镇海对二甲苯联合装置工艺技术特点

化工设计通讯

ChemicalEngineeringDesignCommunicationsVol.29No.2Jun.2003

镇海对二甲苯联合装置

工艺技术特点

谭永忠:(1968)),1991年毕业于华东理工大学石油加工专业,工程师,现从事炼油技术工作。

谭永忠

(镇海炼化公司炼油五部,浙江宁波315207)

摘 要 镇海炼化45万t/a对二甲苯联合装置采用法国IFP的ELUXYL

工艺,本文介绍该装置的工艺技术特点。

关键词 对二甲苯 ELUXYL工艺技术 特点

[中图分类号]TQ241.1+3 [文献标识码]A [文章编号]1003-6490(2003)02-0050-04

化工工程公司(LPEC)负责工程设计。本文将简

0 引 言

对二甲苯作为聚酯工业的基本原料,其市场需求一直保持增长势头。国内企业的PX生产基本上与下游加工相配套,自产自用,商品流通量不大。但随着聚酯工业的强劲发展,PX需求将有较大的增幅,为满足国内市场日益增长的需求,增加PX产量是在必行。镇海45万t/aPX联合装置是镇海炼化公司800万t/a炼油工程中的一个项目,其对二甲苯产品主要为仪征化纤的扩建PTA项目提供原料。镇海45万t/aPX联合装置是国内单系列规模最大的装置,采用国内与国外先进技术相结合的组合工艺技术方案,吸附分离选择了法国石油科学研究院(IFP)的ELUXYL工艺技术;异构化采用了北京石油化工科学研究院开发的SKI-400型催化剂及操作参数。吸附分离、异构化和二甲苯精馏3套工艺物流联系紧密的装置统一由法国IFP提供工艺包,由中国石化洛阳石油

收稿日期:2003-02-15要介绍对二甲苯联合装置工艺技术特点。

1 装置介绍

1.1 装置组成

PX装置由对二甲苯吸附分离部分、二甲苯异构化部分、二甲苯精馏部分及联合装界区内配套的公用设施组成。其目的产品为45万t/a对二甲苯和4.5万t/a邻二甲苯(流程见图)。

对二甲苯吸附分离部分的目的是利用选择性吸附剂和解吸剂在模拟移动床内将C8芳烃中的对二甲苯与其它三种同分异构体分离,以达到生产高纯度对二甲苯的目的。该部分由吸附分离和产品分离两个部分组成。

二甲苯异构化部分的目的是在催化剂作用下,将自对二甲苯吸附分离部分来的贫对二甲苯的C8芳烃转化为对二甲苯趋于平衡的C8芳烃。该部分由反应和产品分离两个部分组成。

第2期谭永忠:镇海对二甲苯联合装置工艺技术特点

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二甲苯精馏部分具有双重作用:一是从C8+

重整生成油和异构化C8+芳烃中分离出吸附分离

原料C8芳烃和邻二甲苯产品;二是为吸附分离和异构化两部分供应热量。

图1 镇海45万t/aPX联合装置方框流程图

1.2 生产方案

二甲苯精馏部分将来自新建连续重整装置的脱庚烷馏份经脱庚烷塔T404处理后得到的C8

+

吸附分离部分的核心,该工艺是根据模拟移动床逆流选择性吸附原理,将含有4种C8芳烃同分异构体的混合进料从不同位置引入装有24个吸附剂床层的吸附塔,由于吸附剂对4种C8芳烃同分异构体吸附能力强弱的差异,吸附能力较弱的乙苯、间二甲苯和邻二甲苯很快随脱附剂从吸附剂中脱附出来,称为抽余液;而吸附能力较强的对二甲苯则缓慢地随脱附剂从吸附剂中脱附出来,称为抽出液,从而达到分离对二甲苯的目地。进料、抽余液、抽出液、脱附剂和反洗液5股物流通过144个控制阀来实现选择性吸附分离的连续操作。该工艺可得到纯度为99.8%以上的对二甲苯产品,回收率可达96%。1997年该工艺在韩国双龙首次工业化,装置规模为0.5Mt/a,是目前世界上规模最大的单系列PX吸附分离装置。至今,全球已有3套/ELUXYL0对二甲苯吸附分离工艺的PX联合装置。

