新市場條件下歧化裝置最優(yōu)運行方案

張 勇，祁 磊

（四川石化有限責任公司，四川 彭州 611930）

新市場條件下歧化裝置最優(yōu)運行方案

張 勇，祁 磊

（四川石化有限責任公司，四川 彭州 611930）

歧化裝置于2013年底首次開工以來，裝置運行平穩(wěn)，催化劑各項性能指標穩(wěn)定。歧化裝置使用催化劑型號為TA-20HP，反應總轉化率達到45.47%，C8A選擇性達到72.42%，苯和C8A選擇性達到92.74%。根據(jù)苯和對二甲苯產(chǎn)品市場邊際效益，調(diào)整反應進料中甲苯和C9A比例，根據(jù)汽油調(diào)和池情況調(diào)整加工負荷，實現(xiàn)歧化裝置最佳運行。

歧化反應；優(yōu)化運行；轉化率；選擇性；催化劑

1 前言

1.1 近期市場三苯價格情況

今年以來，三苯價格因市場供求關系上下震蕩走高，根據(jù)苯和對二甲苯產(chǎn)品市場邊際效益，優(yōu)化歧化反應裝置運行，實現(xiàn)增效。2016年1～4月三苯價格情況見圖1。

圖1 2016年1～4月三苯平均價格Fig.1 Average price of Benzene products in January－April 2016

市場的供需變化引起三苯價格波動，根據(jù)各標號汽油與三苯產(chǎn)品邊際效益差，調(diào)整歧化裝置負荷、目標產(chǎn)品收率以實現(xiàn)聯(lián)合裝置效益最大化。

1.2 裝置簡介

本裝置是中國石油四川石化65萬t·a-1對二甲苯芳烴聯(lián)合裝置配套的95萬t·a-1歧化裝置。歧化裝置采用UOP的Tatoray專利技術及TA-20催化劑。歧化工藝是一種芳烴烷基轉移的催化工藝，其主要目的是將芳烴聯(lián)合裝置中的甲苯和C9A在一定的溫度、壓力和臨氫條件下，在催化劑作用下轉變成苯和C8A，以增產(chǎn)對二甲苯和苯。

2 歧化反應原料及主要工藝參數(shù)

影響歧化反應的主要工藝參數(shù)有原料組成、反應溫度、反應壓力、氫烴比、氫純度、空速及催化劑毒物等。本文主要研究原料組成甲苯與C9A比例、反應溫度對轉化率和選擇性的影響，從而優(yōu)化歧化裝置的運行。

歧化反應相關計算公式：

2.1 歧化反應原料甲苯與C9A比例對轉化率和選擇性的影響

從理論上講以純甲苯作為進料，較高的單程轉化率可以達到59%。但實際上，隨著轉化率的提高，如轉化率高于40%就會導致副反應增加，飽和烴和重芳烴副產(chǎn)品的收率增加，催化劑選擇性降低，活性降低很快?？紤]到原料、產(chǎn)品的成本費用進行核算，就可得出最佳的轉化率。

歧化裝置經(jīng)過一段時間的試運行后，各設備性能良好，為了優(yōu)化裝置操作，將歧化反應原料關鍵組成甲苯與C9A的比例進行調(diào)整，不同比例下的轉化率和選擇性的數(shù)據(jù)見表1。

表1 歧化反應原料中甲苯與C9A不同的比例值對應轉化率和選擇性Tab.1 Ratio between Toluene and C9A in the feed VS conversion and selectivity

2.1.1 甲苯與C9A比值對總轉化率影響 從理論上講以純甲苯作為進料，單程轉化率較高。但實際上，隨著轉化率提高到40%以上，副反應就會增加，飽和烴和重芳烴副產(chǎn)品的收率增加，催化劑選擇性降低，活性降低很快。對原料、產(chǎn)品的成本費用進行核算，就可得出最佳的轉化率。

將歧化反應原料關鍵組成甲苯與C9A的比例進行調(diào)整，得到相關數(shù)據(jù)，對轉化率和選擇性的影響見圖 2～7。

圖2 甲苯與C9A比值對應總轉化率Fig.2 Ratio between Toluene and C9A VS general conversion

隨著甲苯與C9A的比值逐漸增加，反應總轉化率不斷變化。從圖2很容易可以看到：其比值在3～4，總轉化率最大達到50.6%。

2.1.2 甲苯與C9A比值對甲苯轉化率影響 隨著甲苯與C9A的比值逐漸增加，甲苯轉化率也隨之增加。

圖3 甲苯與C9A比值對應甲苯轉化率Fig.3 Ratio between Toluene and C9A VS Toluene conversion

圖4 甲苯與C9A比值對應C9A轉化率Fig.4 Ratio between Toluene and C9A VS C9A conversion

從圖3很容易看到，其比值在6～7，甲苯轉化率達到最大43.6%。

2.1.3 甲苯與C9A比值對C9A轉化率影響 隨著甲苯與C9A的比值逐漸增加，C9A轉化率也隨之變化，見圖4。

其比值在2～3時，C9A轉化率逐漸減?。黄浔戎翟?.5～4.5時，C9A轉化率較高，達到71%。當其比值在5.5～8時，C9A轉化率又逐漸減小。

2.1.4 甲苯與C9A比值對總選擇性影響 甲苯與C9A比值的變化對選擇性也有影響，見圖5。

圖5 甲苯與C9A比值對應總選擇性Fig.5 Ratio between Toluene and C9A VS selectivity

其比值在2～3時，隨著比值的增加其總選擇性基本在高水平的90%左右；其比值在3～4時，在一個較低水平81%左右；其比值在4～6和7～8時，維持一個較高水平87%左右。

