【文章內(nèi)容簡介】 催化劑堆比，kg/m3680680催化劑周期壽命，月＞12＞12＞12進(jìn)料要求含2～3%R C10A含2～3%R C10A含2～3%R C10AC8A產(chǎn)率，wt%C6A產(chǎn)率，wt%C6AC8A總產(chǎn)率，wt%單程轉(zhuǎn)化率，mol%143三、二甲苯異構(gòu)化技術(shù)比較表33 二甲苯異構(gòu)化裝置技術(shù)比較IFP的PX聯(lián)合裝置UOP的PX聯(lián)合裝置① 異構(gòu)化催化劑國產(chǎn)SKI400國產(chǎn)SKI400UOP I9② 操作條件采用國產(chǎn)SKI400操作采用國產(chǎn)SKI400操作按UOP I9設(shè)計反應(yīng)器入口溫度℃初期370～380/末期390～400初期370～380/末期390～400初期374/末期386反應(yīng)器出口氫分壓（表）kg/cm2～/～～/～/重量空速，h1氫油分子比4～64～64催化劑堆比，kg/cm3700～720700～720產(chǎn)物C8N/反應(yīng)器出口C8N%C8N+P=/C9N+P=C8N+P=%/6mol%反應(yīng)器出口EB/C8Awt%催化劑鉑含量wt%～～③ 反應(yīng)性能C8A收率 wt%單程C8A環(huán)損 wt%EB轉(zhuǎn)化率 wt%PX/∑C8A出口 wt%四、吸附分離技術(shù)比較表34 吸附分離技術(shù)比較IFPUOP一、吸附分離工藝工藝方法ELUXYLParex吸附床型式模擬移動床模擬移動床吸附劑型號SPX3000ADS27脫附劑型號對二乙苯D1000（對二乙苯）物流出入吸附塔方式144套氣缸球閥操作（其中24套用于反洗）24通旋轉(zhuǎn)閥，2臺4閥閥的控制型式由VAX、PLC、SCS、羅曼光譜儀控制UOP的邏輯控制系統(tǒng)監(jiān)測控制。吸附床數(shù)212212吸附床分區(qū)5～6個4個分布板結(jié)構(gòu)每床由14塊59厘米矩形板的分布板組成，每一小塊板有四個物流進(jìn)出。每塊板由6個扇形板組成，物流進(jìn)出均由一根中心管分配及收集。沖洗液及位置小股抽出液在抽出液口前注入脫附劑分別在抽出液前和進(jìn)料后注入閥維修周期＞14月＞5年，密封板更換只需24小時。工業(yè)化時間1995年工業(yè)示范裝置投產(chǎn)，1997年4季度投產(chǎn)第一套單系列50萬噸／年裝置。1971年工業(yè)化，1997年單系列40萬噸／年。工業(yè)化經(jīng)驗1996年簽訂四套裝置，一套45萬噸／年，一套50萬噸／年和18萬噸／年，一套65萬噸／年。至1997年有68套，其中大于40萬噸／年的5套建設(shè)和設(shè)計，大型設(shè)備已有過工業(yè)經(jīng)驗。二、操作條件吸附塔溫度℃175177吸附塔壓力，Mpa吸附劑/原料量（t/h）788/=一次脫附劑量/原料量（t/h）1200/=脫附劑循環(huán)量/原料（體積）閥循環(huán)一次的時間（分鐘）28～3232(設(shè)計點)三、吸附性能（期待值）PX純度（%）（設(shè)計值）（設(shè)計值）PX回收率（%）96（設(shè)計值）97（設(shè)計值）脫附劑損耗量（噸／年）%/137噸%/103噸吸附劑壽命（年）810四、吸附分離保證值PX純度（%）PX回收率（%）9696脫附劑損耗量脫附劑壽命，年55五、吸附劑物性含水量（wt%）裝填密度（t/m3）選擇性體積（v%）17無效體積（v%）2933（金山為26）壓碎強(qiáng)度（Mpa）（）六、吸附劑選擇性參數(shù)PX/EB（）PX/MX（）PX/OX（）性能指數(shù)七、吸附塔塔盤死角體積（v%）24泵循環(huán)死角體積（v%）22床層高度可調(diào)整不可調(diào)搞機(jī)械阻力液體流速≥～綜上分析：本廠采用甲苯與甲醇烷基化反應(yīng)來制取對二甲苯（PX）。其中包括固定床加氫反應(yīng)、吸附分離混合二甲苯等操作過程，改工藝特點為生成PX的選擇性高，生成的副產(chǎn)物的量較少，是在技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理的意圖工藝過程。 工藝介紹目前工業(yè)上生產(chǎn)對二甲苯的工藝主要是甲苯歧化與烷基轉(zhuǎn)移方法，近年來，隨著相關(guān)催化劑的深入研究，甲苯擇型歧化工藝也越來越受到重視。