外購原料非芳烴含量對(duì)PX 裝置擴(kuò)能的影響

李建雷，胡 畔，張 勇，祁 磊，孫寶燦

（四川石化有限責(zé)任公司，四川 彭州611930）

對(duì)二甲苯（PX）主要用于生產(chǎn)對(duì)苯二甲酸（PTA），進(jìn)一步生產(chǎn)聚酯；在農(nóng)藥、塑料等化工生產(chǎn)領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用。隨著國(guó)內(nèi)外PTA 產(chǎn)業(yè)的持續(xù)建成投產(chǎn)，PX 需求大幅提升，國(guó)內(nèi)PX 產(chǎn)量仍有較大缺口。因此，PX 仍能夠在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持較高的盈利水平和較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

四川石化PX 裝置擬通過技術(shù)改造，產(chǎn)能達(dá)到100 萬t·a-1。裝置增加的原料為外購混合碳八芳烴（以下簡(jiǎn)稱外購C8），而外購C8中非芳烴（以下以NA示）含量在0.75wt%～2wt%之間，高于0.50wt%的原料NA 含量設(shè)計(jì)值。因此，對(duì)加工高非芳烴含量原料對(duì)PX 裝置和產(chǎn)品的影響進(jìn)行定量分析，繼而判斷PX 裝置100 萬t·a-1技術(shù)改造的可行性是非常有必要的。

1 概述

1.1 PX 裝置工藝流程簡(jiǎn)介

二甲苯單元從連續(xù)重整裝置、苯-甲苯裝置的混合物料中分離出C8芳烴，送往吸附分離單元，副產(chǎn)OX 產(chǎn)品、C9/C10芳烴及C10+重芳烴。

吸附分離單元利用吸附塔模擬移動(dòng)床裝置將PX 從混合C8芳烴中分離，脫除粗甲苯后送往產(chǎn)品罐；將貧PX 的C8芳烴送往異構(gòu)化單元。

貧PX 的C8芳烴在異構(gòu)化單元中進(jìn)行異構(gòu)化和乙苯脫烷基反應(yīng)，生成平衡濃度的C8芳烴和苯，其中平衡濃度的C8芳烴作為PX 裝置內(nèi)循環(huán)物料送回二甲苯單元，苯由分離塔作為產(chǎn)品采出；異構(gòu)化單元副產(chǎn)少量燃料氣、輕烴、輕芳烴。

外購C8通過脫庚烷塔進(jìn)入PX 裝置。

1.2 相關(guān)產(chǎn)品指標(biāo)

PX 裝置相關(guān)產(chǎn)品指標(biāo)詳見表1。

表1 產(chǎn)品指標(biāo)Tab.1 Product specification

2 選取對(duì)比工況

為真實(shí)反映PX 裝置加工外購C8后NA 對(duì)各產(chǎn)品的影響，我們選取了裝置不補(bǔ)充外購C8（以下簡(jiǎn)稱工況1）和少量補(bǔ)充外購C8（以下簡(jiǎn)稱工況2）兩種工況進(jìn)行對(duì)比。相關(guān)數(shù)據(jù)詳見表2。

表2 對(duì)比工況Tab.2 Comparison of operating conditions

從表2 可以看出：

（1）上游重整裝置的負(fù)荷、進(jìn)料組成、反應(yīng)溫度及物料中NA 含量保持不變。

（2）上游苯-甲苯裝置物料中NA 含量為0，故本文中不討論這一股原料。

（3）工況2 中，PX 裝置補(bǔ)充了6.1t·h-1外購C8原料，裝置負(fù)荷從85%提升至90%。

3 各單元NA 平衡分析

3.1 二甲苯單元NA 平衡分析

二甲苯單元有3 股進(jìn)料，分別是重整生成油、甲苯塔底物料及異構(gòu)化脫庚烷塔底物料。本單元進(jìn)、出物料相關(guān)數(shù)據(jù)詳見表3。

從表3 可以看出：

（1）工況2 中，重整生成油中NA 流量無變化，而異構(gòu)化脫庚烷塔底物料中NA 流量由1.694t·h-1提高到2.074t·h-1，說明工況2 中，補(bǔ)充高NA 含量的外購C8，使進(jìn)入二甲苯單元的NA 總量增加；（2）兩種工況下，絕大部分NA 均隨二甲苯塔頂物料采出。

對(duì)單元4 股出料中NA 平衡進(jìn)一步分析，詳見表4。

表3 二甲苯單元進(jìn)出物料數(shù)據(jù)Tab.3 Feed and discharge data in xylene unit

表4 二甲苯單元出料NA 平衡Tab.4 NA data of discharge in xylene unit

從表4 可以看出，兩種工況下，二甲苯單元各采出物料中NA 流量占比一致。說明裝置補(bǔ)入外購C8后，NA 在二甲苯單元各采出物料中的分布沒有變化。超過98.7%的非芳隨二甲苯塔頂物料去往吸附分離單元。

