Общие сведения о процессе Tatoray компании UOP

Комплекс по производству ароматики - это совокупность технологических установок, используемых для трансформации прямогонных бензиновых фракций и бензина пиролиза в ключевые промежуточные продукты нефтехимии: бензол, толуол и ксилолы (БТК).

В состав полностью совмещенного современного комплекса, предназначенного для производства бензола, пара- и (иногда) ортоксилола, включается установка Tatoray компании UOP.

Типичный комплекс UOP по производству ароматики: 1 - бензольная колонна; 2 - толуольная колонна; 3 - колонна ароматических углеводородов С9; 4 - колонна разделения ксилолов; 5 - ортоксилольная колонна; 6 - колонна дегептанизации

Установка Tatoray размещается между секциями экстракции ароматических компонентов и извлечения ксилолов. Толуол (А7), вместо использования в качестве компонента бензина или продажи для применения как растворителя, направляется на установку Tatoray. Если назначение комплекса - получение максимального объёма p-ксилола, на установку Tatoray может быть также направлен побочный ароматический продукт С9, вместо использования в качестве компонента при компаундировании бензина. Переработка ароматических соединений С9-С10 на установке Tatoray, смещает химическое равновесие в пользу увеличения выработки бензола за счёт ксилолов.

Процесс Tatoray является оптимальным способом выработки дополнительного объёма суммарных ксилолов из малоценных толуола и высококипящих ароматических соединений.

В комплексе по производству ароматики:

• около половины получаемых ксилолов обеспечивает реакция трансалкилирования, то есть процесс Tatoray;
• реформат даёт 45%;
• 5% остаётся на долю процессов изомеризации ароматических соединений С8 (Isomar), где ксилолы образуются в результате трансформации этилбензола.

Процесс Tatoray вырабатывает равновесную смесь, состоящую из:

• ксилолов, которые извлекаются и изомеризуются до p-ксилола;
• этилбензола, который тоже можно трансформировать в ксилолы.

Интеграция установки Tatoray в компоновку комплекса по производству ароматики увеличить выход p-ксилола из бензиновых фракций более чем в 2 раза.

При анализе путей повышения экономической эффективности производства ксилолов применяются различные стратегии, включающие среди прочих:

• сокращение потребления сырья и сопутствующих затрат на него;
• улучшение побочных продуктов для повышения их товарной ценности.

В обеих этих стратегиях процесс трансалкилирования (Tatoray) может играть лидирующую роль.

Химия процесса Tatoray

Две основные реакции процесса Tatoray:

1. Диспропорционирование - трансформация толуола в равновесную смесь бензола и ксилолов.
2. Трансалкилирование - трансформация смеси толуола и ароматических компонентов С9 в ксилолы, в результате перемещения метильных радикалов между метилзамещенными ароматическими углеводородами.

Ключевые реакции процесса Tatoray

В условиях реакций процесса Tatoray метильные радикалы стабильны, поэтому равновесное состояние реакции просто рассчитывается, если в состав сырья входят метилзамещенных ароматические соединения:

Равновесное распределение метильных радикалов при температуре 700 °К

При наличии в сырье других алкильных групп, происходящие реакции значительно сложнее:

• процесс Tatoray эффективно трансформирует в результате деалкилирования ароматические соединения А9-А10 с этил-, пропил- и более высокоуглеродистыми алкилзамещенными радикалами в более низкокипящие ароматические углеводороды с одним бензольным кольцом, оставляя при этом без изменений метильные группы;
• низкокипящие, преимущественно метилзамещенные ароматические соединения вступают в реакцию трансалкилирования с образованием бензола и ксилолов с пропорцией выхода продуктов, определяемой равновесным распределением;
• реакции деалкилирования, в которых участвуют пропил- и более высокоуглеродистые замещенные группы, протекают обычно до конца;
• коэффициенты диффузии этил- и более высокоуглеродистых алкилзамещенных колец в ряде алюмосиликатов существенно меньше, чем коэффициенты диффузии колец с исключительно метильными радикалами.

Катализаторы процесса Tatoray

Катализатор Tatoray повышает подвижность реагирующих соединений, тем самым улучшая эффективность реакций.

Начало промышленного использования катализаторов семейства ТА датируется 1969 г. Новые поколения катализаторов разрабатывались с периодичностью примерно раз в шесть лет. В 1988 г. UOP внедрила катализатор ТА-4, отличающийся:

• прочностью и способностью функционировать в широком диапазоне рабочих параметров, сохраняя все свои качества;
• высокой селективностью и устойчивостью в широком диапазоне расходов и состава сырья;
• высоким коэффициентом трансформирования в бензол и суммарные ксилолы за один проход.

В октябре 2000 г. был промышленно внедрён катализатор ТА-5, который:

• по устойчивости более чем в 2 раза превосходит ТА-4, благодаря чему имеет более высокий коэффициент стабильной эксплуатации и меньшую частоту регенерации;
• имеет активность, как минимум в половину больше ТА-4, что позволяет повысить пропускную способность при неизменной продолжительности циклов.

Альтернативным вариантом использования катализатора ТА-5 может быть переработка более высококипящего ароматического сырья в высокоценные бензол и суммарные ксилолы.

Активность и устойчивость ТА-5 по сравнению с ТА-4

Сопоставление общих показателей позволяет сделать вывод, что установка переработала в непрерывном режиме существенно большее количество сырья при значительно меньшем мольном соотношении водород/углеводороды.

К числу существенных достоинств катализатора 7А-5 в сравнении с другими относятся:

1. Повышенная устойчивость. Угол наклона кривой в 2 раза меньше, это значит, что 7А-5 вдвое устойчивее, чем 7А-4, как следствие:

• снижение частоты регенерации;
• увеличение коэффициента пребывания в эксплуатации.

2. Повышенная активность. Большая на 50% активность сопровождается:

• повышением пропускной способности или уменьшением соотношения водород/углеводороды при неизменной продолжительности цикла;
• появлением альтернативной возможности повышения загрузки высококипящих ароматических углеводородов для повышения вырабатываемого p-ксилола без ухудшения устойчивости катализатора.

3. Отсутствие потребности в изменениях. Процесс происходит при неизменной пропускной способности реактора, аналогичных рабочих давлениях и идентичном соотношении водород/углеводороды, что и для катализатора 7А-4.

4. Высокие значения коэффициента трансформации и отбора продукта.

5. Отсутствие благородных металлов.

6. Чистота бензола. Качество вырабатываемого бензола определяется составом сырья, зачастую не требующего очистки с использованием экстракции.

7. Регенерируемость. После проведения регенерации в полном объёме восстанавливаются активность, стабильность катализатора и отбор целевого продукта.

8. Опыт промышленного использования и техническое сопровождение UOP. Опыт промышленного использования, исчерпывающие гарантии, техническое сопровождение и самое продвинутое оснащение исследовательских лабораторий UOP позволяют гарантировать, что заказчику удастся достичь наилучших показателей функционирования катализаторов на технологической установке Tatoray. Опыт, наработанный на большом количестве реализованных проектов, а также успешность использования катализаторов серии ТА обеспечат, что будущие перезагрузки катализатора будут успешными.

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.