DEH-11型脫氫催化劑首次試用研究

馬書海(江蘇金桐化學(xué)工業(yè)有限公司，江蘇 南京 210046)

0 引言

為了提高產(chǎn)能，降低物耗、能耗，增加效益。有關(guān)人員多次與美國UOP相關(guān)人員進(jìn)行了溝通，于2014年1月9日，我公司首次在R-301A(脫氫反應(yīng)器)內(nèi)裝入了來自UOP公司的DEH-11型脫氫催化劑，并于2014年1月22日開始投入使用。因?yàn)槲夜敬饲耙恢笔褂玫氖墙鹆晔榛綇S研制的NDC-8型脫氫催化劑(性能理論上等同于UOP公司研制的DEH-7型脫氫催化劑)。故本文將從脫氫催化劑的物理性質(zhì)、注水情況、脫氫轉(zhuǎn)化率、烷基苯產(chǎn)量、質(zhì)量、副產(chǎn)品、物耗、能耗、催化劑壽命及經(jīng)濟(jì)效益等方面與2013年9月份使用的DNC-8型催化劑進(jìn)行對(duì)比分析。

1 物理性質(zhì)

NDC-8型脫氫催化劑的堆密度為0.36g/cm3，鉑含量為0.43%，載體為特殊制備的大孔容、低堆積密度和雙孔型分布的Al2O3小球。DEH-11型脫氫催化劑的堆密度為0.83g/cm3，鉑含量為0.19%，載體為實(shí)心的Al2O3小球。故NDC-8型脫氫催化劑在比表面積和鉑含量上遠(yuǎn)大于DEH-11型脫氫催化劑。按照以往的認(rèn)識(shí)，性能應(yīng)優(yōu)于DEH-11型脫氫催化劑。

2 注水情況

為了追求產(chǎn)量，NDC-8型脫氫催化劑在實(shí)際生產(chǎn)中一直注水，以此保持脫氫催化劑較高的活性。DEH-11型脫氫催化劑在注水方面嚴(yán)格按照UOP的指導(dǎo)意見：(1)催化劑還原前一天停注水。(2)因DEH-11型脫氫催化劑初期活性較高，為了控制較高的反應(yīng)選擇性，所以不注水。(3)到使用末期，根據(jù)轉(zhuǎn)化率和選擇性的變化確定注水時(shí)間。

3 脫氫反應(yīng)轉(zhuǎn)化率對(duì)比

該批NDC-8型脫氫催化劑的平均轉(zhuǎn)化率為9.78%，而DEH-11型脫氫催化劑的平均轉(zhuǎn)化率為10.55%。平均轉(zhuǎn)化率提高了7.9%，DEH-11型脫氫催化劑的轉(zhuǎn)化率明顯優(yōu)于NDC-8型脫氫催化劑。

4 烷基苯的產(chǎn)量、質(zhì)量對(duì)比

烷基苯產(chǎn)量、質(zhì)量見表1。

表1 烷基苯產(chǎn)量、質(zhì)量

從表1可以看出：

(1)DEH-11型脫氫催化劑平均每天比NDC-8型脫氫催化劑多產(chǎn)30噸烷基苯，每年約多產(chǎn)9900噸烷基苯，效果十分明顯。

(2)雖然兩種脫氫催化劑生產(chǎn)的烷基苯溴指數(shù)都達(dá)到優(yōu)級(jí)品指標(biāo)，但DEH-11型脫氫催化劑生產(chǎn)的烷基苯品質(zhì)明顯優(yōu)于NDC-8型。

5 物耗-副產(chǎn)物對(duì)比

脫氫-烷基化裝置將原料苯和來自脫氫裝置的C10～C13直鏈烷烯烴混合物中的烯烴在催化劑氟化氫的作用下進(jìn)行烷基化反應(yīng)，生產(chǎn)直鏈烷基苯。副產(chǎn)物有氫氣、輕質(zhì)油、重烷基苯和焦油。本文將從蠟耗、苯耗、輕質(zhì)油與烷基苯的比值、重烷基苯與烷基苯的比值進(jìn)行對(duì)比分析。

物耗-副產(chǎn)物情況見表2。

表2 物耗-副產(chǎn)物

從表2可以看出：

(1)在生產(chǎn)同樣多的烷基苯時(shí)，DEH-11型脫氫催化劑所需的原料要低于NDC-8型。這也意味著，當(dāng)烷基苯年產(chǎn)量不變時(shí)，采用DEH-11型催化劑生產(chǎn)時(shí)可節(jié)約較多原料。

