碳二后加氫催化劑技術

 　　技術背景與簡介

　　碳二餾分中的乙烯是乙烯工業的重要產物，主要用于生產聚乙烯等下游產品。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，乙炔會嚴重影響乙烯的聚合過程(乙炔參與聚合反應、使聚合反應催化劑中毒、給聚合系統帶來安全隱患)。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品的生產，碳二選擇加氫除炔技術在乙烯工業中具有舉足輕重的地位。

　　碳二后加氫催化劑適應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，生產高純度乙烯(乙炔含量≤1 μL/L )。

　　技術成果

　　經過十余年的研發與攻關，項目團隊成功開發具有自主知識產權的碳二后加氫催化劑，先后成功應用于多家石化公司，整體性能達到國際先進水平。已獲省部級獎勵4項、國內外授權發明專利30余項，發表論文10余篇。

　　技術關鍵指標

　　(1)應用于碳二后加氫工藝，適應原料及條件：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%，加氫產品乙炔含量<1μL/L，催化劑壽命>3年。

　　(2)應用于乙烯精制工藝，適應原料及條件：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：加氫產品乙炔含量<0.1μL/L，催化劑壽命>5年。

　　技術創新

　　(1)設計了具有雙峰孔徑分布的催化劑載體，提高催化劑活性、選擇性和抗結焦性能。

　　設計具有雙峰孔徑分布的載體，并采用兩步成型等控制手段調控載體孔徑大小，促進乙炔分子向加氫活性位的擴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，乙炔擴散系數增大11.9%，乙炔轉化率提高10個百分點以上。同時，由于增加的大孔具有較強的容納大分子聚合物的能力，增強了催化劑抗結焦性能，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的影響，活性組分在水滑石等層狀材料中容易呈現高度分散狀態，利用這一效應，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體，然后通過控制催化劑熱活化環境，使活性組分高度分散在載體孔道內，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。

　　在載體表面負載有機高分子的接枝官能團，并通過絡合反應將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條件，使Pd、Ag在原位上發生氧化反應，形成Pd-Ag的氧化物共晶，經還原得到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，從而弱化催化劑對乙炔的吸附強度，提高催化劑加氫選擇性。

　　(4)以無機給電子體進行催化劑表面修飾，提高催化劑抗結焦性能。

　　選用特定的無機給電子體(如：K，Li等)對催化劑表面進行修飾，降低催化劑表面酸性中心的數量，減少由碳正離子所引發的齊聚反應，抑制催化劑表面結焦速率，延長催化劑運轉周期。

　　推廣應用情況

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

　　合作方式

　　推廣應用。