CN103664489A

CN103664489A - 生产对二甲苯产品的精馏方法

Info

Publication number: CN103664489A
Application number: CN201210325025.XA
Authority: CN
Inventors: 肖剑; 郭艳姿
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Priority date: 2012-09-05
Filing date: 2012-09-05
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2032-09-05
Also published as: CN103664489B

Abstract

本发明涉及一种生产对二甲苯的精馏方法，主要解决现有对二甲苯生产过程中，精馏分离过程流程长，投资大、能耗高的技术问题。本发明通过采用包括以下步骤：以含C8芳烃的物流100为原料，原料首先进入分壁精馏塔分壁段的一侧，经分离，在分壁段的另一侧得到对二甲苯物流300，在分壁精馏塔分壁段以上的公共精馏段顶部得到小于C8芳烃的轻组分物流200，在分壁精馏塔分壁段以下的公共提馏段底部得到大于C8芳烃的重组分物流400的技术方案，较好地解决了上述技术问题，可以用于对二甲苯的工业生产中。

Description

生产对二甲苯产品的精馏方法

技术领域

本发明涉及一种生产对二甲苯产品的精馏方法，特别是一种以吸附分离得到的抽出液为原料，通过精馏分离生产对二甲苯的精馏方法。

背景技术

精馏广泛应用于石油炼制、石油化工和气体分离工业，其优点是处理能力大，技术成熟，但其最大的缺点是能耗大，能效低。在石油化工生产过程中，分离工程投资占整个过程投资的50%～90%，能耗占整个过程的75%以上，其中精馏就约占分离能耗的95%。精馏节能技术一直都是学术界和工业界关注的热点，国内外都投入大量的人力物力对这一领域进行了卓有成效的研究。许多节能效果显著的精馏技术、精馏集成技术和设备已陆续实现工业化应用，如热泵精馏技术、变压精馏技术、反应精馏技术、精馏—膜集成技术、分壁精馏塔(DWC)技术等。

对二甲苯(PX)是对苯二甲酸(PTA)生产的主要原料，PX主要通过芳烃联合装置来生产。芳烃联合装置中，从重整料的切割到吸附后的产品分离，需要大大小小十余座精馏塔，不仅能耗大，而且增加了流程的复杂性。

分壁精馏技术是通过在一座塔壳中沿轴向安装一块或多块一定长度的隔板，采用一套汽化冷凝系统，同时分离得到三种以上产品的精馏技术。由于仅有一套汽化冷凝系统并避免了采用多塔时的中间组份的再混合，因此分壁精馏塔比传统的精馏技术节约投资20～30%，能耗降低20～40%。

分壁塔的概念最早于1949年由Wright提出，1965年Petlyuk等人深化了Wright的思想，提出Petlyuk热耦合塔，归纳出Petlyuk塔的基本特征。但由于缺乏可靠的结构设计，操作和控制方面的难度，致使分壁塔一直难以广泛应用。随着研究的不断深入，控制系统的日趋先进和完善，分壁塔的应用瓶颈逐步得以解决。欧洲专利EP 1413571公开了一种用于TDI分离的分壁精馏技术，美国专利US 6395950公开了一种异构化－吸附分离与分壁精馏集成的新工艺，美国专利US 5335504提出将分壁精馏技术用于二氧化碳的回收，而将分壁精馏塔直接用于生产对二甲苯国内外鲜有报道，US 20040011706A1和中国专利CN 1469765A公开了一种吸附分离抽出液与抽余液的分离方法，但其未限定说明分壁精馏的操作条件，如操作压力、进料位置、分壁段的汽液相分配等，该专利更强调是对模拟移动床吸附分离的改进，因此该发明内容在工业上难以实施，实施效果不明确。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有对二甲苯生产过程中，精馏分离过程流程长，投资大、能耗高的技术问题，提供一种新的生产对二甲苯产品的精馏方法。该方法具有流程简单，投资少，产品纯度高和能耗低的优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种生产对二甲苯产品的精馏方法，包括以下步骤：以含C8芳烃的物流100为原料，原料首先进入分壁精馏塔分壁段的一侧，经分离，在分壁段的另一侧得到对二甲苯物流300，在分壁精馏塔分壁段以上的公共精馏段顶部得到小于C8芳烃的轻组分物流200，在分壁精馏塔分壁段以下的公共提馏段底部得到大于C8芳烃的重组分物流400。

