碳二前加氢催化剂的研究

碳二前加氢及催化剂的研究

邓雨来80712027 08应化本一班化学化工学院

摘要：乙烯产量是衡量一个国家工业发展状况的一个重要指标，乙烯工业的发展对一个国家的发展有重大意义，所以乙烯工业的发展倍受世界各国的关注，世界各国也付出巨大代价。本文主要研究了碳二前加氢的优势，碳二催化剂的发展及碳二前加氢的特点及未来乙烯产业的发展趋势。

关键词：前加氢催化剂未来发展趋势

前言：乙烯产量是衡量一个国家工业发展状况的一个重要指标，乙烯工业的发展对一个国家的发展有重大意义，所以乙烯工业的发展倍受世界各国的关注，世界各国也付出巨大代价，未来社会是个高速发达的社会，提高乙烯产量已经迫在眉睫。工业上生产乙烯主要是从石油化工中通过裂解加氢分离而得到乙烯，而加氢又分为前加氢和后加氢，所谓前加氢和后加氢是指乙炔加氢反应器相对脱甲烷塔位置而言，前加氢是指乙炔加氢反应器位于脱甲烷塔之前，后加氢是指乙炔加氢反应器位于脱甲烷塔之后。目前全世界乙烯生产能力约为80000吨每年，预计到2000后产量将会超过100000吨每年，从1991年到1998年，我国乙烯产量有1760吨每年增加到3770吨每年，平均年增长率为11.5%，由此看来，乙烯工业正处于生产能力扩展的时期。近年来，裂解技术发展得很快很成熟，物料在裂解炉中的停留时间越来越短，裂解深度加大，因此裂解产物中炔烃的浓度也越大，从而选择加氢转化炔烃作为乙烯分离的重要技术之一，倍受重视。目前，要想通过选择加氢来提高乙烯产量，关键在于研制出高效催化剂，这是摆在世界各国科学家的难题，研究指出，未来的乙烯工业发展要朝着高选择性，低投入，节能降耗，易操作的发展方向发展。

前加氢技术优势：

六十年代以后建成的大型乙烯装置基本上都是采用选择加氢脱除乙炔，选择加氢又分为：裂解气选择加氢，前加氢和后加氢。从经济上算，裂解气选择加氢会损失大量的丁二烯，不合算，又由于丁二烯聚合使催化剂失活，因此该技术在工业上很少见了。加氢工艺不同，进入反应器的原料组成就会不同，之中最主要的区别在于前加氢工艺中，进入反应器的物料中含有大量H2和大量CO。后加氢工艺主要应用于美国开发的顺序流程为代表的乙烯分离工艺，它是将乙烯装置中脱乙烷塔塔顶物料引入C2加氢反应器经过筛选加氢之后将乙炔脱离，使其摩尔分数<2x10-6，目前，60%的乙烯装置采用此工艺。后加氢分离工艺首先将H2和CO 及碳原子数相同和相近的烃分离，再将H2和CO重新引入C2H2加氢反应器中，反应剩余的H2和CO再采用特殊的工艺将其分离，此工艺流程复杂，设备投资大，装置能耗高。此外，乙炔加氢催化剂的选择性差，后加氢反应工艺生绿油量大，加氢催化剂再生周期短，影响催化剂的寿命。

由于钯催化剂成功的用于选择加氢使催化剂选择性大有提高，因此，前加氢脱除乙炔被越来越多的装置所采用，前加氢包含前脱乙烷前加氢和前脱丙烷前加氢，它们催化剂技术和流程基本相似，都是在脱甲烷塔之前通过选择加氢脱除乙炔，但是，前脱丙烷前加氢进入反应器的原料既有C2馏分也有C3馏分，脱除乙炔时也脱除了大量的丙炔和丙二烯。

前加氢技术使乙烯分离流程简化，节能降耗，前加氢的优点主要有：一，分离流程简化，设备投资少节能降耗；二，不需补充H2和CO来调节碳二加氢的选择性，比后加氢少了“巴氏精馏塔”或第二脱甲烷塔；三，生产的乙烯纯度高；四，绿油量少，催化剂寿命高；五，减少塔釜的结垢。

就是由于前加氢的工艺具有投资省，费用低，能量利用率高等优点，所以新建的大型乙烯装置都采用前加氢技术。但前加氢技术也有些缺点，如它对反应器的控制手段没后加氢的控制手段多，物料中含有大量H2，反应床层存在飞温的危险。

碳二前加氢的工艺特点

前加氢具有如下工艺特点：

1.操作简化

前加氢工艺正常操作中无需注入氢气和CO，因为前加氢物料中含有H2和CO，不用因裂解炉的操作波动进行加氢操作大调整，正常操作时，只需根据反应器出口炔含量来调整进口温度。缩短了产出合格乙烯时间。绿油量生成少，催化剂寿命长。

2.安全性好

乙炔加氢为放热反应后加氢工艺易产生飞温，容易引起分解爆炸，而碳二前加氢工艺因反应器位于裂解气压缩机末端的最小循环回路之间，无论装置负荷多少，反应器的操作空速能保持在比较平稳的水平上工作，物料的停留时间短。当床层温度过高（350）时，催化剂可对碳二加氢反应自动冷却，防止进一步升温，避免乙烯分解爆炸（420）

3.简化工艺流程

由于碳二前加氢产生的绿油量少，从而省去了绿油塔。前加氢工艺中无需备有专门的H2和CO的注入设施，物料中已含有CO和H2，前加氢C2馏分中不含氢气和甲烷，取消了分离系统中巴氏精馏塔或甲烷汽提塔。

3.催化剂的发展

在裂解制烯烃的过程中，烯烃中含有微量的杂质烃，虽然它们含量少，但必须出去，这些杂质在后加工特别是聚合过程中危害很大，而消除这些杂质最经济简便的方法便是将这些杂质加氢生成烷烃。因此高选择性的催化剂成为关键，即只对杂质加氢而不对目的产物加氢，同时也要求催化剂活性好，使用寿命长，反应温度低。

3.1金属催化剂