芳烴聯(lián)合裝置生產(chǎn)技術進展及成套技術開發(fā)

吳 巍

(中國石化 石油化工科學研究院, 北京 100083)

芳烴聯(lián)合裝置生產(chǎn)技術進展及成套技術開發(fā)

吳 巍

(中國石化 石油化工科學研究院, 北京 100083)

概述了以生產(chǎn)BTX芳烴為目標的現(xiàn)代芳烴聯(lián)合裝置的主要工藝單元結構及其作用,介紹了催化重整、芳烴抽提或抽提蒸餾、甲苯歧化及烷基轉移、二甲苯異構化、對二甲苯吸附分離各單元技術的最新進展,以及中國石油化工股份有限公司(簡稱中國石化)相關技術的研究開發(fā)和應用情況。中國石化采用自主研發(fā)的芳烴成套技術,在中國石化海南煉油化工有限公司建成1套60萬t/a對二甲苯的芳烴聯(lián)合裝置,2013年底投產(chǎn)成功并已完成考核標定,結果表明各項工藝指標均達到設計要求,能耗明顯降低,成套技術可靠、先進。

石油化工;芳烴;生產(chǎn)技術;進展;開發(fā)

苯、甲苯和二甲苯(包括對二甲苯、鄰二甲苯和間二甲苯3種異構體)統(tǒng)稱為BTX芳烴或輕質芳烴,也通常被簡稱作芳烴,是石油化工的基礎原料。芳烴類化合物具有較高的辛烷值,是重要的高辛烷值汽油調和組分(苯除外)。在化學工業(yè)中BTX芳烴屬一級基本有機原料,廣泛用于生產(chǎn)纖維、樹脂、橡膠等合成材料以及有機化工中間體和產(chǎn)品。因此,芳烴在石化工業(yè)乃至國民經(jīng)濟中具有重要地位和作用。BTX芳烴用作基本有機原料時,不同產(chǎn)品的需求數(shù)量差異很大,其中苯和對二甲苯是最大的2個品種,2012年全球消費量分別達到43.5 Mt和33.0 Mt,二者在BTX芳烴消費總量中占比超過了80%,遠高于它們在石油加工過程直接得到產(chǎn)物中所占比例。因而,芳烴生產(chǎn)不僅涉及芳烴生成技術、芳烴分離技術,還包括一系列增產(chǎn)目標產(chǎn)品的芳烴間轉化技術。

1 芳烴聯(lián)合裝置

石油芳烴是BTX芳烴的最主要來源。目前,生產(chǎn)BTX芳烴的原料已可拓展到液化氣、重整拔頭油、凝析油等輕烴,以及催化裂化輕循環(huán)油(LCO),但石腦油(包括二次加工得到的石腦油)仍占絕大多數(shù)。石腦油催化重整和蒸汽裂解2種加工過程分別得到重整生成油,副產(chǎn)得到裂解加氫汽油,再經(jīng)過一系列芳烴分離和芳烴間轉化過程,即得到各種用作石化原料的BTX芳烴產(chǎn)品,通常將這類裝置稱為芳烴聯(lián)合裝置。加氫裂解汽油中苯質量分數(shù)很高,一般占BTX芳烴的44%～48%,是苯的主要來源之一;而作為汽油調和組分的重整生成油需要脫除其中的苯,從加氫裂解汽油和重整生成油中直接分離提純所生產(chǎn)苯的數(shù)量已可滿足市場需求,新建的芳烴聯(lián)合裝置無需再通過芳烴轉化過程來增產(chǎn)苯。受石腦油原料碳數(shù)分布和反應熱力學平衡的限制,不同芳烴生成工藝過程得到的混合芳烴中對二甲苯含量均很低,因此,芳烴聯(lián)合裝置的一個主要目標,就是通過芳烴間轉化來增加對二甲苯的產(chǎn)量,主要有甲苯歧化及烷基轉移、二甲苯異構化兩類工藝過程。

