用吸附分离技术优化石脑油原料质量的探索.pdf

原朴机化乙烯工 业拓,曰附丫比别卫用吸附分离技术优化石脑油原料质量的探索崔德森,姚志龙中国石化集团石油化工科学研究院,北京,仪旧摘要石脑油作为蒸汽裂解工 艺的主要原料,其性质直接影响裂解主要产品收率和裂解炉操作周期石脑油中不同烃类组成的裂解性能存在较大差异探索试验结果表明采用吸附分离技术可以做到正构、非正构烷烃的分离,从而优化蒸汽裂解制乙烯和催化重整装里的原料,但需要有足够的石脑油资源和催化重整工艺装里生产能力关健词石脑油吸附分离蒸汽裂解据预测,今后几年全球乙烯的需求量将按每年一的速度增长,正处 于经济高速发展时期的中国,对乙烯的需求量会更大,各石油化工企业可通过改造现有装置或新建装置来满足日益增长的乙烯需求随着乙烯生产能力的扩大,裂解原料,特别是优质裂解原料的供需矛盾日益突出目前,国内蒸汽裂解装置进料 中,石脑油占印以上石脑油是正构烷烃、异构烷烃、环烷烃及芳烃等多种烃类的混合物在以自由基理论为基础的蒸汽裂解工艺 中,不同种类的烃对乙烯生成的贡献大小有着显著差异一般来说,正构烷烃的乙烯收率最高,其次是环烷烃、异构烷烃,而芳烃对乙烯生成无贡献因此,若将石脑油中正构、非正构烷烃分开其中,正构烷烃作为生产乙烯的原料,非正构烷烃用作催化重整装置的进料,就可以充分利用石脑油资源,实现”宜烯则烯、宜芳则芳、宜油则油”原料优化选择的目的。

众所周知,石脑油馏分馏程范围较宽,一般精馏方法难以实现正构、非正构烷烃的分离以分子筛为吸附剂的吸附分离技术,是一种较理想 的正构、非正构烷烃分离方法全馏分石脑油包含了一馏分,其中馏分中仍含有大量约的正构烷烃,是蒸汽裂解制乙烯的重要优质原料资源因此,由全馏分石脑油中分离出正构烷烃作为蒸汽裂解制乙烯原料,对我国有效利用裂解原料,提升乙烯工业 的经济效益是否有实用意义,需要试验研究来加以探索文献简介年美国公司公开 了阮犯家族的田诬汤工艺,该工艺以全馏分石脑油为原料,采用液相模拟移动床工艺,分离全馏分石脑油中的正构、非正构烷烃正构烷烃作为蒸汽裂解制乙烯装置的进料,而非正构烷烃作为催化重整装置的原料该工艺仍处 于试 验阶段,尚未工业化田五工艺与蒸汽裂解、催化重整装置组合,全馏分石脑油进人模拟移动床吸附装置,在液相条件下吸附石脑油中的正构烷烃贫正构烷烃的石脑油馏分作为吸余油离开吸附装置,进人吸余油分离塔,分离出轻的脱附剂后作为催化重整装置的进料而吸附在吸附剂上的正构烷烃经较轻的脱附剂脱附后,作为抽出液 由吸附装置送到抽出液分离塔,脱除脱附剂后的正构烷烃馏分用作蒸汽裂解制乙烯装置的原料采用目卫工艺后,由于进人蒸汽裂解装置原料中正构烷烃浓度升高,而进料量不变,势必要增加全馏分石脑油的总需求量。

为减少 由此带来的影响,川卫工艺中规定裂解原料 中的正构烷收稿日期二拓一能一作者简介崔德春一,男,高级工程师,一直从事蒸汽裂解工艺的研究,已发表论文近篇,申请中国专利项··乙烯烃 的浓度为让按 此 要求,、、、,艺’专统从全溜分石 脑油中分 离出轻石脑油进人裂解炉、重石脑油进人催化重整装置生 产高辛烷值汽油或芳烃的组合土艺川比,乙烯 收率可从啄了‘的增加到丙烯收率不变吸附分离试验部分试验原料从我国现有的蒸汽裂解装置专用石脑油原料标准看,石蜡基的石脑油基本满足标准的要求,是优质的裂解原料环 烷 基 石脑油是催化 币整艺的优质进料,基本卜不作为裂解昧料‘,问基石脑油性 质介于两者之间,而眺被’‘泛使川如何提高这部分石脑油 的裂解性能 对我 旧乙烯仁业生 产具有现实意义因此,探索试验采用中间基 全馏分石脑油 其组成及性质见表表中间墓全馏分石脑油的组成及性质项目一忽数正构烷烃质量分数科异构烷烃质量分数飞,“、环烷经 质最分数,、芳烃仁质量分数肠密度·《、,,一’‘实际胶质又啤·叨正’、硫含量丫一’氮含量厂平·』’、碳 含量丈贡量分数、,倪氢含量 质量分数,‘卜所用 吸附剂为人分子筛,其物化性质见表。

