輕汽油醚化裝置催化劑的國產化工業應用

滿玉元，王 晉，周洪濤

（中化泉州石化有限公司，福建泉州362103）

某輕汽油醚化裝置采用LUMMUS 公司催化蒸餾醚化技術。輕汽油組分經水洗塔水洗后，與甲醇混合，進入醚化反應器A/B，發生醚化反應；未醚化的活性異戊烯進入醚化分餾塔及醚化后反應器，進一步發生醚化反應；未反應的C5與甲醇依次進入甲醇萃取塔、甲醇回收塔，C5抽余油與醚化汽油混合后送出裝置；回收后的甲醇循環使用［1］。

1 汽油醚化裝置

CDEthers 醚化工藝是基于三步反應的設計，包括1 個固定床預反應器，1 個催化蒸餾塔和1 個后反應器。在固定床反應器中使用散堆酸性離子交換樹脂催化劑，在催化蒸餾塔中使用CDModules催化劑。反應機理是在強酸性催化劑作用下，由異戊烯和甲醇反應生成甲基叔戊基醚（TAME）［2］。

國內某輕汽油醚化裝置首次開工反應器采用進口散堆醚化催化劑A-35 酸性離子交換樹脂，醚化蒸餾塔采用LUMMUS 公司的CDModules 模塊催化劑。該裝置開車后的24 個月，總轉化率一直保持在93%～95%，預反應器轉化率保持在70%，醚化蒸餾塔模塊轉化率保持在70%～80%。2016 年初，醚化反應器進料溫度自初期的40 ℃提高至65 ℃。至2016 年末，預反轉化率下降到60%。2016 年8月，醚化蒸餾塔頂壓自0.30 MPa 提至0.34 MPa，下床層溫度由 75 ℃提至 80～85 ℃，基本維持 C320 轉化率48%～60%。工業應用顯示，醚化反應器及醚化塔內催化劑已無法滿足工業生產要求。

2 D005-Ⅱs催化劑應用及對比

在大檢修過程中將醚化反應器內進口醚化催化劑A-35 更換為國產醚化催化劑D005-Ⅱs。D005-Ⅱs 催化劑工業應用顯示，預反進出口溫差約13 ℃，轉化率達68.62%，與進口醚化催化劑A-35 初期轉化率70%相當。但是D005-Ⅱs 催化劑初始活性溫度約50 ℃，較進口醚化催化劑A-35初始活性溫度高5 ℃；同時穩定期進料溫度45 ℃，較進口醚化催化劑A-35穩定期進料溫度高5 ℃。該溫度差距是因D005-Ⅱs催化劑在出廠前進行了預處理，降低了催化劑初始活性，直接達到相對穩定的初始溫度［3］。工業應用數據（2016年）見表1～3。

表1 醚化反應器操作參數

表2 D005-Ⅱs催化劑轉化率/%

由表1～3 數據可知，選用進口催化劑時，進料溫度控制在40～65 ℃。當進料溫度＞65 ℃后，因醚化反應本身為放熱反應，平衡轉化率下降，初步判斷，A-35醚化催化劑末期溫度應在60～65 ℃。

D005-Ⅱs 初期進料溫度為45 ℃，實際使用時間大于2 a，相應使用周期內生產的醚化汽油總量為1 800 kt，而且反應器入口溫度目前維持50～55 ℃，轉化率始終維持65%以上，仍未到壽命末期溫度。D005-Ⅱs 實際使用壽命與A-35 醚化催化劑相當或更優于進口催化劑。

表3 D005-Ⅱs催化劑與A-35催化劑應用效果對比

3 催化劑模塊應用及對比

大檢修期間將醚化蒸餾塔進口醚化催化劑模塊更換為CDM-系列開窗導流式催化精餾模塊。將催化劑裝填在開窗導流填料之間，用絲網包裹、縫合使催化劑不外露，再與結構特殊的開窗導流填料混裝，組成CDM-系列催化精餾模塊。開窗導流填料具有良好的徑向擴散能力，可提高催化反應中的氣液傳質能力［4］。工業應用數據見表4。

表4 模塊催化劑應用效果對比

更換國產醚化催化劑模塊后，在控制操作壓力0.3 MPa 時，醚化塔下床層溫度75 ℃，醚化塔轉化率達85%，總轉化率達到95%，滿足工業要求。

通過工業應用對比，在處理量不同而醚化塔操作條件類似的情況下，應用國產模塊催化劑后轉化率較進口模塊高約9%，總轉化率約高1%。開工初期，因罐區來甲醇水含量0.65%（要求≤0.3%），循環甲醇水含量6.4%（要求≤0.5%），導致醚化塔轉化率下降至35%，使用進口劑未發生類似情況。綜合分析判斷，進口模塊催化劑選擇性優于國產劑，但國產劑成本遠低于進口劑。

新模塊催化劑含40%水份，使用前須用甲醇進行循環噴淋置換［5］。進口醚化催化劑模塊對噴淋用循環甲醇水含量要求需≤4%，而國產催化劑模塊對噴淋用甲醇水含量要求≤10%即可。

4 結論

（1）醚化散堆催化劑應用國產劑和進口劑時，其轉化率基本一致，使用壽命國產劑略優，但是國產劑初始溫度較高。

（2）國產模塊活性明顯優于進口模塊，但催化劑選擇性略差。但是，國產劑預處理時對循環甲醇水水含量要求較寬松，能有效縮短開工時間。

（3）醚化催化劑國產化的成功應用可有效降低投資成本，對模塊催化劑國產化具有重要意義。