國產(chǎn)NWA－Ⅲ型分子篩在分子篩脫蠟裝置上的應(yīng)用

王富城

(中國石化金陵石化有限責(zé)任公司烷基苯廠，南京 210046)

金陵石化烷基苯廠分子篩脫蠟裝置采用美國UOP公司的Molex工藝，在液相下進行吸附和脫附，要求分子篩吸附劑具有高吸附、高脫附速率及良好的機械強度。裝置運行初期使用進口分子篩，價格昂貴。1997年至今，NWA－Ⅱ、NWA－ⅡB和NWA－Ⅲ型國產(chǎn)分子篩先后在該裝置進行了成功應(yīng)用。筆者對該類型分子篩在脫蠟裝置上的應(yīng)用效果進行了考察，對其性能進行了評定。

1 NWA－Ⅲ新型5A分子篩

NWA－Ⅱ分子篩呈不規(guī)則球型，通常經(jīng)過油氨柱成型后加工而成，生產(chǎn)工序長，中間產(chǎn)物硅小球收率低，生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生高氨氮含油污水，環(huán)保壓力較大，生產(chǎn)成本高，且該產(chǎn)品的性能與UOP的ADS－34相比有一定差距。NWA－Ⅲ 新型5A分子篩的生產(chǎn)過程如下:將4A型沸石粉末、黏土、成型助劑等按比例混合均勻，采用工業(yè)規(guī)模的滾球設(shè)備聚結(jié)成型，篩取目標(biāo)顆粒，再經(jīng)過實驗室焙燒、堿處理、離子交換等后處理過程即可制成。新的生產(chǎn)工藝使產(chǎn)品質(zhì)量大幅提高，同時徹底解決了一直困擾、限制生產(chǎn)的環(huán)保問題。

NWA－Ⅲ和NWA－ⅡB型5A分子篩的主要技術(shù)指標(biāo)如表1所示。NWA－Ⅲ新型分子篩的正乙烷吸附量、孔容、比表面積等指標(biāo)均高于NWA－ⅡB型分子篩，堆密度相當(dāng)，強度略低，磨耗略優(yōu)，晶粒較廣，硅鋁比較低，鈣交換率較高。理化指標(biāo)決定分子篩的使用性能。

表1 5A分子篩主要技術(shù)指標(biāo)

2 分子篩脫蠟裝置簡介

分子篩脫蠟裝置由4套吸附室(R－201A/B、R －201C/D、R －201E/F、R －201G/H)并聯(lián)，共用1套分餾系統(tǒng)(抽余液分餾塔、抽出液分餾塔、再蒸塔)。裝置采用模擬移動床工藝［1］，原料是精制煤油，產(chǎn)品是液體石蠟(n－C10－13)，副產(chǎn)品是重質(zhì)液體石蠟(n－C≥14)及3#白油原料。流程示意圖見圖1。

評價分子篩性能的一個重要指標(biāo)是回收率，其計算公式如下:

根據(jù)物料衡算可推導(dǎo)出以分析數(shù)據(jù)計算的回收率，由于僅需要分析數(shù)據(jù)，可避免由于計量誤差引起的計算偏差，所以在生產(chǎn)中主要通過下式計算回收率:

式中，R為回收率，%;xe為抽出液中正構(gòu)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%;xf為精制煤油中正構(gòu)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%;xr為抽余油中正構(gòu)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%。本文中涉及的回收率的數(shù)值，未特別注明的，均采用公式(1)計算得出。

圖1 分子篩裝置工藝流程

3 工業(yè)運行情況

3.1 分子篩的裝填

2011年10月在新建的吸附室R－201G/H中裝填了NWA－Ⅲ新型分子篩，4套吸附室的分子篩裝填數(shù)據(jù)見表2。

表2 分子篩裝填數(shù)據(jù)

3.2 原料性質(zhì)

為維持分子篩的性能，延長分子篩的使用壽命，對原料煤油中的硫、氮、氧、鹵素的含量及溴指數(shù)等有較嚴(yán)格的要求，具體數(shù)據(jù)見表3。

表3 原料煤油指標(biāo)要求

通常由加氫精制裝置進行精制處理，除去原料中的各類雜質(zhì)。

3.3 床層壓降

分子篩床層壓降是考察分子篩性能的一個重要參數(shù)，若分子篩床層壓降太大，會造成同一平面流速不同，破壞活塞流，而且如果壓降過大，會破壞分子篩床層結(jié)構(gòu)，造成格柵變形甚至損壞。為保證設(shè)備的安全運行，床層壓降高時必須降低裝置的加工量，因此要求單套吸附室的最大壓降為0.35 MPa。吸附室G/H的設(shè)計處理量為120 m3/h，該系統(tǒng)投用后，對不同處理量時的床層壓降進行了測定，結(jié)果見表4。在設(shè)計處理量下，床層壓降僅0.09 MPa;加工量為設(shè)計處理量的1.1倍時，分子篩床層壓降為0.11 MPa，遠低于最大允許壓降0.35 MPa。說明NWA－Ⅲ新型分子篩的床層壓降較低，可以滿足裝置的安全平穩(wěn)運行要求。

