年产70万吨PX项目可行性研究报告.doc
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年产70万吨PX项目 可行性研究报告 第一章 项目总论 1.1 概述 1.1 .1 项目名称、建设单位名称、企业性质 l 项目名称: 70万吨/年对二甲苯生产项目 l 建设单位:##市##工业区开发有限公司 l 企业性质:国有企业 l 企业概况:本项目的目标是综合利用广东##工业区炼油基地丰富的混合芳烃化工产品,拟建立一个年产70万吨的对二甲苯装置。采用以UOP工艺为主,多种优质工艺相结合,通过芳烃抽提、甲苯歧化与烷基化、吸附分离和异构化生产对二甲苯。产品经过分离精制,并回收附加值产品苯。预计总投资为 亿元,达产期利润总额 亿元,所得税后投资回收期为 年。全厂可分为抽提分馏车间、芳烃反应车间和吸附分离车间。 1.1.2 可行性研究报告编制的依据和原则 (1)《2014年“中国石化-三井化学杯”第八届全国大学生化工设计竞赛参赛指导书》; (2)《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五(2011-2015年)年规划纲要》; (3)《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国劳动安全法》等相关的国家法律、法规; (4)《化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定》(2005年版)及有关专业国家标准; 1.1.3 建设意义 1.1.3.1 项目提出的背景 对二甲苯(praxylene),简称PX,属于石油炼制汽油的中间产物,低毒,其燃爆可能性、毒性与我们常用的汽油相似。PX是一种非常有用的化工原料,最主要的用途是制成PTA(精对苯二甲酸),其下游制品聚酯应用于纺织服装、包装用品等诸多方面。 近年来,PTA的迅速发展,但国内PX新产能增长速度远远低于下游PTA行业产能增速,加之我们国内的PX项目走进了民众“谈PX色变”的死胡同,不管是厦门海沧对PX项目的群体事件,大连PX项目反对者们到市政府门口聚集请愿,还是宁波镇海PX扩建工程(总投资约500多亿元),村民上访,围堵交通路口,类似情况在国内多地反复上演,而且大多在沿海地区,致使一些工业项目移来移去无法落地,致使国产PX供给缺口不断扩大。到2013年我国PX的表观需求量已达到1641万吨,已经占全球总量的38%,而自给率已降至47%。近年来,中东、韩国、印尼以及东南亚等国家都在新建、扩建PX项目,到2016年计划内的国内外新装置产能共计1100万吨,其中,韩国、新加坡等国的PX产量主要用于出口。他们的目标市场也包括中国,大量的进口必将导致我国失去价格的优先权。所以发展壮大国有PX生产装置,使之我国对于价格有先到权,是十分必要的。 2013年PX的总消费量为1641万吨,进口占905万吨,进口比重超过55%,预计我国PX的需求量到2010-2015年的增速为10%,2015-2020年的增速为5.3%,2015年和2020年将分别达到2416万吨和3276万吨左右,如果目前国内拟建的PX装置不能如期建设,则2015年PX进口量将超过1200万吨,成为国内进口量最大的石化产品,目前,我国PX进口对日本和韩国的进口依赖度度达到40%。截至目前,中国已投产的PX项目,总产能为1186万吨/年,“十二五”期间,还将有四个项目上马,其规模都在60万~80万吨之间。我历年PX进口量情况见图1-1-1,从图中不难看出,我国PX的进口量在逐年递增,如若大量的采购高价的进口PX,会推高我国下游纺织服装业的生产成本,进一步削弱我国纺织业在国际市场上的竞争优势。目前国内不少PTA企业已挣扎在亏损的边缘,健康发展PX项目已迫在眉睫。 图1-1-1我国历年PX进口量 本项目拟在##石化项目的基础上,设计一个PX装置,该项目不仅能够缓解国内PX稀缺的情况,也是华南沿海地区石化产业的重要组成部分,有利于华南沿海地区石化产业的健康发展,同时该项目也能够取得一定的经济效益与社会效益。 