一種甲苯歧化生產(chǎn)苯和二甲苯的方法及其設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種甲苯歧化生產(chǎn)苯和二甲苯的方法及其設(shè)備。由原料預熱器、原料換熱器、原料加熱器、反應精餾塔、反應精餾塔重沸器、反應精餾塔頂冷卻器、反應精餾塔頂回流罐、汽提塔、汽提塔進料預熱器、汽提塔重沸器、汽提塔頂冷卻器、二甲苯產(chǎn)品冷卻器、苯產(chǎn)品冷卻器和汽提塔頂回流罐組成；本發(fā)明使用反應精餾生產(chǎn)苯和二甲苯的方法，實現(xiàn)了甲苯歧化反應單程95~99wt%的轉(zhuǎn)化率；本發(fā)明的方法消除了傳統(tǒng)甲苯歧化過程中大量甲苯循環(huán)的流程，避免了甲苯升溫、汽化、降溫、冷凝、再升溫和汽化的過程，節(jié)約能耗46%~80%；本發(fā)明使用反應精餾塔和汽提塔替代了原有的反應器、汽提塔、苯塔和甲苯塔，流程結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備投資顯著降低。
【專利說明】一種甲苯歧化生產(chǎn)苯和二甲苯的方法及其設(shè)備
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及苯和二甲苯的生產(chǎn)工藝，具體地說，涉及一種甲苯歧化生產(chǎn)苯和二甲苯的方法及其設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0003]我國工業(yè)能耗約超過全社會總能耗70%，許多能量密集工業(yè)過程的單位產(chǎn)品能耗水平比國際先進水平高30~80%。高耗能工業(yè)的節(jié)能減排增效是社會、經(jīng)濟和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的迫切需要。
[0004]苯和二甲苯是重要的化工溶劑和基本有機化工原料，廣泛用于制取工業(yè)溶劑、塑料、橡膠、纖維、藥品、染料、殺蟲劑等。利用甲苯制取苯和二甲苯是以反應、分離等熱加工過程為主的高能耗、高物耗過程工業(yè)?，F(xiàn)有甲苯歧化制取苯和二甲苯涉及反應器、汽提塔、苯塔和甲苯塔等重要耗能設(shè)備，缺乏考慮能量綜合優(yōu)化的工藝創(chuàng)新設(shè)計和全局集成，存在主要問題如下:(1)甲苯歧化反應受化學平衡限制，二甲苯單程轉(zhuǎn)化率低；(2)在甲苯歧化反應器中，反應產(chǎn)物二甲苯無法及時移出反應體系，導致副反應增多，目標產(chǎn)物二甲苯收率進一步降低；(3)未反應的甲苯、反應產(chǎn)物苯和二甲苯均是近沸點物質(zhì)，導致流程復雜、分離設(shè)備投資大、能耗高；(4)大量未反應完全的甲苯在整個流程中循環(huán)，存在反復的升溫、汽化、降溫、冷凝、再升溫和汽化的過程，能量浪費嚴重。因此，甲苯歧化高耗能過程的節(jié)能型工藝創(chuàng)新對降低苯和二甲苯生產(chǎn)成本、減少能源和資源消耗極為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有工藝技術(shù)中存在的不足，提供一種流程簡單、能耗小的甲苯歧化生產(chǎn)苯和二甲苯的方法及其設(shè)備。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
