王 靖，胡 畔，焦曉東，王 偉，趙炳建

（中國石油 四川石化有限責任公司，四川 彭州 611930）

中國石油四川石化公司對二甲苯裝置于2014年建成投產(chǎn)，包含歧化、異構(gòu)化、吸附分離和二甲苯分餾4 個單元。歧化單元設(shè)計進料量為112t·h-1。原催化劑采用國外某公司T 型催化劑，2018 年裝置停工檢修期間，更換為中國石化上海石油化工研究院(以下簡稱上海院) 研發(fā)的HAT-099P 型歧化催化劑，裝填量為35t。至今已在滿負荷下穩(wěn)定運行34個月，性能良好。

歧化單元原料為甲苯和碳九芳烴（以下簡稱C9），通過設(shè)置進料中甲苯與C9比例不同的4 種工況，收集和分析數(shù)據(jù)，研究歧化單元產(chǎn)品組成及數(shù)量，探索HAT-099P 型歧化催化劑在進料組成變化和產(chǎn)品之間的對應關(guān)系，繼而在歧化單元高負荷實際運行中，通過調(diào)整歧化反應進料比例，最大程度增產(chǎn)苯或二甲苯產(chǎn)品，優(yōu)化產(chǎn)品分布，提高經(jīng)濟效益，促進對二甲苯裝置挖潛增效，更好地適應市場變化。

1 反應機理及催化劑性能指標

1.1 反應機理

歧化反應中最基本的化學反應是通過烷基轉(zhuǎn)移將甲苯與C9轉(zhuǎn)化成為苯和二甲苯產(chǎn)品。理論上，歧化單元的產(chǎn)品分布是進料中甲基-苯環(huán)之比的函數(shù)，如果進料中甲基-苯環(huán)的比例發(fā)生變化，反應生成物中苯和二甲苯的比例也隨之變化。

HAT-099P 型歧化催化劑設(shè)計進料中甲苯與C9的比例為6∶4。

1.2 催化劑性能指標

HAT-099P 型歧化催化劑的物性指標見表1。

表1 物性指標Tab.1 Physical property indexes

HAT-099P 型歧化催化劑的工藝條件見表2。

表2 工藝條件Tab.2 Process conditions

根據(jù)催化劑廠商提供的催化劑性能指標，在表2 所示工藝條件下，HAT-099P 型歧化催化劑的反應總轉(zhuǎn)化率不小于46%，總選擇性不小于90%，其中二甲苯選擇性不小于65%，歧化苯純度大于等于99.9%，催化劑壽命大于4 年。

2 進料比例和產(chǎn)品關(guān)系研究

2.1 對比工況設(shè)置

實際生產(chǎn)中，在歧化單元102%負荷、反應條件不變的情況下，設(shè)置進料中甲苯與C9比例不同的4種工況。具體數(shù)據(jù)見表3。

表3 工況設(shè)置Tab.3 Setting of working conditiongs

由表3 可以看出，4 種工況下歧化單元的負荷、進料量、反應條件均為固定參數(shù)，只有反應進料組成是變量。反應進料組成中甲苯和C9的比例規(guī)律性改變，對此4 種工況下的產(chǎn)品數(shù)據(jù)進行分析。

2.2 運行數(shù)據(jù)及分析

4 種工況下歧化反應生成物組成數(shù)據(jù)見表4。

表4 反應生成物組成數(shù)據(jù)Tab.4 Composition data of reaction products

從表4 可以看出，隨著進料中甲苯的含量逐漸降低、C9含量逐漸增加，反應生成物中苯含量逐漸降低，二甲苯含量逐漸增加。

由此可知，可以通過調(diào)整歧化反應進料中甲苯和C9的比例，改變歧化反應產(chǎn)物中苯或二甲苯的含量，達到增產(chǎn)苯和二甲苯產(chǎn)品的目的。

2.3 性能指標及產(chǎn)品數(shù)據(jù)

