混合二甲苯精馏工艺

摘要：C8芳烃（混合二甲苯）由于组分来源的不同，组分较多，组分间沸点差很小，使C8芳烃分离可供选择的流程。（用ASPEN PULS 软件对混合二甲苯分离工艺模拟分析，确定分离工艺。）

1.1原料的性质

原料来源于铂重整及异构化两装置的芳烃，两种原料的组成差异较大，主要含下列组分：

表1-1 C8混合芳烃组成（质量分数）

NA（非苯芳烃） 6.72 0.30

B（苯） 0 0.03

T（甲苯） 2.36 1.19

EB（乙苯） 13.14 8.71

PX（对二甲苯） 17.08 11.77

MX（间二甲苯） 40.28 24.58

OX(邻二甲苯) 18.33 14.79

C9A(C9芳烃) 2.09 27.58

C10A（C10芳烃） 0 11.05

总和 100 100

两装置所得的混合芳烃中C8芳烃含量不同，所以在同一精馏塔中分离出C8芳烃，要分两股进料。

异构化混合芳烃中C8芳烃含量较高，靠近塔顶进料，而铂重整混合芳烃中C8含量相对较低，则靠近塔底进料。

各芳烃的沸点见表2.

表1-2 芳烃的沸点

NA（非苯芳烃） 106. 84

B（苯） 80.10

T（甲苯） 110.63

EB（乙苯） 136.19

PX（对二甲苯） 138.35

MX（间二甲苯） 139.19

OX(邻二甲苯) 144.41

C9A(C9芳烃) 159.22

C10A（C10芳烃） 183.27

1.2产品的分离要求

C8芳烃：C9治疗分述<0.5x10-3 ug/g

C9芳烃：C9质量分数>97% C10A质量芳烃<2%

C10芳烃：C10A质量分数>80%

1.3工艺流程

整套装置采用两个均为100块的精馏塔，将原料分离成3种产品：C8芳烃、C9芳烃、C10芳烃，其中主产品是二甲苯（C8芳烃）。

由表一和表二数据分析得，在二甲苯精馏塔（T1）中，原料分成两股进料，分离时选OX为轻关键组分，C9A为重关键组分。

塔顶蒸汽经空气冷凝器冷凝，部分出料为混合二甲苯（NA和微量C9A），后去吸附分离装置。

塔釜物料部分用加热炉后返塔，部分出料为C9A和C10A的混合物。

该混合物直接用泵（P1）打入高沸精馏塔（T2）作为进料，塔顶蒸汽经回流冷凝器，部分回流，部分出料为C9芳烃，塔釜物料部分用加热炉加热后返回塔，部分出料为C10芳烃。

2.4模拟结果与实际操作的比较

以实际操作回流比，选择不同的理论板数进行替代，当T1取65块理论板，T2取50块理论板时，模拟结果与实际操作数据吻合较好。

此时全塔效率为T1为0.65，T2为0.5，较为合理。

由于原料中除了C8以及其他芳烃外，还有其他非芳烃混合物，这部分组分复杂，沸点范围大，模拟中为一组。

模拟中两塔均设为绝热系统，实际上必然有热损失，所以模拟温度与实际温度存在一定偏差。

表1-3 模拟与实际操作数据对比

塔顶压力（绝）/KPa 121 110

塔底压力（绝）/KPa 110 109

塔顶温度/℃ 142 145

塔底温度/℃ 193 195

C8中C9质量分数/% 0.05 0.05

回流比 1.8 1.8

指标

高沸精馏塔T2

模拟值实际值

塔顶压力（绝）/KPa 116 110 塔底压力（绝）/KPa 185 181 塔顶温度 /℃ 168 170 塔底温度 /℃ 212 215 C9芳烃质量分数/% 98 97 C10芳烃质量分数/% 80 80

1.5 塔内温度和浓度分布

1.5.1 二甲苯T1的温度和浓度分布

温度在第53块板处变化最为显著，且轻关键组分在该处的浓度变化也最大，故可确认为T1塔的灵敏板。

它对外界条件干扰灵敏，是精馏塔实际操作中的一个重要控制指标。

在30块板和43块板处出现两个拐点，而模拟中正好取这两块板进料。

2.5.2高沸精馏塔T2的温度和浓度分布

温度在第45块板处变化最为显著，且C9组分也在该处的浓度变化最大，故该板可大体确认为T2塔的灵敏板。C9组分浓度变化组要集中在第40块以后。

1.6 回流比与能耗的模拟

1.6.1 二甲苯T1的回流比和能耗

在选择理论板数和回流比时，尽量以合理的能耗达到分离目的，得到合格产品。

去不同的理论板数对精馏装置进行模拟，可得到分离要求所需的回流比，进而得到相应的能耗。

表1-4 热负荷与理论板的关系

40 4.95 -243.59 197.34 440.93

45 2.94 -161.44 115.19 276.63

50 2.34 -136.79 90.54 227.63

55 2.06 -125.14 78.89 204.03

60 1.90 -118.62 72.36 190.98

65 1.76 -112.87 66.61 183.18

70 1.73 -111.64 65.39 177.03

75 1.71 -110.72 64.47 175.19

80 1.60 -108.74 62.49 171.23

选择65块理论板较为合理。

优化计算得到T1的加料位置为第30和43块板，回流比为1.76.这与实际生产中的回流比1.8基本吻合。

1.6.2 高沸精馏塔T2的回流比和能耗

表1-5 热负荷与理论板的关系

30 1.67 -6.8471 6.1657 13.0146

35 1.63 -6.734 6.0544 12.7884

40 1.61 -6.6769 5.9971 12.674

45 1.59 -6.5972 5.9172 12.57

50 1.58 -6.5972 5.9024 12.5143

55 1.57 -6.5811 5.9024 12.4853

60 1.57 -6.5690 5.8899 12.4589

65 1.56 -6.5434 5.8645 12.4079

70 1.55 -6.5236 5.8461 12.3697

能耗随板数的变化不大，主要是因为高沸精馏塔分离要求不高。

考虑到设备投资，可以选择50块理论板比较合理。

优化计算得到最佳进料位置为第19块塔板，回流比为1.6，这与实际回流比1.6基本吻合。

N——理论塔板数