二甲苯液相異構(gòu)化新工藝及其工業(yè)化應(yīng)用

二甲苯液相異構(gòu)化二甲苯液相異構(gòu)化的研究已經(jīng)歷了幾十年的時(shí)間，主要目的是降低二甲苯流程的能耗。主要挑戰(zhàn)有以下幾方面：一是實(shí)現(xiàn)乙苯在液相的選擇性轉(zhuǎn)化很難。二是在汽相異構(gòu)化裝置中乙苯轉(zhuǎn)化為苯的同時(shí)，在液相異構(gòu)化過程中副反應(yīng)生成苯或甲苯必須減至最少，使液相異構(gòu)化流出物滿足對二甲苯分離工藝對原料的要求，因此允許將其直接送進(jìn)二甲苯塔。三是對二甲苯的選擇性必須接近汽相異構(gòu)化工藝得到的對二甲苯選擇性，即必須得到在給定工藝溫度時(shí)的平衡對二甲苯，以保持送進(jìn)對二甲苯回收部分C8 芳烴餾分中對二甲苯的濃度。四是在液相異構(gòu)化工藝過程中氣體生成（由于非芳烴裂化反應(yīng)）量必須最少，生成的任何微量輕氣體都必須通過已有的二甲苯分餾系統(tǒng)放出。五是液相異構(gòu)化催化劑的更換必須與現(xiàn)代芳烴聯(lián)合裝置的要求一致，即為避免非計(jì)劃停工，芳烴聯(lián)合裝置的檢修周期必須達(dá)到5～6年。

二甲苯液相異構(gòu)化新工藝液相異構(gòu)化新工藝在2015 年就已經(jīng)工業(yè)應(yīng)用，并滿足上述所有要求，即：1）生成輕芳烴很少，能使液相異構(gòu)化流出物直接送進(jìn)二甲苯塔；2）在工藝操作溫度下得到平衡的對二甲苯；3）生成氣體極少，在液相異構(gòu)化工藝被加到現(xiàn)有裝置時(shí)通過可用的設(shè)備能夠管理；4）催化劑運(yùn)轉(zhuǎn)周期與現(xiàn)代芳烴聯(lián)合裝置的檢修周期一致。

不僅如此，還具有以下優(yōu)勢：1）把液相異構(gòu)化工藝加到現(xiàn)有或新建的裝置中能使投資最省。此外，低溫工藝可以方便地使用碳鋼設(shè)備（如備用的白土處理器）。2）二甲苯單程損失極少，大大低于已報(bào)道的工業(yè)汽相異構(gòu)化裝置單程的二甲苯損失。3）不僅通過二甲苯回路中兩相轉(zhuǎn)變的旁路實(shí)現(xiàn)節(jié)能，而且因?yàn)橐合喈悩?gòu)化工藝操作溫度低于汽相異構(gòu)化工藝，且減少了運(yùn)送量也意味著能耗低于汽相異構(gòu)化工藝。4）當(dāng)液相異構(gòu)化工藝的某些操作條件或?qū)Χ妆交厥昭b置的C9/C10芳烴標(biāo)準(zhǔn)（規(guī)格）與典型吸附工藝相比不太嚴(yán)格時(shí)，液相異構(gòu)化工藝流出物可以部分或全部旁通二甲苯塔。5）在與產(chǎn)生少量或不產(chǎn)生乙苯的二甲苯生產(chǎn)工藝（如甲苯甲基化、甲苯歧化或芳烴烷基轉(zhuǎn)移）結(jié)合時(shí)，二甲苯異構(gòu)化可以僅通過液相異構(gòu)化工藝實(shí)現(xiàn)，因此就不需要在同一個(gè)流程中有汽相異構(gòu)化裝置并聯(lián)操作。

在印度信誠工業(yè)公司煉化企業(yè)中的應(yīng)用2018年4月開始在Jamnagar煉化企業(yè)的裝置中利用二甲苯液相異構(gòu)化新工藝。提高對二甲苯回收率是增加液相異構(gòu)化裝置的主要目的。Jamnagar 煉化聯(lián)合企業(yè)的芳烴聯(lián)合裝置中有1套二甲苯汽相異構(gòu)化裝置，經(jīng)過評(píng)估決定將其原料處理裝置改造為液相異構(gòu)化裝置，液相異構(gòu)化裝置與汽相異構(gòu)化裝置并聯(lián)運(yùn)行。2018 年3 月裝填液相異構(gòu)化催化劑，4 月開始運(yùn)行，運(yùn)行情況如下：

1）對二甲苯收率提高。增加液相異構(gòu)化裝置使進(jìn)對二甲苯分離裝置的原料中對二甲苯濃度有顯著提高，因此異構(gòu)化原料通過汽相和液相異構(gòu)化裝置加工與僅通過汽相異構(gòu)化裝置加工相比，對二甲苯收率提高15%以上。這表明印度信誠工業(yè)公司Jamnagar煉化聯(lián)合企業(yè)對二甲苯產(chǎn)量有很大提高。

