Débloquer la production de xylène mixte : processus et applications

Production et séparation de xylène mélangé

La production de xylène mixte utilise principalement du naphta dérivé du pétrole comme matière première et combine le reformage catalytique, l'extraction d'aromatiques et le fractionnement pour récupérer un mélange aromatique en C8. Le xylène mixte, également appelé xylènes mixtes ou xylol, contient différentes proportions de m-xylène, o-xylène, p-xylène et éthylbenzène, et est communément identifié par le numéro CAS. 1330-20-7.

Xylène mélangéest produit dans le cadre de la chaîne de valeur plus large des aromatiques BTX plutôt que par une seule réaction chimique. Dans une raffinerie intégrée ou un complexe d'aromatiques, la voie de production peut inclure le prétraitement du naphta, le reformage catalytique, l'extraction des aromatiques, le fractionnement BTX, la récupération des aromatiques C8 et, lorsque des isomères individuels sont requis, une séparation ou une isomérisation supplémentaire.

Une route industrielle simplifiée est :

Naphta → Hydrotraitement → Reformage catalytique → Aromatiques-Reformatage riche → Extraction d'aromatiques → Fractionnement BTX → Xylène mixte

La configuration finale du processus dépend de la composition des matières premières, de l'intégration de l'usine, des exigences du produit et du fait que l'objectif soit de produire du xylène mélangé commercial ou de récupérer des isomères individuels du xylène.

Pour les applications commerciales, le processus de production en amont affecte en fin de compte la composition et la qualité du produit Mixed Xylène. Les acheteurs évaluent donc généralement les spécifications finales, notamment la pureté, la composition des isomères, la plage d’ébullition, la couleur, l’humidité et d’autres paramètres pertinents.

Processus de reformage catalytique

Le reformage catalytique est le principal processus en amont utilisé pour convertir le naphta de pétrole approprié en un reformat riche en aromatiques-contenant du benzène, du toluène, des xylènes et de l'hydrogène.

La charge est généralement du naphta hydrotraité car les composés soufrés et azotés peuvent nuire aux catalyseurs de reformage.

Plusieurs réactions ont lieu lors du reformage catalytique, notamment :

• Déshydrogénation des naphtènes
• Déshydrocyclisation des paraffines
• Isomérisation
• Hydrocraquage et réactions secondaires associées

Ces réactions augmentent la teneur en aromatiques du flux d'hydrocarbures.

Le reformat obtenu contient des composés aromatiques précieux qui peuvent être récupérés lors d’un traitement en aval.

Rôle du reformage catalytique dans la production de xylène mixte

Le reformage catalytique est important pour la production de xylène mixte, car il génère une charge riche en aromatiques-à partir de laquelle le benzène, le toluène et les aromatiques en C8 peuvent ensuite être récupérés.

L’économie de la section réformatrice dépend de plusieurs facteurs, notamment :

• Composition du naphta
• Rendement en aromatiques
• Activité de catalyseur
• Gravité de fonctionnement
• Production d'hydrogène
• Consommation d'énergie
• Intégration en aval

Le reformage par régénération continue du catalyseur (CCR) est largement utilisé dans les complexes aromatiques modernes-de grande capacité, car il permet la régénération du catalyseur pendant un fonctionnement continu.

Par exemple, la technologie CCR Platforming de Honeywell UOP est conçue pour convertir le naphta hydrotraité en reformat à indice d'octane élevé et en aromatiques BTX tout en produisant de l'hydrogène. UOP a également signalé des applications commerciales de sa technologie de reformage dans des complexes aromatiques intégrés.

Le reformeur sert donc d'unité en amont importante pour la production de mélange de xylène et d'autres produits aromatiques.

Extraction aromatique

L'extraction aromatique sépare les hydrocarbures aromatiques des hydrocarbures non-aromatiques dans le reformat pour produire un flux riche en aromatiques-pour le traitement BTX en aval.

Le reformat sortant du reformeur catalytique contient à la fois des hydrocarbures aromatiques et non -aromatiques. Étant donné que ces composants ont des propriétés physiques qui se chevauchent, la distillation directe n'est pas toujours la méthode la plus efficace pour récupérer des aromatiques de haute-pureté.

L'extraction par solvant fournit un mécanisme de séparation alternatif en exploitant les différences d'affinité des hydrocarbures aromatiques et non-aromatiques pour un solvant sélectif.