但是這些工藝的副產(chǎn)物較多，需要多個分離設(shè)備進(jìn)行分離來得到對二甲苯產(chǎn)品，造成高設(shè)備費用和能量浪費；同時，歧化反應(yīng)在一分子甲苯生成對二甲苯的同時會有一分子甲苯轉(zhuǎn)化為附加值較低的苯，導(dǎo)致甲苯的浪費。于是近年來，研究人員開發(fā)出了一種新的對二甲苯制備工藝——甲苯甲醇烷基化技術(shù)，該技術(shù)是在高溫低壓條件下，使一分子甲苯和一分子甲醇發(fā)生反應(yīng)，擇型生成二甲苯和水，大大提高了甲苯利用率；而另一個反應(yīng)物甲醇是煤化工的中間產(chǎn)物，受國內(nèi)快速增長的產(chǎn)能和廉價進(jìn)口甲醇的競爭影響，很長一段時間內(nèi)甲醇將處于低價位,從而降低甲苯甲醇烷基化工藝的原料成本，同時甲醇作為典型的C1化合物,其利用空間有限，甲苯甲醇烷基化工藝填補(bǔ)了 C1化合物利用領(lǐng)域的又一空白。由上述反應(yīng)機(jī)理可知，在烷基化過程中會生成不同的二甲苯產(chǎn)品，而為了達(dá)到增產(chǎn)目標(biāo)、實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益，就需要在反應(yīng)過程中盡可能多的得到對二甲苯產(chǎn)品，促進(jìn)臨、間二甲苯轉(zhuǎn)化成對二甲苯或者組織甲苯甲醇反應(yīng)生成臨、間二甲苯的反應(yīng)。甲苯甲醇烷基化工藝技術(shù)特點國外許多大公司都投入了大量的人力、物力進(jìn)行甲苯甲醇選擇性烷基化制PX技術(shù)的開發(fā)研究。這些公司包括阿莫科（現(xiàn)為BP）、杜邦、聯(lián)合碳化物（現(xiàn)為陶氏化學(xué)公司）、?？松梨冢‥xxonMobil）和GTC等。國內(nèi)相關(guān)研究單位也有很多，如中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所（以下簡稱大連化物所）、大連理工大學(xué)等。由于甲苯甲醇烷基化反應(yīng)的原料之一是甲醇，所以在甲醇與甲苯烷基化生成PX的同時，總會伴有甲醇脫水轉(zhuǎn)化為碳?xì)浠衔锏母狈磻?yīng)。大連化物所采用改性的沸石分子篩作為催化劑，利用沸石分子篩的擇形催化作用，高選擇性地制取PX，反應(yīng)產(chǎn)物中PX在二甲苯異構(gòu)體中的選擇性可以達(dá)到93%～98%，同時原料中的甲醇可以聯(lián)產(chǎn)乙烯和丙烯。乙烯是生產(chǎn)精對苯二甲酸（PTA）的原料之一，而目前乙烯主要來源于石腦油裂解。該技術(shù)的應(yīng)用無疑將增加乙烯的生產(chǎn)途徑，同時該反應(yīng)系統(tǒng)不需要臨氫操作，可以節(jié)省相應(yīng)的工藝及設(shè)備。因此，甲苯甲醇烷基化制取PX并聯(lián)產(chǎn)低碳烯烴技術(shù)達(dá)到了在一個反應(yīng)過程中、一種催化劑上高選擇性地生產(chǎn)PX和乙烯的目的。該工藝最具吸引力的特點是PX收率要比傳統(tǒng)的甲苯擇形歧化工藝高一倍，且具有許多優(yōu)點：每生產(chǎn)1t PX產(chǎn)品所需的甲苯可由甲苯擇形歧化法的約218 t下降到110 t；原料甲醇價格比較便宜；苯的產(chǎn)量較少。因此，甲苯甲醇選擇性烷基化生產(chǎn)PX工藝路線將是未來最經(jīng)濟(jì)、最為可行的PX生產(chǎn)技術(shù)路線。（1） 甲苯甲醇烷基化反應(yīng)的原料之一是甲醇，在甲醇與甲苯烷基化生成PX的同時，伴有甲醇脫水轉(zhuǎn)化為碳?xì)浠衔锏母狈磻?yīng)。即得聯(lián)產(chǎn)品，無論是聯(lián)產(chǎn)乙烯和丙烯抑或是重芳烴，均是附加值較高的基本有機(jī)化工原料。（2）該工藝最具吸引力的特點是PX收率要比傳統(tǒng)的甲苯擇形歧化工藝高1倍，~，原料甲醇價格低廉，副產(chǎn)苯的數(shù)量可以忽略。（3）該工藝既可以獨立建設(shè)PX生產(chǎn)裝置，又可以將該工藝作為1個單元，在芳烴聯(lián)合裝置中與歧化和烷基化單元并聯(lián)使用。