毕业设计开题报告题目：年产20万吨PX装置的工艺设计
一、文献综述
1.1课题研究意义
对二甲苯（PX）是无色透明液体，具有甜味和芳香气味，不溶于水，溶于酒精、氯仿、苯等有机溶剂。
对二甲苯与老百姓的生活密不可分。
二甲苯广泛存在于汽油中。
在汽油中的含量约6%～10%，是汽油高性能抗爆性的重要组分，没有它，就不能生产高品质的汽油。
PX为基础有机化工原料之一，主要生产对二苯甲酸（PTA）及对二苯甲酸二甲酯（DMT），分别占PX消费量的80%和12%左右，这两种单体又是生产聚酯纤维和聚酯塑料的原料。
全球产量的98%左右用于生产聚酯。
聚酯的绝大部分用于生产涤纶，涤纶是目前生产和消费最多的化纤品。
我国是化纤大国，合成纤维生产需要大量PX。
部分聚酯用于制造饮料瓶，我们日常消费的可乐、汽水、果汁，都可以是用聚酯瓶包装的。
除此之外，对二甲苯在医药、香料、油墨、农药、染料以及溶剂等领域有广泛的用途。
对二甲苯的广泛用途使它长期处于供不应求状态，所以，PX装置的建设还有很大的空间。
1.2 PX装置的国内外现状和发展趋势
1.2.1 PX装置国内外现状
聚酯纤维的迅速发展，拉动了其上游原料精对苯甲酸的消耗，进而有拉动了PTA的上游原料对二甲苯的市场严重供不应求，产品需要大量进口。
2012年，世界PX的装置生产能力约4000万吨/年，70%以上的装置在亚洲地区，新建产能也大都集中在亚洲，主要为韩国和中国。
中国石化集团公司是最大的生产集团，占总产能的42.5%其次是中国石油集团公司，占总产能的22.0%。
2009年是我国PX生产能力增长最快的一年，新增产能284万吨，比2008年的442.1万吨增长64.2%。
截至2012年9月底，我国PX 的生产厂家有13家总生产能力达到821.1万吨/年。
目前，我国已是世界上最大的PX生产和消费国，产能约占全球产能的20%，消费量占全球38%左右。
北美地区的新建PX装置主要集中在美国，用于生产PTA的PX将提高到82.1%。
由于生产成本较低加之原料供应充足，中东的石化产业投资将稳步增长。
该区域将建设更多的PTA和PX装置，用于生产PTA的PX比例也将进一步增长。
在欧洲对二甲苯PX的总生产能力约为310.0万吨/年。
由于全球一系列对二甲苯生产装置的问题以及亚洲新对苯二甲酸生产装置的建成投产，使得世界对二甲苯供应紧张价格上涨。
2002年由于有200多万吨/年的对苯二甲酸生产能力投产，其中第二季度在中国中国台湾以及韩国就有
155万吨/年的对苯二甲酸生产装置建成投产，使得亚洲地区的对二甲苯供应紧张。
1.2.2 PX产业面临的问题和发展趋势
对二甲苯最早是从重整油和裂解石油中抽提和分离而得，但随着聚酯工业的不断发展，该方案法获得的对二甲苯已经无法满足实际生产的需要。
近年来，苯、甲苯、二甲苯（BTX）的市场需求旺盛，但BTX中的甲苯和二甲苯是生产高辛烷值汽油的重要调和组分，因此加剧了BTX的供需矛盾，生产BTX的原料是石油脑，但石油脑又是制取乙烯的原料，我国对乙烯需求很大，因此石油脑供应不足，制约了BTX的生产能力。
LPG芳构化既可以实现LPG增值利用，又可以缓解BTX供应紧张的局面，发展前景良好。
除采用传统的原油提炼石脑油作为 PX装置的原料外，积极拓展其它如凝析油、甲醇等原料的使用，同时结合新技术，逐步解决资源紧张的局势。
1.3 PX的主要生产工艺
目前生产对二甲苯(PX)已经有多种不同的工艺。
PX 生产工艺主要还是石脑油路线，即以石脑油为原料，经重整、芳烃抽提、二甲苯分离、苯和甲苯分离、歧化、异构化、吸附分离等装置组成的芳烃联合装置生产制得。
其中抽提法有UOP的Isomar和Parex 工艺、Axens的Eluxyl工艺、ExxonMobil化学的XyMax工艺；甲苯歧化法有UOP的Px-Plus 法、ExxonMobil化学的PxMax法。
