工业催化剂（共8篇）
工业催化剂 篇1
对化学工业的优化可从狭义和广义两方面进行分析:即狭义上是针对某一生产目标,通过强化设备效能、提高工艺效率等方法达到企业产品单位能耗的降低、废品减少的效果;而广义上是指通过对新工艺以及新装置的使用,达到强化生产设备以及生产过程的优化目的,这其中包含化工过程的概念、控制等方面。
1 催化技术在技术创新中占有重要的作用
现阶段针对化工过程的强化以及发展在我国已经取得了一定的成效,以化肥工业、合成材料工业以及石化工业等为代表的领域推动了化工过程的快速发展,因此显示了我国化学工业强大的生命力。其中对催化剂的应用也出现了较大的发展:其中在化肥生产中有硫酸以及合成氨等产品,石化工业中使用的裂解、精馏等技术,这些均具有催化剂的应用。由于催化剂能够促进这些工业中化学反应的催化过程顺利完成,因此催化反应中催化剂就成了引领者。实际上催化剂虽然能够改变化学反应的速度,但又不进入到最终产物组织成分的物质。所以,通过新型催化剂的研发以及应用必然促进化学工业以及石油工业的飞速发展。由于氨铁催化剂的发明,上世纪20年代初期在国际范围内掀起了煤化工业的大发展,这也成了催化工艺在发展过程中一个极不平凡的里程碑。之后催化剂的发展在继续,其中将合成氨的压力要求突破性的降至较低程度,从而也使氨的价格降至低位,这就给合成氨的发展创造了条件。到了上世纪50年代,由于聚合催化剂的发明使得石油工业开始兴起。接着到了上世纪80年代还是由于催化剂的研发使得甲醇业得到了发展。通过相关的统计数据发现,约90%以上的化工生产过程必须有催化剂参与的情况下方能完成。所以催化技术在技术创新中占据着核心地位,而技术创新的关键就是进行新型催化剂的开发。
2 催化剂的开发
2.1 对化肥催化剂的开发
在催化剂研发中颇具成效的科研单位是湖北省化学研究所,该所通过10年的潜心研究已经产生了多种科研成果,其中具有自主知识产权的十多种有机硫和无机硫常温精脱硫剂以及五种精脱硫新工艺,且占到当前国内市场份额的70%左右。精脱硫属于化工生产过程气体净化的较为重要工序,改工序的效果程度会决定后工序生产的产品可靠性。在当前该所又推出了T302型精脱硫剂以及EZ-2型精脱硫剂,且受到市场的广泛好评。T302型精脱硫属于氧化铁型,由于其硫容比同类产品要高出4倍左右,加之强度较高且水煮不粉化,因此在国内合成氨、甲醇等众多领域得到较为广泛应用。经过国外有关公司测定,该产品的硫容要高出他们许多。而EZ-2型精脱硫剂属于宽温区氧化新型,使用的温区宽为200-370℃,其显著特点:硫容较大、强度好,经国内有关部门的测定显示,这种精脱硫剂比该行业标准要高二至三成。该科研所在近年来已经向国际市场进行了开拓,先后向美国、英国以及东南亚等过出口了多种型号的精脱硫剂,由此也说明了我国精脱硫剂技术已经得到了国际市场的认可。
2.2 石油化工催化剂的发展成就
在石油化工催化剂的研发中,辽宁某集团公司通过与我国有关科研部门的合作已经推出部分产品,最具影响力的有:CS系列丙烯聚合高效催化剂以及XY系列全密度的高校聚乙烯催化剂,另外还有改性PP工程塑料和聚醚等产品。事实上该公司已经获得了最高级别的国际质量体系的认证。产品CS-1型聚丙烯催化剂也顺利通过了国家科技攻关项目的验收。其因为价格较低且质量好而被大量作为该行业进口产品的替代者,继而在国内多个大型炼油厂进入应用,从而消除了国外在该行业中的垄断地位,同时为国家节余了较多的外汇。而CS-2型球形聚丙烯催化剂属于球形产品,其由于能够降低床层的阻力、增加空速,因此提高了生产能力,这项技术的发明是对国内市场空白的填充,若与国际同类产品进行对比,其质量甚至在某些方面已经超过了美国的有些公司水平,因此在国内市场占到八成的市场份额,在国际市场产品出口到中东、俄罗斯以及东南亚等国家。
3 结语
催化剂的组成一般包括:催化活性体、载体以及助剂等多种物质,属于较为复杂的组分结构体系,该组份以及结构能够影响催化剂的活性、选择性和使用的寿命等。从目前我国催化剂的使用来看已经达到了较高的水平,科研方面也有了一定的成就,然而进新型催化剂的开发还迫在眉睫,我国社会经济的发展需要该方面的促进作用。
摘要：从生产的角度来看化学工业属于标准的过程工业,这种产业推广的目的是为了将能量以及物质进行转化,其在转化的过程中需要相关的设备以及工艺等来辅助完成生产。当前为了提高化学工业的生产效率以及减少其对环境的污染,世界化学工业已经掀起了针对化工过程进行优化的风潮。在这种形式下,现针对该行业新型催化剂的具体开发进行探讨。
关键词：化学工业,强化化工,新型催化剂,开发
参考文献
[1]胡大为,杨清河,戴立顺.第三代渣油加氢RHT系列催化剂的开发及应用[J].石油炼制与化工,2013,(01):11-15.
