PX吸附分离简介

1中国石化海南炼油化工有限公司SinopecHainanPetro&ChemicalCO.LTDHipec吸附分离简介2中国石化海南炼油化工有限公司SinopecHainanPetro&ChemicalCO.LTDHipec吸附分离的作用吸附分离装置是芳烃联合装置的一部分,主要作用是：将二甲苯蒸馏单元产出的混合C8芳烃原料中的对二甲苯（PX）与间二甲苯（MX）、邻二甲苯（OX）、乙苯（EB）分离开，实现生产高纯度PX产品的目的中海油惠州吸附分离单元装置规模381.4万吨/年，采用法国IFP的Eluxyl工艺，年产PX84.1万吨。产品纯度要求≥99.7%，收率≥97%。3中国石化海南炼油化工有限公司SinopecHainanPetro&ChemicalCO.LTDHipec吸附定义当流体与多孔固体接触时,流体中某一组分或多个组分在固体表面处产生积聚,此现象称为吸附。吸附也指物质（主要是固体物质）表面吸住周围介质（液体或气体）中的分子或离子现象。吸附属于一种传质过程，物质内部的分子和周围分子有互相吸引的引力，但物质表面的分子，其中相对物质外部的作用力没有充分发挥，所以固体物质的表面可以吸附其他的液体或气体，尤其是表面面积很大的情况下，这种吸附力能产生很大的作用，所以工业上经常利用大面积的物质进行吸附，如活性炭等。4中国石化海南炼油化工有限公司SinopecHainanPetro&ChemicalCO.LTDHipec吸附的分类物理吸附：也称为范德华吸附，它是吸附质和吸附剂以分子间作用力为主的吸附。化学吸附：是吸附质和吸附剂以分子间的化学键为主的吸附。物理吸附，是指吸附剂与吸附质之间是通过分子间引力（即范德华力）而产生的吸附，在吸附过程中物质不改变原来的性质，因此吸附能力小，被吸附的物质很容易再脱离，如用活性炭吸附气体，只要升高温度，就可以使被吸附的气体逐出活性炭表面。化学吸附，是指吸附剂与吸附质之间发生化学作用，生成化学键引起的吸附，在吸附过程中不仅有引力，还运用化学键的力，因此吸附能较大，要逐出被吸附的物质需要较高的温度，而且被吸附的物质即使被逐出，也已经产生了化学变化，不再是原来的物质了，一般催化剂都是以这种吸附方式起作用。5中国石化海南炼油化工有限公司SinopecHainanPetro&ChemicalCO.LTDHipec吸附的分类还有一种可以进行连续操作的分子筛，物料连续进入填充床，分子筛可以只吸附固定体积的分子，再释放，而将体积过大的分子拦住，石油气和天然气的分离经常采用这种方式。物理吸附和化学吸附并不是孤立的，往往相伴发生。在污水处理技术中，大部分的吸附往往是几种吸附综合作用的结果。由于吸附质、吸附剂及其他因素的影响，可能某种吸附是起主导作用的6中国石化海南炼油化工有限公司SinopecHainanPetro&ChemicalCO.LTDHipec吸附的应用吸附操作中，吸附质在流体中的平衡浓度通常很小，吸附分离可以进行得十分完全。但由于固体吸附剂在输送、计量和控制等方面比较困难，所以仅宜于用来分离吸附质浓度很低的流体混合物。此外，也可以作为其他传质分离操作的补充，以达到组分十分完全分离的目的。对于组分挥发度很接近的料液，当精馏难以实现分离时，用吸附分离可能会经济些。目前，工业上的主要用途有：①气体和液体的深度干燥；②食品、药品、有机石油产品的脱色、脱臭；③有机异构物（如混合二甲苯）的分离；④空气分离以制取富氧空气；⑤从废水或废气中除去有害的物质等。随着新型高效吸附剂的研究和工艺过程的开发，吸附操作必将愈来愈广泛地应用于各工业生产部门。7中国石化海南炼油化工有限公司SinopecHainanPetro&ChemicalCO.LTDHipec工艺原理C8芳烃化合物的沸点、挥发度是十分相似，具体性质如下：项目单位邻二甲苯间二甲苯对二甲苯乙基苯20℃密度Kg/m3874.5864.1861.6866.9冰点℃-25.173-47.87213.263-94.975沸点℃144.41139.104138.355136.86从上述图表易知，如果通过精馏的方法从混合C8芳烃中分离出PX产品，理论上是可行的，但是需要消耗大量能量和许多精馏塔盘。