国产脱砷剂在环管聚丙烯装置上的应用

国产脱砷剂在环管聚丙烯装置上的应用

1. 装置及丙烯原料情况

长盛石化公司聚丙烯装置采用国产化海蒙特环管反应技术，聚合催化剂为第三代负载型高效催化剂，原料为从炼厂气中分离提纯的丙烯，装置设计年产量7万吨。

高效催化剂对丙烯原料有较严格的要求，原料中的一些杂质如砷等对催化剂有较大的毒害作用，聚合试验结果表明丙烯中砷含量超过30ppb（wt）时，催化剂活性将下降15%左右。装置工艺上要求聚合丙烯原料中砷含量小于30ppb(wt)。

根据测定，炼厂气丙烯中基本上都含有一定量的砷，而且今年来由于我厂加工原油品种较多，原料丙烯中砷的含量有一些波动。表１是装置对我厂原料丙烯中砷含量分析结果。

表１ 装置原料丙烯砷含量情况

聚合级丙烯砷含量

ppb

30 Max

最大

260

原料丙烯砷含量 ppb

最小 15

平均 88

从丙烯砷含量分析结果可以看出，我厂原料丙烯中砷含量超过了聚合工艺的允许值。为了对原料丙烯进行脱砷处理，装置在丙烯精制系统设置了脱砷工序。图１为装置丙烯精制原则流程。

图１ 装置原料丙烯精制系统原则流程

我装置在第一生产周期，脱砷催化剂采用BASF的R3-12，从使用情况看，该催化剂的脱砷效果较好，丙烯脱砷后身含量均在30ppb以下。但由于该催化剂价格比较昂贵，因此装置开车时丙烯精制系统两个脱砷塔钟只有一个充装了改催化剂。为了填补国内丙烯脱砷剂的空白，原化工部化肥工业研究所（昆山市精细化工研究所有限公司）开发研制了新型丙烯脱砷剂9801。从该剂的实验结果看基本能满足聚丙烯装置丙烯脱砷的要求，为了推进装置“三剂”国产化工作，公

原料

丙烯

预脱水 CO 脱除 COS H2S 脱除 脱水 AsH3 脱除 精制丙烯

司决定与昆山联营厂合作进行该催化剂的工业实验。 2. 脱砷剂情况 2.1. 丙烯脱砷原理

丙烯脱砷剂的主要组分为CuO、ZnO和Al2O3。当含砷丙烯与催化剂接触时，丙烯中的AsH3与CuO接触反应生成Cu3As和As，后者沉淀再催化剂上并且其中的一部分与催化剂形成新的铜、砷合金，从而将丙烯中的AsH3脱除。其反应式如下：

3 CuO + 2 AsH3 → Cu3As + As + 3 H2O （1） 3 CuO + 2 AsH3 → 3 Cu + 2 As + 3 H2O （2） 2.2. 昆山脱砷剂情况

昆山脱身剂9801属常温脱砷剂，用于常温下液相丙烯的精制脱砷。该剂的主要技术性能指标和正常工艺使用条件分别如表2、表3。

表2 9801脱砷剂的主要性能指标

项目

外观 直径 长度 堆比 强度 砷容 出口砷

单位 mm mm kg/l N/cm %wt ppb

指标

黑色光泽圆柱体

4.5~5 4.5~5.5 1.4~1.6 ≥70 ≥8 ≤30

表3 脱砷剂正常使用工艺条件

项目 温度 压力 装填高径比 空速 进口砷含量

单位 ℃ Mpa hr- ppb

指标 环境温度 不限 ＞4 2~5 ≤3000

昆山联营厂曾对生产的9801脱砷剂与进口R3-12进行了实验室对比评价，分析测试方法采用二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法，评价结果表明，在评价工艺条件（H/D：10、空速：8~10hr-、进口砷含量：280~350mg/m3）下，9801脱砷剂的砷容（11.08%）和净化度等性能指标与R3-12相当。 3. 9801脱砷剂在装置的使用情况 3.1. 9801脱砷剂的装填及处理

99年1月装置大检修期间按昆山厂提出的工艺要求将9801脱砷剂装入装置原空置的脱砷塔T704B，该塔规格为Φ1000*13286mm，分上下两层装填，各层装填高度均为3900mm，实际装入9801脱砷剂8100kg。

T704B中脱砷剂装填完毕后，按要求先用氮气将塔中细粉吹除干净，封闭人孔后用热氮气对脱砷剂进行干燥处理，氮气温度控制在~180℃，流量为700Nm3/hr，总干燥时间为48小时，在出口氮气温度达到~140℃，出口水含量≤10ppm后，脱砷剂停止干燥待用。 3.2. 9801脱砷剂的投用

从3月22日起，将9801脱砷剂投入系统，为稳妥起见，9801投入运行时，先将T704A/B串联操作，R3-12在后。运行至3月25日确认精制后丙烯砷含量无异常后，将R3-12切除出系统，让9801脱砷剂单独运行。投用前期砷分析保持较高频次以监控丙烯脱砷情况，7月份后将分析频次降至一次/周。 3.3. 9801脱砷剂试用效果

自3月下旬将昆山9801脱砷剂投入系统至9月底该剂已经运行了半年多时间。期间装置丙烯进料量从6.5~12.5t/h，丙烯进料砷含量在15~160ppb，经过昆山9801脱砷剂处理后，丙烯出口砷含量均小于30ppb，达到了装置的工艺要求。装置试用现场工艺条件及脱砷效果分别如表4、表5。

表4 装置试用现场工艺条件

项目

温度 装填高径比 空速

单位 ℃ hr-

指标 17~32 7.8 1.95~4.5

表5 9801脱砷剂在装置上的脱砷效果

项目

丙烯进料 砷含量 9801出口 丙烯砷含量 R3-12出口 丙烯砷含量

最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 平均值

单位 ppb ppb ppb ppb ppb ppb ppb ppb ppb

指标 260 15 88 15 2 6 15 5 8

从装置实际脱砷效果看，在装置现有工艺条件下，9801脱砷剂与R3-12的

脱砷效果相当，而9801脱砷剂的砷容性能则有待进一步考察。 4. 试用结论

4.1. 从昆山9801脱砷剂在我装置半年多的试用情况看，该剂的脱砷效果与进口

R3-12相当，在我装置目前的生产条件下，昆山9801脱砷剂可以替代R3-12用于装置丙烯的脱砷处理。

4.2. 由于9801脱砷剂相对R3-12便宜，装置如果全部以9801脱砷剂替代R3-12，

每年可节省原材料费用约80万元，有一定的经济效益。

湖南长盛石化公司 一九九九年十月