1.1.3.2 投资的必要性和经济效益 1)国家发展战略的必然要求 衣着是人类生活的基本需求之一,而我国是一个人口众多,耕地资源相对匮乏的国家,有限的耕地更多地用来满足人民群众对食品的要求,棉花、亚麻、蚕丝等天然纤维受到种植面积的限制,已经无法满足人们对纺织品的需求,发展化学纤维就成了解决我国居民穿衣问题的根本途径。PX主要应用于纺织服装,自上个世纪八十年代开始,我国已经逐步成为全世界的纺织品和服装加工基地,化纤、纺织、服装等产业也逐渐成为我国的优势产业。进入二十一世纪之后,我国已然成为全球第一大的纺织品生产和出口大国,对化学纤维的需求日益增加,推动着上游聚酯产业链的快速增长。作为重要的纺织原料,近年来国内消耗的PX一半需要依靠国外进口,对于整个行业来说都是重大的制约和隐患。大量的进口,必将导致价格的主导权在国外供应商手中,势必将推高PX的价格。如果由于PX的短缺导致中国的聚酯产品失去国际竞争力,近而将会导致一系列的问题,因此健康发展PX产业是十分必要的,而且“十二五计划”中指出将继续大力投资发展PX装置。因而健康发展PX产业是国家发展战略的必然要求。 2)建设环境友好型社会的重要举措 现今我国许多城市正饱受PM2.5的影响,减少城市雾霾的重要途径之一,就是加快汽油质量的升级,降低汽油中的硫含量、提高汽油中的辛烷值。从目前技术而言,提高汽油辛烷值最好、最环保的办法,就是加入芳烃。若不考虑毒性、致癌性,苯是首选。现在,PX成为最优选择。有专家预测,未来汽油中PX的含量,将占比更多。因此从环保的角度来讲发展PX产业是十分有效的。在生产工艺上我们通过查阅质料,对各种生产工艺进行对比选取耗能小、环境污染小的生产工艺。 2)市场前景广阔、经济效益巨大 PX的应用十分广泛,正处于工业化、城镇化快速发展中的中国对PX的需求量逐渐猛增,从上世纪90年代起,全球对PX的需求量便一直呈增长趋势。从1990年到2004年,PX的年均需求增长率为8.4%。目前,世界PX需求的年增长率约为5.8%。预计到2014年,世界PX需求量将增加到3480万吨。PX及下游PTA装置的历年价格走势见图2。从图1-1-2中可以看出,PX 与原油及PTA 的价格整体走势基本一致,在2008 年金融危机前达到历史高值,约1800 美元/吨(不含税,下同),2009年受金融危机的影响PX 价格一度跌至约600 美元/吨,2010 年以来,PX 价格一路上升,与PTA 的价差越来越大,PX 厂家的利润也相对较高,致使2012PTA 产能急速扩张,未来几年PX 的供应将持续紧张,PX 的价格也将维持高位,但与PTA 的价差将逐渐回归合理区间。所以PX市场前景开阔,经济效益乐观。 图1-1-2历年PX与PTA原油价格的走势 1.1.4 研究范围 本报告的研究范围包括项目建设的意义、建设规模的确定、PX生产技术的比较和论证、副产品的综合利用方案、企业的系统集成方案、厂址选择、项目的社会及经济效益分析。 1.2 研究结论 1.2.1 研究的简要综合结论 l 该项目符合国家能源战略产业发展政策,投产后企业的产品结构趋向合理,增加了企业的市场竞争力。 l 从产品需求预测情况看,国内市场PX的需求缺口大,并有逐步扩大之势,该厂的建立有良好市场和前景。 l 从该企业的实际情况看,依靠原有的专业技术人员管理人员,技术力量雄厚,因此,该项目建设是有基础的。 l 该项目可以综合利用系统内部能量,根据需要填平补齐,节省建设项目的总投资。 l 该项目采用了创新工艺技术及装置,保证了良好的收率。 l 该项目进行了全面的风险和可操作性分析,配备健全的控制系统。 1.2.2 存在的主要问题和建议 民众的不理解是该项目建设的最大挑战。为此需加强宣传,使民众消除PX不正确理解;企业加强安全建设,最大限度的消除PX的负面影响,加强环保的建设,积极做好企业与民众之间的交流。 1.3 主要技术经济指标表 表1-3-1主要技术经济指标表 序号 名称 单位 数值 1 项目总投资 万元 1.1 建设投资 万元 1.2 流动资金 万元 1.2.1 铺底流动资金 万元 1.3 建设期利息 万元 3 年营业收入 万元 4 年总成本费用 万元 5 年经营成本 万元 6 年增值税 万元 7 平均用水量 M3/h 8 年利润总额 万元 9 所得税 万元 10 年税后利润 万元 11 投资利润额 % 12 投资利税率 % 13 资本金投资利润率 % 14 税后财务内部收益率(全部投资) % 15 税前财务内部收益率(全部投资) % 16 税后财务净现值FNPV(i=12%) 万元 17 税前财务净现值FNPV(i=12%) 万元 税前投资回收期 年 18 税后投资回收期 年 19 盈亏平衡点(BEP) % 20 项目年水量 吨 21 项目年耗电量 度 1.3.1 原料来源及规格 本项目所涉及的主要原料为混合芳烃、氢气、水等。