Extraction aromatique au sulfolane

L'extraction aromatique à base de sulfolane-utilise un solvant sélectif pour absorber préférentiellement les hydrocarbures aromatiques tout en rejetant une partie substantielle des composants non-aromatiques.

Un processus simplifié peut être représenté comme suit :

Reformatage → Extraction → Aromatique-Extrait riche → Récupération de solvant → Fractionnement BTX

Le solvant est ensuite séparé et recyclé au sein du procédé.

La technologie du sulfolane est utilisée commercialement pour la récupération des aromatiques. Honeywell UOP décrit l'extraction au sulfolane comme une technologie permettant de récupérer du benzène et du toluène de haute -pureté à partir du reformat et d'autres flux d'hydrocarbures.

Les conditions exactes de fonctionnement et la disposition des équipements dépendent de :

• Composition des aliments
• Concentration en aromatiques
• Récupération requise
• Pureté du produit
• Système de solvant
• Capacité de l'usine

Pourquoi l'extraction aromatique est importante

L'extraction aromatique améliore la qualité de la charge entrant dans la séparation BTX en aval en réduisant la quantité d'hydrocarbures non -aromatiques dans le flux aromatique.

Cela peut affecter :

• Récupération des aromatiques
• Chargement des colonnes
• Consommation d'énergie
• Pureté du produit
• Circulation du solvant
• Efficacité globale du processus

Pour la production de Mixed Xylène, l’étape d’extraction constitue donc un lien important entre le reformage catalytique et le fractionnement en aval.

Distillation et séparation de xylène mixte

La distillation mixte du xylène sépare les fractions aromatiques en fonction des différences de volatilité, mais les points d'ébullition proches des composés aromatiques en C8 rendent certaines séparations techniquement difficiles.

Après l'extraction des aromatiques, le flux aromatique peut être fractionné en différentes fractions dans la plage d'ébullition-.

Un schéma simplifié de distillation de xylène mixte BTX est le suivant :

Alimentation aromatique → Séparation du benzène → Séparation du toluène → Aromatiques C8 → Xylène mélangé / Séparation ultérieure

Le schéma de traitement industriel actuel peut contenir des colonnes supplémentaires et des flux de recyclage en fonction des produits souhaités.

Schéma de distillation du xylène mixte

Un schéma de distillation de xylène mixte utilise normalement plusieurs étapes de fractionnement pour récupérer le benzène, le toluène, les aromatiques en C8 et les fractions aromatiques plus lourdes en fonction de leur volatilité relative.

Une séquence de séparation simplifiée est :

• Récupération du benzène
• Récupération du toluène
• Récupération aromatique C8
• Récupération de xylène mixte
• Séparation aromatique-lourde

Toutes les plantes aromatiques n’ont pas besoin de séparer le xylène mélangé en isomères individuels.

Si le produit final est un mélange commercial de xylène pour applications avec solvants, le mélange aromatique en C8 peut être récupéré et contrôlé pour répondre aux spécifications de produit requises.

Si l'objectif est de fabriquer du p{{1}xylène, du m-xylène ou de l'o-xylène de haute pureté, des technologies de séparation supplémentaires sont nécessaires.

Schéma de séparation du xylène mixte

Un schéma de séparation de xylène mixte doit tenir compte des propriétés physiques similaires de l'éthylbenzène et des trois isomères du xylène, ce qui limite l'efficacité d'une simple distillation conventionnelle pour certaines séparations de haute pureté.

Les principaux composants aromatiques en C8 sont :

• Éthylbenzène
• o-Xylène
• m-Xylène
• p-Xylène

Leurs points d'ébullition sont relativement proches.

Par exemple, l'éthylbenzène a un point d'ébullition normal d'environ136,2 degrés, tandis que le p-xylène bout à environ138,3 degrés. Cette petite différence illustre pourquoi la séparation de ces composants par distillation ordinaire peut nécessiter des étapes de séparation et un reflux importants.

Défi de séparation de l'éthylbenzène

La séparation de l'éthylbenzène et du xylène mixte est difficile, car l'éthylbenzène et les isomères du xylène ont des points d'ébullition et un comportement d'équilibre vapeur-liquide étroitement liés.

L'éthylbenzène et le p-xylène fournissent un exemple utile de ce défi :

Les différences relativement faibles entre les points d'ébullition-signifient qu'une colonne de distillation conventionnelle peut nécessiter un reflux important et un grand nombre d'étapes de séparation efficaces pour obtenir une pureté élevée du produit.

