對(duì)二甲苯分離技術(shù)進(jìn)展

李忠才，范能全，郭振宇

（1.中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江 寧波 315812；2.寧波金海晨光化學(xué)股份有限公司，浙江 寧波 315207）

0 前言

對(duì)二甲苯是芳烴產(chǎn)業(yè)鏈的基礎(chǔ)化工原料，是二甲苯下屬分離產(chǎn)物鄰、間、對(duì)三種同分異構(gòu)體中用量最大的產(chǎn)品。目前，下游應(yīng)用中約97%用于生產(chǎn)精對(duì)苯二甲酸，剩余3%主要用于醫(yī)藥中間體（DMT）、涂料及其他。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年中國對(duì)二甲苯總需求量為2413萬t，2017年全國產(chǎn)能維持在1383萬t，自給率為57%，近一半需要通過進(jìn)口獲得。

受沸點(diǎn)影響，對(duì)二甲苯很難采用精餾方法從其同分異構(gòu)體中分離出來，目前世界上實(shí)現(xiàn)對(duì)二甲苯分離的主流技術(shù)有兩種，分別為吸附分離和結(jié)晶分離。本文對(duì)吸附分離技術(shù)進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)當(dāng)前新一代吸附分離及結(jié)晶分離技術(shù)進(jìn)行概述。

1 吸附分離技術(shù)

1.1 傳統(tǒng)對(duì)二甲苯分離技術(shù)

對(duì)二甲苯分離技術(shù)從上個(gè)世紀(jì)70年代開始工業(yè)應(yīng)用，其應(yīng)用最為廣泛的為吸附分離法，并在近40年的應(yīng)用過程不斷改進(jìn)。生產(chǎn)裝置主要包含歧化、異構(gòu)化、二甲苯精餾和吸附分離等四個(gè)單元，其中吸附分離單元為核心單元。吸附單元是通過吸附-解吸過程，將對(duì)二甲苯與其他三種同分異構(gòu)體分離出來，得到對(duì)二甲苯產(chǎn)品。傳統(tǒng)工藝中該技術(shù)均采用雙塔24床層模擬移動(dòng)床，用對(duì)二乙基苯為解析劑。在保證單程高達(dá)97%的回收率和99.8%高純產(chǎn)品的同時(shí)，具有明顯缺點(diǎn)：（1）對(duì)進(jìn)入吸附分離系統(tǒng)的雜質(zhì)含量要求較高，一般要求進(jìn)料中C9+芳烴的含量不超過500 mg/kg；（2）燃料消耗大，能耗高，伴隨著大量的低溫?zé)嵝枰厥绽茫唬?）受制于吸附劑性能和設(shè)備制造水平，單套裝置處理規(guī)模相對(duì)較小。

1.2 AXENS單塔芳烴分離技術(shù)

AXENS在提升單位體積吸附劑的吸附容量的基礎(chǔ)上，開發(fā)了單塔吸附分離技術(shù)，使吸附分離單元的模擬床層數(shù)由24床層變成15床層。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，具有明顯優(yōu)勢：兩臺(tái)吸附分離塔變?yōu)橐慌_(tái)塔，投資進(jìn)一步降低。同時(shí)，單塔操作時(shí)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)在國內(nèi)具有代表性應(yīng)用業(yè)績?yōu)榇筮B恒力新建的兩套225萬t/a芳烴裝置，預(yù)計(jì)2018年投產(chǎn)。

1.3 UOP輕解析劑技術(shù)

采用對(duì)二乙基苯作為解析劑時(shí)，為盡可能減少C9+芳烴隨著混合二甲苯進(jìn)入吸附分離系統(tǒng)對(duì)操作造成影響，故對(duì)二甲苯精餾塔的操作條件較為苛刻，必須嚴(yán)格控制C9+芳烴的含量，直接導(dǎo)致二甲苯精餾塔底再沸爐負(fù)荷大、能耗高[1-2]。UOP公司在其上一代吸附分離技術(shù)的基礎(chǔ)上，成功開發(fā)采用甲苯作為解析劑的吸附分離技術(shù)。該技術(shù)主要特點(diǎn)有：