2）二甲苯損失減少。部分C8芳烴料通過液相異構(gòu)化裝置加工與全部C8 芳烴料都通過汽相異構(gòu)化裝置加工相比，單程二甲苯損失減少。二甲苯損失反應(yīng)主要是生成甲苯、C9和C10芳烴，同時(shí)可能在烷基轉(zhuǎn)移裝置中再結(jié)合生成苯和二甲苯，這些分子通過不同的分餾步驟循環(huán)，使能耗大大增加，因此節(jié)能是液相異構(gòu)化工藝減少單程二甲苯損失固有的優(yōu)點(diǎn)。

3）降低操作溫度。液相異構(gòu)化反應(yīng)器入口溫度大大低于汽相異構(gòu)化的反應(yīng)器入口溫度。這表明全部C8 芳烴料都通過汽相異構(gòu)化工藝加工，能耗大大增加。

在?？松梨诨瘜W(xué)公司荷蘭鹿特丹工廠的應(yīng)用?？松梨诨瘜W(xué)公司荷蘭鹿特丹廠的二甲苯液相異構(gòu)化裝置2015年1月開始運(yùn)轉(zhuǎn)。從吸附裝置分出對二甲苯以后，C8芳烴提余液送進(jìn)串聯(lián)操作的汽相異構(gòu)化和液相異構(gòu)化裝置。汽相異構(gòu)化裝置的平衡二甲苯流出物通過結(jié)晶回收對二甲苯，沒有對二甲苯的結(jié)晶器濾液在吸附回收對二甲苯前，通過液相異構(gòu)化裝置再進(jìn)行一次異構(gòu)化。裝置運(yùn)行情況如下：

1）二甲苯流程能耗大大降低。在液相異構(gòu)化工藝應(yīng)用前，對二甲苯含量少的結(jié)晶器濾液總是與新鮮混合的二甲苯混合，這樣就降低了進(jìn)吸附裝置原料中對二甲苯的濃度。投用液相異構(gòu)化裝置以后，平衡的二甲苯與吸附裝置原料中新鮮的二甲苯混合，大大降低了吸附裝置和在二甲苯產(chǎn)量一定時(shí)二甲苯總流程的通過量，使運(yùn)轉(zhuǎn)能耗降低約9%。

2）原料消耗減少。二甲苯在液相異構(gòu)化裝置中異構(gòu)化，單程二甲苯損失極低（質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2%）。而且，進(jìn)吸附裝置原料中的對二甲苯濃度較高，即降低了汽相異構(gòu)化裝置的通過量（因此降低二甲苯損失）。鹿特丹廠在對二甲苯產(chǎn)量一定時(shí)改進(jìn)收率，原料消耗減少4%。

在?？松梨诨瘜W(xué)公司新加坡工廠的應(yīng)用埃克森美孚化學(xué)公司新加坡廠的二甲苯液相異構(gòu)化裝置2017 年6 月開始運(yùn)轉(zhuǎn)。分出對二甲苯以后的C8芳烴料送進(jìn)并聯(lián)操作的汽相和液相異構(gòu)化裝置。工藝模擬用于評(píng)估汽相異構(gòu)化和液相異構(gòu)化之間的分流對整個(gè)聯(lián)合裝置操作的影響。優(yōu)化的因素有以下三個(gè)：1）汽相異構(gòu)化裝置中較高的乙苯單程轉(zhuǎn)化率。乙苯單程轉(zhuǎn)化率高避免了乙苯在二甲苯流程中積累，但這樣做直接提高了操作溫度和汽相異構(gòu)化裝置單程的二甲苯損失。2）降低汽相異構(gòu)化裝置的通過量。汽相異構(gòu)化裝置的通過量降低是部分二甲苯轉(zhuǎn)向進(jìn)入液相異構(gòu)化裝置的結(jié)果，直接降低了汽相異構(gòu)化裝置的操作溫度和單程的二甲苯損失。3）液相異構(gòu)化裝置的操作條件使苯和甲苯生成減至最少，使液相異構(gòu)化流出物直接進(jìn)入二甲苯塔。液相異構(gòu)化的工藝設(shè)計(jì)允許C8芳烴料分開，50%進(jìn)汽相異構(gòu)化裝置，50%進(jìn)液相異構(gòu)化裝置，同時(shí)調(diào)節(jié)各自的操作條件，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)并保持和/或提高對二甲苯產(chǎn)量。裝置運(yùn)行情況如下：

1）二甲苯流程能耗降低。旁路能耗高的步驟，通過低溫液相異構(gòu)化加工二甲苯，降低通過高溫汽相異構(gòu)化的加工量，在對二甲苯產(chǎn)量不變的情況下能耗下降10%。

2）二甲苯損失減少。分出部分C8芳烴料進(jìn)液相異構(gòu)化裝置與全部C8 芳烴料都進(jìn)汽相異構(gòu)化裝置加工相比，使單程二甲苯損失降低（相對25%）。在對二甲苯產(chǎn)量一定的情況下，芳烴聯(lián)合裝置新鮮原料量減少1.5%～2.0%。