En fonction du produit cible et des paramètres économiques du processus, la séparation industrielle peut utiliser :

• Fractionnement à haute-efficacité
• Distillation extractive
• Séparation par adsorption
• Cristallisation
• Isomérisation
• Processus de séparation hybrides

Séparation de l'éthylbenzène et du xylène mixte

L'éthylbenzène peut être séparé du xylène mélangé à l'aide d'un fractionnement à haute-efficacité ou de technologies de séparation alternatives lorsqu'un composant individuel de haute-pureté est requis.

La technologie choisie dépend :

• Composition des aliments
• Pureté requise
• Récupération de produits
• Capacité de l'usine
• Coût énergétique
• Coût en capital
• Intégration en aval

Toutefois, une séparation complète n’est pas toujours nécessaire.

Le xylène mélangé commercial est intentionnellement vendu sous forme de mélange, de sorte qu'un produit de qualité solvant-peut contenir des quantités contrôlées d'éthylbenzène et différents isomères du xylène.

Cela signifie que l'objectif du processus doit toujours être défini avant de sélectionner une technologie de séparation.

Simulation de tremble avec séparation de xylène mélangé

Séparation de xylène mixte La simulation Aspen peut être utilisée pour évaluer les bilans matières, le comportement des phases, les performances de distillation, les besoins énergétiques et les configurations alternatives du schéma de traitement avant l'ingénierie détaillée.

Aspen Plus et des outils de simulation de processus similaires sont couramment utilisés dans le développement de processus chimiques car ils permettent aux ingénieurs de modéliser un processus dans différentes conditions de fonctionnement sans modifier l'installation physique.

Un workflow de simulation conceptuelle est :

Caractérisation de l'alimentation → Modèle thermodynamique → Unités de séparation → Spécifications produit → Bilan matière → Bilan énergétique → Optimisation

Peuplier de séparation de xylène mélangé : intrants clés

Les entrées clés pour un modèle Aspen de séparation de xylène mixte sont la composition de l'alimentation, le débit, la température, la pression, la pureté du produit, l'objectif de récupération et le modèle thermodynamique.

Les composants alimentaires typiques peuvent inclure :

• Éthylbenzène
• o-Xylène
• m-Xylène
• p-Xylène
• Toluène
• C9+ aromatiques
• Autres hydrocarbures
• Eau, le cas échéant

La précision de la simulation dépend fortement de la qualité de la caractérisation de l'alimentation et de l'adéquation du modèle thermodynamique sélectionné.

Que peut évaluer Aspen Simulation ?

La simulation Aspen peut aider les ingénieurs à comparer les configurations de séparation en estimant la récupération du produit, la consommation d'énergie, les fonctions des colonnes, les exigences des étapes et les conditions de fonctionnement.

Par exemple, une simulation peut être utilisée pour étudier l’effet de :

• Taux de reflux
• Pression de colonne
• Nombre d'étapes
• Emplacement de l'étape d'alimentation
• Température d'alimentation
• Service de rebouilleur
• Service du condensateur
• Intégration de chaleur

Les résultats peuvent ensuite soutenir la conception et l’optimisation préliminaires du processus.

Cependant, une simulation de processus ne remplace pas une ingénierie détaillée, des essais pilotes, une conception technologique sous licence ou une validation en usine.

Analyse des coûts de l'usine de production de xylène mixte

Le coût d’une usine de production de xylène mélangé varie considérablement en fonction de la capacité de l’usine, de la matière première, de la configuration du processus, de l’emplacement, des services publics, de la portée de l’équipement et du degré d’intégration avec une raffinerie ou un complexe aromatique en aval.

Une usine produisant du xylène mélangé commercial à partir d’un flux aromatique existant a des besoins d’investissement très différents de ceux d’une nouvelle installation qui comprend :

• Hydrotraitement du naphta
• Reformage catalytique
• Extraction des aromatiques
• Fractionnement BTX
• Séparation du xylène
• Isomérisation
• p-Récupération de xylène
• Installations de stockage et de chargement

Les principales catégories de CAPEX peuvent inclure :

Qu’est-ce qui détermine l’économie des plantes ?

Les aspects économiques d'une usine de production de xylène mélangé sont principalement déterminés par le coût des matières premières, le rendement en aromatiques, la récupération du produit, la consommation d'énergie, l'utilisation de l'usine, la valeur du produit et l'intégration en aval.

Une capacité de production plus élevée ne signifie pas automatiquement un coût total du projet inférieur, car l'investissement final dépend également de la complexité et de l'étendue des unités de traitement.

