對二甲苯生產新工藝及其組合應用探討

李保軍

(中國石油化工股份有限公司天津分公司，天津 300271)

對二甲苯(PX)是一種極其重要的基本有機原料，主要用于生產精對苯二甲酸(PTA)，PTA再和乙二醇(EG)反應生成聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，即聚酯[1]。除此之外，PX還可用來做溶劑以及生產醫藥、香料的原料。中國是全球PX生產和消費的第一大國，隨著聚酯工業的迅速發展，產能也在不斷增長。在可預見的未來，全球PX產能將會逐步出現過剩，因此加快技術進步，研發新工藝，不斷提高裝置的生產效率，淘汰落后產能，是今后PX產業發展的主要方向[2-3]。

目前，PX的大規模工業生產是通過芳烴聯合裝置實現的，典型的PX生產流程包括催化重整、芳烴抽提、歧化與烷基轉移、二甲苯異構化、PX分離(吸附分離或結晶分離)、二甲苯分餾等單元[4]。近幾年二甲苯液相異構化、單塔吸附分離、輕質解析劑吸附分離、結晶分離等新工藝逐步取代了傳統的二甲苯生產工藝，上述新工藝的應用極大地降低了PX的生產成本、能耗和物耗，但大多數情況下這些工藝是單獨進行應用的。文章從工藝組合的角度出發，提出了用于PX生產的輕質解析劑吸附分離-結晶分離組合工藝、結晶分離-液相異構化組合工藝，進一步提高裝置和產品的市場競爭力。

1 芳烴新工藝簡介

1.1 單塔吸附分離技術

單塔吸附分離技術以AXENS公司的Eluxyl技術為主要代表，在提升單位體積吸附劑吸附容量的基礎上，將模擬移動床層數由24變成15，實現了PX單塔吸附分離。與傳統兩塔吸附技術相比，單塔吸附分離技術具有以下明顯優勢：(1)兩臺吸附塔變為一臺，投資進一步降低；(2)單塔操作可以避免因液壓波動造成對吸附床層的擾動，提高生產穩定性。經初步工程模擬核算，吸附單元投資降低約35%，單位能耗降低約15%。目前該技術已在恒力石化(大連)有限公司兩套產能為2 250 kt/a PX芳烴裝置上投產應用[5]。

1.2 輕質解析劑吸附分離技術

1.3 結晶分離技術

1.4 液相異構化技術

液相異構化技術以ExxonMobil公司的LPI技術為主要代表，其特點是：(1)操作溫度降低，沒有相變，設備投資和生產能耗降低；(2)二甲苯單程損失少。不足之處在于乙苯(EB)轉化率低，但是可以與氣相異構化進行組合使用[11]。目前，該技術已在ExxonMobil公司位于荷蘭鹿特丹和新加坡的工廠以及印度信誠工業公司實現工業化應用[12]。

2 PX組合工藝技術

2.1 輕質解析劑吸附分離-結晶分離組合工藝技術

圖1 輕質解析劑吸附分離-結晶分離組合工藝流程示意

此組合工藝不僅能用于現有吸附生產裝置改造，也能用于新裝置的建設。用于現有吸附裝置改造時，原來二甲苯回路的改造工作量會比較大；用于新裝置建設時，最好是開發專門用于吸附提濃用的吸附劑，這樣才能更好地體現組合工藝在投資和節能方面的優勢。另外，采用輕質解析劑時，由于甲苯與PX的沸點更加接近，抽出液塔的分離能耗會相應增加，因此該組合工藝總的節能效果還取決于整個生產流程的優化。

2.2 結晶分離-液相異構化組合工藝技術

圖2 結晶分離-液相異構化組合工藝流程示意

由于結晶單元和液相異構化單元都是新建單元，不會影響原來吸附生產裝置的生產，因此該組合工藝特別適合對現有吸附裝置進行擴能改造。另外，PX生產的實際原料來源有多種，可以繼續保留原來裝置中的液相異構化單元，專門處理EB含量高的原料，進而讓組合工藝中的每個單元技術都充分發揮其主要優勢，以達到總的節能效果。

3 結論

(1)PX生產的各單元技術進步顯著，且各有優缺點，采用組合工藝能揚長避短，進一步降低PX生產成本和能耗。