具体规格、消耗量及来源参看表 表1-3-2原料来源及规格 原料名称 规格 数量(万吨/年) 来源 混合芳烃 工业级 125 总厂 氢气 工业级 总厂 1.3.2 燃料及公用工程消耗 本项目的燃料及公用工程消耗具体参看表1-3-3 表1-3-3主要燃料与公用工程消耗 序号 名称 单价 用量(吨/年) 费用(万) 第二章 市场分析 2.1 PX市场供给分析 2.1.1 国内市场供需情况分析 中国的PX发展经历了三个阶段:2000年以前,发展比较缓慢,但供需关系相对平衡,2000年国内自给率为88%;2000年到2010年,中国PX项目迅速发展,生产能力一跃成为世界第一;2010年至今,国内市场需求持续走高,而PX建设却步伐放缓,产能开始无法满足需求。 今年来,随着我国聚酯工业的迅速发展,带动了我国多二甲苯生产能力的不断发展。2004年我国对二甲苯的生产能力为212.57万吨,2009年增加到726.1万吨,同比增长64.2%。随着大连福佳化工二期100 万吨/年装置于2012 年建成投产, 截止2012 年12 月底, 我国对二甲苯的生产能力增加到926.1 万吨。其中中石化集团公司的生产能力为419.8 万吨/年,约占总生产能力的45.33% ;中石油天然气集团公司的生产能力为182.3 万吨/年,约占总生产能力的19.68%;中国海洋石油总公司的生产能力为84.0 万吨/年, 约占总生产能力的9.07%;其它地方企业的生产能力为240.0 万吨/年,约占总生产能力的25.91%。到2013年我国最大的目前国内有16家PX生产企业,总生产能力约为1190万吨/年,其中大部分公司生产能力超过70万吨/年以上。2013年我国产能详见表2-1-1。 表2-1-1 2013年我国产能 2013年我国PX产能 生产企业 产能(万吨/年) 投产时间/年 中国石化上海分公司 83.5 1985/2009 中国石化扬子分公司 85 1989/1997 中国石化齐鲁分公司 6.4 1987 中国石化洛阳分公司 21.5 2000 中国石化镇海炼化分公司 52 2003/2005 中国石化天津分公司 33.4 1980 中国石化金陵分公司 60 2009 中国石化福建炼化分公司 70 2009 中国石油辽阳化纤分公司 75 1996/2003 中国石油乌鲁木齐石化分公司 106 1995/2010 中国海油惠州炼化公司 84 2005 青岛丽东化工有限公司 70 2007 大连福佳大化有限公司 70 2009 福建漳州腾龙芳烃有限公司 160 2013 中国石油彭州石化公司 68 2013 中国石化海南炼化分公司 60 2013 合计 1104.8 过去五年内我国PX的产量如表2-1-2所示 表2-1-2 2009-2013年我国PX产量 2.1.2 近几年产品进出口情况 由于PTA的迅速发展,国内的需求量猛增,PX市场严重供不应求,缺口很大,因此每年都要大量的进口,2009年到2012年进出口情况如表所示。从表可以看出,2013年我国PX进口总量为905万吨,较2012年PX进口量629增加了276万吨,增加比例高达高达30.5%。分析师表示,较大的进口依存度是国内厂家失去对PX的定价权,外盘价格的波动会在很大上影响国内市场价格。 表2-1-3 2009-2012年我国PX进出口量一览表 万吨/年 年份 进口情况 出口情况 进口数量(万吨) 进口均价(美元/吨) 出口数量(万吨) 出口均价(美元/吨) 2009 370.5 941.12 33.3 938.42 2010 353 1037.91 21 1042.55 2011 498 1555.32 35 1520.20 2012 629 1514.48 19 1477.58 我国大陆PX的进口主要来自周边的韩国、日本、印尼、泰国及中国台湾等国家和地区,今年来,来自中东地区的沙特、伊朗、科威特等国家的PX产品进口量明显增加,在下游PTA大幅扩能、装置集中投产的带动下,我国PX进口量不断增加。