[2]胡威,阎虹呈.光催化剂在污水处理中的应用及其经济效益分析[J].环境与生活,2014,(22):190-191.
工业催化剂 篇2
纳米TiO2光催化剂在工业废水处理中的应用进展
摘要：综述了近年来纳束TiO2光催化剂在表面贵金属沉积、表面耦合、表面敏化、掺杂和催化剂固定化等方面的改性研究;介绍了纳米TiO2光催化剂在对含油度水、药物废水、印染废水、造纸废水、表面活性剂废水、重金属度水和无机物非金属废水等处理过程中的应用;最后展望了纳束TiO2光催化剂的发展和应用前景.作 者：邹思坤 作者单位：贵州大学资源与环境工程学院,贵阳,550003期 刊：科技创新导报 Journal：SCIENCE AND TECHNOLOGY INNOVATION HERALD年，卷(期)：,(12)分类号：X703关键词：纳来TiO2 光催化剂 改性 废水处理
钛系聚酯催化剂的工业应用进展 篇3
1 钛系催化剂的分类及研制思路
1. 1 钛系催化剂的分类
钛系催化剂按照推出的时间顺序和催化剂状态来划分,钛系催化剂大致可分为三代:
第一代钛系催化剂主要有: 一是钛酸盐类,如氟钛酸钾、草酸钛钾等; 二是钛酸酯类,如钛酸四丁酯、钛酸异丙酯等。仪征化纤研究院[13]研究了氟钛酸钾的催化作用,并指出了此催化剂对酯化和缩聚反应有较好的催化作用。但是由于催化剂不易得到,制备切片的色相也不好,此类催化剂没有工业应用。用钛酸四丁酯[14]做缩聚催化剂可以获得粘度很高的聚酯,但是也存在聚酯稳定性差和产品泛黄、浑浊的缺点。
第二代催化剂主要是钛的氧化物类的催化剂,如二氧化钛[15]、钛硅氧化物[16]或钛锆氧化物等。钛的氧化物类催化剂抗水解能力增强,催化选择性也得到了改善。但是这类催化剂与聚酯反应体系不相容,在使用时是作为非均相催化剂起作用的,降低了反应速度,增加了副反应,同时还存在产品颜色泛黄的问题。
第三代催化剂主要是钛的络合物类催化剂[17,18]。这类催化剂研制的目标主要是通过配体配位来调控钛的化学状态,以提高其选择性。
1. 2 钛系催化剂的研制思路
新型钛系催化剂的研究要兼顾两个矛盾: 即催化反应速率与产品品质的矛盾以及催化剂活性与其选择性的矛盾。国内外研究者研制Ti系催化剂的思路不同,主要有: 一是复配法,即通过与其他类催化剂复配、引入调色剂等,来改善PET产品的色相,这种方法只是改善了产品的外观,没有提高产品的内在品质,存在固有的缺陷; 二是水解法,即直接选择钛酸酯与其它元素的化合物的水解,这种方法得到的催化剂活性较高,产品色相有所上升,另外催化剂存在分散性不好的缺点,不适合PET的连续化生产中催化剂的加入方式; 三是负载化,即将Ti元素负载化,对载体颗粒的粒度要求较高; 四是稳定化,即对有机钛酸酯进行分子设计和改性,提高其稳定性[19]。
2 国外钛系聚酯催化剂的发展状况
美国Dupont公司开发的无金属钛系催化剂命名为Tyzor( 杜邦SA) 。其特点是活性高,聚合物色相好,纤维产品收率高,装置生产能力得到提高。
ICI公司下属的Synetix公司推出以钛为基础的聚酯催化剂,命名为VERTEC,催化剂活性高,用量比锑系催化剂少90% 。采用VERTEC催化剂制得的聚酯产品拉伸强度高、适合高速纺丝。
德国Acordis公司1999年开发出一种用于聚酯缩聚的新型高活性催化剂,牌号为C - 94,组分为Ti O2/ Si O2,Ti/Si = 9 /1,催化剂呈固体粉末,粒径 < 10μm,易分散于乙二醇中,无毒,活性至少是锑系催化剂的6 ~ 8倍。C - 94可以用来生产纤维级和瓶级的聚酯切片,也适用于其它聚酯产品如PTT和PBT[20],缺点是制得的产品色度存在泛黄的问题。
德国的Zimmer公司[21]开发了Ecocat催化剂,Ecocat聚酯催化剂是一种负载型催化剂,催化活性很高。根据其用途的不同分为两个牌号: Ecocat B适用于瓶级聚酯的生产; Ecocat T适用于纤维级聚酯的生产。
日本三井化学公司2000年开发出牌号为CA 135的钛系聚酯催化剂,主要用于碳酸饮料和矿泉水瓶用聚酯,三井化学从2001年开始进行CA135的市场开发工作,并已获得饮料开发商的认可,扩大其在热灌装和对乙醛高度敏感领域的应用,取得了一定效果。从2002年开始商业化生产CA135。
