Modeling of C_(8) Aromatics Isomerization in a Radial Bed Reactor

Reactor models were developed to describe the isomerization reaction process of C_(8) aromatics by applying a six-component sequential reaction network.Lab-scale experimental data were used in an axial bed reactor model,and dynamic parameters were fitted by simulated annealing algorithm.In addition,industrial data and calculated dynamic parameters were used to determine the six-component concentration distributions using a radial reactor model.The influence of back-mixing on reaction performance was investigated.It was found that the model considering back-mixing was much closer to the real industrial reaction process.

SKI-320脱乙基型C_(8)芳烃异构化催化剂的工业应用

介绍了新一代脱乙基型C_(8)芳烃异构化催化剂SKI-320在中国石化上海石油化工股份有限公司600 kt/a芳烃联合装置上首次实施工业应用的情况。工业应用结果表明,催化剂生产过程控制平稳,成品质量合格;催化剂装填可控,开工操作简便,投用后周期运行情况良好;SKI-320催化剂的二甲苯异构化活性处于世界先进水平,二甲苯异构化率达到24.09%、乙苯转化率达到69.12%、单程二甲苯损失率为1.19%,性能指标全部达到合同要求,整体表现好于预期;与SKI-210催化剂相比,SKI-320催化剂的活性显著提高,选择性也有良好改进,实现了同类型催化剂应用技术的进步。

芳烃联合装置C_(8)芳烃资源在炼化一体化加工优化设计

通过对芳烃联合装置中C_(8)芳烃资源的全面分析以及节能方案的深入讨论,提出了一系列优化策略,以在提高装置经济性、降低运营成本和增强企业竞争力方面发挥积极作用,有助于进一步减少芳烃装置的能源消耗。

工业C_(8)+芳烃馏分脱烯烃催化剂失活原因分析

采用N 2吸附-脱附、X射线衍射、NH 3程序升温脱附、吡啶吸附红外光谱方法对工业新鲜、失活及再生C_(8)+芳烃脱烯烃催化剂的孔结构、晶相结构及表面酸性质进行了对比分析,采用热重分析、^(13)C核磁共振方法对工业失活催化剂进行了分析表征,采用红外光谱分析了失活催化剂甲苯-乙醇洗涤液中的有机物组成;以催化重整C_(8)+芳烃为原料对工业新鲜、失活及再生催化剂进行了脱烯烃活性评价。结果表明:与新鲜催化剂相比,失活催化剂的比表面积与孔体积大幅度下降,平均孔径增大,总酸量下降,B酸和L酸酸量明显下降;造成脱烯烃催化剂失活的主要原因是催化剂表面及孔道中的积炭(结焦),积炭(结焦)以芳烃缩合结焦为主,烯烃缩合结焦为辅;催化剂再生后,比表面积、孔体积、总酸量以及B酸、L酸酸量基本恢复至新鲜催化剂水平,脱烯烃初活性恢复至96%。

C_(8)芳烃异构化反应机理及催化剂研究进展

综述了近年来对C_(8)芳烃异构化过程中二甲苯异构化、乙苯异构化及歧化反应相关机理的研究进展,结合反应机理探讨了C_(8)芳烃异构化催化剂酸性中心、金属中心及分子筛拓扑结构对反应性能的影响,从分子筛的孔道结构、酸性及金属三方面介绍了异构化催化剂常用的改性方法及效果,介绍了C_(8)芳烃异构化工业技术的发展历程,对未来的研究方向进行了展望。

BaX分子筛吸附分离C_(8)芳烃过程中的尺寸筛分机理

通过量子化学方法考察侧链与芳环二面角变化对乙苯分子结构稳定性的影响,进一步通过分子动力学讨论乙苯分子在SiFAU和BaX分子筛中扩散时的柔顺性;结合量子化学方法和波函数分析,分别研究了邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、乙苯4种C_(8)芳烃异构体在电子密度为0.002等值面确定的三维尺寸信息,以及SiFAU和BaX分子筛超笼簇模型的静电势和孔口尺寸。结合C_(8)芳烃在分子筛中的扩散结果可知,4种C_(8)芳烃异构体皆可扩散通过比自身尺寸稍小的分子筛孔口。因此,在根据尺寸筛分机理筛选吸附剂时,需要综合考虑分离组分分子的表面电子特征。

