ACT异丙苯技术开发与应用

2022.8.7低苯烯比节能异丙苯技术开发及应用报告内容报告内容n 技术背景n 催化剂开发n S-ACT异丙苯工艺技术n 工业应用情况 异丙苯主要用于苯酚和丙酮的生产异丙苯-苯酚/丙酮产业链全球苯酚、丙酮产能和需求r2020年，全球苯酚产能在1450万吨，消费量在1160万吨，产能年增长率3.8%，消费增长率2.4%。产能增长主要来自亚太地区。r2020年，全球丙酮产能900万吨，消费量700万吨，年增长率3.4%，消费增长率2.3%。全球丙酮产能增长情况全球苯酚产能增长情况国内苯酚产能、产量和需求r我国苯酚产能逐年增加2019年，达到281万吨2022年，产能333万吨2024年，预计新增产能300万吨，总产能将达到650万吨以上。r 国内苯酚需求将有较大增长。国内苯酚需求将有较大增长。双酚A需求持续增长：到2024年，预计国内新增产能接近300万吨。双酚A需求持续增长：到2024年，预计国内新增产能接近300万吨。PC需求的持续增长：到2024年，预计新增产能200万吨左右。PC需求的持续增长：到2024年，预计新增产能200万吨左右。国内丙酮产能、产量和需求2020年，产能175万吨。2021年，产能200万吨。2024年，总产能接近400万吨。p 总体来看，国内丙酮下游产品链发展好，需求增长平稳。p 双酚A（PC）、MMA需求，是促进丙酮持续增长的动力。1998,开发成功了基于nano-Beta zeolite的催化剂 2001,开发成功了基于Zeolite SRZ-21的催化剂 2003-2005,1000t/y中试:两次烷基化催化剂MP-01 2006-2008,5000t/y中试:烷基转移催化剂MP-02 2006-2008,催化剂工业试验:规模14万吨/年,高桥石化 2007,开发成功了S-ACT异丙苯工艺技术.2010,首次工业应用(30万吨/年,中沙石化)Lab research Pilot test Industry test Commercialized异丙苯技术（S-ACT）开发历程S-ACT异丙苯技术n系列专利催化剂n专用原料净化吸附剂n成套工艺技术具有自主知识产权的大型化成套技术报告内容报告内容n 技术背景n 催化剂开发n S-ACT异丙苯工艺技术n 工业应用情况异丙苯技术-分子筛催化剂特点+p 异丙苯是通过苯和丙烯液相烷基化合成p 特点:产物分子比原料分子更大沸石分子筛受限孔道，易发生堵孔失活；苯和丙烯比越低，催化剂越容易失活异丙苯技术-分子筛催化剂特点p固体酸沸石催化剂开发纳米沸石短孔道片状沸石(层状)开放孔道 二维二维 直孔道直孔道三维三维 交叉孔道交叉孔道目标：改善扩散性，提高催化剂稳定性，并降低苯烯比开放孔开放孔p 如何：改善晶内扩散性,提高反应分子的可接近性开发了系列专利催化剂uBTA-01/BTA-02催化剂n苯烯比3.0技术uMP-01/MP-02催化剂n苯烯比2.0技术u MP-03/MP-02催化剂n苯烯比1.6技术SRZ-21：单层分布：单层分布催化剂开发 -BTA-01/BTA-02催化剂 -苯烯比3.0 BTA-01/BTA-02催化剂-超细纳米Beta合成n 纳米Beta分子筛组分：1、成本高,2、纳米粒子回收困难2、絮凝+络合1、配方优化和结晶控制促进纳米粒子团聚非骨架铝转变为可溶性铝晶粒：15-20nm成本大幅降低，模板剂用量仅常规1/515nm10m mm团聚络合双模板微晶诱导超细纳米Beta超细纳米Beta分子筛：晶粒大小在15-20nm左右BTA-01/BTA-02催化剂-超细纳米Beta物性20nm100nm200nmp超细纳米Beta分子筛高选择性 BTA-01烷基化催化剂高活性 BTA-02烷基转移催化剂商业化的、晶体颗粒最小的纳米Beta分子筛中国发明专利中国发明专利:ZL201010552179.3,2015年中石化发明二等奖年中石化发明二等奖p纳米晶粒大小是影响性能的关键。