日本帝人公司早在1970年开始研发新的钛系聚酯催化剂技术,开发的钛系聚酯催化剂不但催化活性高,而且克服了聚酯产品颜色泛黄的缺点。开发的完全不含锑等重金属的聚酯缩聚催化剂,注册为“PURITY”商标[22],已批量生产,广泛用于纤维、聚酯瓶、聚酯薄膜等领域。
日本三菱化学从20世纪90年代中期开始研发新型的、更具价格竞争力的催化剂来取代锗系催化剂,开发的钛系催化剂牌号为NC2,催化剂具有环境友好、不含重金属等特点。该催化剂为液体催化剂,可以和乙二醇互溶,使用该催化剂生产的树脂产量明显增加。
3 国内聚酯催化剂的发展状况
国内应用研究钛系催化剂较早的是北京服装学院,20世纪80年代后期做过以钛酸四丁酯为催化剂DMT路线合成PET的工业应用试验,但切片色相很差。随着分子设计和催化剂制备技术的发展,近十多年来,国内众多研究机构、高校在钛系聚酯催化剂制备和聚酯合成方面,做了大量研究工作,但是都没有真正进入工业化应用。中石化所属聚酯企业近几年来在钛系聚酯的研究开发方面,取得了可喜进展。
中石化天津分公司[23]从2000年开展钛系催化剂的研究,以钛酸异丙酯为主要原料,制备出具有活性高、选择性好和聚酯产品色相佳的新型钛系聚酯催化剂。该催化剂于2009年4月在2条10万吨/年聚酯生产线上连续使用,装置满负荷运行,工况稳定,50% 取代乙二醇锑生产纤维级聚酯产品,减少了锑系催化剂的使用,并提升了聚酯产品的性能。于2012年在10万吨 / 年装置上完全取代乙二醇锑开发生产了不含重金属锑的膜级钛系聚酯产品( HFG800) ,产品深受市场欢迎。
上海石油化工研究院[24]开发的聚酯钛系催化剂工业应用在上海石化15万吨/年聚酯装置上实施,工业化开发应用试验合成无重金属的聚酯切片 ( NEP) ,生产过程平稳,产品和生产过程符合环保要求。通过连续分析,切片色泽亮度、羧基含量、特性粘度等均符合合格产品要求。于2011年3月,NEP聚酯切片首次出口欧盟。
仪征化纤公司[11]从瓶片聚合研究入手,进一步开展钛基复合催化剂的研制,使用钛系聚酯催化剂生产的热灌装瓶片BG811,通过分析发现,产品亮度较好,颜色偏黄,醛含量偏高。2013年10月进行了生产非锑型膜用聚酯切片工业化试验,有望很快进入工业生产。
4 结 语
随着人们对环保、生态意识的逐步提高,对安全环保型产品需求日益增长。钛系聚酯产品作为一种环保产品也应运而生,同时推动了钛系聚酯催化剂的开发与应用。目前正是聚酯行业发展的转折点,瓶用聚酯厂家、运动服装厂家等对不含锑的聚酯非常感兴趣,这种趋势使得聚酯生产厂家致力于开发不含重金属的、环境友好的钛系聚酯催化剂。钛系聚酯或许能为我国聚酯产业的发展提供一个新的平台,在国际化竞争中获得新的发展和提高。
摘要：随着人们对环境保护、生态平衡等意识的提高,钛系聚酯产品作为一种环保产品也应运而生,同时推动了钛系聚酯催化剂的开发与应用。本文主要叙述了钛系聚酯催化剂的研制思路及开发进程,介绍了钛系聚酯催化剂的国内外工业应用状况,指出了应用环保性钛系聚酯催化剂是开发差别化聚酯产品的一个重要方向。
燃煤催化剂在水泥工业中的应用 篇4
近年来, 煤炭供应日趋紧张, 国内外针对电厂或工业锅炉煤的催化燃烧进行了大量研究, 实践证明催化燃烧是很有效的方法。但这些催化剂有可能会对水泥的生产过程或其性能产生不利影响, 故不能被水泥窑直接使用。对此, 我院开发了新型燃煤催化剂[1], 并在中材湘潭5 000t/d生产线上进行了工业试验。
1 试验用燃煤催化剂
燃煤催化剂主要组成为助燃剂、增氧剂、分散剂、稳定剂和膨松剂等, 其安全添加量为0.01%～0.05%。
2 燃煤催化剂的催化机理[2]
2.1 加速挥发分释放
由于添加剂能够催化煤中桥键的分解断裂反应, 使气态挥发分较快释放出来, 从而降低了煤的着火温度, 降低了反应所需的活化能, 使反应能在较低的温度下进行, 达到了提高燃烧效率的目的。同时, C-C键的断裂反应加强, 煤中相对较小的分子增多, 从而增加分子的热运动, 提高了煤的热传递。
2.2 促进固定炭燃烧
