CN105087049A - 抑制芳烃脱烯烃过程副反应的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抑制芳烃脱烯烃过程副反应的方法，主要解决现有技术中固体酸催化剂投用或切换初期活性偏高，副反应较大，操作调整时间较长的问题。本发明通过调整运行工况，对固体酸催化剂进行钝化并向催化剂床层注入一种或几种能可逆吸附的抑制剂，使催化剂表面强酸中心被覆盖或弱化，从而使副反应得到抑制的技术方案，较好的解决了该问题，可用于芳烃脱烯烃反应过程中。
Description
技术领域
本发明涉及一种抑制芳烃脱烯烃过程副反应的方法，主要解决现有技术采用固体酸催化剂后，由于存在一定量强酸中心，导致开工初期出现一些裂解副反应的问题。
技术背景
芳烃联合装置中异构化单元吸附分离过程所用吸附剂对烯烃非常敏感，即使烯烃杂质的含量只有百万分之几，也会对工艺过程产生非常不利的影响，为了保护吸附剂，一般在二甲苯塔前设有精制工序，以脱除各股进料中所含的微量烯烃。二甲苯塔各股进料中重整生成油烯烃含量最高，是精制的重点。
传统上，芳烃联合装置的精致工序均采用活性白土作为精致剂。近年来，科研人员开发出了高性能的固体酸脱烯烃催化剂，可以在现有的精致工序上直接替代白土，实现长周期稳定运行，单程寿命可达白土的8倍以上，总寿命达到白土的30倍以上，市场前景良好。
相对于白土而言，固体酸催化剂活性较高，要求较低的反应温度。然而由于新型脱烯烃技术仍沿用现有的白土工艺及工况，导致实际运行条件往往不是最佳，在新鲜剂开工初期会出现重芳烃脱侧链烷基的反应发生，对产品质量产生一定影响，需较长时间进行操作调整，不利于生产的顺利进行。
随着中国石化新的二甲苯产品企业标准推行，固体酸脱烯烃催化剂开工阶段的副反应会导致甲苯指标较高，影响到产品质量，必须解决这一问题。采用固体酸催化剂替代工业白土是一个新的研究领域，针对该类型催化剂的应用技术研究成果不多，目前尚未见到相关报道或专利。
发明内容
本发明所要解决的是现有技术采用固体酸催化剂替代工业白土作为脱烯烃精制剂，存在最佳运行条件与现有白土工况不匹配，由于新鲜剂活性较高，投用初期存在一定量的副反应这一技术问题，提供了一种抑制芳烃脱烯烃过程副反应的方法。该方法采用水或一种酸性抑制剂，使催化剂表面强酸中心被覆盖或弱化，从而使副反应得到抑制，解决了固体酸催化剂开工初期存在少量副反应的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种抑制芳烃脱烯烃过程副反应的方法，在芳烃脱烯烃反应中，在120～300℃，0.5～3.0MPa，0.08-1.0h-1条件下，向催化剂床层注入水或可逆吸附的酸性抑制剂，所述的酸性抑制剂选自硫醇、硫醚、吡啶，喹啉、异喹啉的化合物中的至少一种。
上述技术方案中，固体酸催化剂含有以重量百分数计30～90％的选自丝光沸石、Y沸石、ZSM-5分子筛、MCM-22分子筛、MCM-56分子筛，ZSM-12分子筛,、SAPO-11分子筛、SAPO-34分子筛、β分子筛中至少一种；分子筛中，Na、K或其混合物以重量百分比计小于2.0％；水或酸性抑制剂注入量为使抑制剂在反应物中的浓度为5～500ppm；优选注入量为使抑制剂在反应物中的浓度为20～350ppm；水或酸性抑制剂在进入催化剂床层前应与原料充分混合；当反应产物中甲苯重量浓度小于0.2％以后，可以停止加注水或酸性抑制剂；停止加注后，催化剂表面吸附的水或酸性抑制剂会逐渐脱附；停止加注水后，反应温度、压力及重量空速应保持稳定，直至当反应产物中检出的水含量小于60ppm；停止加注酸性抑制剂后，反应温度、压力及重量空速应保持稳定，直至当反应产物中检出的酸性抑制剂浓度小于1ppm。
