Технологическая схема процесса Isomar
Установка Isomar всегда эксплуатируется совместно с установкой по извлечению гомологов ксилола (одного или нескольких). В большинстве случаев процесс Isomar комбинируется с процессом Parex компании UOP для извлечения p-ксилола (рисунок ниже).
Свежая сырьевая смесь для цикла Parex-Isomar, представляющая собой компаунд из суммарных ксилолов, направляется в ксилольную колонну, которая может быть профилирована:
- на извлечение o-ксилола из кубового продукта;
- на удаление ароматических соединений С9+, наличие которых недопустимо для сырья установки Parex.
Верхний погон ксилольной колонны направляется на установку Parex, где выделяется p-ксилол с концентрацией 99,9% масс. при извлечении 97% масс. за один проход. Остаток переработки установки Parex, который содержит менее 1% масс. p-ксилола, направляется на установку Isomar.
Для компенсации небольших объёмов водорода, расходуемых в реакторе Isomar, сырьё данной установки предварительно смешивается с насыщенным водородом рецикловым и подпиточным газами (рисунок выше). Затем подогретое в результате теплообмена с эффлюентом реактора компаундированное сырьё подвергается испарению в подогревателе прямого нагрева и доводится до рабочего значения температуры в реакторе. Горячее парообразное сырьё направляется в реактор, где пропускается радиально через стационарный слой катализатора.
Продукт реактора подвергается охлаждению посредством теплообмена со смесевым сырьем и направляется в колонну разделения продуктов:
- с верха отбирается насыщенный водородом газ, подаваемый обратно в реактор и частично отдуваемый, чтобы удалить низкокипящие фракции, аккумулирующиеся в контуре рециркуляции газа;
- жидкость с куба колонны откачивается в колонну дегептанизации (дегептанизатор).
В колонне дегептанизации:
- Верхний погон С7- подвергается охлаждению, сопровождающемуся разделением на газообразный и жидкий продукты:
- газ отдувается в коллектор топливного газа:
- жидкость подается обратно на установку Platforming, для исчерпывающего извлечения бензола на установке Sulfolane.
- Фракция C8+ с кубовой части подвергается обработке глиной, смешивается со свежим сырьем, содержащим суммарные ксилолы, и подается обратно в ксилольную колонну.
Требования к сырью процесса Isomar
Сырьё для установки Isomar обычно представляет собой рафинат установки Parex в зависимости от выбора:
- непосредственно подавать на установку суммарные ксилолы;
- использовать установку в комбинации с фракционирующей колонной для выработки исключительно о-ксилола.
При любом выборе необходимо, чтобы сырьё для установки Isomar соответствовало требованиям, приведенным в следующей таблице:
Неароматические компоненты в сырье для установки Isomar предварительно подвергаются крекингу до низкокипящих фракций, а затем отводятся из цикла Parex-Isomar. Способность крекирования неароматические компонентов исключает потребность в экстракции суммарных ксилолов, поэтому габариты установки Sulfolane можно значительно уменьшить. В комплексе по производству ароматики риформат, поступающий с установки CCR Platforming, делится на фракции C8+ и С7-, из которых последняя направляется на установку Sulfolane для экстракции бензола и толуола с высокой концентрацией. Катализаторы деалкилирования I-300 и I-330 дают возможность извлечения бензола с высокой концентрацией одним только фракционированием. Так как современные установки CCR Platforming низкого давления, которые производят ароматические соединения, функционирую достаточно эффективно, вырабатываемая фракция C8+ фактически не имеет в своём составе неароматических компоеннтов и поэтому может быть направлена непосредственно в секцию комплекса, на которой производится извлечение ксилола.
Характеристики катализаторов Isomar
Производительность катализаторов изомеризации ксилола может быть измерена несколькими показателями:
- степенью приближения к равновесному распределению в реакции изомеризации ксилола;
- процентом трансформации этилбензола за один проход;
- процентом потери колец за один проход и т. д.
Степень приближения к равновесному распределению есть мера эффективности катализатора изомеризации ксилола, а процент трансформации этилбензола - мера эффективности катализатора алкилирования этилбензола. Для каждого из типов катализаторов доля потери колец возрастает с ростом эффективности. Например, при получении p-ксилола высокий процент трансформации этилбензола в установке Isomar имеет положительное влияние на эффективность работы установку Parex, но сопровождается увеличением доли потери колец, а значит снижает суммарный выход p-ксилола в комплексе.
Пожалуй, наилучший показатель для сравнения катализаторов изомеризации ксилола - суммарный выход p-ксилола в цикле Parex-Isomar. На нижеследующем рисунке приведено сравнение величин выхода p-ксилола для катализаторов I-9, I-300 и I-210 при следующих условиях:
- Сырьем являются суммарные ксилолы.
- База для сравнения - технологическая схема на рисунке выше.
- Суммарные ксилолы состоят из:
- 17% масс. этилбензола;
- 18% масс. p-ксилола;
- 40% масс. m-ксилола;
- 25% масс. o-ксилола.
4. Рабочая эффективность катализаторов составляет:
- для I-9 и I-210 - 22,1% масс. p-ксилола от общих ксилолов из установки Isomar;
- для I-300 и I-330 - 65% масс. трансформации этилбензола за один проход.
5. Для катализатора I-9 суммарный выход p-ксилола оставляет 84% масс. от сырья (суммарных ксилолов).
6. Катализаторы I-300 и I-330, за счёт наименьшей доли потери колец за проход, дают наибольший общий отбор бензола и p-ксилола, но доля p-ксилола составляет только 76,5% масс., поэтому для производства заданного количества p-ксилола требуется больший объём суммарных ксилолов.
На рисунке также приведены величины выхода для катализатора I-210 компании UOP, характеризующийся химией реакции аналогичной I-9, но отличающийся большей избирательностью и показывающий меньшую выработку побочных продуктов (1,5% масс. против 4% масс. для I-9. Суммарный выход p-ксилола для катализатора I-210 составляет 91% масс. от суммарных ксилолов (сырья), что на 7% масс. превышает показатель катализатора I-9.
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.