RAX-3000型對二甲苯吸附劑的工業(yè)應用

張 宇

(中國石化海南煉油化工有限公司，海南 洋浦 578001)

對二甲苯(PX)是重要的有機化工原料[1]。目前絕大多數(shù)企業(yè)采用模擬移動床吸附分離技術生產(chǎn)PX，主流的工藝為美國UOP公司開發(fā)的Parex工藝[2]、法國IFP開發(fā)的Eluxyl工藝[3]以及我國自主研發(fā)的SorPX工藝[4]。以上3種工藝均需模擬移動床與吸附劑共同作用生產(chǎn)PX，因而吸附劑的研發(fā)與應用便成為了PX吸附分離技術的核心。

2011年10月，中國石化揚子石油化工有限公司采用自主研發(fā)的PX吸附分離技術的工業(yè)示范裝置生產(chǎn)出合格產(chǎn)品，標志著中國石油化工集團公司(簡稱中國石化)繼美國、法國后成為第三家擁有自主知識產(chǎn)權，并同時掌握重整、芳烴抽提、歧化、吸附分離、異構化等芳烴聯(lián)合裝置成套技術的公司，也標志著我國從此擺脫了美國和法國數(shù)十年的技術壟斷。

1 RAX-3000型吸附劑的工業(yè)應用

1.1 吸附劑的裝填

表1 RAX-3000型吸附劑裝填數(shù)據(jù)

1.2 裝置標定

表2 標定的平均進料組成 w，%

表3 物料平衡數(shù)據(jù)

1.3 長周期運行情況

至2017年10月，RAX-3000型吸附劑已連續(xù)運轉近四年。該企業(yè)PX裝置自2013年底至今共經(jīng)歷3次?；坞娛鹿始皹O端惡劣臺風天氣1次。并因此降低負荷操作。另外，因引風機故障檢修，發(fā)電機更換碳刷，各降低負荷1次。其余時間均高負荷生產(chǎn)。表4取整年該裝置運行數(shù)據(jù)。開工3年來，運行穩(wěn)定，除個別時間因購入原料導致PX純度波動外，PX純度與收率均達到或超過標定值。這說明，經(jīng)歷極端工況后，吸附劑仍然運行穩(wěn)定并保持良好效果。

表4 RAX-3000型吸附劑長周期運行參數(shù)

2 工業(yè)運轉中應注意的問題

吸附劑是一種具有較大吸附容量的NaX改性分子篩[7]，對PX及其異構體具有良好的吸附性能，其吸附選擇性由高至低分別為：H2O、苯、PX、對二乙苯、甲苯、乙苯、OX、間二甲苯、非芳烴，利用對PX優(yōu)先吸附的特性達到與其他異構體分離的目的。吸附選擇性的高低取決于吸附劑的酸性，對于吸附劑成品，改變其酸性的唯一手段便是調(diào)節(jié)吸附劑的水含量。水含量過低，削弱了吸附劑骨架外陽離子極化強度，導致吸附選擇性降低；水含量過高，水分子則占據(jù)吸附劑中的選擇性微孔孔道，導致吸附容量降低，PX收率降低。水含量太高則有可能破壞晶體結構，導致吸附劑永久中毒[8-9]。此外吸附劑對水的吸附性能遠大于C8芳烴，可見調(diào)整好吸附劑的注水量尤其重要。

吸附注水量通過水平衡數(shù)據(jù)加以描述和控制。水平衡是指水回收率，也就是裝置排出的水量與注水量之比。排出水量為成品塔塔頂水包與抽出液塔塔頂水包排水量之和。注水量為混合二甲苯進料帶入水量與吸附注水量之和。將水平衡情況與PX收率進行統(tǒng)計比較，結果見圖1。

圖1 水平衡與PX收率 —PX收率； —水平衡

從圖1可知，過低的水平衡將降低PX收率，如2015年6月12日裝置投入運行不久，水平衡為0.347，相應的PX收率為96.557%。過高的水平衡也將降低PX收率，如2016年1月27日，水平衡為1.470，相應的PX收率為98.214%；2016年3月14日水平衡為1.308，相應的PX收率為91.011%。2017年10月30日，裝置準備停工檢修，實施降負荷生產(chǎn)，未及時降低注水量，水平衡為1.125，超出合適范圍，造成PX收率為95.364%。對抽出液和抽余液中水含量進行跟蹤分析，結果見圖2。由圖2可知，抽出液和抽余液中的水含量一直較穩(wěn)定。

為了得到較高的PX收率，通常將水平衡控制在0.8～1.0之間比較合適，抽出液和抽余液中水含量控制在50～200 μgg。裝置實際注水量為28.24 kgh，水相對于吸附進料量之比為0.069。

圖2 抽出液和抽余液中水含量統(tǒng)計結果 —抽出液； —抽余液

除對注水量有要求外，對吸附注水所用的除鹽水組成也有要求。注入吸附塔內(nèi)的除鹽水中的雜質成分，會對吸附劑產(chǎn)生不同程度的影響，如降低選擇性、縮短使用周期等。因此要嚴格控制除鹽水質量指標，其實測結果及控制指標見表5。從表5可以看到，除氮化物在短時間略有超出外，吸附注水的其他成分均符合指標要求。

表5 吸附注水成分分析

3 幾種吸附劑性能比較

幾種吸附劑參數(shù)見表6。從表6可以看出，由于RAX-3000型吸附劑的選擇性孔體積增加，因此在得到相同PX純度下，該吸附劑對進料中PX含量的要求降低，收率略有提高。

在實際生產(chǎn)中吸附劑的吸附能力也可用單位吸附劑裝填量的產(chǎn)量來衡量。表7列出了幾種吸附劑的裝填量和處理量。

單位吸附劑裝填量的產(chǎn)量越大，說明吸附劑處理量越大，吸附劑的吸附效果越好。從表7可知RAX-3000型吸附劑的吸附能力優(yōu)于多數(shù)同類產(chǎn)品，是最先進的吸附劑之一。

表6 幾種吸附劑參數(shù)

表7 幾種吸附劑的裝填量和處理量

4 結 論

(1)RAX-3000型吸附劑在國產(chǎn)化芳烴聯(lián)合裝置一次開車成功，在110%負荷下，PX產(chǎn)品純度為99.8%，收率為98.3%，均超過技術保證值。

(2)調(diào)整好吸附劑注水量，將水平衡控制在0.8～1.0之間，有利于提高吸附選擇性。

(3)與其他吸附劑相比，RAX-3000型吸附劑的單位吸附劑裝填量的裝置產(chǎn)量高于同類產(chǎn)品，RAX-3000具有較強的吸附性能，產(chǎn)能優(yōu)勢明顯。