CN104010998B - 组合的二甲苯异构化和烷基转移的加工单元 - Google Patents

Abstract

在本发明中将二甲苯异构化加工单元和烷基转移加工单元组合在一起。该两个单元可共用分馏塔，从而降低复合装置的资金成本。在一些实施方案中，可使用分隔外壳分馏塔和分隔分离器。

Description

组合的二甲苯异构化和烷基转移的加工单元

优先权声明

本申请要求美国临时申请No.61/578,609的优先权，该临时申请在2011年12月21日提交且稍后以美国申请No.13/626,191(在2012年9月25日提交)提交，其全部内容以引用方式并入本文中。

发明领域

本发明一般性涉及芳族化合物复合装置(aromaticcomplex)，且更具体而言，涉及具有组合的二甲苯异构化和烷基转移的加工单元且共用分馏塔的芳族化合物复合装置。

发明背景

典型的芳族化合物复合装置包括二甲苯异构化单元和烷基转移单元。二甲苯异构化单元和烷基转移单元为完全独立的加工单元，各自具有其自身的分离器、再循环气压缩机和分馏塔。

目前的芳族化合物复合装置的实例显示于图1中。该复合装置包括二甲苯异构化单元5和烷基转移单元10。异构化单元5具有异构化反应器15。进料20在热交换器25中预加热且在进料加热器(chargeheater)30中进一步加热，随后进入异构化反应器15。将来自异构化反应器15的流出物35输送至热交换器25、冷凝器37且随后输送至分离器40。将来自分离器40的顶部物45输送至再循环气压缩机50，并再循环回异构化反应器15。根据需要向经压缩的顶部物45中添加补充氢气55。将来自分离器40的液体60输送至脱甲苯(detoluene)分馏塔65。将顶部物70输送至冷凝器73和顶部物接受器75。将来自顶部物接受器75的液体80分成回流料流85和净顶部料流90，将回流料流85输送回脱甲苯分馏塔65，且将净顶部料流90输送至汽提塔95。将来自汽提塔95的顶部物100与来自塔65的蒸气70合并，并再循环回冷凝器73和分离器75。将顶部物蒸气105由顶部物接受器75移除以保持塔压力控制。将来自汽提塔95的底部物110输送至苯塔或芳族萃取单元(未显示)。将来自脱甲苯分馏塔65的底部物115分成料流120和料流130，将料流120输送至再沸器125并输送回脱甲苯分馏塔65，且将料流130输送至二甲苯塔(未显示)。

烷基转移单元10具有烷基转移反应器135。进料140在热交换器145中预加热且在进料加热器150中进一步加热，随后进入烷基转移反应器135。将来自烷基转移反应器135的流出物155输送至热交换器145、冷凝器157且随后输送至分离器160。将来自分离器160的顶部物165输送至再循环气压缩机170，并再循环回烷基转移反应器135。根据需要向经压缩的顶部物165中添加补充氢气175。将来自分离器160的液体180输送至脱甲苯分馏塔185。将顶部物190输送至冷凝器193和顶部物接受器195。将来自顶部物接受器195的流出物200分成回流料流205和净顶部料流210，将回流料流205输送回脱甲苯分馏塔185，且将净顶部料流210输送至汽提塔215。将来自汽提塔215的顶部物220与来自塔185的蒸气190合并，并再循环回冷凝器193和顶部物接受器195。将顶部物蒸气220由顶部物接受器195移除以保持塔压力控制。将来自汽提塔215的底部物230输送至苯塔或芳族萃取单元(未显示)。将来自脱甲苯分馏塔185的底部物235分成料流240和料流250，将料流240输送至再沸器245并输送回脱甲苯分馏塔185，并将料流250输送至二甲苯塔(未显示)。

