苯乙烯脫氫催化劑穩定技術的應用

秦軍鋒（中海油東方石化有限責任公司，海南東方 572600）

苯乙烯脫氫催化劑穩定技術的應用

秦軍鋒
（中海油東方石化有限責任公司，海南東方 572600）

文章主要介紹在脫氫反應中注入適當濃度的氫氧化鉀溶液，通過及時補充鉀離子，保證催化劑的活性和穩定性，有助于提升苯乙烯的選擇性。

苯乙烯脫氫；催化劑穩定；活性

現今的脫氫反應是在BASF公司的S6-42型催化劑下進行的，然而需要說明的是該過程受到多次停車的影響，脫氫催化劑發生粉化的現象，導致反應器壓差變大，催化劑的部分活性成分流失。正是受到這個因素的影響，脫氫反應中苯乙烯的可選擇性逐年遞減，甲苯、副產苯的選擇性卻逐年遞增。提升苯乙烯選擇性的同時降低能源損耗，并優化工業控制參數，提高催化劑的穩定性，成為當前的重要課題。

1　脫氫反應綜述

1.1工藝流程

脫氫反應裝置使用的是兩級串聯的固定床徑向流脫氫反應器。使用的原料有循環乙苯、新鮮乙苯、低壓蒸汽，以上三種物質進行霧化蒸汽混合后由三聯換熱器供熱，然后與過熱的稀釋蒸汽混合后進入第一級反應容器。

第一級反應器反應后的出料進入第二級反應器，在蒸汽和加熱的綜合反應后與二級容器多余的乙苯進行第三次反應轉化。反應過程的產物有苯乙烯、苯以及甲苯等，其中后兩者屬于副產品。第二級容器反應后的出料被反應器進料冷卻，在三聯換熱器中生成高壓蒸汽。最后產生的蒸汽以及烴蒸汽在粗苯乙烯主冷凝器和循環水冷凝器中將被全部冷凝。

1.2脫氫反應原理

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

以上為主反應，同時會伴隨兩個副反應，如下：

苯乙烯可以生成甲苯與苯，如下：

2　脫氫反應中催化劑的活性

脫氫催化劑的形成由三氧化二鐵和氧化鉀以及其他結構性、輔助性等助劑在合適的溫度下共同作用的。在化學反應進行過程，鉀離子會隨著反應的進程逐漸從催化劑的中層向外層遷移，這就是鉀離子的流失。并且隨著時間的推移，在這種高水烴、低負荷的條件下，鉀離子的流失速度將會越發加快，及時補充反應過程流失掉的鉀離子是保證催化劑的活性和穩定性的關鍵。

3　提升催化劑的穩定性

隨著反應的進行，脫氫催化劑的穩定性和活性都會逐漸降低，因此為了保證轉化率，需要提高反應器的入口溫度。鉀離子的流失是降低催化劑活性的重要因素，因此需要向一級反應器里注入氫氧化鉀溶液，既保證了化學反應的堿性環境，又及時提供了鉀離子，保證了催化劑的活性和穩定性。

4　氫氧化鉀溶液的配置過程以及需要注意事項

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）充分攪拌使之充分融合。

（5）實時檢測溶液濃度和設備腐蝕情況，保證濃度稍稍偏高。

4.2氫氧化劑溶液注入的流程、準備工作和注意事項

（1）事先檢查系統的保溫性能，務必確認良好。

（2）事先檢測汽化器出口管線的壁厚。

（3）安裝之前，對噴嘴進行噴霧檢查。

（4）將氮氣注入系統，完全置換空氣。

（5）打開蒸汽管線手閥，使氮氣的流通速度控制在10kg/h左右。

（6）使用上游蒸汽對汽化器進行加熱，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。

（7）汽化器的溫度為150℃時，打開噴嘴的霧化氮氣。

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

（9）系統溫度為600℃時，開始加入氫氧化鉀溶液。

4.3注入氫氧化鉀溶液前后的數據對比

（1）耗能對比

隨著氫氧化鉀的注入，脫氫反應器入口的溫度開始降低，所需熱量也會減少，蒸汽流量會降低1t/h。當所需熱量降低，如果脫氫系統的尾氣量不變，那么進入蒸汽過熱爐的熱流量也會大大降低。

（2）效益對比

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個月，那么加入氫氧化鉀溶液后會至少延長6個月，從而降低催化劑成本投資，延長裝置運行周期。

5　結束語

綜上分析，雖然使用CST系統之后，耗能降低、物耗降低、原料成本降低、市場競爭力提高、公司效益提高，然而CST系統對脫氫系統仍然存在一定風險。因為氫氧化鉀溶液在高溫下對設備、器材的腐蝕性能也會隨之提升，因此氫氧化鉀溶液的濃度、注入時間是兩項重要因素。

［1］ 邵新海，陳偉峰，劉格宏，等.苯乙烯脫氫催化劑穩定技術的應用分析［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。