当大部分的挥发分释放完毕, 周围的氧气逐渐扩散到煤粉裂解后的焦炭表面并渗透到其孔隙结构中, 氧气和焦炭反应生成二氧化碳和水为主的产物并往外扩散。此时, 催化剂中的金属化合物受热分解出的金属离子可以促进C=O键的形成和加强, C=O键作为电子给予体与具有未满d能带的过渡金属形成络合物CO-M+ (M+为添加剂的金属离子) , 该络合物可以作为反应活性中心, 其反应式为:
首先, 中间络合物氧化分解成金属氧化物MO, 紧接着被碳还原成金属或低价金属氧化物M2O, 然后依靠金属或低价金属氧化物吸附氧气的能力, M2O又反应成为MO, 就这样金属一直处于氧化—还原的循环中。由于氧气不断从金属向碳原子传递, 加快了氧气的扩散速度, 从而促进了固定炭的燃烧。
3 试验方法
3.1 热分析
表1为湘潭煤粉的工业分析, 图1和图2为湘潭煤粉加催化剂前后的热分析曲线。
表2为湘潭煤粉添加催化剂前后的热分析参数对比。其中平均放热强度为单位煤粉从开始放热到结束放热时间段的放热量;平均燃烧速度为煤粉在开始着火到燃尽时间段的平均失重量;燃尽率为除去残留质量后的失重量。从表1可以看出, 该煤的灰分较高, 挥发分较低, 属于无烟煤。从表2可以看出, 加催化剂后放热起始温度和着火温度分别降低, 这表明加催化剂后煤的活性增加, 更容易点燃。此外, 添加催化剂后煤的燃烧速度和燃尽率也提高了, 这是因为, 催化剂中的金属氧化物为碳和氧的结合起到了催化的媒介作用, 加快了氧气向碳原子传递的过程。
3.2 工业试验
催化剂为干粉形态, 喷洒过程中采用高速搅拌设备使其与一定量的水混合均匀。催化剂添加位置见图3。为保证催化剂能同时作用于分解炉与回转窑, 将搅拌后的液体催化剂加入煤磨前的皮带秤上。
试验通过分别采集使用燃煤催化剂前后烧成系统的运行数据进行对比, 从而验证该催化剂的节能效果。中控操作人员每小时记录运行数据, 加催化剂前6d的数据为空白样, 与连续6d加催化剂的样进行对比, 中控操作记录日平均值见表3。系统24h连续运转, 以减少系统间断运行造成的误差, 增强记录数据的准确性。
4 工业试验数据分析
4.1 熟料产量
从图4可以看出, 加催化剂前后熟料的产量分别为4 900～5 350t/d和5 300～5 500t/d, 经计算增加了5.1%, 可见熟料产量明显增加。这是由于加入催化剂后的燃烧工况比较稳定, 窑电流上升, 煤粉在分解炉内燃烧速度加快, 燃尽率增加, 使得熟料产量上升。
4.2 熟料fCaO合格率
湘潭厂规定熟料fCaO低于1.5%时为合格。从图5可以看出, 未加催化剂时fCaO合格率平均为75.7%, 而加催化剂后fCaO合格率平均为91.5%, 提升了20.87%。这是由于催化剂中含有的微量元素, 降低熟料形成活化能, 降低了生料烧成熔点, 使液相提前出现, 熟料中C3S在低温下快速大量形成, 使f CaO控制在合适水平。
4.3 熟料3d抗压强度对比
从表4可以看出, 未加催化剂时熟料3d强度的平均值为32.9MPa, 而加入催化剂后熟料3d强度有明显提升, 平均值为34.3MPa, 提高了4.3%。由于催化剂中的微量元素富集在C2S晶体中, 进入C2S晶格, 使C2S可能以α-C2S或α′-C2S形式存在, 从而提高了熟料的早期强度和后期强度。
4.4 NOx排放对比
从表4可以看出, 加入催化剂后废气总管出口NOx排放量降低了22%。在燃烧过程中, NOx的形成基本在高温区, 温度脉动越大, 峰值温度越高, 烟气中NOx的浓度越大。加入催化剂后, 一方面加强燃烧稳定性, 避免了窑内高温温度脉动, 减少了窑内NOx的形成量;另一方面, 由于燃烧速度加快, 用吸附态氧和晶格氧对C进行氧化, 减少了燃料N向NOx的转化。
4.5 节煤率
表5给出了加入催化剂期间的节煤率, 这是从试验6d期间的喂料量、熟料产量、煤粉消耗量、燃煤热值计算出的标准煤耗得出的。
由于加催化剂后, 分解炉内煤粉的燃烧速度增加, 煤粉燃尽率提高, 使得分解炉出口温度增加, 此时为了控制分解炉出口温度可以适当降低分解炉的喂煤量。另外, 窑内燃烧环境变好, 窑电流稳定上升;液相提前出现, 降低熟料形成所需活化能, 这样可以适当减少窑头的喂煤量。综合以上结果使得整个烧成系统的喂煤量下降, 从而体现节煤的效果。