3.2 吸附分離單元NA 平衡分析

吸附分離單元原料由二甲苯單元二甲苯塔頂提供。本單元進(jìn)、出物料相關(guān)數(shù)據(jù)詳見表5。

表5 吸附分離單元進(jìn)出物料數(shù)據(jù)Tab.5 Feed and discharge data in parex process unit

從表5 可以看出，兩種工況下絕大部分NA 均隨抽余液塔頂物料采出。

對(duì)單元三股出料中NA 平衡進(jìn)一步分析，詳見表6。

表6 吸附分離單元出料NA 平衡Tab.6 NA data of discharge in parex process unit

從表6 可以看出，兩種工況下，吸附分離單元各采出物料中NA 流量占比一致。說明裝置補(bǔ)入外購C8后，NA 在吸附分離單元各采出物料中的分布沒有變化。超過99.6%的非芳隨抽余液塔頂物料去往異構(gòu)化單元。

3.3 異構(gòu)化單元NA 數(shù)據(jù)分析

異構(gòu)化單元原料由吸附分離單元抽余液塔頂提供。本單元進(jìn)、出物料相關(guān)數(shù)據(jù)詳見表7。

表7 異構(gòu)化單元進(jìn)出物料數(shù)據(jù)Tab.7 Feed and discharge data in Isomerization unit

從表7 可以看出：

（1）兩種工況下，大部分NA 均隨脫庚烷塔底物料采出；（2）異構(gòu)化汽提塔頂采出及生成燃料氣消耗，在異構(gòu)化單元NA 采出中擁有可觀的占比。說明PX 裝置中的NA 主要從異構(gòu)化單元排出。

對(duì)單元五股出料中NA 平衡進(jìn)一步分析，詳見表8。

從表8 可以看出，兩種工況下，異構(gòu)化單元各采出物料中NA 流量占比總體保持一致。說明裝置補(bǔ)入外購C8后，NA 在異構(gòu)化單元各采出物料中的分布沒有變化。約75%的NA 隨脫庚烷塔底物料返回二甲苯單元；約25%的NA 隨物料采出。

表8 異構(gòu)化單元出料NA 平衡Tab.8 NA data of discharge in Isomerization unit

4 PX 裝置NA 平衡整體分析

根據(jù)上述分析，因PX 裝置補(bǔ)入外購C8后，NA在各單元的分布一致，故可認(rèn)為補(bǔ)入外購C8對(duì)NA在PX 裝置中的分布無影響。

將PX 裝置視為整體，忽略各單元之間的進(jìn)料關(guān)系，將工況1 和工況2 中PX 裝置NA 分布數(shù)據(jù)求平均，建立PX 裝置NA 分布模型。詳見表9。

表9 PX 裝置NA 分布模型Tab.9 NA distribution model of PX plant

5 PX 裝置NA 分布模型的應(yīng)用

根據(jù)PX 裝置NA 分布模型，估算外購C8中NA含量分別為0.75wt%、1wt%、1.25wt%、1.5wt%、1.75wt%、2wt%時(shí)，100 萬t·a-1PX 裝置滿負(fù)荷運(yùn)行下主要產(chǎn)品的NA 含量、純度數(shù)據(jù)。詳見表10。

表10 100 萬t·a-1 PX 裝置產(chǎn)品數(shù)據(jù)估算Tab.10 1 million t·a-1 device product data estimation

從表10 可以看出，外購C8中NA 含量分別為0.75wt%、1wt%、1.25wt%、1.5wt%、1.75wt%、2wt%時(shí)，滿負(fù)荷運(yùn)行的100 萬t·a-1PX 裝置主要產(chǎn)品的NA含量、純度，均能夠滿足表1 所示產(chǎn)品指標(biāo)要求。

由此判斷，PX 裝置擴(kuò)改至100 萬t·a-1是完全可行的。

6 結(jié)論

（1）PX 裝置補(bǔ)入外購C8后，NA 在各單元中、在PX 裝置整體中的流量分布保持一致。

（2）根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)建立的PX 裝置NA 分布模型，可用于估算高NA 含量的外購C8補(bǔ)入裝置后各產(chǎn)品中NA 的含量。

（3）根據(jù)估算結(jié)果，補(bǔ)入NA 含量在0.75wt%～2wt%范圍內(nèi)的外購C8后，滿負(fù)荷運(yùn)行的100 萬t·a-1PX 裝置主要產(chǎn)品的NA 含量、純度，均能夠滿足產(chǎn)品指標(biāo)要求。PX 裝置擴(kuò)改至100 萬t·a-1是完全可行的。