年产60万吨PX项目的分离工艺及副产物的综合利用(4)

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1.3 对二甲苯分离精制技术概述

对二甲苯的分离是PX装置中至关重要的一个环节。其中邻二甲苯（OX）、间二甲苯(MX)、乙苯(EB)是对二甲苯（PX）的同分异构体，邻二甲苯的沸点为144.43℃，间二甲苯139.12℃，对二甲苯138.36℃，沸点差较小，因此，采用传统的精馏方法难以实现预期的分离效果。目前国内外主要使用的方法有吸附分离法、络合萃取法和结晶法。

（一）吸附分离

吸附分离法是采用一种将特定的分子筛填充进吸附塔形成特殊的模拟移动床，将对二甲苯从C8 混合物中进行选择性吸附，再用解吸剂将对二甲苯从吸附剂中解析下来，进而达到分离对二甲苯的目的。UOP公司的 Parex 法[7,8]、日本东丽公司的 Aromax 法[9, 10]、和法国Axens 公司的 Eluxy1 法都属于这种方法。各公司使用不同的方法实现了物料的模拟移动。UOP公司采用K-Ba-Y型分子筛作为吸附剂，对二乙苯为脱附剂。通过24 通由液压控制的旋转阀实现模拟移动，ACCS控制系统控制。日本东丽公司使用K-Y型分子筛作为吸附剂，脱附剂与UOP公司相同。其控制方式也相似，不同点为使用卧式吸附塔，双塔多床层结构，床层间通过外部管线连接。法国Axens公司使用SPX3000分子筛为吸附剂，混合二乙苯为脱附剂，模拟移动床使用了SCS软件系统，以144套汽缸驱动球阀的改变实现模拟移动，调节阀的运行控制直接决定了产品的纯度和收率。

（二）络合萃取[11]

烃类属于路易斯碱，络合萃取法就是使用路易斯酸和烃类形成络合物的方法起到分离提纯的目的。一般BF3-HF作为络合萃取剂。C8 芳烃的混合物的四种异构体的相对路易斯碱度有很大的区别，其中尤以间二甲苯最大。因此，间二甲苯与BF3-HF形成稳定的络合物，使之可以从C8 芳烃中有效的分离。

日本三菱瓦斯化学公司长期将络合萃取法分离C8 芳烃的技术所垄断。其开发的MGCC法是目前唯一的工业化方法，此法大大简化了对二甲苯的分离工程，从而降低了分离的操作费用。

（三）结晶分离[12]

分析混合二甲苯中各组分，对二甲苯的凝固点为13.3℃，邻二甲苯的为-25.2℃，间二甲苯的为-47.9℃，乙苯为-95.0℃，各组分的凝固点相差较大，可用结晶法分离对二甲苯。在吸附法使用之前，结晶法是工业上仅有的对二甲苯分离方法。目前结晶法主要有深冷结晶法和熔融结晶法两种。为使对二甲苯获得高收率，结晶过程须在低温下进行。深冷结晶法普遍使用两段结晶工艺。第一级结晶时控制温度在-62~67℃，在一段结晶器中停留一段时间之后通过离心机将母液进行分离。一段结晶分离出约87%左右的粗对二甲苯，再通过第二级结晶分理处高纯度的对二甲苯。一段结晶目的是达到一定的对二甲苯收率；第二级结晶目的是提高对二甲苯的纯度。由于进行结晶工艺时，会使用到离心机、回旋过滤器的固液分离设备，因此，深冷结晶法设备投资与维护费较高。再加之当时自动化程度落后，设备制造加工水平较低，装备保养和维护费较高，所以在吸附分离法出现后被迅速取代。当对二甲苯的含量在C8 混合芳烃中含量较大时，采用吸附分离法显的较为复杂，成本较高；采用深冷结晶工艺时，由于母液量少，离心机的功率很难达到分离高纯度母液的要求。以此为背景，研究人员研发了熔融结晶工艺。该工艺分为两段。在第一段中，将混合物在低温下进行结晶操作，当达到一定的停留时间之后，大部分对二甲苯以晶体形式存在，并将母液排出。第二段为熔融阶段，首先将晶体在较低温度，使对二甲苯晶体表面的杂质融化，分离出结晶器，之后在较高的温度下再次进行熔融操作，得到对二甲苯产品。该方法具有低能耗、低污染、产品纯度高等优点，备受研究人员的重视。