現(xiàn)代芳烴聯(lián)合裝置主要包括催化重整(含重整預加氫)、芳烴抽提、甲苯歧化及烷基轉移、二甲苯異構化、對二甲苯分離5項單元技術,其設置如圖1所示。圖1中,加氫裂解汽油由蒸汽裂解制乙烯裝置副產(chǎn),可作為芳烴聯(lián)合裝置的補充原料。對二甲苯分離可采用吸附分離和結晶分離2種工藝,其中吸附分離是主流技術,少數(shù)芳烴聯(lián)合裝置也采用吸附分離生產(chǎn)間二甲苯產(chǎn)品。二甲苯分餾單元則是通過精餾過程將催化重整、歧化及烷基轉移以及異構化3個單元得到的混合芳烴進行分離,得到的C6～C7餾分、C8芳烴分別提供給芳烴抽提和對二甲苯分離單元作原料,得到的C9～C10芳烴為歧化及烷基轉移單元提供原料,剩余的C10以上芳烴作副產(chǎn)品,同時,根據(jù)需要還可通過精餾生產(chǎn)鄰二甲苯產(chǎn)品。二甲苯分餾包含一系列精餾塔,通常通過熱聯(lián)合來降低能耗,是芳烴聯(lián)合裝置中一個重要工藝單元。

圖1 典型的以石腦油為原料的芳烴聯(lián)合裝置中工藝單元設置

2 芳烴聯(lián)合裝置主要單元技術進展

BTX芳烴技術經(jīng)過70余年的發(fā)展,逐漸形成了現(xiàn)代以連續(xù)催化重整為龍頭、以生產(chǎn)對二甲苯為核心的芳烴聯(lián)合裝置成套生產(chǎn)技術,主要由美國UOP公司和法國Axens公司提供許可,其中一些單元技術則由更多的專利商所擁有。近年來,中國石化已完成各項單元技術的研究開發(fā)和工業(yè)應用,形成了具有自主知識產(chǎn)權的芳烴生產(chǎn)成套技術。

2.1 催化重整工藝及催化劑

催化重整將環(huán)烷烴和部分鏈烷烴轉化為芳烴,是最重要的生成芳烴的工藝過程。重整生成油中除了富含BTX芳烴外,其中的C9+重芳烴也是進一步轉化為對二甲苯的重要原料。據(jù)統(tǒng)計,大約1/3的重整裝置用于生產(chǎn)芳烴產(chǎn)品,2/3用于生產(chǎn)汽車燃料[1]。

催化重整工藝按催化劑的再生方式分為固定床半再生、固定床循環(huán)再生和移動床連續(xù)再生3種類型。移動床連續(xù)重整工藝由于可采用超低壓(平均反應壓力0.35 MPa)、高苛刻度(C5+生成油RON超過104)的反應條件,能夠獲得最大化的芳烴產(chǎn)率,逐漸成為生產(chǎn)芳烴的主流技術。20世紀末,隨著UOP的CCR Platforming工藝、Axens的Aromizing工藝(用于生產(chǎn)芳烴)先后推出各自最新的CycleMax和Regen C再生系統(tǒng),連續(xù)重整工藝技術已趨于成熟。之后,連續(xù)重整工藝主要圍繞催化劑再生技術進行進一步改進與完善,以滿足環(huán)境保護對再生氣排放的要求。CycleMax再生系統(tǒng)中,增加了Chlorsorb脫氯技術,利用待生催化劑吸附再生放空氣中氯化氫和氯氣,取消堿洗脫氯系統(tǒng);此外,對規(guī)模大于200萬t/a的大型重整裝置進行了設備布置、開停工輔助流程等改進。Regen C再生系統(tǒng)中,修改了再生部分的氣體流程,焙燒氣體由空氣改為空氣與再生氣的混合物,并取消了單獨的氧氯化尾氣堿洗系統(tǒng),稱為Regen C2[2]。中國石化洛陽石化工程公司與中國石化石油化工科學研究院(簡稱石科院)合作開發(fā)了石腦油超低壓連續(xù)重整成套技術,于2009年在中國石化廣州分公司1套100萬t/a規(guī)模工業(yè)裝置首次應用成功[3]。該工藝隨之成為第3種連續(xù)重整工藝技術,現(xiàn)共有5套工業(yè)裝置建成投產(chǎn)。中國石化工藝的典型結果為:原料P/N/A質量比為54.45/33.91/11.64、C5+產(chǎn)品RON為104.1時,C5+產(chǎn)品液收89.47%、芳烴產(chǎn)率73.71%、純氫產(chǎn)率3.96%、裝置能耗為88.44 kgEO/t重整進料。中國石化連續(xù)重整工藝的再生循環(huán)氣體可采用固相脫氯技術,大幅減緩了催化劑比表面積的衰減,延長了催化劑的總壽命,同時開工程序簡化、操作簡便,避免了腐蝕。3種連續(xù)重整工藝技術均有各自的特點,對比結果見表1。