表分子筛物化性质、卜第卷艺的操作温 度影响分子筛的吸附 容量和吸 附速度以人分子筛为吸附剂,由中间基全馏分石脑油中分离正构烷烃是物理 吸附过程,不同吸附空速将影响吸附原料在吸附柱 中的流动线速,从 而会对吸附原料中正构烷烃 的扩散速度造 成影响同时 石脑油中含有一 定 量的芳烃,在吸附分离过程中,芳烃会吸附在吸附剂的表面,从而会对正构烷烃的吸附产生一定影响〔几通过对吸附工艺条件的研究和优化以及脱附剂、置换剂种类的优选,分别以中间基全馏分石脑油、未脱芳烃石脑油 为原料的吸附分离装置抽出液、脱芳烃后石脑油为原料的吸附分离装置抽出液作为蒸汽裂解装置 的进料其作为蒸汽裂解原料的性质见表表石脑油原料和正异构烧烃吸附分离抽出液的性质,卜 间基全馏分石脑油未脱芳烃抽出液脱芳烃后 抽出液外观形状堆积密度厂比表面积孔容通·裕平均子‘ 庵 岛,『·,一’召·,灰白色球形军 旧试验设备及方法以人分子筛为吸附剂,由中间基全馏分石脑油中分离正构烷径的 试验是在吸附剂装量 为滋的单根 不锈钢吸附柱 中完成的,吸附床层和预热炉温度电加热控制吸附原料、脱附剂 由微奄柱塞泵训量后送人吸附床层吸附原料、置换剂、脱附剂的切换通过 预热炉前的四通阀进行操作吸余液、置换液以及脱附液分别收集,吸附分离工艺的结果考虑到分子筛吸附过程是放热过程,吸附几构协食收率质量分数,田,抽出液收率 质峨分数犯密℃,,,二,一,住’。

栩℃‘翅午极含从质鼠分数、,呱巧位幻田瀚程范围一份一下’一豹一】匆一族组成质蛰分教,水,‘链烷灶创怕·印构汁构门乃 环烷蜂’劝书注犯’,烯烃价欢二爷长一一下「刀里丹‘产卫竺玉一生竺共·吸附工艺对裂解原料性质的影响、采用两种吸附分离工艺,均可以有效改着石脑油原料性质主要表现在裂解原料氧贪量的提高、值大幅度下降、值提高、族组成分析中链烷烃含量和正构异构比增加一只分离异构烷烃和环烧烃的抽出掖的性质比脱芳径后再分离异 构烷烃和环‘ 烧烃的抽出液性质,从表观上有较大差即,对裂解性能的影响会更大、在石脑油馏分中芳烃侧链基本上只有甲基,裂解反应基本上没有乙烯或其它目标产品生成因此石脑油馏分芳烃含量高时,裂解时乙烯、三烯收率低,且易于结 焦,操作周期倾冷为此必须控制第卷崔德春等用吸附分离技术优化石脑油原料质量的探索裂解原料的芳烃含量用吸附分离工艺后的原料性质因得到优化,故采用高苛刻度裂 解时,操作周期也可以得 到保证蒸汽裂解评价试验为便于该研究数据比较的需要,裂解评价条件采该研究选 择的中间基全馏分石脑油,其性 质用中等和高苛刻度两种工况不符合我国乙烯装置专用石脑 油原料标准,属于以表中的种原料,选择在等和高苛刻度较差的裂解原料。

工业应用时,为了保证操作周条件下进 行 裂 解 性能评价 试验,试验结果 见表期,通常采用中等或 中等以下 的裂解苛刻度表裂解性能评价试验结果质量分数,原料油中间基全馏分石脑油未脱芳烃抽出液脱芳烃后抽出液裂解苛刻度中等高中等高中等高裂解气收率乙烯气相产品丙烯混合碳四总三烯收率裂解油收率肠液相℃裂解焦油总三苯收率岁︵燕李洲鸽︶并要寒阅中间基全馏分石脑油的裂解评价试验结果在不同的裂解苛刻度条件下,裂解主要产品收率和分布存在较大 差距裂解苛刻度越高,裂解转化率越高,裂解气相产品中的乙烯、三烯收率增加,丙烯、混合碳四收率下降裂解液相产品中的大于℃裂解焦油和三苯收率增加一宋脱芳烃抽出液裂解评价试验结果由于脱异构烷烃和环烷烃后的抽出液芳烃含量较高,裂解气体产率提高了左右,乙烯收率提高于约个百分点,丙烯收率提高了一个百抓氛生烯收率提高了约个百分点〕液相产品中大于职℃裂解焦油 的收率下降了个百分点,对延仗裂解操柞周期有利一袱努烃后抽出液裂解评价试验结果由手脱弃构烷烃、环烷经和芳烃后,抽出液以链烷烃为主对于这类裂解 原料,其裂解行为主一 婪袅魂为含量较高的各单体烃的裂解性能从原琳裂解规律来着,正构烷烃较异构烷烃有利手生成乙烯,异构烷烃有利子生成丙烯。