所述的固体酸催化剂含有以重量百分数计30～80％的选自丝光沸石、Y沸石、ZSM-5分子筛、MCM-22分子筛、β分子筛中至少一种。
本发明催化剂的实施方法如下：催化剂床层充液完毕后，启动反应器物料循环或外排，从反应器进料管线上或管道混合器之前将计量的水或酸性抑制剂注入反应原料，充分混合后进入催化剂床层，定时分析反应器出口水或酸性抑制剂浓度及甲苯浓度，根据分析结果对注入量进行微调。当甲苯浓度小于0.5％时，相应减少抑制剂注入量，当甲苯浓度小于0.2％时，停止注入。
脱烯烃反应属于碳正离子反应机理，催化剂的表面酸量和酸强度对该反应有重要影响，其中B酸中心是反应的主要活性中心，L酸中心起辅助作用，因此B酸和L酸的比例关系也对反应行为有一定影响。精制剂表面的强酸中心是深度反应的活性中心，在强酸中心反应物料会发生裂解生成甲苯，同时也是深度聚合反应生成焦炭的活性中心，会造成芳烃损失和催化剂失活，需要加以抑制。
本发明采用酸性抑制剂选择性地吸附在催化剂表面强酸中心，使酸性中心电荷均化，从而达到降低强酸中心酸性的目的，从而抑制裂解副反应，同时对结焦等深度反应也有明显的抑制作用。
随着催化剂运行，其活性逐渐降低，副反应已经不甚明显时，可逐渐停止加注酸性抑制剂，此时吸附在催化剂表面的酸性抑制剂会逐步脱出。本技术采用的固体酸催化剂酸性抑制剂在产品中浓度较低，可在后续工艺中脱除，不会对下游工艺及产品质量产生不良影响。
将本发明用于固体酸催化剂脱烯烃反应，在反应温度150℃，压力0.8MPa，质量空速1.0时-1的条件下，其副反应消除所耗时间与白土投用时副反应时间相当，由于白土还存在较长的干燥时间，因此综合而言，采用本技术后，固体酸催化剂投用及切换所耗时间明显缩短，取得了较好的技术效果。
下面通过实施例对本发明做进一步的阐述，但不限制本发明。
具体实施方式
【实施例1】
取Na2O含量为0.15％(重量)的拟薄水铝石10克，与K2O含量为0.30％(重量)的MCM-41分子筛90克混合均匀。用化学纯硝酸镍4.95克、10％盐酸0.10克、85％磷酸13.02克、化学纯硝酸2.5毫升和63毫升水配成溶液。把此混合溶液加至该混合物中，混合均匀，捏合挤条成型，晾干后于550℃焙烧3小时，制得组成为Ni/Cl/P/分子筛/氧化铝＝1.0/0.01/3.5/90/10的催化剂A-1。
【实施例2】
取SiO2含量为40％(重量)的硅溶胶50克，与K2O含量为0.30％(重量)的MCM-41分子筛80克混合均匀。用化学纯钼酸铵0.18克、10％溴化铵0.73克、85％磷酸9.30克、化学纯氟化铵4.87克，化学纯硝酸2.5毫升和33毫升水配成溶液。把此混合溶液加至该混合物中，混合均匀，捏合挤条成型，晾干后于550℃焙烧3小时，制得组成为Mo/Br/F/P/分子筛/氧化铝＝0.1/0.05/2.5/2.5/90/10的催化剂A-2。
【实施例3】
取Na2O含量为0.15％(重量)的拟薄水铝石80克，与K2O含量为0.30％(重量)的MCM-41分子筛20克混合均匀。用化学纯铌酸17.23克、化学纯硝酸镍4.95克、98％硫酸0.94克，85％磷酸0.19克，化学纯硝酸2.5毫升和63毫升水配成溶液。把此混合溶液加至该混合物中，混合均匀，捏合挤条成型，晾干后于550℃焙烧3小时，制得组成为Nb/Ni/S/P/分子筛/氧化铝＝9.0/1.0/0.3/0.05/20/80的催化剂A-3。
【实施例4】
