惠州PX异构化单元培训资料

概
• 异构化单元主要产品
述
• —生产出400单元的合格进料283.7万吨/年， • —生产出抽提装臵的合格进料17.4万吨/年, • —生产出燃料气产品4.36万吨/年。
概
• 催化剂：
述
异构化单元采用Exxon Mobil的的XyMaቤተ መጻሕፍቲ ባይዱSM工艺，采用 EM4500T/EM4500B乙苯脱烷基型催化剂 。
296.5
抽余液
97.1%/353.002吨/时/296.52万吨/年
补充氢气
0.5%/1.698吨/时/1.43万吨/年
粗苯自歧化
2.5%/8.918吨/时/7.49万吨/年
二 甲 苯 异 构 化 部 分
脱庚烷塔底物 92.9%/337.741 吨 / 时 /283.70 万吨 / 年
粗苯去抽提 5.7 %/20.689 吨 / 时 17.38 万吨 / 年
备大型化的难度并节约投资。 • 进料/反应产物换热器均采用纯逆流板式换热器,以提高传 热效率，减小冷热端温差，减少进料加热炉的热负荷；且 降低临氢系统压降，降低能耗 。 • 循环氢压缩机采用离心式压缩机；根据全厂蒸汽平衡情况， 压缩机采用3.5MPa蒸汽背压至1.0Pa蒸汽的背压透平驱动 。
进 料 加 热 炉 抽 余 液 塔 侧 线 罐
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工 艺 变 量
异构化操作变量
• 反应温度 • 反应压力
• 空速WHSV
• 原料组成
• 氢烃比H2/HC及氢气纯度
• 催化剂毒物
反应温度
温度直接影响着反应速度和化学平衡，提高温度能 加快反应速度，因而对反应有利，但温度的提高又 受到以下几方面的限制：
• 催化剂本身性能的限制；
• 副反应的限制，因为在高温下，脱烷基和裂解反应 容易进行； • 温度升高，催化剂积炭速度加快，活性迅速下降。 • 温度对C8A异构化的化学平衡影响不大，随温度的升 高，• 对二甲苯的平衡组成中的浓度稍有降低。
氨
最大1 ppm
催化剂毒物的影响
• 饱和物
降低催化剂活性，需更高的反应温度 反应温升大 氢耗高 C7非芳裂解不充分造成B质量下降
反应进料中低于0.5%
工艺流程
• 工艺特点
• 流程叙述
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工 艺 流 程
异构化装臵工艺特点
• 二甲苯异构化部分采用Exxon Mobil的XyMax工艺，采用轴 向反应器。催化剂上层酸性比较强，用于使乙苯转化，下 层酸性比较低，用于二甲苯异构，乙苯转化率比较高，二 甲苯损失率比较小。由于该技术的氢烃比小，因此与其他 工艺技术相比反应器、压缩机、换热器规格小，减少了设
反应压力
• 对于气相反应，压力直接影响反应物浓度，提高压
力，有利于反应向体积缩小的方向进行。乙苯的异 构化必须经过乙苯加氢生成C8环烷这一中间步聚，
因此压力的升高，会产生更多的C8环烷，而有利于
乙苯的异构； • 另外，增加的压力也有利于抑制催化剂表面的积炭。 但是，反应压力也不是越高越好，因为：压力过高， 能量消耗大；压力过高，不利于C8环烷向二甲苯的 转化；受设备材质的限制。
异构化装臵对于降低吸附分离单元进料中乙苯含 量，为吸附分离单元提供富含PX的原料、降低PX装臵 的操作费用和能耗具有重要作用。
概
述
• 原料来源：进料来自吸附分离装臵（600单元）的抽余 液塔侧线抽出物，该抽出物是含贫对二甲苯和邻二甲 苯的C8芳烃。即MX+OX+EB。
• 异构化处理量：
• 在8400小时/年的连续开工的基础上，本装臵： • —处理原料能力296.5万吨/年。
进料规格
进料组成 (% wt) 值 0.001 0.164 5.293 0.870 65.656 27.980 0.031 0.005
• 1．吸附分离部 分去异构化的进 料组成
苯 甲苯 乙基苯 对二甲苯 间二甲苯 邻二甲苯 C9芳烃 C8非芳
总计
100.00
进料规格
• 2．异构化催化剂对进料杂 质水平要求
碳七环烷烃 甲苯
C8非芳 C8芳烃 总计
