白土替代技术应用于混合二甲苯生产的方案研究_李国冲

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1 脱烯烃技术现状分析
国内外工业上有 3 种工艺方案来除去芳烃中的 烯烃:白土精制、加氢精制和催化精制。前两者工艺 较为成熟,有较多的工业应用,其中又以采用颗粒白 土进行液相精制处理应用最为广泛 。 [2-3]
1.1 白土精制
白土精制是最早使用的工艺方法。采用活性白 土处理重整生成油,其中一部分烯烃被活性白土吸
含水量 /% 颗粒压碎强度 /N·粒 -1
≤3 ≥ 2.0
≤8 Leabharlann Baidu 0.7
颗粒度
0.25~0.84mm 0.297~0.84mm
≥ 90%
≥ 90%
2.3.3 方案的确定
选用(白土 + 二甲苯精制剂)的方案来降低混
合二甲苯中的溴指数,具有很好的经济前景和可操
作性,装置在几乎不涉及变动的情况下即可完成技
随 着 市 场 对 PX 级 混 合 二 甲 苯 的 需 求 增 高, 其 价 格 一 路 高 涨,最 高 时 与 溶 剂 级 混 合 二 甲 苯 价 差 600 元·t-1。 巨 大 的 经 济 效 益 促 使 公 司 决 定 对 混 合 二 甲 苯 产 品 升 级,即 生 产 溴 指 数 小 于 50mgBr·(100g)-1 的混合二甲苯。从实际情况看,再 采用白土精制的工艺已经不能满足生产要求。
好地发挥二甲苯精制剂的使用效果,对起保护作用
的白土提出了更高的要求。
与精致剂配合使用的白土需符合以下条件:白 土 塔 进 料 130t·h-1,白 土 容 积(单 台)252m3,白 土
塔 设 计 操 作 温 度 140~210 ℃,设 计 操 作 压 力 1.0~ 1.3MPA(G),溴价指标:入口 800~1600 mgBr·(100g)-1, 出口≤ 300~500mgBr·(100g)-1。
出厂。
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化工技术与开发

第 46 卷
2.2.2 白土消耗量大 原设计两罐串联使用,年换剂 2 罐,但根据生产
需要,实际情况是约 3 个月更换一罐,大量废弃白土 的处置相当困难,需要大量的填埋场地和资金,并且 换剂过程的工艺处理程序繁琐,消耗大量公用工程 资源。另外频繁换剂作业,众多施工人员进入现场, 给安全管理带来挑战。 2.2.3 无法满足二甲苯产品升级
了替代方案的两种不同生产方式,以实现经济效益最大化。
关键词:白土;脱烯烃;混合二甲苯;替代;核算
中图分类号:TQ 241.1+3
文献标识码:B
文章编号:1671-9905(2017)04-0052-06
随着经济的快速发展,PX 一直处于供不应求 的状态,近年来国内多套 PX 装置(芳烃联合装置) 陆续建设投产。混合二甲苯作为 PX 装置的原料, 对其溴指数有严格的要求,否则原料中过多的烯烃 会损害 PX 装置中二甲苯吸附分离单元的吸附剂。 在炼化企业中,连续重整装置是生产混合二甲苯的 重要装置,随着催化重整技术的发展,重整反应苛 刻度不断提高,重整生成油中的烯烃含量也相应增 加 [1]。因此脱除混合二甲苯中的烯烃这一问题就显 得更加突出。
第4期
李国冲等:白土替代技术应用于混合二甲苯生产的方案研究
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的催化剂为核心的改进工艺。该工艺采用数倍于白 士使用寿命的专利催化剂替代传统的颗粒白土,烯 烃脱除效果出色,并且催化剂可以通过焙烧处理来 恢复活性。
催化精制工艺的优点包括催化剂活性高、寿命 长、可再生并对环境污染小等,缺点是分子筛催化剂 价格十分昂贵,价格远远高于颗粒白土,在国内应 用有限。
制工艺催化剂,使用寿命长并可再生,但价格昂贵。
TCDTO-1 精制剂初期使用温度较低,仅为 120℃,
与白土最佳活性温度不匹配,初期使用时需对重整
生成油进行冷却,增加装置能耗。
2.3.2 高性能白土筛选
ROC-Z1 精制吸附剂与 TCDTO-1 精制剂使用
时,均需要在前面加白土进行串联保护,并且为了更
术变换,投资少,效益高。
鉴于公司加工原料的复杂性,重整生成油波动