5 经济效益分析
该燃煤催化剂节能效果明显, 其使用经济性较强, 以5 000t/d生产线计算, 假设其实际产能为5 300t/d, 约使用煤炭850t/d, 按煤炭价格900元/t, 催化剂干粉价格40 000元/t, 添加量与煤粉的比例为0.03%计, 则使用催化剂成本为40 000×850×3×10-4=10 200元/d。如果使用催化剂节煤率为4%, 则通过节煤产生的收益为850×4%×900-10 200=20 400元/d, 折合成每吨熟料收益为3.85元/t。如果该厂运转率按照90%计算, 则其使用燃煤催化剂仅节煤一项, 一年收益可达到3.85×5 300×365×90%=670万元。
该燃煤催化剂在技术上和经济上都具有明显优势, 能为企业带来显著的经济效益和社会效益, 为当前节能减排工作做出突出贡献。
参考文献
[1]刘瑞芝, 胡芝娟, 黄陈杰, 等.水泥工业用煤的催化燃烧研究[J].水泥, 2011 (6) :4-6.
整体脱硝催化剂首次工业应用 篇5
运行数据显示, 尾气反应器出口氮氧化物浓度最低降至30毫克/立方米, 脱硝率最高可达98%。出口氨泄漏浓度低于10ppm。经过脱硝治理的尾气中氮氧化物浓度大大低于将于明年4月1日执行的300毫克/立方米的氮氧化物排放浓度限值。
该催化剂是大连化物所在多年脱硝催化剂开发基础上, 为脱除硝酸尾气中氮氧化物而开发的新一代蜂窝陶瓷整体结构催化剂, 具有高空速操作时催化活性高、选择性好、氨泄漏率低、压力小、耐酸蚀、热膨胀系数小等优点, 是一种非常适合硝酸尾气NOx治理的整体催化剂。该催化剂已申请PCT专利, 具有自主知识产权。
催化剂作为SCR脱硝反应的核心, 其质量和性能直接关系到脱硝效率的高低。云天化公司尾气反应器原装填颗粒催化剂, 但出口氮氧化物浓度超过国家排放标准, 急需改造。在保留原有反应器条件下, 大连化物所依据硝铵车间吸收塔烟气成分、特性、效率以及含氮氧化物尾气的治理实际要求, 为云天化公司量身定制了整体结构涂层式脱硝催化剂, 并进行了塔内件设计, 成功装填了2立方米整体结构高效SCR脱硝催化剂于原反应器中。该装置尾气处理量约4万立方米/时, 空速达到2万/时, 是传统颗粒催化剂的2～4倍。
新型异构化低温催化剂的工业应用 篇6
关键词：C5/C6,异构化,工业应用
原油在经过一次和二次加工期间,会产生以C5/C6为主要组分的轻烃馏分。C5/C6轻烃馏分主要包括轻质石脑油和芳烃抽提产生的抽余油。这些组份中C5/C6主要为正构烷烃,总体辛烷值较低,通过异构装置加工化后制得辛烷值较高的异构烷烃。C5烷烃异构化后辛烷值可提高30~40个单位,C6烷烃异构化后辛烷值可提高50~70个单位。可以看出,通过将C5/C6正构烷烃异构化可以得到高辛烷值的异构化油,是汽油调和组分经济有效的制取方法之一。
1 工艺技术特点
1.1 异构化催化剂
目前C5/C6异构化反应催化剂主要分为两类,有低温型以及中温型共两个大类,分别对应的反应温度为100~180℃和210~300℃。中温临氢型异构化催化剂其工艺流程简单,原料预处理要求不严格。由于反应温度相对较高,导致了采用该类催化剂的产物辛烷值、产品液收方面与低温临氢型催化剂存在差距。
低温临氢型异构化催化剂是采用贵金属铂Pt载于氧化铝上并加入氯化物助剂的催化剂。它们可以在较低的温度(100~180℃)下操作,且具有高的活性。产物辛烷值比中温型催化剂要高2~4个单位,液收亦高,其反应压力在3.0~3.5 MPa之间。
本装置采用牌号为ATIS-2L催化剂,是阿克苏催化剂公司和Axen公司共同开发的新一代低温异构化催化剂。
1.2 异构化反应
异构化反应即将直链分子转化成多分支的分子,提高辛烷值,反应方程式如下:
如方程式中所表示的,这些反应是可逆反应,且异构产物的最终分布是取决于由反应器工艺条件和动力学决定的反应平衡组成。
1.3 装置工艺流程
本装置由脱重部分、异构化反应部分和公用工程等三个部分组成。