pBTA-01具有最高的催化活性。pBTA-01具有更好反应稳定性。BTA-01/BTA-02催化剂-催化性能催化剂晶粒 nmBET Aream2/g总孔容总孔容m3/g微孔孔容微孔孔容m3/g活性%BTA-0115-205960.420.2050.8NK-Beta2005310.300.1937.1DS-Beta2005290.550.1721.3QL-Beta2004960.300.187.3苯和丙烯烷基化BEA结构单胞：2.64nm15nm,7.5ucBTA-01/BTA-02催化剂工业应用p 2014年首次应用于工业14万吨/年异丙苯装置，苯烯比3.0p 丙烯转化率 99.99%，异丙苯选择性提高10%p 催化剂再生周期延长一倍。n问题：常规Beta沸石：易堵孔失活，需频繁洗涤再生反应单元主要参数Pressure（MPa）2.5入口温度入口温度()145-150床层温度床层温度()145-160苯烯比苯烯比 (mol/mol)3.03.5丙烯空速丙烯空速 WHSV(h-1)0.60-1.0丙烯转化率丙烯转化率(%)99.99Pressure（MPa）1.1床层温度床层温度()150-170Ben/PIPB ratio(wt/wt)2.0PIPB空速空速 WHSV(h-1)1.0-1.6PIPB 转化率转化率(%)50-60p 烷基化(BTA-01)p 烷基转移(BTA-02)催化剂开发 -MP-01/MP-02催化剂 -苯烯比2.0 开放层状沸石诱导自发分层有机硅杂化有机硅杂化-开放层状沸石开放层状沸石SRZ-21u 有机基团表面钝化、抑制层间缩聚u 诱导微晶沿二维方向生长、实现自发分层低温成核低温成核S iOO有机硅烷（层间钝化）有机硅烷（层间钝化）二维生长自发分层二维生长自发分层专利SRZ-21沸石有机硅杂化层状分子筛MCM-22：10层以上层以上SRZ-21：单层分布：单层分布单层、开放孔结构SRZ-21MCM-22孔容（孔容（cm3/g）1.660.50.6比表面（比表面（cm2/g）528491致密层状pUS8030508，EP2053021，ZL200610029980.3,TW96127093 有机-无机杂化Zeolite.单层结构:层厚度 2.6 nm 高的外比表面积 更多的活性中心、更高活性 更好的扩散性、更好稳定性创新的MP-01/MP-02催化剂p以SRZ-21为活性组分高选择性 MP-01烷基化催化剂高活性 MP-02烷基转移催化剂实现烷基化和烷基转移的最优匹配-更低能耗,更好产品质量.MP-01/MP-02催化剂工业应用工业运行条件：压力2.7MPa，温度155，丙烯空速0.7h-1，苯烯比2.0工业运行结果：催化剂连续运行8年，丙烯转化率大于99.99%。2010年首次工业应用：天津30万吨/年异丙苯工业装置反应单元主要参数Pressure（MPa）2.5入口温度入口温度()135-150床层温度床层温度()145-160苯烯比苯烯比 (mol/mol)2.0丙烯空速丙烯空速 WHSV(h-1)0.60-1.0丙烯转化率丙烯转化率(%)99.99Pressure（MPa）1.7床层温度床层温度()170-210Ben/PIPB ratio(wt/wt)1.0PIPB空速空速 WHSV(h-1)1.0-1.6PIPB 转化率转化率(%)50-60p 烷基化(MP-01)p 烷基转移(MP-02)催化剂开发 -超低苯烯比MP-03-苯烯比1.6 MP-03/MP-02催化剂性能参数Pressure（MPa）2.0-2.5入口温度入口温度()130150床层温度床层温度()145160苯烯比苯烯比 (mol/mol)1.6丙烯空速丙烯空速 WHSV(h-1)0.601.0 丙烯转化率丙烯转化率(%)99.99Pressure（MPa）1.7床层温度床层温度()170210Ben/PIPB ratio(wt/wt)1.0PIPB空速空速 