白锐

（中国石化海南炼油化工有限公司）

摘 要：2019年对二甲苯(PX)吸附剂RAX-4000在中国石化海南炼油化工有限公司PX产能为1.0 Mt/a的PX吸附分离装置上首次工业应用。满负荷标定考核结果表明，PX产品质量分数平均值为99.81%，收率平均值为98.0%。装置开工5年，运行平稳，且已经过停工检修再开工的过程，其2024年1—9月的PX产品质量分数平均值为99.76%，收率平均值为98.0%。吸附塔压降随负荷有规律地变化，保持平稳，实现了装置的长周期稳定运转。

关键词：吸附剂 对二甲苯 吸附分离 RAX-4000

对二甲苯(PX)是合成聚酯纤维的重要基础原料，至2022年底，全球PX产能超过73 Mt/a，其中我国产能达到34.94 Mt/a^[1]。工业上主要采用吸附分离技术从混合碳八芳烃中分离获得高纯度PX，而PX吸附剂的性能是决定吸附分离效果的关键。中石化石油化工科学研究院有限公司(简称石科院)开发的国产第一代PX吸附剂RAX-2000A于2004年首次工业应用并取得成功^[2]，第二代PX吸附剂RAX-3000及中国石油化工股份有限公司(简称中国石化)自主研发的吸附分离SorPX工艺于2013年在中国石化海南炼油化工有限公司(简称海南炼化)PX产能为0.6 Mt/a的工业装置上应用成功^[3]。

2019年，海南炼化采用中国石化第二代芳烃成套技术和PX吸附剂RAX-4000建成PX产能为1.0 Mt/a的PX装置，并一次投料开车成功，这是RAX-4000吸附剂的首次工业应用。至2024年10月，装置已开工运行5年，仍保持稳定的高性能。以下介绍该吸附剂的首次应用及长周期运转的情况，可以与其他使用RAX-4000吸附剂的情况^[4-6]相互印证，并提供借鉴。

1.RAX-4000吸附剂与RAX-3000吸附剂的性能对比

RAX-4000吸附剂和上一代RAX-3000吸附剂均由石科院研制、中国石化催化剂有限公司长岭分公司生产，二者的物化性质如表1所示。由表1可以看出，与RAX-3000相比，RAX-4000的外观、尺寸未发生明显变化，保持了强度高的优点，而灼基堆密度提高了约6%。此外，RAX-4000的活性组分由BaX分子筛调整为BaKX分子筛,吸附容量和选择性提高。

表1 吸附剂的物化性质

吸附剂性能提升最直接的表现为吸附剂处理能力的提高，海南炼化两套芳烃装置(分别称为一套芳烃装置和二套芳烃装置)吸附塔的参数对比见表2。由表2可知，与一套芳烃装置吸附塔相比，二套芳烃装置吸附塔的装填体积增加不到1%，吸附剂装填质量增加了约7%，进料体积流量增加了53%，装置处理量提高了67%，说明RAX-4000吸附剂的性能比上一代PX吸附剂RAX-3000有明显的提升。

表2 两套芳烃装置吸附塔的参数对比

2.RAX-4000吸附剂的工业应用

2.1 PX装置概况

海南炼化二套芳烃装置的PX产能为1.0 Mt/a。装置以外购混合二甲苯为原料，主要产品为PX和邻二甲苯。主装置包含5.38 Mt/a吸附分离装置、4.37 Mt/a异构化装置和5.52 Mt/a二甲苯分馏装置。其中吸附分离单元采用SorPX工艺^[7]，以程控开关阀实现进出物料的周期性切换。程控开关阀彼此之间相对独立，适应性强，可根据工艺需要改变吸附塔4个功能区之间床层数的分配来协调PX的纯度与收率之间的关系，且当某个程控阀出故障时，可将该故障阀切出进行检修而不影响装置的正常生产。该工艺的特点是高效的管线冲洗方式：采用4次管线冲洗，通过优化冲洗位置、冲洗物料和冲洗流量，实现了低冲洗流量、低解吸剂循环量、高吸附分离效率。异构化单元采用的是乙苯转化型异构化催化剂RIC-270。吸附塔部分由中国石化第四建设有限公司施工。

2.2 吸附剂装填

海南炼化二套芳烃装置设置两台吸附塔，塔内径8.4m,每台吸附塔有12个吸附剂床层，吸附室采用中国石化自主研发的13层格栅。装填吸附剂前首先检查吸附塔设备，用激光测距仪测量塔壁到中心管的距离、支撑圈水平度、层间距等，用内窥镜检查环形分配室内部情况，对不合格的部位进行了整改。格栅安装和吸附剂装填工作交替进行，格栅安装过程确保格栅水平度满足要求、分配管无应力组对以保证设备在长期运转中的可靠性；吸附剂装填过程中关注吸附剂的计量以保证装填均匀密实。另外，由于吸附剂具有很强的吸水性，因此在装填过程中要严格防雨防潮。装填结果见表3。

