對(duì)二甲苯生產(chǎn)新工藝及其組合應(yīng)用探討

李保軍

(中國(guó)石油化工股份有限公司天津分公司，天津 300271)

對(duì)二甲苯(PX)是一種極其重要的基本有機(jī)原料，主要用于生產(chǎn)精對(duì)苯二甲酸(PTA)，PTA再和乙二醇(EG)反應(yīng)生成聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)，即聚酯[1]。除此之外，PX還可用來(lái)做溶劑以及生產(chǎn)醫(yī)藥、香料的原料。中國(guó)是全球PX生產(chǎn)和消費(fèi)的第一大國(guó)，隨著聚酯工業(yè)的迅速發(fā)展，產(chǎn)能也在不斷增長(zhǎng)。在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，全球PX產(chǎn)能將會(huì)逐步出現(xiàn)過(guò)剩，因此加快技術(shù)進(jìn)步，研發(fā)新工藝，不斷提高裝置的生產(chǎn)效率，淘汰落后產(chǎn)能，是今后PX產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向[2-3]。

目前，PX的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)是通過(guò)芳烴聯(lián)合裝置實(shí)現(xiàn)的，典型的PX生產(chǎn)流程包括催化重整、芳烴抽提、歧化與烷基轉(zhuǎn)移、二甲苯異構(gòu)化、PX分離(吸附分離或結(jié)晶分離)、二甲苯分餾等單元[4]。近幾年二甲苯液相異構(gòu)化、單塔吸附分離、輕質(zhì)解析劑吸附分離、結(jié)晶分離等新工藝逐步取代了傳統(tǒng)的二甲苯生產(chǎn)工藝，上述新工藝的應(yīng)用極大地降低了PX的生產(chǎn)成本、能耗和物耗，但大多數(shù)情況下這些工藝是單獨(dú)進(jìn)行應(yīng)用的。文章從工藝組合的角度出發(fā)，提出了用于PX生產(chǎn)的輕質(zhì)解析劑吸附分離-結(jié)晶分離組合工藝、結(jié)晶分離-液相異構(gòu)化組合工藝，進(jìn)一步提高裝置和產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

1 芳烴新工藝簡(jiǎn)介

1.1 單塔吸附分離技術(shù)

單塔吸附分離技術(shù)以AXENS公司的Eluxyl技術(shù)為主要代表，在提升單位體積吸附劑吸附容量的基礎(chǔ)上，將模擬移動(dòng)床層數(shù)由24變成15，實(shí)現(xiàn)了PX單塔吸附分離。與傳統(tǒng)兩塔吸附技術(shù)相比，單塔吸附分離技術(shù)具有以下明顯優(yōu)勢(shì)：(1)兩臺(tái)吸附塔變?yōu)橐慌_(tái)，投資進(jìn)一步降低；(2)單塔操作可以避免因液壓波動(dòng)造成對(duì)吸附床層的擾動(dòng)，提高生產(chǎn)穩(wěn)定性。經(jīng)初步工程模擬核算，吸附單元投資降低約35%，單位能耗降低約15%。目前該技術(shù)已在恒力石化(大連)有限公司兩套產(chǎn)能為2 250 kt/a PX芳烴裝置上投產(chǎn)應(yīng)用[5]。

1.2 輕質(zhì)解析劑吸附分離技術(shù)

1.3 結(jié)晶分離技術(shù)

1.4 液相異構(gòu)化技術(shù)

液相異構(gòu)化技術(shù)以ExxonMobil公司的LPI技術(shù)為主要代表，其特點(diǎn)是：(1)操作溫度降低，沒(méi)有相變，設(shè)備投資和生產(chǎn)能耗降低；(2)二甲苯單程損失少。不足之處在于乙苯(EB)轉(zhuǎn)化率低，但是可以與氣相異構(gòu)化進(jìn)行組合使用[11]。目前，該技術(shù)已在ExxonMobil公司位于荷蘭鹿特丹和新加坡的工廠以及印度信誠(chéng)工業(yè)公司實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用[12]。

2 PX組合工藝技術(shù)

2.1 輕質(zhì)解析劑吸附分離-結(jié)晶分離組合工藝技術(shù)

圖1 輕質(zhì)解析劑吸附分離-結(jié)晶分離組合工藝流程示意

此組合工藝不僅能用于現(xiàn)有吸附生產(chǎn)裝置改造，也能用于新裝置的建設(shè)。用于現(xiàn)有吸附裝置改造時(shí)，原來(lái)二甲苯回路的改造工作量會(huì)比較大；用于新裝置建設(shè)時(shí)，最好是開(kāi)發(fā)專(zhuān)門(mén)用于吸附提濃用的吸附劑，這樣才能更好地體現(xiàn)組合工藝在投資和節(jié)能方面的優(yōu)勢(shì)。另外，采用輕質(zhì)解析劑時(shí)，由于甲苯與PX的沸點(diǎn)更加接近，抽出液塔的分離能耗會(huì)相應(yīng)增加，因此該組合工藝總的節(jié)能效果還取決于整個(gè)生產(chǎn)流程的優(yōu)化。

2.2 結(jié)晶分離-液相異構(gòu)化組合工藝技術(shù)

圖2 結(jié)晶分離-液相異構(gòu)化組合工藝流程示意

由于結(jié)晶單元和液相異構(gòu)化單元都是新建單元，不會(huì)影響原來(lái)吸附生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)，因此該組合工藝特別適合對(duì)現(xiàn)有吸附裝置進(jìn)行擴(kuò)能改造。另外，PX生產(chǎn)的實(shí)際原料來(lái)源有多種，可以繼續(xù)保留原來(lái)裝置中的液相異構(gòu)化單元，專(zhuān)門(mén)處理EB含量高的原料，進(jìn)而讓組合工藝中的每個(gè)單元技術(shù)都充分發(fā)揮其主要優(yōu)勢(shì)，以達(dá)到總的節(jié)能效果。

3 結(jié)論

(1)PX生產(chǎn)的各單元技術(shù)進(jìn)步顯著，且各有優(yōu)缺點(diǎn)，采用組合工藝能揚(yáng)長(zhǎng)避短，進(jìn)一步降低PX生產(chǎn)成本和能耗。