CN108250029A

CN108250029A - 一种前脱乙烷前加氢工艺的除炔方法

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Publication number: CN108250029A
Application number: CN201611249113.0A
Authority: CN
Inventors: 梁玉龙; 车春霞; 韩伟; 张峰; 钱颖; 谢培思; 景喜林; 苟尕莲; 王涛; 马好文; 潘曦竹
Original assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Current assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Priority date: 2016-12-29
Filing date: 2016-12-29
Publication date: 2018-07-06

Abstract

一种前脱乙烷前加氢工艺的除炔方法。将前脱乙烷的前加氢工艺中来自前脱乙烷塔的塔顶流出物进入等温列管式反应器进行选择加氢，以脱除其中的炔烃和二烯烃。加氢催化剂为Fe系选择加氢催化剂，载体为耐高温无机氧化物，以催化剂质量100％计，催化剂含Fe 5～10％，优选含量为6～8％，含Co 0.8～2.5％，优选含量为1.0～2.2％。化剂的比表面为10～300m²/g优选90～170m²/g，孔容为0.2～0.65ml/g，加氢原料体积组成主要为：CO 700～900μL/L，氢气15～25％，甲烷28～40％，乙炔0.5～1.0％，乙烯30～45％，乙烷5～10％。反应条件为：反应器入口温度50～100℃，反应压力3.0～4.5MPa，气体体积空速5000～20000h^‑1；采用本发明除炔方法，催化剂反应活性适中，操作弹性好，乙烯选择性好，“绿油”生成量远低于贵金属催化剂。

Description

一种前脱乙烷前加氢工艺的除炔方法

技术领域

本发明涉及一种前脱乙烷前加氢工艺的除炔方法，特别是一种在前脱乙烷前加氢工艺中，使用Fe-Co催化剂，进行炔烃、二烯烃的选择性加氢方法。

背景技术

聚合级乙烯生产是石油化工业的龙头，聚合级乙烯及丙烯是下游聚合装置的最基本原料。其中乙炔的选择加氢对乙烯加工业有极其重要的影响，除了保证加氢反应器的出口乙炔含量达标外，催化剂的选择性优良，可以使乙烯尽可能少的生成乙烷，对提高整个工艺过程的乙烯收率，提高装置经济效益有重要意义。

裂解碳二馏分含有摩尔分数为0.5％～2.5％的乙炔，在生产聚乙烯时，乙烯中的少量乙炔会降低聚合催化剂的活性，并使聚合物的物理性能变差，所以必须将乙烯中的乙炔含量降到一定限度，才能作为合成高聚物的单体。因此乙炔分离和转化是乙烯装置流程中重要的过程之一。

乙烯装置中催化选择加氢分为前加氢和后加氢，乙炔前加氢和后加氢是指乙炔加氢反应器相对于脱甲烷塔位置而言，加氢反应器位于脱甲烷塔之前为前加氢，加氢反应器位于脱甲烷塔之后为后加氢。目前的碳二馏分加氢除炔中,愈来愈多的采用碳二前加氢的工艺方法，该工艺方法的特点是加氢反应器在脱甲烷塔之前。前加氢又分为前脱丙烷和前脱乙烷两种工艺。前脱乙烷加氢工艺是加氢反应器位于脱乙烷塔之后，脱甲烷塔之前。前脱丙烷加氢工艺是加氢反应器位于脱丙烷塔之后，脱甲烷塔之前。流程的不同，带来两种加氢物料组成的差异。前脱乙烷加氢物料中含有甲烷、氢气、一氧化碳、碳二馏分(乙炔、乙烯、乙烷)；前脱丙烷加氢物料中含有甲烷、氢气、一氧化碳、碳二馏分(乙炔、乙烯、乙烷)、碳三馏分(丙炔、丙二烯、丙烯、丙烷)。