WHSV(h-1)1.01.6PIPB 转化率转化率(%)5060p 烷基化烷基化(MP-03)p 烷基转移烷基转移(MP-02)超低苯烯比MP-03催化剂苯烯比苯烯比1.6异丙苯选择性异丙苯选择性84%催化剂催化剂苯烯比苯烯比苯苯异丙苯异丙苯二异丙苯二异丙苯三异丙苯三异丙苯异丙苯选择性异丙苯选择性正丙苯正丙苯mol/molwt%wt%wt%wt%mg/kgMP-031.635.4651.1812.060.9784.3182MP-032.044.3746.038.730.5887.1191MP-012.0 46.7842.439.820.6584.7189 超低苯烯比MP-03催化剂性能苯烯比降低到1.6 完成了中试 丙烯转化率99.99%,异丙苯选择性84%,正丙苯小于180ppm报告内容报告内容n 技术背景n 催化剂开发n S-ACT异丙苯工艺技术n 工业应用情况 中石化S-ACT异丙苯工艺分离分离反应反应原料预处理原料预处理p原料预处理p多段层式固定床反应器p催化剂寿命超过8年p苯烯比2.0p总物耗接近理论值S-ACT异丙苯工艺技术-烷基化反应器S-ACT异丙苯工艺技术-精馏部分p聚合级丙烯为原料：设计为三塔分离流程报告内容报告内容n 技术背景n 催化剂开发n S-ACT异丙苯工艺技术n 工业应用情况S-ACT异丙苯技术首次工业应用情况n地点:天津n公司:中沙（天津）石化n产能:30万吨/年n工艺:S-ACTn催化剂:MP-01 and MP-02n开车日期：2010.2l MP-01烷化催化剂在线运行烷化催化剂在线运行 8年年(2010-2018);l MP-02烷基转移催化剂线运行烷基转移催化剂线运行10年年(2010-2020);烷基化反应器丙烯转化率烷基化反应器丙烯转化率p在8年的在线运行期间,丙烯转化率大于99.99%MP-01烷化催化剂工业运行情况_30万吨/年p首批催化剂在线运行10年，2010.3-2020.9。p多异丙苯转化率大于55%-65%烷基转移反应器多异丙苯转化率烷基转移反应器多异丙苯转化率MP-02烷基转移催化剂工业运行情况_30万吨/年异丙苯装置产品质量情况30万吨/年产品质量：异丙苯纯度99.96%，杂质正丙苯300ppm，产品达到优级品。工业应用业绩Company地点地点/时间时间规模规模(KTY)装置工艺装置工艺应用催化剂牌号应用催化剂牌号中沙(天津)石化中沙(天津)石化天津/2010天津/2010300300S-ACTS-ACTMP-01/MP-02催化剂MP-01/MP-02催化剂高桥石化高桥石化上海/2012上海/2012167167BadgerBadgerMP-01/MP-02催化剂MP-01/MP-02催化剂建滔化工建滔化工惠州/2013惠州/2013167167BadgerBadgerMP-01/MP-02催化剂MP-01/MP-02催化剂高桥石化高桥石化上海/2014上海/2014140140Q-MaxQ-MaxBTA-01/BTA-02催化剂BTA-01/BTA-02催化剂胜赢化工胜赢化工淄博/2018淄博/20182020-BTA-01/BTA-02催化剂BTA-01/BTA-02催化剂翔鑫石化翔鑫石化兰州/2019兰州/20192020S-ACTS-ACTBTA-01/BTA-02催化剂BTA-01/BTA-02催化剂俄罗斯石油俄罗斯石油UFA/2020UFA/2020170170BadgerBadgerMP-01/MP-02催化剂MP-01/MP-02催化剂台化兴业台化兴业宁波/2021宁波/2021600600LummusLummusMP-01/MP-02催化剂MP-01/MP-02催化剂吉林石化吉林石化吉林/2021吉林/2021120120Q-MaxQ-MaxMP-01/MP-02催化剂MP-01/MP-02催化剂常青树化工常青树化工扬州/2022扬州/20223030-BTA-01/BTA-02催化剂BTA-01/BTA-02催化