RAX-3000型对二甲苯吸附剂的工业应用

张 宇

(中国石化海南炼油化工有限公司，海南 洋浦 578001)

对二甲苯(PX)是重要的有机化工原料[1]。目前绝大多数企业采用模拟移动床吸附分离技术生产PX，主流的工艺为美国UOP公司开发的Parex工艺[2]、法国IFP开发的Eluxyl工艺[3]以及我国自主研发的SorPX工艺[4]。以上3种工艺均需模拟移动床与吸附剂共同作用生产PX，因而吸附剂的研发与应用便成为了PX吸附分离技术的核心。

2011年10月，中国石化扬子石油化工有限公司采用自主研发的PX吸附分离技术的工业示范装置生产出合格产品，标志着中国石油化工集团公司(简称中国石化)继美国、法国后成为第三家拥有自主知识产权，并同时掌握重整、芳烃抽提、歧化、吸附分离、异构化等芳烃联合装置成套技术的公司，也标志着我国从此摆脱了美国和法国数十年的技术垄断。

1 RAX-3000型吸附剂的工业应用

1.1 吸附剂的装填

表1 RAX-3000型吸附剂装填数据

1.2 装置标定

表2 标定的平均进料组成 w，%

表3 物料平衡数据

1.3 长周期运行情况

至2017年10月，RAX-3000型吸附剂已连续运转近四年。该企业PX装置自2013年底至今共经历3次停晃电事故及极端恶劣台风天气1次。并因此降低负荷操作。另外，因引风机故障检修，发电机更换碳刷，各降低负荷1次。其余时间均高负荷生产。表4取整年该装置运行数据。开工3年来，运行稳定，除个别时间因购入原料导致PX纯度波动外，PX纯度与收率均达到或超过标定值。这说明，经历极端工况后，吸附剂仍然运行稳定并保持良好效果。

表4 RAX-3000型吸附剂长周期运行参数

2 工业运转中应注意的问题

吸附剂是一种具有较大吸附容量的NaX改性分子筛[7]，对PX及其异构体具有良好的吸附性能，其吸附选择性由高至低分别为：H2O、苯、PX、对二乙苯、甲苯、乙苯、OX、间二甲苯、非芳烃，利用对PX优先吸附的特性达到与其他异构体分离的目的。吸附选择性的高低取决于吸附剂的酸性，对于吸附剂成品，改变其酸性的唯一手段便是调节吸附剂的水含量。水含量过低，削弱了吸附剂骨架外阳离子极化强度，导致吸附选择性降低；水含量过高，水分子则占据吸附剂中的选择性微孔孔道，导致吸附容量降低，PX收率降低。水含量太高则有可能破坏晶体结构，导致吸附剂永久中毒[8-9]。此外吸附剂对水的吸附性能远大于C8芳烃，可见调整好吸附剂的注水量尤其重要。

吸附注水量通过水平衡数据加以描述和控制。水平衡是指水回收率，也就是装置排出的水量与注水量之比。排出水量为成品塔塔顶水包与抽出液塔塔顶水包排水量之和。注水量为混合二甲苯进料带入水量与吸附注水量之和。将水平衡情况与PX收率进行统计比较，结果见图1。

图1 水平衡与PX收率 —PX收率； —水平衡

从图1可知，过低的水平衡将降低PX收率，如2015年6月12日装置投入运行不久，水平衡为0.347，相应的PX收率为96.557%。过高的水平衡也将降低PX收率，如2016年1月27日，水平衡为1.470，相应的PX收率为98.214%；2016年3月14日水平衡为1.308，相应的PX收率为91.011%。2017年10月30日，装置准备停工检修，实施降负荷生产，未及时降低注水量，水平衡为1.125，超出合适范围，造成PX收率为95.364%。对抽出液和抽余液中水含量进行跟踪分析，结果见图2。由图2可知，抽出液和抽余液中的水含量一直较稳定。

为了得到较高的PX收率，通常将水平衡控制在0.8～1.0之间比较合适，抽出液和抽余液中水含量控制在50～200 μgg。装置实际注水量为28.24 kgh，水相对于吸附进料量之比为0.069。

图2 抽出液和抽余液中水含量统计结果 —抽出液； —抽余液

除对注水量有要求外，对吸附注水所用的除盐水组成也有要求。注入吸附塔内的除盐水中的杂质成分，会对吸附剂产生不同程度的影响，如降低选择性、缩短使用周期等。因此要严格控制除盐水质量指标，其实测结果及控制指标见表5。从表5可以看到，除氮化物在短时间略有超出外，吸附注水的其他成分均符合指标要求。

表5 吸附注水成分分析

3 几种吸附剂性能比较

几种吸附剂参数见表6。从表6可以看出，由于RAX-3000型吸附剂的选择性孔体积增加，因此在得到相同PX纯度下，该吸附剂对进料中PX含量的要求降低，收率略有提高。

在实际生产中吸附剂的吸附能力也可用单位吸附剂装填量的产量来衡量。表7列出了几种吸附剂的装填量和处理量。

单位吸附剂装填量的产量越大，说明吸附剂处理量越大，吸附剂的吸附效果越好。从表7可知RAX-3000型吸附剂的吸附能力优于多数同类产品，是最先进的吸附剂之一。

表6 几种吸附剂参数

表7 几种吸附剂的装填量和处理量

4 结 论

(1)RAX-3000型吸附剂在国产化芳烃联合装置一次开车成功，在110%负荷下，PX产品纯度为99.8%，收率为98.3%，均超过技术保证值。

(2)调整好吸附剂注水量，将水平衡控制在0.8～1.0之间，有利于提高吸附选择性。

(3)与其他吸附剂相比，RAX-3000型吸附剂的单位吸附剂装填量的装置产量高于同类产品，RAX-3000具有较强的吸附性能，产能优势明显。