前脱乙烷工艺与前脱丙烷工相比，在加氢物料中氢气含量更高。为了避免更高氢气含量下乙烯的损失，前脱乙烷要求催化剂具有更好的选择性。

前脱乙烷中不存在碳三馏分，而前脱丙烷工艺因为催化剂在选择性脱除乙炔的同时，将脱除部分丙炔、丙二烯，在加氢过程，碳三馏分间接起到了对催化剂活性的调节作用，从一定程度上降低装置飞温的可能性。而在前脱乙烷加氢过程中，除通过温度的调整避免装置的飞温和漏炔以外，无任何可以调整的工艺参数来确保装置的正常运行。因此，前脱乙烷与前脱丙烷相比，对加氢催化剂的操作弹性及稳定性要求更高。

在采用前脱乙烷的工业装置中，国内装置均采用单段等温反应器除炔方式，而采用前脱丙烷的工业装置，一般采用三段反应器除炔工艺。因此，前脱乙烷工艺中，催化剂的除炔负荷更高，装置对催化剂的活性要求更高。

在反应器中发生的主要反应如下：

主反应

C₂H₂+H₂→C₂H₄ (1)

副反应

C₂H₄+H₂→C₂H₆ (2)

C₂H₂+2H₂→C₂H₆ (3)

在这些应中，反应(1)是希望的，既脱除了乙炔，又增产了乙烯；反应(2)、(3)是不希望发生的。

即使采用等温床反应器，反应的选择性也只能达到50～60％，也就是说，反应2发生的几率是反应1的50％甚至更高，有相当一部分乙烯转化成了乙烷。

在采用等温床工艺时，使用列管式反应器，在列管之间有冷却介质，以带走反应产生的热量。对该工艺方法而言，一般采用甲醇作为冷却介质，其流量必须进行较精确地控制，以便反应器内的温度稳定在适宜的范围内，温度过低易发生漏炔，温度高又易飞温。在装置开车初期，催化剂活性高，对温度敏感，尤其如此。

专利US4484015公开一种催化剂，采用以Pd为主活性组分，以α-氧化铝为载体，添加助催化剂银，以浸渍法制备了性能优良的碳二加氢催化剂。该催化剂具有能有效的减少乙烯的过度加氢，降低床层飞温的风险。

专利US5587348以氧化铝为载体，添加助催化剂银与钯作用，加入碱金属，化学键合的氟制备了性能优良的碳二加氢催化剂。该催化剂具有减少绿油生成，提高乙烯选择性，减少含氧化合物生成量的特点。US5510550采用湿法还原的方法制备催化剂，通过在浸渍液中加入还原剂，使Pd，Ag溶液未干燥时被还原，减少了溶剂化效应引起的活性组分分散不均匀问题，制备了选择性优良的适应碳二前加氢工艺的催化剂。

CN201110086048.5通过在载体上吸附特定的高分子化合物，在载体表面一定厚度形成高分子涂裹层，以带有功能基的化合物与高分子反应，使之具有能够与活性组分络合的功能基，通过活性组分在载体表面功能基上发生络合反应，保证活性组分有序和高度分散。采用该专利方法，载体吸附特定的高分子化合物通过氧化铝的羟基与高分子进行化学吸附，载体吸附高分子化合物的量将受到氧化铝羟基数量的限制；经过功能化的高分子与Pd的络合作用不强，有时活性组分负载量达不到要求，浸渍液中还残留部分活性组分，造成催化剂成本提高；采用该方法制备碳二加氢催化剂还存在工艺流程复杂的缺点。

CN2005800220708.2公布了一种轻质烯烃原料中乙炔和二烯烃的选择加氢催化剂，该催化剂由选自钴、金、银的第一组分和选择镍、铂、钯、铁、钴、钌、铑的第二种组分组成，另外催化剂还包括选自锆、镧系元素和碱土金属混合物的至少一种无机盐和氧化物。催化剂煅烧、使用或者再生后形成萤石结构。催化剂氧化物总含量0.01～50％，优选焙烧温度700～850℃。通过添加第三种氧化物，改性氧化铝或氧化硅载体，有助于增加催化剂选择性和再生之后的活性、选择性。该技术仍旧是以钴、金、银、钯等为活性组分，镍、铂、钯、铁、钴、钌、铑等作为助组分，通过对载体的氧化物改性，提高催化剂的再生性能。

