Отключване на производството на смесен ксилен: процеси и приложения

Производство и разделяне на смесен ксилен

Производството на смесен ксилол използва основно нафта, получена от петрол, като суровина и комбинира каталитичен реформинг, екстракция на ароматни съединения и фракциониране за възстановяване на ароматна смес C8.Смесен ксилен, наричан още смесени ксилени или ксилол, съдържа различни пропорции на m-ксилен, о-ксилен, р-ксилен и етилбензен и обикновено се идентифицира с CAS №. 1330-20-7.

Смесеният ксилол се произвежда като част от по-широката стойностна верига на BTX ароматни вещества, а не чрез една химическа реакция. В интегрирана рафинерия или ароматен комплекс производственият път може да включва предварителна обработка на нафта, каталитичен реформинг, екстракция на ароматни съединения, BTX фракциониране, C8 ароматно възстановяване и, когато са необходими отделни изомери, допълнително разделяне или изомеризация.

Опростеният индустриален маршрут е:

Нафта → Хидротретиране → Каталитично реформиране → Богат на аромати преформат → Екстракция на аромати → BTX фракциониране → Смесен ксилен

Крайната конфигурация на процеса зависи от състава на суровината, интеграцията на инсталацията, изискванията към продукта и дали целта е да се произведе търговски смесен ксилен или да се възстановят отделни изомери на ксилен.

За търговски приложения, производственият процес нагоре по веригата в крайна сметка влияе върху състава и качеството на продукта от смесен ксилен. Следователно купувачите обикновено оценяват крайната спецификация, включително чистота, изомерен състав, диапазон на кипене, цвят, влага и други подходящи параметри.

Процес на каталитичен реформинг

Каталитичният реформинг е първичният процес нагоре по веригата, използван за превръщане на подходяща петролна нафта в богат на аромати реформат, съдържащ бензен, толуен, ксилени и водород.

Захранването обикновено е хидротретирана нафта, тъй като съединенията на сярата и азота могат да повлияят неблагоприятно на катализаторите за риформинг.

По време на каталитичен реформинг протичат няколко реакции, включително:

• Дехидрогениране на нафтени
• Дехидроциклизиране на парафини
• Изомеризация
• Хидрокрекинг и свързани вторични реакции

Тези реакции повишават ароматното съдържание на въглеводородния поток.

Полученият реформат съдържа ценни ароматни съединения, които могат да бъдат възстановени при последваща обработка.

Роля на каталитичното реформиране в производството на смесен ксилен

Каталитичното реформиране е важно за смесеното производство на ксилен, тъй като генерира богато на аромати захранване, от което впоследствие могат да бъдат възстановени бензен, толуен и C8 ароматни съединения.

Икономиката на секцията за реформиране зависи от няколко фактора, включително:

• Състав на нафта
• Добив на ароматни вещества
• Катализаторна активност
• Оперативна тежест
• Производство на водород
• Консумация на енергия
• Интеграция надолу по веригата

Реформингът с непрекъснато регенериране на катализатор (CCR) се използва широко в съвременни ароматни комплекси с голям капацитет, тъй като позволява регенериране на катализатора по време на непрекъсната работа.

Например технологията CCR Platforming на Honeywell UOP е проектирана да преобразува хидротретирана нафта във високооктанов риформат и BTX ароматни съединения, докато произвежда водород. UOP също съобщи за търговски приложения на своята технология за реформиране в интегрирани ароматни комплекси.

Следователно риформерът служи като важна единица нагоре по веригата за производството на смесен ксилен и други ароматни продукти.

Ароматна екстракция

Ароматната екстракция разделя ароматните въглеводороди от неароматните въглеводороди в реформата, за да се получи богат на аромати поток за BTX обработка надолу по веригата.

Реформатът, напускащ каталитичния реформер, съдържа както ароматни, така и неароматни въглеводороди. Тъй като тези компоненти имат припокриващи се физични свойства, директната дестилация не винаги е най-ефективният метод за възстановяване на аромати с висока чистота.

Екстракцията с разтворител осигурява алтернативен механизъм за разделяне чрез използване на разликите в афинитета на ароматни и неароматни въглеводороди за селективен разтворител.

