本文以某炼化公司60万吨/年对二甲苯芳烃联合装置中异构化单元的脱庚烷塔顶干气排放量为研究对象。本装置二甲苯异构化单元采用中国石化石油化工科学研究院开发研制的工艺包和RIC-200型催化剂, 催化剂类型为乙苯转化型, 装填量102.8吨。这是RIC-200型催化剂在国产化大型芳烃装置的首次工业应用, 经过异构化的投料开工后, 对其进行一系列性能考核, 工业标定结果表明此异构化工艺合理, PX生成率、乙苯转化率、单程C8芳烃损失率等指标均超合同指标要求, RIC-200型催化剂性能达到了预期结果[5]
1 异构化单元工艺流程和异构化反应主要副反应
从抽余液塔侧线采出的贫PX混合C8芳烃与循环氢一起进入板式换热器混合与反应产物换热后, 再通过加热炉加热到反应温度后进入反应器, 反应产物与混合进料换热后经湿空气冷却器冷却后进入高压分离罐, 高压分离罐分离的顶部气体继续至循环氢压缩机入口进行循环, 少部分顶部气体作为排放氢来提高氢纯度, 分离罐底部液体进入脱庚烷塔分离, 脱庚烷塔分离出的塔顶轻组分部分送入汽提塔, 不能冷凝的塔顶气送至燃料气管网, 气提塔的液相从塔底送至抽提单元, 脱庚烷塔塔底物经过白土塔进入二甲苯分离单元。
本装置应用的RIC-200型C8芳烃异构化催化剂是烷基转移型催化剂, 烷基转移型催化剂二甲苯异构化反应副反应主要有:
(1) 二甲苯岐化反应
() 二甲苯加氢脱烷基生成甲苯与甲烷
(3) 乙苯加氢脱烷基生成苯和乙烷
(4) 加氢开环裂解
异构化反应的副反应将导致C8芳烃的部分损失, 尤其开环裂解反应。为了减少副反应的发生, 工业上不断研究高选择性的异构化催化剂。
2 异构化反应对干气排放量的影响
反应温度和压力是异构化反应两个极其重要的条件, 异构化反应温度是控制乙苯转化率和对二甲苯异构化率的主要参数。提高反应温度能增加反应深度, 二甲苯异构化活性会提高, 但是过高的反应温度会导致二甲苯损失增大, C8芳烃 (C8A) 的岐化反应和非芳烃的裂解反应会加剧, 因此要从最佳经济角度考虑最佳温度操作点。
脱庚烷塔顶排放气量与异构化反应温度之间的关系, 可以看出温度对反应有一定的影响, 提高温度能加快反应速率, 促进异构化反应达到平衡深度, 相应的副反应也必然增多。
3 进料组分的影响
异构化进料组分对异构化反应有着重要的影响, 尤其是乙苯含量的变化对乙苯转化率影响明显, 我们通常根据乙苯的转化率和PX的转化率来调整反应的温度与压力。随着侧线进料C8非芳烃 (C8NA) 的增加 (高压分离罐压力0.75MPa, 反应温度382℃) , 发现干气排放量减少。乙苯转化型催化剂将乙苯转化为二甲苯主要分两步, 第一步将乙苯加氢变为环烷, 第二步环烷异构后脱氢变为二甲苯。所以分析原因可能是C8非芳烃 (主要是非芳C8环烷) 的增加, 减弱了第一步加氢反应的程度, 使加氢裂解副反应减少。有研究表明反应初期投料时由于二甲苯回路中的C8非芳烃含量较低, 当异构化反应器进料中C8非芳烃含量达到8%左右时才能有效控制异构化反应温升[5], 所以C8非芳烃的存在大大降低了异构化剧烈程度, 从干气排放减少可以看出。
随着进料中乙苯组分累积的越多 (高压分离罐压力0.82MPa, 反应温度379℃) , 反应温升会提高, 干气排放量也会相应提高, 但是随着反应生成的C8非芳烃相应增加, 排放量亦趋于平稳。
4 空冷冷后温度对排放的影响
异构化反应产物在进入高压分离罐前需要进降温, 现装置采用五台湿空冷来控制反应产物的物料气液分离温度。控制合适的分离温度对产物分离有着重要的意义, 温度太高会造成气液分离不清, 重组分进入循环氢系统, 有可能使压缩机带液运转, 产生恶劣影响;如果温度太低, 能耗增加且容易造成部分氢气进入脱庚烷塔系统。所以冷后温度设置越低越会导致氢组分混入罐底物料进入脱庚烷塔, 最后作为塔顶干气排放进入燃料气管网, 但是空冷冷后温度对干气排放量的影响较弱。
5 结语
影响脱庚烷塔塔顶干气排放量有很多因素, 但是主要与异构化反应有关, 所以在稳定其他因素后, 干气排放量可以作为异构化反应深度的一个参考。合适的反应温度与压力对控制好合适的异构化反应深度具有重要意义, 能够有效降低系统的C8的损失, 并且对降低催化剂失活速率起到重要作用;脱庚烷塔的精细操作能有效阻止C8环损, 通过优化调整可以尽可能减少C8非芳烃从塔顶损失, 达到节能降耗的目的。
摘要：为了研究芳烃异构化反应过程的深度, 该文通过对某炼化公司芳烃联合装置异构化反应后脱庚烷塔顶排放干气为研究对象, 研究了反应温度、反应压力、反应后冷却温度以及脱庚烷塔的操作等因素对干气量的影响。
关键词：干气排放量,RIC-200型催化剂,反应深度,C8非芳,乙苯
参考文献
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