CN102218323A公布了一种不饱和烃的加氢催化剂，活性组分为5～15％的氧化镍和1～10％的其他金属氧化物的混合物，其他金属氧化物可以为氧化钼、氧化钴和氧化铁中的一种或者几种，另外还包括1～10％的助剂。该发明技术主要用于将煤制油工业尾气中乙烯、丙烯、丁烯等加氢转化为饱和烃，具有良好的深度加氢能力。该技术主要用于富含CO和氢气的各种工业尾气中乙烯、丙烯、丁烯等的全加氢，不适合用于炔烃、二烯烃的选择加氢。

ZL201080011940.0公布了一种有序钴-铝和铁-铝间化合物作为乙炔加氢催化剂，所述的金属间化合物选自由CoAl、CoAl₃、Co₂Al₅、Co₂Al₉、o-Co₄Al₁₃、h-Co₄Al₁₃、m-Co₄Al₁₃、FeAl、FeAl₂、Fe₃Al、Fe₂Al₅、Fe₄Al₁₃组成的组。其中优选Fe₄Al₁₃和o-Co₄Al₁₃。所述的金属间化合物采用固态化学中的热熔融法制备得到。在石英管式炉中进行催化剂加氢性能测试，反应温度473K，稳定反应20h后，o-Co₄Al₁₃催化剂乙炔转化率达到62％，乙烯选择性达到71％，Fe₄Al₁₃催化剂上乙炔转化率达到40％，乙烯选择性达到75％。该技术是在高温条件下制备金属间化合物，用于乙炔的选择性加氢，乙炔转化率低，反应温度高，不利于工业化应用。并且催化剂采用热熔融法制备，条件苛刻。

综上所述，低碳炔烃和二烯烃的选择性加氢，目前主要采用贵金属催化剂，对于非贵金属催化剂的研发开展大量工作，但是距离工业化应用尚有很远的距离。为了解决这一问题，本发明提供一种新型Fe-Co加氢催化剂及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种前脱乙烷前加氢工艺的除炔方法。特别是一种在前脱乙烷前加氢工艺中，使用Fe-Co加氢催化剂将来自前脱乙烷塔的塔顶流出物中所含的乙炔选择性加氢，完全转化为乙烯。

本发明所述的一种前脱乙烷前加氢工艺的除炔方法，将前脱乙烷的前加氢工艺乙烯装置中来自前脱乙烷塔的塔顶流出物进入等温反应器或绝热反应器进行选择加氢，以脱除其中的乙炔。反应器中装有Fe-Co选择加氢催化剂，载体为耐高温无机氧化物，活性组分至少含有Fe、Co，以催化剂质量100％计，催化剂含Fe 5～10％，优选含量为6～8％，含Co0.8～2.5％，优选含量为1.0～2.2％；催化剂的比表面为10～300m²/g优选90～170m²/g，孔容为0.2～0.65ml/g，优选0.40～0.60ml/g，其中催化剂是通过浸渍方式将活性组分载负于载体上，经焙烧，氢气气氛还原制得；反应条件：反应器入口温度50～100℃，反应压力3.0～4.5MPa，反应空速5000～20000h^-1。

本发明所述的除炔方法，所采用加氢催化剂，载体为耐高温无机氧化物，如氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化镁等中的一种或几种。但最好是氧化铝或氧化铝系载体，氧化铝系载体是指氧化铝与其他氧化物的复合载体，其中氧化铝占载体质量的50％以上，如可以是氧化铝与氧化硅、氧化锆、氧化镁等氧化物的复合物，最好是氧化铝-氧化锆复合载体，其中氧化铝含量在60％以上。氧化铝可以为θ、α、γ型或其多种晶型的混合物，最好是α-Al₂O₃或含α-Al₂O₃的混合晶型氧化铝。

本发明除炔方法，所采用Fe-Co选择加氢催化剂的制备过程包括：

催化剂通过制备Fe前驱物水溶液、Co前驱物水溶液，分别浸渍载体、分别陈化、干燥、焙烧或以其混合溶液浸渍载体，后陈化、干燥、焙烧后获得。

本发明所采用加氢催化剂制备条件为：

浸渍温度30～60℃，浸渍时间10～60min，浸渍液pH值1.5～5.0；陈化温度20～60℃，陈化时间30～120min；焙烧温度300～600℃，优选400～500℃，焙烧时间240～300min。

