发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种对二甲苯的生产装置和生产方法，本发明通过设置隔板式反应精馏塔，调变了工艺中物流的走向，进一步优化了换热网络，降低了二甲苯塔操作负荷，节约了二甲苯再沸炉燃料气用量，解决了废白土更换和污染环境的问题，同时将异构化反应的进行与产物的分离同时进行，实现能量的耦合利用，减少异构化反应加热炉燃料气用量，大幅降低能耗，提高经济效益和社会效益。

本发明通过以下技术方案实现以上技术目的：

本发明的对二甲苯的生产装置，包括二甲苯分馏单元、吸附分离单元和异构化反应单元。

所述的二甲苯分馏单元，包括二甲苯塔、换热器Ⅰ和二甲苯再沸炉；还包括，将含C₈芳烃混合物原料进料至二甲苯塔的进料管线；将塔顶出料送至换热器Ⅰ的管线；将一部分经换热器Ⅰ换热后的塔顶出料循环回二甲苯塔的管线；将另一部分经换热器Ⅰ换热后的塔顶出料送至换热器Ⅳ的管线；将一部分塔底物料送至塔底再沸炉的进管线；用于将经塔底再沸炉加热的塔底物料循环回二甲苯塔的管线；将另一部分塔底物料排出二甲苯塔的管线；其中所述的塔顶出料为C₈芳烃，塔底物料为C₉ ⁺芳烃；

所述的吸附分离单元，包括吸附分离塔、抽出液分馏塔、抽余液塔、换热器Ⅱ和换热器Ⅲ；还包括，将换热后的C₈芳烃分馏单元的塔顶出料进料至吸附分离塔的管线，进入吸附分离塔前，连接换热器Ⅱ的管线；将分离出的富对二甲苯抽出液连接至换热器Ⅱ的管线，经换热后送至抽出液分馏塔的管线，将经吸附分离塔吸附分离得到的贫对二甲苯抽余液送至抽余液塔的管线；将抽出液分馏塔塔顶物料排出的管线，将抽出液分馏塔侧线物料排出的管线；将抽出液分馏塔塔底物料送至换热器Ⅲ的管线，将抽余液塔塔底物料（解吸剂）送至换热器Ⅲ的管线，将换热后的抽出液分馏塔塔底物料、抽余液塔塔底物料送至吸附分离塔的管线；将抽余液塔上部侧线出料经换热器Ⅲ换热后进料至异构化反应单元的管线；

所述的异构化反应单元，包括异构化反应精馏塔、加氢反应器、异构化反应加热炉、换热器Ⅳ、换热器Ⅴ和压缩机；将异构化反应进料至异构化反应精馏塔的异构化反应区的进料管线，在连接异构化反应精馏塔前，依次连接换热器Ⅳ和异构化反应加热炉的管线；将异构化反应精馏塔塔顶物料C₇以下轻烃和氢气排出的排出管线；将异构化反应精馏塔侧线物料进料至加氢反应器的进料管线，进料管线连接加氢反应器前，连接换热器Ⅴ的管线；将加氢反应器出料连接吸附分离塔进料的管线；将异构化反应精馏塔塔底产物排出的排出管线，排出前连接换热器Ⅴ的管线；氢气进入压缩机升压的进料管线，一部分经压缩机出口管线并入异构化反应器的进料管线，一部分经压缩机出口管线并入加氢反应器的进料管线。

所述的二甲苯塔用于分离C₈组分与C₉ ⁺组分，为板式精馏塔。塔板数为150~200。

所述的换热器Ⅰ用于将二甲苯塔塔顶物流作为抽余液塔再沸器和抽出液塔再沸器的热源。

所述的二甲苯再沸炉用于加热循环回塔底的物料，为二甲苯塔提供再沸热量。

所述的吸附分离塔用于分离来自二甲苯分馏单元的物料中的对二甲苯及其异构体。

所述的抽出液分馏塔用于分离富对二甲苯抽出液中的甲苯、对二甲苯和解吸剂，获得高纯度的对二甲苯产品。所述的抽出液分馏塔采用分壁塔，一般是在传统精馏塔中间位置放置一块竖直的隔板，将精馏塔分成上部公共精馏段、下部公共提馏段及由隔板隔开的精馏进料段和侧线采出段四个部分。塔底物料为解吸剂，塔顶物料为甲苯，侧线物料为对二甲苯产品。