ELUXYL工艺是在2台吸附塔共计24个床层中进行的,每个床层在塔外均接有5根工艺管线及控制用的球阀分别与5股物流总管相连,另外在塔外相邻床层之间还分别有1根工艺管线及控重整油、老连续重整装置来的C8+重整油及二甲苯异构化部分的C8+芳烃进行切割分离,为对二甲苯吸附分离部分提供C8芳烃原料;对二甲苯吸附分离部分采用模拟移动床吸附分离工艺从C8芳烃中提取高纯度的目的产品对二甲苯;二甲苯异构化部分是在异构化催化剂作用下,将从对二甲苯吸附分离部分来的抽余液(贫PX的混合C8芳烃)转化成对二甲苯趋于平衡的混合C8芳烃,使不平衡的混合C8芳烃向平衡方向转移。这种组合的对二甲苯联合装置是以重整生成油为原料生产对二甲苯产品的最佳组合工艺。

2 二甲苯联合装置主要工艺特点

2.1 对二甲苯吸附分离部分

该部分的核心是IFP的/ELUXYL0对二甲苯吸附分离工艺和SPX3000吸附剂。

ELUXYL对二甲苯吸附分离工艺是对二甲苯52

化工设计通讯

第29卷

制用的球阀,所以24个床层共设有144套管线与球阀,通过计算机程序控制这些阀门的切换操作,来实现模拟移动吸附分离。在实际操作的任何一个时间内,只有25个阀门处于开启状态,其余119个阀门全部关闭。

由于控制阀彼此之间相对独立,适应性强,可根据工艺需要改变吸附塔4个区之间床层数的分配来协调PX的纯度与收率之间的关系;当某个控制阀出故障时,可将该故障阀切出进行检修而不影响装置的正常生产;由于每个床层的5根工艺管线分别始终流过一种特定介质,不存在介质之间污染的问题,可减少管道冲洗。这些选用的特阀均己经过10万次开关的泄漏率实验,达到了IFP认可的指标。

2台吸附塔内分别设置13层塔盘,塔盘间设12个分子筛床层。每层塔盘由16块塔板组成,每层塔壁均设有从塔外引入的分配器,分别与各室相连。IFP采用密相装填技术,可避免吸附剂床层出现沟流和塌陷。每个床层内部结构中分成若干吸附室,其大小规格已在中试实验中得到验证,保证了液体分配均匀。

在2台吸附塔循环泵出口设置了在线罗曼光谱仪的探头,并与RAMAN仪相连,通过光纤传输到装有软件的PC机内,可将每10s所取的一个样品计算处PX、MX、OX、EB和甲苯的相对含量,并画出沿吸附塔的浓度分布图送入PLC机显示图形。RAMAN在线光谱仪所显示浓度分布曲线能够及时并直观地检测和观察到吸附塔操作中浓度的分布和变化趋势,帮助操作人员监视操作情况,便于分析问题和调整操作。2.2 二甲苯异构化部分

采用北京石油化工科学研究院的SKI-400型二甲苯异构化催化剂,该催化剂具有良好的活性和稳定性,与国外同类型催化剂相比还有良好的选择性。

设置循环塔将分离出的一部分C8非芳烃直接循环回异构化进料,从而减少了对二甲苯吸附分离部分的规模并优化了联合装置的总流程配置。为减少反应系统压降,采用低压降的径向反应器和多流路门型结构的反应进料加热炉。

异构化进料换热器由于热负荷高达106MW,选用国外高效焊接板式换热器,与选用多台单管程立式换热器相比:可增加换热深度以充分回收反应产物的热量,从而达到节能蹬目的,同时可减少占地面积并避免多台换热器并联时进料分配不均等问题。

2.3 二甲苯精馏部分

二甲苯精馏部分在整个联合装置中起承上启下的作用,与联合装置中的各部分除了密切的物料联系外,还有密切的热物流联合利用关系。

该部分从新建连续重整装置的脱庚烷馏份、老连续重整装置来的C8+重整油和异构化C8芳烃中分离出对二甲苯吸附分离部分所需的C8芳烃原料,并生产4.5@104t/a邻二甲苯产品。

