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1、70万吨/年组合工艺清洁生产对二甲苯一体化项目设计70万吨/年组合工艺清洁生产对二甲苯一体化项目设计项目设计摘要项目设计摘要1. 项目简介本项目是为化工股份有限公司茂名分公司设计一座年产70万吨对二甲苯的分厂，采用清洁组合工艺，联产5.8万吨苯，副产6.1万吨抽余油、11.8万吨C9/C10芳烃和6万吨重芳烃。厂址坐落于茂名石化工业园区，充分利用茂石化炼油厂、乙烯厂现有资源，以C7+重整生成油、乙烯甲苯、乙烯C8芳烃为原料，经抽提、歧化、精馏、异构、分离得到PX产品。项目设计方案各选择工艺先进可靠，组合后进行仿真模拟，具有良好的兼容性，通过工艺创新、设备强化、能量集成等技术手段，达到了节能减排
2、的要求。工艺设计方案不仅提高了原料的利用率和转化率，降低了能耗单耗，原料材料的循环利用更是减少了污染物排放，并对三废排放作出合理的治理措施。此外，通过详细的市场分析，对国内外PX产能产量和价格进行分析预测，该项目具有市场前瞻性，其原料、运输、生产具有的优势有效增强了抗风险能力，投资前景良好。2.工艺路线项目工艺流程包含芳烃抽提、甲苯歧化、精馏、C8异构、吸附分离5个单元。芳烃抽提单元比较了传统环丁砜Sulfolane法、IFP的二甲基亚砜溶剂法、甘醇类抽提法后，选择了石科院的SED法，以环丁砜作为溶剂，具有原料适应性广、流程短、溶剂损耗低等特点。甲苯歧化单元比较了日本东丽公司临氢气相Totor
3、ay歧化法、中石化上海研究院SD工艺、美国Mobil公司的TransPlus和PxMax工艺后，选择具有转化率高、操作弹性大的上海石油化工研究院S-TDT工艺，采用传统歧化和择型歧化两种反应机理，以HAT-099和SD-01作为催化剂，大大提高了转化效率。歧化单元比较了美国Engelhard公司的Octafining工艺、UOP公司的Isomar工艺、Mobil公司的XyMax工艺，选择石科院的SKI工艺，具有选择性稳定好的特点，催化剂选用RIC-200。分离单元选用较新的吸附分离技术，排除IFP的Eluxy后选择UOP的Parex工艺，以对二乙基苯作为吸附剂，产量高装置小。工艺分为三种不同原
4、料进料，增强了原料适应性，将对邻二甲苯和间二甲苯循环异构，增加了PX的产量。主要流程如方框图2-1所示。图2-1 工艺流程方框3. 主要创新点（1）抽提及精馏单元脱烯精制，提高换热效率，防止管道堵塞，满足进料要求；（2）甲苯择形歧化与甲苯歧化烷基转移组合工艺代替传统歧化工艺，降低单元负荷；（3）使用新型催化剂HAT-099，具有高空速、低氢烃比特点，提高原料利用率。（4）应用APC控制实现“卡边”操作，提高产品收率；（5）再沸器采用高通量管，增大了传热面积，提高了能耗利用率；（6）加热炉烟气余热回收，提高了能量利用率；（7）大直径塔采用高效塔盘以减少塔径、塔高和塔重，提高了塔板分离效率；（8）
5、采用乙烯甲苯、C8芳烃、重整油三种原料，工艺原料适应性广；（9）设计年产70万吨对二甲苯以及联产苯/抽余油/C9C10/重质芳烃的产品方案。4. 热集成与节能技术4.1本工艺换热网络的设计结果整个流程能量消耗主要发生精馏塔精馏段各塔的再沸器。本工艺在设计中，加热和冷却介质都来自公用工程，加热介质采2.2MPa中压蒸汽，冷却介质采用33的冷却水。本工艺换热网络的设计是基于Aspen Energy Analyzer V7.2完成的。选用最小传热温差为14.79。热端夹点为183.3，冷端夹点为168.6。4.2换热网络设计利用Aspen Energy Analyzer V7.2的推荐设计功能，对本
6、项目的换热网络进行理论上的平均年换热成本最优化设计的网络见图4-2-1。图4-2-1 本项目最优化换热网络图4.3节能措施本项目采用国内目前比较先进的催化剂（高活性、高稳定性），降低反应温度从而有效降低反应进料加热炉的热负荷。歧化反应和异构化反应采用较低的氢烃比，降低了循环压缩机的能耗和加热炉的燃料消耗。芳烃抽提单元采用抽提蒸馏工艺，抽提蒸馏塔采用中段重沸器降低塔底再沸器的负荷，与传统液-液抽提技术相比可适当降低能耗。分馏塔及精馏塔采用较低的回流比，减少塔顶冷却负荷和塔底供热负荷。大部分精馏塔采用热回流方案，以减少塔顶冷却负荷从而节省电力消耗。为降低加热炉排烟温度，歧化进料加热炉和异构化进料加
