劉 忠 蘇龍舉

（撫順石化公司洗滌劑化工廠，遼寧撫順，113001）

1 變注水控制技術(shù)概況

“變注水控制技術(shù)”就是根據(jù)催化劑不同時(shí)期活性中心數(shù)量不同的特點(diǎn)，使注水量與活性中心數(shù)相適應(yīng)，來實(shí)現(xiàn)選擇性轉(zhuǎn)化率的綜合提高，即在反應(yīng)初期和反應(yīng)末期注水量相對(duì)變化，最終既能增產(chǎn)烯烴，同時(shí)也能延長(zhǎng)催化劑壽命，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。

撫順石化公司洗滌劑化工廠（以下簡(jiǎn)稱洗化廠）的脫氫裝置是引進(jìn)美國(guó)的UOP專利技術(shù)，以高純度烷烴為原料，在催化劑DEH-7（進(jìn)口）或NDC-8（洗化廠外購(gòu)）作用下，臨氫脫氫，并以二烯烴加氫裝置DEFINE加氫精制，得到相應(yīng)的正構(gòu)單烯烴。本裝置產(chǎn)出的正構(gòu)烷烯烴送至下游裝置，在HF酸作用下與苯反應(yīng)生成烷基苯（LAB）；或送至烷烯分離裝置（OLEX）經(jīng)分子篩的連續(xù)吸附、解吸、精制得到高級(jí)直鏈烯烴（OLEFIN），如圖1所示。

洗化廠脫氫裝置從1992年投產(chǎn)以來，經(jīng)過工程技術(shù)人員的不懈努力，使裝置的能耗、物耗、產(chǎn)品產(chǎn)量均超過了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。但是，隨著對(duì)脫氫技術(shù)的不斷深入研究以及生產(chǎn)實(shí)踐，將各種操作控制技術(shù)應(yīng)用在脫氫裝置上，取得了顯著效果。

圖1 烷基苯裝置流程簡(jiǎn)圖

2 變注水控制技術(shù)

美國(guó)UOP公司提供的脫氧反應(yīng)操作指標(biāo)和洗化廠生產(chǎn)脫氫反應(yīng)的主要操作數(shù)據(jù)分別見表1和表2。

表1 美國(guó)UOP公司提供脫氫反應(yīng)主要操作指標(biāo)

表2 脫氫反應(yīng)主要操作指標(biāo)

根據(jù)專利商提出的操作和控制方法，注水量是個(gè)常量，保持不變，即在反應(yīng)器入口混合進(jìn)料中加入去離子水。推薦的注水量是保持綜合進(jìn)料（液體加氣體）含有2000ppm（重）水。在整個(gè)催化劑實(shí)際使用周期中，初始溫度一般為475℃，設(shè)計(jì)條件下的轉(zhuǎn)化率為11.5%，選擇性達(dá)98%；隨著催化劑因表面結(jié)焦而活性降低，反應(yīng)溫度的不斷提高，脫氫反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率不斷提高，選擇性逐漸降低至終溫495℃為止，轉(zhuǎn)化率接近14%，而選擇性將下降至89%（見圖2）。產(chǎn)品中的非正構(gòu)烴量不斷增多，既影響LAB產(chǎn)品質(zhì)量，又增加了烷烴的單耗。

圖2 反應(yīng)溫度、注水量、選擇性關(guān)系圖

洗化廠過去的生產(chǎn)中一直遵循這個(gè)規(guī)律，通過總結(jié)幾年來的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)脫氫裝置的催化劑使用周期的特點(diǎn)，提出了變注水控制技術(shù)。UOP的脫氫技術(shù)（PACOL）是一種高選擇性、低轉(zhuǎn)化率的吸熱反應(yīng)。在一定溫度、壓力下，物料經(jīng)過脫氫催化劑床層，部分烷烴發(fā)生脫氫反應(yīng)生成目的產(chǎn)物——正構(gòu)烯烴，并伴有氫氣產(chǎn)生。所謂的“變注水控制技術(shù)”就是根據(jù)催化劑不同時(shí)期的活性中心數(shù)量不同的特點(diǎn)，使注水量與活性中心數(shù)相適應(yīng)，來實(shí)現(xiàn)選擇性轉(zhuǎn)化率的綜合提高，即在反應(yīng)初期至反應(yīng)末期注水量相對(duì)變化，來實(shí)現(xiàn)這一目的。

根據(jù)注水是為了穩(wěn)定催化劑活性的目的，在催化反應(yīng)初期，由于溫度較低，催化劑的活性中心沒有充分發(fā)揮作用，因此顯得催化劑活性中心數(shù)相對(duì)于綜合進(jìn)料較少，而在催化反應(yīng)末期，由于催化劑表面積炭原因，活性中心減少，在原操作條件下注水量相對(duì)于活性中心較多，水與正構(gòu)烷烴爭(zhēng)奪催化劑活性中心，在活性中心較少的情況下，為了保持相同的轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)溫度必須提高，因而增加了生焦速度并縮短了催化劑壽命。因此，通過調(diào)整注水量與催化劑活性中心數(shù)相適應(yīng)，避免通過提溫來提高轉(zhuǎn)化率而加速生焦這一惡性循環(huán)。既減緩了提溫速度，又延長(zhǎng)了催化劑壽命。由于注水量與活性中心相適應(yīng)，而催化劑的選擇性、轉(zhuǎn)化率也均有提高。

在反應(yīng)中期，催化劑活性較高，活性中心相對(duì)較多，而注水量在原操作條件下顯得較少，而使催化劑鉑功能受到抑制，結(jié)果在操作條件下發(fā)生裂化并導(dǎo)致過多焦炭生成，降低了催化劑選擇性，縮短了催化劑使用壽命。而通過增加注水量來保持水與活性中心相適應(yīng)，既延緩了催化劑生焦速度，又延緩了催化劑升溫速率，而能保持較高的選擇性與轉(zhuǎn)化率，同時(shí)也延長(zhǎng)了催化劑使用壽命（注：原催化劑溫度周期475～500℃，現(xiàn)催化劑溫度周期475～480℃）。

現(xiàn)在洗化廠NDC-8催化劑的溫度周期已調(diào)整為475～480℃，注水量是由初期14kg/h逐步提高至末期22 kg/h。在調(diào)整注水的過程中，保證V-102/V-2102頂溫TI-117/TI-2117盡可能恒定，現(xiàn)在控制在35～55℃之間，因?yàn)闇囟然蚋呋虻?，都將使氫氣純度變化，?dǎo)致聯(lián)合進(jìn)料（氣+液）中水含量的變化，所以控制其溫度恒定，有助于及時(shí)調(diào)整注水量。

3 變注水控制技術(shù)生產(chǎn)效果

洗化廠在2017年1月23日-3月19日的一個(gè)催化劑周期試用這一技術(shù)，變注水控制技術(shù)的工藝控制參數(shù)見表3。

表3 變注水控制技術(shù)生產(chǎn)主要工藝參數(shù)

經(jīng)過一個(gè)催化劑周期的工業(yè)試驗(yàn)，采用變注水的方式生產(chǎn)，脫氫的轉(zhuǎn)化率、選擇性均優(yōu)于單一注水量方式下的生產(chǎn)，催化劑使用天數(shù)增加12天，烷基苯平均日產(chǎn)量增加2.798噸，增加了產(chǎn)品產(chǎn)量，節(jié)省了催化劑耗量，帶來了十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益。