一種甲苯歧化生產(chǎn)苯和二甲苯的設(shè)備，由原料預熱器、原料換熱器、原料加熱器、反應精餾塔、反應精 餾塔重沸器、反應精餾塔頂冷卻器、反應精餾塔頂回流罐、汽提塔、汽提塔進料預熱器、汽提塔重沸器、汽提塔頂冷卻器、二甲苯產(chǎn)品冷卻器、苯產(chǎn)品冷卻器和汽提塔頂回流罐組成；
原料預熱器出口通過管道與原料換熱器進口連接，原料換熱器出口通過管道與原料加熱器進口連接，原料加熱器出口通過管道與反應精餾塔進料入口連接，反應精餾塔的底部通過管道分別與反應精餾塔重沸器入口和原料換熱進口連接，反應精餾塔重沸器出口通過管道與反應精餾塔底部的入口連接，原料換熱器出口通過管道與二甲苯產(chǎn)品冷卻器入口連接，二甲苯產(chǎn)品冷卻器出口通過管線與二甲苯產(chǎn)品出裝置線路連接，反應精餾塔頂部通過管道與原料預熱器入口連接，原料預熱器出口通過管道與反應精餾塔頂冷卻器入口連接，反應精餾塔頂冷卻器出口通過管道與反應精餾塔頂回流罐入口連接，反應精餾塔頂回流罐氣相出口通過管道與燃料氣出裝置線路連接，反應精餾塔頂回流罐液相出口通過管道分別與反應精餾塔頂部的回流入口和汽提塔進料預熱器入口連接，汽提塔進料預熱器出口通過管道與汽提塔進料入口連接，汽提塔底部通過管道分別與汽提塔重沸器入口和汽提塔進料預熱器進口連接，汽提塔重沸器出口通過管道與汽提塔底部的入口連接，汽提塔進料預熱器出口通過管道與苯產(chǎn)品冷卻器的入口連接，苯產(chǎn)品冷卻器的出口通過管道與苯產(chǎn)品出裝置線路連接，汽提塔頂部通過管道與汽提塔頂冷卻器入口連接，汽提塔頂冷卻器出口通過管道與汽提塔頂回流罐入口連接，汽提塔頂回流罐氣相出口通過管線與燃料氣出裝置線路連接，汽提塔頂回流罐液相出口通過管線分別與汽提塔頂和輕烴產(chǎn)品出裝置線路連接。
[0007]利用上述設(shè)備生產(chǎn)苯和二甲苯的方法，包括如下步驟:
(1)原料甲苯經(jīng)升壓至1.8~3.6MPa后，進入原料預熱器與反應精餾塔頂氣相換熱，然后進入原料換熱器與產(chǎn)品二甲苯換熱，再進入原料加熱器升溫至24(T300°C經(jīng)反應精餾塔的反應段進行歧化反應；
(2)反應精餾塔底二甲苯經(jīng)原料換熱器與進料甲苯換熱后，再進入二甲苯產(chǎn)品冷卻器冷卻至4(T60°C作為產(chǎn)品送出裝置；
(3)反應精餾塔頂氣相經(jīng)原料預熱器與進料甲苯換熱后，再經(jīng)過反應精餾塔頂冷卻器冷卻至35~45°C后進入反應精餾塔頂回流罐，不凝氣直接出裝置作為燃料氣使用，回流罐液相分兩路:一路液相返回反應精餾塔頂部，另一路進入汽提塔進料預熱器，與產(chǎn)品苯換熱后進入汽提塔；
(4)汽提塔底苯經(jīng)汽提塔進料預熱器與汽提塔進料換熱后，再進入苯產(chǎn)品冷卻器冷卻至4(T60°C作為產(chǎn)品送出裝置；
(5)汽提塔頂氣相經(jīng)汽提塔頂冷卻器冷卻至35~45°C后進入汽提塔頂回流罐，不凝氣直接出裝置作為燃料氣使用，回流罐液相分兩路:一路液相返回汽提塔頂部，另一路作為輕烴產(chǎn)品出裝置。
[0008]在上述生產(chǎn)方法中，所述反應精餾塔頂壓力為1.6^3.6MPa，塔頂溫度為220~270°C，塔底溫度為26(T320°C;所述`汽提塔頂壓力為0.5~0.9MPa，塔頂溫度為120~150°C，塔底溫度為160~220°C。
[0009]在上述生產(chǎn)方法中，本發(fā)明所用的原料是純度為90.0wt%以上的甲苯，產(chǎn)品苯純度為96.0~99.6 wt%，產(chǎn)品二甲苯純度為95.0~99.0wt%。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