所述的抽余液塔用于分离贫对二甲苯抽余液中的C₈组分与解吸剂，抽余液塔上部侧线出料为贫对二甲苯C₈组分，塔底出料为解吸剂。

所述的换热器Ⅱ用于将吸附分离进料与抽出液分馏塔进料换热，提高抽出液塔进料温度，降低抽出液塔塔底热负荷。

所述的换热器Ⅲ用于将解吸剂与异构化进料进行换热，提高异构化进料的温度，降低异构化反应加热炉负荷；同时降低解吸剂温度至返回吸附分离塔适宜温度。

所述的加氢反应器用于脱除异构化产物中少量的烯烃和羰基等不饱和烃杂质，满足产品质量要求。

所述的异构化反应精馏塔为隔板式反应精馏塔形式，是在传统精馏塔的塔体中沿轴向竖直放置一块实心的隔板，所述隔板的侧面边缘与精馏塔的塔壁密封，上下边缘与塔顶和塔底保持距离；隔板将精馏塔分成上部公共精馏段、下部公共提馏段及隔板两侧被隔开的精馏进料段和侧线采出段四个部分。

所述的异构化反应单元，氢气来自于重整单元。适当的氢烃比有利于保持异构化催化剂的活性和稳定性。

所述的异构化反应加热炉用于控制异构化反应进料温度。

所述的换热器Ⅳ用于吸附分离塔进料与异构化反应进料换热，提高异构化进料温度，降低吸附分离塔进料温度。

所述的换热器Ⅴ用于加氢反应进料与异构化反应精馏塔塔底物料的换热，进一步提高加氢反应进料温度，回收异构化反应精馏塔塔底物料热量。

所述的压缩机用于进入加氢反应器和异构化反应精馏塔的氢气加压。

本发明同时提供了对二甲苯的生产方法，包括如下内容：含有C₈芳烃原料进入二甲苯塔进行分馏，塔顶物流经换热器Ⅰ换热后，一部分作为回流返回二甲苯塔，另一部分作为吸附分离进料，经换热器Ⅳ和换热器Ⅱ，分别与异构化反应进料和抽出液分馏塔进料换热后，送至吸附分离塔；塔底物流经二甲苯再沸炉升温后返回二甲苯塔，另一部分塔底物料为C₉ ⁺芳烃；吸附分离进料经吸附分离塔吸附分离，得到的富对二甲苯抽出液经换热器Ⅱ，与吸附分离进料换热后进入抽出液分馏塔分馏，所述抽出液分馏塔为分壁塔形式，塔底物料为解吸剂，与抽余液塔塔底物料混合后，经换热器Ⅲ与异构化反应进料换热，返回吸附分离塔；抽出液分馏塔塔顶物料为甲苯，侧线物料为对二甲苯；经吸附分离塔吸附分离得到的贫对二甲苯抽余液进入抽余液塔进行分馏，上部侧线物料分别经换热器Ⅲ、换热器Ⅳ，分别与解吸剂和吸附分离进料换热，然后经异构化反应加热炉加热后进入异构化反应精馏塔的异构化反应区进行异构化反应，同时进行反应产物分离，塔顶物料为C₇以下轻烃和氢气，侧线物料经换热器Ⅴ换热，进入加氢反应器脱除不饱和烃，加氢反应产物作为吸附分离进料返回吸附分离单元，塔底出料为C₉ ⁺芳烃，经换热器Ⅴ与侧线物料换热后离开装置。

所述异构化反应精馏塔的精馏进料段装填C₈芳烃异构化催化剂，形成异构化反应区，贫对二甲苯C₈芳烃经异构化反应区转化为富对二甲苯C₈芳烃，然后分别在上部公共精馏段、下部公共提馏段及侧线采出段进行组分的分离，上部公共精馏段采出塔顶产品，下部公共提馏段采出塔底产品，侧线采出段采出侧线产品，从而在一个塔内实现异构化反应与反应产物分离同时进行。其中塔顶产品为C₇以下轻烃和氢气，塔底产品为C₉ ⁺芳烃组分，侧线产品为C₈芳烃。

所述的含C₈ 芳烃原料主要为含有乙苯、对二甲苯、邻二甲苯和间二甲苯的混合烃，还包括C₇以下轻烃和C₉以上重烃。其中C₇ 以下轻烃是指碳原子数为7 以下的芳烃、烷烃或者环烷烃等烃类，C₉ 以上重烃是指碳原子数为9 以上的芳烃、烷烃、环烷烃等烃类。

所述的二甲苯塔塔顶压力为0.3~2.5MPa，优选为0.5~1.8MPa，塔顶温度为50～300℃、优选110～280℃。

所述的吸附分离单元的操作条件为：温度为100～300℃、优选150～200℃，压力为0.2～1.5MPa、优选0.6～1.0MPa。

所述的吸附分离单元中，吸附分离塔采用固定床，通过变换固定床吸咐设备的物料进出口位置，产生相当于吸附剂连续向下移动，而物料连续向上移动的效果。床层内部装填对对二甲苯具有高选择性的吸附剂。所述的吸附剂的活性组分为Ba或BaK的X 型沸石或Y型分子筛，粘结剂选自高岭土、二氧化硅或氧化铝。解吸剂不仅与原料中各个组份互溶，而且与C₈芳烃中各组份的沸点相差较大，易于回收利用，优选为对二乙苯或甲苯。