以液化石油气为原料生产PX的工艺有由BP和UOP
合作开发的Cyclar工艺，首套工业化装置已在沙特阿拉伯Yanbu的IbnRushd厂建成，并于1999年投产。
1.3.1甲苯歧化和烷基转移
甲苯歧化反应是甲苯经过歧化反应生成苯和二甲苯。
烷基转移反应是指苯与C9、C10芳烃之间的烷基转移反应。
该工艺的特点是将产量相对过剩的甲苯和或价值相对较低的C9、C10转化成苯和二甲苯，是工业上增产PX的主要手段。
代表性的工艺有Mobil公司的MSTD工艺、UOP公司的Tatoray工艺、IEP/Mobil公司的Tranplus工艺等。
甲苯歧化工艺技术主要取决于催化剂，目前甲苯歧化工艺方法主要有Xylcne-Plus法（常压气相不临氢工艺）、Tatoray法（加压气相临氢工艺法）、LTDP（低温加氢液相不临氢工艺）及MTDP法（气相加压不临氢工艺）等。
1.3.2二甲苯异构化
从催化重整油和裂解汽油中获得的C8芳烃，对二甲苯含量仅为混合二甲苯质量的
25%左右，且乙苯所占比例较大，为最大限度地生产对二甲苯，需将C8芳烃进行异构化反应生成对二甲苯。
典型的工艺有：东丽公司的Isolene(II)工艺、UOP公司的Isomer 工艺、Engelhard公司的Octafining工艺、Mobil公司的MHAI工艺等。
其中MHAI工艺采用活性高、选择性好、操作条件温和、催化剂结焦速率慢、运转周期长再生性能好的分子筛催化剂，能使乙苯转化率达60%~70%，二甲苯损耗率则可降低至1.8%，非芳烃转化率达20%，二甲苯的选择性达平衡值的102%。
1.3.3甲苯甲醇烷基化
甲苯甲醇烷基化合成对二甲苯是一条增产对二甲苯的新的工艺路线，为甲苯转化和C1资源利用提供了新的途径。
该技术主要采用了一种能提高甲苯甲醇烷基化反应选择性的催化剂。
该催化为含氧化物改性剂并经苛刻蒸汽处理的ZSM.5沸石催化剂。
甲醇与甲苯烷基化生成PX的同时，会有甲醇脱水转化为碳氢化合物的副反应。
大连化物所采用改性的沸石分子筛作为催化剂，利用沸石分子筛的择形催化作用, 高选择性地制取PX, 反应产物中PX 在二甲苯异构体中的选择性可以达到93% ~ 98%，同时原料中的甲醇可以联产乙烯和丙烯。
乙烯是生产精对苯二甲酸( PTA )的原料之一，而目前乙烯主要来源于石脑油裂解。
该工艺最具吸引力的特点是PX 收率要比传统的甲苯择形歧化工艺高一倍, 且具有许多优点: 每生产1 t PX 产品所需的甲苯可由甲苯择形歧化法的约218 t下降到110 ;t 原料甲醇价格比较便宜; 苯的产量可以忽略。
因此, 甲苯甲醇选择性烷基化生产PX 工艺路线将是未来最经济、最为可行的PX 生产技术路线。
二、本课题要研究内容
2.1 研究内容
本课题为年产20万吨PX生产装置的工艺设计，课题包括以下具体内容：
（1）在查阅文献的基础上，进行原料及工艺路线选择
（2）进行工艺流程设计并绘制工艺流程简图
（3）进行物料衡算和热量衡算
（4）进行主要设备的选型和计算
（5）绘制工艺物料流程图
（6）车间布置的设计，绘制车间布置图
（7）撰写设计说明书
2.2 研究方法：
本课题采用甲苯甲醇烷基化法生产PX，在ZSM-5催化剂催化剂作用下甲苯与甲醇反应，直接生成对二甲苯。
其过程可分为对二甲苯的合成和合成产物的分离，来得到纯度高的对二甲苯。
工艺流程见图如下：
应用Aspen plus进行工艺过程的物料衡算和热量衡算，测出进出口物流的流量、组成及性质，设计可行的操作条件和设备尺寸；在物料、热量衡算的基础上，再应用化工原理及化工设备机械基础知识进行主要设备的选型与计算，用Atuocad软件绘制工艺流程图，根据原料及产品的特性及车间布置的相关设计规范和规定，进行车间布置设计，并用Atuocad绘制车间布置图。
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毕业设计开题报告。