目前，国内外PX分离的主要工艺为美国UOP公司的Parex和法国IFP公司的ELUXYL分子筛吸附分离工艺。8中国石化海南炼油化工有限公司SinopecHainanPetro&ChemicalCO.LTDHipec工艺原理吸附分离单元工艺原理：流动相混合C8芳烃与固体颗粒相吸附剂接触，发生的一种物理过程。固相吸附剂选择性地吸附流动相C8芳烃中的对二甲苯，然后通过解吸剂将对二甲苯从吸附剂中脱附下来，整个工艺过程通过模拟移动床来实现连续的吸附和解析；最后再通过精馏塔，将PX与解吸剂、非PX的C8芳烃与解吸剂分离开来，从而达到PX与其他C8芳烃分离的目的。9中国石化海南炼油化工有限公司SinopecHainanPetro&ChemicalCO.LTDHipec模拟移动床及其应用所谓模拟移动床，对吸附剂来说是不动的固定床使吸附剂静止，而通过周期性地改变流体进出口的位置，液流进出口位置沿着液体流动方向移动以达到流体与吸附剂相对运动的目的,以此来模拟固体相向移动的作用。因此，从效果上看，它达到了移动床的效果，这过程是连续的，但对床层本身来说并没移动，由于床层是固定的则吸附剂不会造成磨损，又能仔细地填充吸附剂，尽可能使液流在床层中均匀分布，减少沟流与返混，提高分离效果；同时又吸取了移动床连续操作，质量稳定，处理量大，便于自动化操作的优点。当然，要不断地移动液体进料和排出各位置是不可能的，但是，对吸附室设置多级吸附剂床层和液体进出管线，并有序地把各液流从一个床转换到下一个床，就可以产生大致相同的效果。为此，四种液体进出的位置按准确的步骤绕床移动，在各物流之间始终保持相同的距离。10中国石化海南炼油化工有限公司SinopecHainanPetro&ChemicalCO.LTDHipec工艺原理美国UOP公司的Parex工艺，由高选择性的吸附剂、解吸剂和模拟移动床技术组成，采用ADS-27/37吸附剂，对二乙苯作为解吸剂。对二乙苯与原料互溶，且沸点差大（沸点183.7℃），易于分离和重复利用。模拟移动床技术是Parex工艺的核心，两个吸附塔由24个填满分子筛吸附剂的床层组成，在ACCS系统控制下，通过一个油压系统推动的旋转阀不断切换各股物料进出床层的位置来实现固、液两相的模拟移动。11中国石化海南炼油化工有限公司SinopecHainanPetro&ChemicalCO.LTDHipec工艺原理ELUXYL工艺是法国IFP公司根据模拟移动床逆流选择性吸附原理，开发出的对二甲苯分离方法，但与UOP的PAREX工艺又有不同：采用SPX3000分子筛作为吸附剂，进料、抽余液(贫PX和PDEB的混合物)、抽出液（PX和PDEB的混合物）、解吸剂和反洗液五股物流及吸附塔床层旁路在顺控系统SCS的控制下，通过144开关阀的切换来改变物料进出床层的位置，实现固液两相模拟移动，进行二甲苯的吸附分离，在进行开关阀切换时五股物料的相对位置（间隔的床层数和次序）保持不变。12中国石化海南炼油化工有限公司SinopecHainanPetro&ChemicalCO.LTDHipec工艺流程主要工艺流程为：混合C8芳烃和解吸剂PDEB（对二乙苯）分别进入吸附塔的不同床层，与床层内的吸附剂接触，由于吸附剂对PX的选择性吸附能力最强，优先吸附对二甲苯；再通过模拟移动床原理，对吸附剂中的吸附介质进行逐步提纯，最后，通过解吸剂将PX从吸附剂颗粒的选择性孔隙中解吸出来；13中国石化海南炼油化工有限公司SinopecHainanPetro&ChemicalCO.LTDHipec工艺流程最终，解吸剂和解吸出来的PX一起作为抽出液抽出，送往抽出液塔等精馏系统，分离出合格的PX产品和解吸剂（至吸附塔循环使用）；未被吸附剂吸附的不含PX的C8芳烃，随解吸剂一起作为抽余液抽出，送往抽余液塔，分离出不含PX的C8芳烃（作为异构化单元原料）和解吸剂（至吸附塔循环使用）。