芳烃抽余油经过脱重塔脱除C7及以上重组分,塔顶的轻组分也称为轻抽余油送至异构化装置,轻抽余油和重整来的轻石脑油混合作为原料送至原料干燥器干燥脱除杂质作为混合进料。管网氢气经过甲烷化脱除一氧化碳后又经过氢气干燥器脱除水分等杂质后作为纯净氢气。混合进料和纯净氢气组成气液相混合物,进入异构化第一反应器,完成苯环加氢、烯烃饱和及异构化反应,然后进入异构化第二反应器,完成异构化反应,从而完成低辛烷值的正构烷烃转化为高辛烷值的异构烷烃。反应产物经换热后进入稳定塔,将生成的氯化氢及轻烃汽提除去,塔底产出物即为高辛烷值异构化油,经换热冷却后送出装置,塔顶气相组分经洗涤塔脱除氯化氢后将含有大量氢气的释放气送至轻烃回收系统回收其中的氢气。
1.4 主要设备
异构化反应器
异构化反应器采用固定床轴向液相加氢反应器,内置入口扩散器、液相分布器、瓷球、催化剂和出口收集器,反应条件缓和且物料洁净,主体材料采用Q345R容器钢。
氢气压缩机
界区来的氢气经过氢气压缩机升压进入氢气干燥器,采取两台往复式压缩机,一开一备。经压缩机做功氢气压力2.3 MPa提升至3.5 MPa。
1.5 装置工艺特点
(1)采用Axens公司的ATIS-2L催化剂,具有很高的活性,可以在低温反应下进行,有利于提高辛烷值。
(2)分别设置两台干燥器对原料油和氢气进行干燥脱除杂质,干燥器采用串联布置可切换顺序,当第一台切出进行再生,第二台独立工作,当第一台再生完毕之后串联至另一台后投入工作。
(3)干燥器出口设置在线水监测系统,启动干燥剂再生系统,可自动对干燥器内干燥剂进行在线再生。再生油采用稳定塔底油,从稳定塔底水冷器出口介入再生系统。
(4)ATIS-2L催化剂是卤素型的,需要在操过过程中注入氯化物助剂,改善催化剂表面活性。
(5)设置氢气甲烷化反应器,去除氢气中一氧化碳等杂质。
(6)设置洗涤塔除去为其中的氯化氢成份。
2 主要工艺条件
2.1 原料成份及容许杂质
本装置原料油采用连续重整装置产出轻质石脑油及芳烃抽提装置产出抽余油,原料油组份如表1所示。
(wt%)
本装置采用低温异构化工艺对原料杂质较之高温法苛刻,原料油和氢气容许杂质如表2及表3所示。
注:a位于原料油干燥器出口;b不包括N2;c重整预加氢来轻石脑油:0wt%,加氢裂化轻石脑油:0wt%,CCR来的戊烷油:10.5wt%,AEU来的抽余油:13.67wt%。
2.2 主要操作条件
2.3 物料平衡
2.4 综合能耗
本装置设计能耗65.2×104k J/t原料油(折合能耗15.52 kg标油/t原料油)。主要由水(循环水)、电、气(燃料气、燃料油、氮气、蒸汽)四部分组成。其中燃料气、燃料油、电、蒸汽的耗量为能耗的主体消耗。
3 结论
本装置自开车试运营以来,经过磨合稳定目前已经平稳运行。
(1)自装置开车以来,已经累计运行超过14000小时,达到了设计要求产出的异构化汽油全部合格,排放物合格,生产平稳。
(2)产出异构化汽油附加值高,符合汽油产品日益增长的品质需求。如果按照汽油生产工况275 t/h进行效益测算,异构化油占比17%(47 t/h),当异构化油辛烷值提高一个单位,可以少调MTBE 2.5 t/h进汽油池,即在异构化装置全年85%负荷下运行,假定MTBE价格为3785元,则全年可获益约为10268万人民币(=60万吨×0.85×2.5/47×3785元)。可见,异构化装置在85%的负荷下,一年可产生经济效益10268×(83.4-77)=65715.2万元,带来非常可观的收益。
(2)ATIS-2L催化剂性能符合设计要求。自从异构化装置开工以来,能稳定将轻石脑油的计算辛烷值从77提升至异构化产品油辛烷值83.4,催化剂长期运行催化剂活性达到预期。
(3)装置运行能耗低,主要消耗物为水(循环水)、电、气(燃料气、燃料油、氮气、蒸汽)四部分组成。其中燃料气、燃料油、电、蒸汽的耗量为能耗的主体消耗。本装置设计能耗65.2×104k J/t原料油,经长期运行达到设计要求,如后期继续优化运行,可进一步降低能耗从而达到国内先进水平。
(4)原料油组成对异构化产品影响显著。原料油中的碳五越多,则产品油中的辛烷值越高。
参考文献
[1]张永铭.引进石脑油异构化装置的工艺设计[J].石油炼制与化工,2012,43(8):17-20.
