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PX的生产工艺

2007 年厦门PX 项目遭到民众反对迁址,随后又有大连、镇海、昆 明、彭州等地先后发生了一系列PX 事件,导致国内民众对PX 的抵 抗,多个PX 项目被叫停、迁址或延期建设,PX 项目上马较难,阻 碍了我国PX 的发展。政府在舆论上应加强宣传引导,科普PX 的作 用、毒性等,消除民众对PX 的误解和疑虑,同时加强PX 项目上马 时的安全环保评估工作。

甲醇的产量增加,成本降低,直接合成高浓度的对二甲苯,可减少分离和 异构化的工艺,经济效益非常可观。
甲苯甲醇烷基化机理

1.
甲苯甲醇烷基化反应:
按正碳离子机理进行的苯环亲电取代反应,甲醇在催化剂B酸中心 被活化,甲氧基离子进攻弱吸附的甲苯。 由于苯环上甲基的诱导作用,主要生成邻二甲苯(OX)、对二甲苯,较 少的间二甲苯(MX)和水阁,但生成的二甲苯在交叉孔道较大空间内 和外表面可迅速异构化为热力学平衡的混二甲苯。
PX生产工艺
王婕 官慧 符柳娃 沙慧
目录

PX简介及应用
PX传统生产过程介绍
PX新兴生产方法 PX发展状况及展望
PX的简介

何为PX?
对二甲苯( paraxylene)
1. 2. 3. 4.
PX理化特性
无色透明液体,具有芳香气味。 能与乙醇、乙醚、丙酮等有机溶剂混溶。 可燃,低毒化合物,毒性略高于乙醇,其蒸气与空气可形成爆炸性。 通常为混合物。
PX的应用

氧化制备精对苯二甲酸(PTA),近90%的PTA被转化成为聚酯。 聚酯的下游产品包括涤纶纤维、饮料瓶及各种绝缘、包装材料、工 业组件等。 在除草剂和联对二甲苯中用作溶剂,作为医药、涂料、燃料、油墨 等产品的生产原料。 汽油中加入对二甲苯可以提高汽油中的辛烷值,从而提高油品质量。



从PX - PTA - PET 整个聚酯产业链长远发展来看,我国必须加强 PX 建设。只有提高国内PX 生产能力,降低进口依存度,实现自给 自足,才能保证我国聚酯行业的生产安全和健康发展。PX大量进口, 消耗掉我国大量外汇,同时也制约着PTA 装置的开工负荷,增加了 聚酯产品的成本,削弱了纺织产品的市场竞争力。


磷化物可部分沉积在孔口,限制了对二甲苯的扩散。
甲苯甲醇烷基化催化剂研究进展

采用酸性分子筛作催化剂,如ZSM一5丝光沸石、Y沸石和SAPO沸石 的酸性和结构都对反应有较大影响。


SAPO-34太小的孔道限制了芳烃的扩散,因而活性低。
MOR、SAPO-5和ZSM-5由于具有强酸性或较大的孔道空间,容易形 成多环芳烃,从而使催化剂快速结焦而失活。
PX 市场分析

我国PTA 生产商主要分布 在辽宁、浙江、江苏、福 建四个沿海省份。
如图1 所示,四省产能之和 占到全国总产能的82%。其 中,辽宁以29% 的占比居 首,浙江第二,占到全国 产能的27%。便利的PX 进 口和聚酯产品的出口促使 这些地区PX 市场迅速发展 起来。

我国PX 行业的发展
CH3
甲苯歧化与烷基转移工艺流程

该工艺是在临氢(防止催化剂结焦)条件下,以甲苯和C9A为原料, 使用固定床反应器,在丝光沸石、ZSM-5沸石或β沸石催化剂存在下 反应生成生成混合二甲苯。 反应流出物中的甲苯和C9A经分离后进行循环,与界区外来的新鲜甲 苯和新鲜C9A汇合作为反应器进料。 混合二甲苯在催化剂作用下进行异构化,生成对二甲苯(px)。