2012年来自这这些国家和地区的进口量合计达到525.83万吨,约占总进口量的83.65%,同比2011年的349.39万吨增长约50.50%。其中来自日本的进口量为177.58万吨,约占总进口量的28.25%,同比增长约49.72%;来自韩国的进口量为190.22万吨,约占总进口量的30.26%,同比增长约51.75%;来自中国台湾的进口量为57.21万吨, 约占总进口量的9.10%,同比增长约26.49%;来自泰国的进口量为41.14万吨, 约占总进口量的6.54%,同比增长约3.16%;来自科威特的进口量为30.32万吨,约占总进口量的4.82%,同比增长约66.14%;来自美国的进口量为29.36万吨,约占总进口量的4.67%,同比增长约1318.36%。 图2-1-4 2012年进口PX情况 2.2 我国PX上游原料市场 鉴于我国的原油加工量、加工原油的品质,石脑油(包括直镏石脑油及二次加工的石脑油)的收率仅为原油加工量的13%。有限的石脑油既要用于生产汽油,又要用于乙烯和PX生产。PX必须用石脑油做原料,为了保证汽油辛烷值的需求,汽油必须调入一定比例的以石脑油为原料的重整汽油,由于轻烃及石脑油资源短缺,我国乙烯原料中使用了可以生产优质柴油的轻柴油和加氢尾油。2012年我国乙烯共使用加氢尾油716万吨。 预计2020年我国为满足国内的油品需求,原油加工量将达6.30亿吨,即使适当增加轻质原油加工量和努力增加二次加工石脑油产量,石脑油收率达到15%,石脑油产量为9450万吨,届时生产汽油、乙烯、PX的石脑油需求要达到10450万吨,石脑油缺口会达到1000万吨左右。 2.3 我国PX下游市场分析 2.3.1 国内PX需求简介 表2-3-1 2009-2013年表观消费 鉴于PX的应用十分广泛,正处于工业化、城镇化快速发展中的中国对PX的需求量逐年猛增,虽然生产能力也有所提升,但是仍有很大的缺口,大量的缺口必须依靠进口。到2013年PX的表观需求量已达到1641万吨,已经占全球总量的38%,对全球PX生产及下游产业链的发展有举足轻重的影响。下游产品PTA快速发展,从而继续推动PX的需求量上升。预计未来几年如果PX装置不能大量的新建中国PX的进口依存度将继续上升。预计我国PX的需求量2010—2015年的增速为10%,2015—2020年的增速5.3%,2015年和2020年分别达到2416万吨和3276万吨左右。2014—2015年。国内产能约为能将达到1434万吨,其中,新增产能约为330万吨,产能增幅约为23%,仍保持较高增幅。2014—2015年我国PX新增产能详见表2-3-2。 表2-3-2 2014—2015年我国PX新增产能 2014—2015年我国PX新增产能 生产企业 产能 投产时间/年 中国石化广西石化分公司 100 2014 浙江宁波中金有限公司 70 2015 中国石化##石化分公司 60 2015 大连福佳大化有限公司 100 2015 合计 330 2.3.2 国内下游产品消费分析 国内PX需求量的90%以上主要用于生产PTA,PTA是化纤的前端产品,其下游产品主要为涤纶长丝、短纤、切片(包括纤维切片、瓶用切片、薄膜切片)。我国聚酯行业迅猛发展,带动了PTA消费量的增长,下游PTA需求量对PX的生产和消费量的增长。 聚酯行业作为PTA行业的下游,聚酯的产能直接限制了PTA的产量。根据行业数据显示,每生产1单位PTA,可以生产1.163单位的PET。 在PTA行业新产能迅猛扩张的同时,下游聚酯行业产能同样高速扩张。2012年国内市场聚酯新增产能620万吨。截止2012年12月底,国内聚酯总产能达到3888万吨,接近3900万吨大关。2009—2012年聚酯产能和表观消费增长分别为年均15.5%和11.9%,2012、2013年国内聚酯产能增速分别为19%、16%,2009—2012年PTA产能和表观消费增长分别为年均29.8%和12.4%,聚酯产业的增速低于上游PTA行业增速,但因聚酯行业基数大,因此,增加的绝对产能也能跟得上PTA新增的产能。表2-3-4为2008-2016年我国聚酯、PTA产能和PX需求年增长变化。 