概率大,初次使用为控制风险,最终确定采用性价比
第4期
李国冲等:白土替代技术应用于混合二甲苯生产的方案研究
使用普通白土在投用后一个月内,白土塔第一 出口溴指数即超过 500 mgBr·(100g)-1,并出现大幅
波动,无法满足与精制剂匹配使用的要求。经过调
研,南京亚东奥土矿业有限公司提供的 SAC-Y 球型
活性白土在现有的使用条件下,可以满足使用要求。
SAC-Y 球型活性白土强度高,含水率低,脱烯烃能
力强且稳定,较目前使用的普通白土在效果上具有
2.3 方案的确定
在不进行技术路线和大的设计变动的条件下,
利用现有设备,减少投资,选取一种高性能的脱烯烃
剂来替代白土成为可行的方案。为了延长脱烯烃剂
的使用寿命,在脱烯烃剂前增加价格相对低廉的白
土进行串联保护,使这一替代方案更为经济。最终
确定“高性能白土 + 二甲苯精制剂”来替代目前的
普通颗粒白土进行 PX 级混合二甲苯的生产。
白土 + 金属添加剂 分子筛+氧化铝
是否可以再生


初次装填费用


杭州永胜 ROC-Z1 精制吸附剂是对白土添加
金属组分,使精制吸附剂增强了催化功能,其寿命相
对较短且不可再生,但价格相对低廉,初次装填投资
少,其使用温度与重整生成油来料温度、白土最佳活
性温度均匹配较好。
天 津 研 究 院 的 TCDTO-1 精 制 剂 属 于 催 化 精
1.4 脱烯烃工艺对比
表 1 总结了 3 种脱烯烃工艺的优缺点。相较于 加氢精制和催化精制,白土以其工艺简单、芳烃损失
小、操作费用相对较低等优点获得了广泛的应用。 但随着装置大型化和重整反应苛刻度越来越高,重 整生成油中烯烃含量的增加更加突出,使得白土失 活快、使用周期短、不能再生等缺点日益明显,一般 几个月就需要更换新鲜白土,尤其是用于 PX 级混 合二甲苯精制生产时,往往一个月甚至更短时间就 需要更换一次白土。随着国家环保法规日益严格, 如何处理更换频繁的废白土是非常棘手的环保问 题,白土的应用受到越来越严格的限制,因此寻找替 代常规白土的新型脱烯烃剂并用于吸附精制的方案 势在必行。
加氢精制工艺操作灵活性大,加氢工艺条件范 围宽,催化剂用量少。但对于“三苯”的宽馏分芳烃 产品来说,加氢难以全面兼顾反应深度,并不可避免 地造成芳烃损失,反应条件较苛刻,成本较高,需要 较复杂的催化剂体系、设备和相关配套设施,建设投 资较高。
1.3 催化精制
目前已成熟的催化精制脱烯烃工艺主要是基于 分子筛作载体,负载金属氧化物或酸性物质等制成
显著优势,具体参数对比见表 3。
表 3 SAC-Y 球型活性白土与普通白土特点对比
检测项目
SAC-Y 球型活 性白土
普通白土
比表面积
≥ 210
≥ 180
脱色率 /%
≥ 95
≥ 90
pH
3.5~5
4~5
游离酸 ( 以 H2SO4 计 )/% 堆积密度 /g·cm-3
≤ 0.2 0.7~0.9
≤ 0.2 0.75±0.05
南方沿海某炼化公司 100 万 t·a-1 芳烃抽提装 置二甲苯单元在二甲苯塔进料前设置 2 台白土罐用 于脱除进料中的烯烃,单罐设计装填普通非抗水型 白土 140t,两罐串联使用,年生产混合二甲苯 36 万 t。 2013 年为了提高经济效益,对二甲苯产品升级,由溶 剂级混合二甲苯升级为 PX 级混合二甲苯,如何更有 效地脱除产品中的烯烃,成为亟待解决的技术难题。
2.2 白土精制运行问题
装置开车运行至 2013 年,期间一直采用普通颗 粒白土(非抗水型)用于二甲苯塔进料的烯烃脱除, 运行稳定可靠,但也表现出明显的缺点。 2.2.1 脱烯烃能力差
以 2012 年 9 月 26 日装置新投用一罐白土为例, 使用情况如图 1、2 所示。
图 1、2 表 明,进 料 溴 指 数 基 本 稳 定 在 1200mgBr·(100g)-1,经 过 白 土 精 制 后 溴 指 数 降 至 400mgBr·(100g)-1,烯烃脱除率约 67%。二甲苯产 品在投用初期约 10d,溴指数低于 50mgBr·(100g)-1, 之后迅速升高至 100mgBr·(100g)-1,投用 2 个月后,
2.3.1 二甲苯精制剂筛选
此技术方案中起决定作用的是二甲苯精制
剂 的 选 取。 目 前 国 内 杭 州 永 盛 催 化 剂 有 限 公 司
