《对二甲苯工艺.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《对二甲苯工艺.（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、* 对二甲苯（PX）制取工艺 2014年“中国石化-三井化学杯” * 设计要求 l为某一大型综合化工企业设计一座采用清洁技术生产工艺制取对 二甲苯（PX） * 相关背景 l1.对二甲苯（PX）是源自石油、煤。天然气、生物质资源的重要 基础有机化工产品，主要用作生产精对苯二甲酸（PTA）和对苯 二甲酸二甲酯（DMT）的原料。 * l2.国际关于对二甲苯（PX）的需求逐年增加，一般年均增长在 6%以上。同时其产能也持续增长，年均增长各地区不一但也保 持一个较高的增速，一般年均增长在7%13%左右。亚洲、北美 、欧洲是PX主要生产地区。 * l3.国内由于纺织工业的迅速发张，PX的生产一直保持增势，
2、然而 产能仍然不能满足需求。2012年，我国PX生产能力883万吨， 产量775万吨，净进口量达610万吨，全年PX消费量达1385万吨 ，较上年增长22.3%。，对外依存度高达50%以上。 * l4.中国生产对二甲苯（PX）的企业一般是中石化、中石油，中海 油等大型国有石化企业。 * 中国生产对二甲苯（PX）主要企业 我国主要对二甲苯（PX）生产企业 企业名称地区现有能力（万吨/年）投产时间 镇海炼化宁波镇海652003年 金陵石化南京602008年 扬子石化南京801986年和2006年 天津石化天津392000年 上海石化上海1001985年和2009年 青岛丽东青岛702007年 辽阳
3、石化辽宁702005年 洛阳石化洛阳21.52000年 齐鲁石化山东81989年 乌石化乌鲁木齐106.51997年和2010年 福建石化泉州702009年 福佳大化大连702009年 中海油惠州惠州802009年 * 生产PX工艺技术背景 l随着新型催化剂的发展生产PX的工艺技术呈现多样化发展，其 中包括甲苯歧化、烷基异构化、甲苯/甲醇烷基转移、甲苯/碳九 芳烃或苯烷基转移等。 l所用原料：一般为石脑油。 * 工艺之一 l1.典型的传统PX生产方法从石脑油催化重整生成热力学平衡 的混合二甲苯，通过相应的分离技术将PX从沸点与之相同的异 构体混合物中分离。 l石脑油：是一部分石油轻馏分的泛称，
4、主要成分为烷烃的C5C11成分。 l混合二甲苯中的异构体：指对二甲苯（PX）、间二甲苯（MX）、邻二甲苯（ OX） l热力学平衡：指反应之后生成的混合二甲苯中三种异构体含量PX ：MX： OX=0.25:0.5:0.25。 lPX分离技术：一般利用结晶或模拟移动床吸附分离技术（UOP Parax工艺）。 * 说明 l石脑油：是一部分石油轻馏分的泛称，主要成分为烷烃的 C5C11成分。 l混合二甲苯中的异构体：指对二甲苯（PX）、间二甲苯（MX） 、邻二甲苯（OX） l热力学平衡：指反应之后生成的混合二甲苯中三种异构体含量 PX ：MX：OX=0.25:0.5:0.25。 lPX分离技术：一般利
5、用结晶或模拟移动床吸附分离技术（UOP Parax工艺）。 * 工艺一具体单元 l1.加氢预处理单元。 l2.催化重整单元。 l3.芳烃抽提单元。 l4.甲苯歧化与烷基转移单元。 l5.混合二甲苯精馏单元。 l6.对二甲苯（PX）分离单元。（现在一般用UOP Parex 吸附分离技术） l7.二甲苯同分异构体异构化单元。 * UOP（美国全球石油公司）简介 lUOP是Honeywell公司旗下的一家子公司，是一个在研究开发、 技术许可、工艺工程、设备设计、技术服务以及在生产先进材料 、专用催化剂和吸附剂等方面拥有自主技术的跨国公司。 lUOP官网 * * UOP涉及领域 l1.提供工艺解决方案
6、。具体项目包括：炼油技术、石油化工、气 体处理和生物燃料。 * * l2.提供具有高性能的产品。具体包括：高性能催化剂、吸附剂和 能够提高工艺性能和可靠性的设备。 * l部分催化剂 * l部分吸附剂 * l芳烃（Sorbex）分离设备 * 工艺一分析 l优点： l 1.工艺技术成熟。 l 2.原料易得，体系化程度高。 l 3.原料利用率较高，获得副产可应用于其他领域。 l缺点： l 1.工艺过程复杂，工艺路线长。 l 2.传统工艺生成PX的转化率不高。 l 3.制备需要的过程设备多，发生反应过程较为复杂。 * 工艺之二 l甲苯歧化和甲苯/碳九烷基转移制对二甲苯。 l所用原料：甲苯/碳九芳烃。
