NCG_98H新型苯加氢催化剂的工业应用
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Abstract: T he applicatio n status of N CG- 98H new type benzene hydro genatio n catalyst in cy clo hex ane unit is intro duced. T he results sho w that N CG- 98H catalyst has advantages o f hig h cataly tic activit y and selectiv ity, ex cellent thermal stability, high by- product steam pressure and convenient indust rial loading. N CG- 98H catalyst is w or thy o f popular ization and application for similar units in o rder to obtain bett er economic benefits.
孙书田
时间
5 月2日 5 月3日 5 月4日 5 月5日 5 月6日 5 月7日 5 月8日 5 月9日 5 月 10 日 5 月 11 日 5 月 12 日 5 月 13 日 5 月 14 日 7 月 22 日
苯流量/ ( kg # h- 1 )
80 0 1 000 1 330 1 330 1 550 1 700 1 850 1 850 1 850 1 870 1 870 2 790 1 900 1 900
汽包压力/ MPa
0. 55 0. 55 0. 55 0. 55 0. 55 0. 55 0. 55 0. 55 0. 55 0. 55 0. 55 0. 55 0. 55 0. 55
产品分析
环己烷纯度 99. 94% 苯, 检不出
水质量分数 0. 03% ~ 0. 04% 烷前组分质量分数 0. 03%
装置系统按制定 的升温还原方案进行升温还 原。最高还原温度 180 e , 总还原时间 48 h。 5 投料运行
催化剂还原结束后, 投料运行。催化床层温度 约 150 e , 系统压力 0. 5 M P a, 轻负荷运行 2 日后, 逐步提高苯投加量, 副产蒸汽 0. 55 M Pa, 停止外部 供应的蒸汽。得到的环己烷产品质量好, 达到一等 品 甚 至 优 等 品 的 行 业 指 标。 苯 转 化 率 大 于 991 99% , 环己烷选择性大于 99. 9% , 环己烷产品纯 度达 99. 94% , C6 H 6 质量分数小于 10 @ 10- 6 , 水质 量分数 0. 03% ~ 0. 04% , 烷前 组分质 量分数 小于 01 03% , 冰点 6. 2~ 6. 3 e , 密度 0. 776 g / mL , 色度 5 ~ 10。前加氢反应器部分操作数据见表 3。
我公司新建的环己烷生产装置, 前加氢反应器 首次装填 NCG- 98H 新型苯加氢催化剂, 后 加氢反 应器装填 N CG- 99H 型高活性苯 加氢催化剂, 2008 年 5 月投产运行以来, 装置运行稳定, 环己烷产品质 量优; 苯加氢转化率达 99. 99% 以上, 环己烷选择性 达 99. 9% 以上, 基本无副反应产生, 产品中 C6H 6 质 量分数小于 10 @ 10- 6( 检测不出) , 环己烷的凝固点 6. 2~ 6. 3 e , 色度 5~ 10。 1 NCG- 98H 型催化剂性能
苯加氢装置所用的苯主要来自石油苯, 所用氢 气来自氯碱厂的电解氢。苯与氢气在蒸发器内混合 加热后, 进入装有 NCG- 98H 型苯加氢催化剂的前 加氢反应器, 然后进入装有 NCG- 99H 型苯加氢催 化剂的后加氢反应器, 反应后的气体与进入蒸发器 前的氢气进行换热, 再经二级冷凝后, 产品环己烷流 入环己烷计量罐, 分析合格后打入环己烷成品罐, 含 氢尾气经循环压缩机与新鲜氢气混合后进入苯蒸发 器, 含氢尾气循环反应。工艺流程见图 1。
