催化干气制乙苯装置工业操作方案优化与应用

第42卷第6期 当 代 化 工 Vol.42，No. 6 2013年6月 Contemporary Chemical Industry June，2013

收稿日期： 2012-12-17 作者简介： 申永贵（1966-），男，黑龙江大庆人，工程师，1990年毕业于抚顺石油学院石油加工专业，研究方向：从事炼油化工生产技术工作。

E-mail：shenyongg@。

催化干气制乙苯装置工业操作方案优化与应用

申永贵，郑长有，孟令猛

（中国石油大庆炼化公司， 黑龙江 大庆 163411）

摘 要：介绍了干气制乙苯装置两台烃化反应器并联运行的可行性、操作方案及运行数据。大庆炼化公司干气制乙苯装置两个阶段的烃化反应器并联的实践证明：无论是采用调和汽油生产方案，还是乙苯生产方案，烃化反应器的并联，解决了在不开干气压缩机条件下束缚装置提高干气进料量的瓶颈，有效提高了原料干气中的乙烯转化率、以及产品产量，且不影响产品质量；同时，还可以有效降低反应器压降，为催化干气制乙苯装置工业操作方案优化及节能降耗提供参考和借鉴。 关 键 词：干气；乙烯；乙苯；烷基化；反应器并联

中图分类号：TQ 241.1 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2013）06-0797-03

Optimization and Application of the Industrial

Operation Scheme for Catalytic Dry Gas-to-Ethylbenzene Plant

SHEN Yong-gui ，ZHENG Chang-you ，MENG Ling -meng

（PetroChina Daqing Refining and Chemicals Company, Heilongjiang Daqing 163411，China ）

Abstract : The feasibility, operation scheme and running results of parallel operation of two alkylation reactors in catalytic dry gas-to-ethylbenzene plant were discussed. The running results in Daqing Refining & Chemical Company(DRCC) show that the parallel operation of two alkylation reactors is feasibility, and the parallel operation can break the bottleneck that restrict the increasing of the catalytic dry gas feed rate, improve ethylene conversion and product output, and dose not affect product quality. At the same time, the pressure drop of reactors can be effectively decreased.

Key words : Dry gas; Ethylene; Ethylbenzene; Alkylation; Two reactors in parallel

乙苯是生产苯乙烯，进而生产塑料、橡胶、树脂的重要原料，广泛应用于汽车、家电、建材、包装、医药等国民经济诸多行业。2011年，全球乙苯-苯乙烯消费3 100.8万t，同比增长4.85%；其中，我国需求量达899.9万t/a，尽管国内产能不断增长，但仍无法满足市场的需求，2011年进口量达378.0万t，对外依存度仍超过42%。

为综合利用催化裂化、催化裂解等干气资源(简称催化干气)，缓解我国乙苯-苯乙烯供需矛盾，由中国科学院大连化学物理研究所(简称大连化物所，下同)、抚顺石化公司等联合开发了催化干气制乙苯

的系列技术[1-5]

，其中低温气相烷基化与液相烷基转移组合的第三代技术，基于其优异的催化剂活性、选择性、稳定性、好的抗杂质性能，以及该技术优异的节能减排降耗效果，在石化行业获得了广泛应用，目前已应用于20余套工业装置，有效提高了石油资源利用率，是目前国内外唯一经过长周期稳定

运行的稀乙烯生成乙苯成套技术[1]

。

大庆炼化公司 100 kt/a 乙苯装置即采用大连

化物所开发的催化干气制乙苯第三代技术、由中国寰球工程公司辽宁分公司(原中国石油集团工程设计有限责任公司抚顺分公司)设计，是当时国内同类型规模最大的一个装置，该装置于 2009 年 7 月成功投产。工业运行实践表明：该装置的工艺设计方案先进合理，催化剂性能优异；所生产的乙苯产品

纯度达99.8%以上，二甲苯含量低于700×10-6

，达优等品标准；装置运行平稳，易于控制，满足了工业生产的要求。尤其，公司针对高辛烷值汽油生产需求，结合公司只有乙苯装置、无配套的苯乙烯装置装置的实际情况，采用生产乙苯调合汽油工艺方案时(烃化液用作高辛烷值汽油汽油调合)，简化工艺流程，提高产品收率，并有效降低生产能耗，为炼化公司高辛烷值汽油生产基地的建设发挥了重要

作用[2]