取Na2O含量为0.15％(重量)的拟薄水铝石50克，与Na2O含量为0.30％(重量)的丝光沸石50克混合均匀。用化学纯硝酸镍7.43克、98％硫酸3.75克，85％磷酸1.12克，化学纯硝酸2.5毫升和63毫升水配成溶液。把此混合溶液加至该混合物中，混合均匀，捏合挤条成型，晾干后于550℃焙烧3小时，制得组成为Ni/S/P/分子筛/氧化铝＝1.5/1.2/0.3/50/50的催化剂B。
【实施例5】
取Na2O含量为0.15％(重量)的拟薄水铝石60克，与Na2O含量为0.30％(重量)的Y沸石20克、Na2O含量为0.30％(重量)的ZSM-5分子筛20克混合均匀。用化学纯硝酸锆7.44克、98％硫酸6.25克，化学纯氟化铵0.97克，化学纯硝酸2.5毫升和63毫升水配成溶液。把此混合溶液加至该混合物中，混合均匀，捏合挤条成型，晾干后于550℃焙烧3小时，制得组成为Zr/S/F/分子筛/氧化铝＝2.0/2.0/0.5/40/60的催化剂C。
【实施例6】
取SiO2含量为40％(重量)的硅溶胶50克，与Na2O含量为0.15％(重量)的拟薄水铝石30克、Na2O含量为0.30％(重量)的X沸石50克混合均匀。用化学纯铌酸13.40克、化学纯硝酸锆3.72克、10％盐酸3.08克、98％硫酸1.56克，化学纯氟化铵0.10克，化学纯硝酸2.5毫升和33毫升水配成溶液。把此混合溶液加至该混合物中，混合均匀，捏合挤条成型，晾干后于550℃焙烧3小时，制得组成为Nb/Zr/Cl/S/F/分子筛/氧化铝＝7.0/1.0/0.3/0.5/30/70的催化剂D。
【实施例7】
取Na2O含量为0.15％(重量)的拟薄水铝石50克，与Na2O含量为0.30％(重量)的ZSM-5分子筛50克混合均匀。用化学纯钼酸铵0.18克、化学纯硝酸镍0.99克、98％硫酸4.69克，85％磷酸7.44克，化学纯硝酸2.5毫升和63毫升水配成溶液。把此混合溶液加至该混合物中，混合均匀，捏合挤条成型，晾干后于550℃焙烧3小时，制得组成为Mo/Ni/S/P/分子筛/氧化铝＝0.1/0.2/1.5/2.0/50/50的催化剂E-1。
【实施例8】
取Na2O含量为0.15％(重量)的拟薄水铝石50克，与Na2O含量为0.30％(重量)的ZSM-5分子筛50克混合均匀。用化学纯钼酸铵0.55克、10％溴化铵2.90克、98％硫酸1.56克，85％磷酸1.86克，化学纯硝酸2.5毫升和63毫升水配成溶液。把此混合溶液加至该混合物中，混合均匀，捏合挤条成型，晾干后于550℃焙烧3小时，制得组成为Mo/Br/S/P/分子筛/氧化铝＝0.3/0.2/0.5/0.5/50/50的催化剂E-2。
【实施例9】
取Na2O含量为0.15％(重量)的拟薄水铝石50克，与Na2O含量为0.30％(重量)的Y沸石50克混合均匀。用化学纯硝酸镍4.95克、化学纯硝酸锆3.72克、98％硫酸2.50克、85％磷酸2.98克、化学纯硝酸2.5毫升和63毫升水配成溶液。把此混合溶液加至该混合物中，混合均匀，捏合挤条成型，晾干后于550℃焙烧3小时，制得组成为Ni/Zr/S/P/分子筛/氧化铝＝1.0/1.0/0.8/0.8/50/50的催化剂F。
【实施例10】
取Na2O含量为0.15％(重量)的拟薄水铝石60克，与Na2O含量为0.30％(重量)的MCM-41分子筛40克混合均匀。用化学纯铌酸9.57克、10％溴化铵4.35克、化学纯氟化铵6.82克、化学纯硝酸2.5毫升和63毫升水配成溶液。把此混合溶液加至该混合物中，混合均匀，捏合挤条成型，晾干后于550℃焙烧3小时，制得组成为Nb/Br/F/分子筛/氧化铝＝5.0/0.3/3.5/40/60的催化剂G。
【实施例11】
