石化100万吨年对二甲苯项目-摘要

石化100万吨/年对二甲苯项目

摘要

目录

1. 项目简介 (1)

2. 工艺流程选择及介绍 (1)

2.1 工艺流程选择 (1)

2.2 工艺流程介绍 (1)

3. 节能设计与创新 (4)

3.1 分壁式精馏塔（DWC）的应用 (4)

3.2 高品位热量的利用 (6)

3.3 低品位热量的利用 (6)

3.4 热高分技术 (6)

3.5 中间冷凝技术 (7)

3.6 换热网络模拟 (8)

3.7 固定床反应器模拟 (9)

4. 工艺方案创新 (10)

4.1 结晶分离与吸附分离耦合法组合工艺 (10)

5. 厂址选择与厂区布置 (12)

5.1 厂址选择 (12)

5.2 厂区布置 (12)

6. 经济评价 (13)

7. 总结 (14)

1. 项目简介

本项目的目标是为某一大型综合化工企业设计一座采用清洁生产工艺制取对二甲苯（PX）的分厂。本项目对二甲苯产量为100 万吨/年，建厂于XXX 石化产业集群中。

本项目采用改进芳烃联合生产装置，以重整脱戊烷油为原料，生产对二甲苯（主产品）、邻二甲苯、苯、重芳烃、非芳烃。生产规模为年产对二甲苯100.0 万吨、邻二甲苯9.8 万吨、苯24.9 万吨和重芳烃8.5 万吨、非芳烃25.5万吨。设计中原料的循环利用，减少原料需求量，利用节能新技术，降低能量损耗，减少系统对环境的不利影响，并对排出的污染物提出了合理的治理方案。

2. 工艺流程选择及介绍

2.1 工艺流程选择

传统工艺技术成熟，适合大量生产对二甲苯，不过传统工业流程复杂，投资建设成本过大，因此考虑改进传统工艺与大型炼厂结合，建设炼化一体化。

XXX 石化即将建设500 万吨/年的催化重整装置，该装置每年将生成200

万吨的重整脱戊烷油。从重整脱戊烷油制取对二甲苯可以省去催化重整装置的建设费用与操作费用，同时可以获得可观的经济收益，并且将吸附分离与结晶分离相结合，节约能耗。因此我们选择由重整脱戊烷油制取对二甲苯的改进工艺。

经过改进，工艺与传统工艺比较，减少了催化重整工段，将由抽提工段，歧化及烷基转移工段，二甲苯分馏工段，吸附、结晶分离工段和异构化工段构成。

2.2 工艺流程介绍

本项目包括五个工段，各工段的工艺流程图及说明如下：

（1）抽提工段

图2.1 抽提工段

将原料中的非芳烃与芳烃进行分离，并将萃取剂环丁砜回收的流程，抽提出的非芳烃作为副产品出厂，芳烃送至歧化及烷基转移工段。

（2）歧化及烷基转移工段

图2.2 歧化及烷基转移工段

这是生成二甲苯的主要工段之一，甲苯发生歧化反应，甲苯与C9芳烃发生烷基转移反应，生成的苯与混合二甲苯经分隔壁塔后分离开来。

（3）二甲苯分馏工段

9 9 10

图 2.3 二甲苯分馏工段

该工段的二甲苯塔将 PX ，MX ，乙苯以及大量的 OX 采出，少量的 OX 和

C +芳烃送至邻二甲苯塔，邻二甲苯塔塔顶采出 OX ，釜液送至重芳塔，进行 C 与 C +的分离。

（4）吸附、结晶分离工段

图 2.4 吸附、结晶分离工段

采用模拟移动床技术用分子筛吸附对二甲苯，用 PDEB 作为解吸剂，用抽余液塔与抽出液塔进行解吸剂的回收，抽出液塔塔顶粗对二甲苯送去结晶器，结晶产物洗涤后得到纯度为 99.7%的 PX 产品。

（5）异构化工段

图2.5 异构化工段

异构化工段是将OX、MX、EB 转化为PX 的工段，采用径向绝热固定床反应器，用脱庚烷塔与轻烃塔除去反应生成的不凝性气体和轻质烃。提高对二甲苯的产量。

3. 节能设计与创新

3.1 分壁式精馏塔（DWC）的应用

工业应用精馏法大多采用常规精馏模型。利用分壁式精馏塔（Divided Wall Column）能够实现塔内热量集成，最终起到节能降耗的作用。较之于常规精馏模型，分壁式精馏少用一个精馏塔，在一个塔内完成精馏的任务，降低了设备投资。

常规的精馏流程如图3.1 所示：

图3.1 常规精馏塔流程图

歧化及烷基转移工段常规精馏流程需要两个塔（苯塔、甲苯塔），设备费和能耗很高，于是我们采用分壁式精馏。分壁式精馏塔实际上相当于一个热耦合

精馏塔，它将常规工艺中的两个塔精简为一个塔，同时省去了一个再沸器，其结构如图3.2 所示：

图3.2 分壁式精馏塔流程模型

我们采用Aspen Plus 对分壁式精馏流程进行了模拟。

模拟结果显示，采用分壁式精馏后，达到同样的产品纯度要求，分壁式精馏节约了一个精馏塔。一共减少能量消耗16942.67kW，节能22.25%。

对比结果如表3.1所示：

表3.1 对比结果

苯塔甲苯塔

工艺参数

理论板数62 44 70

回流比10 4 12.3

操作压力减压减压常压

进料位置22 23 50

苯出料位置塔顶/ 塔顶

甲苯出料位置/ 塔顶30

汽相分配比/ / 0.71

液相分配比/ / 0.78

能耗指标

冷凝器热负荷-17742.92 -19372.20 -27716.06 再凝器热负荷18494.03 19507.72 30458.14

总热负荷/（kW）75116.87 58174.20 节约能耗/% 22.55

产品指标

苯纯度/% 99.90 99.91

甲苯纯度/% 99.90 99.90

3.2 高品位热量的利用

对于高沸点的物系应该考虑减压精馏，但是该物系随着压力的减小，相对挥发度也将降低，达不到预计的分离要求。为此我们选择加压下操作，但是精馏过程中塔顶高温气体如果用循环冷却水冷却，需要量很大，很不经济。为了回收这部分潜热，我们设计了以下流程。

图3.3 高品位热量的利用

如图所示，我们将塔顶的高温物流通过蒸发器，将饱和水变成饱和蒸汽。模拟结果显示，该过程每小时能够产生135.11 吨的0.45MPa 低压蒸汽。

3.3 低品位热量的利用

来自二甲苯塔、抽余液塔、抽出液塔塔顶的低品位热量每小时可产生1300t 的70℃热水，这些热水无偿供全厂及周围居民的冬季供暖以及平日热水使用。

3.4 热高分技术

歧化单元采用热高分技术以节能。