新市場(chǎng)條件下歧化裝置最優(yōu)運(yùn)行方案

張 勇，祁 磊

（四川石化有限責(zé)任公司，四川 彭州 611930）

新市場(chǎng)條件下歧化裝置最優(yōu)運(yùn)行方案

張 勇，祁 磊

（四川石化有限責(zé)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(yùn)行平穩(wěn)，催化劑各項(xiàng)性能指標(biāo)穩(wěn)定。歧化裝置使用催化劑型號(hào)為TA-20HP，反應(yīng)總轉(zhuǎn)化率達(dá)到45.47%，C8A選擇性達(dá)到72.42%，苯和C8A選擇性達(dá)到92.74%。根據(jù)苯和對(duì)二甲苯產(chǎn)品市場(chǎng)邊際效益，調(diào)整反應(yīng)進(jìn)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(fù)荷，實(shí)現(xiàn)歧化裝置最佳運(yùn)行。

歧化反應(yīng)；優(yōu)化運(yùn)行；轉(zhuǎn)化率；選擇性；催化劑

1 前言

1.1 近期市場(chǎng)三苯價(jià)格情況

今年以來，三苯價(jià)格因市場(chǎng)供求關(guān)系上下震蕩走高，根據(jù)苯和對(duì)二甲苯產(chǎn)品市場(chǎng)邊際效益，優(yōu)化歧化反應(yīng)裝置運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)增效。2016年1～4月三苯價(jià)格情況見圖1。

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

市場(chǎng)的供需變化引起三苯價(jià)格波動(dòng)，根據(jù)各標(biāo)號(hào)汽油與三苯產(chǎn)品邊際效益差，調(diào)整歧化裝置負(fù)荷、目標(biāo)產(chǎn)品收率以實(shí)現(xiàn)聯(lián)合裝置效益最大化。

1.2 裝置簡(jiǎn)介

本裝置是中國(guó)石油四川石化65萬t·a-1對(duì)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(shù)及TA-20催化劑。歧化工藝是一種芳烴烷基轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變成苯和C8A，以增產(chǎn)對(duì)二甲苯和苯。

2 歧化反應(yīng)原料及主要工藝參數(shù)

影響歧化反應(yīng)的主要工藝參數(shù)有原料組成、反應(yīng)溫度、反應(yīng)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(yīng)溫度對(duì)轉(zhuǎn)化率和選擇性的影響，從而優(yōu)化歧化裝置的運(yùn)行。

歧化反應(yīng)相關(guān)計(jì)算公式：

2.1 歧化反應(yīng)原料甲苯與C9A比例對(duì)轉(zhuǎn)化率和選擇性的影響

從理論上講以純甲苯作為進(jìn)料，較高的單程轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到59%。但實(shí)際上，隨著轉(zhuǎn)化率的提高，如轉(zhuǎn)化率高于40%就會(huì)導(dǎo)致副反應(yīng)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(fèi)用進(jìn)行核算，就可得出最佳的轉(zhuǎn)化率。

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

表1 歧化反應(yīng)原料中甲苯與C9A不同的比例值對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)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(duì)總轉(zhuǎn)化率影響 從理論上講以純甲苯作為進(jìn)料，單程轉(zhuǎn)化率較高。但實(shí)際上，隨著轉(zhuǎn)化率提高到40%以上，副反應(yīng)就會(huì)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(duì)原料、產(chǎn)品的成本費(fèi)用進(jìn)行核算，就可得出最佳的轉(zhuǎn)化率。

將歧化反應(yīng)原料關(guān)鍵組成甲苯與C9A的比例進(jìn)行調(diào)整，得到相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)轉(zhuǎn)化率和選擇性的影響見圖 2～7。

圖2 甲苯與C9A比值對(duì)應(yīng)總轉(zhuǎn)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(yīng)總轉(zhuǎn)化率不斷變化。從圖2很容易可以看到：其比值在3～4，總轉(zhuǎn)化率最大達(dá)到50.6%。