C_(8)芳烃异构化径向床反应器模型

针对C_(8)芳烃异构化反应,采用六组分反应网络建立了工业C_(8)芳烃异构化径向床反应器模型;并基于工业实际运行数据,采用模拟退火算法对C_(8)芳烃异构化反应的速率常数进行了回归计算,进而得到了可逆反应网络和不可逆反应网络中各组分的浓度分布。结果表明:反应器模型计算值与工业实际值吻合,相对误差较小;与不可逆反应网络相比,可逆反应网络更接近实际工业生产过程。基于可逆反应网络模型计算了空速对反应结果的影响,发现空速较低会导致副产物增加,空速较高则会导致产物PX减少。

C_(8)芳烃在BaX分子筛中的扩散机理

通过分子动力学方法,模拟对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯和乙苯4种分子的混合物在纯硅FAU分子筛(SiFAU)和钡离子交换的X型分子筛(BaX)中的扩散过程;通过密度泛函理论和波函数方法计算和分析C_(8)芳烃分子的电子密度等值面及其确定的分子尺寸,同时考虑了乙苯侧链柔顺性导致的构象多样性。将C_(8)芳烃分子的横截面积、分子筛的孔口尺寸变化与扩散能力进行关联,来探究C_(8)芳烃分子在BaX分子筛孔道内动态扩散的微观机理。结果表明:相比SiFAU分子筛,BaX分子筛中阳离子的引入减小了孔口尺寸,4种C_(8)芳烃分子在BaX分子筛中的扩散能力由大到小的顺序为对二甲苯、乙苯、邻二甲苯、间二甲苯,这与其最小横截面积大小(乙苯平面构象)的顺序相一致。

BaX分子筛吸附C_(8)芳烃作用机理

采用正则系综蒙特卡洛方法模拟等量4种C_(8)芳烃分子分别在SiFAU和BaX分子筛上的吸附行为,并结合量子化学计算和波函数分析,基于分子筛组成和结构、C_(8)芳烃分子结构和电子分布特征进行吸附机理研究。蒙特卡洛模拟结果表明:4种C_(8)芳烃分子的密度分布主要在分子筛超笼内,吸附能分布近似为正态分布,吸附状态多样化;SiFAU上吸附位随机且范围广,但对二甲苯无选择性;BaX上吸附位集中在超笼内的Ba附近,平均吸附热由高到低的顺序为对二甲苯、乙苯、邻二甲苯、间二甲苯,与BaX分子筛对C_(8)芳烃吸附选择性的实验结果顺序一致。波函数分析结果表明,4种C_(8)芳烃分子静电势分布相似,芳环区域静电势为负,静电势极小值点偏离于取代基方向。考虑乙苯侧链柔顺性,将C_(8)芳烃分子的负静电势面积与其在BaX分子筛上的平均吸附能进行关联,阐明电子分布特征对吸附性能的影响。

C_(8)芳烃异构体吸附分离工艺参数的测定与分析

研究了甲苯和C_(8)芳烃异构体在KBaX吸附剂、NaY吸附剂上的吸附性能,采用静态吸附平衡试验测定C_(8)芳烃异构体在吸附剂上吸附平衡参数,包括吸附剂对各芳烃组分的饱和吸附量与相对选择性系数,分析了饱和吸附量和相对选择性系数随温度和组分组成的变化;同时,采用动态穿透试验测定各组分的穿透曲线,借助Aspen软件拟合穿透试验数据,计算得到传质系数;进而,通过脉冲试验证获得吸附过程性能参数的准确性,结果表明试验测定的吸附性能参数与模拟拟合结果吻合,说明试验测定的吸附性能参数可靠性良好。

