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        國(guó)產(chǎn)NWA-Ⅲ型分子篩在分子篩脫蠟裝置上的應(yīng)用

        2015-08-20 01:52:58王富城
        精細(xì)石油化工進(jìn)展 2015年3期
        關(guān)鍵詞:液體石蠟層壓處理量

        王富城

        (中國(guó)石化金陵石化有限責(zé)任公司烷基苯廠,南京 210046)

        金陵石化烷基苯廠分子篩脫蠟裝置采用美國(guó)UOP公司的Molex工藝,在液相下進(jìn)行吸附和脫附,要求分子篩吸附劑具有高吸附、高脫附速率及良好的機(jī)械強(qiáng)度。裝置運(yùn)行初期使用進(jìn)口分子篩,價(jià)格昂貴。1997年至今,NWA-Ⅱ、NWA-ⅡB和NWA-Ⅲ型國(guó)產(chǎn)分子篩先后在該裝置進(jìn)行了成功應(yīng)用。筆者對(duì)該類型分子篩在脫蠟裝置上的應(yīng)用效果進(jìn)行了考察,對(duì)其性能進(jìn)行了評(píng)定。

        1 NWA-Ⅲ新型5A分子篩

        NWA-Ⅱ分子篩呈不規(guī)則球型,通常經(jīng)過油氨柱成型后加工而成,生產(chǎn)工序長(zhǎng),中間產(chǎn)物硅小球收率低,生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生高氨氮含油污水,環(huán)保壓力較大,生產(chǎn)成本高,且該產(chǎn)品的性能與UOP的ADS-34相比有一定差距。NWA-Ⅲ 新型5A分子篩的生產(chǎn)過程如下:將4A型沸石粉末、黏土、成型助劑等按比例混合均勻,采用工業(yè)規(guī)模的滾球設(shè)備聚結(jié)成型,篩取目標(biāo)顆粒,再經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室焙燒、堿處理、離子交換等后處理過程即可制成。新的生產(chǎn)工藝使產(chǎn)品質(zhì)量大幅提高,同時(shí)徹底解決了一直困擾、限制生產(chǎn)的環(huán)保問題。

        NWA-Ⅲ和NWA-ⅡB型5A分子篩的主要技術(shù)指標(biāo)如表1所示。NWA-Ⅲ新型分子篩的正乙烷吸附量、孔容、比表面積等指標(biāo)均高于NWA-ⅡB型分子篩,堆密度相當(dāng),強(qiáng)度略低,磨耗略優(yōu),晶粒較廣,硅鋁比較低,鈣交換率較高。理化指標(biāo)決定分子篩的使用性能。

        表1 5A分子篩主要技術(shù)指標(biāo)

        2 分子篩脫蠟裝置簡(jiǎn)介

        分子篩脫蠟裝置由4套吸附室(R-201A/B、R -201C/D、R -201E/F、R -201G/H)并聯(lián),共用1套分餾系統(tǒng)(抽余液分餾塔、抽出液分餾塔、再蒸塔)。裝置采用模擬移動(dòng)床工藝[1],原料是精制煤油,產(chǎn)品是液體石蠟(n-C10-13),副產(chǎn)品是重質(zhì)液體石蠟(n-C≥14)及3#白油原料。流程示意圖見圖1。

        評(píng)價(jià)分子篩性能的一個(gè)重要指標(biāo)是回收率,其計(jì)算公式如下:

        根據(jù)物料衡算可推導(dǎo)出以分析數(shù)據(jù)計(jì)算的回收率,由于僅需要分析數(shù)據(jù),可避免由于計(jì)量誤差引起的計(jì)算偏差,所以在生產(chǎn)中主要通過下式計(jì)算回收率:

        式中,R為回收率,%;xe為抽出液中正構(gòu)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù),%;xf為精制煤油中正構(gòu)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù),%;xr為抽余油中正構(gòu)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù),%。本文中涉及的回收率的數(shù)值,未特別注明的,均采用公式(1)計(jì)算得出。

        圖1 分子篩裝置工藝流程

        3 工業(yè)運(yùn)行情況

        3.1 分子篩的裝填

        2011年10月在新建的吸附室R-201G/H中裝填了NWA-Ⅲ新型分子篩,4套吸附室的分子篩裝填數(shù)據(jù)見表2。

        表2 分子篩裝填數(shù)據(jù)

        3.2 原料性質(zhì)

        為維持分子篩的性能,延長(zhǎng)分子篩的使用壽命,對(duì)原料煤油中的硫、氮、氧、鹵素的含量及溴指數(shù)等有較嚴(yán)格的要求,具體數(shù)據(jù)見表3。

        表3 原料煤油指標(biāo)要求

        通常由加氫精制裝置進(jìn)行精制處理,除去原料中的各類雜質(zhì)。

        3.3 床層壓降

        分子篩床層壓降是考察分子篩性能的一個(gè)重要參數(shù),若分子篩床層壓降太大,會(huì)造成同一平面流速不同,破壞活塞流,而且如果壓降過大,會(huì)破壞分子篩床層結(jié)構(gòu),造成格柵變形甚至損壞。為保證設(shè)備的安全運(yùn)行,床層壓降高時(shí)必須降低裝置的加工量,因此要求單套吸附室的最大壓降為0.35 MPa。吸附室G/H的設(shè)計(jì)處理量為120 m3/h,該系統(tǒng)投用后,對(duì)不同處理量時(shí)的床層壓降進(jìn)行了測(cè)定,結(jié)果見表4。在設(shè)計(jì)處理量下,床層壓降僅0.09 MPa;加工量為設(shè)計(jì)處理量的1.1倍時(shí),分子篩床層壓降為0.11 MPa,遠(yuǎn)低于最大允許壓降0.35 MPa。說明NWA-Ⅲ新型分子篩的床層壓降較低,可以滿足裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行要求。