本发明中干燥最好为程序升温干燥，干燥温度程序设定为：

本发明中焙烧即活化过程，最好为程序升温焙烧，焙烧温度程序设定为：

本发明中所述催化剂可以采用等体积浸渍、过量浸渍、表面喷浸、真空浸渍和多次浸渍法中的任意一种浸渍方式制备。

具体步骤如下：

(1)测量载体吸水率后称取载体。

(2)按负载量准确称取一定量的Fe前驱物(推荐可溶性硝酸盐、氯化物或硫酸盐)，根据载体吸水率和浸渍方法，配制浸渍溶液，并按要求调节浸渍液pH值1.5～5.0，并将溶液加热到30～60℃备用。

(3)采用等体积浸渍或者喷浸法时，可将称取好的载体放入转鼓中，调节转鼓转速25～30转/min，使载体完全翻转起来，将配制好的30～60℃的浸渍液以一定速率倒入或喷洒到载体上，负载5～10min。

采用过量浸渍法时，将称取的载体置于容器中，然后加入配制的30～60℃的浸渍溶液，快速摇动容器，使吸附过程中放出的热量迅速释放，并使活性组分均匀负载到载体上，静置5～10min使表面活性组分与溶液中活性组分竞争吸附平衡。

采用真空浸渍法时，将称取好的载体置于旋流蒸发器中，抽真空，加入30～60℃的浸渍液浸渍5～10min，水浴加热至载体表面水分完全干燥。

(4)浸渍好的催化剂移入容器中，25～60℃下进行催化剂陈化30～120min。

(5)将浸渍后多余的溶液滤出，然后在烘箱中采用程序升温的方法进行干燥，干燥温度程序：

(6)将干燥好的催化剂采用程序升温方法进行焙烧，焙烧升温程序：

催化剂Co组分采用上述相同步骤进行负载，焙烧温度300～600℃，最好为400～500℃，两种组分也可以配制成混合溶液，按照上述步骤一次性浸渍至载体表面。

本发明中催化剂组成中除含Fe、Co之外还可含其它活性组分。

上述方法制备催化剂使用前，需要用含氢气体还原，H₂含量最好为10～50％，还原温度最好是200～350℃，推荐的条件是使用N₂+H₂混合气在微正压条件下250～335℃进行还原，还原时间最好是240～360min，体积空速最好60～500h^-1，还原压力最好为0.1～0.5MPa。

本发明催化剂中Fe元素可以以Fe、Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO中几种形态存在，最好主要是以α-Fe₂O₃的形态存在，更好还含有一定量的Fe₃O₄。本发明中推荐在含铁的活性组成中至少再加入Co，并且最好Co主要以CoO形态存在，有利于催化剂活性相的形成、分散，并且有利于活性相的稳定，提高催化剂活性、选择性和抗结焦性能。

本发明催化剂中Fe、Co及其不同氧化物相对含量，通过XRD衍射峰面积积分法近似计算。

本发明中催化剂的活化温度与催化剂的活性组成、含量以及载体有关，经活化过程后形成了α-Fe₂O₃形态的Fe，并且较为稳定，活化温度不可过高；另一方面，其活化程度又决定了催化剂的还原条件，本发明中提供使用的催化剂中仍以α-Fe₂O₃形态的Fe为主要成分，过度还原反而会影响催化剂的效果，降低活性、选择性，易结焦。

本发明所述的加氢除炔方法，加氢对象为前脱乙烷工艺中，前脱乙烷塔塔顶流出物，物料组成主要为：CO 700～900μL/L，氢气15～25％，甲烷28～40％，乙炔0.5～1.0％，乙烯30～45％，乙烷5～10％。

本发明所述的除炔方法，是指在等温管式反应器中，将物料中所含的乙炔选择性加氢，转化为乙烯。

本发明所述的除炔方法，采用等温管式反应器，反应条件为：反应器入口温度50～100℃，反应压力3.0～4.5MPa，气体体积空速5000～20000h^-1。

由于本发明所述催化剂活性温和，也可采用两段或者三段串联绝热床反应器，反应条件为：一段入口温度50～100℃，二段入口50～100℃，三段入口50～100℃，反应压力3.0～4.5MPa，气体体积空速5000～20000h^-1。