用于含有类似组分(尽管量不同)的工艺过程料流的设备(例如分离器、气体再循环压缩机和分馏塔)重复显著增加芳族化合物复合装置的资金成本。

发明概述

本发明的一个方面为二甲苯异构化和烷基转移的组合方法。在一个实施方案中，该方法包括在异构化反应器中在异构化催化剂存在下在异构化条件下使进料流异构化以产生异构化产物；在烷基转移反应器中在烷基转移催化剂存在下在烷基转移条件下使进料流烷基转移以产生烷基转移产物；在异构化分离器中分离异构化产物以产生异构化分离器底部物料流；在烷基转移分离器中分离烷基转移产物以产生烷基转移分离器底部物料流；提供分隔外壳分馏塔(splitshellfractionation)，该分馏塔具有将分馏塔分成两侧的挡板，该分馏塔在挡板的异构化侧上具有异构化入口且在挡板的烷基转移侧上具有烷基转移入口，挡板由塔的底部延伸至最高入口上方的位置；将异构化分离器底部物料流经由异构化入口引入分馏塔的异构化侧中；将烷基转移分离器底部物料流经由烷基转移入口引入分馏塔的烷基转移侧中；在分馏塔的异构化侧中分馏异构化分离器底部物料流以产生分馏塔异构化底部物料流；和在分馏塔的烷基转移侧中分馏烷基转移分离器底部物料流以产生分馏塔烷基转移底部物料流。

本发明的另一方面为组合的二甲苯异构化和烷基转移的加工单元。在一个实施方案中，加工单元包括异构化反应器；烷基转移反应器；与异构化反应器流体连通的异构化分离器；与烷基转移反应器流体连通的烷基转移分离器；和分隔外壳分馏塔，其具有将分馏塔分成两侧的挡板，该分馏塔在挡板的异构化侧上具有异构化入口且在挡板的烷基转移侧上具有烷基转移入口，挡板由塔的底部延伸至最高入口上方的位置；该异构化入口与来自该异构化分离器的底部物料流流体连通；且该烷基转移入口与来自该烷基转移分离器的底部物料流流体连通。

本发明的另一方面为分隔外壳分馏塔。在一个实施方案中，分馏单元包括分隔外壳分馏塔，其具有将塔分成两侧的挡板，该塔在挡板的第一侧上具有第一入口且在塔的第一侧上具有第一底部物出口，且在挡板的第二侧上具有第二入口且在塔的第二侧上具有第二底部物出口，挡板由塔的底部延伸至最高入口上方的位置。

本发明的另一方面为分隔外壳分离器(splitshellseparator)。在一个实施方案中，分隔外壳分离器包括单分离器，其具有由分离器的底部延伸至分离器中的液位上方的位置的挡板、位于挡板的第一侧上的第一入口、和位于挡板的第一侧上的第一底部物出口、和位于挡板的第二侧上的第二入口、和位于挡板的第二侧上的第二底部物出口。

本发明的另一方面为二甲苯异构化和烷基转移的组合方法。在一个实施方案中，该方法包括在异构化反应器中在异构化条件下使进料流异构化以产生异构化产物；在烷基转移反应器中在烷基转移条件下使进料流烷基转移以产生烷基转移产物；将异构化产物与烷基转移产物合并；将合并的产物引入单分离器中；在分离器中分离合并的产物以产生分离器底部物料流；和在分馏塔中分馏分离器底部物料流以产生分馏塔底部物料流。

发明简述

图1为具有分离的异构化和烷基转移加工单元的现有技术复合装置的图解说明。

图2为组合的异构化和烷基转移的加工单元的一个实施方案。

图3为组合的异构化和烷基转移的加工单元的另一实施方案。

图4为组合的异构化和烷基转移的加工单元的另一实施方案。

发明详述

在本发明中将二甲苯异构化加工单元和烷基转移加工单元组合在一起。该两个单元可共用一个脱甲苯分馏塔。在一些实施方案中，分离器和再循环气压缩机也可共用。在一些实施方案中，减少一个分馏塔以及一个分离器和一个气体再循环压缩机显著降低单元的资金成本。

容许烷基转移反应器在较低压力下操作的新烷基转移催化剂的研发使得在异构化部分与烷基转移部分之间共用设备成为现实。

在图2中显示的一个实施方案中，异构化和烷基转移反应器区域是独立的，即各自具有其自身的反应器进料热交换器、进料加热器、反应器和产物冷凝器。将来自各反应器部分的流出物输送至共同分离器。

异构化单元305具有异构化反应器315。进料320在热交换器325中预加热且在进料加热器330中进一步加热，随后进入异构化反应器315。将来自异构化反应器315的流出物335输送至热交换器325和冷凝器337。

烷基转移单元310具有烷基转移反应器435。进料440在热交换器445中预加热且在进料加热器450中进一步加热，随后进入烷基转移反应器435。将来自烷基转移反应器435的流出物455输送至热交换器445和冷凝器457。