(1)本發(fā)明使用反應精餾生產(chǎn)苯和二甲苯的方法，通過反應產(chǎn)物苯和二甲苯的連續(xù)移出反應體系，使甲苯歧化反應不斷向目的方向移動，實現(xiàn)了甲苯歧化反應單程95、9 #%的轉(zhuǎn)化率；
(2)本發(fā)明方法通過甲苯歧化反應與苯、二甲苯分離過程的耦合，消除了傳統(tǒng)甲苯歧化過程中大量甲苯循環(huán)的流程，避免了甲苯升溫、汽化、降溫、冷凝、再升溫和汽化的過程，節(jié)約能耗46%~80% ；
(3)本發(fā)明使用反應精餾塔和汽提塔替代了原有的反應器、汽提塔、苯塔和甲苯塔，流程結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備投資顯著降低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為甲苯歧化生產(chǎn)苯和二甲苯的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。[0012]圖2為利用本發(fā)明設(shè)備的生產(chǎn)工藝流程圖。
[0013]其中，I為原料預熱器，2為原料換熱器，3為原料加熱器，4為反應精餾塔，5為反應精餾塔重沸器，6為二甲苯產(chǎn)品冷卻器，7為反應精餾塔頂冷卻器，8為反應精餾塔頂回流罐，9為汽提塔進料預熱器，10為汽提塔，11為汽提塔重沸器，12為苯產(chǎn)品冷卻器，13為汽提塔頂冷卻器，14為汽提塔頂回流罐。
【具體實施方式】
[0014]如圖1所示，一種甲苯歧化生產(chǎn)苯和二甲苯的設(shè)備，由原料預熱器1、原料換熱器
2、原料加熱器3、反應精餾塔4、反應精餾塔重沸器5、反應精餾塔頂冷卻器7、反應精餾塔頂回流罐8、汽提塔10、汽提塔進料預熱器9、汽提塔重沸器11、汽提塔頂冷卻器13、二甲苯產(chǎn)品冷卻器6、苯產(chǎn)品冷卻器12和汽提塔頂回流罐14組成；原料預熱器I出口通過管道與原料換熱器2進口連接，原料換熱器2出口通過管道與原料加熱器3進口連接，原料加熱器3出口通過管道與反應精餾塔4進料入口連接，反應精餾塔4的底部通過管道分別與反應精餾塔重沸器5入口和原料換熱器2進口連接，反應精餾塔重沸器5出口通過管道與反應精餾塔4底部的入口連接，原料換熱器2出口通過管道與二甲苯產(chǎn)品冷卻器6入口連接，二甲苯產(chǎn)品冷卻器6出口通過管線與二甲苯產(chǎn)品出裝置線路連接，反應精餾塔4頂部通過管道與原料預熱器I入口連接，原料預熱器I出口通過管道與反應精餾塔頂冷卻器7入口連接，反應精餾塔頂冷卻器7出口通過管道與反應精餾塔頂回流罐8入口連接，反應精餾塔頂回流罐8氣相出口通過管道與燃料氣出裝置線路連接，反應精餾塔頂回流罐8液相出口通過管道分別與反應精餾塔4頂部的回流入口和汽提塔進料預熱器9入口連接，汽提塔進料預熱器9出口通過管道與汽提塔10進料入口連接，汽提塔10底部通過管道分別與汽提塔重沸器11入口和汽提塔進料預熱器9進口連接，汽提塔重沸器11出口通過管道與汽提塔10底部的入口連接，汽提塔進料預熱器9出口通過管道與苯產(chǎn)品冷卻器12的入口連接，苯產(chǎn)品冷卻器12的出口通過管道`與苯產(chǎn)品出裝置線路連接，汽提塔10頂部通過管道與汽提塔頂冷卻器13入口連接，汽提塔頂冷卻器13出口通過管道與汽提塔頂回流罐14入口連接，汽提塔頂回流罐14氣相出口通過管線與燃料氣出裝置線路連接，汽提塔頂回流罐14液相出口通過管線分別與汽提塔頂和輕烴產(chǎn)品出裝置線路連接。