工业催化剂 篇7
中国石化石油化工科学研究院( RIPP) 根据反应对分子筛性能的要求,通过分子筛改性技术,精确调变分子筛的酸性,对Y分子筛和ZRP分子筛进行了改性,开发出GOR系列降烯烃重油催化剂［3］。中国石油兰州化工研究中心在研究催化反应中烯烃的生成和转化规律的基础上, 改善氢转移活性和选择性,研发出LBO系列降烯烃催化剂［4］。此外,我国还开发了DODC［5］, LHO - 1［6］,CDC［7］,LDO［8］等汽油降烯烃重油催化剂。国外的催化剂开发商也开发出为数众多的汽油降烯烃重油催化剂,如Akzo公司的TOM总烯烃控制技术［9］,美国Grace Davison公司研发的RFG系列催化剂［10］和Engelhard公司开发的Syntec - RCH催化剂［11］。1
本工作采用1种高分散性高稳定性的Y型分子筛新材料及“多种活性组分高效组装”、“分子筛抗重金属涂层技术”等新技术,开发出RFCC催化剂LDC - 200。“多种活性组分高效组装”技术可实现油气分子在具有全尺度孔道结构和阶梯式酸密度催化剂上的高效扩散和逐级反应; “分子筛抗重金属涂层技术”可有效保护分子筛结构,增强催化剂抗重金属污染性能。新材料及新技术的应用使该催化剂具有重油转化能力强, 碳排放量少,抗重金属污染能力强,总液体油收率高等特点。
1催化剂LDC - 200的性能评价
1. 1催化剂的理化性质
表1列出了催化剂LDC - 200及参比催化剂LDO - 70的主要理化性质。
由表1可见,2种催化剂的理化性质基本相近。
1. 2原料油的性质
采用中国石油兰州石化公司300万t/a RF- CC装置原料油,其为减压渣油与减压蜡油的混合油,二者质量比为3 ∶ 7,原料油性质见表2。
由表2可见,原料油的饱和分质量分数较高,芳香分、胶质、沥青质及残炭质量分数较低, 但Na,Fe,Ni,V,Ca等重金属含量较高,这就要求催化剂需具有一定的抗重金属污染能力。
1. 3中试评价结果
采用中型提升管FCC装置,在剂油质量比为6 ∶ 1,反应温度为500 ℃ 的条件下,对催化剂LDC - 200的催化性能进行了评价( 评价前对催化剂样品进行Ni和V的人工浸渍污染,2种金属的质量分数均为0. 5% ) ,并与参比催化剂LDO - 70进行了比较,结果见表3。
由表3可见,在相同工艺条件下,与催化剂LDO - 70相比,使用催化剂LDC - 200后,重油收率降低1. 68个百分点,焦炭收率降低0. 55个百分点,总液体油收率提高2. 33个百分点,汽油烯烃( O) 体积分数增加3. 70个百分点。
2催化剂LDC - 200的工业应用
中国石油兰州石化公司300万t/a RFCC装置由中国石化北京设计院设计,其对催化剂的要求是: 改善产品分布,提高轻质油收率,提高催化汽油烯烃含量等。装置空白标定时使用催化剂LDO - 70,2013年6月24日,该装置开始加入催化剂LDC - 200; 8月6日开始中期标定,催化剂置换率约50% ; 9月10日开始总结标定,催化剂置换率大于80% 。
2. 1原料油性质
装置加工原料以减压蜡油和减压渣油为主, 设计渣油掺炼比为50% 。表4列出了催化剂LDC - 200工业应用各阶段加工原料油的性质。
由表4可见,就原料油性质而言,催化剂LDC - 200工业应用期间: ( 1) 重金属质量分数整体呈增大趋势,特别是应用中后期Ni,V含量有大幅上升,这对催化剂的活性及产品分布带来不利影响; ( 2) 残炭、黏度、密度及酸值变化不大; ( 3) 烷烃含量略有上升,芳烃及胶质含量均下降, 碳氢组成中氢含量略有增加。总之,应用期间原料油性质略变劣,但各项性能指标都处于正常波动范围,对液收及产品分布影响不大,具有可比性。
2. 2操作参数
表5列出了催化剂LDC - 200工业应用各阶段装置的主要操作参数。
由表5可见,催化剂LDC - 200工业应用期间,装置各关键操作参数控制平稳,均处于正常调节范围。
2. 3产品分布及性质
表6列出了催化剂LDC - 200工业应用各阶段装置的产品分布及性质。