表1 3種超低壓連續(xù)再生催化重整工藝的比較

中國石化工程建設公司(簡稱SEI)與石科院合作開發(fā)了逆流移動床連續(xù)再生式催化重整工藝技術。該工藝與常規(guī)連續(xù)重整工藝的不同之處主要是,將催化劑在反應區(qū)的循環(huán)輸送方向改變?yōu)榕c反應物料的流動方向相反,即逆流輸送;此時再生后的催化劑首先進入最后一個重整反應器,并依次向前一個反應器輸送。其目的是使相對較難的鏈烷烴脫氫環(huán)化反應在活性較高的新鮮催化劑上進行,而相對容易的環(huán)烷烴脫氫反應在積炭后較低活性的催化劑上進行,從而使各反應器中催化劑的活性狀態(tài)與反應的難易程度更好地匹配。2013年,在中國石化濟南分公司建成的世界上首套60萬t/a逆流床連續(xù)重整裝置投產(chǎn)成功,很好地解決了催化劑逆壓差輸送問題。

隨著重整反應苛刻度的提高,重整催化劑的主要發(fā)展方向是進一步降低積炭速率、提高選擇性和再生性能。最新一代催化劑的積炭速率比上一代催化劑降低了25%以上,推動了催化重整技術的持續(xù)進步。對于連續(xù)重整催化劑,自2000年以來,UOP推出了R-230系列低積炭速率催化劑,之后通過采用助劑等方式開發(fā)了提高選擇性的R-274、R-254系列催化劑,以及高堆比催化劑R-284等。Axens則于2009年后針對生產(chǎn)汽油和芳烴的不同需求,分別推出了多助劑的CR-601/CR-607、AR701/AR707等低積炭速率催化劑。石科院采用引入新助劑調變、優(yōu)化金屬及酸性功能的新技術路線,在不降低催化劑初始比表面積的情況下,實現(xiàn)了降低催化劑積炭速率、提高選擇性的目的,保持了催化劑長壽命、高持氯能力的特點,2001年、2004年先后推出了低鉑型PS-VI和高鉑(Pt質量分數(shù)0.35%)型PS-Ⅶ催化劑,率先實現(xiàn)了高鉑、低積炭催化劑的工業(yè)應用[4-5]。

2.2 芳烴抽提工藝技術

芳烴抽提是將芳烴與非芳烴進行分離的工藝過程,分為液-液抽提和抽提蒸餾兩種工藝技術。芳烴液-液抽提工藝適用的原料范圍寬,尤其適合處理芳烴質量分數(shù)適中(一般認為70%左右或更低)的寬餾分原料,同時回收C6～C8乃至C9芳烴組分,目前多用于加氫裂解汽油的BTX芳烴抽提,具有產(chǎn)品純度和收率高的特點。芳烴液-液抽提以UOP的Sulfolane工藝為代表,使用的環(huán)丁砜溶劑比其他溶劑具有更優(yōu)異的溶解選擇性和溶解能力,裝置投資和操作費用更低,因而獲得了最廣泛的應用,已經(jīng)成為成熟的技術。而采用甘醇類(包括二、三及四甘醇)等溶劑的液-液抽提工藝,多年來未見有新的發(fā)展,且很少有新的應用報道。目前,可提供環(huán)丁砜液-液抽提工藝的技術商較多,對傳統(tǒng)工藝進行了某些局部優(yōu)化與改進。石科院基于自建的芳烴抽提體系精確的多組分相平衡數(shù)據(jù)包和專用模擬系統(tǒng),開發(fā)了以環(huán)丁砜為溶劑的SAE液-液抽提工藝。

