苯乙烯脫氫催化劑穩(wěn)定技術(shù)的應(yīng)用

秦軍鋒（中海油東方石化有限責(zé)任公司，海南東方 572600）

苯乙烯脫氫催化劑穩(wěn)定技術(shù)的應(yīng)用

秦軍鋒
（中海油東方石化有限責(zé)任公司，海南東方 572600）

文章主要介紹在脫氫反應(yīng)中注入適當(dāng)濃度的氫氧化鉀溶液，通過及時(shí)補(bǔ)充鉀離子，保證催化劑的活性和穩(wěn)定性，有助于提升苯乙烯的選擇性。

苯乙烯脫氫；催化劑穩(wěn)定；活性

現(xiàn)今的脫氫反應(yīng)是在BASF公司的S6-42型催化劑下進(jìn)行的，然而需要說明的是該過程受到多次停車的影響，脫氫催化劑發(fā)生粉化的現(xiàn)象，導(dǎo)致反應(yīng)器壓差變大，催化劑的部分活性成分流失。正是受到這個(gè)因素的影響，脫氫反應(yīng)中苯乙烯的可選擇性逐年遞減，甲苯、副產(chǎn)苯的選擇性卻逐年遞增。提升苯乙烯選擇性的同時(shí)降低能源損耗，并優(yōu)化工業(yè)控制參數(shù)，提高催化劑的穩(wěn)定性，成為當(dāng)前的重要課題。

1　脫氫反應(yīng)綜述

1.1工藝流程

脫氫反應(yīng)裝置使用的是兩級(jí)串聯(lián)的固定床徑向流脫氫反應(yīng)器。使用的原料有循環(huán)乙苯、新鮮乙苯、低壓蒸汽，以上三種物質(zhì)進(jìn)行霧化蒸汽混合后由三聯(lián)換熱器供熱，然后與過熱的稀釋蒸汽混合后進(jìn)入第一級(jí)反應(yīng)容器。

第一級(jí)反應(yīng)器反應(yīng)后的出料進(jìn)入第二級(jí)反應(yīng)器，在蒸汽和加熱的綜合反應(yīng)后與二級(jí)容器多余的乙苯進(jìn)行第三次反應(yīng)轉(zhuǎn)化。反應(yīng)過程的產(chǎn)物有苯乙烯、苯以及甲苯等，其中后兩者屬于副產(chǎn)品。第二級(jí)容器反應(yīng)后的出料被反應(yīng)器進(jìn)料冷卻，在三聯(lián)換熱器中生成高壓蒸汽。最后產(chǎn)生的蒸汽以及烴蒸汽在粗苯乙烯主冷凝器和循環(huán)水冷凝器中將被全部冷凝。

1.2脫氫反應(yīng)原理

乙苯是在蒸汽存在的情況下，以鉀改性氧化鐵做催化劑，在高溫低壓下發(fā)生氣相反應(yīng)。

以上為主反應(yīng)，同時(shí)會(huì)伴隨兩個(gè)副反應(yīng)，如下：

苯乙烯可以生成甲苯與苯，如下：

2　脫氫反應(yīng)中催化劑的活性

脫氫催化劑的形成由三氧化二鐵和氧化鉀以及其他結(jié)構(gòu)性、輔助性等助劑在合適的溫度下共同作用的。在化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行過程，鉀離子會(huì)隨著反應(yīng)的進(jìn)程逐漸從催化劑的中層向外層遷移，這就是鉀離子的流失。并且隨著時(shí)間的推移，在這種高水烴、低負(fù)荷的條件下，鉀離子的流失速度將會(huì)越發(fā)加快，及時(shí)補(bǔ)充反應(yīng)過程流失掉的鉀離子是保證催化劑的活性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵。

3　提升催化劑的穩(wěn)定性

隨著反應(yīng)的進(jìn)行，脫氫催化劑的穩(wěn)定性和活性都會(huì)逐漸降低，因此為了保證轉(zhuǎn)化率，需要提高反應(yīng)器的入口溫度。鉀離子的流失是降低催化劑活性的重要因素，因此需要向一級(jí)反應(yīng)器里注入氫氧化鉀溶液，既保證了化學(xué)反應(yīng)的堿性環(huán)境，又及時(shí)提供了鉀離子，保證了催化劑的活性和穩(wěn)定性。