14中国石化海南炼油化工有限公司SinopecHainanPetro&ChemicalCO.LTDHipec工艺流程15中国石化海南炼油化工有限公司SinopecHainanPetro&ChemicalCO.LTDHipec原料要求烯烃类造成吸附剂中毒，多半是由于它的强吸附作用和本身的聚合占据或堵塞了分子筛选择孔。特别是烯烃聚合物不易从吸附剂中清除。进料要求溴指数不超过10mgBr/100g，是烯烃含量的控制指标。白土处理是保证进料烯烃不超标的关键操作。苯被认为是一种使吸附剂暂时中毒的物质，原因是苯很容易被吸附，如果进料中苯含量超标，会使吸附剂选择性降低、PX产品纯度下降。控制进料中的苯不超过500ppm，即可保证吸附正常操作。16中国石化海南炼油化工有限公司SinopecHainanPetro&ChemicalCO.LTDHipec原料要求C9+芳烃可能是暂时或永久性有毒物质，其中C10+芳烃混合物由于不稳定，容易在吸附剂上聚合，而且很难脱附，使吸附能力下降。热油是一种可能造成吸附剂永久失活的毒物，它容易聚集在吸附剂表面而堵塞孔道。重金属的积累也会使吸附剂产生永久中毒，进料和解吸剂中的重金属含量不能超标。所以，控制毒物污染是保证吸附剂长寿命的关键操作17中国石化海南炼油化工有限公司SinopecHainanPetro&ChemicalCO.LTDHipec水控制分子筛的含水量控制非常重要，这是因为水分对吸附性能有关键性的影响，并且过量的水会成为分子筛污染物。当分子筛的含水量提高时，选择性提高的同时，吸附能力在下降(因为越来越多的微孔容积被水占据)。最佳状态是950°C时燃烧失重为约5――6%(重量百分比)。如果分子筛太干，则会出现选择性漂移和抽出物的纯度下降。如果含水量超过8%的话，那么分子筛可能会被严重损坏。如果温度超过175°C，则副作用会增强。在任何情况下，运行中的分子筛的含水量都必须低于7%(175°C时，出口物料流中会小于150ppm)。注水流量必须被绝对控制，以防止对分子筛造成不可逆转的损坏。18中国石化海南炼油化工有限公司SinopecHainanPetro&ChemicalCO.LTDHipec吸附原理吸附剂是具有某种特性的固体，当此固体浸入液体混合物时，孔中就充满液体，在固—液平衡时，孔内液体之组成与围绕粒子周围的液体成分不同。对吸附剂亲和力强的组分在孔内液体中的浓度大于在周围液体中浓度，即吸附剂对该组分起了浓缩作用。19中国石化海南炼油化工有限公司SinopecHainanPetro&ChemicalCO.LTDHipec吸附原理•吸附顺序:H20＞B＞PX＞PDEB＞TOL＞EB＞OX＞MX＞NA20中国石化海南炼油化工有限公司SinopecHainanPetro&ChemicalCO.LTDHipec吸附原理吸附塔内各区域分布：物料平衡：D+F+BW=E+R21中国石化海南炼油化工有限公司SinopecHainanPetro&ChemicalCO.LTDHipec1区2区3区4区解吸剂抽出液反洗液进料抽余液2A区2B区22中国石化海南炼油化工有限公司SinopecHainanPetro&ChemicalCO.LTDHipec在闭路循环中，吸附剂作为密相床连续循环并从吸附室底部向顶部移动，液体从上部向下流过床层，同固体吸附剂床逆流。为简便起见，假设进料F是二元混合物A和B，而且组份A比B更容易被吸附，如图所示，进料被引入到床层，解吸剂D在一较高点引入床层，解吸剂是一种液体，它的沸点比进料组份高，且有好的吸附选择性，这意味着可以把进料中组份A从解吸区解吸下来，并可以在下游的精馏装置中从进料组份里分离出来。弱吸附性能的组份B和解吸剂D混合作为抽余液产物，如图所示，从进料口下面的一个位置抽出，含有被强吸附的组份A