产品初步设计说明书.doc

年产30万吨PX（对二甲苯）
初步设计说明书

组长 谢鹏飞
组员 张辰辰 李兆兴 邵帅 于旭鸣

目录
一. 总论
1. 项目概况
2. 设计依据
3. 产品方案
4. 厂址概况
二、 总图运输
1.设计依据
2.厂址概况
三、原料催化剂及产品路线

四、化工工艺及系统
1. 项目背景
2. 工艺流程的确定
3.
五物料衡算
六总图布置

一、总论
1.项目概况
本项目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（年产量60万吨）的分厂。项目位于安徽省宣州工业开发区内，宣州经济开发区境内有近20家化工企业，为了增强开发区可持续承接能力，该开发区坚持“在发展中调整经济结构、在投入中转变发展方式、在转变中实现优化升级”的思路，积极促进产业对接、资源循环利用，着力打造生态型、环保型工业园。围绕司尔特矿渣磷石膏综合处理、“三废”利用，开发区最近从山东临沂引进2家相关企业——一家是投资4200万元、年产3000万平方米纸面石膏板的宣城福脉达建材有限公司，另一家是即将签约的改性石膏球厂。此外，金宏化工企业所产的二硫化碳产品是园区长盛化工企业橡胶助剂的重要原料，形成了稳固的业务供销关系。如今，在宣州经济开发区，正在逐步形成“废气”余热回收利用，“废液”污水处理后“二次利用”，“废渣”作为工业原料综合利用的局面，有力地推动了资源整合与循环利用。
2设计依据
（1）2014 年“三井化学杯”大学生化工设计竞赛指导书。
（2） 《化工工厂初步设计文件内容深度规定》 （2001 年 6 月 1 日国家石油和化学工业局发布）
（3） 化工设计相关国家标准。
（4） 国家经济、建筑、环保等相关政策。
（5） 本项目可行性报告。

3. 产品方案
产品名称
产地
出厂价格
石脑油
中国中石化
5000-5050元 / t
混合二甲苯
中国中石化

6350元 / t

邻二甲苯
中国中石化
7000元 / t
对二甲苯
中国中石化
13000元 / t

4.厂址概况
工厂的地理位置对于企业的成败具有重大的影响，厂址选择的好坏对工厂的建设进度、投资数量、经济效益以及环境保护等方面关系密切，所以它是基本建设的一个重要环节。
宣州地处皖东南，毗邻苏浙沪，是长三角经济由沿海向内地梯度转移的过渡带。全区辖26个乡镇街道办事处，总面积2533平方公里，总人口85.1万。宣州自秦初正式置县， 始名“爰陵”，汉初改称“宛陵”，隋代易名“宣城”，自古以来均为历代郡、州、府、行署和市驻地。1987年，国务院批准撤消宣城县，设立宣州市；2000年，撤市设区，更名为宣州区。
宣州经济开发区境内有近20家化工企业，为了增强开发区可持续承接能力，该开发区坚持“在发展中调整经济结构、在投入中转变发展方式、在转变中实现优化升级”的思路，积极促进产业对接、资源循环利用，着力打造生态型、环保型工业园。围绕司尔特矿渣磷石膏综合处理、“三废”利用，开发区最近从山东临沂引进2家相关企业——一家是投资4200万元、年产3000万平方米纸面石膏板的宣城福脉达建材有限公司，另一家是即将签约的改性石膏球厂。此外，金宏化工企业所产的二硫化碳产品是园区长盛化工企业橡胶助剂的重要原料，形成了稳固的业务供销关系。如今，在宣州经济开发区，正在逐步形成“废气”余热回收利用，“废液”污水处理后“二次利用”，“废渣”作为工业原料综合利用的局面，有力地推动了资源整合与循环利用。
截至2010年底，共引进内资项目162个，其中年产值亿元以上项目有博瑞特热能、华利化工、诚远铜业、富旺金属等，投资商主要来自上海、浙江、江苏等地区。较大的上市公司和大公司有贵州同济堂、宝生鞋业、金宏化工、众阳水泥、好滋味食品、婉饰琳家纺、凯欧纺织等。
截至2010年底，共引进外资项目3个，分别是鹰鹏化工亨元化工科技、宝生鞋业、大贯纤维，投资商主要来自日本、韩国、印度。
2010年主要出口企业有亨元化工、婉饰琳家纺、宝生鞋业，主要出口商品为精细化工商品无水氟化氢、二硫化碳、家纺制品等。