表3 RAX-4000吸附剂装填数据

2.3 装置开工

根据石科院提供的初步方案，海南炼化芳烃部制定了详细的开工方案。在吸附塔充液前对吸附塔外围管线进行了冲洗。先将各进出物料按70%负荷建立流量，向集合管充液，再依次针对每个床层的管线，打开各程控阀，对此床层的所有进出管线冲洗，冲洗时物料温度在120℃以上,床层管线和吸附塔仍用盲板隔离。在确认充液用碳八芳烃物料满足要求(温度低于50 ℃，其他指标同正常生产时的进料要求)后，依次对吸附塔塔底封头、吸附剂床层、吸附塔塔顶封头进行充液，充液过程中两吸附塔床层热偶最高温度分别为140.6 ℃和142.8 ℃。充液后启动循环泵，待其运转平稳后对吸附塔升温，待温度接近150 ℃时，对各床层管线进行冲洗。完成管线冲洗后，吸附塔按80%负荷开工，建立正常的工艺流程，调整精馏系统保证循环解吸剂纯度满足工艺要求。逐渐建立吸附塔内各组分正常的组成分布，根据压送回路上在线拉曼光谱分析显示的吸附塔内物料组成变化趋势(见图1)，逐步调整吸附塔操作参数。当乙苯曲线峰值明显增加时提高提纯区回流比，保证PX产品纯度。

图1 压送回路上在线拉曼光谱分析显示的连续两个周期吸附塔内物料组成

异构化装置投料当天夜间，成品塔塔底物料连续两个样品分析结果中PX质量分数在99.7%以上，产出合格产品，开车成功。随后继续优化工艺参数，主要是降低提纯区回流比，在保证产品PX质量分数在99.8%以上的条件下，逐渐提高产品收率到97%以上。开工运行初期，装置所用的DN300、DN350大口径开关球阀在运行过程中多次出现程控阀动作卡涩、开关超时故障，故障阀门对应吸附塔床层需要置于维护状态而进行维修处理。后经排查分析和与阀门制造商沟通确认，故障原因是阀门球体与阀座密封件采用不同材质，热膨胀系数差异较大，初期工况条件下易造成抱紧卡涩，阀门制造商更换密封组件后此问题得到解决。受益于SorPX工艺具备的支持系统在线维修、故障智能诊断和阀门容错等功能，阀门维修期间,装置正常运行，产品质量和产量基本不受影响。

2.4 装置标定

为验证设备运行状况、产品质量、吸附剂性能以及综合能耗等是否能达到设计要求，发现装置在设计、施工和操作等方面存在的瓶颈，在负荷率为100%的条件下进行了72h标定。标定期间吸附塔的筛油比(吸附剂装填质量与吸附进料的质量流量之比)为1.89，剂油比(解吸剂质量流量与吸附进料质量流量之比)为1.09。标定结果表明，PX质量分数平均值为99.81%，收率平均值为98.0%，PX产量为125.3t/h(按年开工时长8000h计，PX产能为1.002Mt/a),各项数据均达到了性能预期值。标定期间的物料平衡数据见表4。

表4 标定期间吸附装置的物料平衡数据

标定期间吸附进料和PX产品的组成见表5。

表5 标定期间主要物料组成w,%

将本装置的运行结果与文献报道的最新牌号吸附剂的运行结果进行对比，结果见表6。由表6可知，从PX纯度、收率、产率以及剂油比等各指标对比，本装置都处于较好水平，PX产率方面本装置显著高于其他装置，这是由于本装置为新建装置，可以充分发挥吸附剂的性能。

表6 最新牌号吸附剂运行情况对比

3.装置长周期运行情况

2022年11月开始进行装置常规检修，2023年6月检修后再次开工。再开工后的PX产品纯度和收率如图2所示。此期间PX产品质量分数平均值为99.77%,收率平均值为98.1%；其中2024年1月至9月PX产品质量分数平均值为99.76%，收率平均值为98.0%。基于下游用户对产品质量需求和炼油厂节能降耗的考虑，PX质量分数保持在99.70%以上即满足产品质量要求，检修后再次开工以来，PX的纯度和收率均保持在较好水平。

图2 2023年6月再次开工后的PX产品纯度和收率

选取开工以来较高负荷时间段内吸附塔整塔的最大压降平均值，并给出对应时段的吸附区流量(也是最大循环流量)，绘于图3。由图3可以看出，在相近流量下，吸附塔最大压降只有小幅度的增加。

图3 不同时段吸附塔最大压降和最大区域流量

4.结 论

(1)RAX-4000吸附剂首次工业应用，一次投料开车成功,产出合格产品。满负荷标定时，PX产品质量分数平均值为99.81%，收率平均值为98.0%，PX产量为125.3t/h，均达到了性能预期值，吸附塔的筛油比为1.89，吸附剂处理能力较上一代吸附剂明显提升。

(2)装置开工运行5年来，一直保持稳定的高性能，2024年1—9月PX产品质量分数平均值为99.76%，收率平均值为98.0%，与开工初期相比，相近流量下，吸附塔最大压降只有小幅度增加，实现了长周期稳定运行。

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来源：《石油炼制与化工》2025年第6期