洛阳石化HAT097甲苯歧化催化剂的工业应用情况.docx

1、洛阳石化HAT097甲苯歧化催化剂的工业应用情况洛阳石化-HAT097甲苯歧化催化剂的工业应用情况HAT097甲苯歧化催化剂的工业应用情况 HAT097甲苯歧化催化剂的工业应用情况 孙晓明 王建青 (中国石化集团洛阳石油化工总厂) 1 前言 洛阳石油化工总厂芳烃联合装置为国外引进装置采用美国UOP技术于4 2000年4月建成投产。其中歧化装置规模为3710t/a第一次使用随装置引进的TA-4催化剂装填量为33.3吨。经过三年时间的运行催化剂性能下降已不能满足PX装置扩能需要。 上海石油化工研究院在ZA-3、ZA-90、ZA-92、ZA-94和HAT-095、HAT-096催化剂开发和工业应用成

2、功的基础上完成了中国石油化工股份有限公司委托开发的“HAT-097甲苯歧化与烷基转移催化剂的研究”任务并于2000年12月通过了中国石油化工股份有限公司科技部组织的小试技术鉴定认为HAT-097催化剂的综合性能属世界领先水平。 为验证HAT-097催化剂的工业运转性能配合洛阳石油化工总厂PX装置的扩能改造中国石化集团公司洛阳石油化工总厂和上海石油化工研究院共同协商决定于2003年6月在洛阳石油化工总厂芳烃联合装置上进行HAT-097催化剂的工业试用。催化剂于2003年6月19日17:05投料投料一次成功。 从歧化装置目前运行情况来看HAT-097催化剂性能稳定产生了较好的经济效益。 2 HAT

3、097催化剂装填、初次投料情况 2.1 催化剂的装填 装填前双方认真讨论了SRIPT提供的催化剂装填方案洛阳石化总厂根据双方讨论的结果编写了详细的实施方案。SRIPT根据装填的过程列出了装填程序控制表在具体实施过程中对该表中列出的每一步骤由现场双方技术负责人员把关并签字认可后方可实施下一阶段的操作,确保了装填工作的顺利进行。 3此次HAT-097催化剂实际装填重量37.05吨催化剂床层体积52.928 M3装填堆积密度0.700吨/米。催化剂装填量比上次TA,4多装了3吨装填结束瓷球上表层离反应器圆柱体与球冠焊缝还有90cm高度根据本次的装填密度估算还可装催化剂4.4吨。 291 中国石化芳烃

4、技术研讨会 表1 瓷球及催化剂装填量 装填物 规格 装填量 单位 重量/t 19 85 袋 1.70 顶部瓷球 6 60 袋 1.50 3 60 袋 1.50 催化剂 HAT-097 285 桶 37.05 3 60 袋 1.50 底部瓷球 6 60 袋 1.50 19 200 袋 4.00 催化剂装填过程:2003年6月10日装置停车、废催化剂拆卸和反应器理化检验完毕,6月13日反应器底部弯管清扫底部瓷球装填完毕反应器开始装填催化剂用吊车将催化剂运上顶部平台将催化剂倒入卸料漏斗按照要求进行装填工作,6月14日催化剂装填完毕反应器进出口复位。 2.2 预处理及投料开车 2.2.1 催化剂脱水

5、催化剂装填结束后反应系统氮气、氢气气密置换合格后于 2003年6月17日反应系统开始以25?/h速率升温在反应温度达到400?后进行恒温脱水定期从高分罐,15D02,底部排放冷凝水并收集计量直至基本无明水排出共脱水为1.301吨折合催化剂含水量3.51%。 对于催化剂含水量偏高现象上海院认为本次催化剂脱水收集到的冷凝水量明显高于其它厂家,上海石化例外,应排除反应系统含水的可能催化剂升温脱水过程中由于补充氢压力不够为了保证高分的压力不低于2.5MPa,整个脱水过程中高分顶部排放一直关着也许这就是本次冷凝水量较大的原因在以后的工业应用中多关注。 2.2.2 初次投料开车过程 HAT-097催化剂于

