M-2 型復(fù)合絲光沸石為催化劑的非臨氫催化異構(gòu)化可將偏三甲苯轉(zhuǎn)化為均三甲苯，產(chǎn)品均三甲苯的含量達(dá)到熱力學(xué)平衡值，但異構(gòu)化混合物成份復(fù)雜，分離比較困難，往往還會(huì)出現(xiàn)鄰甲乙苯累積影響生產(chǎn)的問題，因此本文將精密精餾技術(shù)應(yīng)用到均三甲苯分離工藝中，將異構(gòu)化技術(shù)和精密精餾的分離手段相結(jié)合，開發(fā)出均三甲苯生產(chǎn)工藝，得到高純度的均三甲苯產(chǎn)品。 

    5.1  均三甲苯生產(chǎn)工藝的開發(fā)

    5.1.1 分離工藝原理

    以分離方法獲取高純度的均三甲苯，必須解決好它與鄰近組分的分離問題，這也是分離過程的關(guān)鍵。以往國內(nèi)曾經(jīng)有人采用將異構(gòu)化產(chǎn)物直接精餾的方法來分離均三甲苯，但經(jīng)濟(jì)效益差，且產(chǎn)品純度較低（93～95%）。90 年代葉照?qǐng)?jiān)等也提出過新的分離方法，但都沒有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。因此目前均三甲苯生產(chǎn)工藝中亟待解決的問題就是均三甲苯產(chǎn)品的有效分離。

由表 5－1 可知異構(gòu)化產(chǎn)物中均三甲苯與其鄰近組分的沸點(diǎn)非常接近，尤其是其與鄰甲乙苯的沸點(diǎn)僅相差 0.4℃，采用普通精餾的方法很難得到高純度的均三甲苯產(chǎn)品，而且還會(huì)出現(xiàn)鄰甲乙苯累積影響生產(chǎn)的問題。因此本文在分離工藝中考慮采用分離效果好的精密精餾技術(shù)，并采用多塔流程進(jìn)行分離。精密精餾過程中嚴(yán)格控制操作參數(shù)，以降低產(chǎn)物中鄰甲乙苯的含量，分離后的偏三甲苯進(jìn)行循環(huán)使用，產(chǎn)品均三甲苯可達(dá)到質(zhì)量要求。采用該工藝可以有效利用現(xiàn)有的原料，提高高附加值均三甲苯的產(chǎn)量。

    5.1.2 精密精餾

     精密精餾是指用精餾的方法分離相對(duì)揮發(fā)度接近于 1 的物系。從過程原理上來說，精密精餾與普通精餾無本質(zhì)區(qū)別，但由于所分離的組份之間相對(duì)揮發(fā)度接近于 1，或者說沸點(diǎn)非常接近，因而與普通精餾相比，它具有理論板數(shù)高，回流比大，達(dá)到穩(wěn)定操作的時(shí)間（不穩(wěn)態(tài)開工時(shí)間）長等特點(diǎn)。本試驗(yàn)的偏三甲苯異構(gòu)化產(chǎn)物組成復(fù)雜，大多為同分異構(gòu)體，相對(duì)揮發(fā)度小，屬難分離物系，精餾所需理論板數(shù)較多，因而考慮采用精密精餾的分離技術(shù).

（1）精密精餾塔選用高效填料塔

由于精密精餾需要較多的理論板數(shù)，精餾塔要求有很高的分離效率，即要求在一定高度下塔的理論板數(shù)盡可能多，因此塔型選擇高效填料塔，其與板式塔相比具有如下特點(diǎn)：①生產(chǎn)能力大。②壓力降小。這意味著操作壓力的降低，操作壓力降低會(huì)使相對(duì)揮發(fā)度上升，對(duì)難分離物系的分離十分有利。③操作彈性大。④持液量小。持液量可起緩沖作用，使塔操作平穩(wěn)，不易引起產(chǎn)品的迅速變化。但對(duì)于開工時(shí)間則有較大影響，持液量大，則開工時(shí)間長。

（2）填料選用金屬絲網(wǎng)規(guī)整填料

本精密精餾塔選用金屬絲網(wǎng)規(guī)整填料。該填料具有很多優(yōu)點(diǎn)，如比表面積大，空隙率高，重量輕；氣相通路傾角小并有規(guī)則，壓力損失�。粡较驍U(kuò)散良好，氣液接觸充分等。與其它填料相比，對(duì)于分離 C9芳烴等難分離物系，金屬絲網(wǎng)規(guī)整填料分離效率高，壓降低，持液量小，是精密精餾的最佳選擇。

