烯烃催化裂解装置优化运行探讨

介绍烯烃催化裂解装置主要工艺流程，分析催化裂解反应切换周期、反应温度、塔系回流比对装置运行的影响，对烯烃催化裂解装置优化运行提出改进建议。通过对比分析认为反应器最佳切换周期为5 d；反应后期操作温度提高5～10℃可提高双烯收率；脱丙烷塔回流比调整为2.57，脱丁烷回流比调整为0.72最为经济。     

烯烃裂解增产丙烯催化剂再生性能

由于烯烃裂解技术反应自身的特点,催化剂容易积炭失活,需要进行多次再生,因此,催化剂的再生性能对烯烃裂解技术至关重要。在实验室对中国石化中原石油化工有限责任公司烯烃裂解工业装置的ZSM-5催化剂进行了多次反应和再生试验,考察其烯烃裂解反应性能,并运用TG、XRD、NH₃-TPD、氮气物理吸附以及SEM等对再生前后的催化剂样品进行表征。结果表明,开发的烯烃裂解催化剂经过13次的反应再生过程,新鲜催化剂与再生催化剂的比表面积和孔容基本相同,烯烃转化率、丙烯及乙烯收率无明显变化,烯烃转化率仍大于73%,丙烯和乙烯收率分别大于32%和10%。且催化剂骨架结构和酸中心稳定,在多次反应与再生过程中的酸量保持不变,具有良好的再生性能。     

减少甲醇制烯烃工艺中催化剂损耗的研究

作为替代石油化工生产低碳烯烃的技术路线,甲醇制烯烃技术成为近年来煤化工研究的热点。甲醇制烯烃工艺中,频繁反应-再生过程使催化剂经历持续的结焦和烧焦,是造成催化剂损耗的重要原因。在反应器和催化剂再生器之间的输送管道上设置间接加热器和间接冷却器,将进入再生器的失活催化剂适当升温,减少失活催化剂和再生器的温差,从而有效减少催化剂因巨大温差和剧烈升温速率产生热应力而导致催化剂热崩跑损;同时将进入反应器的再生催化剂适当降温,避免再生催化剂在反应器中与原料甲醇接触时表面快速结焦,影响催化剂活性和寿命。     

负载型骨架镍催化剂的再生性能研究

在固定床反应器中进行负载型骨架镍催化剂催化茚加氢反应的催化性能和失活实验。采用热重、XRD、SEM等方法对新鲜、失活和再生后的催化剂进行表征。结果表明,在反应进行到1 000 h后催化剂失活较快,茚的转化率由93%下降到89%。催化剂失活是由活性镍颗粒的聚集及催化剂表面积碳造成的。此外,考察了5%O2气氛下再生温度和再生时间对催化剂催化性能的影响,失活催化剂在5%O_2气氛中400℃煅烧催化剂9 h后活性恢复,可使茚的转化率达到95%以上。     

SAPO-34催化剂上甲醇制烯烃反应——催化反应失活动力学

甲醇制烯烃(MTO)催化剂SAPO-34在反应过程中存在失活现象,为了合理设计MTO反应器,需要了解该反应的本征动力学以及催化剂的失活规律,为此在固定床等温积分反应器内进行了甲醇制烯烃反应失活动力学的研究。通过测定不同催化反应时间下反应物和各产物的浓度,考察了催化剂不同使用时间后的催化活性,研究了SAPO-34催化剂的失活规律,建立了5集总反应和失活动力学模型,该模型充分考虑到水和积炭对反应过程的影响。根据实验测定的动力学数据拟合得到了失活反应的动力学常数,该动力学模型预测得到的SAPO-34催化剂上MTO反应产物组成随反应时间的变化规律与实验值吻合很好,说明了获得的动力学模型的可靠性。     

