对二甲苯 辽宁石油化工大学设计中英文摘要.docVIP

设计摘要 一.工艺设计 1.1 原料消耗及产品方案 1.1.1原料消耗 本项目利用齐鲁石化的脱戊烷油和裂解汽油为主要原料生产对二甲苯，大力发展芳烃联合装置一体化产业链，实现资源多级利用。原料具体规格、消耗量及来源见表1。 表1主要原料消耗 原料名称 级别 数量（万吨/年） 来源 脱戊烷油 工业级 52 总厂提供 裂解汽油 工业级 38 总厂提供 甲醇 优等品 9.74 山东兖矿集团 氢气 优等品 3.17 总厂提供 乙二醇 优等品 0.012 华鲁恒升 1.1.2产品方案 本项目主要生产优等品对二甲苯，同时副产苯、混合二甲苯和C9芳烃等，丰富产品的结构，具体规格、级别和产量见表2。 表2 产品生产方案 产品名称 规格（%） 级别 产量（万吨/年） 对二甲苯 99.9 优等品 23 苯 99.9 优等品 21.75 混合二甲苯 99.8 一级品 15.33 C9芳烃 99.3 工业级 14.33 1.2工艺选择 本项目分为三个单元：芳烃抽提单元、甲苯甲醇烷基化单元和熔融结晶单元。 芳烃抽提单元采用的是GT—BTX工艺，该工艺优点在于Techtiv-100th溶剂溶解性和选择性好，芳烃收率和产品纯度高，且溶剂循环比低； 甲苯甲醇烷基化单元采用的是大连理工大学开发的工艺，该工艺优点在于对二甲苯选择性高达97%，并且利用了产能过剩、价格相对低廉的甲醇，使对二甲苯产品成本降低； 熔融结晶单元采用的是苏尔寿MWB工艺，该工艺的优点在于能耗低，污染小，且对二甲苯的回收率达96%，纯度达99.9%以上。 三种先进的工艺联用从根本上达到了节能、降耗、减污和增效的目的，可实现对二甲苯项目的清洁生产要求。 1.3催化剂的选择 本项目选择的是Si、P、Mg复合改性的ZSM-5催化剂，以达到提高对二甲苯选择性的目的。通过Si改性可以覆盖催化剂外表面的强酸中心，抑制PX异构化，同时对孔口也有一定的微调作用。P和Mg改性可以覆盖催化剂孔内的强酸中心，因而酸度降低，同时孔径缩小，孔道弯曲度增加，从而加大了孔内扩散阻力，因此PX的选择性接近100%。同时，Si-P-Mg/nHZSM-5中分子筛含量约67%，此时催化剂强度较好，积碳速率较慢。 1.4 工艺模拟 本项目采用Aspen Plus软件进行了工艺模拟。 首先对连续操作的芳烃抽提单元和甲苯甲醇烷基化单元进行了全流程模拟，对间歇操作的熔融结晶单元进行了单独模拟； 然后对精馏塔进行了工艺优化、工况分析以及塔径校核，对精馏塔的工艺参数和结构参数进行了初步设计，为CUP-Tower水力学校核和SW6-2011机械强度校核做好了准备； 本项目还对反应器进行了反应动力学模拟，结果发现经过一段反应器，甲苯转化率为11.18%，,对二甲苯选择性为97.65%，停留时间为0.26s； 最后对换热器、结晶器、泵、压缩机和储罐进行了初步设计。 图1 连续操作全流程模拟 图2熔融结晶单元模拟 二.节能设计 2.1热集成 通过Aspen Energy Analyzer软件，然后根据夹点设计法，最终确定换热网络方案如下： 图3 优化后的换热网络 图4 换热网络优化对比 2.2水集成 通过Water Design软件，然后通过水夹点技术分析，最终确定的用水网络方案如下： 图5 优化后的用水网络 表3 用水网络优化对比 用水网络 水源 新鲜水用量 节水率 初步 全部新鲜水 213.06t/h 50.35% 优化 再生复用 105.79t/h 2.3双效精馏 由Aspen Plus流程模拟结果可知：甲苯塔（T0201）再沸器热负荷为33488.701 KW。拟采用双效精馏技术，以达到节能的目的。模拟结果发现，高压塔塔底再沸器热负荷为25992.033 KW，单塔塔底再沸器热负荷为33488.701 KW，节能22.39%。 2.4热偶精馏 同样，对于本项目的苯、甲苯和二甲苯（BTX）分离，拟采用热偶精馏技术，以达到节能的目的。模拟结果发现，主塔塔底再沸器热负荷为26189.526KW，单塔再沸器热负荷之和为31281.734KW，节能16.28%。 三.控制方案 3.1控制系统的选择 本项目选择了较为先进的DCS控制系统，它集分散控制、集中操作和分级管理于一体，不但提高了操作系统的稳定性，且功能更加齐全、使用更加灵活，且易于维护。 3.2典型控制 在常规控制方案的基础上，本团队绘制了24张PID图。并应用分程控制系统和比值控制系统分别对结晶器的温度、反应器的进料比例进行了有效控制。 图6 溶剂回收塔PID图 3.3原因-后果分析法 对于精馏塔常出现的灵敏版温度上升问题，分析其原因是塔釜采出量减少，塔的温度升高。造成的后果是塔的压降增加，塔的