張 宇

(中國(guó)石化海南煉油化工有限公司，海南 洋浦 578001)

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

2011年10月，中國(guó)石化揚(yáng)子石油化工有限公司采用自主研發(fā)的PX吸附分離技術(shù)的工業(yè)示范裝置生產(chǎn)出合格產(chǎn)品，標(biāo)志著中國(guó)石油化工集團(tuán)公司(簡(jiǎn)稱中國(guó)石化)繼美國(guó)、法國(guó)后成為第三家擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并同時(shí)掌握重整、芳烴抽提、歧化、吸附分離、異構(gòu)化等芳烴聯(lián)合裝置成套技術(shù)的公司，也標(biāo)志著我國(guó)從此擺脫了美國(guó)和法國(guó)數(shù)十年的技術(shù)壟斷。

1 RAX-3000型吸附劑的工業(yè)應(yīng)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(biāo)定

表2 標(biāo)定的平均進(jìn)料組成 w，%

表3 物料平衡數(shù)據(jù)

1.3 長(zhǎng)周期運(yùn)行情況

至2017年10月，RAX-3000型吸附劑已連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)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(tái)風(fēng)天氣1次。并因此降低負(fù)荷操作。另外，因引風(fēng)機(jī)故障檢修，發(fā)電機(jī)更換碳刷，各降低負(fù)荷1次。其余時(shí)間均高負(fù)荷生產(chǎn)。表4取整年該裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)。開工3年來，運(yùn)行穩(wěn)定，除個(gè)別時(shí)間因購(gòu)入原料導(dǎo)致PX純度波動(dòng)外，PX純度與收率均達(dá)到或超過標(biāo)定值。這說明，經(jīng)歷極端工況后，吸附劑仍然運(yùn)行穩(wěn)定并保持良好效果。

表4 RAX-3000型吸附劑長(zhǎng)周期運(yùn)行參數(shù)

2 工業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)中應(yīng)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(duì)PX及其異構(gòu)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(duì)二乙苯、甲苯、乙苯、OX、間二甲苯、非芳烴，利用對(duì)PX優(yōu)先吸附的特性達(dá)到與其他異構(gòu)體分離的目的。吸附選擇性的高低取決于吸附劑的酸性，對(duì)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(yáng)離子極化強(qiáng)度，導(dǎo)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(dǎo)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(jié)構(gòu)，導(dǎo)致吸附劑永久中毒[8-9]。此外吸附劑對(duì)水的吸附性能遠(yuǎn)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(jìn)料帶入水量與吸附注水量之和。將水平衡情況與PX收率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較，結(jié)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(yùn)行不久，水平衡為0.347，相應(yīng)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(yīng)的PX收率為98.214%；2016年3月14日水平衡為1.308，相應(yīng)的PX收率為91.011%。2017年10月30日，裝置準(zhǔn)備停工檢修，實(shí)施降負(fù)荷生產(chǎn)，未及時(shí)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(duì)抽出液和抽余液中水含量進(jìn)行跟蹤分析，結(jié)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(shí)際注水量為28.24 kgh，水相對(duì)于吸附進(jìn)料量之比為0.069。

圖2 抽出液和抽余液中水含量統(tǒng)計(jì)結(jié)果 —抽出液； —抽余液

除對(duì)注水量有要求外，對(duì)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(zhì)成分，會(huì)對(duì)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(yán)格控制除鹽水質(zhì)量指標(biāo)，其實(shí)測(cè)結(jié)果及控制指標(biāo)見表5。從表5可以看到，除氮化物在短時(shí)間略有超出外，吸附注水的其他成分均符合指標(biāo)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(duì)進(jìn)料中PX含量的要求降低，收率略有提高。

在實(shí)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(jìn)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(jié) 論

(1)RAX-3000型吸附劑在國(guó)產(chǎn)化芳烴聯(lián)合裝置一次開車成功，在110%負(fù)荷下，PX產(chǎn)品純度為99.8%，收率為98.3%，均超過技術(shù)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(qiáng)的吸附性能，產(chǎn)能優(yōu)勢(shì)明顯。