6、2003年6月19日17:05初次投料开车采用纯甲苯投料由于HAT-097催化剂是首次使用结合实验室对该次开工所进行的投料条件试验结果初次投料温度定为310?。启动进料泵投甲苯后约20分钟时出现反应器出口的最大温升此时反应器出口温度324?入口温度308?温升16?。随后反应器出口温度逐渐下降。当时由于氢压机循环量的原因采用了边提温边提负荷的方式而且提温速度很快直至提温至350?时才有新的温升出现表现出了明显的反应现象。本次投料过程中,循环氢量最低下降到了45000Nm3/h,而该氢压机的报警值为44000 Nm3/h联锁值为33000Nm3/h。由于处于报警边缘现场气氛非常紧张只能通过快速提

7、温增加反应剧烈程度从而降低氢纯度达到提量的目的。在氢压机提量过程中发现氢压机进口压力为2.3MPa,明显低于正常值2.7MPa,就对氢压机过滤器进行了清洗很快循环氢量由清洗前的48000 Nm3/h左右直线上升到73000Nm3/h左右说明循环氢量的不足是由氢压292 HAT097甲苯歧化催化剂的工业应用情况 机过滤器的堵塞造成的在以后的日常操作中要引起重视。 由于反应器入口温度波动较大汽提塔操作困难, 当晚只能将进料负荷现稳定在30t/h,反应器入口温度控制在340,345?之间。第二天、第三天仍然由于汽提塔操作问题怀疑是HAT-097裂解性能较强影响了汽提塔的操作就将反应器入口温度降为33

8、5?反应进料提为40t/h。随后因反应活性偏低汽提塔操作较平稳但由此带来的不良后果是苯产品中非芳烃较高苯的质量不能达到优级品。 6月22日12:00厂区发生晃电引起循环水故障芳烃联合装置停车。6月23日歧化第二次投料本次投料温度为320?,第二次投料时最大温升仍有16?氢纯度也出现第一次的先下降、后上升再下降的现象投料11小时后生产出合格苯。 3 HAT097工业标定情况 洛阳石油化工总厂歧化装置苯塔、甲苯塔在本次开车前更换为高效塔盘期望此次更换HAT-097歧化催化剂后在高负荷条件下一并对两塔的改造效果加以检验另外为了满足高负荷条件下歧化催化剂的考核和标定经厂院双方商议在中间原料罐区储存了一

9、定量的甲苯标定时根据空速需要这部分甲苯可以作为原料进入15-R-01反应器。 1,标定条件 标定期间的有关工艺条件见表2。 表2 歧化装置进料及工艺技术指标 项目 组分 单位 要求指标 vol% 80 纯度 ppm, vol 1 氧气 循环氢气 ppm, vol 50 水 wt/wt 80/20-60/40 甲苯/CA 9CA wt% 5.0 10wt% 0.5 茚满 wt% 0.5 非芳 反应器进料 B+ CA wt% 0.5 8ppm, wt 1 碱性N ppm, wt 1 有机S ppm, wt 1 有机Cl mol/mol 氢烃分子比 ?5.0 MPa(G) 高分压力 2.8?0.1

10、工艺条件 -1WHSV hr 0.9-1.7 350-440 正常反应温度 ? 293 中国石化芳烃技术研讨会 2,标定指标 在上述标定条件下根据“HAT-097甲苯歧化催化剂工业试用技术协议书”的规定HAT-097的标定指标如下表3。 表3 工业保证值 项目 单位 要求指标 -1WHSV hr 1.7 wt% 3.0-5.0 CA,反应器进料, 10wt% 甲苯和CA总转化率 ?46 9wt% 苯和CA总选择性 ?89 82 第一运转周期 年 3 催化剂寿命 年 3,标定结果 根据“HAT-097甲苯歧化催化剂工业试用技术协议书”的有关要求结合工厂实际工况条件厂、院双方商定按表4所示条件进行