7、热炉对流段分别预热一股汽提塔和脱庚烷塔底物料。以及各装置间的工艺物流实现高度的热联合和采用高效节能设备。5.厂址选择与厂区布置5.1厂址选择在充分比较了茂名石化工业园、湛江临港工业园、惠州大亚湾石化区之后，综合考虑其基建设施、原料、交通和政策因素，最终选择区位优势较强的茂名石化工业园。厂址紧邻大型炼厂，保障原料供给，背靠大西南，南望东南亚，东接珠江三角洲工业基地使得销售市场广阔。所在地水资源丰富，铁路、水路、公路交通发达，气候适宜，地形平坦，地质结构稳定。所在城辖区劳动力充足，生产生活设施完善，良好的石化产业基础包括公用工程以及政府提供一系列优惠政策，形成了有力的利好条件。5.2厂区布置厂区呈
8、南北走势，长500m，宽300m，正门向南，总面积为150000m2，占地225亩。厂区所处地理位置的常年主导风向为东南风，经考虑最大频率和最小频率风向后，将生产区和生活区分开集中布置。厂区平面布置总图见5-2-1，厂区平面布置三维视图见图5-2-2。图5-2-1 分厂平面布置总图图5-2-2 分厂平面布置三维视图5.3车间布置根据车间布置规范和要求进行车间布置设计，并用3DMax软件建模渲染后，其三维效果见图5-3-1。图5-3-1 车间布置三维效果图6.安全与环境6.1安全安全考虑伴随整个设计过程，本项目在设计过程中着重强调工艺路线、辅助材料、厂区车间、仪器设备、电气等存在的安全隐患，充分
9、考虑防雷、防尘、防噪、防腐蚀以及机械、坠落等劳动卫生安全，建立相应对策措施和安全设施。对原料产品进行危险有害因素辨析，划分安全评价单元进行评价，并设计消防和安全管理系统，尽可能确保项目安全生产和运营。6.2环境根据当地的环境概况，依照相应的环境指标，分析评价项目在施工期和生产期对环境产生的影响，并预设必要的应对措施，以减少对环境的不利影响。三废治理措施主要包括焚烧可燃废气并高空排放，回收或填埋废催化剂、溶剂、白土等废固废渣，废水采取清污分流及油污分流后进行污水净化处理。7.经济评价相应经济指标如表7-1所示。表 7-1 主要技术经济指标表序号项目名称单位数量备注一对二甲苯万t/a70二产品方案
10、1苯万t/a5.82抽余油万t/a6.12C9/C10芳烃万t/a11.84重芳烃万t/a6三年操作时数h8000四主要原料及辅助材料用量1C7+重整汽油t/a8510002乙烯甲苯t/a1087003乙烯C8芳烃t/a1042004氢气t/a210005歧化催化HAT-099t/a116歧化催化剂SD-01t/a137异构化催化剂t/a198吸附剂ADS-37t/a1109解吸剂对二乙基苯t/a13810环丁砜溶剂t/a911脱烯DOT-100t/a2512单乙醇胺t/a0.713白土t/a 140014消泡剂t/a0.3五动力消耗1燃料气万t/a10.12低压蒸汽万t/a24.53中压蒸汽
11、万t/a40.34工艺软水万t/a4.05冷却水万t/a10006年耗电量万kwh/a115007氮气（标立）万Nm3/a500六三废排放量1废水万t/a2.12废气万Nm3/a2500003废固物t/a1726平均七总定员人97八总占地面积m2150000九项目总投资1建设投资万元343276.22流动资金万元36330.33建设期利息万元29994.3十建设投资1设备购置费万元99319.02基本预备费万元34011.63建筑工程费用万元58321.34固定资产其他费用万元168743.05无形资产万元80006递延资产万元7875.77预备费万元34011.6十一年总销售收入万元9596
12、00十二增值税值万元32467.6十三年总成本费用万元813004.6十四年利润总额万元147222.8十五年所得税万元25980.5十六财务分析1投资利润率%432投资利税率%613静态还本期年6.4含2年建设期4动态还本期年7.4含2年建设期5财务净现值万元706958.16财务内部收益率%148.总结本项目在选择成熟先进的工艺后，在其工艺、催化剂选择、设备强化、物质集成、能量集成、水集成、系统耦合优化、节能降耗、三废处理等方面进行一定程度的优化改进，形成一套清洁生产组合工艺技术方案。运用Aspen plus进行全流程的模拟和优化,以及通过全流程和各单元设备的物料衡算和能量衡算，具有较高技术可靠性。以Aspen plus模拟计算结果作为设备设计计算及选型依据，包括管道仪表控制等提供了重要参数。整个设计还包括了主要设备的设计和选型、工艺流程图（PFD）、管道及仪表流程图（P&ID）、整个厂区的平面布置，生产车间的布置和配管设计等。此外，整理提交了可行性报告、初步设计说明书及其附录，对公用工程、系统集成方案、自动控制、安全、环境保护、能量供应、通信工程、储运系统、维护与维修、消防、工厂组织与定员、原料的采购及产品销售、投资和经济评估等方面做出了详细设计说明。9
