二甲苯液相异构化新工艺及其工业化应用

二甲苯液相异构化二甲苯液相异构化的研究已经历了几十年的时间，主要目的是降低二甲苯流程的能耗。主要挑战有以下几方面：一是实现乙苯在液相的选择性转化很难。二是在汽相异构化装置中乙苯转化为苯的同时，在液相异构化过程中副反应生成苯或甲苯必须减至最少，使液相异构化流出物满足对二甲苯分离工艺对原料的要求，因此允许将其直接送进二甲苯塔。三是对二甲苯的选择性必须接近汽相异构化工艺得到的对二甲苯选择性，即必须得到在给定工艺温度时的平衡对二甲苯，以保持送进对二甲苯回收部分C8 芳烃馏分中对二甲苯的浓度。四是在液相异构化工艺过程中气体生成（由于非芳烃裂化反应）量必须最少，生成的任何微量轻气体都必须通过已有的二甲苯分馏系统放出。五是液相异构化催化剂的更换必须与现代芳烃联合装置的要求一致，即为避免非计划停工，芳烃联合装置的检修周期必须达到5～6年。

二甲苯液相异构化新工艺液相异构化新工艺在2015 年就已经工业应用，并满足上述所有要求，即：1）生成轻芳烃很少，能使液相异构化流出物直接送进二甲苯塔；2）在工艺操作温度下得到平衡的对二甲苯；3）生成气体极少，在液相异构化工艺被加到现有装置时通过可用的设备能够管理；4）催化剂运转周期与现代芳烃联合装置的检修周期一致。

不仅如此，还具有以下优势：1）把液相异构化工艺加到现有或新建的装置中能使投资最省。此外，低温工艺可以方便地使用碳钢设备（如备用的白土处理器）。2）二甲苯单程损失极少，大大低于已报道的工业汽相异构化装置单程的二甲苯损失。3）不仅通过二甲苯回路中两相转变的旁路实现节能，而且因为液相异构化工艺操作温度低于汽相异构化工艺，且减少了运送量也意味着能耗低于汽相异构化工艺。4）当液相异构化工艺的某些操作条件或对二甲苯回收装置的C9/C10芳烃标准（规格）与典型吸附工艺相比不太严格时，液相异构化工艺流出物可以部分或全部旁通二甲苯塔。5）在与产生少量或不产生乙苯的二甲苯生产工艺（如甲苯甲基化、甲苯歧化或芳烃烷基转移）结合时，二甲苯异构化可以仅通过液相异构化工艺实现，因此就不需要在同一个流程中有汽相异构化装置并联操作。

在印度信诚工业公司炼化企业中的应用2018年4月开始在Jamnagar炼化企业的装置中利用二甲苯液相异构化新工艺。提高对二甲苯回收率是增加液相异构化装置的主要目的。Jamnagar 炼化联合企业的芳烃联合装置中有1套二甲苯汽相异构化装置，经过评估决定将其原料处理装置改造为液相异构化装置，液相异构化装置与汽相异构化装置并联运行。2018 年3 月装填液相异构化催化剂，4 月开始运行，运行情况如下：

1）对二甲苯收率提高。增加液相异构化装置使进对二甲苯分离装置的原料中对二甲苯浓度有显著提高，因此异构化原料通过汽相和液相异构化装置加工与仅通过汽相异构化装置加工相比，对二甲苯收率提高15%以上。这表明印度信诚工业公司Jamnagar炼化联合企业对二甲苯产量有很大提高。

2）二甲苯损失减少。部分C8芳烃料通过液相异构化装置加工与全部C8 芳烃料都通过汽相异构化装置加工相比，单程二甲苯损失减少。二甲苯损失反应主要是生成甲苯、C9和C10芳烃，同时可能在烷基转移装置中再结合生成苯和二甲苯，这些分子通过不同的分馏步骤循环，使能耗大大增加，因此节能是液相异构化工艺减少单程二甲苯损失固有的优点。

3）降低操作温度。液相异构化反应器入口温度大大低于汽相异构化的反应器入口温度。这表明全部C8 芳烃料都通过汽相异构化工艺加工，能耗大大增加。

在埃克森美孚化学公司荷兰鹿特丹工厂的应用埃克森美孚化学公司荷兰鹿特丹厂的二甲苯液相异构化装置2015年1月开始运转。从吸附装置分出对二甲苯以后，C8芳烃提余液送进串联操作的汽相异构化和液相异构化装置。汽相异构化装置的平衡二甲苯流出物通过结晶回收对二甲苯，没有对二甲苯的结晶器滤液在吸附回收对二甲苯前，通过液相异构化装置再进行一次异构化。装置运行情况如下：

1）二甲苯流程能耗大大降低。在液相异构化工艺应用前，对二甲苯含量少的结晶器滤液总是与新鲜混合的二甲苯混合，这样就降低了进吸附装置原料中对二甲苯的浓度。投用液相异构化装置以后，平衡的二甲苯与吸附装置原料中新鲜的二甲苯混合，大大降低了吸附装置和在二甲苯产量一定时二甲苯总流程的通过量，使运转能耗降低约9%。

2）原料消耗减少。二甲苯在液相异构化装置中异构化，单程二甲苯损失极低（质量分数0.2%）。而且，进吸附装置原料中的对二甲苯浓度较高，即降低了汽相异构化装置的通过量（因此降低二甲苯损失）。鹿特丹厂在对二甲苯产量一定时改进收率，原料消耗减少4%。

在埃克森美孚化学公司新加坡工厂的应用埃克森美孚化学公司新加坡厂的二甲苯液相异构化装置2017 年6 月开始运转。分出对二甲苯以后的C8芳烃料送进并联操作的汽相和液相异构化装置。工艺模拟用于评估汽相异构化和液相异构化之间的分流对整个联合装置操作的影响。优化的因素有以下三个：1）汽相异构化装置中较高的乙苯单程转化率。乙苯单程转化率高避免了乙苯在二甲苯流程中积累，但这样做直接提高了操作温度和汽相异构化装置单程的二甲苯损失。2）降低汽相异构化装置的通过量。汽相异构化装置的通过量降低是部分二甲苯转向进入液相异构化装置的结果，直接降低了汽相异构化装置的操作温度和单程的二甲苯损失。3）液相异构化装置的操作条件使苯和甲苯生成减至最少，使液相异构化流出物直接进入二甲苯塔。液相异构化的工艺设计允许C8芳烃料分开，50%进汽相异构化装置，50%进液相异构化装置，同时调节各自的操作条件，实现节能目标并保持和/或提高对二甲苯产量。装置运行情况如下：

1）二甲苯流程能耗降低。旁路能耗高的步骤，通过低温液相异构化加工二甲苯，降低通过高温汽相异构化的加工量，在对二甲苯产量不变的情况下能耗下降10%。

2）二甲苯损失减少。分出部分C8芳烃料进液相异构化装置与全部C8 芳烃料都进汽相异构化装置加工相比，使单程二甲苯损失降低（相对25%）。在对二甲苯产量一定的情况下，芳烃联合装置新鲜原料量减少1.5%～2.0%。