SDT-508Q型脱炔氢催化剂在SGPE聚乙烯装置中的应用

2020-10-14 03:45杨俊春缪廷春王辉

化工管理 2020年27期

杨俊春缪廷春王辉

(1.中安联合煤化有限责任公司，安徽淮南 232092；2.大连圣得环保新材料有限公司，辽宁大连 116011)

0 引言

近些年，聚乙烯需求量快速增加，聚乙烯生产原料呈现多元化、低成本趋势。我国聚乙烯产能结构特点是“以油为主，以煤为辅”，相比油制烯烃，煤制烯烃优势在于煤炭成本低，尤其是在富煤地区；同时结合国家 “富煤少油”的能源结构特点，发展煤化工既可以清洁高效利用煤炭资源，也可以保障国家能源安全。中安联合煤化有限责任公司的煤制170万吨/年甲醇及转化烯烃项目是以淮南朱集西煤矿生产的煤为原料，经甲醇合成进一步转化制取聚丙烯和聚乙烯。其中35万吨/年线型低密度聚乙烯装置(简称LLDPE装置)采用了中石化气相法聚乙烯工艺技术(简称SGPE工艺)，可以生产密度范围为916～965kg/m3的全密度聚乙烯树脂。SGPE工艺最大特点是简单、灵活、经济、安全。

由煤基生产的低碳烯烃中会含有少量的乙炔，乙烯中少量的乙炔会降低聚合催化剂的活性，使聚合物的物理性能变差，影响乙烯聚合反应的正常进行。为获取符合聚合级规格的聚乙烯，通常采用脱炔催化技术，将乙烯中的乙炔脱除至2ppm以下[1]。本装置乙烯脱炔床(D-2104)脱炔催化剂采用的是大连圣得环保新材料有限公司生产的SDT-508Q型脱炔氢催化剂。大连圣得环保新材料有限公司是一家新兴的专业生产净化催化剂的厂家，其生产的脱炔氢催化剂，具有脱炔选择性好，乙烯损失率低，活性高、稳定性好，残余氢气含量低，使用寿命长等特点，在中石化多家同类聚乙烯装置中有使用业绩，且使用效果良好。

1 乙烯精制流程

LLDPE装置中的催化剂对某些杂质敏感，当杂质浓度达到一定程度时，可能与催化剂活性中心反应甚至取代活性中心，从而导致催化剂的活性降低或树脂性能发生改变。因此必须对原料进行精制以除去反应器进料中的有害杂质。

如图1所示，来自界区外的乙烯经预热器(E-2101)与来自界区的高压精制氢气混合后进入乙烯脱炔器(D-2104)，脱除微量的乙炔，经换热器(E-2105A/B)和预热器(E-2106)将气体预热至100℃后，进入脱CO器(D-2108)和脱氧反应器(D-2110)，脱除微量的CO和O2。脱除CO和O2后的乙烯经换热器(E-2105A/B)冷却后进入乙烯干燥器(D-2112A/B)，脱除水分、甲醇等极性杂质。

图1 乙烯精制工艺流程图

2 脱炔反应机理

SDT-508Q型脱炔氢催化剂的选择性加氢反应机理如下[2]：

乙炔加氢反应主要分3步进行。第一步：乙炔和氢气扩散到催化剂表面，并吸附在活性中心上；第二步：在活性中心上吸附的乙炔分子再吸附一个氢分子进行反应，或活性中心上吸附的氢分子再吸附一个乙炔分子进行反应，生成乙烯；第三步：由于乙烯在活性中心上的吸附能力远比乙炔小，一旦乙炔转化成乙烯，便很快脱附，不能及时脱附的乙烯还有可能进一步加氢生成乙烷然后再脱附，活性中心再进行下一个乙炔分子的加氢反应。吸附在活性中心上的乙烯和氢气也可进行加氢反应，生成乙烷[3]。

SDT-508Q型脱炔氢催化剂在选择加氢脱除乙炔反应中，吸附在催化剂表面的乙炔很容易通过加氢二聚反应生成1,3-丁二烯等不饱和C4烃，而这些1,3-丁二烯等不饱和C4烃与乙炔、乙烯等其他不饱和烃继续反应，生成绿油。在反应过程中，生成的这些绿油粘附在脱炔氢催化剂表面上，进而导致催化剂的加氢活性和选择性逐渐降低，缩短使用周期，影响催化剂的使用寿命。[4]随反应时间的延长，当出口乙炔含量超标时，应及时停止设备运行，完成催化剂的更换工作。