如果獨立建設(shè)PX生產(chǎn)裝置，根據(jù)實驗結(jié)果提出的工藝流程，取消二甲苯吸附分離和異構(gòu)化過程，據(jù)某研究院估算，得出甲苯烷基化法建設(shè)投資僅為現(xiàn)有甲苯歧化法（800kt/a甲苯歧化裝置界區(qū)內(nèi)投資約3億元人民幣）的40%左右。如果將該技術(shù)作為1個單元，在芳烴聯(lián)合裝置中與歧化和烷基化單元并聯(lián)使用，以某PX生產(chǎn)規(guī)模940kt/a的芳烴聯(lián)合裝置為例，抽出200kt/a甲苯（）進(jìn)入甲苯甲醇烷基化單元進(jìn)行加工時，可以達(dá)到理想效果。因此，甲苯甲醇烷基化生產(chǎn)PX工藝路線將是未來最經(jīng)濟(jì)、最為可行的PX生產(chǎn)技術(shù)路線，該技術(shù)的應(yīng)用將給PX生產(chǎn)行業(yè)帶來重大變革。 工藝流程ASPEN仿真模擬設(shè)計根據(jù)年產(chǎn)量的確定，我們利用ASPEN PLUS仿真模擬軟件對我廠工藝技術(shù)進(jìn)行初步的模擬，得出原料的進(jìn)料流量和相關(guān)參數(shù)，根據(jù)查找文獻(xiàn)和工藝模擬條件，得出在原料甲苯與甲醇物質(zhì)的量比為2:1，氫氣與原料物質(zhì)的量比為8:1，水蒸氣與原料物質(zhì)的量比也為8:1時，得出的產(chǎn)品量的產(chǎn)品純度與其他條件相比，有很多的優(yōu)勢，所以，本工藝的原料比確定為甲苯：甲醇=2:1（物質(zhì)的量之比），氫氣：原料=8:1（物質(zhì)的量之比），水蒸氣：原料=8:1（物質(zhì)的量之比），圖31為本工藝的模擬全流程圖。圖31 模擬流程圖 原料混合工段圖32為甲苯甲醇與載氣的模擬混合流程圖。圖32 原料載氣模擬混合流程 對二甲苯提純工段圖33為甲苯甲醇與載氣的反應(yīng)模擬流程圖。圖33 固定床加氫反應(yīng)模擬流程 二甲苯精制分離工段圖34為二甲苯精制模擬流程圖。圖34 二甲苯精制模擬流程 混合二甲苯吸附分離工段圖35為混合二甲苯吸附分離流程圖。圖35 混合二甲苯吸附分離流程 工藝條件選擇 反應(yīng)溫度和壓力根據(jù)甲苯甲基化工藝的概念設(shè)計，補(bǔ)充的甲苯和甲醇被蒸發(fā)，并與循環(huán)甲苯、氫結(jié)合，用反應(yīng)器流出物預(yù)熱，用加熱爐進(jìn)一步加熱到400~C。將這種進(jìn)料送入甲基化反應(yīng)器，生成二甲苯和各種副產(chǎn)物（如苯、乙苯、一氧化碳、二氧化碳和氫）。由于放熱，反應(yīng)溫度升至450℃。反應(yīng)器流出物通過與反應(yīng)器進(jìn)料的換熱冷卻，然后再通過一臺部分冷凝器，在這里一些有機(jī)產(chǎn)品，如苯、乙苯、甲苯和二甲苯被冷凝。剩余的氣相產(chǎn)物（一氧化碳、二氧化碳和氫）在一臺分離罐中與有機(jī)液體分離，部分氣體循環(huán)，提供反應(yīng)所需要的氫，其余的氣體被排放，用作副產(chǎn)物燃料。 反應(yīng)空時的選擇反應(yīng)器空時為2h。 催化劑采用改性的沸石分子篩作為催化劑,利用沸石分子篩的擇形催化作用高選擇性地制取PX。 工藝創(chuàng)新點 該工藝最具吸引力的特點是PX收率要比傳統(tǒng)的甲苯擇形歧化工藝高一倍，且具有許多優(yōu)點：每生產(chǎn)100t PX產(chǎn)品所需的甲苯可由甲苯擇形歧化法的約218t下降到110 t；原料甲醇價格比較便宜；苯的產(chǎn)量可以忽略。因此，甲苯甲醇選擇性烷基化生產(chǎn)PX工藝路線將是未來最經(jīng)濟(jì)、最為可行的PX生產(chǎn)技術(shù)路線。第四章 設(shè)備的設(shè)計與選型 設(shè)計依據(jù)表41 設(shè)備選型依據(jù)名稱標(biāo)準(zhǔn)號《石油化工塔型設(shè)備設(shè)計規(guī)范》 SH 30301997《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》 199059《鋼制壓力容器》 GB1501998《管殼式換熱器》 GB1511999臥式橢圓形封頭儲罐系列HG31541985立式橢圓形封頭(支腿、裙座)儲罐系列 HG31531985平底平蓋儲罐系列HG/T314685平底平頂儲罐系列 HG/T314785平底錐頂儲罐系列 HG/T314985立式橢圓封頭儲罐系列(懸掛式) HG/T31528590176。