Сулфоланова ароматна екстракция

Базираната на сулфолан ароматна екстракция използва селективен разтворител за преференциално абсорбиране на ароматни въглеводороди, като същевременно отхвърля значителна част от неароматните компоненти.

Един опростен процес може да бъде представен като:

Реформат → Екстракция → Богат на аромати екстракт → Възстановяване на разтворител → BTX фракциониране

След това разтворителят се отделя и рециклира в процеса.

Сулфоланова технология се използва комерсиално за възстановяване на ароматни вещества. Honeywell UOP описва екстракцията на сулфолан като технология за възстановяване на бензен и толуен с висока чистота от риформат и други въглеводородни потоци.

Точните условия на работа и разположението на оборудването зависят от:

• Състав на фуража
• Концентрация на аромати
• Изисква се възстановяване
• Чистота на продукта
• Разтворителна система
• Капацитет на завода

Защо извличането на аромати има значение

Ароматната екстракция подобрява качеството на захранването, влизащо в BTX разделянето надолу по веригата, като намалява количеството неароматни въглеводороди в ароматния поток.

Това може да засегне:

• Възстановяване на аромати
• Зареждане на колона
• Консумация на енергия
• Чистота на продукта
• Циркулация на разтворителя
• Обща ефективност на процеса

Следователно за производството на смесен ксилол етапът на екстракция е важна връзка между каталитичния реформинг и фракционирането надолу по веригата.

Дестилация и разделяне на смесен ксилен

Смесената дестилация на ксилен разделя ароматните фракции според разликите в летливостта, но близките точки на кипене на C8 ароматните съединения правят някои разделяния технически трудни.

След екстракцията на ароматни съединения ароматният поток може да бъде фракциониран на фракции с различен диапазон на кипене.

Опростена BTX схема за дестилация на смесен ксилол е:

Ароматно захранване → Разделяне на бензен → Разделяне на толуен → C8 Аромати → Смесен ксилол / Допълнително разделяне

Действителната промишлена схема може да съдържа допълнителни колони и рециклирани потоци в зависимост от желаните продукти.

Схема за дестилация на смесен ксилен

Схемата за дестилация на смесен ксилол обикновено използва множество етапи на фракциониране за възстановяване на бензен, толуен, C8 ароматни съединения и по-тежки ароматни фракции според тяхната относителна летливост.

Опростена последователност на разделяне е:

• Възстановяване на бензен
• Възстановяване на толуен
• C8 ароматно възстановяване
• Възстановяване на смесен ксилен
• Тежко-ароматно разделяне

Не всяко ароматно растение трябва да разделя смесения ксилен на отделни изомери.

Ако крайният продукт е търговски смесен ксилен за приложения с разтворители, ароматната смес C8 може да бъде възстановена и контролирана, за да отговаря на изискваната продуктова спецификация.

Ако целта е да се произвежда р-ксилен, м-ксилен или о-ксилен с висока чистота, са необходими допълнителни технологии за разделяне.

Схема за разделяне на смесен ксилен

Схемата за разделяне на смесен ксилен трябва да отчита подобните физични свойства на етилбензена и трите изомера на ксилен, което ограничава ефективността на простата конвенционална дестилация за някои разделяния с висока чистота.

Основните C8 ароматни компоненти са:

• Етилбензен
• о-ксилен
• m-ксилен
• р-ксилен

Техните точки на кипене са относително близки.

Например, етилбензенът има нормална точка на кипене приблизително136,2 градуса, докато р-ксилолът кипи при приблизително138,3 градуса. Тази малка разлика илюстрира защо разделянето на тези компоненти чрез обикновена дестилация може да изисква значителни етапи на разделяне и обратен хладник.

Предизвикателство за разделяне на етилбензен

Разделянето на етилбензен и смесен ксилен е предизвикателство, тъй като етилбензенът и изомерите на ксилен имат тясно свързани точки на кипене и равновесно поведение пара-течност.

Етилбензенът и р-ксилолът предоставят полезен пример за това предизвикателство:

Относително малките разлики в точките на кипене означават, че конвенционалната дестилационна колона може да изисква значителен обратен хладник и голям брой ефективни етапи на разделяне, за да се постигне висока чистота на продукта.