采用本发明除炔方法，催化剂反应活性适中，操作弹性好，乙烯选择性好，“绿油”生成量远低于贵金属催化剂，并且对物料中S、NO_x、CO_x等毒物的抵抗能力大大提高。

附图说明

附图1为采用前脱乙烷工艺的碳二加氢工艺流程图。1—油洗塔；2—水洗塔；3—碱洗塔；4—干燥塔；5—前脱乙烷塔；6—碳二加氢反应器；7—脱甲烷塔。

附图2为应用本发明实施例5催化剂还原后XRD谱图。

附图3为对比例3催化剂XRD谱图

附图4为对比例5催化剂还原后XRD谱图。

XRD测定条件：

德国布鲁克公司D8ADVANCE X衍射仪

管电压：40kV电流 40mA

扫描：步长0.02°频率 0.5s扫描范围4°～120°温度25℃

Co Kα1波长，图中横坐标为衍射角2θ，纵坐标为衍射强度

图2中符号说明：

●为α-Fe₂O₃，■为Fe₃O₄，▲为CoO。

图3中符号说明：

●为α-Fe₂O₃，■为Fe₃O₄，▲为CoO，▼为Co₃O₄。

图4中符号说明：

●为α-Fe₂O₃，■为Fe₃O₄，▲为CoO。

图2为按照本发明方法制备的催化剂经还原后XRD衍射谱图，图中Fe主要以α-Fe₂O₃形态存在，含量为6.26％，有Fe₃O₄晶型出现，第二组分Co以CoO形态存在。

图3为对比例高Co含量催化剂还原后XRD衍射谱图，Co主要以CoO形态存在，有Co₃O₄相出现，Fe主要以α-Fe₂O₃形态存在，含量为6.98％，有Fe₃O₄晶型出现。

图4为对比例高Fe含量催化剂还原后XRD衍射谱图，α-Fe₂O₃含量16.44，有Fe₃O₄相存在，Co以CoO形态存在，由于Fe含量高，Co加入对活性组分分散作用减弱，α-Fe₂O₃形成很强衍射峰，证明活性组分分散不好，导致活性下降。

具体实施方式

以下对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例，下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件。

分析测试方法：

比表面：GB/T-5816

孔容：GB/T-5816

不同晶型Fe氧化物含量：XRD

催化剂中活性组分含量：原子吸收法

实施例中转化率和选择性按下面公式计算：

乙炔转化率(％)＝100×△乙炔/入口乙炔含量

乙烯选择性(％)＝100×△乙烯/△乙炔

实施例1

称取Φ4.5×4.5mm的三叶草型氧化铝载体。取适量硝酸铁，加热溶解于60ml去离子水中，调节pH值2.5，浸渍液温度50℃，等体积浸渍于载体表面，迅速翻动载体浸渍6min，静止30min至吸附平衡，60℃陈化30min，然后在烘箱中按照程序：然后采用程序升温法进行催化剂活化，活化程序：称取适量硝酸钴，按照上述制备步骤进行浸渍。载体与催化剂物性指标，催化剂各组分含量见表3。

催化剂使用前，在还原炉中用40％氢气+60％氮气进行还原，还原温度350℃，压力0.5MPa，还原时间4h。采用附图1所示加氢流程，催化剂装填于固定床反应装置中。

反应物料组成如表1所示：

表1加氢原料组成

反应条件：物料空速：20000h^-1；操作压力：4.0MPa。

催化剂考评结果如表4所示。

实施例2

在50℃，将一定量NaAlO₂溶液和ZrCl₄溶液搅拌混合，然后用硝酸溶液中和，搅拌10h，共沉淀生成均匀的Al-Zr颗粒。将生成物过滤，用去离子水洗涤其中的Na⁺和Cl^-离子，然后加入适量质量浓度为15％的聚乙烯醇作为造孔剂，捏合成型。130℃干燥2h，650℃焙烧4h得到Zr-Al复合载体。载体中氧化铝与氧化锆质量比为4:1。