取Na2O含量为0.15％(重量)的拟薄水铝石50克，与Na2O含量为0.30％(重量)的X沸石20克、Na2O含量为0.30％(重量)的β分子筛30克混合均匀。用化学纯钨酸铵0.73克、98％硫酸0.31克、85％磷酸1.12克、化学纯硝酸2.5毫升和63毫升水配成溶液。把此混合溶液加至该混合物中，混合均匀，捏合挤条成型，晾干后于550℃焙烧3小时，制得组成为W/S/P/分子筛/氧化铝＝0.5/0.1/0.3//50/50的催化剂H。
【实施例12】
取SiO2含量为40％(重量)的硅溶胶75克，Na2O含量为0.30％(重量)的β分子筛70克混合均匀。用化学纯硝酸锆5.58克、98％硫酸0.47克、化学纯三氧化二锑0.36克，85％磷酸1.86克、化学纯硝酸2.5毫升和20毫升水配成溶液。把此混合溶液加至该混合物中，混合均匀，捏合挤条成型，晾干后于550℃焙烧3小时，制得组成为Zr/S/Sb/P/分子筛/氧化铝＝1.5/0.15/0.3/0.5/50/50的催化剂I-1。
【实施例13】
取Na2O含量为0.15％(重量)的拟薄水铝石50克，Na2O含量为0.30％(重量)的β分子筛50克混合均匀。用化学纯铌酸9.57克、化学纯钼酸铵0.28克、98％硫酸0.31克、化学纯硼酸1.72克、化学纯硝酸2.5毫升和63毫升水配成溶液。把此混合溶液加至该混合物中，混合均匀，捏合挤条成型，晾干后于550℃焙烧3小时，制得组成为Nb/Mo/S/B/分子筛/氧化铝＝5.0/0.15/0.1/0.3/50/50的催化剂I-2。
【对比例1】
在不做任何改性处理的情况下，以活性白土为催化剂与发明的催化剂进行性能对照，活性白土编号为P。
【实施例14】
用实施例1～13中制得的催化剂以及对比例P在固定床反应器中进行了重整油非临氢脱烯烃试验，原料为重整油，溴指数为650毫克Br/100克油。反应压力：2.0MPa，温度：160℃，空速：10.0时-1，结果见表1(芳烃损失指反应两小时后取样分析结果)。
表一
【实施例15】
用实施例6中所述催化剂D，在固定床反应器上进行了重整油脱烯烃稳定性试验，温度170℃，压力2.0MPa，原料溴指数为650毫克Br/100克油，重量空速3.0时-1，结果见表2。
| 运转时间，时 | 活性，％ | 芳烃损失 |
| 2小时 | 98.25 | 0.25 |
| 100小时 | 97.86 | 0.21 |
| 200小时 | 97.52 | 0.21 |
| 300小时 | 97.36 | 0.20 |
| 500小时 | 96.84 | 0.23 |
| 1000小时 | 95.78 | 0.23 |
| 1500小时 | 94.44 | 0.17 |
| 2000小时 | 93.29 | 0.15 |
| 3000小时 | 90.27 | 0.19 |
【实施例16】
对实施例15中所述考评3000小时后的催化剂D，进行了焙烧再生，然后在固定床反应器上进行了重整油脱烯烃稳定性试验，温度170℃，压力2.0MPa，原料溴指数为650毫克Br/100克油，重量空速3.0时-1，结果见表3。
表3
| 运转时间，时 | 活性，％ | 芳烃损失 |
| 2小时 | 98.41 | 0.30 |
| 100小时 | 97.90 | 0.27 |
| 200小时 | 97.35 | 0.22 |
| 300小时 | 97.04 | 0.21 |
| 500小时 | 96.76 | 0.25 |
| 1000小时 | 95.55 | 0.19 |
| 1500小时 | 93.89 | 0.22 |
| 2000小时 | 93.25 | 0.18 |
| 3000小时 | 90.03 | 0.20 |
由表3可见，该新型催化剂再生后性能基本完全恢复，说明其具有良好的再生性能，从而大大延长其工业使用寿命。
