本實用新型屬于石油化工生產領域，更具體的說是涉及一種由甲苯和重芳烴制備苯和二甲苯的裝置。

背景技術：

隨著經濟的發展，我國對苯和二甲苯化工產品的消耗逐年增加。國內的企業多以重整汽油為原料，生產苯、對二甲苯和鄰二甲苯等產品，卻副產了甲苯和C9/C10及其以上的重芳烴。烷基遷移技術利用廉價的甲苯和重芳烴為原料，擇形催化生成苯和二甲苯，然后通過簡單的分離就可以得到高附加值的苯和二甲苯。因此經濟效益顯著。現有的甲苯與重芳烴烷基遷移技術，通過源源不斷地補入新氫，排放低純度的廢氫，來維持氫氣的濃度和分壓，廢氫中氫氣含量70％，造成了氫氣的嚴重浪費；一些企業通過配套PSA變壓吸附系統對該部分廢氫進行回收，但由于廢氫中含有少量的C5組分，尤其是烷基遷移工藝產生波動時，C5含量更高，該部分C5會導致PSA變壓吸附劑失活。因此，亟需研究一種方法，既可以減少甲苯和重芳烴烷基遷移氫氣消耗量，降低成本，又可以消除對PSA或后續工藝的影響。

技術實現要素：

針對現有技術存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種由甲苯和重芳烴制備苯和二甲苯的裝置和方法，利用甲苯和重芳烴烷基遷移制備苯和二甲苯，通過冷凍接觸和芳烴分餾實現甲苯和重芳烴的循環，實現循環氫的高濃度循環，減少新氫的補入量，保證了反應的深度和目標產物的選擇性。

為實現上述目的，本實用新型提供了如下技術方案：一種由甲苯和重芳烴制備苯和二甲苯的裝置，包括進料換熱器、進料加熱爐、反應器、空冷器、氣液分離罐、低溫重整油換熱器、制冷器、冷凍接觸罐、循環氫壓縮機、汽提塔塔頂換熱器、汽提塔塔底出料換熱器、汽提塔、苯塔、甲苯塔和二甲苯塔；原料進料管線和進料換熱器的第一進料口相連，所述進料換熱器的第一出料口和進料加熱爐的進料口相連，所述進料加熱爐的出料口和反應器的進料口相連，所述反應器的出料口和進料換熱器的第二進料口相連，所述進料換熱器的第二出料口和空冷器的進料口相連，所述空冷器的出料口和氣液分離罐的進料口相連，所述氣液分離罐的氣相出料口和低溫重整油換熱器的第一進料口相連，所述低溫重整油換熱器的出料口和制冷器的進料口相連，所述制冷器的出料口和冷凍接觸罐的進料口相連，所述冷凍接觸罐的氣相出料口和循環氫壓縮機相連，所述冷凍接觸罐的液相出料口和低溫重整油換熱器的第二進料口相連，所述低溫重整油換熱器上設置有第二出料口，所述循環氫壓縮機的出料口和新氫補入管線相連，所述氣液分離罐的液相出料口和汽提塔塔頂換熱器的第一進料口相連，所述汽提塔塔頂換熱器的第一出料口和汽提塔塔底出料換熱器的第一進料口相連，所述汽提塔塔底出料換熱器的第一出料口和汽提塔的第一進料口相連；所述汽提塔的第一出料口和第一循環泵入口相連，所述第一循環泵出口和汽提塔塔底出料換熱器第二進料口相連，所述汽提塔的第二出料口和汽提塔塔頂換熱器的第二進料口相連，所述汽提塔塔頂換熱器的第二出料口和儲液罐的進料口相連，所述儲液罐的出料口和第二循環泵的入口相連，所述第二循環泵的出料口和汽提塔的第二進料口相連，所述第二循環泵和汽提塔之間的連接管線上設置有輕組分放料管線，所述輕組分放料管線上設置有電磁閥，所述汽提塔塔底出料換熱器的第二出料口和苯塔的進料口相連；所述苯塔塔底出料口和甲苯塔的進料口相連，所述苯塔上設置有塔頂出料口，所述甲苯塔的塔底出料口和二甲苯塔的進料口相連，所述甲苯塔塔頂出料口和原料進料管線相連，所述二甲苯塔的塔底出料口和原料進料管線相連，所述二甲苯塔上設置有塔頂出料口。