隨著連續(xù)重整裝置操作苛刻度的提高,當重整生成油的RON在102以上時,其中的C8+餾分中非芳烴含量明顯減少,通過常規(guī)精餾即可得到滿足芳烴聯(lián)合裝置要求的C8芳烴原料,重整生成油只需要進行苯(生產(chǎn)高辛烷值汽油時)或苯、甲苯抽提。抽提蒸餾工藝更適合于這類窄餾分原料,因具有流程短、投資省、操作費用低的優(yōu)勢,并且在裝置擴能及某些特殊情況下更具靈活性,近年來獲得廣泛應用。早期由Krupp Uhde公司開發(fā)的Morphylane工藝,會存在溶劑N-甲?；鶈徇?NFM)熱分解產(chǎn)生微量堿性氮而污染芳烴產(chǎn)品、芳烴回收率低于液-液抽提工藝等問題。2000年,以環(huán)丁砜為溶劑的抽提蒸餾工藝實現(xiàn)工業(yè)化后,很快得到推廣應用。國外主要有GTC的GT-BTX(采用以環(huán)丁砜為主溶劑的復合溶劑)、UOP的ED Sulfolane等工藝,其芳烴回收率與液-液抽提工藝相當,普遍高于99.5%,苯和甲苯產(chǎn)品純度可達99.9%以上。石科院同時開發(fā)了以NFM為抽提溶劑的芳烴抽提蒸餾工藝和采用環(huán)丁砜和助溶劑的芳烴抽提蒸餾(SED)工藝,均于2001年實現(xiàn)工業(yè)化,其特點是抽提蒸餾塔設計在“臨界互溶區(qū)”操作,拓寬了操作范圍且控制穩(wěn)定。迄今,SED工藝已在40余套裝置使用,單一裝置加工規(guī)模最大達100萬t/a。SED工藝處理重整生成油或加氫裂解汽油時,產(chǎn)品苯、甲苯在純度均不低于99.9%的情況下,回收率均可達99.9%[6]。對于僅分離回收苯的單苯抽提蒸餾過程,2010年又改進推出了SED-II工藝,能耗可降低20%以上。

2.3 甲苯歧化及烷基轉移技術

甲苯與C9+芳烴進行歧化及烷基轉移反應生成低乙苯含量的混合二甲苯,是生產(chǎn)對二甲苯的優(yōu)質原料。該工藝可以最大程度地利用重整生成油中的甲基和芳環(huán)資源,是目前芳烴聯(lián)合裝置中普遍采用的增產(chǎn)二甲苯的技術單元?？梢蕴峁┘夹g許可的國外專利商及其工藝有UOP的Tatoray工藝和TAC9工藝、ExxonMobil的TransPlus工藝、GTC的GT-TransAlk工藝和Zeolyst國際的ATA工藝等。不同專利商的工藝流程基本相同,主要區(qū)別在于催化劑處理C9+芳烴的能力及穩(wěn)定性等。UOP于2004年推出了傳統(tǒng)Tatoray工藝的TA-20系列新催化劑,其中最新牌號的TA-20HP催化劑添加了金屬錸,與上一代TA-5催化劑相比,除了活性更高外,據(jù)稱穩(wěn)定性提高了10倍;TAC9工藝允許進料中含有較高的C10+芳烴,使用的催化劑增強了脫烷基能力,以便將芳環(huán)上的C2～C4取代基脫除,保證C10+芳烴的轉化。ExxonMobil的EM系列催化劑的特點是,可適用于更低的輕烴摩爾比(至1.0)和更高的重時空速(至3.5 h-1),同時單程轉化率較高,催化劑的穩(wěn)定性好,使得Transplus工藝具有較低的投資和操作成本優(yōu)勢。ATA工藝采用改進的ATA-12催化劑,適應原料范圍寬,允許100%的甲苯或C9+芳烴進料,得到的二甲苯中乙苯含量較低。