以氧化铝-氧化锆复合载体制备催化剂。取适量氯化铁和氯化钴，加热溶解于去离子水中，调节pH值2.0，浸渍液温度80℃，过量浸渍到载体上，摇动烧杯浸渍10min，将多余浸渍液滤除，催化剂在60℃水浴中陈化50min，然后在烘箱中按照程序：采用程序升温法进行催化剂活化，活化程序：载体与催化剂物性指标，催化剂各组分含量见表3。

催化剂使用前，在还原炉中用30％氢气+60％氮气进行还原，还原温度320℃，压力0.5MPa，还原时间4h。采用附图1所示加氢流程，催化剂装填于固定床反应装置中。

反应条件：空速18000h^-1，压力3.5MPa。原料组成如表2所示。

表2加氢原料组成

催化剂考评结果如表4所示。

实施例3

称取Φ1.5mm的球型氧化铝制备催化剂。取适量硝酸铁溶解于去离子水中，调节pH值3.0，浸渍液温度40℃，喷壶喷浸到载体上，负载10min使活性组分上载均匀，然后在烘箱中按照程序：采用程序升温法进行催化剂活化，活化程序：得到一浸催化剂。

采用第一步相同方法，取适量硝酸钴，溶解后喷浸到一浸催化剂表面，然后干燥，焙烧，得到最终催化剂。干燥程序：焙烧程序：载体与催化剂物性指标，催化剂各组分含量见表1。

催化剂使用前，在还原炉中用20％氢气进行还原，还原温度280℃，压力0.5MPa，还原时间4h。采用附图1所示加氢流程，催化剂装填于固定床反应装置中。

反应条件：空速15000h^-1，操作压力3.0MPa。

载体与催化剂物性指标，催化剂各组分含量见表3，催化剂考评结果如表4所示。

实施例4

称取的Φ2.0mm的球形氧化铝-氧化钛载体置于真空浸渍装置中。取一定量硝酸铁溶解于去离子水中，调节pH值3.5备用。打开真空浸渍装置抽真空泵，至真空度0.1mmHg，然后从加料口缓慢加入配制好的浸渍液，5min加完，在60℃下蒸发至催化剂表面流动水分完全消失，完成负载，将负载好的催化剂，在烘箱中按照程序：在马弗炉中按照：得到一浸催化剂。载体与催化剂物性指标，催化剂各组分含量见表3。

取适量硝酸钴，按照上述相同方法进行浸渍，然后干燥，焙烧，得到最终催化剂。干燥程序：焙烧程序：

催化剂使用前，在还原炉中用15％氢气进行还原，还原温度260℃，压力0.5MPa，还原时间4h。采用附图1所示加氢流程，催化剂装填于固定床反应装置中。

反应条件：空速12000h^-1，操作压力4.5MPa。

原料组成与实施例1相同，如表1所示。

催化剂考评结果如表4所示。

实施例5

称取100mlΦ4.0mm的氧化铝载体，采用实施例3相同方法制备催化剂。活化温度650℃。载体与催化剂物性指标，催化剂各组分含量见表3。

催化剂使用前，在还原炉中用25％氢气进行还原，温度240℃，压力0.5MPa，还原时间4h，还原后催化剂的XRD衍射谱图如图2所示。。用附图1所示加氢流程，催化剂装填于固定床反应装置中。

反应条件：空速10000h^-1，操作压力：3.2MPa。

原料组成与实施例1相同，如表1所示。

催化剂考评结果如表4所示。

实施例6

将市售拟薄水铝石、硅胶、氧氯化锆粉末和助挤剂按按照氧化铝：氧化硅：氧化锆＝8:1:3比例混合均匀，然后在挤条机上挤条成型，120℃干燥，在马弗炉中550℃焙烧3h，得到Zr-Si-Al复合氧化物载体。采用实施例4相同方法制备催化剂。载体与催化剂物性指标，催化剂各组分含量见表3。

催化剂使用前，在还原炉中用45％氢气+55％氮气，温度250℃，压力0.5MPa，活化时间4h。用附图1所示加氢流程，催化剂装填于固定床反应装置中。

采用三段串联绝热装置，反应条件：空速8000h^-1，操作压力：4.0MPa。

原料组成与实施例1相同，如表1所示。催化剂考评结果如表4所示。

实施例7

取Φ4.0mm的氧化铝作载体，采用实施例1相同方法制备催化剂，在450℃进行活化。载体与催化剂物性指标，催化剂各组分含量见表3。

催化剂使用前，在还原炉中用30％氢气进行还原，温度250℃，压力0.5MPa，活化时间4h。用附图1所示加氢流程，采用等温列管反应器，催化剂装填于固定床反应装置中。