作為本實用新型的進一步改進，所述冷凍接觸罐和循環氫壓縮機之間的輸送管道上連接有三通管，三通管的三個支路上均設置有電磁閥，三通管一端和輸送管道相連，另兩端分別連接一個金屬氫化物儲氫裝置，所述金屬氫化物儲氫裝置上設置有第一排氣管道和第二排氣管道，第一排氣管道和第二排氣管道上分別設置有電磁閥，所述第一排氣管道和循環氫壓縮機進料口相連。

作為本實用新型的進一步改進，所述冷凍接觸罐出料口相連的輸送管道上設置有干燥裝置。

作為本實用新型的進一步改進，所述第一排氣管道上連接有氫氣純化裝置。

本實用新型對循環氫進行純化，并將部分雜質氣體排除反應系統，實現循環氫的高濃度循環，減少新氫的補入量，保證了烷基遷移的反應深度和目標產物的選擇性，在維持反應氫氣的濃度和分壓的前提下，大大減少了新氫補入量和對后續工藝的影響。將烷基遷移的反應產物通過冷凍接觸和芳烴分餾實現甲苯和重芳烴的循環，在獲得高純度苯和二甲苯的基礎上，實現了甲苯和重芳烴的全部回收利用。通過熱量和冷量的優化利用減少了系統的能耗，進一步提高了經濟效益。

附圖說明

圖1為本實用新型裝置的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖所給出的實施例對本實用新型做進一步的詳述。