冰点 6. 2~ 6. 3 e 密度 0. 776 g / mL
色号 5~ 10
至 2009 年 8 月, 该催化剂使用 1 年多, 前加氢 反应器主要热点温度位于催化床层 1. 6~ 2. 8 m 位 置, 苯加氢转化率及环己烷选择性保持在 99. 9% 以 上, 环己烷产品质量优。 6 工业应用分析
摘要 : 介绍了 N CG- 98H 新型苯加氢催化剂在环己烷 装置中的应 用情况。应用 结果表明, 新型 苯加 氢催化剂 具有催化活性及选择性高、热稳 定性好、副 产蒸 汽压力 高、工业 装填方 便等 特点, 经济 效益 显 著, 值得在同类装置上推广应用。
关键词: 苯加氢; 环己烷; 催化剂; 工业应用 中图分类号: O646. 36 文献标识码: A 文章编号: 1006- 7906( 2010) 02- 0047- 03
近年来, 针对苯加氢反应的特点, 南京创明催化 剂技术有限公司研制开发了 NCG- 98H 型热稳定苯 加氢催化剂, 该催化剂有效延长了反应热带, 增加了
收稿日期: 2009-11- 12 作者简介: 孙书田( 1968 - ) , 男, 山东东明 人, 1991 年毕业 于 烟台大学计算机及应用专业, 高级工程师, 现任公司总工程师。
Industrial application of NCG- 98H new type benzene hydrogenation catalyst
S UN S hutian
( Shandong F ang ming Chemical Industr y Co. , L td. , D ongming 274500, China)
第 31 卷第 2 期 2010 年 4 月
化学工业与工程技术 J o ur nal o f Chemical I ndus try & Eng ineer ing
V ol1 31 N o. 2 A pr., 2010
NCG-98H 新型苯加氢催化剂的工业应用
孙书田
( 山东方明化工有限公司, 山东 东明 274500)
NCG- 98H 型苯 加氢催 化剂 添加 了少 量 耐热 助剂, 具有催化活性与选 择性好、热 稳定 性高、操 作弹 性大、加氢 适用 性广 等特 点, 用 于前 加 氢反 应器, 可有效延长反应热带, 降低热点温度, 减少 苯加氢副反应, 提高产品环己烷质量, 延长催化 剂使用寿命。
副产蒸汽压力可达 0. 5~ 0. 8 MP a, 具有较好的 经济价值。
NCG- 98H 型苯加氢催化剂主要物化性能及工 业使用条件见表 1、表 2。
表 1 物化性能
项目
性能
外观
黑色圆柱形 片剂
外形尺寸/ mm 堆密度/ ( kg # m- 3 ) 抗压碎强度/ ( N # cm- 1) 比表面积/ ( m2 # g- 1 )
<5@ ( 4~ 5) 1 000 ~ 1 200
在实际生产操作中, 催化剂多段稀释装填的方 法存在以下缺点: ( 1) 催化剂装填难度大, 更换装填 催化剂时间长; ( 2) 稀释催化剂混合过程中, 易损坏 新鲜催化剂; ( 3) 反应列管催化剂浓度的均匀性难以 保证; ( 4) 催化剂颗粒内部因反应热而产生的高温仍 然难以有效降低, 仍然会促进镍晶粒快速增长, 缩短 催化剂的有效使用寿命。
国内大多数苯加氢装置经过一段时间运行后, 循环氢中的甲烷含量会很快累积升高, 说明催化床 层的局部高温, 导致了 苯加氢裂化、异构化等 副反 应, 降低了环己烷收率及产品质量, 同时增加了精苯 消耗, 缩短了催化剂使用寿命。
