惠州PX异构化单元课件

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1、惠州PX异构化单元惠州炼化84万吨/年PX装置异构化单元简介二零一二年七月异构化培训资料惠州PX异构化单元内 容概述工艺原理工艺变量工艺流程原料产品规格惠州PX异构化单元概述石脑油重整抽提H2轻烃C6 C7吸附分离二甲苯分离歧化异构化C8H2C9H2芳烃C8+C8+预加氢拔头油对二甲苯苯惠州PX异构化单元概 述 异构化单元的作用： 异构化单元的主要作用是将已分离出对二甲苯（PX)和部分邻二甲苯(OX)的C8芳烃异构体混合物，有效地转化成接近平衡浓度组份C8芳烃混合物，重新建立起C8芳烃异构体之间的平衡。即MX+OX+EBMX+OX+PX。 异构化装置对于降低吸附分离单元进料中乙苯含量，为吸附分

2、离单元提供富含PX的原料、降低PX装置的操作费用和能耗具有重要作用。 惠州PX异构化单元概 述 原料来源：进料来自吸附分离装置（600单元）的抽余液塔侧线抽出物，该抽出物是含贫对二甲苯和邻二甲苯的C8芳烃。即MX+OX+EB。 异构化处理量： 在8400小时/年的连续开工的基础上，本装置： 处理原料能力296.5万吨/年。惠州PX异构化单元概 述 异构化单元主要产品 生产出400单元的合格进料283.7万吨/年， 生产出抽提装置的合格进料17.4万吨/年, 生产出燃料气产品4.36万吨/年。惠州PX异构化单元概 述 催化剂：异构化单元采用Exxon Mobil的的XyMaxSM工艺，采用EM4

3、500T/EM4500B乙苯脱烷基型催化剂 。 设计工艺条件：反应温度：417/421 （初期）466 /470（末期）反应器入口压力：1.37MPaG氢烃摩尔比：H2/HC1重量空速WHSV：10h-1惠州PX异构化单元工 艺 原 理异构化培训资料惠州PX异构化单元工艺原理 EM-4500催化剂系统包括两个催化剂床层，由上层床(EM-4500T：乙苯脱乙基)和下层床(EM-4500B：二甲苯异构)构成，上层床与下层床的装填比例为40%/60%。 在EM-4500催化剂作用下，在适当的温度和压力范围内操作，利用催化剂的酸性功能和金属功能使贫PX的C8混合物转化成接近平衡浓度的C8芳烃混和物。除

4、了二甲苯的异构化外，本工艺还具有使乙苯脱烷基转化为苯的作用。惠州PX异构化单元l 通过酸性功能酸性功能，使邻二甲苯、间二甲苯向平衡PX浓度转化；并将大分子非芳烃裂解为小分子烃类化合物。 l 通过金属功能金属功能达到下列目的： 乙苯脱烷基转化为苯； 将非芳烃裂解为低分子化合物，将C9+重环烷烃转化为芳烃， 以便与C8A分离； 减少催化剂表面的积炭 工艺原理惠州PX异构化单元工艺原理 主反应二甲苯异构化反应（利用酸性作用） 惠州PX异构化单元工艺原理主反应二甲苯异构化反应（利用酸/金属作用）惠州PX异构化单元工艺原理主反应乙苯加氢脱烷基生成苯和乙烷C2H4C2H6C2H5ACID+METALH2+

5、惠州PX异构化单元工艺原理 主反应 EB 通过环烷桥向二甲苯转化 惠州PX异构化单元工艺原理 副反应二甲苯烷基转移反应2+CH3CH3CH3CH3CH3CH3惠州PX异构化单元工艺原理 副反应二甲苯脱烷基反应CH4H2Cat.CH3CH3CH3+惠州PX异构化单元工艺原理 副反应加氢开环裂解反应2C4H10+H2C8H18-+H2H2CH3CH3CH3CH3H2H2-+惠州PX异构化单元工艺原理 为了减少上述的副反应发生，工业上不断研究开发新的催化剂以提高异构化的选择性，有的还在原料中加入芳烃的副反应物，如加入甲苯以抑制歧化反应，加入C8环烷烃以抑制C8A的加氢反应。 此外，进料中还含有少量的

