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        關(guān)于對二甲苯吸附分離工藝改進(jìn)的相關(guān)研究

        2019-10-21 12:38:03馬小坤
        關(guān)鍵詞:對二甲苯床層層數(shù)

        馬小坤

        摘要:本文主要是關(guān)于二甲苯吸附分離工藝改進(jìn)方面的,探究吸附塔每個功能模塊床層數(shù)以及空體積的比例和床層總數(shù)對吸附能力的作用。

        關(guān)鍵詞:對二甲苯;吸附分離工藝

        C8芳烴各異構(gòu)體間的沸點(diǎn)非常相近,很難采取正常的方法進(jìn)行分離,通常工業(yè)所采用的方法是模擬移動床(SMB)吸附分離法,而對二甲苯(PX)就是其關(guān)鍵的產(chǎn)物。對二甲苯的吸附分離工藝主要包括:UOP公司的Parex、Axens公司的Eluxyl以及中國石化的SorPX。而我國的石油化工科學(xué)研究院對芳烴吸附分離技術(shù)的研究是從二十世紀(jì)七十年代初開始的,分別研究出了RAX-2000A和RAX-3000型號的對二甲苯吸附劑。中國石化在2011年研發(fā)出了分離對二甲苯的模擬移動床吸附分離成套技術(shù),并有了很大的進(jìn)步。由于芳烴技術(shù)的日益壯大以及市場劇烈的競爭力,使得對吸附分離工藝以及成本方面有了很多的需求。因?yàn)镾MB過程吸附分離工藝非常的復(fù)雜,在試驗(yàn)方面具有很大的限制。如今要求模擬的過程應(yīng)迅速、便捷,因此對工藝的改進(jìn)研究變得更加主要。Minceva與Rodrigues將工業(yè)PX模擬移動床吸附分離設(shè)備作為研究的對象,對真實(shí)移動床(TMB)與模擬移動床(SMB)進(jìn)行了比較,發(fā)現(xiàn)這兩種方法對模擬移動床設(shè)備的穩(wěn)定性方面非常的相近。

        一、模型的建設(shè)

        模擬移動床(SMB)吸附分離PX的流程為:隨吸附劑床層的內(nèi)液流向,由上至下的流液分別是解吸劑、抽出液、吸附原料和抽余液。吸附劑床層也被這四個流液給分成了四個功能模塊,分別是脫附、提純、吸附以及緩沖模塊。

        二、區(qū)域配置優(yōu)化研究

        吸附塔所裝的吸附劑量是固定的,每個功能模塊的吸附劑比率對吸附塔的處理有著很大的影響。因此,本文主要利用模擬的形式來探究每個模塊吸附劑的比率對SMB功能的影響。實(shí)驗(yàn)中對所有吸附劑床層的裝劑量都是一樣的,所以每個功能模塊的床層數(shù)比率就相當(dāng)于每個功能模塊吸附劑的比率。

        (一)吸附模塊和提純模塊的優(yōu)化

        對吸附和提純模塊的優(yōu)化措施主要是調(diào)整吸附和提純模塊的床層數(shù)來探究這2個功能模塊的床層數(shù)最優(yōu)化。探究的限定條件包括:原料處理量、99.80%的純度以及98%的PX收率。計算得出吸附和提純模塊床層數(shù)比率處于0.3~1.0之間并符合限定條件的要求。結(jié)果顯示吸附和提純模塊床層數(shù)比介于0.5~0.7之間時,可同時符合純度及收率的要求,同時在0.6時為極大值,如果偏離此區(qū)間越遠(yuǎn),其操作區(qū)間就越小。特別在給定進(jìn)料負(fù)荷時,比率低于0.3或超過1.0時,都無法符合限定條件。

        (二)脫附模塊和緩沖模塊的優(yōu)化

        1.脫附模塊的優(yōu)化,就是對固定緩沖模塊床層數(shù)及吸附塔床層總數(shù)的優(yōu)化。把吸附和提純模塊的床層數(shù)比調(diào)整到0.6,探究脫附和提純模塊床層數(shù)比率對SMB解吸劑循環(huán)量和PX收率的影響。限定條件為原料處理量和PX純度(99.80%)。得出:增大脫附模塊比,解吸劑循環(huán)量就會下降,PX的收率減少。如果將脫附和提純模塊床層數(shù)比調(diào)到超過0.5時,其收率的下降速度就變大,解吸劑循環(huán)量嚴(yán)重變小,所以此比率最佳。2.緩沖模塊的優(yōu)化。緩沖模塊是抑制吸附區(qū)的EB、MX以及OX等雜質(zhì)進(jìn)入到脫附模塊,而影響抽出液和PX的純度。緩沖模塊占總床層數(shù)的比值會影響雜質(zhì)進(jìn)入而引起解吸劑循環(huán)量的變化。得出:當(dāng)緩沖區(qū)比低于8.5%時,解吸劑循環(huán)量提高程度變大,當(dāng)緩沖模塊比超過13%時,持續(xù)提高緩沖區(qū)的比對解吸劑循環(huán)量的影響不大,因此緩沖區(qū)合適比率應(yīng)為8.5%~13%。