表2-3-3 2008-2016年我国聚酯、PTA产能和PX需求年增长变化 2008-2016年我国聚酯、PTA产能和PX需求年增长变化(单位:万吨) 年度 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 聚酯产能 2500 2650 2800 3200 3700 4000 4200 4350 4500 PTA产能 1225 1445 1570 2020 3070 3310 3920 4790 5060 PX需求量 728 839 995 1200 1358 1704 2018 2308 2505 增长比例 - 15.3% 18.5% 20.6% 13.1% 25.5% 18.4% 14.4% 8.5% 2.4 PX的价格分析 图2-4-2 PX价格走势图 在2010年10月至今的三年间,进口PX的美金价格一直维持在$1200/吨以上,国内PX的人民币价格也相应地维持在¥10000/吨以上,是整个聚酯行业产业链上最挣钱的行业。2009年10月投产的上海石化的一套年产60万吨的PX装置,整个项目建设投资近30个亿人民币,但到了2011年4月,所有的投资就已近收回,前后仅用了一年半时间,可见PX生产利润的回报之高。 与原油及下游PTA 装置的历年价格走势见图2-4-3。从图中可以看出,PX与原油及PTA 的价格整体走势基本一致,在2008年金融危机前达到历史高值,约1800美元/吨(不含税,下同),2009年受金融危机的影响PX价格一度跌至约600美元/吨,2010 年以来,PX 价格一路上升,与PTA的价差越来越大,PX厂家的利润也相对较高,致使2012年底整个行业的平均开工率为90%以上。随着国内PTA 产能急速扩张,未来几年PX 的供应将持续紧张,PX 的价格也将维持高位,但与PTA 的价差将逐渐回归合理区间。 图2-4-3 历年PX 与PTA、原油价格走势 2.5 竞争对手与目标市场分析 2.5.1 产品行业分析 1.行业性质 PX生产工艺的技术含量较高,其性质属于密集型。从市场竞争程度PX生产工艺的技术含量较高,其性质属于密集型。从市场竞争程度分析,属于垄断竞争市场。目前国内共有16家PX生产企业,主要集中在华北、华东、华南沿海地区。各生产装置均有稳定的目标市场,相互处于竞争状态。 进口PX对本项目的标市场也构成竞争态势。目前我国进口PX对本项的目标市场也构成竞争态势。目前我国有55%左右的PX消费量需要靠国外进口,进口主要来自周边的韩国、日本、印尼、泰国及中国台湾等国家和地区。由于装置在##,距离主要生产较远,可以发挥其地域优势,侵入并扩大本项目在华南地区的目标市场,并逐步稳定下来。 2. 产品特性分析 PX,属于石油炼制汽油中的副产物,低毒有致癌可能性,是大宗反应的基础原料。用于生产对苯二甲酸,进而生产对苯二甲酸乙二醇酯、丁二醇酯等聚酯树脂。聚酯树脂是生产涤纶纤维、聚酯薄片,聚酯中空容器的原料。涤纶纤维是我国当下第一大合成纤维。也用作涂料、染料和农药等的原料。根据中华人民共和国《危险货物品名表》(GB 12268-90)规定,对二甲苯属第三类危险货物易燃液体中的中闪电液体。而且由于它的挥发性,可能造成蒸汽局部聚集,因此,运输时要求远离火源和热源,防止静电。 2.5.2 市场竞争现状 由于国家多年来对基本建设领域的严格控制,在确定产品方案面所批准,建设的PX项目都同时考虑了上下游配套装置,形成基本完整产业链条因此使PX争市场形成激烈而有序的局面。 国内各生产厂都有相对稳定的目标市场,基本上不交叉,体现出分割有序的 特征。同时国内各生产厂也都面临际市场冲击,需要不断分割有序的 特征。同时国内各生产厂也都面临际市场冲击,但是目前我国PX进口价格比国产价格每吨要高出200美元,在价格上相对有竞争优势。我们依旧需要不断提升自身的竞争能力,特别是在研发上,力争掌握核心技术,在产品质量、产品成本等技术经济指标上不但要在国内争先,还要与国际水平争先,以保持其市场地位。 本项目在广东##地区,主要立足于华东市场,距离聚酯销售市场近,发展前景较好。 2.5.3 目标市场分析 本装置的目标市场是华东地区,这里已经实现了从PX-PTA-PET的产业销售链,可以最大程度地在当地消化生产的对二甲苯,减少运输环节存在的风险与费用。 第三章 产品介绍 3.1 性质与用途 PX,属于石油炼制汽油中的副产物,低毒有致癌可能性,是大宗反应的基础原料。