6、C8及C9非芳烃，通过催化作用，发生加氢裂解，生成小分子烃类，从精馏塔塔顶除去，减少了物料循环量，降低公用工程消耗，提高装置的处理能力。 惠州PX异构化单元工 艺 变 量异构化培训资料惠州PX异构化单元异构化操作变量 反应温度 反应压力 空速WHSV 原料组成 氢烃比H2/HC及氢气纯度 催化剂毒物惠州PX异构化单元反应温度l 温度直接影响着反应速度和化学平衡，提高温度能加快反应速度，因而对反应有利，但温度的提高又受到以下几方面的限制： 催化剂本身性能的限制； 副反应的限制，因为在高温下，脱烷基和裂解反应容易进行； 温度升高，催化剂积炭速度加快，活性迅速下降。 温度对C8A异构化的化学平衡影响

7、不大，随温度的升高， 对二甲苯的平衡组成中的浓度稍有降低。 惠州PX异构化单元反应压力 对于气相反应，压力直接影响反应物浓度，提高压力，有利于反应向体积缩小的方向进行。乙苯的异构化必须经过乙苯加氢生成C8环烷这一中间步聚，因此压力的升高，会产生更多的C8环烷，而有利于乙苯的异构； 另外，增加的压力也有利于抑制催化剂表面的积炭。但是，反应压力也不是越高越好，因为：压力过高，能量消耗大；压力过高，不利于C8环烷向二甲苯的转化；受设备材质的限制。 惠州PX异构化单元反应压力 在异构化反应中起主要作用的是氢分压。所以循环氢的纯度越高，要达到一定的氢分压其总压也就越低，在增大氢分压的情况下，乙苯转化率和

8、对二甲苯转化率都会加快。另一方面，提高操作压力也会引起二甲苯损失增加，这是因为有部分的二甲苯加氢饱和，增加了苯环的损失，降低催化剂选择性。惠州PX异构化单元液体芳烃空速WHSV 空速的定义：表示每单位催化剂的芳烃原料流量。 WHSV=（反应器液体进料量，kg/h）/（催化剂总装填量，kg） 重量空速WHSV：10h-1惠州PX异构化单元液体芳烃空速WHSV 当其它条件固定时，空速的大小表明接触时间的长短。在给定的反应温度下，降低空速增加反应深度，乙苯转化率会增加，对二甲苯异构化活性会增强，二甲苯损失也会增大。在较低的重量空速工况下，进料与催化剂接触时间延长，为避免过多损失，应及时作降低反应温度

9、等调整。反之当原料富足，设备条件允许，反应空速提高了，就应作出提温等调整，以保证必要的反应活性。惠州PX异构化单元氢分压l 在异构化工艺中，氢气的作用如下： 乙苯脱烷基需要加氢； 原料中C9-C11烷烃需加氢裂解为小分子烃，以便除掉； 减少催化剂表面的积炭结焦速率，经维持催化剂的活性； 使物料均匀分布在催化剂上； 起热载体的作用，将热量带出反应器。惠州PX异构化单元氢气的作用概括之，氢气的作用有以下四个方面：参与化学反应防止催化剂结焦，延长催化剂寿命使物料在催化剂上均匀分布作为热载体，将反应热带出反应器惠州PX异构化单元氢烃比 氢烃比是指通过反应器的氢气标准状态下与液体进料常温下的体积比或摩尔

10、比。 在压力、空速一定时，氢烃比的变化会改变反应的氢分压及反应物与催化剂的实际接触时间。较高的氢油比使氢分压增大，有利于提高加氢脱烷基反应速率，即乙苯转化率增加；同时氢烃比增大，也意味着反应物的分压降低，反应物与催化剂实际接触时间缩短，这些又不利于反应进行。循环氢还起热载体的作用，大量的循环氢可以提高反应体系的热容量，从而可减少反应温度大幅波动的可能。 增加氢烃比有利于减缓催化剂的积碳速度，延长使用周期，但增加氢烃比也将增加操作能耗。 惠州PX异构化单元催化剂毒物的影响污染物名称影响限制指标水削弱催化剂酸性功能,导致可能的设备腐蚀，属不可逆中毒。 最大50 ppm一氧化碳钝化催化剂，属可逆中毒