        三、床層數(shù)的優(yōu)化

        (一)總床層數(shù)的影響

        總床層數(shù)的影響主要涉及固定吸附進(jìn)料量、吸附劑總量和每個模塊床層數(shù)的比率,限定條件為PX純度(99.80%),探究吸附塔床層數(shù)在8~24時對SMB當(dāng)中PX收率的影響。根據(jù)2種不同的模塊來配比,第一種為總床層數(shù)24,脫附、提純、吸附和緩沖模塊的床層數(shù)分別是5-10-6-3,當(dāng)總床層數(shù)變少時,每個模塊的床層數(shù)比率就會改變。第二種為總床層數(shù)24,每個模塊床層數(shù)分別是5-9-7-3,當(dāng)總床層數(shù)變少,各模塊的比率也跟著變化。根據(jù)這兩種配置結(jié)果顯示:當(dāng)床層總數(shù)增加時,過程分離效率會加大,并且產(chǎn)品收率會提高,當(dāng)床層數(shù)超過15時,收率提高程度不大。當(dāng)床層數(shù)較少時 PX收率較低,其原因有2個:脫附模塊脫附效果不佳和吸附模塊吸附效果不佳。

        (二)床層空體積的影響

        SMB過程所用吸附劑床層數(shù)越多,越和真實(shí)移動床相近,分離效率就越強(qiáng)。不過實(shí)際當(dāng)中,床層間還應(yīng)布置物流收集、混合、分配的內(nèi)構(gòu)件,就會增加床層的空體積。探究內(nèi)構(gòu)件和床層總體積的比率對SMB過程的影響,得出:隨著內(nèi)構(gòu)件的增加,SMB過程的PX收率會變低。當(dāng)內(nèi)構(gòu)件空體積比變大時,就表示吸附塔的空體積變大,就需增加吸附塔流體循環(huán)量來確保其的脫附和提純。

        (三)方案改進(jìn)的比較研究

        根據(jù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果:床層總數(shù)最佳為15~16,將優(yōu)化方案和目前24床層技術(shù)相比,發(fā)現(xiàn):總床層數(shù)15(3-6-4-2)的方案1收率減少了1.65百分點(diǎn)??偞矊訑?shù)16(3-7-4-2)的方案2收率減少了0.61百分點(diǎn)。英尺,將方案1和方案2進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)每增加1個床層,收率就會增加1.04百分點(diǎn),所以將改進(jìn)的方案應(yīng)定為方案2。

        四、總結(jié)

        根據(jù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示吸附、脫附和提純模塊床層數(shù)的合適比率應(yīng)為0.5~0.7和0.4~0.5。緩沖模塊占總床層數(shù)的比應(yīng)是8.5%~13%。按照研究結(jié)果對工藝改進(jìn)的方案應(yīng)為16(3-7-4-2)床層。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 楊彥強(qiáng),王德華,王 輝 國,等. 模擬移動床吸附分離對二甲苯開工過程研究 [J]. 石油煉制與化工,2017,48(3):5 - 10.

        [2] 王德華,郁灼,戴厚良. 分立沖洗式模擬移動床吸附分離對二甲苯 [J].石油化工,2017,46(8):1072 - 1079.

        [3]王輝國,郁灼,王德華,等. RAX-2000A型對二甲苯吸附劑的工業(yè)應(yīng)用 [J]. 石油煉制與化工,2007,38(9):23 - 27.

        [4] 朱寧,王輝國,楊彥強(qiáng),等. C8芳烴異構(gòu)體在X型分子篩上的吸附平衡參數(shù)和傳質(zhì)系數(shù)研究 [J].石油煉制與化工,2012,43(7):37 - 42.

        [5] 戴厚良.芳烴技術(shù)[M]. 北京:中國石化出版社,2014:310 - 344.

        (作者單位:中國石油遼陽石化分公司)

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