在上述技术方案中，原料物流100中含C8芳烃的重量百分数优选范围为19～95%，对二甲苯在其中的重量百分数优选范围为大于99.7%；小于C8芳烃的轻组份的重量百分数优选范围为0.1～10%；大于C8芳烃的重组份的重量百分数优选范围为1～80%，更优选的范围是10～80%。其中小于C8芳烃的轻组份优选方案是芳烃、非芳烃或它们的组合物，非芳烃优选方案是烷烃、烯烃或它们的组合物；大于C8芳烃的重组份优选方案是芳烃或非芳烃或它们的组合物，非芳烃优选方案是链烷烃。分壁精馏塔优选范围为共有60～90块理论板，分壁段优选范围为有20～50块理论板，公共精馏段优选范围为有10～30块理论板，公共提馏段优选范围为有10～30个块理论板。分壁精馏塔的操作压力优选范围为10～300KPa。分壁精馏塔塔顶以重量计的回流比优选范围为90～120。分壁精馏塔公共精馏段的液相进入分壁段进料侧的重量百分比优选范围为35～60%。分壁精馏塔公共提馏段的汽相进入分壁段进料侧的重量百分比优选范围为30～45%。分壁精馏塔塔顶温度优选范围为100～125℃，塔釜温度优选范围为180～250℃。分壁精馏塔内的分离元件优选方案是塔板、填料或塔板和填料的组合。

本发明的理论依据：当采用精馏的方法分离三种以上的物质组成的混合物且中间馏份的浓度较大时，无论采用常规的顺序分离流程还是逆序分离流程都不可避免中间馏份沿塔轴向产生再混合，这在热力学上来讲是不利的，相当于一部分分离功的浪费。分壁精馏塔在热力学上等效于一座完全热集成的精馏塔，不同的是分壁精馏塔只用一个塔壳，通过中间设置绝热隔板来实现精馏过程的完全热集成。进料在隔板段的一侧，进料中的中间馏份一部分随轻组份由隔板的上端进入隔板的另一侧，另一部分则随重组份由隔板的下端进入隔板的另一侧，从而使中间馏份在隔板的另一侧得到富集，避免了中间馏份在塔中的再混合，从而实现节能的效果。同时，由于分壁精馏塔只采用一个塔壳而实现两座普通精馏的的功能，投资也可以大大减少。

采用本发明所述的技术，分壁精馏塔塔顶采出物流200中以重量百分比计的对二甲苯浓度小于1.0%，分壁段侧线采出物流300中以重量百分比计的对二甲苯浓度不小于99.7%，分壁精馏塔塔釜采出物流400中以重量百分浓度计的对二乙基苯浓度不小于98%。与采用普通精馏加工过程相比，精馏塔的台数可以由两台减少到一台，相应的再沸器和冷凝器等附属设备也可以由两套减为一套，大大节约了投资，而且与两塔分离的技术方案相比，塔釜热负荷和塔顶冷负荷都可以降低10%以上。因此，采用本发明公开的技术可以较好地解决了现有生产对二甲苯精馏工艺中的技术问题，得到了较好的技术效果。

附图说明

附图1是现有对二甲苯吸附抽出液的精馏工艺典型流程示例。

附图2是采用普通精馏塔抽出三种产品物流的流程简图。

附图3是本发明的用于对二甲苯吸附抽出液的精馏工艺流程典型示例。

附图1中的111是吸附抽出液精馏塔，112是对二甲苯产品塔，101和103分别为111和112的塔顶冷凝器，102和104分别为111和112的塔釜再沸器；物流1是对二甲苯吸附抽出液，除含对二甲苯、微量的乙苯、间二甲苯和邻二甲苯等外，还含有部分苯、甲苯等轻组份及对二乙基苯、少量的异丙苯、三甲苯、茚、甲乙苯等重组份；物流2是脱除吸附剂等重组份后的轻组份物流，主要是甲苯和对二甲苯；物流3是主要含脱附剂和其它重组份的物流；物流4是轻组份物流，主要是甲苯；物流5是对二甲苯产品物流。

