碳二后加氫催化劑技術(shù)

 　　技術(shù)背景與簡介

　　碳二餾分中的乙烯是乙烯工業(yè)的重要產(chǎn)物，主要用于生產(chǎn)聚乙烯等下游產(chǎn)品。裂解碳二餾分中除含有大量乙烯外，還含有少量的乙炔雜質(zhì)，乙炔會(huì)嚴(yán)重影響乙烯的聚合過程(乙炔參與聚合反應(yīng)、使聚合反應(yīng)催化劑中毒、給聚合系統(tǒng)帶來安全隱患)。因此碳二餾分需要選擇加氫脫除乙炔后才能用于聚乙烯等下游產(chǎn)品的生產(chǎn)，碳二選擇加氫除炔技術(shù)在乙烯工業(yè)中具有舉足輕重的地位。

　　碳二后加氫催化劑適應(yīng)于采用后加氫工藝的乙烯裝置及煤制烯烴裝置，以選擇性加氫脫除裂解碳二餾分中的乙炔雜質(zhì)，生產(chǎn)高純度乙烯(乙炔含量≤1 μL/L )。

　　技術(shù)成果

　　經(jīng)過十余年的研發(fā)與攻關(guān)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的碳二后加氫催化劑，先后成功應(yīng)用于多家石化公司，整體性能達(dá)到國際先進(jìn)水平。已獲省部級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)4項(xiàng)、國內(nèi)外授權(quán)發(fā)明專利30余項(xiàng)，發(fā)表論文10余篇。

　　技術(shù)關(guān)鍵指標(biāo)

　　(1)應(yīng)用于碳二后加氫工藝，適應(yīng)原料及條件：乙炔含量1.0~2.5Φ%，氫炔摩爾比1.0~6.0，壓力≥1.8MPa，氣相空速3000~8000h-1。催化劑加氫性能：總選擇性≥40%，加氫產(chǎn)品乙炔含量<1μL/L，催化劑壽命>3年。

　　(2)應(yīng)用于乙烯精制工藝，適應(yīng)原料及條件：乙炔含量5~100μL/L，氫炔摩爾比<10，壓力≥1.8MPa，氣相空速3000~8000h-1;催化劑加氫性能：加氫產(chǎn)品乙炔含量<0.1μL/L，催化劑壽命>5年。

　　技術(shù)創(chuàng)新

　　(1)設(shè)計(jì)了具有雙峰孔徑分布的催化劑載體，提高催化劑活性、選擇性和抗結(jié)焦性能。

　　設(shè)計(jì)具有雙峰孔徑分布的載體，并采用兩步成型等控制手段調(diào)控載體孔徑大小，促進(jìn)乙炔分子向加氫活性位的擴(kuò)散和乙烯分子從活性位的脫附。與采用單峰孔徑分布載體相比，采用雙峰孔徑分布載體制備的催化劑，乙炔擴(kuò)散系數(shù)增大11.9%，乙炔轉(zhuǎn)化率提高10個(gè)百分點(diǎn)以上。同時(shí)，由于增加的大孔具有較強(qiáng)的容納大分子聚合物的能力，增強(qiáng)了催化劑抗結(jié)焦性能，延長催化劑使用壽命。

　　(2)在氧化鋁載體上原位合成活性組分的層狀前驅(qū)體，提高活性組分分散度，提高催化劑活性。

　　受晶格能最低以及晶體中原子定位效應(yīng)的影響，活性組分在水滑石等層狀材料中容易呈現(xiàn)高度分散狀態(tài)，利用這一效應(yīng)，首先采用原位合成的方法在氧化鋁載體上合成出含活性組分的水滑石層狀前驅(qū)體，然后通過控制催化劑熱活化環(huán)境，使活性組分高度分散在載體孔道內(nèi)，提高活性組分分散度，較好的解決了活性組分分散性差的技術(shù)難題。

　　(3)以功能高分子模板法制備Pd-Ag合金催化劑，提高催化劑選擇性。

　　在載體表面負(fù)載有機(jī)高分子的接枝官能團(tuán)，并通過絡(luò)合反應(yīng)將Pd、Ag金屬離子接枝到高分子鏈上，使Pd、Ag呈均勻有序排列，控制催化劑熱活化處理?xiàng)l件，使Pd、Ag在原位上發(fā)生氧化反應(yīng)，形成Pd-Ag的氧化物共晶，經(jīng)還原得到Pd-Ag合金催化劑。采用這一制備方法，可以使Ag的p軌道電子向Pd的d軌道偏移，增加Pd的d軌道電子云密度，從而弱化催化劑對(duì)乙炔的吸附強(qiáng)度，提高催化劑加氫選擇性。

　　(4)以無機(jī)給電子體進(jìn)行催化劑表面修飾，提高催化劑抗結(jié)焦性能。

　　選用特定的無機(jī)給電子體(如：K，Li等)對(duì)催化劑表面進(jìn)行修飾，降低催化劑表面酸性中心的數(shù)量，減少由碳正離子所引發(fā)的齊聚反應(yīng)，抑制催化劑表面結(jié)焦速率，延長催化劑運(yùn)轉(zhuǎn)周期。

　　推廣應(yīng)用情況

　　碳二后加氫催化劑先后應(yīng)用于4個(gè)石化公司，催化劑整體性能達(dá)到國際先進(jìn)水平。2017年該催化劑又成功中標(biāo)3套裝置，在中國石油全面替代進(jìn)口劑，市場占有率超過50%，大幅度提高了中國石油乙烯技術(shù)的自主化程度。

　　合作方式

　　推廣應(yīng)用。