按照权利要求8所述的工艺，其特征在于：所述的抽出液分馏塔操作条件为：塔顶压力为0.1～0.5MPa，塔顶温度为50～200℃。

所述的抽余液塔操作条件为：塔顶压力为0.1～1.0 MPa，塔顶温度为120～170℃。

所述的异构化反应精馏塔，塔顶压力为0.2～2.5MPa，优选0.5～1.8MPa，塔顶温度为150～300℃，优选170～220℃；催化剂装填量由异构化质量空速决定，质量空速为2~10h^-1，氢气与反应进料的摩尔比为2~8。

所述的异构化反应条件为：反应温度300～450℃，优选330～400℃，压力为0.1～2.0MPa，优选0.4～1.5MPa，质量空速为2～10h^-1，优选3～6h^-1，反应氢/烃摩尔比为2～8，优选3～6。

所述的异构化反应精馏塔中装填异构化催化剂，所述的异构化催化剂为分子筛和/或无机氧化物载体上负载有Pt、Sn、Mg、Bi、Pb、Pd、Re、Mo、W、V 和稀土金属中一种或几种的活性组分。所述的分子筛为五元环分子筛、丝光沸石、EUO 型分子筛和MFI 分子筛中的一种或几种的混合物。所述的无机氧化物为氧化铝和/或氧化硅。

所述的加氢反应器操作条件为：反应温度120～250℃，优选130～240℃，压力为0.2～2.0MPa，优选0.4～1.8MPa，质量空速为2～8h-¹，优选2～6h^-1，反应氢/烃体积比为200～500：1，优选230～450：1。

所述的异构化单元中，加氢反应器中装填选择性加氢脱烯烃催化剂，保证烯烃等杂质加氢饱和快速完成，同时减少芳烃饱和和加氢裂化等反应。所述的选择性加氢脱烯烃催化剂为γ-Al₂O₃和/或分子筛载体上负载Pt、Pd等一种或几种的活性组分，并添加有助剂。

与现有技术相比较，本发明具有以下有益效果：

发明人通过在吸附分离单元中设置分壁塔结构的抽出液分馏塔，取消常规工艺中的抽出液塔和成品塔，不仅减少了分离组分中对二甲苯的返混程度，提高了分离的热力学效率，同时避免了常规工艺中抽出液塔将甲苯和对二甲苯组分全部冷却，再加热进入成品塔分离的热量不合理利用现象；常规工艺中，抽出液塔和成品塔的再沸负荷分别由二甲苯塔顶和塔底物料、解吸剂提供，设置分壁塔结构的抽出液分馏塔，再沸负荷可以全部由二甲苯塔顶物料提供，充分回收二甲苯塔顶物料热量，减少二甲苯塔底物料热量的使用，从而节省了二甲苯塔再沸炉燃料气用量，同时抽出液分馏塔塔顶只需冷却甲苯和部分对二甲苯组分，冷凝负荷降低；抽出液分馏塔和抽余液塔塔底解吸剂物料不再作为成品塔再沸器热源，而是用于预热异构化反应进料，提高反应进料进异构化加热炉的温度，降低异构化反应加热炉燃料气用量；

本发明装置及工艺中，发明人通过设置隔板式异构化反应精馏塔，取消常规工艺中的脱庚烷塔和异构化反应器，不仅利用了异构化反应的反应热，而且巧妙的将异构化反应产物进行通过异构化分馏塔预先分离，将异构化反应产物中的塔底C₉ ⁺芳烃和塔顶C₇以下轻烃提前分离出装置，而侧线物料为C₈芳烃，直接与吸附分离进料混合。而常规工艺中，由于脱庚烷塔没有对C₉ ⁺芳烃进行分离，既增加了白土塔的操作负荷，同时通过白土塔的物料需要再次进入二甲苯塔，大大增加了二甲苯的操作负荷，本发明降低了二甲苯塔的操作负荷，节省了二甲苯塔再沸炉燃料气用量，同时节省了冷凝和再沸负荷，减少了设备投资和占地面积，减少了物料的返混，提高了分离的热力学效率；

通过设置加氢反应器，取消常规工艺中的白土塔，使得异构化反应产物在选择性加氢脱烯烃催化剂的作用下，反应产物中烯烃等杂质可以快速加氢饱和，同时减少芳烃饱和和加氢裂化等反应；从而解决了常规工艺中白土失活较快、吸附能力有限导致吸附效率差、废白土需要经常更换且对环境造成污染等问题。