反应条件：空速6000h^-1，压力3.5MPa。

对比例1

取Φ4.0mm氧化铝载体，比表面为4.5m²/g，孔容为0.32ml/g。采用等体积浸渍法，将一定量的硝酸银溶液等体积浸渍到载体上，陈化-干燥-焙烧，得到一浸催化剂，然后将一定量的氯化钯溶解，等体积浸渍，陈化-干燥-焙烧，得到最终催化剂(石化研究院PAH-01加氢催化剂)。催化剂Pd含量为0.050％，Ag含量为0.20％。载体与催化剂物性指标，催化剂各组分含量见表3。

催化剂在100℃用氢气还原160min，压力0.5MPa，氢气空速100h^-1。用附图1所示加氢流程，采用等温列管反应器，催化剂装填于固定床反应装置中。

反应条件：空速16000h^-1，操作压力：3.5MPa。

对比例2

以Φ4.0mm氧化铝作载体，采用实施例1相同的方法制备催化剂，催化剂活化温度850℃。载体与催化剂物性指标，催化剂各组分含量见表3。

催化剂使用前，在还原炉中用25％氢气进行还原，温度350℃，压力0.5MPa，活化时间4h。用附图1所示加氢流程，采用等温列管反应器，催化剂装填于固定床反应装置中。

反应条件：空速15000h^-1，操作压力：3.0MPa。

对比例3

称取Φ4.0mm的氧化铝作载体，采用实施例1相同方法制备低铁含量催化剂，在450℃进行活化。载体与催化剂物性指标，催化剂各组分含量见表3。

催化剂使用前，在还原炉中用45％氢气进行还原，温度300℃，压力0.5MPa，活化时间4h。用附图1所示加氢流程，采用两段串联绝热反应器工艺，催化剂装填于固定床反应装置中。

采用两段串联绝热反应器进工艺，原料组成如表2所示，反应条件：空速8000h^-1，操作压力：3.0MPa。

催化剂考评结果如表4所示。

对比例4

采用实施例1相同的方法制备催化剂，在450℃活化，催化剂在管式炉中进行还原，气氛为35％氢气+65％氮气，温度300℃，压力0.5MPa，活化时间4h。用附图1所示加氢流程，催化剂装填于固定床反应装置中。还原后催化剂的XRD衍射谱图如图3所示。载体与催化剂物性指标，催化剂各组分含量见表3。

采用三段串联绝热反应器工艺，原料组成见表1，反应条件：空速18000h^-1，操作压力：3.5MPa。催化剂考评结果如表4所示。

对比例5

采用实施例1相同的方法制备催化剂，在450℃活化。载体与催化剂物性指标，催化剂各组分含量见表3。

催化剂在管式炉中进行还原，气氛为30％氢气+70％氮气，温度400℃，压力0.5MPa，活化时间4h。用附图1所示加氢流程，采用等温床反应器催化剂装填于固定床反应装置中。

原料组成见表1。反应条件：空速15000h^-1，压力3.6MPa。

反应结果如表4所示。

对比例6

催化剂在管式炉中进行还原，气氛为30％氢气+70％氮气，温度400℃，压力0.5MPa，活化时间4h。用附图1所示加氢流程，采用等温床反应器催化剂装填于固定床反应装置中。还原后催化剂的XRD衍射谱图如图4所示。