甲醇制烯烃再生催化剂催化裂解混合碳四的可行性分析

随着开工建设及运行的甲醇制烯烃工业装置越来越多,如何利用碳四并将其转化为低碳烯烃变得越来越重要。为探究甲醇制烯烃再生催化剂裂解混合碳四的可行性,首先,对甲醇制烯烃工业装置副产混合碳四与石脑油蒸汽裂解和炼油催化裂化产生的碳四产品组分进行分析,得出甲醇制烯烃工业装置副产的混合碳四中烯烃含量较高且无丁二烯的结论;其次,梳理碳四催化裂解转化的研究成果,得出SAPO-34及ZSM-5分子筛都可以作为裂解碳四的催化剂且ZSM-5分子筛性能更优的结论;再者,对混合碳四转化工艺,即以碳四烯烃歧化反应和催化裂解为主的工艺进行分析与对比,总结各种工艺的特点。最终得出结论:利用高温再生催化剂裂解甲醇制烯烃副产的混合碳四是可行的,无需再建设反应器及再生器,可节省成本,具有一定的优势和经济效益,但下游烯烃分离系统处理碳四的能力会影响碳四的裂解负荷。     

FCC汽油脱硫降烯烃催化剂的烧炭再生研究

对失活的FCC汽油脱硫降烯烃催化剂FDO进行了烧炭再生处理,并用浸渍法对烧炭再生后的催化剂进行了载Ni处理。用XRD、XRF、NH₃-TPD和FT-IR等方法对所得催化剂进行了表征,采用小型固定床反应器,在温度370 ℃、压力3.0 MPa、空速3.0 h^-1和氢油体积比600的反应条件下,评价了催化剂的催化性能。结果表明,烧炭再生处理可以使失活FDO催化剂的芳构化降烯烃性能得到完全恢复,但不能完全恢复其脱硫能力。在烧炭再生的基础上进一步负载适量Ni,可以使失活FDO催化剂的芳构化降烯烃性能和脱硫能力得到令人满意的恢复。     

甲烷催化裂解制氢和碳纳米材料研究进展

甲烷通过催化裂解反应可生成不含碳氧化合物（CO_x）的高纯氢和碳纳米材料（如碳纤维或碳纳米管等）,对我国能源结构的调整及新材料的应用具有重要意义。与其他制氢工艺相比,甲烷催化裂解制氢工艺具有反应过程简单、产物清洁无污染、反应成本低等优点,因此该工艺具有重要的工业应用前景。本文重点阐述了催化剂（活性组分、催化剂载体、制备方法等）以及反应条件（催化剂还原条件、空速、反应温度等）对甲烷转化率、氢气产率和碳纳米材料（形貌和产量）的影响并对甲烷催化裂解反应机理、催化剂的失活与再生进行了概述。甲烷催化裂解反应目前仍处于实验室研究阶段,高效催化剂的研制以及流化床反应器的优化是该反应实现工业化应用的必要前提。     

乙炔加氢反应器全周期操作优化

乙炔加氢反应器作为乙烯工业流程的重要环节,其运行会很大程度上影响到乙烯产品的产量和纯度。在一个运行周期内,乙炔加氢反应器内催化剂活性会随时间推移而缓慢降低,使操作点偏移,乙烯产量会随之降低。为了实现全周期操作优化,通过研究催化剂的失活机理,提出了考虑绿油累积效果的催化剂失活动力学模型,进而改进了乙炔加氢反应器二维非均相模型。通过在gPROMS平台模拟反应器全周期运行验证了改进模型的正确性,在上层运用Matlab优化器与gPROMS平台交互求解一个运行周期的操作优化问题。优化结果表明,与定值温度补偿方案相比,全周期操作优化在经济效益和反应器再生周期两方面都要优于定值温度补偿方案,且同时优化入口温度与入口加氢量的全周期操作优化方案具有更大的优势。     

