芳 构 化 装 置20120920

芳构化装置

一、装置简介

芳构化装置，主要原料混合碳四液化气，产品有轻芳烃、重芳烃，民用液化气等。原料混合碳四液化气，通过原料加热炉加热后，在反应器内与催化剂接触，经过低聚、环化，脱氢芳构化反应生成粗芳烃混合物，经过吸收稳定系统分离成合格的民用液化气和混合芳烃，再通过分馏分离成轻芳和碳9以上重芳烃。

装置区共有油、气罐16台，水储罐2台，其中地下密闭排放罐1台，机泵20台套。为了防止污染环境和对操作人员造成损害，装置区所有排放的有机液体均排往密闭排放罐，然后根据情况再进行处理和排放。

二、工艺原理

反应部分：

轻烃芳构化的机理十分复杂。一般认为，轻烃在分子筛的酸中心上芳构化反应时经历下列步骤：a）通过在酸中心上发生化学吸附生成正碳离子得到活化；b)正碳离子进一步脱氢和裂解生成乙烯、丙烯、丁烯和戊烯。这些小烯烃是芳烃分子的建筑单元。这步反应属于吸热反应；c）小烯烃分子在B酸中心上低聚（二聚、三聚）生成C6-C8烯烃，后者再通过异构化和环化生成芳烃前体（带6元环的前体）。这步反应属于强放热反应；d）芳烃前体在L酸中心上通过脱氢

生成苯、甲苯和C8芳烃等。这步反应属于吸热反应。在上述反应中，原料在酸中心上生成正碳离子的步骤最为关键。它决定了芳构化反应的活性和选择性。

C3-C8之间的轻烃分子都可以在催化剂的酸中心上通过脱氢和裂解生成乙烯、丙烯、丁烯和戊烯。当反应温度和催化剂的酸度相同时，从不同碳数的轻烃原料出发，可以得到具有同样热力学平衡分布的乙烯、丙烯、丁烯和戊烯。由于基本建筑单元的种类和浓度分布相近，所以从不同碳数的轻烃原料出发都可以得到苯、甲苯和C8芳烃等产物，并且原料对芳烃产物的分布影响不大。但是，若两种芳构化原料的碳数不同（如C3、C4、C5、C6、C7、C8）、结构不同（如直链烃、支链烃和环烷烃）和碳-碳键饱和程度不同（如烷烃、单烯烃、二烯烃），则其芳构化的活性、热效应和芳烃产率会有一定差别。一般来说，碳数越小的原料在酸中心上生成正碳离子越困难，其芳构化活性越低；在同碳数下，烯烃比烷烃更容易生成正碳离子，因而其活性较高；另外，异构烷烃因可以生成相对稳定的叔碳正碳离子，因此其芳构化活性高于正构烷烃。当用烯烃含量较低的FCC碳四液化气制芳烃时，由于原料中烷烃含量高，活化时需要发生更多的裂解或脱氢反应，因此，虽然此后的烯烃低聚、环化反应为强放热，但整个芳构化反应会表现为净吸热。另一方面，当用烯烃含量较高的裂解抽余碳四或裂解碳五为原料生产芳烃时，由于这些烯烃可以直接通过吸附变成正碳离子，进而发生低聚、环化反应生成芳烃前体，减少了裂解或脱氢反应生成正碳离子环节，所以整个芳构化反应会表现为净放热反应。

值得注意的是，虽然烯烃和二烯烃容易芳构化，但对于进入反应器的芳构化原料中的烯烃和二烯烃含量还是要做适当限制。这是因为，烯烃浓度过高时容易在催化剂表面发生聚合，缩短催化剂单程操作周期。二烯烃的危害甚于单烯烃。在实际生产中，一方面要通过碳五预分离装置尽可能脱除十分容易聚合的环戊二烯，同时要注意保持足够的芳构化干气循环。另外，轻烃中的水分、含氧化合物和裂解碳四、裂解碳五抽提过程中采用的含氮溶剂（DMF）也是催化剂的毒物，应该加以严格控制。其中，水分和含氧化合物反应生成的水合物能够钝化催化剂上的酸性活性中心，使催化剂减寿；DMF等溶剂则能在催化剂上发生高温聚合，缩短催化剂单程操作周期。