2.1.5 甲苯與C9A比值對苯選擇性影響 甲苯與C9A比值的變化對苯選擇性也有影響，見圖6。

圖6 甲苯與C9A比值對應苯選擇性Fig.6 Ratio between Toluene and C9A VS selectivity of Benzene

其比值在2～6時，隨著比值的增加，苯的選擇性也由20%逐漸增大到30%；其比值在6～7時，達到最高的選擇性31.3%。

2.1.6 甲苯與C9A比值對C8A選擇性影響 甲苯與C9A比值的變化對選擇性也有影響，見圖7。

其比值在2～3時，C8A選擇性基本在高的水平，最高達71%；其比值在3～8時，在一個較低水平，C8A的最低選擇性只有57%左右。

2.2 催化劑在線運行時間對轉化率和選擇性的影響

歧化催化劑在線運行時間對轉化率和選擇性的影響見表2。

表2中反應的為2016年上半年歧化裝置加工負荷、反應溫度、轉化率和選擇性數(shù)據(jù)，各單項數(shù)據(jù)分別為每月的平均數(shù)據(jù)。

表2 歧化催化劑在線運行時間對應轉化率和選擇性數(shù)據(jù)Tab.2 Run time of catalyst VS conversion and selectivity

隨著歧化催化劑在線使用壽命的增加，催化劑積炭增加，活性下降，這就需要用提高溫度來補償，以保持相同的轉化率。通常是將溫度調(diào)整到使單程轉化率保持在40%至50%的水平。

圖8 運行時間對轉化率及溫度補償?shù)挠绊慒ig.8 Conversion rate and temperature compensation VS run time

從圖8中可以看出，2016年1至5月，歧化裝置負荷在62%～78%，隨著催化劑在線運行時間的增加，催化劑活性降低，需要提高反應溫度來補償，為保持總轉化率維持在45.0%～46.5%，每月需要提高歧化反應入口溫度1～2.5℃，如果在高負荷條件下，每月需提高的補償溫度會更高。

3 結語

（1）隨著催化劑在線運行時間的增加，催化劑活性降低，需提高反應溫度來補償，為保持總轉化率維持在45.0%～46.5%，每月需要提高歧化反應入口溫度1～2.5℃。

（2）隨著歧化反應進料C9A比例增加，歧化反應轉化率隨著提高，當甲苯與C9A比例降低至3以下時，因重組分量大導致催化劑失活，總轉化率開始降低，因此，其比值在3～4時，總轉化率達到最優(yōu)。

（3）甲苯與C9A比值的變化對選擇性也有影響較大，其比值在2～3時，隨著比值的增加其總選擇性基本在高的水平90%左右。

（4）根據(jù)汽油調(diào)和池需求情況調(diào)整歧化反應進料負荷，在苯和對二甲苯產(chǎn)品邊際效益好時盡可能維持高負荷運行。根據(jù)苯和對二甲苯邊際效益情況調(diào)整歧化反應進料中甲苯和C9A進料組成比例，當苯產(chǎn)品邊際效益好時提高原料中甲苯比例，當對二甲苯產(chǎn)品邊際效益好時提高原料中C9A比例。當汽油調(diào)和需求量大，甲苯和C9A原料不足，苯和對二甲苯產(chǎn)品邊際效益低于汽油產(chǎn)品時，歧化裝置降低至最低負荷，適當降低反應溫度，維持低轉化率運行。

Optimal operation scheme of tatory unit under new market conditions

ZHANG Yong，QI Lei
（PetroChina of Sichuan Petrochemical，Pengzhou 611930，China）

Since the year of 2013 in which Tatory Unit originally startup，both the Unit operation and the performance of the catalyst are stable.The catslyst of the Tatory Unit is TA－20HP，the general conversion was 45.47%，the selectivity of C8A was 72.42%，and the selectivity of benzene and C8A was 92.74%.The ratio between toluene and C9A in the feed and the capacity of the unit is changed according to the Market marginal benefit and Gasoline reconcile situation respectively to make Tatory Unit operation optimal.

Tatory；optimal operation；conversion；selectivity；catalyst

A

10.16247/j.cnki.23－1171/tq.20171280

2017-10-13

張 勇（1984-），男，2007年畢業(yè)于中國人民解放軍后勤工程學院，長期從事芳烴裝置的生產(chǎn)技術管理工作，目前在四川石化公司生產(chǎn)三部工作。