由表6可见,装置应用催化剂LDC - 200后, 汽油、柴油收率分别增加0. 29,0. 54个百分点, 油浆收率下降0. 71个百分点,焦炭及损失降低1. 03个百分点; 总液体收率增加1. 77个百分点, 轻质油收率增加0. 83个百分点,丙烯选择性增加1. 72个百分点; 汽油烯烃体积分数增加4. 9个百分点,辛烷值( RON) 增加1. 5个单位。 这表明催化剂LDC - 200的重油转化能力和焦炭选择性明显优于参比催化剂LDO - 70,产品分布及性质亦得到明显改善,满足工业装置对催化剂的性能要求。
3结论
a. 采用1种高分散性高稳定性的Y型分子筛新材料及“多种活性组分高效组装”、“分子筛抗重金属涂层技术”等新技术,开发出RFCC催化剂LDC - 200。中型提升管FCC装置评价结果表明,在相同工艺条件下,与参比催化剂LDO - 70相比,使用催化剂LDC - 200后,重油收率降低1. 68个百分点,焦炭收率降低0. 55个百分点,总液体油收率提高2. 33个百分点,汽油烯烃体积分数增加3. 70个百分点。
工业催化剂 篇8
1 工业装置(1)
1. 1 原料油性质
装置以直馏柴油和催化柴油的混合物为原料,二者质量比为78 /22,分别取自永坪炼油厂常压装置和催化裂化装置,混合原料性质见表1。
1. 2 催化剂装填方式
在柴油加氢改质降凝装置中,加氢反应器( ф3 600) 与降凝反应器( ф 3 600) 为串联连接,二者分别设有2,3 个催化剂床层,各床层及降凝反应器入口温度通过调节急冷氢量来控制。2 台反应器催化剂的装填方式分别见表2 和表3。
注: 催化剂与瓷球按表中排序自下而上装填,下同。
由表2 和表3 可知: FZC - 105,FZC - 106 加氢保护剂、FHUDS - 6 加氢精制催化剂和FC - 14加氢改质异构降凝催化剂装填量依次为1. 63,3. 20,115. 00,151. 00 t。
1. 3 操作条件
装置在生产- 10#柴油时的操作条件为: 加氢( 降凝) 反应器入口温度330( 360) ℃,反应压力6. 0 MPa,氢气/ 原料油( 体积比,下同) 大于600,加氢( 降凝) 反应器的体积空速1. 9( 1. 0) h- 1。
以0#柴油为产品时,上述各值依次为:320( 350) ℃ ,6. 0 MPa,大于600,2. 00( 1. 08) h- 1。
2工业试生产
2.1-10#柴油
由表4 可知,- 10#精制柴油的硫含量满足国Ⅴ标准( 小于10 μg /g) ,凝点基本满足- 10#柴油要求( 不大于- 10 ℃) ,粗汽油硫含量小于设计值( 大于5. 0 μg /g) 。这表明该装置可用于生产合格的- 10#精制柴油。
2.2 0#柴油
由表5 可知,0#精制柴油硫含量可满足国Ⅴ标准( 硫含量小于10 μg /g) ,凝点满足0#柴油要求( 凝点不大于0 ℃) ,粗汽油硫含量小于设计值。这表明该装置也可用于生产合格的0#精制柴油产品。
由表4 和表5 可知: 与生产- 10#精制柴油相比,生产0#精制柴油的平均加工量提高20 t/h,其中催化柴油加工量提高5 t/h,平均总液体收率几乎相同,精制柴油平均收率提高2. 45 个百分点,粗汽油平均收率降低2. 42 个百分点。这表明生产- 10#柴油时,反应器入口温度提高了10 ℃,催化剂床层温度提高了10 ~ 11 ℃,有效增加了反应深度,加剧了裂化反应[1],降低了柴油收率。二者粗汽油硫含量均低于5. 0 μg /g,氮含量均低于1. 00 μg / g,能够降低后续装置的处理负荷,满足重整装置掺炼粗汽油的要求。这进一步说明催化剂具有良好的催化性能和操作性能,装置具有良好的操作灵活性。
3 结论
a. 装置选用FHI柴油加氢改质异构降凝技术及配套的催化剂,以直馏柴油和催化柴油混合物为原料,试生产了- 10#,0#精制柴油,产品中硫含量均能满足国Ⅴ标准,催化剂表现出良好的催化性能和操作性能。
b. 生产- 10#,0#精制柴油的副产粗汽油中硫含量均低于5. 0 μg /g,氮含量均低于1. 00 μg /g,能够有效降低后续装置的处理负荷,满足重整装置掺炼粗汽油的要求。
参考文献