(2)在副產(chǎn)物方面，DEH-11型脫氫催化劑也低于NDC-8型。這也能從兩批脫氫催化劑的物耗對(duì)比結(jié)果得到證實(shí)。由于副產(chǎn)品的附加值較低，故采用DEH-11型脫氫催化劑生產(chǎn)時(shí)更能給公司帶來效益。

6 能耗對(duì)比

NDC-8型脫氫催化劑能耗水平為0.225噸標(biāo)油/噸烷基苯，而DEH-11型脫氫催化劑能耗水平為0.196噸標(biāo)油/噸烷基，能耗下降了12.89%。能耗下降，不僅僅給公司帶來了效益，更給公司降低了燃料，為本公司順利完成“十二五節(jié)能減排任務(wù)”做出了貢獻(xiàn)。

7 催化劑壽命對(duì)比

由于DEH-11型脫氫催化劑將原來的大孔容、低堆積密度和雙孔型分布的Al2O3小球載體改為實(shí)心的Al2O3小球載體，故這兩種催化劑在堆密度上相差較大，即實(shí)際裝填的脫氫催化劑質(zhì)量相差較大，DEH-11型脫氫催化劑質(zhì)量約為NDC-8型脫氫催化劑質(zhì)量的2.3倍。因?yàn)樗鼈兌佳b在同一反應(yīng)器R-301A中，裝填體積相同。故本文在計(jì)算脫氫催化劑壽命時(shí)采用的是單位體積生產(chǎn)的烷基苯質(zhì)量。

經(jīng)計(jì)算，NDC-8型脫氫催化劑的壽命為3.30t烷基苯/L催化劑，DEH-11型脫氫催化劑的壽命為5.87t烷基苯/L催化劑，壽命提高了77.9%。催化劑壽命的大幅提高，不僅攤薄了催化劑使用成本，還大幅減少催化劑的裝填次數(shù)、反應(yīng)器的切換次數(shù)，降低了操作風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也大幅減少了廢催化劑(危廢)的產(chǎn)生量。

8 經(jīng)濟(jì)效益分析

(1)原料節(jié)約用量。NDC-8型催化劑的蠟耗為0.762，苯耗為0.337，DEH-11型催化劑的蠟耗為0.759，苯耗為0.328。若每天的產(chǎn)量以393.13噸計(jì)算，每年以330天計(jì)算。則每年可節(jié)約輕蠟用量=393.13×330×(0.762-0.759)=386.1噸，每年可節(jié)約苯用量=393.13×330×(0.337-0.328)=1158.3噸。

(2)天然氣節(jié)約用量。NDC-8型脫氫催化劑的能耗水平為0.225噸標(biāo)油/噸烷基苯，DEH-11型脫氫催化劑的能耗水平為0.196噸標(biāo)油/噸烷基苯，1噸標(biāo)油=1190標(biāo)方天然氣。若每天的產(chǎn)量以393.13噸計(jì)算，每年以330天計(jì)算。則每年可節(jié)約的天然氣用量=393.13×330×1190×(0.225-0.196)=4441437標(biāo)方天然氣。

(3)多產(chǎn)烷基苯。DEH-11型催化劑平均每天比NDC-8型催化劑多產(chǎn)30噸烷基苯，則每年約多產(chǎn)9900噸烷基苯。

9 結(jié)論

經(jīng)對(duì)上述試用效果綜合比較，繪制DEH-11型脫氫催化劑性能提升百分比見圖1。

圖1 DEH-11型脫氫催化劑性能提升百分比

從圖1可以得出以下結(jié)論。

(1)采用實(shí)心Al2O3小球?yàn)檩d體的脫氫催化劑各方面性能指標(biāo)上遠(yuǎn)優(yōu)于采用大孔容、低堆積密度、雙孔型分布的Al2O3小球?yàn)檩d體的脫氫催化劑。

(2)因?yàn)镈EH-11型脫氫催化劑提高了產(chǎn)能、節(jié)約了原料、降低了能耗，所以給公司帶來了明顯的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也為節(jié)能減排做出了貢獻(xiàn)。

(3)采用DEH-11型脫氫催化劑可以減少操作風(fēng)險(xiǎn)，減少了廢催化劑(危廢)的產(chǎn)生量。