В зависимост от целевия продукт и икономиката на процеса, индустриалното разделяне може да използва:

• Високоефективно фракциониране
• Екстрактивна дестилация
• Адсорбционно разделяне
• Кристализация
• Изомеризация
• Хибридни сепарационни процеси

Разделяне на етилбензен и смесен ксилен

Етилбензенът може да се отдели от смесен ксилол с помощта на високоефективно фракциониране или алтернативни технологии за разделяне, когато се изисква отделен компонент с висока чистота.

Избраната технология зависи от:

• Състав на фуража
• Необходима чистота
• Възстановяване на продукта
• Капацитет на завода
• Енергийни разходи
• Капиталови разходи
• Интеграция надолу по веригата

Пълното отделяне обаче не винаги е необходимо.

Търговският смесен ксилол се продава умишлено като смес, така че продукт с клас разтворител може да съдържа контролирани количества етилбензен и различни изомери на ксилен.

Това означава, че целта на процеса винаги трябва да се дефинира преди избора на технология за разделяне.

Симулация на смесено разделяне на ксилол

Разделяне на смесен ксилен Симулацията на Аспен може да се използва за оценка на материалните баланси, поведението на фазите, производителността на дестилацията, енергийните изисквания и алтернативните конфигурации на технологичната схема преди детайлно инженерство.

Aspen Plus и подобни инструменти за симулация на процеси обикновено се използват при разработването на химически процеси, защото позволяват на инженерите да моделират процес при различни работни условия, без да модифицират физическата инсталация.

Работният процес на концептуална симулация е:

Характеристика на захранването → Термодинамичен модел → Разделителни единици → Спецификации на продукта → Материален баланс → Енергиен баланс → Оптимизация

Разделяне на смесен ксилен Aspen: Ключови входове

Ключовите входни данни за модела на Aspen за разделяне на смесен ксилен са съставът на захранването, скоростта на потока, температурата, налягането, чистотата на продукта, целта за възстановяване и термодинамичен модел.

Типичните фуражни компоненти могат да включват:

• Етилбензен
• о-ксилен
• m-ксилен
• р-ксилен
• Толуен
• C9+ аромати
• Други въглеводороди
• Вода, където е приложимо

Точността на симулацията зависи силно от качеството на характеризирането на фуража и пригодността на избрания термодинамичен модел.

Какво може да оцени Aspen Simulation?

Симулацията на Аспен може да помогне на инженерите да сравнят конфигурациите за разделяне чрез оценка на възстановяването на продукта, консумацията на енергия, задълженията на колоните, изискванията на етапа и работните условия.

Например, симулация може да се използва за изследване на ефекта от:

• Рефлуксно съотношение
• Налягане в колоната
• Брой етапи
• Местоположение на етапа на захранване
• Температура на захранване
• Задължение за ребойлер
• Задължение на кондензатора
• Топлинна интеграция

След това резултатите могат да подпомогнат предварителния дизайн и оптимизация на процеса.

Симулацията на процес обаче не е заместител на подробното инженерство, пилотното тестване, лицензирания технологичен дизайн или валидирането на инсталацията.

Анализ на разходите на завода за производство на смесен ксилен

Цената на инсталацията за производство на смесен ксилен варира значително в зависимост от капацитета на инсталацията, суровината, конфигурацията на процеса, местоположението, комуналните услуги, обхвата на оборудването и степента на интеграция с рафинерия или ароматен комплекс надолу по веригата.

Инсталация, произвеждаща търговски смесен ксилен от съществуващ ароматен поток, има много различни инвестиционни изисквания от съоръжението на зелено, което включва:

• Хидроочистване на нафта
• Каталитичен реформинг
• Екстракция на аромати
• BTX фракциониране
• Разделяне на ксилен
• Изомеризация
• възстановяване на р-ксилен
• Съоръжения за съхранение и товарене

Основните категории CAPEX могат да включват:

Какво определя икономиката на растенията?

Икономиката на инсталацията за производство на смесен ксилен се определя основно от цената на суровината, добива на ароматни вещества, възстановяването на продукта, консумацията на енергия, използването на инсталацията, стойността на продукта и интеграцията надолу по веригата.

По-високият производствен капацитет не означава автоматично по-ниска обща цена на проекта, тъй като крайната инвестиция също зависи от сложността и обхвата на технологичните единици.