催化裂解技术及其催化剂的研究进展

以乙烯、丙烯为代表的低碳烯烃是重要的基本有机化工原料,世界上对其需求和生产量都远高于其他化工产品。随着世界原油重质化的加深,以重质油为原料直接制取低碳烯烃的技术将更具优势,但存在如何解决催化剂的中毒、生焦、连续再生以及进一步增强工艺装置的安全可靠性等问题。本文介绍了催化裂解制取低碳烯烃的反应机理、国内外催化裂解技术及其催化剂的研究进展等方面的情况。与传统方法相比,无论是从原料适应性、低碳烯烃收率,还是从能耗、操作和产品分布的灵活性上看,催化裂解经济和社会效益均非常显著,具有广阔应用前景。最后指出面对问题今后应加强技术创新,注重对现有工艺、催化剂、工程与生产技术的改进及现有装置的改造,尤其需强化对核心技术催化裂解催化剂的开发。     

甲醇制烯烃催化剂活性变化规律与反应器模拟

基于在固定床反应器中已得到的SAPO-34催化剂上甲醇制烯烃反应动力学方程,对影响催化剂活性的多个因素进行分析,并采用该动力学方程在固定床反应器中进行模拟计算,考察动力学模型的可靠性。结果表明:催化剂活性随着接触时间的增加而减小,属于平行失活;反应体系中的水能有效减缓催化剂失活,而在较大的甲醇累积量时,水对催化剂平均活性的贡献越来越不明显。对模型计算值与实验值进行比较,结果表明,该总动力学方程的计算值与实验值吻合较好。     

乙炔加氢反应器全周期操作优化

乙炔加氢反应器作为乙烯工业流程的重要环节,其运行会很大程度上影响到乙烯产品的产量和纯度。在一个运行周期内,乙炔加氢反应器内催化剂活性会随时间推移而缓慢降低,使操作点偏移,乙烯产量会随之降低。为了实现全周期操作优化,通过研究催化剂的失活机理,提出了考虑绿油累积效果的催化剂失活动力学模型,进而改进了乙炔加氢反应器二维非均相模型。通过在g PROMS平台模拟反应器全周期运行验证了改进模型的正确性,在上层运用Matlab优化器与g PROMS平台交互求解一个运行周期的操作优化问题。优化结果表明,与定值温度补偿方案相比,全周期操作优化在经济效益和反应器再生周期两方面都要优于定值温度补偿方案,且同时优化入口温度与入口加氢量的全周期操作优化方案具有更大的优势。     

流化床中甲醇制低碳烯烃反应-再生过程研究

在密相段为φ30 mm×320 mm及稀相段为φ8 mm×160 mm的流化床反应器中,采用SAPO-34为主要活性成分的流化床催化剂,研究了反应温度、空速(WHSV)、进料组成随反应时间对低碳烯烃(乙烯+丙烯)选择性及甲醇转化率的影响;同时在流化床中,对失活催化剂进行再生实验,考察了再生催化剂的催化性能,并用XRD,...     

催化裂化干气乙烯低聚催化剂活性组分研究

乙烯低聚制低碳烃是利用催化干气乙烯资源的有效途径。本文以催化干气为原料,在固定床反应装置上,采用HZSM-5催化剂,对乙烯低聚催化剂活性组分进行了研究。结果表明,活性组分含量20%~30%对提高烯烃收率有利;调节离子交换温度可以改善烯烃收率,但采用较快再生的流化床反应器更为合适。     

甲烷在活性炭上催化裂解制氢的研究进展

甲烷的热催化裂解是一种制取富氢气体的有效方法,活性炭作为一种经济、高效的催化剂而被广泛研究。本文简要阐述了甲烷在活性炭上的裂解机理,着重介绍了活性炭作为催化剂时的影响因素,包括表面物化特性、反应条件、制备工艺及预处理方法、加热方式、反应装置的影响,并分别对活性炭的失活原因及再生手段进行了详细叙述。提出活性炭作为催化剂在进一步应用中所遇到的主要问题是最佳的活性炭制备工艺及预处理手段、最佳反应条件的控制以及活性炭的快速失活特性。     