为了保证邻二甲苯的纯度达98%,采用了2台不同功能的二甲苯塔,其中的二甲苯再蒸馏塔处理C8+重整油和大部分的异构化C8芳烃,而二甲苯分馏塔则只处理剩余的小部分异构化C8芳烃,塔底切割所需的邻二甲苯送往邻二甲苯塔作为进料。此方案在国内同类装置中是首次使用,其主要目的是避免由于上游重整装置原料的变化而导致C8芳烃中含有少量的C9P+N,从而影响邻二甲苯产品的纯度,此外也可减少一套大型化塔系统带来的难题。

二甲苯再蒸馏塔和二甲苯分馏塔采用热回流方案,提供下游装置热进料,有利于节能降耗。

二甲苯再蒸馏塔和二甲苯分馏塔由于气液相负荷很大,所需塔盘数很多,经过方案比较,决定选用UOP的多降液管(MD)塔板,这样塔盘间距可由600mm降至400mm以下,使塔高降低9~37m,而且塔径可缩小700~1400mm,在节约投资的同时简化了大直径塔的支撑问题。2.4 联合装置的热联合

该联合装置共有精馏塔10台,负荷又很大,需要给每台塔提供大量热能,而塔顶又产生大量的低温潜热。若塔底采用加热炉供热,塔顶潜热+

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采用空冷器进行冷凝冷却,则能耗相当大,设备投资也很大。为了节约能耗,充分挖掘利用联合装置中的潜热资源,进行装置之间的热联合是十分必要的。经过优化计算,得到如下较先进又合理的热联合方案。

1)塔提压从而提高塔顶物流温位,为其它塔塔底供热。

二甲苯精馏部分的二甲苯再蒸馏塔和二甲苯分馏塔提压操作,相应提高塔顶气相物流温度,大部分物流潜热供给对二甲苯吸附分离部分的抽余液塔重沸器作热源,而自身冷凝成液相;小部分物流通过1台蒸汽发生器产生1.0MPa(G)蒸汽,并联操作来进行调节。

2)塔底重沸炉作为热载体炉集中供热二甲苯精馏部分的二甲苯再蒸馏塔重沸炉除为自身供热外,还为对二甲苯吸附分离部分的脱附剂再蒸馏塔重沸器、二甲苯异构化部分的脱庚烷塔重沸器和本部分的邻二甲苯塔重沸器供热。

二甲苯精馏部分的二甲苯分馏塔重沸炉除为自身供热外,还为异构化部分的循环塔重沸器和本部分的重整油分馏塔重沸器供热。

3)加热炉对流段的热联合利用

二甲苯分馏塔和二甲苯再蒸馏塔重沸炉对流段除分别预热来自异构化部分脱庚烷塔底的C8芳烃作各自的进料外,还用来增加各塔顶蒸汽发

生器发生的低压蒸汽的过热度。

二甲苯异构化部分进料加热炉对流段提供本部分脱庚烷塔底所需的部分热源。

二甲苯再蒸馏塔重沸炉单独设置水热媒烟气-空气预热系统,二甲苯异构化部分进料加热炉和二甲苯分馏塔重沸炉共设1套烟气-空气预热系统,从而使各炉子效率均达90%。

装置内设备间进行热利用,如对二甲苯吸附分离部分的热脱附剂和热的C8芳烃进料分别为本部分提纯塔的2台重沸器供热,并采用了热负荷先进控制方案进行调节。

3 结 语

镇海45万t/aPX联合装置是国内单系列规模最大的装置,采用国内与IFP的ELUXYL吸附分离工艺技术相结合的组合工艺技术方案,并采用了UOP的多降液管塔盘和高通量管换热器等新技术。为我国PX生产引入了新的工艺技术。

参 考 文 献

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(上接第49页)

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ChemicalEngineeringDesignCommunications Vol.29

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ConstructionintheFactory

HeLike

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Abstract:HA/O1#O2processwasdevelopedtotreatorganicindustrialwastewater.Thisarticledescribestheprocessflow,mainparameters,treat-mentmechanism,systemstartandoperatingeffectofHA/O1#O2processformixedwastewaterinrefineryandpetrochemicalindustries.

keywards:HA/O1#O2process,wastewatertreatment,designandoperation