的 ROC-Z1 精 制 吸 附 剂 和 中 海 油 天 津 研 究 院 的
TCDTO-1 精制剂均能满足此技术方案中对精制剂
的要求,并已工业化应用。
表 2 ROC-Z1 精制吸附剂与 TCDTO-1 精制剂特点对比
1.2 加氢精制
加氢精制是对烯烃化合物加氢使双键饱和,从 而消除烯烃杂质的影响。该过程通常在重整反应器 后对芳烃原料进行“后加氢”,该工艺烯烃脱除较为 彻底且催化剂再生性能良好。工业上加氢精制使用 的催化剂主要有两类,一类是非贵金属催化剂,常为 负载型 Co-Mo、Ni-Mo 硫化物,另一类是贵金属催 化剂,常见的是以 Pt 和 ( 或 )Pd 为活性组分。
应用一般
应用较少
2 白土替代方案的研究
2.1 某炼化公司芳烃装置白土精制情况简介
某 炼 化 公 司 100 万 t·a-1 芳 烃 抽 提 装 置 在 前 期设计时就采用了白土精制的技术路线,投产以来 经过实际运行检验,白土精制可以满足溶剂级混合 二甲苯的产品要求。该芳烃抽提装置二甲苯单元 生产的流程为:重整油分离塔塔底油经过水冷器及 换热器调整温度后进入二甲苯白土罐(温度控制在 160~199℃),二甲苯白土罐 2 台串联使用,之后进入 二甲苯塔,塔顶精馏分离出二甲苯产品。
0 2012-9-8 2012-9-28 2012-10-18 2012-11-7 2012-11-27 2012-12-17 2013-1-6
图 2 二甲苯产品溴指数趋势图
溴指数升高至 150mgBr·(100g)-1。溶剂级混合二甲
苯的产品标准中并没有溴指数的要求,但溴指数高 于 100mgBr·(100g)-1 时,市场销路不好,影响产品
300
250
200
150
100
50
0 2012-9-8 2012-9-28 2012-10-18 2012-11-7 2012-11-27 2012-12-17 2013-1-6
图 1 白土塔进出料溴指数趋势图
1800 1600 1400
白土塔进料 白土塔出口
1200
1000
800
600
400
200
类别 优点
缺点 业绩
表 1 脱烯烃工艺方案对比
白土精制
加氢精制
催化精制
工艺简单,设备投资少;白土价格低廉, 操作灵活性大;工艺条件范围 催化剂活性高;寿命长;可再生,
操作费用较低
宽;催化剂用量少
循环使用
芳烃损失;反应条件较苛刻;综 易失活、耗量大;不可再生;需填埋处理
合成本较高
催化剂价格昂贵
广泛应用
生产厂家
杭州永胜
天津研究院
产品型号
ROC-Z1
TCDTO-1
操作温度 /℃ 堆积密度 /g·cm-3
150~200 0.75~0.85
120~200 0.55±0.05
直径 Ф/mm
1.5~2.5
2.0±0.2
外观 抗碎强度 /N·cm-2
圆柱形 > 60
白色条形颗粒 ≥ 80(优等品 80)
物相组成
摘 要:某芳烃装置原设计采用普通颗粒白土作为脱烯烃剂进行溶剂级混合二甲苯的生产,因其脱烯烃能力差,
无法满足生产PX级混合二甲苯的要求。在产品升级方案的研究中,基于不改变原有技术路线的考虑,用高性能白土
和二甲苯精制剂配合使用替代原有白土,成功降低了二甲苯产品的溴指数,实现了产品质量升级。同时进一步核算
收稿日期:2017-02-10
附,另外一部分烯烃聚合成高沸点化合物,实现从物 料中脱除微量烯烃杂质的目的。
白土精制工艺简单,对从苯到二甲苯的宽馏分 中脱除稀烃有较好的效果。另外白土精制采用的白 土是由膨润土经化学处理得到的,我国膨润土储量 丰富,价格低廉,使得白土精制费用相对较低。但是 白土用量大且易失活,更换频繁,需要较大的劳动强 度,失活后的白土难以再生,目前主要采取填埋处 理,给环境保护带来了不利的影响。
第 46 卷 第 4 期 2017 年 4 月
化工技术与开发 Technology & Development of Chemical Industry
Vol.46 No.4 Apr.2017
生产工艺
白土替代技术应用于混合二甲苯生产的方案研究
李国冲,赵安吉,黄 聪,文 章
(中国石油广西石化公司,广西 钦州 535008)
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