中國石化上海石油化工研究院開發(fā)了S-TDT歧化及烷基轉移工藝及ZA系列、HAT系列等催化劑,獲得了廣泛應用。S-TDT工藝使用了高效換熱器、熱集成及冷熱兩級氣-液分離等技術,進一步實現(xiàn)了節(jié)能降耗。最新牌號的HAT-099催化劑于2008年成功應用[7-8],使用具有較高酸密度和酸強度、含多級孔具有良好擴散性能的兩相共生分子篩,并適當強化金屬加氫功能;其特點是,混合進料中C10單環(huán)芳烴的質量分數(shù)可達15%,反應單程轉化率可達75%,從而可以加工利用芳烴聯(lián)合裝置中90%的C10單環(huán)芳烴,有效增加二甲苯產(chǎn)量,降低甲苯消耗。此外,還開發(fā)了MXT-01催化劑并實現(xiàn)工業(yè)化。由于該催化劑采用具有大孔結構的β沸石,加強了烷基轉移反應,抑制了甲苯歧化反應,能減少苯的生成量,增加二甲苯產(chǎn)量。

2.4 二甲苯異構化技術

二甲苯異構化是將分離出某種二甲苯異構體的C8芳烴重新建立熱力學平衡的工藝過程。該工藝以增加需要生產(chǎn)的二甲苯異構體產(chǎn)品的產(chǎn)量為目的,最主要用途是增產(chǎn)對二甲苯。按照將乙苯異構轉化成二甲苯,或者脫乙基生成苯的不同方式,分為乙苯轉化型和乙苯脫乙基型兩種技術路線。二者工藝流程基本相同,技術發(fā)展已趨成熟,其核心是催化劑,不同技術路線采用的催化劑不同。最有代表性的技術是UOP的Isomar工藝和ExxonMobil的XyMax工藝,Axens、GTC、中國石化等也擁有各自的工藝技術。

脫乙基型異構化催化劑以分子篩的酸性催化功能為主,金屬功能主要是將生成的小分子烯烴加氫飽和以提高催化劑穩(wěn)定性;轉化型異構化催化劑是典型的金屬-酸性雙功能催化劑,通過二者的協(xié)同控制才能實現(xiàn)催化劑的最佳性能。目前,乙苯脫乙基技術以ExxonMobil的XyMax工藝應用最廣泛,于2000年實現(xiàn)工業(yè)化。其特點是,采用經(jīng)改性、具有擇形催化功能的EM-4500雙床層催化劑體系,使用軸向反應器;在上、下床層中分別進行乙苯脫乙基和二甲苯異構化反應,來保證高活性和高選擇性,其乙苯轉化率達85%時,單程二甲苯損失僅約1%。2004年又推出改進后的XyMax-2工藝及其催化劑,操作溫度和壓力范圍更寬。其它專利商已經(jīng)工業(yè)化的均為使用單一催化劑的工藝,雖然乙苯轉化率和二甲苯收率低于雙床層催化劑,但可使用軸向床和徑向床2種類型的反應器。UOP的Isomar工藝已用于兩種類型的異構化過程,在乙苯轉化型技術路線中是應用最多的工藝,其新型I-400乙苯轉化型催化劑于2005年推出。I-400催化劑使用一種非絲光沸石的專用分子篩,特點是單程C8環(huán)損明顯降低,尤其是可大幅提高處理能力。Axens于2001年推出了Oparis系列催化劑(由Zeolyst International生產(chǎn)),使用十元環(huán)新分子篩,異構化活性和選擇性均明顯提高,用于芳烴聯(lián)合裝置可使對二甲苯產(chǎn)率獲得較為顯著的提高。