Поради тази причина, общи твърдения като „100 000–200 000 t/годишно инсталация за смесен ксилол струва $200–500 милиона“ не трябва да се третират като универсален показател, освен ако обхватът на проекта, местоположението, технологията, комуналните услуги и включените единици надолу по веригата не са ясно дефинирани.

Смислената оценка на проекта обикновено изисква:

• Масов баланс
• Енергиен баланс
• Списък на оборудването
• Потребление на комунални услуги
• Оценка на CAPEX
• Оценка на OPEX
• Предположения за стойността на продукта
• Разходи за суровини
• Анализ на чувствителността

Модернизация и оптимизация

Преоборудването на дестилационна система в процес на разделяне на смесен ксилол може да увеличи капацитета, да подобри ефективността на разделяне, да намали потреблението на енергия или да се справи с тесните места в съществуваща инсталация.

Модернизацията не изисква непременно подмяна на цялата дестилационна система.

Потенциалните модификации включват:

• Смяна на тава
• Високоефективна опаковка
• Надстройки на дистрибутора на фуражи
• Надстройки на кондензатора
• Надстройки на ребойлер
• Подобрения в интегрирането на топлината
• Оптимизиране на налягането
• Надстройки за контрол на процеси

Модернизация на дестилационна система в процес на разделяне на смесен ксилен

Успешното преоборудване на дестилационна система в процес на разделяне на смесен ксилен трябва първо да идентифицира действителното ограничение на процеса, преди да избере модификации на оборудването.

Различните проблеми изискват различни решения:

Симулацията на процеси може да бъде особено полезна по време на проекти за модернизация, тъй като различни сценарии на работа могат да бъдат оценени, преди да бъдат приложени модификации на инсталацията.

Приложения на смесен ксилен

Смесеният ксилен се използва предимно като промишлен разтворител и като суровина за производство или възстановяване на отделни изомери на ксилен и други ароматни химикали.

Приложенията му зависят от спецификацията на продукта и изискванията на процеса надолу по веригата.

Бои и покрития

Смесеният ксилол се използва широко като ароматен разтворител в избрани бои, покрития, лакове и промишлени формули.

Свойствата му на разтворител го правят полезен във формулировки, съдържащи смоли и други органични компоненти.

Типичните приложения включват:

• Индустриални покрития
• Защитни покрития
• Автомобилни покрития
• Метални покрития
• Покрития, свързани със строителството
• Разредители за боядисване

Подходящата спецификация за смесен ксилен зависи от формулировката и производствения процес.

Лепила и печатарски мастила

Смесеният ксилен може да се използва като разтворител в избрани лепила, печатарски мастила и свързани промишлени формули.

Необходимата чистота, диапазон на дестилация и състав зависят от крайната формула.

Производителите трябва да оценят съвместимостта със системата от смола и други компоненти на формулата, преди да изберат степен на разтворител.

Химическо производство

Смесеният ксилен се използва също като суровина за производството и възстановяването на отделни изомери на ксилен и ароматни химикали надолу по веригата.

Трите изомера на ксилен имат различни индустриални приложения.

Например:

• р-ксилене важна суровина за производството на PTA и полиестер.
• о-ксиленсе използва при производството на фталов анхидрид.
• m-ксиленсе използва в избрани химични междинни продукти и специални приложения.

Следователно смесеният ксилол свързва производството на ароматни продукти в рафинерии с няколко химически вериги на стойност надолу по веригата.

Какво купувачите трябва да знаят за производството на смесен ксилен

За търговска доставка на смесен ксилен, спецификацията на крайния продукт обикновено е по-важна от специфичната производствена технология нагоре по веригата, използвана от доставчика.

Основните параметри, които купувачите може да трябва да прегледат, включват:

• CAS №. 1330-20-7
• Чистота
• Изомерен състав на ксилен
• Съдържание на етилбензен
• Диапазон на кипене
• Плътност
• влага
• Цвят
• Пламна точка
• COA
• SDS

Тъй като смесеният ксилен е смес, продуктите от различни производствени източници може да имат различни съотношения на компонентите, като същевременно отговарят на съответните им търговски спецификации.