用于生产对苯二甲酸,进而生产对苯二甲酸乙二醇酯、丁二醇酯等聚酯树脂。聚酯树脂是生产涤纶纤维、聚酯薄片,聚酯中空容器的原料。涤纶纤维是我国当下第一大合成纤维。也用作涂料、染料和农药等的原料。 3.2 产品规模 按照全年工作8000小时,根据AspenPlus模拟结果,实际产量为: 表3-2-1 实际产品规格 产品 产量(万吨/年) 对二甲苯 71.28 苯 4.6 抽余油 24.8 3.3 产品规格 具体产品规格如下表所示: 表3-3-2 产品对二甲苯规格 产品组成 质量分数 对二甲苯 99.9 表3-3-3 产品苯规格 产品组成 质量分数 苯 97.5 水 2.5 3.4 国内外工业制备方法 目前,PX 生产工艺主要还是石脑油路线,即以石脑油为原料,经原料预处理、催化重整、芳烃抽提、芳烃分馏、甲苯歧化与烷基转移、吸附分离、二甲苯异构化等装置组成的芳烃联合装置生产制得。全球拥有全套成熟PX工艺生产技术并较大范围成功商业应用的专利商主要为美国UOP公司和法国Axens公司,世界上主要芳烃联合装置绝大部分均采用这两家专利商的技术。2011年10月,中国石化集团公司自主开发的芳烃吸附分离技术在扬子石化公司顺利投产,产品纯度达到99.7%。至此,中国石化集团公司已掌握了重整、芳烃抽提、歧化、异构化、吸附分离等装置的工艺技术,标志着中国石化集团公司成为世界上第三家拥有自主知识产权芳烃联合装置成套技术的公司。目前其它公司只拥有单项工艺技术,如日本TORAY 公的Isolenede 异构化技术和Aromax 吸附分离技术、ARCO公司的结晶分离PX技术。非石脑油路线主要有轻烃芳构化、甲醇制芳烃(MTA)和生物法等技术,但由于经济性或技术问题,还都还未大规模用于生产芳烃。通过查阅文献我们选择以混合芳烃为原料,通过芳烃抽提、芳烃分馏、甲苯歧化与烷基转移、吸附分离、二甲苯异构化制取PX。 3.4.1 芳烃抽提 芳烃抽提工艺是利用溶剂对原料中各组分的相对溶解度的不同,实现芳烃与非芳烃(主要是C6--C7馏分)的分离,分离成C6--C7混合芳烃和非混合芳烃抽余油。主要有液液抽提和抽提蒸馏两种工艺。目前国内老的芳烃抽提装置采用Udex法的较多,主要原因是甘醇类溶剂的市场货源广,价格相对便宜;近十多年来。新建的芳烃抽提装置大多采用环丁砜法。主要是从操作费用、投资、芳烃回收率以及产品纯度等几个方面综合考虑的结果。 3.4.1.1 液液抽提 液液抽提工艺根据所使用溶剂的不同,可分为环丁砜法、Udex法、N-甲基吡啶烷酮、二甲基亚砜法及N-甲酰基吗啉法等。其中应用最广泛的是环丁砜发。 Udex工艺以甘醇类为溶剂,有四塔流程和五塔流程两种工艺。四塔流程有抽提塔、抽提蒸馏汽提塔、抽余油水洗塔和溶剂四部分组成。五塔流程和四塔流程最大的不同是抽提蒸馏和汽提分别在两个塔中进行,同时对水系统的流向也做了调整,及芳烃罐中的水一部分进入水洗塔,另一部分和回流芳烃罐中的水一起作为汽提塔的汽提介质。甘醇类溶剂抽提工艺有二甘醇,三甘醇,四甘醇工艺,而四甘醇工艺无论从容积比,过程的能耗和溶剂的消耗上来看均优于二甘醇和三甘醇工艺。目前国内淘汰了二甘醇和三甘醇工艺。对于重整生成油的芳烃抽提,四甘醇工艺流程简单,操作容易,产品质量稳定,溶剂价廉易得,对设备腐蚀性小,因此认为一种较好的芳烃抽提工艺。 Sulfolane工艺以环丁砜为溶剂,是目前使用最广泛的一种工艺。Sulfolane工艺包括6个部分,即抽提塔,抽余油水洗塔,抽提蒸馏塔,回收塔,水分馏塔,溶剂再生塔。环丁砜抽提工艺芳烃回收效率高,原料范围宽,可抽提C6~C11范围内的芳烃,对碳钢不腐蚀。国内可以生产环丁砜,使得生产成本降低。由于此工艺比较成熟,基本上装置可以实现国产化,国内的大多数装置均采用Sulfolane工艺。 3.4.1.2 抽提蒸馏工艺 常见的抽提蒸馏工艺包括Morphylane工艺(以德国KRUPPWUDE公司20世纪60年代中叶开发的MORPHYLANE工艺为代表)和环丁砜抽提蒸馏工艺(以美国UOP、美国GTC公司和中国石化石油化工科学研究院(RIPP)抽提蒸馏工艺为代表)。 Morphylane工艺以N-甲酰基吗啉为溶剂。该方法主要有两步,ED塔和汽提塔。近年来国内外对Morphylane工艺流程进行了该进。德国Koppers公司的专利中,又提出了同时生产苯和甲苯的新方法。