折邊錐形底，橢圓封頭儲罐系列(懸掛式) HG/T31508590176。折邊錐形底，橢圓封頭儲罐系列(支腿式) HG/T315185 《石油化工設(shè)備設(shè)計選用手冊塔器》《石油化工設(shè)備設(shè)計選用手冊反應(yīng)器》《石油化工設(shè)備設(shè)計選用手冊換熱器》《化工容器及設(shè)備簡明設(shè)計手冊》本設(shè)計中的設(shè)備常用設(shè)備代號參照HG —93 設(shè)備選型的一般原則化工設(shè)備從總體上分為兩類，一類稱標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備或定型設(shè)備，是成批成系列生產(chǎn)的設(shè)備，可以現(xiàn)成買到，一類稱為非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備或非定型設(shè)備，是化工過程中需要專門設(shè)計的特殊設(shè)備。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備有產(chǎn)品目錄或樣本手冊，有各種規(guī)格牌號，有不同生產(chǎn)廠家。根據(jù)我廠工藝設(shè)計的任務(wù)是要求，計算并選擇設(shè)備規(guī)格和型號。非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備也是化工生產(chǎn)中大量存在的設(shè)備，它甚至是化工生產(chǎn)的一種特色，非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備工藝設(shè)計是根據(jù)工藝條件，通過工藝計算，提出類型、材料、尺寸和其他一些要求。再進(jìn)行機(jī)械設(shè)計。選型和工藝設(shè)計的原則如下：（1）合理性設(shè)備必須滿足工藝要求，設(shè)備與工藝流程、生產(chǎn)規(guī)模、工藝操作條件、工藝控制水平相適應(yīng)，又能充分發(fā)揮設(shè)備的能力。（2）先進(jìn)性要求設(shè)備的運轉(zhuǎn)可靠、操作穩(wěn)定、自控水平、生產(chǎn)能力、轉(zhuǎn)化率、收率、效率要盡可能達(dá)到先進(jìn)水平。（3）安全性要求安全可靠、操作穩(wěn)定、彈性好、無事故隱患。對工藝和建筑、地基、廠房等無苛刻要求；工人在操作時，勞動強(qiáng)度小，盡量避免高溫高壓高空作業(yè)，盡量不用有毒有害的設(shè)備、附件、輔料。（4）經(jīng)濟(jì)性設(shè)備投資節(jié)省，設(shè)備抑郁加工、維修、更新，沒有特殊的維護(hù)要求，運行費用少。引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備，亦應(yīng)反復(fù)對比報價，考察設(shè)備性能，并易于被國內(nèi)消化吸收改進(jìn)利用，避免盲目性。（5）系統(tǒng)性化工過程是一個完整的系統(tǒng)，設(shè)備設(shè)計時不能僅關(guān)注單一設(shè)備，避免因個別設(shè)備妨礙整個系統(tǒng)優(yōu)化；注重經(jīng)濟(jì)性的同時，還應(yīng)通盤考慮，保留適當(dāng)裕量，以免在日后擴(kuò)產(chǎn)和工藝調(diào)整時成為系統(tǒng)“瓶頸”?？傊C合考慮合理性、先進(jìn)性、安全性、經(jīng)濟(jì)性和系統(tǒng)性的原則，審慎研究，設(shè)計認(rèn)真。 換熱器選型 選型依據(jù)表42 換熱器選型依據(jù)名稱標(biāo)準(zhǔn)號石油化工設(shè)備設(shè)計選用手冊換熱器20091壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程199059鋼制壓力容器 GB1501998管殼式換熱器 GB1511999化工容器及設(shè)備簡明設(shè)計手冊 選型原則換熱器是化工工藝中非常關(guān)鍵的部分，它保證了實際的化學(xué)化工反應(yīng)的熱能，為化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行奠定基礎(chǔ)。同時也是化工分離中需要控制的部分