附图2中的222是一座带有侧线抽出的普通精馏塔，201和202分别为塔顶冷凝器和塔釜再沸器；物流10同附图1中的物流1；物流20是主要含甲苯的塔顶抽出液，物流30是主要含对二甲苯的侧线抽出液；物流40是主要是含重组分的塔釜抽出液。

附图3中的333是一座分壁精馏塔，该塔具有公共精馏段603和公共提馏段606，分壁段的进料一侧由上部精馏段601和下部提馏段602组成，中间产品抽出一侧也由上部精馏段604和下部提馏段605组成；物流100同附图1中的物流1；物流200同附图1中的物流4；物流300同附图1中的物流5；物流400同附图1中的物流3；物流901是分壁段进料一侧进入分壁塔上部公共精馏段的汽相物流；物流902是分壁段中间产品抽出一侧进入分壁塔上部公共精馏段的汽相物流；物流903是自公共精馏段下降的液相；物流904是公共精馏段进入分壁段进料一侧的液相物流；物流905是公共精馏段进入分壁段产品抽出一侧的液相物流；物流907是分壁段进料一侧进入分壁塔下部公共提馏段的液相物流；物流908是分壁段产品抽出一侧进入分壁塔下部公共提馏段的液相物流；物流909是自公共提馏段上升的汽相；物流910是公共提馏段进入分壁段进料一侧的汽相物流；物流911是公共提馏段进入分壁段产品抽出一侧的汽相物流。

附图4～6是采用普通精馏塔进行分离时，塔内液相组成在各理论板上的分布图。

以下结合附图对本发明作详细说明。

在附图1中，含C8芳烃的原料液1进入塔111中部。塔111是一座在常压下操作的精馏塔，理论级数50块，回流比约为2.25。由该塔的塔顶分离出甲苯、对二甲苯及比甲苯沸点更低的轻组份物流2，由该塔的塔釜得到重量百分浓度大于98%的脱附剂物流3，常用的脱附剂为(PDEB)[S1] 。物流2进入精馏塔112的中部，由塔112顶部采出主要含甲苯及比甲苯沸点更低的轻组份物流4，由塔112的塔釜采出重量百分浓度大于99.7%的对二甲苯物流5。精馏塔112的操作压力为常压，具有61块理论板，操作回流比约为38.7。

在附图2中，组成与附图1中物流1相同的原料液10进入精馏塔222的中部，该塔具有60～120块理论板，在常压下操作，回流比为110～140。塔顶抽出主要含甲苯等轻组份的物流20，中间抽出对二甲苯产品物流30，塔釜抽出脱附剂物流40。

在附图3中，组成与附图1中物流1相同的原料液100进入分壁精馏塔333的分壁段的一侧，该塔共有60～90个理论级，分隔板两侧各有20～50个理论级。分壁精馏塔分壁段以上的公共精馏区有10～30个理论级，分壁精馏塔分壁段以下的公共提馏区有10～30个理论级。分壁精馏塔的操作压力为10～300KPa，塔顶以重量计的回流比为90～120。分壁精馏塔公共精馏段的液相进入分壁段进料侧的重量百分比为35～60%。分壁精馏塔公共提馏段的汽相进入分壁段进料侧的重量百分比为30～45%。分壁精馏塔内的分离元件是塔板、填料或塔板和填料的组合。由分壁精馏塔的塔顶采出小于C8芳烃的轻组分物流200，其中以重量百分比计的对二甲苯浓度小于1.0%，由分壁段产品抽出一侧采出的对二甲苯产品物流300，其中以重量百分比计的对二甲苯浓度不小于99.8%，由分壁精馏塔塔釜采出大于C8芳烃的重组分物流400，其中以重量百分比计的对二乙基苯浓度不小于98%。

下面通过实施例对本发明作进一步阐述。

具体实施方式

【比较例1】

采用附图1所示的流程，以生产能力约为29万吨对二甲苯每年的装置为基准，对原料重量百分组成如表1所示的物料进行分离，各塔的操作条件和结果都列于表1中。

表1 290Kt/a 对二甲苯装置吸附抽出液精馏部分结果

【比较例2】

采用附图2所示的流程，以生产能力约为29万吨对二甲苯每年的装置为基准，采用与对比例1中组成相同的原料进行分离，在不同的理论板数和操作回流比下进行，塔内液相在各理论板上的组成见附图4～图6所示。

