碳二前脫丙烷前加氫催化劑工藝條件試驗

韓　偉，茍尕蓮，馮　琪，車春霞，梁玉龍，張　峰，錢　穎，李海軍

(1.中國石油石油化工研究院蘭州中心，甘肅 蘭州 730060； 2.中國石油石油化工研究院，北京 102206；3.中國石油大慶石化公司，黑龍江 大慶 163714)

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石油化工與催化

碳二前脫丙烷前加氫催化劑工藝條件試驗

韓偉1*，茍尕蓮1，馮琪2，車春霞1，梁玉龍1，張峰1，錢穎1，李海軍3

(1.中國石油石油化工研究院蘭州中心，甘肅 蘭州 730060； 2.中國石油石油化工研究院，北京 102206；3.中國石油大慶石化公司，黑龍江 大慶 163714)

摘要：采用浸漬法制備Pd-Ag/α-Al2O3催化劑，采用碳二前脫丙烷前加氫工藝系統(tǒng)考察反應器入口溫度、空速和反應壓力對催化劑性能的影響。結果表明，隨著反應器入口溫度升高，乙炔和丙炔+丙二烯轉化率提高，乙烯選擇性提高至一定值后趨于穩(wěn)定，丙烯選擇性波動不大，正丁烯生成量增加，較為適宜的反應器入口溫度為(60～70)℃；隨著空速升高，乙炔和丙炔+丙二烯轉化率降低，乙烯選擇性提高，丙烯選擇性變化不大，正丁烯生成量降低，較為適宜的空速為(12 000～14 000) h-1；隨著反應壓力升高，乙炔轉化率和丙炔+丙二烯轉化率略增，乙烯選擇性降低，較為適宜的反應壓力為3.6 MPa。

關鍵詞：石油化學工程；前加氫；前脫丙烷；Pd-Ag/α-Al2O3催化劑

CLC number:TE624.4+31;TQ426.95Document code: AArticle ID: 1008-1143(2016)05-0067-03

烴類熱裂解制乙烯過程中同時生成少量乙炔，乙炔是乙烯后加工過程的有害毒物，必須將其脫除。目前,工業(yè)裝置均采用催化選擇加氫的方式脫除乙烯中的乙炔[1]。根據(jù)碳二加氫反應器的位置，碳二選擇加氫分為前加氫和后加氫，前加氫又包括碳二前脫丙烷和碳二前脫乙烷[2-4]。由于在能耗和設備投資方面的優(yōu)勢，近年來國內(nèi)新建大乙烯裝置普遍采用碳二前脫丙烷前加氫工藝[5-6]，由于反應物料中含有大量的H2和CO，易對催化劑造成影響，導致裝置飛溫和漏炔[7]。

本文系統(tǒng)考察影響工業(yè)裝置運行穩(wěn)定性的主要工藝參數(shù)包括反應器入口溫度、空速和反應壓力對碳二前脫丙烷前加氫催化劑性能的影響，通過對影響工業(yè)裝置穩(wěn)定性因素的認識，嚴格操作，實現(xiàn)工業(yè)裝置的長周期穩(wěn)定運行。

1實驗部分

1.1原材料

α-Al2O3，工業(yè)級，山東鋁業(yè)公司；硝酸鈀、硝酸銀，分析純，貴研鉑業(yè)股份有限公司。

原料組成：φ(CO)=0.085%,φ(H2)=13.0%,φ(乙炔)=0.70%,φ(丙炔+丙二烯)=0.45%。

1.2催化劑制備

取硝酸鈀和硝酸銀配制成混合溶液，將球形氧化鋁載體采用等體積浸漬法浸漬活性組分，馬弗爐120℃干燥5 h，450℃焙燒3 h即制得催化劑。

1.3催化劑性能評價

在100 mL評價裝置上，模擬碳二前脫丙烷前加氫工藝條件及原料組成，進行催化劑工藝條件試驗。

2結果與討論

2.1反應器入口溫度

考察反應器入口溫度對催化劑性能的影響，結果如表1所示。由表1可以看出，隨著反應器入口溫度升高，乙炔轉化率和丙炔+丙二烯轉化率逐漸提高，乙烯選擇性提高至一定值后趨于穩(wěn)定，丙烯選擇性波動不大，用正丁烯生成量間接衡量催化劑綠油量，正丁烯生成量增加。反應器入口溫度為(60～70)℃時，滿足工業(yè)裝置除炔要求(乙炔轉化率≥60%)，乙烯選擇性優(yōu)異，正丁烯生成量較低。因此，較適宜的反應器入口溫度為(60～70)℃。