0.02 10.76
0.02 3.36 100.00
0.02 10.76
0.02 3.35 100.00
物料平衡
名 进 称 抽余液 补充氢 料 粗苯自歧化 小计 出 料 脱庚烷塔底物 粗苯去抽提 燃料气 小计 wt% 97.1 0.5 2.5 100.0 92.9 5.7 1.4 100.0 公斤/时 353001 1698 8918 363617 337741 20689 5187 363617 万吨/年 296.52 1.43 7.49 305.44 283.70 17.38 4.36 305.44
异构)构成，上层床与下层床的装填比例为40%/60%。 • 在EM-4500催化剂作用下，在适当的温度和压力范围内 操作，利用催化剂的酸性功能和金属功能使贫PX的C8 混合物转化成接近平衡浓度的C8芳烃混和物。除了二 甲苯的异构化外，本工艺还具有使乙苯脱烷基转化为 苯的作用。
工艺原理
通过酸性功能，使邻二甲苯、间二甲苯向平衡 PX浓度转化；并将大分子非芳烃裂解为小分子 烃类化合物。 通过金属功能达到下列目的： • 乙苯脱烷基转化为苯； • 将非芳烃裂解为低分子化合物，将C9+重环烷 烃转化为芳烃，• 以便与C8A分离； • 减少催化剂表面的积炭
甲基,乙基苯
三甲基苯 二乙基苯 二甲基乙基苯 C11+ 芳烃 总计
0.05
0.2 0.04 0.05 0.00 100.00
产品规格
组分 （%wt） 初期工况
0.05 0.47 0.10 85.22
末期工况
0.05 0.47 0.10 85.23
• 2．自异构化去芳 烃抽提部分物料 的组成:
戊烷 己烷 碳六环烷烃 苯
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惠州炼化84万吨/年PX装臵 异构化单元简介
二零一二年七月
内
概述
工艺原理
容
工艺变量
工艺流程
原料产品规格
概述
拔头油
石脑油 预加氢 H2 轻烃 C6 C7 重整 抽提
C8+
对二甲苯 吸附分离 H2 异构化 C8 二甲苯分离 C9
H2 芳烃
歧化 苯
C8+
概
• 异构化单元的作用：
述
异构化单元的主要作用是将已分离出对二甲苯 （PX)和部分邻二甲苯(OX)的C8芳烃异构体混合物，有 效地转化成接近平衡浓度组份C8芳烃混合物，重新建 立起C8芳烃异构体之间的平衡。即 MX+OX+EB→MX+OX+PX。
等调整。反之当原料富足，设备条件允许，反应空速提
高了，就应作出提温等调整，以保证必要的反应活性。
氢分压
在异构化工艺中，氢气的作用如下： • 乙苯脱烷基需要加氢；
• 原料中C9-C11烷烃需加氢裂解为小分子烃，以便除掉；
• 减少催化剂表面的积炭结焦速率，经维持催化剂的活性；
• 使物料均匀分布在催化剂上；
• 起热载体的作用，将热量带出反应器。
氢气的作用
•
1. 2.
概括之，氢气的作用有以下四个方面：
参与化学反应 防止催化剂结焦，延长催化剂寿命
3.
4.
使物料在催化剂上均匀分布
作为热载体，将反应热带出反应器
氢烃比
• 氢烃比是指通过反应器的氢气标准状态下与液体进料常温 下的体积比或摩尔比。 • 在压力、空速一定时，氢烃比的变化会改变反应的氢分压 及反应物与催化剂的实际接触时间。较高的氢油比使氢分 压增大，有利于提高加氢脱烷基反应速率，即乙苯转化率 增加；同时氢烃比增大，也意味着反应物的分压降低，反 应物与催化剂实际接触时间缩短，这些又不利于反应进行。 循环氢还起热载体的作用，大量的循环氢可以提高反应体 系的热容量，从而可减少反应温度大幅波动的可能。 • 增加氢烃比有利于减缓催化剂的积碳速度，延长使用周期， 但增加氢烃比也将增加操作能耗。
燃料气 1.4% 5.187 吨 / 时 /4.36 万吨 / 年
谢 谢！
工艺原理
• 主反应 二甲苯异构化反应（利用酸性作用）
工艺原理
• 主反应 二甲苯异构化反应（利用酸/金属作用）
工艺原理
• 主反应
乙苯加氢脱烷基生成苯和乙烷
C2H5 ACID METAL + C2H4 H2
+ C2H6
工艺原理
• 主反应