Pour cette raison, des allégations génériques telles que « une usine de mélange de xylène de 100 000 à 200 000 t/an coûte entre 200 et 500 millions de dollars » ne doivent pas être traitées comme une référence universelle à moins que la portée, l'emplacement, la technologie, les services publics et les unités en aval incluses du projet ne soient clairement définis.

Une évaluation de projet significative nécessite normalement :

• Bilan de masse
• Bilan énergétique
• Liste des équipements
• Consommation des services publics
• Estimation CAPEX
• Estimation OPEX
• Hypothèses sur la valeur du produit-
• Coût des matières premières
• Analyse de sensibilité

Rénovation et optimisation

La modernisation d'un système de distillation dans un processus de séparation mixte-xylène peut augmenter la capacité, améliorer les performances de séparation, réduire la consommation d'énergie ou résoudre les goulots d'étranglement opérationnels dans une usine existante.

Une modernisation ne nécessite pas nécessairement le remplacement du système de distillation complet.

Les modifications potentielles incluent :

• Remplacement du plateau
• Emballage à haute-efficacité
• Mises à niveau du distributeur d'aliments
• Améliorations du condenseur
• Mises à niveau du rebouilleur
• Améliorations de l'intégration-de la chaleur
• Optimisation de la pression
• Mises à niveau du contrôle des processus-

Modernisation du système de distillation dans le processus de séparation mixte-xylène

Une modernisation réussie d'un système de distillation dans un processus de séparation mixte-xylène doit d'abord identifier la limitation réelle du processus avant de sélectionner des modifications d'équipement.

Différents problèmes nécessitent différentes solutions :

La simulation de processus peut être particulièrement utile lors des projets de modernisation, car différents scénarios d'exploitation peuvent être évalués avant la mise en œuvre des modifications de l'usine.

Applications de xylène mixte

Le xylène mélangé est principalement utilisé comme solvant industriel et comme matière première pour la production ou la récupération d’isomères individuels du xylène et d’autres produits chimiques aromatiques.

Ses applications dépendent des spécifications du produit et des exigences du processus en aval.

Peintures et revêtements

Le xylène mélangé est largement utilisé comme solvant aromatique dans certaines peintures, revêtements, laques et formulations industrielles.

Ses propriétés solvantes le rendent utile dans les formulations contenant des résines et d’autres composants organiques.

Les applications typiques incluent :

• Revêtements industriels
• Revêtements de protection
• Revêtements automobiles
• Revêtements métalliques
• Revêtements-liés à la construction
• Formulations de diluants à peinture

La spécification appropriée du xylène mélangé dépend de la formulation et du processus de fabrication.

Adhésifs et encres d'impression

Le xylène mélangé peut être utilisé comme composant solvant dans certains adhésifs, encres d’imprimerie et formulations industrielles associées.

La pureté requise, la plage de distillation et la composition dépendent de la formulation finale.

Les fabricants doivent évaluer la compatibilité avec le système de résine et les autres composants de la formulation avant de sélectionner une qualité de solvant.

Fabrication de produits chimiques

Le xylène mélangé est également utilisé comme matière première pour la production et la récupération d’isomères individuels du xylène et de produits chimiques aromatiques en aval.

Les trois isomères du xylène ont des utilisations industrielles différentes.

Par exemple:

• p-Xylèneest une matière première importante pour la production de PTA et de polyester.
• o-Xylèneest utilisé dans la production d’anhydride phtalique.
• m-Xylèneest utilisé dans certains intermédiaires chimiques et applications spécialisées.

Le xylène mélangé relie donc la production d’aromatiques en raffinerie à plusieurs chaînes de valeur chimiques en aval.

Ce que les acheteurs doivent savoir sur la production de xylène mixte

Pour l’approvisionnement commercial en xylène mélangé, les spécifications du produit final sont généralement plus importantes que la technologie de production spécifique en amont utilisée par le fournisseur.

Les principaux paramètres que les acheteurs devront peut-être examiner sont les suivants :

• Numéro CAS. 1330-20-7
• Pureté
• Composition des isomères du xylène
• Teneur en éthylbenzène
• Plage d'ébullition
• Densité
• Humidité
• Couleur
• Point d'éclair
• COA
• FDS

Le xylène mélangé étant un mélange, les produits provenant de différentes sources de production peuvent avoir des ratios de composants différents tout en répondant à leurs spécifications commerciales respectives.

Un certificat d'analyse (COA) est donc utile pour vérifier la qualité d'un lot spécifique, tandis qu'une FDS fournit des informations sur les dangers, la manipulation, le stockage et le transport.