4　氫氧化鉀溶液的配置過程以及需要注意事項(xiàng)

4.1氫氧化鉀溶液的配置

（1）冷純水定量加入。

（2）攪拌器打開。

（3）加入48%濃度的氫氧化鉀溶液。

（4）充分?jǐn)嚢枋怪浞秩诤稀?/p>

（5）實(shí)時(shí)檢測(cè)溶液濃度和設(shè)備腐蝕情況，保證濃度稍稍偏高。

4.2氫氧化劑溶液注入的流程、準(zhǔn)備工作和注意事項(xiàng)

（1）事先檢查系統(tǒng)的保溫性能，務(wù)必確認(rèn)良好。

（2）事先檢測(cè)汽化器出口管線的壁厚。

（3）安裝之前，對(duì)噴嘴進(jìn)行噴霧檢查。

（4）將氮?dú)庾⑷胂到y(tǒng)，完全置換空氣。

（5）打開蒸汽管線手閥，使氮?dú)獾牧魍ㄋ俣瓤刂圃?0kg/h左右。

（6）使用上游蒸汽對(duì)汽化器進(jìn)行加熱，汽化器的升溫速率小于等于30℃/h。汽化器的出口溫度控制在100℃，這樣是為了使擋板中的蒸汽快速蒸發(fā)。

（7）汽化器的溫度為150℃時(shí)，打開噴嘴的霧化氮?dú)狻?/p>

（8）溫度為300℃時(shí)，關(guān)閉計(jì)量泵入口總閥，開啟凝液至泵計(jì)量泵的入口總閥，將冷凝液引到噴嘴處。

（9）系統(tǒng)溫度為600℃時(shí)，開始加入氫氧化鉀溶液。

4.3注入氫氧化鉀溶液前后的數(shù)據(jù)對(duì)比

（1）耗能對(duì)比

隨著氫氧化鉀的注入，脫氫反應(yīng)器入口的溫度開始降低，所需熱量也會(huì)減少，蒸汽流量會(huì)降低1t/h。當(dāng)所需熱量降低，如果脫氫系統(tǒng)的尾氣量不變，那么進(jìn)入蒸汽過熱爐的熱流量也會(huì)大大降低。

（2）效益對(duì)比

加入氫氧化鉀溶液之后，催化劑活性大大提升，如果催化劑的使用壽命為30個(gè)月，那么加入氫氧化鉀溶液后會(huì)至少延長6個(gè)月，從而降低催化劑成本投資，延長裝置運(yùn)行周期。

5　結(jié)束語

綜上分析，雖然使用CST系統(tǒng)之后，耗能降低、物耗降低、原料成本降低、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力提高、公司效益提高，然而CST系統(tǒng)對(duì)脫氫系統(tǒng)仍然存在一定風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)闅溲趸浫芤涸诟邷叵聦?duì)設(shè)備、器材的腐蝕性能也會(huì)隨之提升，因此氫氧化鉀溶液的濃度、注入時(shí)間是兩項(xiàng)重要因素。

［1］ 邵新海，陳偉峰，劉格宏，等.苯乙烯脫氫催化劑穩(wěn)定技術(shù)的應(yīng)用分析［J］.橡塑資源利用，2015，（5）：1-6.

Application of Catalyst Stabilization Technology for Dehydrogenation of Styrene

Qin Jun-feng

This paper introduces the appropriate concentration of the injection solution of potassium hydroxide in the dehydrogenation reaction by replenish potassium，activity and ensure stability of the catalyst，helps to improve the selectivity of styrene.

styrene dehydrogenation；catalyst stability；activity

TQ241.21；TQ426

B

1003-6490（2016）05-0002-01

2016-05-10

秦軍鋒（1989—），男，河南固始人，助理工程師，主要從事石油化工方面工作。