輕質(zhì)解吸劑吸附分離制對二甲苯裝置的設(shè)計(jì)

馬 達(dá) 國

(中石油華東設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100029)

對二甲苯吸附分離工藝自20世紀(jì)60年代推出以來，一直是從C8芳烴分離制備對二甲苯的主要工藝方法。傳統(tǒng)的對二甲苯吸附分離工藝技術(shù)采用對二乙基苯作為解吸劑；但隨著吸附劑的更新?lián)Q代，吸附劑性能改善，采用輕質(zhì)解吸劑甲苯的吸附分離工藝具有推廣應(yīng)用價(jià)值。某廠擬建的一套600 kta對二甲苯裝置，原料為重整和歧化裝置來的混合C8+芳烴，由吸附分離、異構(gòu)化和二甲苯分餾等單元組成。原擬采用UOP公司的吸附分離工藝(PAREX)技術(shù)，吸附劑為ADS-47，對二乙苯作解吸劑；后改為UOP公司的輕質(zhì)解吸劑吸附分離工藝(LD PAREX)技術(shù)，吸附劑為ADS-50，甲苯作解吸劑。異構(gòu)化單元采用乙苯脫烷基型催化劑I-500。LD PAREX技術(shù)相比PAREX技術(shù)所做的改進(jìn)主要有：熱集成中心由二甲苯塔改為抽余液塔，取消解吸劑再蒸餾塔；異構(gòu)化反應(yīng)采用熱高壓分離器加冷低壓分離器流程，異構(gòu)化分餾和二甲苯分餾流程優(yōu)化整合，取消脫庚烷塔；吸附分離進(jìn)料要求放寬和解吸劑循環(huán)量減少使裝置單位產(chǎn)品能耗有較大幅度下降；輕質(zhì)解吸劑甲苯可從對二甲苯裝置內(nèi)部獲得，無需外購。本文將從裝置組成、物料平衡、工藝流程、熱量集成、能量消耗等方面對其進(jìn)行討論。

1 原 料

表1 原料組成 w，%

2 裝置組成及物料平衡

裝置主要由吸附分離、異構(gòu)化、二甲苯分餾3個(gè)單元組成，其主要產(chǎn)品為對二甲苯，副產(chǎn)富苯輕芳烴、C9+組分、燃料氣等，富苯輕芳烴和C9+組分送出裝置處理，燃料氣并入燃料氣管網(wǎng)。兩種工藝的裝置規(guī)模及物料平衡分別見表2和表3。

表2 裝置規(guī)模對比 Mta

表2 裝置規(guī)模對比 Mta

項(xiàng) 目PAREXLDPAREX二甲苯分餾2.692.88吸附分離2.672.80二甲苯異構(gòu)化2.072.18

由表2可知，LD PAREX工藝的裝置規(guī)模比PAREX略大，這是因?yàn)長D PAREX工藝吸附分離進(jìn)料中C9+芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)從600 μgg放寬到約2%，導(dǎo)致C8循環(huán)回路中的物料量稍有增加。

表3 裝置物料平衡數(shù)據(jù)對比 kta

表3 裝置物料平衡數(shù)據(jù)對比 kta

項(xiàng) 目PAREXLDPAREX進(jìn)料 混合二甲苯694.3693.4 補(bǔ)充氫1.51.7 合計(jì)695.8695.1出料 對二甲苯600.0606.2 富苯輕芳烴56.255.3 C9+組分20.314.2 燃料氣19.319.4 合計(jì)695.8695.1

由表3可知，LD PAREX工藝裝置的對二甲苯產(chǎn)量比PAREX工藝裝置增加約1%，得益于二甲苯利用率的上升。由于以甲苯為解吸劑的吸附分離對進(jìn)料要求相對寬松，提高了鄰二甲苯的回收率，進(jìn)而增加了異構(gòu)化反應(yīng)進(jìn)料的鄰二甲苯量，降低了C9+組分中的二甲苯含量。

3 主要操作條件

裝置主要由吸附分離、異構(gòu)化、二甲苯分餾3個(gè)單元組成。吸附分離單元的作用是通過吸附、解吸過程把對二甲苯從C8芳烴中分離出來；異構(gòu)化單元的作用是把吸附分離抽余液中的鄰二甲苯和間二甲苯轉(zhuǎn)化成對二甲苯，乙苯脫烷基生產(chǎn)苯；二甲苯分餾單元的作用是把上游來的混合C8芳烴和異構(gòu)化反應(yīng)產(chǎn)物通過精餾過程進(jìn)行輕重組分的分離。表4為LD PAREX工藝裝置各單元主要操作條件。由表4可知：吸附分離解吸劑與進(jìn)料的比值較常規(guī)設(shè)計(jì)值略低，吸附塔操作溫度較低，2號抽余液塔加壓操作；異構(gòu)化單元產(chǎn)物分離罐按熱冷分離罐配置；C8芳烴汽提塔微正壓操作。

4 工藝流程及熱集成

圖1和圖2分別為兩種工藝的裝置流程示意。從圖1和圖2可以看出，與以對二乙苯作解吸劑的PAREX工藝流程相比，LD PAREX工藝流程有以下區(qū)別：吸附分離部分取消了解吸劑再蒸餾塔，輕質(zhì)解吸劑甲苯從抽余液塔和抽出液塔塔頂抽出，抽余液和抽出液分別從抽余液塔和抽出液塔塔底抽出，對二甲苯產(chǎn)品從對二甲苯塔塔頂產(chǎn)出；熱集成中心從二甲苯塔變成2號抽余液塔，2號抽余液塔加壓操作，為其它換熱設(shè)備提供熱量；異構(gòu)化部分取消了脫庚烷塔，異構(gòu)化分餾部分和二甲苯分餾部分融合在一起，設(shè)置成C8芳烴汽提塔和C8芳烴再蒸餾塔，C8芳烴汽提塔側(cè)線和C8芳烴再蒸餾塔塔頂來的C8芳烴進(jìn)入吸附分離單元。

表4 LD PAREX工藝裝置主要操作條件

LD PAREX工藝中2號抽余液塔作為熱集成中心，其塔頂和塔底物流為裝置內(nèi)其它用熱設(shè)備提供熱量。表5為詳細(xì)的裝置熱集成情況。

表5 LD PAREX工藝裝置熱集成情況

圖1 PAREX工藝流程

圖2 LD PAREX工藝流程

5 能 耗

表6 裝置能耗對比

6 結(jié) 論

采用輕質(zhì)解吸劑吸附分離工藝的對二甲苯裝置與傳統(tǒng)工藝裝置相比，在流程設(shè)置、熱集成處理、操作條件等方面進(jìn)行了優(yōu)化，單位產(chǎn)品能耗有較大幅度下降，單位產(chǎn)品的原料消耗也有所下降，體現(xiàn)了新工藝的技術(shù)先進(jìn)性。