将来自异构化反应器315的流出物335与来自烷基转移反应器435的流出物455合并，并输送至共同分离器340。将来自共同分离器340的顶部物345输送至再循环气压缩机350。将顶部物的部分351再循环回异构化反应器315，并将部分353再循环回烷基转移反应器435。可使用流动控制阀来分隔再循环。根据需要向经压缩的顶部物345中添加补充氢气355。

将来自分离器340的液体360输送至共同的脱甲苯分馏塔365。将顶部物370输送至冷凝器373和顶部物接受器375。将来自分离器375的液体380分成回流料流385和净顶部料流390，将回流料流385输送回脱甲苯分馏塔365，且将净顶部料流390输送至汽提塔395。将来自汽提塔495的顶部物400与来自塔365的蒸气370合并，并再循环回冷凝器373和顶部物接受器375。将顶部物蒸气405由顶部物接受器375移除以保持塔压力控制。将来自汽提塔395的底部物410输送至苯塔或芳族萃取单元(未显示)。将来自脱甲苯分馏塔365的底部物415分成料流420和料流430，将料流420输送至再沸器425并输送回脱甲苯分馏塔365，且将料流430输送至二甲苯塔(未显示)。

此方法涉及最大资金节省，这是因为其消除了所有可能多余的设备，即分离器、再循环气压缩机和脱甲苯分馏塔以及相关设备。

但资金节省伴随重大的能量损失。使用共同分离器和分馏塔需要将来自异构化反应器的二甲苯流与来自烷基转移反应器的二甲苯流混合成单一进料流输送至二甲苯塔。然而，那些料流具有显著不同量的A9+组分，其中异构化料流具有极少A9+，而烷基转移料流具有显著量A9+。目前的系统使该两个料流保持分离并将其供入下游二甲苯塔中的不同塔板位置，以使产生用于二甲苯分离方法的进料所需的回流和燃料燃烧降低20％至30％。

能量问题可通过保持分离的液体料流以便可将具有低含量A9+组分的异构化料流和具有较高含量A9+组分的烷基转移料流供入二甲苯塔中的合适塔板来解决。为实现此目的，已研发隔离塔底部物产料流的分隔外壳分馏塔。

分隔外壳分馏塔包括将塔板部分分成两个独立侧的挡板。挡板延伸至塔的底部，从而使贮槽液体保持分离。挡板为固体，且由与分馏塔外壳相同的材料构成。挡板的顶部延伸至最高进料塔板上方的位置。最高进料塔板对于异构化侧、烷基转移侧或可能存在的任何其他进料塔板而言为最高进料塔板。该挡板应延伸至最高进料入口上方一半塔板的位准。此位准通常为在最高进料塔板上方至少四个塔板处，通常在其上方五个塔板处。在…上方意指更接近塔(或其他设备)的蒸气出口，且在…下方意指更接近液体出口。

将来自异构化和烷基转移分离器的液体料流供入挡板的相对侧。挡板不必将塔等分。取决于特定复合装置的设计以及来自异构化反应器和烷基转移反应器的液体料流的大小，一侧可大于另一侧。

图3图解说明具有分隔外壳分馏塔的组合的异构化和烷基转移的单元的一个实施方案。

异构化单元505具有异构化反应器515。进料520在热交换器525中预加热且在进料加热器530中进一步加热，随后进入异构化反应器515。将来自异构化反应器515的流出物535输送至热交换器525、冷凝器537和分离器540。

将来自分离器540的顶部物545输送至再循环气压缩机550。将部分551再循环回异构化反应器515，且将部分553再循环回烷基转移反应器635。可使用流动控制阀来分隔再循环。根据需要可向经压缩的顶部物545中添加补充氢气555。

烷基转移单元510具有烷基转移反应器635。进料640在热交换器645中预加热且在进料加热器650中进一步加热，随后进入烷基转移反应器635。将来自反应器635的流出物655输送至热交换器645、冷凝器657和分离器660。

将来自分离器640的顶部物665输送至再循环气压缩机550。

分馏塔565为分隔外壳分馏塔。其包括挡板567，该挡板567由塔的底部延伸，从而将分馏塔的塔板部分分成两侧。将来自分离器540的液体560输送至一侧，且将来自分离器660的液体680输送至另一侧。挡板延伸至两个进料入口的位准的上方。