（3）操作方式采用連續(xù)精餾

精餾按操作方式不同，可分為間歇精餾和連續(xù)精餾，本工藝采用連續(xù)精餾。 連續(xù)精餾在操作平穩(wěn)時(shí)，進(jìn)料量和排料量穩(wěn)定，回流比恒定，設(shè)備各處的溫度、壓力不變，釜液的流量、組成及塔頂餾出物的流量、組成均不隨時(shí)間而變化。與間歇精餾相比，連續(xù)精餾具有生產(chǎn)能力大，產(chǎn)品成本低，操作穩(wěn)定，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，更適宜大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，是本工藝過程理想的操作方式。

5.1.3

異構(gòu)化和精密精餾相結(jié)合的生產(chǎn)工藝

C9芳烴中偏三甲苯含量在 40%左右，通過蒸餾的方法就可以得到高純度的偏三甲苯產(chǎn)品。因此前文實(shí)驗(yàn)中均三甲苯的生產(chǎn)采用高純偏三甲苯為原料，在M-2 型復(fù)合絲光沸石催化劑上進(jìn)行偏三甲苯催化異構(gòu)化反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，異構(gòu)化產(chǎn)物組成達(dá)到了熱力學(xué)平衡值。異構(gòu)化后產(chǎn)物組成復(fù)雜，分離比較困難，本工藝將精密精餾技術(shù)應(yīng)用到分離過程中，并采用多塔流程進(jìn)行分離，有效避免了系統(tǒng)中鄰甲乙苯累積的問題，生產(chǎn)出高純度的均三甲苯產(chǎn)品。

表 5－1   C9芳烴主要組分及其物性參數(shù)

5.2  工藝流程

根據(jù)上文構(gòu)想，得到如圖 5－1 所示的工藝流程：

圖 5－1 均三甲苯生產(chǎn)工藝

原料高純偏三甲苯加入原料精制塔中，塔頂脫除鄰甲乙苯等餾分，塔底液送入異構(gòu)化反應(yīng)器中進(jìn)行偏三甲苯非臨氫催化異構(gòu)化生成均三甲苯的反應(yīng)，反應(yīng)生成混合液送入脫輕塔，塔頂脫除二甲苯等輕組份，塔底液送往產(chǎn)品精制塔，在塔頂采出高純度均三甲苯產(chǎn)品（≥98.5），塔底排出偏三甲苯和四甲苯等重組份進(jìn)入脫重塔中，塔頂蒸出的偏三甲苯餾分與原料蒸餾塔塔底餾出液約以 1.2：1 的比例混合進(jìn)入異構(gòu)化反應(yīng)器，循環(huán)使用。

在以往均三甲苯的生產(chǎn)工藝中，往往由于鄰甲乙苯在系統(tǒng)中的累積導(dǎo)致生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。為了解決這個(gè)難題，本工藝通過對(duì)系統(tǒng)中鄰甲乙苯含量的嚴(yán)格控制，有效避免了鄰甲乙苯累積的問題。該工藝首先切斷了系統(tǒng)中鄰甲乙苯的來源，對(duì)原料偏三甲苯脫除一定量的甲乙苯餾分，從表 5－1 可以看到，偏三甲苯與鄰甲乙苯沸點(diǎn)相差較大，因而比較容易分離。然后將精制后的偏三甲苯物料在 M-2 型復(fù)合絲光沸石催化劑上進(jìn)行異構(gòu)化反應(yīng)，由于使用該種催化劑時(shí)不產(chǎn)生新的甲乙苯餾分，確保了系統(tǒng)中鄰甲乙苯的含量在一定范圍內(nèi)，不會(huì)因

物料的循環(huán)在系統(tǒng)中形成累積而影響生產(chǎn)。因此，本文設(shè)計(jì)的均三甲苯生產(chǎn)工藝能有效避免系統(tǒng)中鄰甲乙苯累積的問題，打破了一直以來制約均三甲苯生產(chǎn)的瓶頸，具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值。

    5.3  流程模擬  

   根據(jù)上述流程，對(duì)該工藝進(jìn)行流程模擬，并對(duì)各塔工藝操作參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，所得結(jié)果列表如 5－2 所示。

  表 5－2   均三甲苯生產(chǎn)主要設(shè)備操作條件

5.4  物料衡算

對(duì)均三甲苯生產(chǎn)裝置進(jìn)行物料衡算，所得結(jié)果列表 5－3。

表 5－3   物料衡算