原料组成见表1。反应条件：空速15000h^-1，压力3.6MPa。

反应结果如表4所示。

表3载体、催化剂物性指标及催化剂各组分含量

反应结果如表4所示。

表4工艺条件及催化剂性能

注：乙炔和乙烯聚和生成正丁烯，进一步聚和生成“绿油”，分析中通常用正丁烯生成量表征催化剂绿油”生成量。

以Fe-Co为活性组分制备的加氢催化剂，对前脱乙烷物料中乙炔的加氢活性达到工业化Pd-Ag催化剂水平，乙烯选择性明显高于Pd-Ag催化剂，“绿油”生成量远低于贵金属催化剂。当Fe主要以α-Fe₂O₃存在，同时有少量Fe₃O₄时，催化剂具有良好的活性，不进行还原或低温还原，Fe全部以α-Fe₂O₃存在，催化剂没有活性；过渡还原时出现α-Fe，催化剂活性下降，随着Fe含量的提高，催化剂活性呈现一定的升高趋势，选择性会相应降低。Co的加入，有助于提高活性组分分散度，催化剂活性提高，助组分Co以CoO形态存在时，Fe及其氧化物的分散最好，焙烧温度过高会形成CoFe₂O₄，活性组分团聚成较大颗粒，活性降低，“绿油”生成量升高。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims

1.一种前脱乙烷前加氢工艺的除炔方法，将前脱乙烷的前加氢工艺乙烯装置中来自前脱乙烷塔的塔顶流出物进入等温反应器或绝热反应器进行选择加氢，以脱除其中的乙炔，其特征在于：反应器中装有Fe-Co选择加氢催化剂，载体为耐高温无机氧化物，活性组分至少含有Fe、Co，以催化剂质量100％计，催化剂含Fe 5～10％，优选含量为6～8％，含Co 0.8～2.5％，优选含量为1.0～2.2％；催化剂的比表面为10～300m²/g优选90～170m²/g，孔容为0.2～0.65ml/g，优选0.40～0.60ml/g，其中催化剂是通过浸渍方式将活性组分载负于载体上，经焙烧，氢气气氛还原制得；反应条件：反应器入口温度50～100℃，反应压力3.0～4.5MPa，反应空速5000～20000h^-1。

2.根据权利要求1所述除炔方法，其特征在于反应器中装填Fe-Co选择加氢催化剂，其中活性组分Fe主要以α-Fe₂O₃形态存在，其中α-Fe₂O₃形态的Fe要占Fe总质量的50％以上。

3.根据权利要求1所述除炔方法，其特征在于：催化剂载体是氧化铝或氧化铝系载体，氧化铝系载体是指氧化铝与其他氧化物的复合载体，其中氧化铝占载体质量的50％以上，可以是氧化铝与氧化硅、氧化锆、氧化镁的复合物，最好是氧化铝-氧化锆复合载体，其中氧化铝含量在60％以上；氧化铝可以为θ、α、γ型或其多种晶型的混合物，最好是α-Al₂O₃或含α-Al₂O₃的混合晶型氧化铝。

4.根据权利要求1所述除炔方法，其特征在于，所采用Fe-Co选择加氢催化剂通过制备Fe前驱物水溶液、Co前驱物水溶液，分别浸渍载体、分别陈化、干燥、焙烧或以其混合溶液浸渍载体，后陈化、干燥、焙烧后获得。

5.根据权利要求4所述除炔方法，其特征在于：浸渍温度30～60℃，浸渍时间10～60min，浸渍液pH值1.5～5.0；陈化温度20～60℃，陈化时间30～120min；焙烧温度300～600℃，焙烧时间240～300min，焙烧温度优选400～500℃。

6.根据权利要求4所述除炔方法，其特征在于：干燥为程序升温干燥，干燥温度程序设定为：

7.根据权利要求4所述除炔方法，其特征在于：焙烧为程序升温焙烧，焙烧温度程序设定为：

8.根据权利要求4所述除炔方法，其特征在于催化剂使用前用N₂+H₂混合气在微正压条件下进行还原，H₂体积含量最好为10～50％，还原温度200～350℃，最好为250～335℃，还原时间240～360min，空速60～500h^-1，还原压力0.1～0.5MPa。

9.根据权利要求1所述的除炔方法，加氢对象为前脱乙烷前加氢工艺中，来自前脱乙烷塔的塔顶流出物，物料体积组成为：CO 700～900μL/L，氢气15～25％，甲烷28～40％，乙炔0.5～1.0％，乙烯30～45％，乙烷5～10％。

10.根据权利要求1所述除炔方法，其特征在于等温反应器为等温列管反应器，绝热床反应器为两段或三段串联反应器。