參照圖1所示，本實施例的一種由甲苯和重芳烴制備苯和二甲苯的裝置，包括進料換熱器1、進料加熱爐2、反應器3、空冷器4、氣液分離罐5、低溫重整油換熱器6、制冷器7、冷凍接觸罐8、循環氫壓縮機9、汽提塔塔頂換熱器10、汽提塔塔底出料換熱器11、汽提塔12、苯塔13、甲苯塔14和二甲苯塔15；原料進料管線和進料換熱器1的第一進料口相連，進料換熱器1的第一出料口和進料加熱爐2的進料口相連，進料加熱爐2的出料口和反應器3的進料口相連，進料換熱器1和進料加熱爐2給原料預熱，反應器3的出料口和進料換熱器1的第二進料口相連，從反應器3出來的反應產物溫度較高，通過進入進料換熱器1進行換熱，對熱量充分利用，減少能耗，提高經濟效益，進料換熱器1的第二出料口和空冷器4的進料口相連，空冷器4使反應產物進一步降溫，空冷器4的出料口和氣液分離罐5的進料口相連，氣液分離罐5將反應產物分為氣相物流和液相物流，氣相物流主要為含雜質的氫氣，其中的雜質有含碳氣體、含氮氣體、C5以及其他輕組分物質，液相物流主要為芳烴混合物，主要是C6以上的芳烴，氣液分離罐5的氣相出料口和低溫重整油換熱器6的第一進料口相連，低溫重整油換熱器6的出料口和制冷器7的進料口相連，制冷器7的出料口和冷凍接觸罐8的進料口相連，冷凍接觸罐8將氫氣中的C5以及其他輕組分物質冷卻冷凝從而和氫氣分離，冷凍接觸罐8的氣相出料口和循環氫壓縮機9相連，冷凍接觸罐8出料口相連的輸送管道上設置有干燥裝置19，干燥裝置19將氫氣中的水除去，冷凍接觸罐8和循環氫壓縮機9之間的輸送管道上連接有三通管，三通管的三個支路上均設置有電磁閥，三通管一端和輸送管道相連，另兩端分別連接一個金屬氫化物儲氫裝置18，金屬氫化物儲氫裝置18上設置有第一排氣管道和第二排氣管道，第一排氣管道和第二排氣管道上分別設置有電磁閥，第一排氣管道和循環氫壓縮機9進料口相連，第一排氣管道上連接有氫氣純化裝置20，氫氣純化裝置20能除去氫氣中含碳氣體或含氮氣體，設兩個金屬氫化物儲氫裝置18分別為A儲氫裝置和B儲氫裝置，在工作時，三通管和輸送管道相連側電磁閥為打開狀態，三通管和A儲氫裝置之間的電磁閥A為打開狀態，和B儲氫裝置之間的電磁閥B為關閉狀態，B儲氫裝置上的第二排氣管道B上電磁閥為關閉狀態，第一排氣管道B上電磁閥為打開狀態，從冷凍接觸罐8出來的氣相物流部分進入循環氫壓縮機9，部分進入A儲氫裝置，在A儲氫裝置中氣相物流中的氫氣被金屬氫化物儲氫材料吸附，第二排氣管道A上電磁閥為打開狀態，第一排氣管道A上電磁閥為關閉狀態，剩余的含碳或含氮雜質氣體從第二排氣管道A排除，到達PLC控制器設定時間后，三通管和A儲氫裝置之間的電磁閥A轉為關閉，三通管和B儲氫裝置之間的電磁閥A轉為打開，與此同時，A儲氫裝置的第一排氣管道A上電磁閥轉為打開狀態，第二排氣管道A上電磁閥位轉為關閉狀態，B儲氫裝置的第一排氣管道B上電磁閥轉為關閉狀態，第二排氣管道B上電磁閥位轉為打開狀態，此時從冷凍接觸罐8出來的氣相物流部分進入B儲氫裝置，原先已經吸氫飽和的A儲氫裝置轉為放氫條件，開始放氫，放出的氫氣從第一排氣管道A進入循環氫壓縮機9，同過PLC控制器對電磁閥的控制和金屬氫化物儲氫裝置18的控制，使一個兩個金屬氫化物儲氫裝置18處于吸氫的同時另一個兩個金屬氫化物儲氫裝置18處于放氫狀態，吸氫飽和后，兩個金屬氫化物儲氫裝置18之間轉態切換，通過金屬氫化物儲氫材料對氫氣可逆的吸收和釋放，對氫氣進行純化，將部分雜質氣體排出反應體系；冷凍接觸罐8的液相出料口和低溫重整油換熱器6的第二進料口相連，低溫重整油換熱器6上設置有第二出料口，循環氫壓縮機9的出料口和新氫補入管線相連，回收的氫氣重新進入反應體系，氣液分離罐5的液相出料口和汽提塔塔頂換熱器10的第一進料口相連，汽提塔塔頂換熱器10的第一出料口和汽提塔塔底出料換熱器11的第一進料口相連，汽提塔塔底出料換熱器11的第一出料口和汽提塔12的第一進料口相連；汽提塔12的第一出料口和第一循環泵入口相連，第一循環泵出口和汽提塔塔底出料換熱器11第二進料口相連，汽提塔12的第二出料口和汽提塔塔頂換熱器10的第二進料口相連，汽提塔塔頂換熱器10的第二出料口和儲液罐16的進料口相連，儲液罐16的出料口和第二循環泵的入口相連，第二循環泵的出料口和汽提塔12的第二進料口相連，第二循環泵和汽提塔12之間的連接管線上設置有輕組分放料管線17，輕組分放料管線17上設置有電磁閥，輕組分從汽提塔12出來后部分排出，部分重新進入汽提塔12，從而提高產率，汽提塔塔底出料換熱器11的第二出料口和苯塔13的進料口相連；苯塔13塔底出料口和甲苯塔14的進料口相連，苯塔13上設置有塔頂出料口，產品苯從苯塔13塔頂排出，甲苯塔14的塔底出料口和二甲苯塔15的進料口相連，甲苯塔14塔頂出料口和原料進料管線相連，從甲苯塔14塔頂出來的甲苯會重新進入反應體系，二甲苯塔15的塔底出料口和原料進料管線相連，二甲苯塔15上設置有塔頂出料口，產品二甲苯從二甲苯塔15塔頂排出，二甲苯塔15的塔底出來的重芳烴重新進入反應體系。