11、。最大10 ppm二氧化碳钝化催化剂，属可逆中毒。最大10 ppm硫化氢钝化催化剂，属可逆中毒。最大1ppm氯化氢增加催化剂的裂化活性，降低反应的选择性，并导致可能的设备腐蚀，属可逆中毒。最大2 ppm氨中和催化剂酸性中心，导致催化剂活性降低。属不可逆中毒。最大1 ppm惠州PX异构化单元催化剂毒物的影响 饱和物降低催化剂活性，需更高的反应温度反应温升大氢耗高C7非芳裂解不充分造成B质量下降反应进料中低于0.5%惠州PX异构化单元工艺流程 工艺特点 流程叙述惠州PX异构化单元工 艺 流 程异构化培训资料惠州PX异构化单元异构化装置工艺特点 二甲苯异构化部分采用Exxon Mobil的XyMax

12、工艺，采用轴向反应器。催化剂上层酸性比较强，用于使乙苯转化，下层酸性比较低，用于二甲苯异构，乙苯转化率比较高，二甲苯损失率比较小。由于该技术的氢烃比小，因此与其他工艺技术相比反应器、压缩机、换热器规格小，减少了设备大型化的难度并节约投资。 进料/反应产物换热器均采用纯逆流板式换热器,以提高传热效率，减小冷热端温差，减少进料加热炉的热负荷；且降低临氢系统压降，降低能耗 。 循环氢压缩机采用离心式压缩机；根据全厂蒸汽平衡情况，压缩机采用3.5MPa蒸汽背压至1.0Pa蒸汽的背压透平驱动 。惠州PX异构化单元惠州PX异构化单元惠州PX异构化单元惠州PX异构化单元原料产品规格惠州PX异构化单元进料规格

13、 1吸附分离部分去异构化的进料组成进料组成 (% wt)值苯0.001甲苯0.164乙基苯5.293对二甲苯0.870间二甲苯65.656邻二甲苯27.980C9芳烃0.031C8非芳0.005总计100.00惠州PX异构化单元进料规格 2异构化催化剂对进料杂质水平要求杂质最高值非芳烃2 wt%C9+ 芳烃2 wt%C11+ 芳烃200 ppmW卤素2 ppmW氧化物1 ppmW溶解氧1 ppmW氮（不含N2）1 ppmW溴指数20硫2 ppmV水50 ppmV金属含量痕量惠州PX异构化单元进料规格 3自歧化去异构化含氢气体组成:补充氢组成 (% mol)初期工末期工况氢气77.3676.04

14、甲烷3.733.70乙烷14.5515.29丙烷3.964.54丁烷0.080.10戊烷0.010.01苯0.120.12甲苯0.130.13C8芳烃0.040.04其他0.020.03总计100.00100.00惠州PX异构化单元产品规格 1自二甲苯异构化部分去二甲苯分馏部分的物料组成:组分 (% wt)C8+自异构化单元甲苯0.20乙苯1.65对二甲苯22.83间二甲苯51.81邻二甲苯23.15异丙基苯0.0甲基,乙基苯0.05三甲基苯0.2二乙基苯0.04二甲基乙基苯0.05C11+ 芳烃0.00总计100.00惠州PX异构化单元产品规格 2自异构化去芳烃抽提部分物料的组成:组分 （%

15、wt）初期工况末期工况戊烷0.050.05己烷0.470.47碳六环烷烃0.100.10苯85.2285.23碳七环烷烃0.020.02甲苯10.7610.76C8非芳0.020.02C8芳烃3.363.35总计100.00100.00惠州PX异构化单元物料平衡物料平衡 名 称wt%公斤/时万吨/年进料抽余液97.1 353001296.52补充氢0.5 16981.43 粗苯自歧化2.5 89187.49 小计100.0 363617305.44 出料脱庚烷塔底物92.9 337741283.70 粗苯去抽提5.7 2068917.38 燃料气1.4 51874.36 小计100.0 363617305.44 惠州PX异构化单元惠州PX异构化单元谢 谢！