2.1.2 甲苯與C9A比值對(duì)甲苯轉(zhuǎn)化率影響 隨著甲苯與C9A的比值逐漸增加，甲苯轉(zhuǎn)化率也隨之增加。

圖3 甲苯與C9A比值對(duì)應(yīng)甲苯轉(zhuǎn)化率Fig.3 Ratio between Toluene and C9A VS Toluene conversion

圖4 甲苯與C9A比值對(duì)應(yīng)C9A轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化率達(dá)到最大43.6%。

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

其比值在2～3時(shí)，C9A轉(zhuǎn)化率逐漸減??；其比值在3.5～4.5時(shí)，C9A轉(zhuǎn)化率較高，達(dá)到71%。當(dāng)其比值在5.5～8時(shí)，C9A轉(zhuǎn)化率又逐漸減小。

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

圖5 甲苯與C9A比值對(duì)應(yīng)總選擇性Fig.5 Ratio between Toluene and C9A VS selectivity

其比值在2～3時(shí)，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(shí)，在一個(gè)較低水平81%左右；其比值在4～6和7～8時(shí)，維持一個(gè)較高水平87%左右。

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

圖6 甲苯與C9A比值對(duì)應(yīng)苯選擇性Fig.6 Ratio between Toluene and C9A VS selectivity of Benzene

其比值在2～6時(shí)，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(shí)，達(dá)到最高的選擇性31.3%。

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

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

2.2 催化劑在線運(yùn)行時(shí)間對(duì)轉(zhuǎn)化率和選擇性的影響

歧化催化劑在線運(yùn)行時(shí)間對(duì)轉(zhuǎn)化率和選擇性的影響見表2。

表2中反應(yīng)的為2016年上半年歧化裝置加工負(fù)荷、反應(yīng)溫度、轉(zhuǎn)化率和選擇性數(shù)據(jù)，各單項(xiàng)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(yùn)行時(shí)間對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)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(bǔ)償，以保持相同的轉(zhuǎn)化率。通常是將溫度調(diào)整到使單程轉(zhuǎn)化率保持在40%至50%的水平。

圖8 運(yùn)行時(shí)間對(duì)轉(zhuǎn)化率及溫度補(bǔ)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(fù)荷在62%～78%，隨著催化劑在線運(yùn)行時(shí)間的增加，催化劑活性降低，需要提高反應(yīng)溫度來補(bǔ)償，為保持總轉(zhuǎn)化率維持在45.0%～46.5%，每月需要提高歧化反應(yīng)入口溫度1～2.5℃，如果在高負(fù)荷條件下，每月需提高的補(bǔ)償溫度會(huì)更高。

3 結(jié)語

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

（2）隨著歧化反應(yīng)進(jìn)料C9A比例增加，歧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率隨著提高，當(dāng)甲苯與C9A比例降低至3以下時(shí)，因重組分量大導(dǎo)致催化劑失活，總轉(zhuǎn)化率開始降低，因此，其比值在3～4時(shí)，總轉(zhuǎn)化率達(dá)到最優(yōu)。

（3）甲苯與C9A比值的變化對(duì)選擇性也有影響較大，其比值在2～3時(shí)，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(yīng)進(jìn)料負(fù)荷，在苯和對(duì)二甲苯產(chǎn)品邊際效益好時(shí)盡可能維持高負(fù)荷運(yùn)行。根據(jù)苯和對(duì)二甲苯邊際效益情況調(diào)整歧化反應(yīng)進(jìn)料中甲苯和C9A進(jìn)料組成比例，當(dāng)苯產(chǎn)品邊際效益好時(shí)提高原料中甲苯比例，當(dāng)對(duì)二甲苯產(chǎn)品邊際效益好時(shí)提高原料中C9A比例。當(dāng)汽油調(diào)和需求量大，甲苯和C9A原料不足，苯和對(duì)二甲苯產(chǎn)品邊際效益低于汽油產(chǎn)品時(shí)，歧化裝置降低至最低負(fù)荷，適當(dāng)降低反應(yīng)溫度，維持低轉(zhuǎn)化率運(yùn)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(guó)人民解放軍后勤工程學(xué)院，長(zhǎng)期從事芳烴裝置的生產(chǎn)技術(shù)管理工作，目前在四川石化公司生產(chǎn)三部工作。