表4 分子篩床層壓降

3.4 產(chǎn)品收率

為進一步考察NWA－Ⅲ新型分子篩的性能，對吸附室G/H進行了提量試驗，考察不同處理量時的產(chǎn)品收率，數(shù)據(jù)見表5。加工量為設(shè)計處理量的1.17倍時，產(chǎn)品收率仍大于98%。

表5 不同處理量下產(chǎn)品的收率

4 NWA －Ⅲ與NWA －ⅡB 型分子篩性能對比［2－3］

通過產(chǎn)品的芳烴保留量、產(chǎn)品的純度與回收率以及對重質(zhì)煤油的吸附－脫附性能來考察分子篩的性能。2011年10月以前R－201A/B、R－201C/D和R－201E/F并聯(lián)操作，采用NWA－ⅡB型分子篩。2011年12月以后R－201A/B、R－201C/D、R－201E/F和R－201G/H并聯(lián)操作，采用NWA－ⅡB和NWA－Ⅲ型分子篩。

4.1 產(chǎn)品中芳烴保留量

液體石蠟中的芳烴含量是考察產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要指標(biāo)，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)低于0.4%。若產(chǎn)品中芳烴含量超標(biāo)，需加大脫附劑的循環(huán)量，裝置能耗增加。不同運行時期產(chǎn)品中芳烴保留情況見圖2。3套吸附室并聯(lián)運行時，液體石蠟產(chǎn)品的芳烴保留量約為0.3%，4套吸附室并聯(lián)運行時的芳烴保留量約為 0.2%。NWA－Ⅲ型分子篩和NWA－ⅡB型分子篩均能滿足芳烴保留量低于0.4%的要求，但NWA－Ⅲ型分子篩的除芳烴效果更好，裝置的調(diào)整余量較大，更有利于降低裝置的能耗。

圖2 產(chǎn)品中芳烴保留量

4.2 產(chǎn)品純度和回收率

產(chǎn)品的純度反映分子篩的吸附性能，回收率反映分子篩的脫附性能，不同運行時期的產(chǎn)品純度和回收率見圖3和圖4。3套吸附室并聯(lián)運行時，液體石蠟的純度平均值為98.73%;4套吸附室并聯(lián)運行時，液體石蠟的純度平均值為98.93%。說明NWA－Ⅲ型分子篩比NWA－ⅡB型分子篩的選擇吸附性能好。3套吸附室并聯(lián)運行時，液體石蠟回收率的平均值為98.73%;4套吸附室并聯(lián)運行時，液體石蠟回收率的平均值是98.93%。說明NWA－Ⅲ型分子篩比NWA－ⅡB型分子篩脫附性能好。

圖3 液體石蠟純度

圖4 液體石蠟回收率

4.3 對重質(zhì)煤油的吸附－脫附性能

2011年2月和3月的部分運行參數(shù)見表6，2013年2月至4月進料煤油干點較高時相應(yīng)的運行參數(shù)見表7。

表6 3套吸附室并聯(lián)運行時相關(guān)數(shù)據(jù)

表7 4套吸附室并聯(lián)運行時相關(guān)數(shù)據(jù)

3套吸附室并聯(lián)運行時，煤油干點平均值為250.4℃，此階段采用 NWA－ⅡB型分子篩，產(chǎn)品純度平均值為 98.8%，回收率平均值為95.8%。4套吸附室并聯(lián)運行時，煤油干點平均值為256.3℃，此階段 NWA－Ⅲ和NWA－ⅡB型分子篩混合運行，產(chǎn)品純度平均值為99.1%，回收率平均值為98.3%。說明NWA－Ⅲ型分子篩對重質(zhì)煤油具有較好的選擇吸附和脫附性能。

5 結(jié)論

1)采用NWA－Ⅲ型分子篩后裝置運行平穩(wěn)，吸附室床層壓降為0.1 MPa，產(chǎn)品純度大于99%，平均收率大于98%，能滿足生產(chǎn)要求。

2)當(dāng)處理量為設(shè)計量的1.17倍時，NWA-Ⅲ型分子篩床層運行平穩(wěn)，分子篩適應(yīng)性強。

3)與NWA－ⅡB型分子篩相比，NWA-Ⅲ型分子篩的產(chǎn)品芳烴保留量低，選擇吸附性好，脫附性能好，對重質(zhì)煤油的選擇吸附及脫附性能好。

［1］奚瀚，陳樂，陳群，等.分離液體石蠟的5A分子篩吸附劑的制備［J］.石油化工，2012，41(12):1368 －1372.

［2］蔡吉鄉(xiāng).國產(chǎn)5A分子篩使用后期運行狀況的研究和優(yōu)化［J］.精細石油化工進展，2005，6(4):18 －21.

［3］顧文忠，陳喜，徐宏祥.國產(chǎn)5A分子篩在Molex裝置上運行初期分析［J］.精細石油化工進展，2000，1(3):38 －42.