石科院成功開發(fā)了SKI系列乙苯轉化和乙苯脫乙基2種類型的異構化催化劑,并一直占據(jù)我國較大的市場份額。2008年推出的SKI-110脫乙基型異構化催化劑在長周期運行中,其乙苯轉化率可達60%以上,單程二甲苯損失為1%～2%[9];最新開發(fā)的SKI-210催化劑可使乙苯轉化率進一步提高大約10百分點,綜合性能與國外已商業(yè)化的單一床層催化劑相當。在乙苯轉化型催化劑方面,石科院第一代絲光沸石為酸性組元的SKI-400系列催化劑獲得了廣泛應用,2010年推出了使用新型分子篩[10]的RIC-200催化劑。工業(yè)應用結果表明,RIC-200可使對二甲苯接近平衡率達95%以上,乙苯接近平衡率約60%,單程C8芳烴收率高于97.5%,綜合性能達到國際最新一代同類催化劑水平。由于脫乙基型催化劑可在高空速和低輕烴比操作條件下使用,使得該技術路線具有投資和能耗低的優(yōu)勢;雖然由于聯(lián)產(chǎn)苯,生產(chǎn)單位對二甲苯消耗的C8芳烴原料較多,而且技術經(jīng)濟性會受到苯價格的影響,但對于原料資源有一定的富裕度、具備增加對二甲苯產(chǎn)能條件的乙苯轉化型工藝裝置,換裝脫乙基型催化劑,是一個可選擇的方案。中國石化已經(jīng)擁有二甲苯異構化工藝技術,并在海南煉化大型芳烴聯(lián)合裝置成功應用;此外,2005年采用換裝SKI-100A脫乙基催化劑的方式,成功對1套乙苯轉化型異構化裝置進行了擴能改造,獲得了工業(yè)實踐經(jīng)驗。

2.5 對二甲苯吸附分離技術及其吸附劑

吸附分離是獲得對二甲苯產(chǎn)品最主要的方法,工業(yè)上采用逆流模擬移動床工藝技術。早期大規(guī)模商業(yè)化的是UOP的Parex工藝,1995年Axens推出了Eluxyl工藝。二者分別使用旋轉閥和程控閥組來實現(xiàn)工藝物料分配和步進切換,同時配套專用的吸附室格柵內構件和吸附劑等。模擬移動床吸附分離過程因工藝物料進出位置的周期性切換,導致不同物料在各床層管線中交替流過,管線沖洗是獲得高純度對二甲苯產(chǎn)品的技術關鍵。兩家專利商開發(fā)了各自的床層管線沖洗工藝,2005年UOP又提出并實施了床層管線的3次沖洗,Axens也繼續(xù)優(yōu)化了旁路沖洗工藝,均提高了吸附分離工藝效率。石科院依據(jù)吸附分離工藝原理,提出“沖洗后床層管線中存留物料的組成與即將通過管線的物料相同或接近,沖洗進入吸附室的物料與該床層物料的組成接近”的管線沖洗設置原則,發(fā)明了獨特的分立沖洗式模擬移動床吸附分離新工藝[11]。在該工藝中,將管線沖洗位置和沖洗物料組成最優(yōu)匹配,實現(xiàn)了對吸附塔內物料分布的最小擾動,顯著提高了吸附分離效率。在此基礎上,石科院與SEI合作,選擇程控閥組控制方式,先后完成了新型格柵、模擬移動床程序控制系統(tǒng)等研究開發(fā),形成了中國石化自主吸附分離工藝技術(SorPX)。2011年,在中國石化揚子石油化工有限公司(簡稱揚子石化)完成了3萬t/a規(guī)模工業(yè)示范;2013年底,1套60萬t/a規(guī)模的工業(yè)裝置在海南煉化建成投產(chǎn),對二甲苯產(chǎn)品純度達到99.8%以上,單程收率98%以上?，F(xiàn)有3種對二甲苯吸附分離工藝技術特點的對比見表2。

表2 3種對二甲苯吸附分離工藝的主要技術特點對比

1) 沖洗物料分別為:D—解吸劑;E—抽出液;F—原料;PX—對二甲苯

對二甲苯吸附劑是吸附分離的又一關鍵技術,目前由3家工藝專利商所掌握。UOP于2004年推出了ADS-37吸附劑,吸附容量比上一代ADS-27提高了6%以上;2011年又推出了最新的ADS-47,除吸附容量進一步提高外,傳質性能得到了改善,可在更短步進周期下操作,使裝置處理能力顯著增加。2005年前后,Axens推出了更高吸附容量的SPX-3003吸附劑。2004年,石科院第1代對二甲苯吸附劑RAX-2000A首次工業(yè)應用[12],實現(xiàn)了長周期穩(wěn)定運行;在此基礎上又改進開發(fā)了第2代RAX-3000吸附劑,吸附容量提高幅度超過8%,并可適用于更短的步進時間,已成功應用于揚子石化示范裝置和海南煉化工業(yè)裝置。石科院率先在研制的對二甲苯吸附劑中采用了兩項新的專利技術[13-14],一是采用小晶粒分子篩(小于1μm),二是采用基質小球堿處理將黏結劑轉晶的工藝方法,使得吸附劑的吸附容量、傳質性能和機械強度顯著提高。