C_(8)芳烃体系固液相平衡计算方法与相图

介绍了适用于C_(8)芳烃体系固液相平衡计算的3种计算方法,并选取了各方法计算所需的相关参数。利用多组C_(8)芳烃二元和二元以上多元体系固液相平衡文献实验数据,对这3种计算方法进行了偏差比较,结果表明:Van’t Hoff方程简式计算液相摩尔分数与低共熔点温度及组成的偏差均较低;与乙苯有关的二元、三元和四元固液相平衡体系中液相可看作理想溶液。利用Van’t Hoff方程简式计算了由乙苯和其他C_(8)芳烃组成的二元和三元体系的液相摩尔分数、低共熔点温度及组成,并绘制了与乙苯相关的3个三元体系的固液相平衡相图。预测了乙苯-间二甲苯、乙苯-邻二甲苯等二元体系的固液相平衡中液相摩尔分数0~1全范围的数据。

甲苯和C_(8)芳烃体系固液相平衡数据预测与相图

在对二甲苯结晶相关体系中,针对正常熔点非常接近的甲苯和乙苯两种组分同时存在的甲苯-乙苯二元体系及甲苯-乙苯-二甲苯三元体系,利用Van’t Hoff方程简式探索并计算了甲苯-乙苯二元体系低共熔点温度及组成,计算了甲苯-乙苯-二甲苯三元体系的液相摩尔分数和低共熔点温度及组成,并利用这些数据绘制了甲苯和乙苯两种组分同时存在的甲苯-乙苯-对二甲苯等3个三元体系的固液相平衡相图。预测了甲苯-乙苯、甲苯-间二甲苯和甲苯-邻二甲苯等3个二元体系的固液相平衡数据。这些相图和数据未见文献报道。利用甲苯-乙苯二元体系固液相平衡相图,分析了甲苯和乙苯混合物通过结晶工艺得到纯甲苯或纯乙苯的可能性,指出对于甲苯-乙苯二元体系,虽然甲苯和乙苯两种组分正常熔点非常接近,但由于该体系存在最低共熔点,可通过结晶工艺得到纯甲苯或纯乙苯,但不能同时得到纯甲苯和纯乙苯。

苯与甲苯及C_(8)芳烃体系固液相平衡计算

针对对二甲苯结晶体系中由苯与甲苯及C_(8)芳烃组成的二元、三元及多元体系,选取了固液相平衡计算模型—Van′t Hoff方程简式,利用该模型计算二元、三元及多元体系的低共熔点温度及对应的低共熔点组成,并绘制三元体系固液相平衡相图。结果表明:由Van′t Hoff方程简式得到的苯-对二甲苯二元体系固液相平衡计算结果与文献数据吻合较好,表明所选固液相平衡计算模型适合于由苯与甲苯及C_(8)芳烃组成的体系固液相平衡计算;利用Van′t Hoff方程简式计算得到了由苯与甲苯及C_(8)芳烃组成的二元、三元、四元、五元和六元体系的低共熔点温度及组成,并预测了苯-甲苯和苯-乙苯二元体系的液相摩尔分数,利用这些数据绘制了对二甲苯-甲苯-苯、对二甲苯-乙苯-苯、苯-乙苯-甲苯3个三元体系的固液相平衡相图,这些数据和相图未见文献报道,可为PX结晶相关的苯与甲苯及C_(8)芳烃组成的体系固液相平衡研究提供理论指导和依据。

C8芳烃异构化技术的选择研究

阐述了乙苯脱乙基型和乙苯转化型C8芳烃异构化催化剂在反应活性、工艺条件、产品分布和处理量等方面的技术特点,结合上海石油化工股份有限公司新建600 kt/a芳烃联合装置项目情况,从催化剂的性能、联合装置物料平衡的测算结果、对二甲苯产出率等方面对不同技术路线进行了比较分析,在充分考虑原料特点的前提下,确定新建芳烃联合装置选择使用脱乙基型C8芳烃异构化催化剂。经济分析结果表明,所选技术路线具有装置投资省、目标产品生产成本相对较低的特点。

基于Aspen Plus软件的芳烃异构化工艺模拟与优化

针对中国石化海南炼油化工有限公司第二套对二甲苯(PX)装置C_(8)芳烃异构化反应流程,利用Aspen Plus软件建立了稳态模型,并优选Rplug模块作为反应器模块;模型验证结果表明,模拟计算值与工业实际标定值具有很好的吻合性,说明该模型预测结果合理且可靠。运用该模型进一步分析了反应温度、反应压力、进料氢烃比等工艺参数对C_(8)芳烃异构化反应性能的影响,结果表明:优选的反应温度为347℃,反应压力为0.46 MPa,氢烃摩尔比为3.9;温度、压力对PX产率几乎无影响,氢烃摩尔比为3.9时PX产率最高;降低温度、升高压力和适宜氢烃比有利于乙苯(EB)转化,低温、小氢烃摩尔比和中等压力有利于减少C_(8)芳烃损失;根据模拟优化结果调整异构化操作参数,可有效提高EB转化率、PX产率和PX的质量流量。