（1）降低進(jìn)入吸附分離系統(tǒng)的混二甲苯中C9+含量，可控制在不大于1.5（m）%。使二甲苯精餾塔底再沸爐負(fù)荷大大降低。

（2）因大幅縮小解析劑與工藝介質(zhì)之間的沸點(diǎn)差，使抽余液和抽出液等塔的熱負(fù)荷需求較上一代技術(shù)有了較大的增加。

（3）因裝置的熱集成中心由二甲苯精餾塔轉(zhuǎn)移至抽余液塔，經(jīng)初步核算，采用輕解析劑技術(shù)后芳烴聯(lián)合裝置的總能耗降低約15%～20%。

（4）解析劑可由上游抽提裝置提供，不需要單獨(dú)外購且可減少解析劑的精餾系統(tǒng)，從而降低了工程建設(shè)投資。

目前該技術(shù)在國內(nèi)具有代表性應(yīng)用業(yè)績?yōu)檎憬陆ǖ膬商?00萬t/a芳烴裝置，預(yù)計(jì)2019年投產(chǎn)。

2 BP結(jié)晶分離技術(shù)

近年來，以結(jié)晶器和離心機(jī)設(shè)備設(shè)計(jì)制造水平的發(fā)展為依托，BP公司采用一次結(jié)晶加兩段重漿化工藝代替了兩次結(jié)晶加兩次熔融的傳統(tǒng)工藝。通過結(jié)晶-分離-一次重漿化-分離-二次重漿化-分離過程，實(shí)現(xiàn)對(duì)二甲苯分離。該技術(shù)主要特點(diǎn)有：

（1）對(duì)進(jìn)入結(jié)晶系統(tǒng)的雜質(zhì)容忍度較高，C9+芳烴含量可控制在不大于2.0（m）%，可有效降低二甲苯分餾單元的能耗和設(shè)備投資。

（2）受多元共熔體的平衡限制，對(duì)于混合進(jìn)料中對(duì)二甲苯濃度在22%左右時(shí)，其單程回收率約65%[3]。其配套異構(gòu)化單元規(guī)模相對(duì)較大。

（3）其核心設(shè)備結(jié)晶器和離心分離機(jī)采用多臺(tái)并聯(lián)方式，可實(shí)現(xiàn)單套裝置較大的處理規(guī)模。

（4）工藝流程相對(duì)較為簡單，但轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備相對(duì)較多，用能結(jié)構(gòu)中電耗比例較高。

（5）采用低溫結(jié)晶分離，相對(duì)安全性較高，事故排放量較小。

（6）結(jié)晶單元設(shè)備可采用立體布置，減小占地面積。

目前，該技術(shù)在國內(nèi)具有代表性應(yīng)用業(yè)績?yōu)榻K盛虹石化新建的280萬t/a芳烴裝置，預(yù)計(jì)2019年投產(chǎn)。

3 結(jié)論

（1）與傳統(tǒng)吸附分離技術(shù)相比，新型吸附分離技術(shù)的工程投資和生產(chǎn)成本均有大幅降低。

（2）與吸附分離技術(shù)相比，結(jié)晶技術(shù)具有其自身特點(diǎn)。如安全性高、對(duì)原料組成要求低、項(xiàng)目用地少等。

（3）在選擇對(duì)二甲苯分離技術(shù)時(shí)，各廠家可根據(jù)各專利技術(shù)的特點(diǎn)，與現(xiàn)場的實(shí)際結(jié)合起來，從原料組成、低溫?zé)崧?lián)合回收、各種能源價(jià)格、其他配套資源等多方面入手，選擇適合自身特點(diǎn)的工藝，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。