二、 总图运输
2.1设计依据
2.1.1相关标准、规范及法规
《石油化工企业设计防火规定》 GB 50160-1999
《化工企业安全卫生设计标准》 HG 20571-1995
《工厂企业厂房噪音标准》 GB 2348-1990
《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规定》 GB 50058-92
《化工企业总图运输设计规范》 HG/T 206411-1998
《化工工厂总图运输工图设计文件编制深度规定》 HG/T 20561-1994
《石油化工企业设计防火规范》 GB 50160-2008
《石油化工行业标准：企业厂区总平面布置设计规范》 SH/T 3053-2002
2.1.2设计基础资料
本厂位于安徽省宣州区，厂区的气候资料，工程地质条件等相关资料详细见可行性分析中厂址选取部分
2.1.3厂址概况
宣州位于苏浙皖三区交界处，地处沪宁杭金三角，据上海，杭州，合肥，南京等城市均在两百公里左右。全区总面积2533平方公里，总人口83万人，气候宜人，资源丰富，交通便利，依山傍水。多年平均气温15.7℃，极端最高气温40.3℃，极端最低气温-10.2℃。厂址详细情况可以参见项目可行性说明书中厂址选择部分。
三、 原料催化剂及产品路线
1. 原料催化剂
2. 产品路线

四、 化工工艺及系统
1. 项目背景

据统计，目前国内PX现有产能896万吨，从上图可以看出其实国内的PX企业还是以中石油和中石化为主，民营企业的PX产能只占到总产能的31.23%，话语权依旧比较弱。由于国内聚酯产品产销集中在华东地区，因此国内PX产能主要分布在华东地区，占总产能的48.6%。