从表 3 前加氢反应器热点温度数据可见, 应用 NCG- 98H 催化剂, 投苯量由 1 t / h 增加至 1. 9 t / h, 甚至近 2. 8 t / h, 催化床层热点温度未出现大幅上升 的现象, 只是较为平缓上升约 10~ 15 e , 环己烷产 品质量稳定, 副产 0. 5~ 0. 6 M Pa 蒸汽用于苯蒸发 器及软水加热等, 实现自热运行, 无需外供蒸汽。此 外, 运行过程反应系统压力稳定, 催化床层阻力无明 显上升迹象, 可以预见, NCG- 98H 催化剂有较长的 使用寿命。
NCG- 98H 新型苯加氢催化剂的 工业应用
# 49 #
表 3 前加氢反应器部分操作数据
氢气流量Байду номын сангаас ( m3 # h- 1 )
1 800 1 880 1 880 1 880 2 100 2 350 2 350 2 350 2 400 2 400 2 200 2 400 2 400 2 400
系统压力/ M Pa
0. 45 0. 45 0. 51 0. 54 0. 54 0. 54 0. 54 0. 54 0. 54 0. 54 0. 54 0. 55 0. 54 0. 54
前加氢反应器 热点温度/ e
16 9 19 4 19 6 19 6 20 4 20 8 21 9 22 0 21 9 22 1 21 9 21 6 21 5 22 7
# 48 #
化学工业与工程技术
2010 年第 31 卷第 2 期
热带换热面积, 降低了催化床层热点温度, 并且催化 剂具有热稳定性与抗积炭性好、苯加氢转化率高、环 己烷选择性好以及装填方便等特点。该催化剂可分 2 段装填于前苯加氢反应器, 催化床层热点温度低、 稳定, 能较好地适应生产负荷变化, 直接分离得到环 己烷, 产品质量优, 按生产 1 t 环己烷计, 精苯消耗比 行业平均水平低 0. 01 t , 大大降低了生产原料成本。
图 1 工艺流程示意
3 催化剂装填 根据设计及催化剂使用要求, 进行了催化剂的
装填。由于催化剂强度好、颗粒完整、粉末少, 装填 前未进行过筛处理。催化剂装填选择晴好天气, 先 将 NCG- 99H 型 苯加氢 催化剂 装填于 后加氢 反应 器, 然后再将 NCG- 98H 催化剂装填于前加氢反应 器, 按装填方案要求, N CG-98H 催化剂与铝粒按比 例稀释后分 2 段装填。装填结束, 盖上封盖, 等待开 车投产。 4 催化剂升温还原
反应器装填催化剂时, 采用铝粒或失活催化剂按不 同稀释比稀释新鲜催化剂, 或采用 4~ 5 段多段装填 的办法减缓反应速度, 拉长反应热带, 基本解决了生 产中出现的因反应热带狭窄产生高温、影响投苯量、 催化床层积炭及环己烷选择性低等问题, 但由于催 化剂浓度稀释较大, 相应地缩短了前加氢反应器催 化剂的使用寿命[ 1- 2] 。
\ 18 0 ~ 200
表 2 工业使用条件
项目
指标
温度/ e 压力/ M Pa
130~ 250 0. 1~ 10. 0
空速/ h- 1
液态原料, 0. 2~ 1. 0
n H2 B nC6 H6 苯转化率, %
3. 2~ 10 \99. 9
在工业使用中, NCG- 98H 型催化剂苯加氢转
化率高、环己烷选择性好、精苯消耗低、副产蒸汽 压力高、利用价值大, 可为用户带来 较好的经济 效益。 2 苯加氢装置
Key words: Benzene hy dr og enation; Cyclohexane; Catalyst; I ndustr ial application
环己烷是一种重要的有机化工原料, 是生产环 己醇、环己酮、己内酰胺的主要原料之一, 也是纤维 素醚、树脂、蜡、沥青和橡胶的优良溶剂。苯加氢法 是环己烷的主要生产方法, 可分为液相法和气相法, 气相法采用双反应器设计, 是国内外生产环己烷的 主要方法。
苯加氢常用的催化剂为镍系和铂系2类。铂系催 化剂活性高、耐热性能好, 但催化剂价格昂贵, 装置系 统操作温度、压力较高, 对设备要求高, 国内仅有南京 两家公司的苯加氢装置采用铂系催化剂。镍系催化剂
以其活性高、价格低及操作温度、压力低等优点, 广泛 应用于国内大多数苯加氢生产环己烷装置。