将顶部物570输送至冷凝器573和顶部物接受器575。将来自顶部物接受器575的液体580分成回流料流585和净顶部料流590，将回流料流585输送回分隔外壳分馏塔565，且将净顶部料流590输送至汽提塔595。将来自汽提塔595的顶部物600与来自顶部物接受器575的蒸气570合并，并再循环回冷凝器573和顶部物接受器575。将顶部物蒸气600由顶部物接受器575移除以保持塔压力控制。将来自汽提塔595的底部物610输送至苯塔或芳族萃取单元(未显示)。

由于挡板567延伸至分隔外壳分馏塔565的底部，所以来自异构化侧和烷基转移侧的液体底部物保持分离。将来自分隔外壳分馏塔565的异构化侧的底部物615A分成料流620A和料流630A，将料流620A输送至再沸器625A且输送回分隔外壳分馏塔565的异构化侧，且将料流630A输送至二甲苯塔685。由于料流630A的A9+含量低，所以其为二甲苯塔685的上部进料。

将来自分隔外壳分馏塔565的烷基转移侧的底部物615B分成料流620B和料流630B，将料流620B输送至再沸器625B且输送回分隔外壳分馏塔565的烷基转移侧，且将料流630B输送至二甲苯塔685。由于流630B的A9+含量较高，所以其为二甲苯塔685的下部进料。

在另一实施方案中，除分隔外壳分馏塔以外还存在分隔分离器。此配置减少一个分离器。分隔分离器具有挡板，该挡板由容器底部延伸至接近容器顶部的位置且基本位于液体正常位准的上方。分离器不必等分；取决于复合装置的设计以及异构化和烷基转移料流的大小，一侧可大于另一侧。

图4图解说明具有分隔分离器和分隔外壳分馏塔的组合的异构化和烷基转移的单元的一个实施方案。

异构化单元705具有异构化反应器715。进料720在热交换器725中预加热且在进料加热器730中进一步加热，随后进入异构化反应器715。将来自异构化反应器715的流出物735输送至热交换器725和冷凝器737。

烷基转移单元710具有烷基转移反应器835。进料840在热交换器845中预加热且在进料加热器850中进一步加热，随后进入烷基转移反应器835。将来自烷基转移反应器835的流出物855输送至热交换器845和冷凝器857。

分离器740具有挡板741，其将分离器分成两侧。将来自异构化反应器715的流出物735输送至分离器740的一侧，而将来自烷基转移反应器835的流出物855输送至分离器740的另一侧。挡板741延伸至分离器中液位上方且使两侧的液体保持分离。

将来自分离器740的顶部物745输送至再循环气压缩机750。将部分751再循环回异构化反应器715，且将部分753再循环回烷基转移反应器835。可使用流动控制阀来分隔再循环。根据需要向经压缩的顶部物745中添加补充氢气755。

分馏塔765为由挡板767分开的分隔外壳分馏塔。将来自分离器740的异构化侧的液体760A输送至塔的一侧，且将来自分离器740的烷基转移侧的液体760B输送至塔的另一侧。挡板延伸至两个液体进料入口的位准的上方。

将顶部物770输送至冷凝器773和顶部物接受器775。将来自顶部物接受器775的液体780分成回流料流785和净顶部料流790，将回流料流785输送回分隔外壳分馏塔765，且将净顶部料流790输送至汽提塔795。将来自汽提塔795的顶部物800与来自塔765的蒸气770合并，并再循环回冷凝器773和顶部物接受器775。将顶部物蒸气805由顶部物接受器775移除以保持塔压力控制。将来自汽提塔795的底部物810输送至苯塔或芳族萃取单元(未显示)。

由于挡板767延伸至分隔外壳分馏塔765的底部，所以来自异构化侧和烷基转移侧的液体底部物保持分离。将来自分隔外壳分馏塔765的异构化侧的底部物815A分成料流820A和料流830A，将料流820A输送至再沸器825A且输送回分隔外壳分馏塔765的异构化侧，且将料流830A输送至二甲苯塔885。由于料流830A的A9+含量低，所以其为二甲苯塔885的上部进料。

将来自分隔外壳分馏塔765的烷基转移侧的底部物815B分成料流820B和料流830B，将料流820B输送至再沸器825B且输送回分隔外壳分馏塔765的烷基转移侧，且将料流830B输送至二甲苯塔885。由于流830B的A9+含量较高，所以其为二甲苯塔885的下部进料。