石科院還開發(fā)了模擬移動床吸附分離生產(chǎn)間二甲苯工藝技術(SorMX)及RAX-II吸附劑。RAX-II已于2010年實現(xiàn)工業(yè)應用,間二甲苯產(chǎn)品純度可達99.6%以上,單程收率為96%。

2.6 中國石化芳烴成套技術大型化工業(yè)應用

立足于現(xiàn)代BTX芳烴技術的前沿,充分發(fā)揮科研、設計、建設、生產(chǎn)緊密結合的優(yōu)勢,中國石化先后開發(fā)成功具有自主知識產(chǎn)權的芳烴聯(lián)合裝置各單元技術。海南煉化新建的1套60萬t/a對二甲苯的大型芳烴聯(lián)合裝置集成應用了自主開發(fā)的芳烴抽提、歧化及烷基轉移、吸附分離、異構化和二甲苯分餾等工藝技術。其中,二甲苯分餾單元優(yōu)化提出了能量綜合利用新方案,采用回收低溫蒸汽、低溫熱水發(fā)電等節(jié)能技術,充分利用了裝置的低溫熱。2013年底,該聯(lián)合裝置一次投料開車成功,迄今已穩(wěn)定運轉超過1年,各項工藝指標全面達到或優(yōu)于設計值,聯(lián)合裝置能耗大幅度降低,明顯低于同類裝置。

3 結束語

中國石化已經(jīng)成為世界上擁有大型化芳烴生產(chǎn)成套技術的第3個專利商,在很大程度上掌握了芳烴技術競爭和發(fā)展的主動權,這對我國芳烴及相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重大意義并將產(chǎn)生重要影響。芳烴聯(lián)合裝置不僅可按現(xiàn)有加工模式操作,芳烴轉化和芳烴分離工藝還可廣泛適用于加工其他不同來源的芳烴原料,例如輕烴芳構化、甲苯擇形歧化、甲苯與甲醇甲基化以及由LCO、煤基和生物質等獲得的混合芳烴。未來聯(lián)合裝置技術的發(fā)展應以開發(fā)相關新材料為基礎,不斷提升現(xiàn)有溶劑、催化劑或吸附劑的性能,并通過對工藝的完善與改進,提高現(xiàn)有各單元技術水平。此外,還應注重結合優(yōu)化利用芳烴資源、靈活調整產(chǎn)品結構、節(jié)能降耗等需求,開展不同單元技術之間組合以及與其他芳烴技術進行組合的工藝技術開發(fā)和應用,以提高聯(lián)合裝置的綜合加工能力和技術經(jīng)濟性。

[1] POPARAD A, ELLIS B, GLOVER B, et al. Reforming solutions for improved profits in an up-down world[C]// NPRA Annual Meeting, AM-11-59, San Antonio, TX, 2011-03-20.

[2] 徐承恩. 催化重整工藝與工程[M]. 北京: 中國石化出版社, 2006.

[3] 馬愛增, 徐又春, 楊棟. 石腦油超低壓連續(xù)重整成套技術開發(fā)與應用[J]. 石油煉制與化工, 2013, 44(4): 1-7. (MA Aizeng, XU Youchun, YANG Dong. Development and commercial application of ultra-low pressure naphtha reforming with continuous catalyst regeneration [J]. Petroleum Processing and Petrochemicals, 2013, 44(4): 1-7.)

[4] LAPINSKI M P, MOSER M D, PROFFITT R G. Catalyst innovations in naphtha reforming[J]. Hydrocarbon Engineering, 2006, 11(11): 59-64.