苯加 氢 反 应 是强 放 热 反 应, 反 应 热 216 kJ/ mol。目前 气相苯 加氢反 应广 泛应用 的催 化剂 为 NCG 及 NCG- 99H , 该催化剂苯加氢转化率较高, 但 由于苯加氢反应是强放热反应, 反应激烈, 反应热点 温度带狭窄, 使得大量反应热难以迅速移去, 生产中 易出现超温现象, 从而 产生大量副反 应, 影响 投苯 量、苯转化率、环己烷选择性( 收率) , 同时催化床层 局部高温, 引起镍晶粒快速增长, 从而缩短催化剂的 使用寿命。为解决这一问题, 实际生产中, 在前加氢
孙书田
时间
5 月2日 5 月3日 5 月4日 5 月5日 5 月6日 5 月7日 5 月8日 5 月9日 5 月 10 日 5 月 11 日 5 月 12 日 5 月 13 日 5 月 14 日 7 月 22 日
苯流量/ ( kg # h- 1 )
80 0 1 000 1 330 1 330 1 550 1 700 1 850 1 850 1 850 1 870 1 870 2 790 1 900 1 900
汽包压力/ MPa
0. 55 0. 55 0. 55 0. 55 0. 55 0. 55 0. 55 0. 55 0. 55 0. 55 0. 55 0. 55 0. 55 0. 55
产品分析
环己烷纯度 99. 94% 苯, 检不出
水质量分数 0. 03% ~ 0. 04% 烷前组分质量分数 0. 03%
装置系统按制定 的升温还原方案进行升温还 原。最高还原温度 180 e , 总还原时间 48 h。 5 投料运行
催化剂还原结束后, 投料运行。催化床层温度 约 150 e , 系统压力 0. 5 M P a, 轻负荷运行 2 日后, 逐步提高苯投加量, 副产蒸汽 0. 55 M Pa, 停止外部 供应的蒸汽。得到的环己烷产品质量好, 达到一等 品 甚 至 优 等 品 的 行 业 指 标。 苯 转 化 率 大 于 991 99% , 环己烷选择性大于 99. 9% , 环己烷产品纯 度达 99. 94% , C6 H 6 质量分数小于 10 @ 10- 6 , 水质 量分数 0. 03% ~ 0. 04% , 烷前 组分质 量分数 小于 01 03% , 冰点 6. 2~ 6. 3 e , 密度 0. 776 g / mL , 色度 5 ~ 10。前加氢反应器部分操作数据见表 3。
我公司新建的环己烷生产装置, 前加氢反应器 首次装填 NCG- 98H 新型苯加氢催化剂, 后 加氢反 应器装填 N CG- 99H 型高活性苯 加氢催化剂, 2008 年 5 月投产运行以来, 装置运行稳定, 环己烷产品质 量优; 苯加氢转化率达 99. 99% 以上, 环己烷选择性 达 99. 9% 以上, 基本无副反应产生, 产品中 C6H 6 质 量分数小于 10 @ 10- 6( 检测不出) , 环己烷的凝固点 6. 2~ 6. 3 e , 色度 5~ 10。 1 NCG- 98H 型催化剂性能
苯加氢装置所用的苯主要来自石油苯, 所用氢 气来自氯碱厂的电解氢。苯与氢气在蒸发器内混合 加热后, 进入装有 NCG- 98H 型苯加氢催化剂的前 加氢反应器, 然后进入装有 NCG- 99H 型苯加氢催 化剂的后加氢反应器, 反应后的气体与进入蒸发器 前的氢气进行换热, 再经二级冷凝后, 产品环己烷流 入环己烷计量罐, 分析合格后打入环己烷成品罐, 含 氢尾气经循环压缩机与新鲜氢气混合后进入苯蒸发 器, 含氢尾气循环反应。工艺流程见图 1。
冰点 6. 2~ 6. 3 e 密度 0. 776 g / mL
色号 5~ 10
至 2009 年 8 月, 该催化剂使用 1 年多, 前加氢 反应器主要热点温度位于催化床层 1. 6~ 2. 8 m 位 置, 苯加氢转化率及环己烷选择性保持在 99. 9% 以 上, 环己烷产品质量优。 6 工业应用分析