裂解试验结果表明与中间基全馏分石脑油原料相 比,裂解气体产率提高了一,乙烯收率提高了约个百分点,丙烯收率提高了个百分点,三烯收率提高了约巧个百分点液相产品中大于以℃裂解焦油 的收率下降了近,可以很明显地提高裂解操作周期由表和表作图见 图可以看出中间基全馏分石脑 油、抽出液和单程乙烯 收率的关系如果确定了单程乙烯收率的目标,则相应抽出液收率也基本上可以确定如果单纯为了提高原料的单程乙烯收率,抽出液的收率过低,会大幅度减少石脑油原料的数量,同时增加了吸附分离工艺的能耗抽出液收率质量分数,图,中间基全馏分石脑油、抽出液和单程乙烯收率的羊 蒸抽卜裂解高苛刻度裂解中苛刻度吸附分禽与蒸汽裂解装置组合的物料衡算川吸附分离与蒸汽裂解装置组合的物料衡算以的蒸汽裂解装置为基准以中间基 全馏分石脑油为例,吸附分离工艺的正构烷烃收率、蒸汽裂解装置乙烯收率以上述试验数据为基础衡乙烯工 业第卷算结果见表和表衰采用不同工艺组合时装进料一及石脑油招求,蒸汽裂解装乙烯收率燕汽裂解装中间墓全馏分 置进料组分质量分数,置进料量石脑油需求中间基全馏分石脑油未脱芳烃抽出液脱芳烃后抽出液功卜期 又创〕衡算基准乙烯产量“氏衰维持燕汽裂解装总进料一时石脑油招求一及乙烧产,蒸汽裂解装乙烯收率中间基全馏分乙烯产乙烯增置进料组分质量分数,石脑油需求量蛋幅分离工艺优化蒸汽裂解制裂解原料,可在不 改变现有蒸汽裂解装置 的基 础上增产乙烯,其最高增幅可达。

但由于采用吸附分离工艺优化蒸汽裂解制乙烯原料时,将一部分乙烯产率较低的异构烷烃、环烷烃分离出来,因此使可生成乙烯石脑油总量减少故为保证乙烯产量就需要更多的石脑油资源在此研究中,采用 吸附分离工艺优化中间基全馏分石脑 油,若保证乙烯产量仍为以,该石脑油需求量高达一,需求增加以上中间基全馏分石 脑油未脱芳烃抽出液脱芳烃后抽出液基准吕捉衡算基准装置总进料量砚“出表和表的物料衡算结 果表明,采用吸附吸附分离、催化,整和燕汽裂解的组合吸附分离、催化重整与蒸汽裂解装置组合的物料衡算以“的蒸汽裂解装置为基准,石脑油的需要量以表数据为基准,衡算结果见表表吸附分离、催化,整和燕汽裂解的组合的物料平衡燕汽裂解装进料组分乙烯收率质量分数,燕汽裂解装进料量中间基全馏分石脑油需求量由催化重整装置进料量中间基全馏分石脑油未脱芳烃抽出液脱芳烃后抽出液阴粼又印印衡算基准乙烯产量口由表可 知,当采用 吸附分离工艺优化石脑油原料时,不论是否采用脱芳烃 的方式,为了满足“乙烯装置优质原料,配套的催化重整装置的规模均要在“左右,约是蒸汽裂解工艺生产能力的倍结论在一定条件下,以分子筛为吸附剂可以实现 中间基全馏分石脑油 中正构、非正构烷烃的分离,从而优化蒸汽裂解制乙烯和催化重整装置的原料。

中间基 全馏分石 脑油 中芳烃 不仅影响吸附剂的吸附性能,而且在燕汽裂解制乙烯过程中易生成积碳,缩短蒸汽裂解装置的操作周期选用吸附分离工艺优化蒸汽裂解 原料时,应考虑芳烃脱除与正构烷烃吸附分离的组合工艺吸附分离优化裂解原料技术的开发可以实现”宜烯则烯、宜芳则芳、宜油则油”资源优化战略,在现有蒸汽裂解装置上增产乙烯但吸附分离工艺的应用,将石脑油中不适宜作为制备乙烯的组分分离出来,为保证乙烯产品 的总量就需要有足够的石脑油资源根据探索试验结果,为了优化石 脑 油 原料,需要同比配置约倍规模的催化重整工艺装置,就我国当前的炼厂加工流程和成品油配置状况是没有可能实现的由于历史的原因,我国原油资源的分配、炼油企业的分布较为分散,难以实现石脑油资源的规模供应因而,限制了吸附分离优化蒸汽裂解原料技术的应用么权 翔 孰 巍叨、川、 、、,止 址默,骂 监、输嵘 枷准黔 娜 狱 撼镌 象或长 段 二笔 份 孺孺,‘俪“’而一羔恕默蹂嘿总黑粼嚣井绿监默数拙诸踢器⋯欲谓盟黑澡 韶 留 粼井 答忽 窝 课息犷 黑忽鉴枷几 五云, 声 下砂确赫滚司』此责出之用 少 、及,尸以名肠卯 加七卜面州勺 , 旧油组咖 二黯蹂 骂羲恶黑侃居荔汰瓢忠墨比器豁篇韶碧职黑梦 多鑫 犯刀眠玉们。