Комплекс по производству ароматических углеводородов (соединений) - это совокупность технологических установок, используемых для преобразования нефтяных бензиновых фракций и пиробензина в базовые промежуточные продукты нефтехимии: бензол, толуол и ксилол (БТК).
Бензол - это универсальный строительный блок нефтехимического производства, используемый для получения свыше 250 различных продуктов.
Наиболее значимые производные бензола - этилбензол, кумол и циклогексан.
Ксилолы, известные также как суммарные ксилолы, содержат четыре различных ароматических изомера С8:
- параксилол (р-ксилол);
- ортоксилол (o-ксилол);
- метаксилол (m-ксилол);
- этилбензол.
Небольшие количества суммарных ксилолов используются как растворители, но преимущественно подвергаются в комплексе последующей переработке, чтобы выделить один или более отдельный изомер. Самым важным ароматическим изомером С8 является р-ксилол, применяемый практически исключительно для выработки полиэфирных волокон, смол и пленок.
В последние годы прирост производства полиэфирных волокон, являющихся синтетическим заменителем хлопка составляет от 5 до 6% в год. Природ производства смол, обусловленный появлением полиэтиленовых (полиэтилентерефталатных) контейнеров, составляет от 10 до 15% в год.
Важным побочным продуктом при производстве р-ксилола, в зависимости от задействованной технологии, может являться бензол. Небольшое количество толуола востребовано при получении растворителей и производных соединений, но его преобладающая доля идет на выработку бензола и ксилолов. Толуол приобретает всё большее значение при производстве ксилолов путем диспропорционирования и трансалкилирования ароматическими углеводородами С9.
Состав комплексов по производству ароматических углеводородов
Комплексы по производству ароматики могут состоять из установок различного функционального назначения. Простейший комплекс (на нижеследующем рисунке) выпускает в качестве продуктов только бензол, толуол и суммарные ксилолы и имеет в своём составе следующие основные технологические установки:
- гидроочистки бензина для гидрирования серо-, азот- и кислородсодержащих примесей;
- каталитического риформинга для получения ароматических углеводородов из бензина;
- экстракционных установок для экстракции ароматических соединений (бензола, толуола, ксилола).
Большинство соверемнных комплексов рассчитаны на максимальный отбор бензола и р-ксилола, а иногда - o-ксилол. На следующем рисунке показана компоновка современного совмещенного комплекса компании UOP по получению ароматических углеводородов.
Подобный комплекс рассчитан на максимальный отбор бензола и р-ксилола и состоит из следующих технологических процессов UOP:
- ССР Platforming для получения ароматических соединений из прямогонного бензина с высокой эффективностью;
- Sulfolane, Carom - экстракционная дистилляция для выработки бензола и толуола;
- Рагех для производства р-ксилола методом непрерывного адсорбционного разделения;
- Isomar для получения изомеров ксилола и трансформации этилбензола;
- Tatoray для трансформации толуола и высококипящих ароматических соединений в ксилолы и бензол.
Чтобы получать дополнительные объёмы ксилолов и бензола посредством диспропорционирования и трансалкилирования толуола с ароматическими соединениями С9 предназначен процесс Tatoray. Включения в состав комплекса установки Tatoray может увеличить выход р-ксилола из одинакового количества бензиновых фракций более чем вдое. Поэтому процесс Tatoray используется, когда основным продуктом является р-ксилол.
Если необходим больший отбор бензола, этого можно добиться регулируя интервал кипения сырья так, чтобы в нём оказалось больше предшественников бензола и толуола. В таких случаях для максимального объёма производства бензола можно использовать такие технологии, как:
- PX-Plus;
- термическое гидродеалкилирование (ТГДА).
Себестоимость производства для ТГДА выше, поэтому его используют лишь при недостаточной обеспеченности бензолом.
Около половины эксплуатируемых комплексов UOP по получению ароматических углеводородов предназначены для выработки как пара-, так ортоксилола. На схеме интегрированного комплекса показана o-ксилольная колонна для выработки o-ксилола посредством фракционирования. Если выпуск o-ксилола в качестве продукта не требуется, o-ксилольная колонна исключается из структуры комплекса и все ароматические изомеры С8 проходят через установку Isomar, пока не будут трансформированы в р-ксилолы. В комплексах, производящих o-ксилол, пропорция между товарными орто- и параксилолом варьируется обычно в диапазоне от 0,2 до 0,6.
Рынок m-ксилола невелик, но он быстро растет. m-Ксилол трансформируется в изофталевую кислоту и, вместе с терефталевой кислотой, получаемой из р-ксилола, используется для производства смесей полиэтилентерефталатных смол для твердофазной полимеризации. Спрос на смеси полиэтилентерефталатных смол за последние десятилетия значительно возрос, так как появились новые сферы их применения в упаковке пищевых продуктов и бутилировании напитков.
В 1995 г. UOP лицензировала первую установку MXSorbex, производящую m-ксилол посредством непрерывного адсорбционного разделения. Процесс MXSorbex, имея сходство с процессом Рагех, селективно выделяет из суммарных ксилолов мета-, а не параизомер. Установка MXSorbex может эксплуатироваться независимо или интегрируется в состав комплекса по получению ароматических соединений, производящего также пара- и ортоксилол.
Варианты компоновки комплексов по производству ароматических углеводородов
Комплекс по получению ароматических углеводородов может быть сконфигурирован по-разному исходя из имеющегося сырья, целевых продуктов и суммы инвестиций. Спектр возможных вариаций комплекса иллюстрирует нижеследующий рисунок:
Варианты продуктовой корзины на рисунке представляют различные компоновки комплекса, использующие в качестве сырья аналогичную по составу смесь бензиновых фракций прямой перегонки и гидрокрекинга. Варианты конфигурации учитывают:
- включена в состав комплекса установка Tatoray или ТГДА;
- осуществляется ли рецикл ароматических соединений С9 для трансформации в бензол или ксилолы;
- какой тип катализатора Isomar применяется;
- выполняется ли предварительное фракционирование бензола или ароматических предшественников С9+ .
В силу подобной гибкости в компоновке комплекса по производству ароматических углеводородов, сочетание продуктов можно коррелировать так, чтобы соответствовать запросам последующих процессов их переработки. Соответствующим выбором компоновки ксилол-бензольная пропорция товарных продуктов комплекса может изменяться в диапазоне примерно от 0,6 до 3,8.
Если статья была вам интересной и полезной, ставьте лайк, а если хотите ежедневно получать новые статьи и узнавать больше о нефтепереработке, то подписывайтесь на канал.