由图4～6可以看出，在全塔总理论板数为120、回流比为80～120、操作压力为常压的条件下，塔顶采出的甲苯和侧线抽出的对二甲苯的纯度都不能满足生产要求。

【实施例1】

采用附图3所示的流程，以生产能力约为29万吨对二甲苯每年的装置为基准，采用与对比例1中组成相同的原料进行分离，分壁精馏塔总理论板数为90块，分壁段的理论板数为50块，分壁段进料侧的上部精馏段601有15块理论板。公共精馏段603和公共提馏段606各有20块理论板。操作压力为常压，回流比为113.6，公共精馏段进入分壁段两侧的液相分配比(904/905)为1.32，公共提馏段进入分壁段两侧的汽相分配比(910/911)为0.75。分壁精馏塔的操作条件和结果列于表2中。

【实施例2～6】

采用附图3所示的流程，分别改变分壁精馏塔的部分操作条件，包括分壁精馏塔的总理论板数、公共精馏段理论板数、分壁段理论板数、公共提馏段理论板数、原料的进料位置(即分壁段进料侧上部精馏段601的理论板数)、回流比、公共精馏段进入分壁段两侧的液相分配比，以及公共提馏段进入分壁段两侧的汽相分配比，其它条件同实施例1。为便于比较，该塔的具体操作条件和结果也列于表2中。

表2 本发明实施例结果

采用分壁精馏塔生产对二甲苯，相当于将原工艺中的塔111和塔112合成为一个塔，在实施例所示的任一操作条件下，对二甲苯产品纯度大于99.7%，塔顶冷凝器和塔釜再沸器均可节能至少10%。

必须指出，上述各实施例中的分壁精馏塔的设备构成和操作条件，并不构成对本发明生产对二甲苯的方法的限制。

此处对PDEB有做说明，故后面表1及表2中未重复描述，仅使用英文简称。

Claims

1.一种生产对二甲苯的精馏方法，包括以下步骤：以含C8芳烃的物流100为原料，原料首先进入分壁精馏塔分壁段的一侧，经分离，在分壁段的另一侧得到对二甲苯物流300，在分壁精馏塔分壁段以上的公共精馏段顶部得到小于C8芳烃的轻组分物流200，在分壁精馏塔分壁段以下的公共提馏段底部得到大于C8芳烃的重组分物流400。

2.根据权利要求1所述的生产对二甲苯的精馏方法，其特征在于原料物流100中含C8芳烃的重量百分数为19～95%，对二甲苯在其中的重量百分数大于99.7%；小于C8芳烃的轻组份的重量百分数为0.1～10%；大于C8芳烃的重组份的重量百分数为1～80%。

3.根据权利要求2所述的生产对二甲苯的精馏方法，其特征在于原料物流100中小于C8芳烃的轻组份是芳烃、非芳烃或它们的组合物，其中非芳烃是烷烃、烯烃或它们的组合物；大于C8芳烃的重组份是芳烃、非芳烃或它们的组合物，其中非芳烃是链烷烃；大于C8芳烃的重组份的重量百分数为10～80%。

4.根据权利要求1所述的生产对二甲苯的精馏方法，其特征在于分壁精馏塔共有60～90块理论板，分壁段有20～50块理论板，公共精馏段有10～30块理论板，公共提馏段有10～30个块理论板。

5.根据权利要求1所述的生产对二甲苯的精馏方法，其特征在于分壁精馏塔的操作压力为10～300KPa。

6.根据权利要求1所述的生产对二甲苯的精馏方法，其特征在于分壁精馏塔塔顶以重量计的回流比为90～120。

7.根据权利要求1所述的生产对二甲苯的精馏方法，其特征在于分壁精馏塔公共精馏段的液相进入分壁段进料侧的重量百分比为35～60%。

8.根据权利要求1所述的生产对二甲苯的精馏方法，其特征在于分壁精馏塔公共提馏段的汽相进入分壁段进料侧的重量百分比为30～45%。

9.根据权利要求1所述的生产对二甲苯的精馏方法，其特征在于分壁精馏塔塔顶温度范围为100～125℃，塔釜温度范围为180～250℃。

10.根据权利要求1所述的生产对二甲苯的精馏方法，其特征在于塔内的分离元件是塔板、填料或塔板和填料的组合。