摘要 : 介绍了 N CG- 98H 新型苯加氢催化剂在环己烷 装置中的应 用情况。应用 结果表明, 新型 苯加 氢催化剂 具有催化活性及选择性高、热稳 定性好、副 产蒸 汽压力 高、工业 装填方 便等 特点, 经济 效益 显 著, 值得在同类装置上推广应用。
关键词: 苯加氢; 环己烷; 催化剂; 工业应用 中图分类号: O646. 36 文献标识码: A 文章编号: 1006- 7906( 2010) 02- 0047- 03
近年来, 针对苯加氢反应的特点, 南京创明催化 剂技术有限公司研制开发了 NCG- 98H 型热稳定苯 加氢催化剂, 该催化剂有效延长了反应热带, 增加了
收稿日期: 2009-11- 12 作者简介: 孙书田( 1968 - ) , 男, 山东东明 人, 1991 年毕业 于 烟台大学计算机及应用专业, 高级工程师, 现任公司总工程师。
Industrial application of NCG- 98H new type benzene hydrogenation catalyst
S UN S hutian
( Shandong F ang ming Chemical Industr y Co. , L td. , D ongming 274500, China)
第 31 卷第 2 期 2010 年 4 月
化学工业与工程技术 J o ur nal o f Chemical I ndus try & Eng ineer ing
V ol1 31 N o. 2 A pr., 2010
NCG-98H 新型苯加氢催化剂的工业应用
孙书田
( 山东方明化工有限公司, 山东 东明 274500)
NCG- 98H 型苯 加氢催 化剂 添加 了少 量 耐热 助剂, 具有催化活性与选 择性好、热 稳定 性高、操 作弹 性大、加氢 适用 性广 等特 点, 用 于前 加 氢反 应器, 可有效延长反应热带, 降低热点温度, 减少 苯加氢副反应, 提高产品环己烷质量, 延长催化 剂使用寿命。
副产蒸汽压力可达 0. 5~ 0. 8 MP a, 具有较好的 经济价值。
NCG- 98H 型苯加氢催化剂主要物化性能及工 业使用条件见表 1、表 2。
表 1 物化性能
项目
性能
外观
黑色圆柱形 片剂
外形尺寸/ mm 堆密度/ ( kg # m- 3 ) 抗压碎强度/ ( N # cm- 1) 比表面积/ ( m2 # g- 1 )
<5@ ( 4~ 5) 1 000 ~ 1 200
在实际生产操作中, 催化剂多段稀释装填的方 法存在以下缺点: ( 1) 催化剂装填难度大, 更换装填 催化剂时间长; ( 2) 稀释催化剂混合过程中, 易损坏 新鲜催化剂; ( 3) 反应列管催化剂浓度的均匀性难以 保证; ( 4) 催化剂颗粒内部因反应热而产生的高温仍 然难以有效降低, 仍然会促进镍晶粒快速增长, 缩短 催化剂的有效使用寿命。
国内大多数苯加氢装置经过一段时间运行后, 循环氢中的甲烷含量会很快累积升高, 说明催化床 层的局部高温, 导致了 苯加氢裂化、异构化等 副反 应, 降低了环己烷收率及产品质量, 同时增加了精苯 消耗, 缩短了催化剂使用寿命。
从表 3 前加氢反应器热点温度数据可见, 应用 NCG- 98H 催化剂, 投苯量由 1 t / h 增加至 1. 9 t / h, 甚至近 2. 8 t / h, 催化床层热点温度未出现大幅上升 的现象, 只是较为平缓上升约 10~ 15 e , 环己烷产 品质量稳定, 副产 0. 5~ 0. 6 M Pa 蒸汽用于苯蒸发 器及软水加热等, 实现自热运行, 无需外供蒸汽。此 外, 运行过程反应系统压力稳定, 催化床层阻力无明 显上升迹象, 可以预见, NCG- 98H 催化剂有较长的 使用寿命。
NCG- 98H 新型苯加氢催化剂的 工业应用
# 49 #
表 3 前加氢反应器部分操作数据
氢气流量Байду номын сангаас ( m3 # h- 1 )
1 800 1 880 1 880 1 880 2 100 2 350 2 350 2 350 2 400 2 400 2 200 2 400 2 400 2 400