【对比例2】
采用中国专利CN1618932介绍的一种在非临氢条件下催化精制重整芳烃油催化剂制备方法，取Na2O含量为0.15％(重量)的拟薄水铝石50克，与Na2O含量为0.15％(重量)的β分子筛15克、打粉后的高岭土35克混合均匀。用化学纯硝酸2.5毫升和65毫升水配成溶液。把此混合溶液加至该混合物中，混合均匀，捏合挤条成型，晾干后于550℃焙烧3小时，制得组成为分子筛/高岭土/氧化铝＝15/35/50的催化剂J。
【对比例3】
采用中国专利CN1618932介绍的一种在非临氢条件下催化精制重整芳烃油催化剂制备方法，取Na2O含量为0.15％(重量)的拟薄水铝石50克，与Na2O含量为0.15％(重量)的β分子筛35克、打粉后的高岭土15克混合均匀。用化学纯硝酸2.5毫升和65毫升水配成溶液。把此混合溶液加至该混合物中，混合均匀，捏合挤条成型，晾干后于550℃焙烧3小时，制得组成为分子筛/高岭土/氧化铝＝35/15/50的催化剂K。
【对比例4】
用对比例2～3中所述催化剂J和K，在固定床反应器上进行了重整油脱烯烃稳定性试验，温度170℃，压力2.0MPa，原料溴指数为650毫克Br/100克油，重量空速3.0时-1，结果见表4。
表4
由表4可见，催化剂J的活性较低，其初活性只有85.36％，催化剂K的初活性为93.64％，但衰减较快，同时芳烃损失较高。
Claims (10)
1.一种抑制芳烃脱烯烃过程副反应的方法，在芳烃脱烯烃反应中，在120～300℃，0.5～3.0MPa，0.08～1.0h-1条件下，向固体酸催化剂床层注入水或可逆吸附的酸性抑制剂，所述的酸性抑制剂为选自硫醇、硫醚、吡啶，喹啉、异喹啉的至少一种化合物。
2.根据权利要求1所述抑制芳烃脱烯烃过程副反应的方法，其特征在于所述的固体酸催化剂含有以重量百分数计30～90％的选自丝光沸石、Y沸石、ZSM-5分子筛、MCM-22分子筛、MCM-56分子筛、ZSM-12分子筛、SAPO-11分子筛、SAPO-34分子筛、β分子筛中至少一种。
3.根据权利要求1所述抑制芳烃脱烯烃过程副反应的方法，其特征在于所述的固体酸催化剂含有的分子筛中，Na、K或其混合物的含量，以分子筛重量百分比计，小于2.0％。
4.根据权利要求1所述抑制芳烃脱烯烃过程副反应的方法，其特征在于所述的水或酸性抑制剂注入量为抑制剂在反应物中的浓度为5～500ppm。
5.根据权利要求4所述抑制芳烃脱烯烃过程副反应的方法，其特征在于所述的水或酸性抑制剂注入量为使抑制剂在反应物中的浓度为20～350ppm。
6.根据权利要求1所述抑制芳烃脱烯烃过程副反应的方法，其特征在于水或酸性抑制剂在进入催化剂床层前与原料充分混合。
7.根据权利要求1所述抑制芳烃脱烯烃过程副反应的方法，其特征在于当反应产物中甲苯重量浓度小于0.2％以后，停止加注水或酸性抑制剂。
8.根据权利要求1所述抑制芳烃脱烯烃过程副反应的方法，其特征在于停止加注水后，反应温度、压力及重量空速保持稳定，直至当反应产物中检出的水含量小于60ppm。
9.根据权利要求8所述抑制芳烃脱烯烃过程副反应的方法，其特征在于停止加注酸性抑制剂后，反应温度、压力及重量空速应保持稳定，直至当反应产物中检出的酸性抑制剂浓度小于1ppm。
10.根据权利要求8所述抑制芳烃脱烯烃过程副反应的方法，其特征在于所述的固体酸催化剂含有以重量百分数计30～80％的选自丝光沸石、Y沸石、ZSM-5分子筛、MCM-22分子筛、β分子筛中至少一种。
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| GR01 | Patent grant |