[0015]生產(chǎn)時，將含甲苯與少量C9的混合進料輸入到工藝中，催化劑采用固體裝填式，工藝如下:
(1)原料甲苯經(jīng)升壓至1.8~3.6MPa后，進入原料預熱器與反應精餾塔頂氣相換熱，然后進入原料換熱器與產(chǎn)品二甲苯換熱，再進入原料加熱器升溫至24(T300°C經(jīng)反應精餾塔的反應段進行歧化反應；
(2)反應精餾塔底二甲苯經(jīng)原料換熱器與進料甲苯換熱后，再進入二甲苯產(chǎn)品冷卻器冷卻至4(T60°C作為產(chǎn)品送出裝置；
(3)反應精餾塔頂氣相經(jīng)原料預熱器與進料甲苯換熱后，再經(jīng)過反應精餾塔頂冷卻器冷卻至35~45°C后進入反應精餾塔頂回流罐，不凝氣直接出裝置作為燃料氣使用，回流罐液相分兩路:一路液相返回反應精餾塔頂部，另一路進入汽提塔進料預熱器，與產(chǎn)品苯換熱后進入汽提塔；
(4)汽提塔底苯經(jīng)汽提塔進料預熱器與汽提塔進料換熱后，再進入苯產(chǎn)品冷卻器冷卻至4(T60°C作為產(chǎn)品送出裝置；
(5)汽提塔頂氣相經(jīng)汽提塔頂冷卻器冷卻至35~45°C后進入汽提塔頂回流罐，不凝氣直接出裝置作為燃料氣使用，回流罐液相分兩路:一路液相返回汽提塔頂部，另一路作為輕烴產(chǎn)品出裝置。
[0016]甲苯進入反應精餾塔溫度為273~284°C，壓力為2.9~3.3MPa。反應精餾塔頂壓力為2.Tl.9MPa，塔頂溫度為242~247°C，塔底溫度為296~303°C ;汽提塔頂壓力為
0.7~0.8MPa，塔頂溫度為138~142°C，塔底溫度為199~207。。。
[0017]運用化工流程模擬軟件ASPEN PLUS對反應精餾塔、汽提塔全流程進行模擬計算，反應精餾塔計算結(jié)果如表1所示，二甲苯產(chǎn)品純度可達到98.5 wt%，甲苯含量為0.8 wt% ；汽提塔計算結(jié)果如表2所示，苯產(chǎn)品純度可達99.3 wt%0
[0018]表1表明，通過實施此工藝，在反應精餾塔塔底幾乎可以得到全部的對二甲苯產(chǎn)品；表2表明，在汽提塔中，幾乎所有的產(chǎn)品苯都可以分離。同時，在產(chǎn)品苯和二甲苯中，原料甲苯的含量均低于1%，說明甲苯單程轉(zhuǎn)化率顯著提高。
[0019]與傳統(tǒng)甲苯歧化生產(chǎn)苯和二甲苯相比，本工藝單程可以實現(xiàn)甲苯99%以上轉(zhuǎn)化，消除了傳統(tǒng)未反應完全的甲苯的分離和循環(huán)流程，降低能耗62飛8%。
[0020]表1 Aspen Plus反應精懼塔模擬計算組成(質(zhì)量分數(shù))
【權(quán)利要求】
1.一種甲苯歧化生產(chǎn)苯和二甲苯的設(shè)備，其特征在于由原料預熱器(I)、原料換熱器(2)、原料加熱器(3)、反應精餾塔(4)、反應精餾塔重沸器(5)、反應精餾塔頂冷卻器(7)、反應精餾塔頂回流罐(8)、汽提塔(10)、汽提塔進料預熱器(9)、汽提塔重沸器(11)、汽提塔頂冷卻器(13)、二甲苯產(chǎn)品冷卻器(6)、苯產(chǎn)品冷卻器(12)和汽提塔頂回流罐(14)組成； 原料預熱器(I)出口通過管道與原料換熱器(2 )進口連接，原料換熱器(2 )出口通過管道與原料加熱器(3 )進口連接，原料加熱器(3 )出口通過管道與反應精餾塔(4 )進料入口連接，反應精餾塔(4 )的底部通過管道分別與反應精餾塔重沸器(5 )入口和原料換熱器(2 )進口連接，反應精餾塔重沸器(5 )出口通過管道與反應精餾塔(4)底部的入口連接，原料換熱器(2)出口通過管道與二甲苯產(chǎn)品冷卻器(6)入口連接，二甲苯產(chǎn)品冷卻器(6)出口通過管線與二甲苯產(chǎn)品出裝置線路連接，反應精餾塔(4)頂部通過管道與原料預熱器(I)入口連接，原料預熱器(I)出口通過管道與反應精餾塔頂冷卻器(7 )入口連接，反應精餾塔頂冷卻器(7)出口通過管道與反應精餾塔頂回流罐(8)入口連接，反應精餾塔頂回流罐(8)氣相出口通過管道與燃料氣出裝置線路連接，反應精餾塔頂回流罐(8)液相出口通過管道分別與反應精餾塔(4 )頂部的回流入口和汽提塔進料預熱器(9 )入口連接，汽提塔進料預熱器(9 )出口通過管道與汽提塔(10)進料入口連接，汽提塔(10)底部通過管道分別與汽提塔重沸器(11)入口和汽提塔進料預熱器(9 )進口連接，汽提塔重沸器(11)出口通過管道與汽提塔(10)底部的入口連接，汽提塔進料預熱器(9)出口通過管道與苯產(chǎn)品冷卻器(12)的入口連接，苯產(chǎn)品冷卻器(12)的出口通過管道與苯產(chǎn)品出裝置線路連接，汽提塔(10)頂部通過管道與汽提塔頂冷卻器(13)入口連接，汽提塔頂冷卻器(13)出口通過管道與汽提塔頂回流罐(14)入口連接，汽提塔頂回流罐(14)氣相出口通過管線與燃料氣出裝置線路連接，汽提塔頂回流罐(14)液相出口通過管線分別與汽提塔頂和輕烴產(chǎn)品出裝置線路連接。
2.利用權(quán)利要求1所述設(shè)備生產(chǎn)苯和二甲苯的方法，其特征在于包括如下步驟: (1)原料甲苯經(jīng)升壓至1.8^3.6MP a后，進入原料預熱器與反應精餾塔頂氣相換熱，然后進入原料換熱器與產(chǎn)品二甲苯換熱，再進入原料加熱器升溫至24(T300°C經(jīng)反應精餾塔的反應段進行歧化反應； (2)反應精餾塔底二甲苯經(jīng)原料換熱器與進料甲苯換熱后，再進入二甲苯產(chǎn)品冷卻器冷卻至4(T60°C作為產(chǎn)品送出裝置； (3)反應精餾塔頂氣相經(jīng)原料預熱器與進料甲苯換熱后，再經(jīng)過反應精餾塔頂冷卻器冷卻至35~45°C后進入反應精餾塔頂回流罐，不凝氣直接出裝置作為燃料氣使用，回流罐液相分兩路:一路液相返回反應精餾塔頂部，另一路進入汽提塔進料預熱器，與產(chǎn)品苯換熱后進入汽提塔； (4)汽提塔底苯經(jīng)汽提塔進料預熱器與汽提塔進料換熱后，再進入苯產(chǎn)品冷卻器冷卻至4(T60°C作為產(chǎn)品送出裝置； (5)汽提塔頂氣相經(jīng)汽提塔頂冷卻器冷卻至35~45°C后進入汽提塔頂回流罐，不凝氣直接出裝置作為燃料氣使用，回流罐液相分兩路:一路液相返回汽提塔頂部，另一路作為輕烴產(chǎn)品出裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述反應精餾塔頂壓力為1.6^3.6MPa，塔頂溫度為220~270°C，塔底溫度為26(T320°C ;所述汽提塔頂壓力為0.5^0.9MPa，塔頂溫度為120~150°C，塔底溫度為160~220°C。
【文檔編號】C07C15/08GK103755515SQ201410000858
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月2日
【發(fā)明者】張冰劍, 陳清林 申請人:中山大學