C8芳烃异构化催化剂内气相有效扩散系数的计算

针对C8芳烃异构化反应中二甲苯等6种反应物在催化剂内的扩散过程,建立一种气相有效扩散系数的计算方法。根据此方法计算得到不同反应压力和温度的条件下,C8芳烃异构化反应体系中6种气相物质在催化剂内扩散的有效扩散系数,验证了方法的可靠性,并讨论了温度和压力对分子扩散系数的影响,结果表明:随着压力增大,气体密度增大,分子间距变小,分子间作用力变大,分子扩散系数减小;而随着温度的升高,分子扩散系数增大。

异构化催化剂Oparis^(Next)应用总结与分析

介绍了异构化催化剂Oparis^(Next)在某芳烃装置上的工业应用情况,分析比较了Oparis^(Next)催化剂与I-400催化剂在装置运行期间1,4-二甲苯转化率、乙苯转化率以及C_(8)芳烃损失率情况,并对操作优化进行了阐述。结果表明:与I-400催化剂相比,Oparis^(Next)催化剂异构化活性高,1,4-二甲苯转化率平均高0.35百分点,乙苯转化率平均高2.66百分点,C_(8)芳烃损失率平均低0.03百分点;在投料后前半年内催化剂活性下降较快,之后趋于稳定;在催化剂初次开工投料时,适当降低反应压力或采用低乙苯、较高C_(8)环烷含量的混合C_(8)芳烃投料,可明显降低投料时的反应温升和氢气消耗;根据装置新鲜进料组成的变化来调整异构化反应操作参数,可以避免催化剂活性的浪费,延长催化剂使用寿命。

膜法碳八芳烃异构体分离技术研究进展

碳八芳烃是工业生产中的重要原料,其中对二甲苯(PX)的市场需求量最高,被广泛用于生产聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等材料。目前PX的工业分离技术主要为高能耗的结晶法和吸附法,与之相比,新兴的膜分离技术具有能耗低、效率高等潜在特点,有望推动碳八芳烃异构体分离的工艺变革。文章主要介绍了近些年来国内外聚合物膜、MFI(Mobil-type five)型沸石分子筛膜、金属有机框架膜以及碳分子筛膜在碳八芳烃异构体分离中的研究进展,评述了膜材料的优势与不足之处,并展望了膜法碳八芳烃异构体分离的发展方向与应用前景。

芳烃联合装置抽余液生产间二甲苯工艺的工业应用

介绍了宁波中金石化有限公司200 kt a间二甲苯(MX)吸附分离装置的运行情况。该装置于2020年建成投产,一次投料开车成功,为全球最大的MX生产装置。装置性能测试结果表明,MX产能达到203.3 kt a,产品纯度(w)为99.53%,单程收率为95.1%。保持吸附剂在合适的水含量范围内可以有效提高吸附剂选择性,提高产品纯度和单程收率;苯为吸附剂的暂时性毒物,解吸剂中苯含量增加会降低吸附分离过程的单程收率。

对二甲苯结晶相关体系固液相平衡计算

针对对二甲苯结晶相关二元及二元以上多元体系,选取了固液相平衡计算模型及其相关参数。利用多个含对二甲苯的二元体系液相摩尔分数和由C_(8)芳烃各组分组成的二元、三元和四元体系的低共熔点温度及组成实验数据对该模型进行了考察,模型计算结果与实验数据吻合较好,表明所选模型及其相关参数适用于对二甲苯结晶相关二元及二元以上多元体系的固液相平衡计算。利用该模型计算得到了由甲苯和C_(8)芳烃组分组成的二元、三元、四元和五元体系的低共熔点温度及组成。利用该模型计算结果建立的对二甲苯-间二甲苯二元体系固液相图说明了熔融结晶技术的原理。