W214A加氫催化劑工業應用

吳陽春，王 澤，周 正，瞿 玖，王國興，張先茂

(武漢科林精細化工有限公司，湖北 武漢 430223)

裂解C9是乙烯裂解的副產物，據統計2016年我國乙烯產量達到1781萬t，其副產的C9產量大概在178～356萬t。裂解C9的主要組分為芳烴類物質，經加氫后可用作高品質芳烴溶劑油，也可用作汽油高辛烷值調和組分[1-2]。C9原料因其烯烴含量高，極易在高溫條件下發生聚合、結焦，從而降低催化劑加氫活性，影響裝置長周期運行，因此C9一段預加氫需要在盡可能低的反應溫度下，將苯乙烯、雙烯烴等物質除去，同時也要飽和部分單烯烴，以避免二段主加氫催化劑的快速結焦、失活[3-4]。寧波廣昌達石油化工有限公司建有一套10萬t/a碳九加氫裝置，2015年12月采用武漢科林精細化工有限公司的W214系列催化劑開車成功。一段加氫催化劑為W214A鎳系催化劑，該催化劑通過載體改性及助劑添加，大大提高了催化劑的耐硫抗積碳性能，裝置連續運行至2017年3月一段加氫出口產物雙烯值一直保持在2.0 gI/100g以內，溴價不超過35 gBr/100 g，且床層壓降一直保持在75～80 kPa，有力的保證了裝置的單程運行周期，提高了裝置的盈利能力。

1 催化劑技術指標及工藝流程

1.1 催化劑技術指標

表1 催化劑物理性能

W214A催化劑采用改性Al2O3為載體，負載活性金屬鎳及其它助劑而成。催化劑具有表面積、孔容大，活性組分分布均勻，加氫活性高，抗硫中毒及抗積碳能力強等特點，表1列出了該催化劑的物理性能。

1.2 工藝流程

圖1 加氫工藝流程圖

Fig.1 Flow chart of hydrogenation plant

寧波廣昌達石油化工有限公司加氫工藝流程如圖1所示。C9原料經脫重塔脫膠后與一段加氫產物循環液及氫氣混合，自下而上通過一段加氫反應器，進行雙烯烴、苯乙烯和部分單烯烴的加氫飽和反應，加氫后的產物一部分內循環用于稀釋新鮮料，另一部分與氫氣混合后進加熱爐加熱，然后進入二段加氫反應器，加氫后的產物經高分罐分離后進入溶劑油分離塔，切割成不同餾程段的溶劑油。

2 工業運行情況

W214A催化劑應用于寧波廣昌達石油化工有限公司C9加氫裝置，2015年12月一次性開車成功，持續運行至2017年3月裝置停工修檢，一段加氫產物雙烯值依舊在2.0 gI/100 g以內，溴價不超過35 gBr/100 g，表現出良好的加氫活性及穩定性。

2.1 催化劑還原及鈍化

W214A催化劑為鎳系催化劑，需氫氣還原后才具有催化活性。本次還原首先建立氫氣循環，然后開啟加熱爐，逐漸升溫至430℃，還原過程中在高分間隔排水，床層溫度達到430℃且高分無水排出時則還原完成。經還原處理后的催化劑具有很高的初活性, 如果直接進料反應, 很容易使原料中的烯烴甚至芳烴飽和, 產生大量反應熱, 可能導致床層飛溫, 影響裝置正常開車，因此需要對還原后的催化劑進行鈍化處理，適當降低催化劑的初活性[5]。還原結束后，關閉加熱爐將床層溫度降至30℃左右，啟動注油泵，向一段加氫反應器注入含硫鈍化油，維持床層最高溫度點不超過60℃，持續進油6 h后結束鈍化。

2.2 催化劑運行結果

表2 W214A催化劑運行結果

加氫催化劑預處理結束后，裝置于12月12號試開車，12月14號產出合格產品，運行一個月后對催化劑進行標定，對W214A催化劑標定結果如表2所示。從表2中可看出C9原料雙烯值達到10.1 gI/100 g，溴價為155 gBr/100 g，如此高的不飽和烴含量需要一段加氫催化劑具有極高的低溫加氫活性，避免在高溫加氫條件下發生烯烴聚合、結焦，導致催化劑快速失活。本次標定按滿負荷運行，進料量為12.6 t/h，在W214A裝填量為10.4 m3的情況下，一段加氫空速達到1.3 h-1，反應器進口溫度在53℃，通過24.7 t/h的循環液將反應器出口溫度控制在115℃，反應后的C9雙烯值降至1.03 gI/100 g，溴價降至26 gBr/100 g。上述結果表明催化劑經過一個月的運行后，催化劑依舊保持了很高的加氫活性，在原料溴價高達155 gBr/100 g的情況下，床層壓降為72 kPa，與試開車期間的床層壓降基本相當，表明催化劑同時具有很強的抗結焦能力，有利于裝置的長周期運行。

廣昌達C9加氫裝置原料為多渠道采購，因此原料性質變動較大，對加氫催化劑的適應性要求較高，表3為裝置所用C9原料的基本性質。從表中可看出原料的烯烴及硫含量均有很大波動，尤其是烯烴含量的變化將直接影響裝置的操作工藝參數，如進口反應溫度、物料循環比等。圖2是一段加氫反應器進出口溫度的變化趨勢，從圖中可看出催化劑在運行至60天后，床層入口溫度進入緩慢提升期，通過循環比等工藝參數的調整，其對應的出口溫度也相對平穩，基本穩定在130～145℃之間，表明催化劑在該時間段內活性較穩定。該C9加氫裝置的二段加氫未設置循環工藝，一段加氫產品需直接進入二段反應器，因此對一段加氫產品的雙烯值及溴價要求更高，以避免過高的不飽和烴進入二段反應器，造成床層溫升過高、催化劑加速結焦失活。圖3是一段加氫產品雙烯值及溴價的變化趨勢，在一年的運行周期內，產品的雙烯值一直低于2.0 gI/100g，溴價基本控制在35 gBr/100 g以內，能有效避免主加氫催化劑因烯烴含量過高而導致的結焦失活，表明W214A催化劑加氫活性高且性能穩定，具有良好的耐硫抗積碳性能。

表3 2016年2-2017年2月原料分析數據

圖2 一段反應器進出口溫度變化趨勢

Fig.2 Trend of temperature of the reactor

圖3 一段加氫產品雙烯值及溴價變化趨勢

3 結論

W214A加氫催化劑在原料雙烯值及溴價偏高，原料性質頻繁波動的條件下經過15個月連續運行，依舊能夠保證一段加氫出口產物雙烯值小于2.0 gI/100 g，溴值小于35.0 gBr/100 g，表現出極高的低溫加氫活性，耐硫抗積碳能力強，使用壽命長，而且對原料適應范圍廣，具有很好的工業應用前景。

參考文獻

[1]孫桂芳,劉國文.GC-MS與GC-FTIR聯合測定C9烴餾分組成[J].分析測試學報,2004,23(s1):289-292.

[2]王建強,趙 多,劉仲能,等.裂解碳九加氫利用技術進展[J].化工進展,2008,27(9):1311-1315.

[3]鄢德懷,張晶晶.裂解碳九加氫技術進展[J].當代化工,2011,40(9):955-958.

[4]吳陽春,王 澤,夏大寒,等.裂解C9加氫催化劑性能研究[J].當代化工,2014,43(7):1202-1204.

[5]錢 穎,李景耀,潘曦竹,等.鎳基裂解汽油一段加氫催化劑鈍化方法研究[J].石化技術與應用,2010,28(5):373-377.