关于对二甲苯吸附分离工艺改进的相关研究

马小坤

摘要：本文主要是关于二甲苯吸附分离工艺改进方面的，探究吸附塔每个功能模块床层数以及空体积的比例和床层总数对吸附能力的作用。

关键词：对二甲苯；吸附分离工艺

C8芳烃各异构体间的沸点非常相近，很难采取正常的方法进行分离，通常工业所采用的方法是模拟移动床（SMB）吸附分离法，而对二甲苯（PX）就是其关键的产物。对二甲苯的吸附分离工艺主要包括：UOP公司的Parex、Axens公司的Eluxyl以及中国石化的SorPX。而我国的石油化工科学研究院对芳烃吸附分离技术的研究是从二十世纪七十年代初开始的，分别研究出了RAX-2000A和RAX-3000型号的对二甲苯吸附剂。中国石化在2011年研发出了分离对二甲苯的模拟移动床吸附分离成套技术，并有了很大的进步。由于芳烃技术的日益壮大以及市场剧烈的竞争力，使得对吸附分离工艺以及成本方面有了很多的需求。因为SMB过程吸附分离工艺非常的复杂，在试验方面具有很大的限制。如今要求模拟的过程应迅速、便捷，因此对工艺的改进研究变得更加主要。Minceva与Rodrigues将工业PX模拟移动床吸附分离设备作为研究的对象，对真实移动床（TMB）与模拟移动床（SMB）进行了比较，发现这两种方法对模拟移动床设备的稳定性方面非常的相近。

一、模型的建设

模拟移动床（SMB）吸附分离PX的流程为：随吸附剂床层的内液流向，由上至下的流液分别是解吸剂、抽出液、吸附原料和抽余液。吸附剂床层也被这四个流液给分成了四个功能模块，分别是脱附、提纯、吸附以及缓冲模块。

二、区域配置优化研究

吸附塔所装的吸附剂量是固定的，每个功能模块的吸附剂比率对吸附塔的处理有着很大的影响。因此，本文主要利用模拟的形式来探究每个模块吸附剂的比率对SMB功能的影响。实验中对所有吸附剂床层的装剂量都是一样的，所以每个功能模块的床层数比率就相当于每个功能模块吸附剂的比率。

（一）吸附模块和提纯模块的优化

对吸附和提纯模块的优化措施主要是调整吸附和提纯模块的床层数来探究这2个功能模块的床层数最优化。探究的限定条件包括：原料处理量、99.80%的纯度以及98%的PX收率。计算得出吸附和提纯模块床层数比率处于0.3～1.0之间并符合限定条件的要求。结果显示吸附和提纯模块床层数比介于0.5～0.7之间时，可同时符合纯度及收率的要求，同时在0.6时为极大值，如果偏离此区间越远，其操作区间就越小。特别在给定进料负荷时，比率低于0.3或超过1.0时，都无法符合限定条件。

（二）脱附模块和缓冲模块的优化

1.脱附模块的优化，就是对固定缓冲模块床层数及吸附塔床层总数的优化。把吸附和提纯模块的床层数比调整到0.6，探究脱附和提纯模块床层数比率对SMB解吸剂循环量和PX收率的影响。限定条件为原料处理量和PX纯度（99.80%）。得出：增大脱附模块比，解吸剂循环量就会下降，PX的收率减少。如果将脱附和提纯模块床层数比调到超过0.5时，其收率的下降速度就变大，解吸剂循环量严重变小，所以此比率最佳。2.缓冲模块的优化。缓冲模块是抑制吸附区的EB、MX以及OX等杂质进入到脱附模块，而影响抽出液和PX的纯度。缓冲模块占总床层数的比值会影响杂质进入而引起解吸剂循环量的变化。得出：当缓冲区比低于8.5%时，解吸剂循环量提高程度变大，当缓冲模块比超过13%时，持续提高缓冲区的比对解吸剂循环量的影响不大，因此缓冲区

合适比率应为8.5%～13%。

三、床层数的优化

（一）总床层数的影响

总床层数的影响主要涉及固定吸附进料量、吸附剂总量和每个模块床层数的比率，限定条件为PX纯度（99.80%），探究吸附塔床层数在8～24时对SMB当中PX收率的影响。根据2种不同的模块来配比，第一种为总床层数24，脱附、提纯、吸附和缓冲模块的床层数分别是5-10-6-3，当总床层数变少时，每个模块的床层数比率就会改变。第二种为总床层数24，每个模块床层数分别是5-9-7-3，当总床层数变少，各模块的比率也跟着变化。根据这两种配置结果显示：当床层总数增加时，过程分离效率会加大，并且产品收率会提高，当床层数超过15时，收率提高程度不大。当床层数较少时 PX收率较低，其原因有2个：脱附模块脱附效果不佳和吸附模块吸附效果不佳。

（二）床层空体积的影响

SMB过程所用吸附劑床层数越多，越和真实移动床相近，分离效率就越强。不过实际当中，床层间还应布置物流收集、混合、分配的内构件，就会增加床层的空体积。探究内构件和床层总体积的比率对SMB过程的影响，得出：随着内构件的增加，SMB过程的PX收率会变低。当内构件空体积比变大时，就表示吸附塔的空体积变大，就需增加吸附塔流体循环量来确保其的脱附和提纯。

（三）方案改进的比较研究

根据实验的结果：床层总数最佳为15～16，将优化方案和目前24床层技术相比，发现：总床层数15（3-6-4-2）的方案1收率减少了1.65百分点。总床层数16（3-7-4-2）的方案2收率减少了0.61百分点。英尺，将方案1和方案2进行比较，发现每增加1个床层，收率就会增加1.04百分点，所以将改进的方案应定为方案2。

四、总结

根据实验的结果显示吸附、脱附和提纯模块床层数的合适比率应为0.5～0.7和0.4～0.5。缓冲模块占总床层数的比应是8.5%～13%。按照研究结果对工艺改进的方案应为16（3-7-4-2）床层。

参考文献

[1] 杨彦强，王德华，王 辉 国，等. 模拟移动床吸附分离对二甲苯开工过程研究 [J]. 石油炼制与化工，2017，48（3）：5 - 10 .

[2] 王德华，郁灼，戴厚良. 分立冲洗式模拟移动床吸附分离对二甲苯 [J].石油化工，2017，46（8）：1072 - 1079 .

[3] 王辉国，郁灼，王德华，等. RAX-2000A型对二甲苯吸附剂的工业应用 [J]. 石油炼制与化工，2007，38（9）：23 - 27 .

[4] 朱宁，王辉国，杨彦强，等. C8芳烃异构体在X型分子筛上的吸附平衡参数和传质系数研究 [J].石油炼制与化工，2012，43（7）：37 - 42 .

[5] 戴厚良.芳烃技术[M]. 北京：中国石化出版社，2014：310 - 344 .

（作者单位：中国石油辽阳石化分公司）