01-加氢催化剂使用手册-v1.0

苯加氢催化剂使用手册

文件编号：

文件版次：1.0版

二○一三年五月天津

目录

1 苯加氢催化剂简介 (3)

2 苯加氢催化剂成份、主要物化指标及储存方法 (3)

2.1催化剂的主要成份 (3)

2.2催化剂的物理特征 (4)

2.3催化剂的催化性能指标 (4)

2.4催化剂小釜评价数据图 (5)

2.5催化剂储存方法 (5)

3 苯加氢催化剂的催化原理及寿命 (5)

3.1催化剂催化原理 (5)

3.2催化剂的寿命 (6)

4 催化剂浆液中催化剂及辅料配比 (7)

4.1辅料的作用原理 (7)

4.2催化剂及辅料的配比 (8)

4.3相关辅料要求 (9)

5 催化剂使用注意事项 (9)

5.1加氢装置清洗 (9)

5.2催化剂装填 (10)

5.3催化剂的预处理和更换 (10)

5.4催化剂浆液的调节 (10)

5.5装置开停车注意事项 (11)

6 其它注意事项 (11)

附录一钌催化剂评价方法 (12)

附录二主要辅料技术指标 (13)

附件三催化剂评价数据图 (14)

1 苯加氢催化剂简介

苯部分加氢制环己烯催化剂简称钌催化剂。钌催化剂和水合催化剂是苯制环己酮工艺装置的核心催化剂。这两种催化剂决定了装置的性能、成本、质量和安全。

钌催化剂是中国天辰工程有限公司、山东海力化工股份有限公司、天津振博科技有限公司和郑州大学共同研究开发，于2009年正式由中国天辰研发中心大规模工业化生产，2010年9月在山东海力化工股份有限公司年产10万吨环己酮项目投用，11月各项指标考核达到预期指标。2011年3月份山东海力化工股份有限公司第二套年产10万吨环己酮顺利投产达标，2012年至今江苏海力顺利投产四套年产10万吨环己酮装置，现安全达标运行。

钌催化剂用于苯部分加氢制环己烯过程。环己烯作为一种重要的有机化工中间体，广泛应用于医药、农药、燃料、洗涤剂、炸药、饲料添加剂、聚酯和其它精细化学品的生产。

我公司生产的钌催化剂的外观形貌为浸没在脱盐水中的黑色絮状纳米金属沉淀，其主要成分是金属钌、锌和微量的铂、镁，工业应用中以浆液形式使用，浆液中还需要加入作为分散剂的氧化锆和作为添加剂的硫酸锌。浆液中的催化剂浓度（包括钌催化剂和氧化锆）约为4%~5%。使用过程中水作为连续相，有机物（原料苯、产物环己烯、副产物环己烷）作为分散相，反应温度为130~170℃，压力为4~6MPa，苯转化率为40~50%，环己烯选择性为70~80%。以本公司钌催化剂为基础的苯部分加氢工艺具有反应条件温和，产品质量好，操作安全平稳、节约能源和原材料，无公害等特点。

2 苯加氢催化剂成份、主要物化指标及储存方法

2.1催化剂的主要成份

钌催化剂的主要成份为金属钌、锌和微量铂、镁，锌和铂、镁含量占催化剂（固体）总重的1.2%~18%。催化剂中主要杂质铁、钙、和铜，具体含量指标如下：

表1 钌催化剂主要杂质指标

2.2 催化剂的物理特征

钌催化剂为黑色絮状纳米金属微晶沉淀，浸没在碱性（在室温下pH为9~12）水中保存。催化剂纳米微晶尺寸约为3~100纳米。

2.3 催化剂的催化性能指标

钌催化剂的催化性能指标主要包括转化率、选择性、环己烯收率和催化剂活性。具体评价方法见附录一。

2.3.1 转化率、选择性和环己烯收率

（1）转化率

定义：已转化的苯的量和投料苯的量比值

指标：不小于45%

（2）选择性

定义：已转化的苯产生的环己烯的量和已转化的苯的量的比值

指标：不小于75%；

（3）环己烯单程收率

定义：已转化的苯产生的环己烯的量和投料苯的量的比值

指标：不小于33%；

2.3.2 催化剂活性

定义：投料苯转化45%时每克催化剂每小时转化苯的克数

测量方法：绘制苯转化率随时间变化曲线，确定苯转化45%时的反应时间，代入下式：

错误！未找到引用源。

式中：140为苯原料的体积；0.88为苯原料的密度；0.45为苯原料的转化率；t 为苯转化45%时的反应时间；m为浆液中催化剂的质量。

指标：不小于100

2.4 催化剂小釜评价数据图

本文件中提供的数据图中曲线是基于对我公司已经生产销售的催化剂产品评价结果的平均值或拟合数据绘制而成，仅供参考。具体见附件三。

2.5 催化剂储存方法

本催化剂应在10℃~30℃温度下保存于背阴处，避免阳光直射。

特别注意本催化剂应在水封条件下保存。在催化剂储存在仓库中时，应经常检查催化剂外包装是否恰当密封，催化剂外包装破损可能造成密封水逐渐蒸发，从而造成催化剂暴露于空气中。催化剂固体直接暴露于空气中将造成纳米钌微晶氧化，催化剂失去活性。

由于本催化剂是纳米级金属微晶颗粒，热力学上不稳定，因此在催化剂贮存过程中也可能造成催化剂性能的下降。虽然没有明确证据表明长时间贮存会造成催化剂性能的伤害，但仍强烈建议用户尽量缩短催化剂贮存时间，以避免不必要的损失。建议用户催化剂贮存时间不超过6个月。

3 苯加氢催化剂的催化原理及寿命

3.1 催化剂催化原理

从热力学上来说，由苯加氢生成环己烯的自由能变比生成环己烷的自由能变小的多。因此，在苯加氢的反应中反应平衡倾向于生成热力学更稳定的环己烷；从反应活性上来看，苯是一个典型的芳香环，具有较高的化学稳定性。环己烯具有一个非共扼的碳碳双键，环己烯的双键比苯环具有芳香性质的共扼双键要活泼的多。因此在催化方面环己烯具有更高的活性，更加容易进行加氢反应。即使反应中生成了环己烯，如果不能迅速从催化剂上脱附，并且使用一个较好的方法防止环己烯再吸附，苯加氢反应很难停留在生成环己烯的阶段。

苯部分加氢合成环己烯工艺的关键是提高环己烯的选择性。通过上述对苯加氢过程的分析可以发现，苯加氢更容易得到环己烷，环己烯的脱附和阻止环己烯的再吸附是苯加氢方法获得环己烯的关键。目前最成功的方法是通过使用一个由气相、固相、油相（苯、环己烯和环己烷）和水相组成的四相反应体系实现的。在高速搅拌的条件下，钌催化剂和苯、环己烯、环己烷组成的油相小液滴分散在