7、* 主要化学反应 l歧化反应：两个相同的芳烃分子，在催化剂作用下，一 个分子的侧链发生烷基转移。 l主要化学方程式： l烷基转移反应：两个不同的芳烃分子，在催化剂作用下 ，一个分子侧链烷基转移到另一个分子上。 l主要化学方程式： * 反应所需催化剂 l目前，已工业化的甲苯歧化催化剂有Y型沸石、丝光沸石（HM ）和ZSM-5沸石，应用最多的是ZSM-5沸石和丝光沸石催化剂。 l在一定操作条件下，甲苯的转化率为48%左右，对二甲苯（PX ）接近热力学分布。 * 国外相关技术 lTatoray 技术由美国 UOP 公司与日本 TORAY公司联合开发的, 并于 1969 年实现工业化。 l所用原料：甲
8、苯/碳九芳烃。 l工艺特点：副反应少、芳烃收率在97%以上，转化率在40%左右 。 * lLTD 技术由美国 Mobil Chem Co 公司开发。 l所用原料：甲苯。 l工艺特点：操作条件一般、用ZSM-系列催化剂。 * 沸石催化剂介绍 l沸石催化剂：内部具有独特的交叉孔道结构，具有大的外表面积 ，有较强的吸附和转化分子的能力，表面原子周围缺少相邻的原 子，从而能够使反应物分子易于扩散并与活性中心接触引发催化 反应，化学活性强。 * 工艺二分析 l优点： l 1.原料易得。 l 2.工艺成熟（上世纪六七十年代开始）。 l 3.可以处理重质芳烃碳九，转化成经济效益更高的产物。 l缺点： l 1
9、.生成对二甲苯的选择性较低。 l 2.由于对二甲苯在混合二甲苯中的含量较低，在分离单元耗 能会增加。 * 工艺之三 l甲苯/甲醇烷基转移制对二甲苯。 l所用原料：甲苯/甲醇（乙醇）。 * 主要化学方程式 l甲苯/甲醇烷基化主要化学反应： * 反应所需催化剂 l经过磷改性的ZSM-5沸石催化剂。 l经过镁改性的ZSM-5沸石催化剂。 l催化剂改性：主要对沸石催化剂的酸性（主要是用来异构化和裂 解 ）和孔结构进行调节，常用的孔道修饰方法是在分子筛孔道 内引入一种或两种氧化物。 l在一定的操作条件下，甲苯转化率接近40%，对二甲苯（PX） 选择性可达90%以上。 * 甲苯/甲醇中试装置 * 工艺三分
10、析 l优点： l 1.对二甲苯选择性比较高。（一般高达95%以上） l 2.经济效益较高，生产1吨PX消耗甲苯约为一吨。 l缺点： l 1. * 工艺之四 l甲苯选择性歧化。（选用） l所选原料：甲苯。 * 相关背景简介 l择形催化（Shaped-selective catalysis）是1960年Weisz和 Frilette在相关沸石分子筛研究中首次提出，之后就陆续出现对该 工艺的改进和优化。 l分子筛：具有晶体的结构和特征，表面为固体骨架 ，内部具有 孔穴可起到吸附分子的作用。孔穴之间有孔道相互连接，分子由 孔道经过。 l择形作用：分子筛具有一种或多种大小分立的孔径，其孔径具有 分子大小
11、的数量级，分子穿透分子筛孔口受到限制而产生择形作 用 。 * 主要化学方程式 l甲苯择形歧化主要方程式： * 甲苯择形歧化发展情况 lPX- PLUS 工艺由美国UOP公司开发并于1996年实现工业化。 l原料：甲苯。 * 设计前期准备 l1.工艺确定：选用甲苯择形歧化。 l2.年产量确定：30万吨/年、设备运转时间330天、日产量定为 910吨/天。 l3.厂址选择：南京化学工业园区。 l4.原料：甲苯。 l5.产品：对二甲苯（PX）和苯。 l6.工艺单元确定：反应单元、精馏单元和产品分离单元。 l7.模拟计算软件：Aspen plus Cup-tower 智能选泵软件。 * 反应单元 l1.设备：固定床。 l2.催化剂：甲苯择形歧化催化剂SD-1（上海石化院）。 l3.催化剂催化效果：甲苯转化率30.7%;PX对位选择性93.0%。 l4.操作条件：反应温度 450 ;反应压力 2.1MPa;氢烃比 1.8mol/mol。 * 反应单元 l进料量确定。 l用Aspen plus 模拟。 * 进料模拟 * 进料数据
