為不同液態空速下加氫產物的組成。由表5可知，原料中環二烯烴在液態空速為1.5 h-1和2.0 h-1的條件下加氫率均為100%（與表2中數據對比，下同），二氫雙環戊二烯類加氫率分別為69.07%和68.99%，苯乙烯芳烴類共軛二烯烴加氫率分別為98.80%和98.69%，產物中未見茚和甲基茚，表明茚和甲基茚全部被加氫為茚滿和甲基茚滿。

表4 產品的實驗室評價結果Table 4 Evaluation results of the products

表5 不同液態空速下加氫產物的組成Table 5 Hydrogenation product compositions under diferent LHSV

2.2 工業應用

2.2.1 操作與運行結果

預加氫反應器使用石油萘裝置的裂解C9～10原料作為開工原料以50%的進料負荷投料，逐步提高進料負荷至85%。表6為開車工藝條件及加氫產物結果。由表6可知，原料膠質含量低，負荷亦低，催化劑在35～40 ℃的常溫進料條件下，加氫產品的溴價小于90 g的指標要求，表現出良好的低溫加氫活性。

再逐步將開工原料切換為高膠質和高烯烴含量的正常原料。由表6還可知，在反應器入口溫度35～40 ℃、出口溫度98～120 ℃和進料負荷最高為85%條件下，YN-1型催化劑對膠質含量（基于100 mL 原料油）113～130 mg和溴價小于105.0～121.5 g的原料進行選擇加氫，加氫后產品溴價為28～50 g，符合產品指標要求。

表6 開車工藝條件及加氫產物結果Table 6 Conditions and results of the hydrogenation unit running

為了與下游石油萘裝置的加氫單元匹配，將裂解C9+預加氫的產品指標下調為溴價小于60 g，要求工藝做相應調整。2014年11月10日開始調整工藝，在進料負荷不變的條件下，采用提高反應器入口溫度和增加循環物料方法控制加氫反應。表7為調整后的工藝條件及加氫產物結果。由表7可知，通過提高反應器入口溫度和增大循環物料，YN-1型催化劑對膠質含量大于100 mg和溴價大于95 g的裂解C9+原料選擇加氫，產品溴價小于60 g，達到了下調產品指標的要求；反應放熱隨進料負荷的增加而增大，進料負荷為100%時，采用氫氣量14 077 Nm3/h和增大循環比（3～5）∶1的方法，帶走反應熱，使反應溫升可控，保證催化劑在溫升91.9 ℃條件下正常使用。

YN-1型催化劑能夠在原料膠質含量大于100 mL的不利條件下，采用較低的反應器入口溫度長時間保持正常的選擇加氫反應，保證產品質量合格，表明催化劑的容膠量大，能夠適應高膠質原料的運行。

表7 調整后的工藝條件及加氫產物結果Table 7 Process conditions and results after modifcation

2.2.2 分析與討論

表8 裂解原料組成和加氫產品組成的對比分析結果Table 8 Comparative between the pyrolysiscomposition and the product composition

表8 裂解原料組成和加氫產品組成的對比分析結果Table 8 Comparative between the pyrolysiscomposition and the product composition

Feed composition w/% Hydrogenation product composition w/% Cyclopentadiene 0.84 Cyclopentadiene 0.17 Methyl cyclopentadiene 1.05 Total diene 0.17 Total diene 1.89 Styrene 1.65 Styrene 0.45α-Methyl styrene 1.31 α-Methyl styrene 0.42 Methyl styrene 2.85 Methyl styrene 6.11 Methyl ethyl benzene + 18.89 Total styrene type aromatics 6.98p-methyl styrene Dicyclopentadiene 2.93β-Methyl styrene 3.80 Methyl dicyclopentadiene 2.76 Total dicyclodiene 28.50 Total dicyclodiene 5.69 Dicyclopentadiene 30.72 Propyl benzene 2.73 Dihydro dicyclopentadiene + dimethyl ethyl benzene 6.76 Methyl ethyl benzene 19.47 Trimethyl benzene 2.26 Methyl dicyclopentadiene 1.81 Indene 5.29 Total styrene type aromatics 39.29 Cyclopentane 1.01 Propyl benzene 0.83 Methyl cyclopentene 2.03 Methyl ethyl benzene 4.80 Ethyl cyclopentene 0.47 Trimethyl benzene 2.23 Ethyl benzene 1.04 Indene 12.20 Cumene 0.73 Indane 15.07 Total aromatics 55.32 Total aromatics 53.57 Dihydro dicyclopentadiene 18.78 Methyl dihydro dicyclopentadiene 5.23 Tetrahydro dicyclopentadiene 4.95 Others 10.26 Others 8.10 Total 100.00 Total 100.00

3 結論

2）使用大氫氣量和產物高循環比的方法，能夠帶走反應熱，有效控制反應溫升。

3）加氫產品中苯乙烯類芳烴、二烯烴、雙環二烯烴和茚的含量（w）比原料分別下降了75.51%，91.00%，85.51%，56.64%，且芳烴沒有損失。

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（編輯 楊天予）

Commercial application of YN-1 catalyst in pre-hydrogenation of pyrolysis

Chai Zhongyi1，Du Zhou1，Wang Wei2
（1. Yanshan Branch，SINOPEC Beijing Research Institute of Chemical Industry，Beijing 102500，China；2. Xinjiang Dushanzi TianLi Industrial Company，Dushanzi Xinjiang 833600，China）

The YN-1 catalyst Ni/TiO2-Al2O3for the pre-hydrogenation of pyrolysis gasoline was prepared by impregnation and was evaluated in 200mL experimental installation within the pyrolysis gasoline as feedstock. The YN-1 catalyst showed high activity and selectivity at low temperature，and good stability when it was used in the first stage hydrogenation of the. Its industrial application in the pre-hydrogenation unit of Xinjiang Dushanzi Tianli Industrial Company was carried out. The results showed that the unit could run smoothly without the temperature runaway of the catalyst bed with thefeedstock with gum level(100 mL oil) was more that 100 mg and bromine valene(100 g oil) was more that 95 g. The YN-1 catalyst could adapt to reaction temperature rise by more than 90 ℃. Compared to the feedstock，the contents(w) of styrene type aromatics，diene，dicyclodiene and indene in the products were reduced by 75.51%，91.00%，85.52% and 56.64%，respectively，without aromatics loss.

pyrolysis gasoline；selective hydrogenation；Ni/TiO2-Al2O3catalyst；

1000 - 8144（2016）05 - 0607 - 07

TQ 032

A

10.3969/j.issn.1000-8144.2016.05.016

2016 - 01 - 13；［修改稿日期］2016 - 02 - 10。

柴忠義（1957—），男，山西省夏縣人，大學，高級工程師，電話 010 - 80344805，電郵 chaizy.bjhy@sinopec.com。