系统压力/ M Pa
0. 45 0. 45 0. 51 0. 54 0. 54 0. 54 0. 54 0. 54 0. 54 0. 54 0. 54 0. 55 0. 54 0. 54
前加氢反应器 热点温度/ e
16 9 19 4 19 6 19 6 20 4 20 8 21 9 22 0 21 9 22 1 21 9 21 6 21 5 22 7
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化学工业与工程技术
2010 年第 31 卷第 2 期
热带换热面积, 降低了催化床层热点温度, 并且催化 剂具有热稳定性与抗积炭性好、苯加氢转化率高、环 己烷选择性好以及装填方便等特点。该催化剂可分 2 段装填于前苯加氢反应器, 催化床层热点温度低、 稳定, 能较好地适应生产负荷变化, 直接分离得到环 己烷, 产品质量优, 按生产 1 t 环己烷计, 精苯消耗比 行业平均水平低 0. 01 t , 大大降低了生产原料成本。
图 1 工艺流程示意
3 催化剂装填 根据设计及催化剂使用要求, 进行了催化剂的
装填。由于催化剂强度好、颗粒完整、粉末少, 装填 前未进行过筛处理。催化剂装填选择晴好天气, 先 将 NCG- 99H 型 苯加氢 催化剂 装填于 后加氢 反应 器, 然后再将 NCG- 98H 催化剂装填于前加氢反应 器, 按装填方案要求, N CG-98H 催化剂与铝粒按比 例稀释后分 2 段装填。装填结束, 盖上封盖, 等待开 车投产。 4 催化剂升温还原
反应器装填催化剂时, 采用铝粒或失活催化剂按不 同稀释比稀释新鲜催化剂, 或采用 4~ 5 段多段装填 的办法减缓反应速度, 拉长反应热带, 基本解决了生 产中出现的因反应热带狭窄产生高温、影响投苯量、 催化床层积炭及环己烷选择性低等问题, 但由于催 化剂浓度稀释较大, 相应地缩短了前加氢反应器催 化剂的使用寿命[ 1- 2] 。
\ 18 0 ~ 200
表 2 工业使用条件
项目
指标
温度/ e 压力/ M Pa
130~ 250 0. 1~ 10. 0
空速/ h- 1
液态原料, 0. 2~ 1. 0
n H2 B nC6 H6 苯转化率, %
3. 2~ 10 \99. 9
在工业使用中, NCG- 98H 型催化剂苯加氢转
化率高、环己烷选择性好、精苯消耗低、副产蒸汽 压力高、利用价值大, 可为用户带来 较好的经济 效益。 2 苯加氢装置
Key words: Benzene hy dr og enation; Cyclohexane; Catalyst; I ndustr ial application
环己烷是一种重要的有机化工原料, 是生产环 己醇、环己酮、己内酰胺的主要原料之一, 也是纤维 素醚、树脂、蜡、沥青和橡胶的优良溶剂。苯加氢法 是环己烷的主要生产方法, 可分为液相法和气相法, 气相法采用双反应器设计, 是国内外生产环己烷的 主要方法。
苯加氢常用的催化剂为镍系和铂系2类。铂系催 化剂活性高、耐热性能好, 但催化剂价格昂贵, 装置系 统操作温度、压力较高, 对设备要求高, 国内仅有南京 两家公司的苯加氢装置采用铂系催化剂。镍系催化剂
以其活性高、价格低及操作温度、压力低等优点, 广泛 应用于国内大多数苯加氢生产环己烷装置。
苯加 氢 反 应 是强 放 热 反 应, 反 应 热 216 kJ/ mol。目前 气相苯 加氢反 应广 泛应用 的催 化剂 为 NCG 及 NCG- 99H , 该催化剂苯加氢转化率较高, 但 由于苯加氢反应是强放热反应, 反应激烈, 反应热点 温度带狭窄, 使得大量反应热难以迅速移去, 生产中 易出现超温现象, 从而 产生大量副反 应, 影响 投苯 量、苯转化率、环己烷选择性( 收率) , 同时催化床层 局部高温, 引起镍晶粒快速增长, 从而缩短催化剂的 使用寿命。为解决这一问题, 实际生产中, 在前加氢