具体为在ED塔前增加蒸馏稳定段和与蒸馏段,在蒸馏稳定段中将苯的馏分切割出来,通过测线送入ED塔,而富含甲苯的馏分则进入欲蒸馏段,出去高沸点组分后送入ED塔,然后经过汽提塔将溶剂NFM循环使用,而将苯和甲苯的混合物送入分馏塔进行分馏得到苯和甲苯。该方法不仅产品纯度高,而且能耗低。 我国科研单位则针对Morphylane工艺难以得到高纯度的芳烃,芳烃中少量溶剂难以分离的弱点,提出了改进流程。该方法是在原工艺的基础上增加了两个油水分离,家ED塔和汽提塔塔顶采出的非芳烃和芳烃分别进行油水分离,使水与贫油剂进行油水分离,使水与贫油剂混合后进行循环。总能耗降低,且芳烃纯度提高。 Morphylane工艺溶剂NFM性能好,不腐蚀碳钢,整个工艺流程简单,设备费和能耗低,该工艺建设单苯抽提装置的投入产出比大,可作为建设仅抽提单元苯装置的首选工艺。 SED工艺是我国化工科学研究开发的专利技术,以环丁砜为溶剂,同时加入助溶剂COS形成复合溶剂,这种复合选择溶剂对芳烃和非芳烃费电影响的不同,使其在蒸馏塔中进行的气液分离过程,整个工艺过程包括预分馏、抽提蒸馏、芳烃精制和溶剂再生四部分。与Morphylane工艺相比,SED工艺的产品不产生有机氮,并且本的回收率较高。与Sulfolane工艺相比,SED芳烃抽提工艺具有流程简单,投资底,操作费用低,可以达到优级品标准且总操作费用显著减低。因此是一种应用较广的工艺。 美国GTC公司开发的GT-BTX工艺采用Techtiv-100th专有混合溶剂,抽提流程及操作条件与SED三苯抽提工艺基本相同,即也包括预分馏、抽提蒸馏、芳烃精制和溶剂再生四部分。GTC公司的Techtiv-100th溶剂在溶解度和选择性上有较大改进,非芳和芳烃相对挥发度改变较大,从而易于组分分离,降低所需理论塔板树,提高芳烃收率和产品纯度,溶剂循环比更低。与SED工艺相比Techtiv-100th溶剂可以增加C9非芳对苯的相对挥发度,从而能够处理全范围的BTX馏分。 3.4.2 甲苯歧化与烷基转移 甲苯与C9芳烃在分子筛催化剂作用下选择性转化成苯和二甲苯。目前主要有临氢和非临氢两大系列转化技术。 3.4.2.1 Xylene-Plus 技术 ARCO 公司20世纪60年代开发出Xylene-Plus技术,Axens 公司为专利商。该技术为非临氢转化技术,使用移动床反应器,非贵金属催化剂,催化剂易结焦,故需连续再生。中国石油辽阳石化分公司一期芳烃联合装置就采用这项技术。但因操作费用较高、催化剂性能不好、转化率低、选择性较差,该装置目前已停产。 3.4.2.2 Tatoray 技术 Tatoray 技术于1969 年工业化, 采用绝热固定床反应器,丝光沸石催化剂,临氢操作,反应原料为甲苯和C9芳烃。该工艺具有反应器结构及反应流程简单、转化率高、选择性高等特点,而且该工艺不仅可以处理甲苯,还可以充分利用C9芳烃,最大限度地满足生产PX的要求。 因此在与其他工艺的竞争中,Tatoray 技术始终处于优势地位。 3.4.2.3 甲苯选择性歧化 甲苯选择性技术(MSTDP)于1988 年实现工业化,其工艺流程与甲苯歧化法(MTDP)相似,该工艺主要是通过对催化剂进行改性, 堵塞沸石的部分孔道, 提高分子尺寸较大的间二甲苯(MX)、邻二甲苯(OX)的扩散阻力,而分子尺寸较小的P二甲苯中的PX含量超过热力学平衡组成,高达82%~90%。由于PX 的选择性高,使二甲苯异构化的操作负荷大幅度减少,PX 的分离操作费用可以减少40%~50%。该工艺的主要缺点是只能用甲苯而不能使用C9芳烃做原料,不能做到最大限度地增产PX。 在MSTDP 工业化的基础上,Mobil公司研究了沸石新的择形化处理方法, 开发了新的ZSM-5催化剂,并开发了甲苯制PX的MTDP工艺。该催化剂不用预结焦处理,而是用硅改性处理,从而省去了开工前的预结焦过程,并且反应产物二甲苯中PX 的含量可高达90%,MTDP的反应温度比MSTDP 低35~50 ℃,操作费用比MSTDP 低10%~15%。 UOP公司最新开发了PX-Plus工艺, 该工艺的实质是一种甲苯选择性歧化工艺。该工艺采用一种沸石催化剂,通过对沸石微孔尺寸的改变来实现选择性歧化的目的。