Следователно Сертификатът за анализ (COA) е полезен за проверка на качеството на конкретна партида, докато SDS предоставя информация за опасностите, манипулирането, съхранението и транспортирането.

Често задавани въпроси

Как се произвежда смесен ксилен?

Смесеният ксилол се произвежда основно от нафта, получена от петрол чрез каталитичен реформинг, последван от екстракция на ароматни съединения и фракциониране. Полученият C8 ароматен поток може да бъде възстановен като търговски смесен ксилен или допълнително обработен за отделяне на отделни изомери на ксилен.

Какъв е CAS номерът на смесения ксилен?

Често използваният CAS номер заСмесеният ксилен е 1330-20-7. Смесеният ксилен е смес от изомери на ксилен и обикновено съдържа етилбензен.

За какво се използва смесеният ксилен?

Смесеният ксилен се използва главно като промишлен разтворител и като суровина за ароматни химикали надолу по веригата. Основните приложения включват бои, покрития, лепила, печатарски мастила и производството или възстановяването на отделни изомери на ксилен.

Какво е дестилация на смесен ксилен?

Дестилацията на смесен ксилен е процес на фракциониране, който разделя ароматните компоненти според разликите в летливостта. Тъй като ароматните компоненти C8 имат подобни точки на кипене, някои разделяния с висока чистота изискват специализирани технологии.

Какво представлява технологичната схема за разделяне на смесен ксилен?

Схемата за разделяне на смесен ксилен описва последователността от операции на агрегата, използвани за възстановяване и отделяне на C8 ароматни компоненти от въглеводородно захранване. В зависимост от целта може да включва дестилация, адсорбция, кристализация, екстракционна дестилация, изомеризация и рециклиране на потоци.

Как се отделя етилбензенът от смесения ксилен?

Етилбензенът може да бъде отделен от смесения ксилен чрез високоефективно фракциониране или други специализирани технологии за разделяне, когато е необходим етилбензен или ксилол с висока чистота. Близките точки на кипене на етилбензена и няколко изомера на ксилен правят разделянето технически трудно.

Може ли Aspen да симулира разделяне на смесен ксилен?

Aspen Plus може да се използва за симулиране на концептуален процес на разделяне на смесен ксилен и оценка на материалните баланси, енергийните изисквания, производителността на колоната и алтернативните конфигурации на технологичната схема. Надеждният състав на фуража и подходящият термодинамичен модел са от съществено значение за значимите резултати.

Какво представлява технологичната схема за дестилация на смесен ксилен на BTX?

BTX схема за дестилация на смесен ксилол разделя ароматното захранване на бензен, толуен, C8 ароматни и по-тежки ароматни фракции. Точната конфигурация зависи от състава на фуража, продуктовите спецификации, капацитета на завода и обработката надолу по веригата.

Колко струва инсталация за производство на смесен ксилен?

Цената на инсталация за производство на смесен ксилол варира в широки граници в зависимост от капацитета, суровината, технологията на процеса, местоположението, комуналните услуги и обхвата на проекта. Самостоятелен блок за разделяне и напълно интегриран рафинерно-ароматичен комплекс не трябва да се сравняват, като се използва един и същ показател за CAPEX.

Заключение

Производството на смесен ксилол е интегриран нефтохимичен процес, включващ каталитичен реформинг, екстракция на ароматни съединения, фракциониране и, където е необходимо, специализирано отделяне на ароматни C8.

Основното техническо предизвикателство е разделянето на тясно свързани ароматни съединения, особено когато са необходими индивидуални изомери на ксилен с висока чистота. Дестилацията остава важна част от процеса, докато адсорбцията, кристализацията, екстракционната дестилация и изомеризацията могат да бъдат включени в зависимост от производствената цел.

За инженерите-технологи ключовите съображения са съставът на захранването, възстановяването на ароматните вещества, ефективността на разделяне, консумацията на енергия и интегрирането на процеса.

За търговските потребители най-важните фактори са спецификация на продукта, състав, консистенция, сертификат за автентичност, SDS и пригодност за приложение.

Tianjin Gnee Biotech Co., Ltd.доставя смесен ксилен за промишлени приложения и може да предостави продуктови спецификации, сертификат за автентичност и SDS според изискванията на клиента.