根據(jù)4 種工況下歧化反應生成物組成數(shù)據(jù)，進一步分析4 種工況下歧化反應轉(zhuǎn)化率、選擇性等性能指標及產(chǎn)品數(shù)據(jù)。相關(guān)數(shù)據(jù)見表5。

表5 歧化反應性能指標及產(chǎn)品的數(shù)據(jù)Tab.5 Disproportionation reaction perfornance index and product data

由表5 可以看出：

（1）4 種工況中，反應總轉(zhuǎn)化率的差別不大，說明在反應溫度、反應壓力、氫純度等反應條件不變的情況下，反應總轉(zhuǎn)化率和進料比例的關(guān)聯(lián)度不高；

（2）進料中C9含量逐漸增加，反應產(chǎn)物中苯的選擇性逐漸降低，二甲苯的選擇性逐漸升高。通過調(diào)整歧化反應進料中甲苯和C9的比例，改變反應產(chǎn)物中苯或二甲苯的選擇性，繼而調(diào)整反應生成物中苯或二甲苯的產(chǎn)量。

3 綜合效益

3.1 運行狀況

使用上海院HAT-099P 型歧化催化劑后，對二甲苯裝置歧化單元已連續(xù)穩(wěn)定運行34 個月。根據(jù)轉(zhuǎn)化率變化情況，反應溫度由340℃提升至362℃，提升幅度不大?？傮w運行狀況符合性能指標要求，催化劑壽命情況符合預期。

3.2 催化劑國產(chǎn)化效益

國外某公司的T 型歧化催化劑和上海院HAT-099P 型歧化催化劑費用數(shù)據(jù)對比見表6。

表6 催化劑費用數(shù)據(jù)對比Tab.6 Comparison of catalyst cost data

由表6 可以看出，在一個使用周期內(nèi)，使用HAT-099P 型歧化催化劑可節(jié)約費用296 萬元，是更加經(jīng)濟的選擇。

3.3 長周期、高負荷運行經(jīng)濟效益

隨著市場行情的波動，當苯的市場效益較好時，可將歧化反應進料中甲苯和C9的比例調(diào)整為6.5∶3.5；當PX 的市場效益較好時，可將歧化反應進料中甲苯和C9比例調(diào)整為5∶5。

舉例說明：

（1）2021 年3 月下旬，苯的市場價約為6320 元·t-1，PX 的市場價約為6700 元·t-1。在這個市場行情下，將歧化反應進料中甲苯和C9比例調(diào)整為5∶5，可比采用設(shè)計進料比例時多產(chǎn)生974.8 萬元·a-1的效益。

（2）2021 年6 月中旬，苯的市場價約為7700 元·t-1，PX 的市場價約為6500 元·t-1。在這個市場行情下，將歧化反應進料中甲苯和C9比例調(diào)整為6.5∶3.5，可比采用設(shè)計進料比例時多產(chǎn)生5703 萬元·a-1的效益。

根據(jù)HAT-099P 型歧化催化劑實際使用情況，歧化單元最高負荷可提升至110%。高負荷運行下，通過靈活調(diào)整歧化反應進料比例，可進一步增加歧化單元的綜合效益。

4 結(jié)論

（1）通過調(diào)整歧化反應進料中甲苯和C9的比例，可以改變歧化反應產(chǎn)物中苯或二甲苯的含量，達到增產(chǎn)苯和二甲苯產(chǎn)品。

（2）在反應溫度、反應壓力、氫純度等反應條件不變的情況下，反應總轉(zhuǎn)化率和進料比例的關(guān)聯(lián)度不高。

（3）當苯的市場效益較好時，可將歧化反應進料中甲苯和C9比例調(diào)整為6.5∶3.5，以增加苯產(chǎn)品產(chǎn)量；當PX 的市場效益較好時，可將歧化反應進料中甲苯和C9比例調(diào)整為5∶5，以增加二甲苯產(chǎn)量。

（4）高負荷運行下，通過靈活調(diào)整歧化反應進料比例，可進一步增加歧化單元的綜合效益。