Foire aux questions

Comment le mélange de xylène est-il produit ?

Le xylène mixte est principalement produit à partir de naphta dérivé du pétrole-par reformage catalytique, suivi d'une extraction et d'un fractionnement d'aromatiques. Le flux aromatique C8 résultant peut être récupéré sous forme de xylène mixte commercial ou traité ultérieurement pour séparer les isomères individuels du xylène.

Quel est le numéro CAS du mélange de xylène ?

Le numéro CAS couramment utilisé pour le mélange de xylène est 1330-20-7. Le xylène mixte est un mélange d’isomères de xylène et contient généralement de l’éthylbenzène.

A quoi sert le Xylène Mixte ?

Le xylène mélangé est principalement utilisé comme solvant industriel et comme matière première pour les produits chimiques aromatiques en aval. Les principales applications comprennent les peintures, les revêtements, les adhésifs, les encres d'imprimerie et la production ou la récupération d'isomères individuels du xylène.

Qu’est-ce que la distillation mixte de xylène ?

La distillation mixte du xylène est un processus de fractionnement qui sépare les composants aromatiques en fonction des différences de volatilité. Étant donné que les composants aromatiques C8 ont des points d'ébullition similaires, certaines séparations de haute pureté nécessitent des technologies spécialisées.

Qu'est-ce qu'un schéma de séparation du xylène mixte ?

Un schéma de séparation du xylène mixte décrit la séquence d'opérations unitaires utilisées pour récupérer et séparer les composants aromatiques en C8 d'une charge d'hydrocarbures. Selon l'objectif, cela peut inclure des flux de distillation, d'adsorption, de cristallisation, de distillation extractive, d'isomérisation et de recyclage.

Comment l’éthylbenzène est-il séparé du mélange de xylène ?

L'éthylbenzène peut être séparé du xylène mélangé par un fractionnement à haute-efficacité ou d'autres technologies de séparation spécialisées lorsque de l'éthylbenzène ou du xylène de haute-pureté est requis. Les points d’ébullition proches de l’éthylbenzène et de plusieurs isomères du xylène rendent la séparation techniquement exigeante.

Aspen peut-il simuler la séparation du xylène mixte ?

Aspen Plus peut être utilisé pour simuler un processus conceptuel de séparation de xylène mixte et évaluer les bilans matières, les besoins énergétiques, les performances des colonnes et les configurations alternatives du schéma de traitement. Une composition alimentaire fiable et un modèle thermodynamique approprié sont essentiels pour obtenir des résultats significatifs.

Qu'est-ce qu'un schéma de distillation de xylène mixte BTX ?

Un schéma de distillation de xylène mixte BTX sépare une charge aromatique en fractions de benzène, de toluène, d'aromatiques en C8 et d'aromatiques plus lourdes. La configuration exacte dépend de la composition des aliments, des spécifications du produit, de la capacité de l'usine et du traitement en aval.

Combien coûte une usine de production de mélange de xylène ?

Le coût d'une usine de production de xylène mélangé varie considérablement en fonction de la capacité, de la matière première, de la technologie du procédé, de l'emplacement, des services publics et de la portée du projet. Une unité de séparation autonome et un complexe de raffinerie-aromatiques entièrement intégré ne doivent pas être comparés en utilisant le même benchmark CAPEX.

Conclusion

La production de xylène mixte est un processus pétrochimique intégré impliquant le reformage catalytique, l'extraction des aromatiques, le fractionnement et, si nécessaire, la séparation spécialisée des aromatiques C8.

Le principal défi technique réside dans la séparation de composés aromatiques étroitement apparentés, en particulier lorsque des isomères individuels du xylène-de haute pureté sont requis. La distillation reste une partie importante du processus, tandis que l'adsorption, la cristallisation, la distillation extractive et l'isomérisation peuvent être incorporées en fonction de l'objectif de production.

Pour les ingénieurs de procédés, les principales considérations sont la composition des aliments, la récupération des aromatiques, l’efficacité de la séparation, la consommation d’énergie et l’intégration des procédés.

Pour les utilisateurs commerciaux, les facteurs les plus pertinents sont les spécifications du produit, la composition, la cohérence, le COA, la FDS et l’adéquation à l’application.

Tianjin Gnee Biotech Co., Ltd.fournit du xylène mélangé pour les applications industrielles et peut fournir les spécifications du produit, le COA et la FDS selon les exigences du client.