EB 通过环烷桥向二甲苯转化
工艺原理
• 副反应 二甲苯烷基转移反应
CH3
CH3 CH3 CH3 CH3
CH3
2
+
工艺原理
• 副反应 二甲苯脱烷基反应
CH3 Cat. H2 CH3
CH3 + CH4
工艺原理
• 副反应 加氢开环裂解反应
CH3 + H2 - H2 CH3
CH3 + H2 + H 2 C8H18 2C4H10 - H2
CH3
工艺原理
• 为了减少上述的副反应发生，工业上不断研究开发新
杂质 最高值
非芳烃
C9+ 芳烃 C11+ 芳烃 卤素 氧化物
2 wt%
2 wt% 200 ppmW 2 ppmW 1 ppmW
溶解氧
氮（不含N2） 溴指数
1 ppmW
1 ppmW 20
硫
水 金属含量
2 ppmV
50 ppmV 痕量
进料规格
• 3．自歧化去异构化 含氢气体组成:
补充氢组成 (% mol) 氢气 甲烷 乙烷 丙烷 初期工 77.36 3.73 14.55 3.96 末期工况 76.04 3.70 15.29 4.54
• 空速的定义：表示每单位催化剂的芳烃原 料流量。 WHSV=（反应器液体进料量，kg/h）/ （催化剂总装填量，kg） • 重量空速WHSV：10h-1
液体芳烃空速WHSV
• 当其它条件固定时，空速的大小表明接触时间的长短。 在给定的反应温度下，降低空速增加反应深度，乙苯转 化率会增加，对二甲苯异构化活性会增强，二甲苯损失 也会增大。在较低的重量空速工况下，进料与催化剂接 触时间延长，为避免过多损失，应及时作降低反应温度
反应压力
• 在异构化反应中起主要作用的是氢分压。 所以循环氢的纯度越高，要达到一定的氢 分压其总压也就越低，在增大氢分压的情 况下，乙苯转化率和对二甲苯转化率都会 加快。另一方面，提高操作压力也会引起 二甲苯损失增加，这是因为有部分的二甲 苯加氢饱和，增加了苯环的损失，降低催 化剂选择性。
液体芳烃空速WHSV
异 构 化 反 应 器 反应产物空冷器
压 缩 机 入 口 分 液 罐 产 物 分 离 器
循环压缩机
过滤器
反应进料泵
塔 底 重 沸 炉
脱 庚 烷 塔
异 构 化 汽 提 塔
补 充 H2 自 重 整
补 充 H2 自 歧 化 异 构 化 白 土 塔 去C402 去C403
苯、甲苯馏分去抽提
原料产品规格
的催化剂以提高异构化的选择性，有的还在原料中加
入芳烃的副反应物，如加入甲苯以抑制歧化反应，加 入C8环烷烃以抑制C8A的加氢反应。 • 此外，进料中还含有少量的C8及C9非芳烃，通过催化 作用，发生加氢裂解，生成小分子烃类，从精馏塔塔 顶除去，减少了物料循环量，降低公用工程消耗，提 高装臵的处理能力。
• 设计工艺条件：
反应温度：417/421 ℃ （初期）～466 /470℃（末期）
反应器入口压力：1.37MPaG 氢烃摩尔比：H2/HC＝1 重量空速WHSV：10h-1
异构化培训资料
工 艺 原 理
工艺原理
• EM-4500催化剂系统包括两个催化剂床层，由上层床
(EM-4500T：乙苯脱乙基)和下层床(EM-4500B：二甲苯
催化剂毒物的影响
污染物名称 水 一氧化碳 二氧化碳 硫化氢 氯化氢 影响 削弱催化剂酸性功能,导致可能的设备 腐蚀，属不可逆中毒。 钝化催化剂，属可逆中毒。 钝化催化剂，属可逆中毒。 钝化催化剂，属可逆中毒。 增加催化剂的裂化活性，降低反应的选 择性，并导致可能的设备腐蚀，属可逆 中毒。 中和催化剂酸性中心，导致催化剂活性 降低。属不可逆中毒。 限制指标 最大50 ppm 最大10 ppm 最大10 ppm 最大1ppm 最大2 ppm
丁烷
戊烷 苯 甲苯 C8芳烃 其他
0.08
0.01 0.12 0.13 0.04 0.02
0.10
0.01 0.12 0.13 0.04 0.03
总计
100.00
100.00
产品规格
• 1．自二甲苯异构 化部分去二甲苯分 馏部分的物料组成:
组分 (% wt) 甲苯 乙苯 对二甲苯 间二甲苯 邻二甲苯 异丙基苯 C8+自异构化单元 0.20 1.65 22.83 51.81 23.15 0.0