實施例2

本實用新型裝置具體使用方法如下：

a、將甲苯、重芳烴和氫氣混合后，經進料換熱器1換熱加熱至380℃，壓力3.2MPa，然后進入進料加熱爐2加熱，升溫至410℃，壓力3.1MPa；

b、進入反應器3反應，反應壓力為2MPa,反應溫度為380℃；氫油分子摩爾比3.5；反應空速3.2h^-1；

c、反應產物從反應器3出來后，經進料換熱器1冷卻至120℃，壓力至2.7MPa，再經空冷器4冷卻至50℃，壓力至2.5MPa，然后進入氣液分離罐5；

d、氣液分離罐5將反應產物分為氣相和液相兩股物流，氣相物流主要為含雜質的氫氣，液相物流主要為芳烴混合物，氣液分離罐5的操作條件為：溫度50℃，壓力2.8MPa；

e、氣相物流與重整油混合后，依次經低溫重整油換熱器6和制冷器7制冷，然后進入冷凍接觸罐8，將溫度降至-10℃，壓力至2MPa，除去氣相物流中攜帶的輕組分物質，剩余的氣體部分直接進入循環氫壓縮機9，另外部分進入干燥裝置19，通過控制各電磁閥的開關，氣體從干燥裝置19出來后進入一個金屬氫化物儲氫裝置18，氫氣被金屬氫化物儲氫裝置18中儲氫材料吸收，剩余雜質氣體從第二排氣管排出，同時，另一個金屬氫化物儲氫裝置18將吸收的氫釋放，通過第一排氣管進入循環氫壓縮機9，從循環氫壓縮機9出來后氫氣壓力升至3.3Mpa，使之與補充新氫混合后重新進入反應體系；

f、氣液分離罐5液相物流經汽提塔塔頂換熱10和汽提塔塔底出料換熱器11后，進入汽提塔12，汽提塔12的操作條件：進料溫度150℃，塔頂溫度125℃，塔頂壓力0.6MPa。

g、汽提塔12塔頂餾分進入汽提塔塔頂換熱10冷卻后，進入儲液罐16，部分在第二循環泵的的作用下重新進入汽提塔12，其余部分從輕組分放料管線17排出；

h、汽提塔12塔底餾分先進入苯塔13精餾，所述苯塔13的塔頂溫度90℃，塔底溫度145℃，得到苯，然后進入甲苯塔14精餾回收未反應的甲苯，所述甲苯塔14的塔頂溫度177℃，塔底溫度225℃，回收得到的甲苯送至原料入口重新進料，甲苯塔14底液最后進入二甲苯塔15，所述二甲苯塔15塔頂溫度235℃，壓力0.634MPa，在二甲苯塔15中精餾得到二甲苯，二甲苯塔15塔底重芳烴送至原料入口重新進料。

氣液分離罐5氣相物流主要成分為含雜質的廢氫氣，純度較低，現有技術中只能部分循環利用，大部分氫氣作為低附加值的燃料送入燃料氣系統燃燒。當烷基遷移工藝富料進料時，每年大約有4萬噸廢氫作為燃料氣燒掉。

以320萬噸/年的烷基遷移工藝為例，假設廢氫中氫氣含量為60％，則一年可回收利用氫氣2.4萬噸，廢氫中的液化氣含量大約為40％，一年可回收液化氣1.6萬噸，經濟效益顯著。

以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，本實用新型的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本實用新型思路下的技術方案均屬于本實用新型的保護范圍。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。