        表4 分子篩床層壓降

        3.4 產(chǎn)品收率

        為進(jìn)一步考察NWA-Ⅲ新型分子篩的性能,對(duì)吸附室G/H進(jìn)行了提量試驗(yàn),考察不同處理量時(shí)的產(chǎn)品收率,數(shù)據(jù)見表5。加工量為設(shè)計(jì)處理量的1.17倍時(shí),產(chǎn)品收率仍大于98%。

        表5 不同處理量下產(chǎn)品的收率

        4 NWA -Ⅲ與NWA -ⅡB 型分子篩性能對(duì)比[2-3]

        通過產(chǎn)品的芳烴保留量、產(chǎn)品的純度與回收率以及對(duì)重質(zhì)煤油的吸附-脫附性能來(lái)考察分子篩的性能。2011年10月以前R-201A/B、R-201C/D和R-201E/F并聯(lián)操作,采用NWA-ⅡB型分子篩。2011年12月以后R-201A/B、R-201C/D、R-201E/F和R-201G/H并聯(lián)操作,采用NWA-ⅡB和NWA-Ⅲ型分子篩。

        4.1 產(chǎn)品中芳烴保留量

        液體石蠟中的芳烴含量是考察產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo),其質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)低于0.4%。若產(chǎn)品中芳烴含量超標(biāo),需加大脫附劑的循環(huán)量,裝置能耗增加。不同運(yùn)行時(shí)期產(chǎn)品中芳烴保留情況見圖2。3套吸附室并聯(lián)運(yùn)行時(shí),液體石蠟產(chǎn)品的芳烴保留量約為0.3%,4套吸附室并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的芳烴保留量約為 0.2%。NWA-Ⅲ型分子篩和NWA-ⅡB型分子篩均能滿足芳烴保留量低于0.4%的要求,但NWA-Ⅲ型分子篩的除芳烴效果更好,裝置的調(diào)整余量較大,更有利于降低裝置的能耗。

        圖2 產(chǎn)品中芳烴保留量

        4.2 產(chǎn)品純度和回收率

        產(chǎn)品的純度反映分子篩的吸附性能,回收率反映分子篩的脫附性能,不同運(yùn)行時(shí)期的產(chǎn)品純度和回收率見圖3和圖4。3套吸附室并聯(lián)運(yùn)行時(shí),液體石蠟的純度平均值為98.73%;4套吸附室并聯(lián)運(yùn)行時(shí),液體石蠟的純度平均值為98.93%。說明NWA-Ⅲ型分子篩比NWA-ⅡB型分子篩的選擇吸附性能好。3套吸附室并聯(lián)運(yùn)行時(shí),液體石蠟回收率的平均值為98.73%;4套吸附室并聯(lián)運(yùn)行時(shí),液體石蠟回收率的平均值是98.93%。說明NWA-Ⅲ型分子篩比NWA-ⅡB型分子篩脫附性能好。

        圖3 液體石蠟純度

        圖4 液體石蠟回收率

        4.3 對(duì)重質(zhì)煤油的吸附-脫附性能

        2011年2月和3月的部分運(yùn)行參數(shù)見表6,2013年2月至4月進(jìn)料煤油干點(diǎn)較高時(shí)相應(yīng)的運(yùn)行參數(shù)見表7。

        表6 3套吸附室并聯(lián)運(yùn)行時(shí)相關(guān)數(shù)據(jù)

        表7 4套吸附室并聯(lián)運(yùn)行時(shí)相關(guān)數(shù)據(jù)

        3套吸附室并聯(lián)運(yùn)行時(shí),煤油干點(diǎn)平均值為250.4℃,此階段采用 NWA-ⅡB型分子篩,產(chǎn)品純度平均值為 98.8%,回收率平均值為95.8%。4套吸附室并聯(lián)運(yùn)行時(shí),煤油干點(diǎn)平均值為256.3℃,此階段 NWA-Ⅲ和NWA-ⅡB型分子篩混合運(yùn)行,產(chǎn)品純度平均值為99.1%,回收率平均值為98.3%。說明NWA-Ⅲ型分子篩對(duì)重質(zhì)煤油具有較好的選擇吸附和脫附性能。

        5 結(jié)論

        1)采用NWA-Ⅲ型分子篩后裝置運(yùn)行平穩(wěn),吸附室床層壓降為0.1 MPa,產(chǎn)品純度大于99%,平均收率大于98%,能滿足生產(chǎn)要求。

        2)當(dāng)處理量為設(shè)計(jì)量的1.17倍時(shí),NWA-Ⅲ型分子篩床層運(yùn)行平穩(wěn),分子篩適應(yīng)性強(qiáng)。

        3)與NWA-ⅡB型分子篩相比,NWA-Ⅲ型分子篩的產(chǎn)品芳烴保留量低,選擇吸附性好,脫附性能好,對(duì)重質(zhì)煤油的選擇吸附及脫附性能好。

        [1]奚瀚,陳樂,陳群,等.分離液體石蠟的5A分子篩吸附劑的制備[J].石油化工,2012,41(12):1368 -1372.

        [2]蔡吉鄉(xiāng).國(guó)產(chǎn)5A分子篩使用后期運(yùn)行狀況的研究和優(yōu)化[J].精細(xì)石油化工進(jìn)展,2005,6(4):18 -21.

        [3]顧文忠,陳喜,徐宏祥.國(guó)產(chǎn)5A分子篩在Molex裝置上運(yùn)行初期分析[J].精細(xì)石油化工進(jìn)展,2000,1(3):38 -42.

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