几个基本概念

a）催化剂的活性

1.表示催化剂对反应加速作用的强弱。

2.转化频率：即单位时间内每个活性中心引发的总包

反应的次数。

3.反应速率：单位重量催化剂，反应产物在单位时间

内增加的物质的量。

4.速率常数

5.活化能

6.达到某转化率所需的最低反应温度。

反应中液体转化率是芳构化催化剂活性的主要指标。

反应器芳构化转化率

=(总烯烃进料量-反应器流出物中烯烃量)/总烯烃进料量b）空速：

混合碳四中烯烃是芳构化反应器中按化学式计量的反应物，它的进料量决定装置的生产率。

空速为：

烯烃空速=kg烯烃h-1/kg催化剂

在催化剂床层中反应混合物料的停留时间取决于包括干气和烯烃、烷烃等部分物料在内的总流率，或者：总空速=kg反应混合物料h-1/（kg催化剂）

当装置在低于设计能力下进行生产，空速将降低，停留时间增长，烯烃转化率增加。但有些副产物，特别是干气会增加，可以调整操作条件以得到最佳结果。

三、工艺流程本装置工艺过程分为反应部分、再生部分、

吸收稳定部分、分馏部分、辅助系统五大部分。

1.1.3.1 反应部分

反应部分又分为原料预处理和反应两部分。

1.1.3.1.1 原料预处理部分

混合重碳四由球罐进装置后通过原料泵加压，进入原料气酸洗罐前的静态混合器与酸洗循环泵抽出打循环的磷酸二氢钠溶液充分混合后，进入原料气酸洗罐。罐内设填料一段，罐底设酸洗循环泵（P624A/B），酸液循环使用。通过酸洗罐脱出原料气中的含氮类物质，自压进入原料气水洗罐。原料水洗罐的作用是将原料气进装置时携带的酸液除去，罐内设填料一段，水洗注水泵（P625A/B）向罐上部注水，水洗用水连续排污。

酸洗、水洗后的原料气经过聚结器脱水后依次进入反应产物与原料换热器（E601/1.2.3.4）、原料汽化器（E602A/B）与反应产物换热，温度升高到260℃左右，进入原料加热炉加热到280℃，为反应器进料。同时在两台原料汽化器（E602A/B）之间的管线上为原料注水。由于此处温度为150℃以上，可以使水充分汽化，不易沉积。

1.1.3.1.2 反应部分

本装置反应分为混合碳四芳构化反应。

芳构化装置采用固定床间歇反应-再生的操作方式，反应部分采用一台加热炉，两台反应器。每个反应周期由一个反应器独立完成，两个反应器交替使用实现整个芳构化装置的连续化生产。由于液化气芳构化反应为强放热反应，由于反应器分为上下两段为了防止反应器床层飞温，故反应器上段温度由原料加热炉出口温度控制，下段床层温度由冷的新鲜原料来控制。

原料液化气由装置区原料泵升压后经原料脱碱氮系统进入原料聚结器TS101脱水，由进料调节阀（FRC-6102）控制流量.再与反应产物充分换热、汽化后（E-601/1.2.3.4、E-602/1、2）进入原料加热炉(F-601)，加热至一定反应温度后（260-280℃），进入芳构化反应器(R601A或B)顶部。反应压力由富气压缩机所带负荷、反应压控（PIC-6106B）和（反飞动）PIC-6106A控制。

反应条件：反应压力：0.55MPa 气压机入口压力≯0.05 MPa

反应温度：1#温度360-3800C

进料重量空速：1.09h-1

从芳构化反应器（R601A/B）出来的反应产物经过换热器（E-602/1、2、E-601/1.2.3.4）、冷却器（E-603）换热冷却后（40℃）进入反应产物分离罐（V-601）进行气液分离，液相经泵压送至吸收稳定部分吸收塔中，气相进入气压机。

1.1.3.2 再生部分

再生部分包括催化剂再生，干燥剂再生和脱硫剂的更换三部分

1 催化剂再生

随着反应时间的增长，芳构化催化剂会因表面积炭而逐渐失活。当催化剂上的积炭量达到一定值时，需要通过再生来恢复其活性。芳构化催化剂的再生采用贫氧烧焦再生，分5个阶段进行。先建立一个闭路循环系统，再生气循环使用。