11、本次装置和催化剂考核。 表4 催化剂标定装置运行工艺条件 项目 单位 指标 hr 72 考核时间 t/h 58 进料量 -1WHSV h 1.6 MPa(g) 2.8 高分压力 wt% 5.13-5.74 进反应器CA含量 10mol/mol 氢烃分子比 ?5 本装置于7月7日20:00反应进料提到58 t/h认为进入性能考核状态7月10 日20:00考核结束进行连续72小时的考核。标定结果如下表。 294 HAT097甲苯歧化催化剂的工业应用情况 表5 运行条件、15-SN-02和15-SN-06的组成分布及反应结果 日期 项目 单位 7月8日 7月9日 7月10日 进料负荷 t/h 58

12、58 58 -1 1.6 1.6 1.6 重量空速 h运 氢烃分子比 mol/mol 5.4 5.4 5.4 行 高分压力 MPa(g) 2.8 2.8 2.8 条 反应器入口温度 ? 349.4 353.0 354.7 件 反应器出口温度 ? 360.1 364.7 367.2 温差T ? 10.6 11.7 12.9 NA wt, 0.29 0.26 0.37 B wt, 0.06 0.05 0.05 T wt, 61.24 59.55 61.34 EB wt, 0.02 0.02 0.03 X wt, 1.42 0.60 0.98 CA wt, 31.39 33.55 32.12 915

13、-SN-02组成 CA wt, 5.20 5.74 5.13 10IND wt, 0.23 0.25 0.23 Total wt, 99.85 100.02 100.25 X/B mol/mol 3.83 3.46 2.96 NA wt, 0.08 0.06 0.07 B wt, 6.82 7.32 8.40 T wt, 40.38 38.94 39.73 EB wt, 1.54 1.46 1.34 X wt, 35.53 34.39 33.80 CA wt, 14.75 15.02 13.84 915-SN-06组成 ，CA wt, 2.88 2.79 2.80 10IND wt, 0.03

14、 0.03 0.03 Total wt, 100.01 100.01 100.01 甲苯转化率 % 38.68 39.19 39.76 反CA转化率 % 56.29 58.36 59.93 9应结总转化率 wt% 44.65 46.10 46.69 果 选择性 wt% 90.52 91.98 90.34 4,标定结果分析 295 中国石化芳烃技术研讨会 从标定结果来看HAT-097催化剂在总转化率、总选择性、苯产品纯度冰点方面基本达到了要求为装置扩能奠定了基础另外处理原料中CA比例增加10为装置优化芳烃资源配置提供了思路。 由于HAT-097催化剂是第一次工业试用洛阳石油化工总厂的PX装置正处

15、于扩能改造寻找瓶颈阶段原料供应不足装置调优尚需时间所以本次考核未能在最优的工艺条件下进行。因此该工况条件对催化剂反应性能的考核有一定负影响通过本次考核暴露了以下一些问题: 1,由于抽提装置还未改造歧化催化剂高负荷考核所需要的抽提甲苯原料-1紧缺考核前在罐区进行了甲苯储料但离技术协议书要求的WHSV1.7hr下的72 hr考核的原料用量还是不够。 2,歧化反应器在58t/h进料负荷的条件下汽提塔的操作负荷达125,汽提塔的分离效果已超过极限分离效果已受影响可能成为15单元,歧化单元,整体扩能的瓶颈。 3,本次考核过程中汽提塔按UOP提供的成套工艺包技术指标和歧化反应器按装填TA-4甲苯歧化催化剂操作从目前装置运行结果来看汽提塔塔顶有连续富含苯的液相外排原因尚需和上海院进一步分析。 4,歧化苯纯度未能达到优级品要求,?99.9%,目前纯度介于99.8%和99.9%之间属一级品。同系列的HAT-0