2.
甲苯甲醇烷基化催化剂研究进展

元素改性的催化剂(碱土金属改性HZSM-5沸石)。 研究了Ca、Sr、Ba等不同碱土金属化合物改性催化剂。 采用醋酸钙溶液的改性效果最好,在温度743K、甲苯与甲醇摩尔比为1 条件下,甲苯转化率可达31.2%,对二甲苯的选择性为94%。 非金属元素改性催化剂(磷改性HZSM-5)。 一般通过H3PO,有机磷溶液浸渍后再焙烧的方法制备。 磷化物通过与沸石的酸中心反应,骨架氧使磷与沸石牢固地结合,磷均 一地分布在骨架AI原子相联系的酸中心上。
甲苯歧化与烷基转移反应制备二甲苯

甲苯歧化反应指的是两分子甲苯在催化剂上发生应生成一分子苯 和一分子二甲苯,具体反应如下:
CH3
2
CH3
+
CH3

烷基转移反应指的是甲苯与多烷基芳烃(C9A)在催化剂上发生 反应,使多烷基芳烃上的烷基转移到甲苯上来,得到二甲苯:
CH3 CH3 CH3
2
+
H3C CH3


甲苯甲醇烷基化工艺特点

以甲醇为原料,是煤化学甲醇利用的新方向。 甲苯消耗量比甲苯歧化工艺降低近一半,具有经济意义。 流程简单,设备费用较低。 既可以独立建设装置投产,又可以在芳烃联合装置中与其他单元并联 使用,具有较好的灵活性。
国内PX产能及发展概况

由于我国聚酯行业的 迅猛发展,带动了 PTA 消费量的猛增, 从而导致PX 的消费 量也快速增长。 如表所示,十年内产 量增长5.5 倍,虽然 我国PX 产量增长迅 速,但仍不能满足下 游PTA 的需求,进口 依存度也高达52.4%。

国内PX产能及发展概况

2014 年,我国进口PX1100wt,进口依存度高达52.4% 。较高的进口 依存度制约了PTA行业的发展,同时也使我们失去对PX 的定价权。 近年来由于日韩哄抬国际PX 价格,导致PX - PTA - PET产业链盈 利能力前移,大量利润被国外PX 厂商夺走。
国内PX产能及发展概况
该公司还进行了Pt/HZSM一5的原位有机硅改性工作,适用于甲苯择 形歧化和甲苯甲醇选择性烷基化反应,有机硅原位处理54h后,催化剂 的PX对位选择性可由初始的24%上升至96.4%。

甲苯甲醇烷基化的工艺技术

反应部分。反应原料和载气中,为实现互溶,利于传热,先将甲苯甲 醇混合加热汽化,再与水蒸气和氢气混合,送入反应器。 预分离部分。该部分的目的是分离载气和未反应的甲苯,用于循环使 用。主要成分为甲苯、二甲苯的油相。油相经过精馏操作,塔顶得到 摩尔纯度94%的甲苯,塔底得到二甲苯混合物。 对二甲苯提纯部分。提纯采用熔融结晶法,得到摩尔纯度99.5%的对 二甲苯和以混合二甲苯为主的母液。

中国市场在2014年消化了全球PX总产量的约四成,对外依存度为 53%。随着中国PTA产能的不断释放,中国PX产品的对外依存度不 断升高。

2015年1-8月份中国进口PX共计785.3万吨,韩国进口占44%,达 344.8万吨。仅8月当月,韩国PX出口48.2万吨,九成出口至中国, 韩国是PX主要进口国,其次是日本。

MCM-22由于具有中等强度的酸性和便于产物扩散的特殊孔结构而显 示出较好的反应稳定性。
甲苯甲醇烷基化的工艺技术

ExxonMobil公司主要是在催化剂中掺入磷(ZSM-5分子筛中硅铝摩尔 比为450),粘合剂为氧化硅一氧化铝,在一定温度下蒸汽处理0.75h。
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实验结果表明,当甲苯单程转化率大于15%时,对二甲苯选择性大于 9%,最高可达98%以上。


甲苯歧化与烷基转移工艺缺点

甲苯歧化与烷基转移反应生成的对甲苯是很少的,必须进行异构化, 而异构化的工艺比较复杂,异构化之后对甲苯的产量也不高。 乙苯影响异构化催化剂的活性稳定性,因而制得高效的催化剂一直是 需要攻克的难题。 产生的混合二甲苯难以分离。


甲苯甲醇烷基化制对二甲苯法

甲苯选择性歧化可生成高浓度对二甲苯,但甲苯利用率较低。
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