该工艺的甲苯转化率为30%,二甲苯中的PX含量为90%,苯与二甲苯摩尔比为1.37, 按转化的甲苯计,PX的质量产率为41%,比MSTDP 低(44%)。PX-Plus 工艺的开车工序与MSTDP 相似,开车时需要先对催化剂进行预处理[1]。 上海石化研究院自20 世纪90年代研制的歧化催化剂实现了工业化, 目前我国大部分芳烃联合装置的歧化催化剂均采用上海石化研究院研制和生产的HAT 系列催化剂。 甲苯的甲醇甲基化路线是有望增加PX 产量的另一种工艺路线, 目前世界上还没有大规模的生产装置问世,主要是这类装置的经济效益要取决于是否与大规模的甲醇装置配套。该方法的吸引力在于其收率要比传统的甲苯歧化工艺高一倍。最近美国GTC公司已开始营销由印度石化公司开发的甲苯甲基化工艺GT-TolAlk。该工艺采用一种专有的高硅沸石催化剂, 在氢气和水存在下的固定床上进行反应,PX的选择性大于85%,PX 的回收通常用一个结晶系统(如CrystPX)来完成。甲苯甲基化路线具有以下优点:可将每吨PX所需的甲苯量由约2.8 t 降低至1.0 t;甲醇易于得到,并且相对低廉;苯的产出量可忽略不计 3.4.3 吸附分离 吸附分离工艺技术是从混合C8芳烃4 种异构体(OX、MX、PX 及乙苯)中分离出PX。由于C8芳烃4 种异构体化学结构相似, 其物理性质尤其是沸点也接近, 这给C8芳烃的分离带来困难,用通常的精密蒸馏法难以实现。专门用于二甲苯分离的工业化方法有传统的深冷结晶和选择性吸附法两种. 混合二甲苯的凝固点区别很大, 分别是: PX13.3℃, 邻二甲苯-25.2℃ 、间二甲苯- 47.9℃, 乙苯- 95.0 ℃。分离工艺的一段结晶在-62到-68℃形成低共熔结晶体,二段结晶温度-20到-10℃,由此深冷结晶除去PX异构体,多次反复,使PX的产品纯度达到98% 以上,但收率最高只有70%左右。结晶法因其能耗低, 产品纯度高, 生产工艺及设备简单等优点而被较早应用于工业生产。其工艺包括深冷结晶工艺, 熔融结晶工艺( GT-CrystPx工艺、Mobil工艺、BP工艺、MWP工艺、PROABD工艺与PX PlusXP 工艺),其中的GT-CrystPx工艺因其突出的优点早期就得以广泛应用。 选择性吸附方法是采用特定分子筛吸附剂和模拟移动床吸附塔对C8芳烃中的PX进行选择性吸附, 再用解吸剂将PX从吸附剂上解吸下来,达到从C8芳烃中分离出PX的目的。此法于20世纪70年代初期工业化,由于其工艺流程简单,经济效益好,发展迅速。由UOP公司开发的Parex法、日本东丽公司开发的Aromax法以及Axens公司的Eluxy1法都属于这种方法。 Axens公司吸附分离工艺技术有单一型和组合型两种方案,单一型是由两台吸附塔组成,特点是吸附塔分为5个区以调节进料、脱附剂、抽出液、抽余液和反洗液等5 种物流。组合型是吸附分离采用1个吸附塔将PX提浓到90%纯度,送到结晶段,结晶可在较高的温度下实现,结晶段成本降低。该组合工艺适合于对现有结晶装置的扩能造。 UOP公司的Parex工艺,对PX有强亲合力,而对与其他C8芳烃异构体有弱吸附性的分子筛吸附剂的开发,从C8芳烃中回收PX。来自异构化部分脱庚烷塔塔底的C8芳烃和混合二甲苯物流进二甲苯分离塔,二甲苯和更轻的组分从塔顶采出,C9+芳烃从重组分塔塔底采出,用作汽油原料。塔顶物料被送到Parex装置。该装置是使用分子筛的固定床,通过分子筛优选吸附PX,实现PX的分离。Parex工艺是UOP公司20世纪60年代开发的,可从液相混合C8馏分中连续吸附PX。 Eluxyl与UOP的Parex工艺相比,概念相似,但设备设计不同。IFP有自己的高性能吸附剂(SPX 3000),在第一套工业化装置中(韩国的S-Oil公司)得到了纯度高达99.9%的产品。该技术使用了接近120个单独的开关阀,而不是像UOP那样用一个专有的大型多个进口和多个出口的旋转阀。FP运用拉曼光谱测量塔内的浓度曲线。这种创新的分析方法利用光导纤维传输光谱,允许即时准确地对塔内浓度曲线作出反映,结合计算机应用控制阀门顺序,达到优化和控制操作的目的。IFP还优化了内部构件的设计,减少了死体积,提高了效率。 从结晶装置得到的PX纯度可达到99.9%以上。 目前,国内- 配套讲稿:
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