。

大庆炼化公司干气制乙苯装置原料干气由

ARGG 装置提供，产品尾气送PSA 装置提纯氢气。 为进一步降低装置生产能耗，在装置正常运行期间停开干气压缩机，但如此以来，装置干气进料压力

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和尾气出装置压力均有所限制，尤其是在单程反应的后期装置系统（主要为反应器）压降较大，较高加工负荷时，在不开干气压缩机的条件下干气进料较困难。针对此问题，我们探讨了干气制乙苯装置两台烃化反应器并联运行的可行性，实践表明：两台烃化反应器并联运行效果较好，它进一步提高了原料干气中的乙烯转化率，解决了停开干气压缩机条件下单台反应器运行时压降较大的问题，并提高了装置的干气进料量，为催化干气制乙苯装置工业操作方案优化及节能降耗提供参考和借鉴。

1 汽油生产方案反应器的并联

干气中乙烯与苯烷基化是一个酸性分子筛催化的反应过程，在催化剂运行过程中，烃类分子在分子筛催化剂上不可避免地会发生积碳副反应，造成催化剂活性下降。在R201B催化剂运行第二个周期的末期，催化剂活性降低，反应器床层入口温度提至350 ℃，乙烯转化率已经降至86%，分厂决定两台反应器并联运行。在R201A反应器预热完毕后，R201A反应器投干气，降低R201B反应器干气进料量；如表1所示，调节R201A干气量至14 400( N)m3/h，R201B干气进料量降至6 600 (N)m3/h，总干气进料量为21 000( N)m3/h，循环苯量为58 t/h，苯烯比为5.6。

表1 反应器并联前后操作参数比较(汽油生产方案) Table 1 Reactor data comparison for the parallel reactors

(Gasoline production mode)

投用前投用后

参数

R201B R201A R201B 干气进料量(N)/(m3・h-1)18 200 14 400 6 600 出入口压降/MPa 0.05 0.02 0.00 一段床层反应温度/℃350 320~325 335~340 产量/(t・天-1) 300 340 各段床层温升/℃25~35 20~25

两台反应器并联后, R201A每段床层入口温度控制在320~325 ℃，因为R201B催化剂处于反应末期活性较低，所以其采用较高的苯烯比，使反应床层温度较高335~340 ℃。从表2催化干气及反应尾气组成可以看出，在两个反应器并联前，尾气中乙烯含量达2.42%，而并联后尾气中乙烯含量降到0.48%，乙烯转化率提高到96%以上，对提高调和油产量及乙烯转化率效果明显。

表3列出了反应器并联前后苯塔底烃化液组成变化。由于采用烃化液调和汽油生产方案，烃化液中乙苯、以及甲苯、二甲苯、丙苯、二乙苯等烷基芳烃组分均是高辛烷值汽油调和组分，所以烷基芳烃含量的变化并不影响产品质量，而且，从表3可

以看出，并联之后烃化液中的高沸物含量由3.23%

降到1.43%，进一步增加了汽油调和组分的产量。

表2 催化干气及反应尾气组成(汽油生产方案)(V)

Table 2 Composition of the dry gas before and after

reaction(Gasoline production mode) %

组分干气原料组成投用前尾气组成投用后尾气组成

H 2 24.70 28.93 35.96

O2 1.41 1.17 0.42

N 2 21.94 22.18 16.62

CO 0.30 0.47 0.44

CO2 1.61 1.97 2.12

CH4 25.58 30.02 29.00

C2H413.86 2.42 0.48 C2H68.77 11.55 13.56 C3 1.26 0.49 0.56

C4 0.21 0.30 0.32

C5 0.38 0.50 0.51

表3 产品(苯塔底烃化液)组成分析 (汽油生产方案)

Table 3 Composition of alkylated products

(Gasoline production mode)

项 目 投用前 投用后

非芳烃 0.07 0.23

苯 0.00 0.00

甲苯 0.09 0.29

乙苯 69.77 74.81

二甲苯 0.18 0.15

正丙苯 6.32 4.83

异丙苯 4.68 4.58

其它 2.02 1.62

二乙苯 13.64 12.06

高沸物 3.23 1.43

而且，反应器并联制投用后，反应器床层压降

降至0.02 MPa以下，干气进料能够全吃净，同时产

品产量从300 t/d提高到340 t/d，从而有效增加装置

进料量，提高产品产量。

2 乙苯生产方案反应器的并联

在乙苯生产方案反应器的并联试验中(表4)，并

联前R201A干气进料量为17 000 （N）m3/h，苯循

环量为56 t/h，反应床层入口温度335 ℃，尾气中

乙烯含量1.00%。并联后总干气进料量为20 000 （N）m3/h，由于两台反应器活性相差不多，且采用

乙苯生产方案（表5），因此两台反应器采用相同的

较低反应温度，来使它们的苯烯比相同，保证乙苯

产品中二甲苯含量不会超标。由于R201A活性相对

较低，所以采用较低的干气进料量8 000（N）m3/h，

使其空速较低，来提高乙烯转化率。R201B干气进