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轻石脑油是芳烃联合装置中加氢裂化的产品之一,主要用作裂解制乙烯原料和汽油调和料,主要组分为C4~C6烷烃,其中C5、C6异构烷烃占65%以上,正构烷烃约30%及少量C4烷烃。本课题组利用5A分子筛的择形吸附原理,从轻石脑油中选择性吸附分离得到富含异构烷烃的抽余油和富含正构烷烃的抽出油,研究轻石脑油中正/异构烷烃吸附/脱附分离工艺。在此基础上,本文研究了吸附分离轻石脑油工艺中吹扫尾气的循环利用对分子筛固定床解吸效率及循环吸附量的影响,对于提高轻石脑油的综合利用价值,增加石化企业经济效益,具有重要意义。本文自制了5A分子筛JH1和JH4,并对其进行表征,测定了nC5和nC6在JH1和JH4分子筛上的平衡吸附/脱附性能;考察了轻石脑油中nC5/nC6在JH1和JH4固定床吸附分离装置上的动态吸附和脱附性能;分析了课题组吸附分离轻石脑油正异构烷烃中吹扫尾气的组成,并模拟尾气组成循环解吸JH1和JH4床层,考察不同尾气组成对床层吹扫的解吸效率,为课题组吸附分离轻石脑油工艺包设计提供基础数据。 本研究主要内容包括:⑴用SEM、BET、MIP及正己烷程序升温脱附等方法对JH1和JH4分子筛进行表征。结果表明:JH1晶粒为2~3μm的立方体形,BET比表面为677 m2/g,大孔平均孔径为0.57μm;而JH4晶粒为0.5~1.0μm的球形,BET比表面为710 m2/g,大孔平均孔径0.23μm,大孔分布较窄,大孔孔容为0.29 cm3/g,为JH1的1.2倍;由nC6-TPD谱图可知,在100℃和180℃左右,正己烷在JH1和JH4上有相同的脱附峰和峰面积比。⑵采用真空重量法分别测定了35℃下,正戊烷、正己烷在JH1和JH4分子筛上的吸附等温线;通过IGA测定了185℃下,正戊烷在自制JH1和JH4分子筛上的脱附速率曲线。结果表明,在35℃、0~5.5 kPa下,JH4对nC5、nC6的平衡吸附量分别为15.02、18.04 g/100 g,分别是在JH1上的1.10倍、1.06倍;在185℃,压力0~10 kPa下,正戊烷在JH1和JH4上的脱附速率曲线基本重合。⑶在自制固定床吸附分离装置上测定了轻石脑油在JH1分子筛上的穿透曲线,研究动态吸附性能。结果表明,在185℃、总压0.1 MPa,nC5/nC6分压分别为6.5和0.9kPa,气体总体积空速约300 h-1下,由轻石脑油中nC5/nC6在JH1分子筛上的饱和吸附量分别为6.0、2.6g/100g。⑷在固定床吸附分离装置上,考察轻石脑油在JH4分子筛上的动态吸附和脱附性能,确定最佳操作温度。结果表明,在相同压力和空速条件下,JH4吸附分离轻石脑油的最佳操作温度为165℃,比JH1最佳温度低20℃,对nC5、nC6饱和吸附量分别为7.24和3.11g/100g。⑸利用氮气和SG吹扫解吸JH1和JH4固定床,测定轻石脑油中nC5、nC6在固定床内的脱附性能。结果表明,总压0.1 MPa,吹扫流量20 mL/min,吹扫80 min时,在185℃下SG解吸JH1固定床得到5.32 g/100g正构烷烃,是氮气吹扫时的1.12倍,且SG消耗量仅为氮气的0.88;在165℃下SG吹扫JH4固定床,nC5和nC6的总脱附量为6.67 g/100g,比在JH1上高25%。⑹测定吸附分离轻石脑油正/异构烷烃工艺中吹扫脱附尾气中正构烷烃含量,考察循环吹扫气中残留的正构烷烃含量对JH1、JH4循环吸附量的影响。结果表明,采用含2~5% nC5/nC6的吹扫气(SG)吹扫解吸JH1、JH4床层,测得JH1、JH4对轻石脑油中正构烷烃循环吸附量分别为2.0~2.9g/100g、2.5~3.4g/100g,均为不含nC5/nC6的吹扫气(SG)时的0.4~0.5。⑺与JH1分子筛相比,JH4分子筛吸附分离轻石脑油的操作温度约低20℃,对正构烷烃的吸附量约高1.8g/100g,脱附量约高0.4~1.4g/100g,具有产品收率高,吹扫气消耗量低、能耗低的优势。