反应温度对汽油催化裂解多产低碳烯烃的影响

利用自制的多产低碳烯烃催化剂在小型固定流化床装置上对催化裂化汽油、焦化汽油和直馏汽油的催化裂解性能进行了实验研究,考察了反应温度对催化裂解产物分布和低碳烃收率的影响.实验结果表明焦化汽油、催化汽油和直馏汽油最佳的催化裂解反应温度分别为580、600℃和680℃,随着反应物活性的降低而显著增加.乙烯的收率随着反应温度的升高呈抛物线增长;烯烃与正构烷烃有协同反应作用,烯烃能够加速正构链烷烃的反应速率;在烯烃存在下,芳烃会生成大量的焦炭;烯烃和链烷烃是生成低碳烯烃的主要来源,是催化裂解的理想组分;最佳催化裂解的反应物为催化汽油或者焦化汽油的轻馏分与直馏汽油的轻馏分的混合物.     

蜡油催化裂解工艺研究

以抚顺蜡油为原料,在FS-J1固定床反应器上利用自制的FL-J型蜡油催化裂解催化剂进行中试实验。在温度为340～380℃,空速为1～4h-1的不同工艺条件下,考察了催化剂的使用性能,以及产品分布和产品质量的影响。结果表明,此反应有较好的产品分布,产品性质理想。反应温度及空速对汽、柴油收率有显著影响。催化剂因积炭失活后,可通过器内烧焦再生使催化剂活性得到恢复,降低了生产成本。此工艺作为增产汽、柴油的手段有广阔的应用前景。     

催化裂化轻汽油在改性HZSM-5上的芳构化研究

采用同步浸渍法制备了w（ZnO）=2%、w(P₂O₅)=4%的ZnP/HZSM-5催化剂,以沸点75～120 ℃的催化裂化汽油馏分为原料,在小型固定床反应器上考察了工艺条件对该汽油馏分芳构化反应的影响。探讨了催化剂的失活机理。对汽油调合前后产品组成进行了对比。结果表明,在反应温度450 ℃、反应压力0.1 MPa和液空速1.0 h^-1的最佳反应条件下,原料中烯烃和烷烃转化率分别达到96.77%和88.94%,液相产品中烯烃质量分数及芳烃质量分数分别为6.79%和74.57%。再生后催化剂活性与新鲜催化剂相差无几,说明主要是由于积炭而导致失活。调合产品中烯烃质量分数较以前下降9个百分点,而芳烃质量分数上升12个百分点。     

生物质焦油裂解催化剂制备及其催化裂解性能

以萘为生物质焦油模型化合物 ,在以白云石为载体制备的 Ni基催化剂上进行了催化裂解实验研究 ,对催化剂的制备技术、活性、积炭失活性能和再生方式进行了实验分析。结果表明 :在 70 0℃的裂解温度、重量空速 0 .8L· h-1的反应条件下 ,萘的单程转化率可达 95 %,以饱和湿空气为再生气流 ,在程序升温的条件下烧碳 ,催化剂再生时间短 (<0 .5 h) ,与同温度的热裂解相比催化裂解更有利于萘的深度裂解 .     

异丁烷/丁烯烷基化分子筛催化剂的失活研究进展

分子筛催化剂在催化异丁烷/丁烯烷基化中具有良好的应用前景,但易失活,需频繁再生。系统总结分子筛催化剂在异丁烷/丁烯烷基化反应中的研究进展,认为烯烃低聚物覆盖活性位、堵塞分子筛孔道是催化剂失活的直接原因。论述了分子筛性能及烷基化反应条件对分子筛失活的影响,指出具有合适B酸强度和数量、易于丁烯低聚物脱附、利于扩散的分子筛催化剂是未来的研究方向。