尽管在上述发明详述中已给出至少一个例示性实施方案，但应理解存在大量变化形式。还应理解，该例示性实施方案仅为实例，且并不意欲以任何方式限制本发明的范畴、适用性或构造。相反，前述详述将为本领域熟练技术人员提供实施本发明的例示性实施方案的便利方案。应理解，在一个例示性实施方案中所描述的组件的功能和配置方面可作出各种改变，这并不背离所述权利要求书中所阐明的本发明范畴。

Claims (12)

1.一种二甲苯异构化和烷基转移的组合方法，包括：

在异构化反应器中在异构化催化剂存在下在异构化条件下使进料流异构化以产生异构化产物；

在烷基转移反应器中在烷基转移催化剂存在下在烷基转移条件下使进料流烷基转移以产生烷基转移产物；

在异构化分离器中分离该异构化产物以产生异构化分离器底部物料流；

在烷基转移分离器中分离该烷基转移产物以产生烷基转移分离器底部物料流；

提供分隔外壳分馏塔，该分馏塔具有将该分馏塔分成两侧的挡板，该分馏塔在该挡板的异构化侧上具有异构化入口且在该挡板的烷基转移侧上具有烷基转移入口，该挡板由该塔的底部延伸至最高入口上方的位置；

将该异构化分离器底部物料流经由该异构化入口引入该分馏塔的异构化侧中；

将该烷基转移分离器底部物料流经由该烷基转移入口引入该分馏塔的烷基转移侧中；

在该分馏塔的异构化侧中分馏该异构化分离器底部物料流以产生分馏塔异构化底部物料流；

在该分馏塔的烷基转移侧中分馏该烷基转移分离器底部物料流以产生分馏塔烷基转移底部物料流。

2.根据权利要求1的方法，其进一步包括：

将该分馏塔异构化底部物料流在第一位置引入二甲苯分馏塔中；

将该分馏塔烷基转移底部物料流在位于该第一位置下方的第二位置引入该二甲苯分馏塔中；和

在该二甲苯分馏塔中分馏该分馏塔异构化底部物料流和该分馏塔烷基转移底部物料流。

3.根据权利要求1的方法，其进一步包括将来自该异构化分离器的顶部料流再循环至该异构化反应器或该烷基转移反应器或二者。

4.根据权利要求2的方法，其进一步包括将来自该异构化分离器的顶部料流再循环至该异构化反应器或该烷基转移反应器或二者。

5.根据权利要求1-4中任一项的方法，其进一步包括将来自该烷基转移分离器的顶部料流再循环至该异构化反应器或该烷基转移反应器或二者。

6.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中该异构化分离器和该烷基转移分离器包含单分离器，该单分离器具有由该分离器的底部延伸至该分离器中的液位上方的位置的挡板。

7.根据权利要求5的方法，其中该异构化分离器和该烷基转移分离器包含单分离器，该单分离器具有由该分离器的底部延伸至该分离器中的液位上方的位置的挡板。

8.根据权利要求6的方法，其进一步包括将来自该单分离器的顶部料流再循环至该异构化反应器或该烷基转移反应器或二者。

9.根据权利要求7的方法，其进一步包括将来自该单分离器的顶部料流再循环至该异构化反应器或该烷基转移反应器或二者。

10.一种组合的二甲苯异构化和烷基转移的加工单元，其包含：

异构化反应器；

烷基转移反应器；

与该异构化反应器流体连通的异构化分离器；

与该烷基转移反应器流体连通的烷基转移分离器；和

分隔外壳分馏塔，其具有将该分馏塔分成两侧的挡板，该分馏塔在该挡板的异构化侧上具有异构化入口且在该挡板的烷基转移侧上具有烷基转移入口，该挡板由该塔的底部延伸至最高入口上方的位置；该异构化入口与来自该异构化分离器的底部物料流流体连通；且该烷基转移入口与来自该烷基转移分离器的底部物料流流体连通。

11.根据权利要求10的加工单元，其进一步包含：

二甲苯分馏塔，其具有与来自该分馏塔的异构化侧的底部物料流流体连通的异构化入口和与该分馏塔的烷基转移侧流体连通的烷基转移入口，该异构化入口位于该烷基转移入口的上方。

12.根据权利要求10-11中任一项的加工单元，其中该异构化分离器和该烷基转移分离器包含单分离器，该单分离器具有由该分离器的底部延伸至该分离器中的液位上方的位置的垂直挡板。