[5] MA Aizeng, PAN Jincheng, YANG Sennian. Development and commercial application of high-platinum CCR catalyst with low coke deposition rate[J]. China Petroleum Processing and Petrochemical Technology, 2007, (4): 13-20.

[6] 張志良, 肖慶偉. SED芳烴抽提工藝的工業(yè)應用[J]. 石油煉制與化工, 2008, 39(4): 41-45. (ZHANG Zhiliang, XIAO Qingwei. Industry application of SED aromatics extraction technology [J]. Petroleum Processing and Petrochemicals, 2008, 39(4): 41-45.)

[7] 孔德金, 祁曉嵐, 鄭均林, 等. 面向芳烴工業(yè)的催化新材料[J]. 化學反應工程與工藝, 2013, 29(5): 449-455. (KONG Dejin, QI Xiaolan, ZHENG Junlin, et al. Novel catalytic materials towards industrial production of aromatics [J]. Chemical Reaction Engineering and Technology, 2013, 29(5): 449-455.)

[8] 時寶琦, 郭宏利, 李經(jīng)球, 等. HAT-099甲苯與重芳烴烷基轉移催化劑的研制與工業(yè)應用[J]. 化學反應工程與工藝, 2012, 28(2): 173-179. (SHI Baoqi, GUO Hongli, LI Jingqiu, et al. Research and application of HAT-099 catalyst for transalkylation of toluene and heavy aromatics [J]. Chemical Reaction Engineering and Technology, 2012, 28(2): 173-179.)

[9] 余富海, 劉中勛, 吳巍. 脫乙基型C8芳烴異構化技術的研發(fā)進展及應用[J]. 石油化工, 2012, 41(7): 853-858. (YU Fuhai, LIU Zhongxun, WU Wei. Research & development and application of ethylbenzene dealkylation in C8aromatics isomerization process [J]. Petrochemical Technology, 2012, 41(7): 853-858.)

[10] 梁戰(zhàn)橋, 顧昊輝, 吳巍, 等. 一種含改性NU-85沸石的復合沸石催化劑及其制備方法:中國,CN 201110064383.5[P]. 2011-03-17.

[11] 王德華, 郁灼, 王輝國, 等. 模擬移動床吸附分離方法和設備: 中國, CN 102895800A[P]. 2013-01-30.

[12] 王輝國, 郁灼, 王德華, 等. RAX-2000A型對二甲苯吸附劑的工業(yè)應用[J]. 石油煉制與化工, 2007, 38(9): 23-27. (WANG Huiguo, YU Zhuo, WANG Dehua, et al. Commercial application of RAX-2000A adsorbent forp-xylene separation [J]. Petroleum Processing and Petrochemicals, 2007, 38(9): 23-27.)

[13] 王輝國, 王德華, 馬劍鋒, 等. 小晶粒低硅/鋁比的X沸石的制備方法:中國,CN 200710064099.1[P]. 2007-02-28.

[14] WANG Huiguo, MA Jianfeng, WANG Dehua, et al. Agglomerated zeolite adsorbents and process for producing the same：US 8791039B2[P].2014-07-29.

Advances and Development of Aromatics Production Technologies for an Aromatics Complex

WU Wei

(ResearchInstituteofPetroleumProcessing,SINOPEC,Beijing100083,China)

The typical process scheme stucture and main purpose of a modern aromatics complex for BTX production are summarized. The recent progresses in the five technologies of catalytic reforming, aromatics extraction or extractive distillation, toluene disproportionation and transalkylation, xylene isomerization, and adsorptive separation for para-xylene recovery are introduced. SINOPEC has developed its proprietary aromatics production technologies and successfully commercialized them in an aromatics complex with 600kt/a para-xylene production capacity in Hainan refinery, SINOPEC.

petrochemical;aromatics production;technology;advance;development

2015-01-10

吳巍，男，教授級高級工程師，博士，長期從事石油化工、有機化工產(chǎn)品和中間體合成催化劑及工藝技術的研究開發(fā)和管理工作；Tel：010-82368216；E-mail：wuwei.ripp@sinopec.com

1001-8719(2015)02-0275-07

TE65

A

10.3969/j.issn.1001-8719.2015.02.008