DEH-11型脫氫催化劑首次試用研究

馬書海(江蘇金桐化學工業有限公司，江蘇 南京 210046)

0 引言

為了提高產能，降低物耗、能耗，增加效益。有關人員多次與美國UOP相關人員進行了溝通，于2014年1月9日，我公司首次在R-301A(脫氫反應器)內裝入了來自UOP公司的DEH-11型脫氫催化劑，并于2014年1月22日開始投入使用。因為我公司此前一直使用的是金陵石化烷基苯廠研制的NDC-8型脫氫催化劑(性能理論上等同于UOP公司研制的DEH-7型脫氫催化劑)。故本文將從脫氫催化劑的物理性質、注水情況、脫氫轉化率、烷基苯產量、質量、副產品、物耗、能耗、催化劑壽命及經濟效益等方面與2013年9月份使用的DNC-8型催化劑進行對比分析。

1 物理性質

NDC-8型脫氫催化劑的堆密度為0.36g/cm3，鉑含量為0.43%，載體為特殊制備的大孔容、低堆積密度和雙孔型分布的Al2O3小球。DEH-11型脫氫催化劑的堆密度為0.83g/cm3，鉑含量為0.19%，載體為實心的Al2O3小球。故NDC-8型脫氫催化劑在比表面積和鉑含量上遠大于DEH-11型脫氫催化劑。按照以往的認識，性能應優于DEH-11型脫氫催化劑。

2 注水情況

為了追求產量，NDC-8型脫氫催化劑在實際生產中一直注水，以此保持脫氫催化劑較高的活性。DEH-11型脫氫催化劑在注水方面嚴格按照UOP的指導意見：(1)催化劑還原前一天停注水。(2)因DEH-11型脫氫催化劑初期活性較高，為了控制較高的反應選擇性，所以不注水。(3)到使用末期，根據轉化率和選擇性的變化確定注水時間。

3 脫氫反應轉化率對比

該批NDC-8型脫氫催化劑的平均轉化率為9.78%，而DEH-11型脫氫催化劑的平均轉化率為10.55%。平均轉化率提高了7.9%，DEH-11型脫氫催化劑的轉化率明顯優于NDC-8型脫氫催化劑。

4 烷基苯的產量、質量對比

烷基苯產量、質量見表1。

表1 烷基苯產量、質量

從表1可以看出：

(1)DEH-11型脫氫催化劑平均每天比NDC-8型脫氫催化劑多產30噸烷基苯，每年約多產9900噸烷基苯，效果十分明顯。

(2)雖然兩種脫氫催化劑生產的烷基苯溴指數都達到優級品指標，但DEH-11型脫氫催化劑生產的烷基苯品質明顯優于NDC-8型。

5 物耗-副產物對比

脫氫-烷基化裝置將原料苯和來自脫氫裝置的C10～C13直鏈烷烯烴混合物中的烯烴在催化劑氟化氫的作用下進行烷基化反應，生產直鏈烷基苯。副產物有氫氣、輕質油、重烷基苯和焦油。本文將從蠟耗、苯耗、輕質油與烷基苯的比值、重烷基苯與烷基苯的比值進行對比分析。

物耗-副產物情況見表2。

表2 物耗-副產物

從表2可以看出：

(1)在生產同樣多的烷基苯時，DEH-11型脫氫催化劑所需的原料要低于NDC-8型。這也意味著，當烷基苯年產量不變時，采用DEH-11型催化劑生產時可節約較多原料。

(2)在副產物方面，DEH-11型脫氫催化劑也低于NDC-8型。這也能從兩批脫氫催化劑的物耗對比結果得到證實。由于副產品的附加值較低，故采用DEH-11型脫氫催化劑生產時更能給公司帶來效益。

6 能耗對比

NDC-8型脫氫催化劑能耗水平為0.225噸標油/噸烷基苯，而DEH-11型脫氫催化劑能耗水平為0.196噸標油/噸烷基，能耗下降了12.89%。能耗下降，不僅僅給公司帶來了效益，更給公司降低了燃料，為本公司順利完成“十二五節能減排任務”做出了貢獻。

7 催化劑壽命對比

由于DEH-11型脫氫催化劑將原來的大孔容、低堆積密度和雙孔型分布的Al2O3小球載體改為實心的Al2O3小球載體，故這兩種催化劑在堆密度上相差較大，即實際裝填的脫氫催化劑質量相差較大，DEH-11型脫氫催化劑質量約為NDC-8型脫氫催化劑質量的2.3倍。因為它們都裝在同一反應器R-301A中，裝填體積相同。故本文在計算脫氫催化劑壽命時采用的是單位體積生產的烷基苯質量。

經計算，NDC-8型脫氫催化劑的壽命為3.30t烷基苯/L催化劑，DEH-11型脫氫催化劑的壽命為5.87t烷基苯/L催化劑，壽命提高了77.9%。催化劑壽命的大幅提高，不僅攤薄了催化劑使用成本，還大幅減少催化劑的裝填次數、反應器的切換次數，降低了操作風險，同時也大幅減少了廢催化劑(危廢)的產生量。

8 經濟效益分析

(1)原料節約用量。NDC-8型催化劑的蠟耗為0.762，苯耗為0.337，DEH-11型催化劑的蠟耗為0.759，苯耗為0.328。若每天的產量以393.13噸計算，每年以330天計算。則每年可節約輕蠟用量=393.13×330×(0.762-0.759)=386.1噸，每年可節約苯用量=393.13×330×(0.337-0.328)=1158.3噸。

(2)天然氣節約用量。NDC-8型脫氫催化劑的能耗水平為0.225噸標油/噸烷基苯，DEH-11型脫氫催化劑的能耗水平為0.196噸標油/噸烷基苯，1噸標油=1190標方天然氣。若每天的產量以393.13噸計算，每年以330天計算。則每年可節約的天然氣用量=393.13×330×1190×(0.225-0.196)=4441437標方天然氣。

(3)多產烷基苯。DEH-11型催化劑平均每天比NDC-8型催化劑多產30噸烷基苯，則每年約多產9900噸烷基苯。

9 結論

經對上述試用效果綜合比較，繪制DEH-11型脫氫催化劑性能提升百分比見圖1。

圖1 DEH-11型脫氫催化劑性能提升百分比

從圖1可以得出以下結論。

(1)采用實心Al2O3小球為載體的脫氫催化劑各方面性能指標上遠優于采用大孔容、低堆積密度、雙孔型分布的Al2O3小球為載體的脫氫催化劑。

(2)因為DEH-11型脫氫催化劑提高了產能、節約了原料、降低了能耗，所以給公司帶來了明顯的經濟效益，同時也為節能減排做出了貢獻。

(3)采用DEH-11型脫氫催化劑可以減少操作風險，減少了廢催化劑(危廢)的產生量。