表1　反應器入口溫度對催化劑性能的影響

2.2空速

恒定反應器入口溫度62℃，考察空速對催化劑性能的影響，結果見表2。由表2可見，在恒定反應器入口溫度62℃條件下，隨著空速升高，乙炔轉化率和丙炔+丙二烯轉化率降低，乙烯選擇性提高，丙烯選擇性變化不大，正丁烯生成量降低。在反應器入口溫度62℃和空速(12 000～14 000) h-1條件下，滿足工業(yè)裝置除炔要求(乙炔轉化率≥60%)，乙烯選擇性和丙烯選擇性優(yōu)異，正丁烯生成量較低。因此，較適宜的空速為(12 000～14 000) h-1。

表2　空速對催化劑性能的影響

2.3反應壓力

在空速為12 000 h-1條件下，考察反應壓力對催化劑性能的影響，結果如表3所示。由表3可以看出，隨著反應壓力升高，反應器溫升略有升高，乙炔轉化率變化不大，乙烯選擇性下降，選擇較適宜的反應壓力為3.6 MPa。

表3　反應壓力對催化劑性能的影響

3結論

采用浸漬法制備Pd-Ag/α-Al2O3催化劑，采用碳二前脫丙烷前加氫工藝，系統(tǒng)考察反應器入口溫度、空速和反應壓力對催化劑性能的影響。結果表明，隨著反應器入口溫度升高，乙炔和丙炔+丙二烯轉化率提高，乙烯選擇性提高至一定值后趨于穩(wěn)定，丙烯選擇性波動不大，正丁烯生成量增加，較為適宜的反應器入口溫度為(60～70)℃；隨著空速升高，乙炔和丙炔+丙二烯轉化率降低，乙烯選擇性提高，丙烯選擇性變化不大，正丁烯生成量降低，較為適宜的空速為(12 000～14 000) h-1；隨著反應壓力升高，乙炔轉化率和丙炔+丙二烯轉化率略增，乙烯選擇性降低，較為適宜的反應壓力為3.6 MPa。

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Process condition tests of C2front-end hydrogenation catalyst for front-end depropanization process

Han Wei1*, Gou Galian1, Feng Qi2, Che Chunxia1, Liang Yulong1, Zhang Feng1, Qian Ying1, Li Haijun3

(1.Lanzhou Chemical Industry Research Center of PetroChina, Lanzhou 730060, Gansu, China;2.Petrochemical Research Institute of PetroChina, Beijing 102206, China;3.Daqing Petrochemical Company of PetroChina, Daqing 163714, Heilongjiang, China)

Abstract:Pd-Ag/α-Al2O3 catalysts were prepared by the impregnation method.The effects of reactor inlet temperatures,reaction pressure and space velocity on the catalytic performance of Pd-Ag/α-Al2O3 catalysts were systematically investigated by C2 front-end hydrogenation in front-end depropanization process.The results showed that with the increase of reactor inlet temperature,the conversion rates of acetylene and (propyne+propadiene) increased,the selectivity to ethylene increased to a certain value and then tended to be stable,the selectivity to propylene had little fluctuation,and n-butene production increased,so the appropriate reactor inlet temperature was (60-70)℃;with the increase of space velocity,the conversion rates of acetylene and (propyne+propadiene) decreased,the selectivity to ethylene increased,the selectivity to propylene had no change,and n-butene production decreased,so the suitable space velocity was (12 000-14 000) h-1;with the increase of reaction pressure,the conversion rates of acetylene and (propyne+propadiene) enhanced slightly,the selectivity to ethylene declined,and therefore the suitable reaction pressure was 3.6 MPa.

Key words:petrochemical engineering; front-end hydrogenation; front-end depropanization; Pd-Ag/α-Al2O3 catalyst

收稿日期：2016-02-23；修回日期：2016-04-06

作者簡介：韓偉，1983年生，男，甘肅省蘭州市人，碩士，研究方向為工業(yè)催化。

doi:10.3969/j.issn.1008-1143.2016.05.013 10.3969/j.issn.1008-1143.2016.05.013

中圖分類號：TE624.4+31;TQ426.95

文獻標識碼：A

文章編號：1008-1143(2016)05-0067-03

通訊聯(lián)系人：韓偉。