2. 工艺流程选定
最初，对二甲苯是从石脑油催化重整获得的石油芳烃中提取得到的，后来随着石油化工和煤炭焦化行业的发展，芳烃转化成为制备对二甲苯最直接最有效的生产手段。工业上通常以甲苯和C9芳烃为原料，采用甲苯歧化和烷基转移、二甲苯异构化、甲苯一甲醇烷基化以及吸附分离等工艺生产对二甲苯。
2.1甲苯歧化及烷基转移工艺
甲苯歧化与烷基转移工艺实质上是芳烃之间相互转化的一种技术，通过这种技术将廉价的甲苯和C9芳烃转化为市场需求量更高的苯和二甲苯。甲苯歧化与烷基转移反应主要包括两种：甲苯歧化和烷基转移。甲苯歧化反应是指两分子甲苯经过歧化反应生成一分子苯和一分子二甲苯；烷基转移反应是指甲苯与C9芳烃之间的烷基转移反应，即一分子甲苯与一分子三甲苯在催化剂存在的条件下生成两分子的二甲苯。当前，典型的甲苯歧化及烷基转移工艺主要有Arco公司的Xylene-Plus工艺，美国UOP公司与日本TORAY公司联合研发了Tatoray甲苯歧化与烷基转移工艺Mobil公司开发的MTDP甲苯歧化与烷基转移工艺，美国UOP公司开发的对PX-Plus工艺。
2.2二甲苯异构化工艺
二甲苯异构化工艺是以不含对二甲苯的C8芳烃为原料，在催化剂的作用下发生异构反应使混合C8芳烃中的对二甲苯浓度达到平衡浓度，从而提高对二甲苯产量。二甲苯异构化技术工业化的约有10种，在芳烃生产上比较有竞争力的主要有UOP公司的Isomer工艺，Axens公司的Octafining工艺以及美国Mobil公司的MHAⅠ工艺。Isomar工艺使用双功能催化剂（MgAPSO/ZSM-5）将乙苯临氢异构成二甲苯，克服了一带催化剂带来的腐蚀问题。中国石油辽阳石化分公司二期芳烃联合装
置即采用该工艺。Axens公司的Octafining工艺采用乙苯异构化催化剂，可使对二甲苯产率由88%提高到92%，对二甲苯单程产率损失比常规催化剂减少40%～50%，活性提高20%～30%，高活性使其在缓和的条件采用较高的空速。该工艺适用于高乙苯含量的进料。2001年Mobil公司向市场推出的最大化生产二甲苯的XyMax工艺，对二甲苯的浓度高于平衡值，且原料中乙苯和非芳烃也可分别转化为苯和低碳烷烃。乙苯的转化率可
高达60%～80%。
2.3甲苯-甲醇烷基化
甲苯-甲醇烷基化合成对二甲苯是一条新兴的工艺路线。它以廉价的甲苯和甲醇为原料通过烷基化制备出对二甲苯，是当前竞相研究的热点。早在1970年，Yashima等人研究发现，甲苯甲醇烷基化反应可得到混合二甲苯，自此为甲苯-甲醇选择性烷基化的研究拉开了序幕，在此后很长一段时期内，大量科研工作者尝试在不同分子筛催化剂上获得高对位选择性，并试图对选择性的产生做出合理的解释。2003年MobileOi1公司开发了一种硅(silicalite)改性ZSM-5催化剂，使用甲苯和甲醇作为反应原料制备出对二甲苯，反应过程收率较高。同时，其还发现含有氧化物改性剂的ZSM-5沸石经苛刻的蒸汽处理能提高对二甲苯的选择性。随着Mobile公司推出的ZSM-5分子筛催化剂以及在甲苯甲醇烷基化反应中的应用成果，众多的研究者将目光集中在了ZSM-5催化剂的改性上面。张志萍等以Si、Mg、P复合改性的纳米ZSM-5为催化剂考察了载气量、反应温度和时空收率对甲苯-甲醇烷基化反应的影响，在2h-1，460℃，甲苯/甲醇比，水/烃比和N2/烃摩尔比均为8的优化条件下，单程连续运转500h甲苯转化率可维持在10%左右对二甲苯选择性高于97%，催化剂表现出良好的稳定性。考察了La2O3，MgO以及La2O3-MgO复合改性的HZSM-5催化剂的孔结构、表面酸性和吸附性能，以及它们在甲苯与甲醇烷基化反应中的催化性能，表明反应的对位选择性是孔径和表面酸性同时调变的结果，孔径效应比酸性分布对催化剂的对位选择性影响更大。
石脑油生产对二甲苯
重整芳烃和裂解芳烃是一体化企业芳烃的重要资源。它们是生产 P X 的主要原料。重整芳烃是以芳潜指数高的各类石脑油, 如直馏石脑油、加氢裂化石脑油等, 经催化重整 得到高芳烃的重 整油。 100万吨石脑油经催化重整大约可产苯 6 ~ 7 万吨、 甲苯
24 ~ 25 万吨、 二甲苯 19 ~ 20 万吨等, 进一步分离可
得到 P X 等各类芳烃产品。裂解芳烃来自乙烯装置的加氢裂解汽油, 它富含 8 0 % 左右的芳烃, 其中芳烃含量大致为: 苯 35 %~ 45 % ( m ol ) , 甲苯 15 % ~ 2 5 % ( m ol), 二甲苯 11 %~ 15 % ( m ol ) , C9 芳烃 1 % ~ 2 % ( m o l ) 。 100 万吨 /年乙烯装置可年 产裂解汽油 50 多万吨, 芳烃超过40 万吨, 其中苯 15 ~ 19 万吨、 甲苯 12 ~ 1 4 万吨、 二甲苯 6 ~ 8 万吨。因此, 100 万吨 / 年乙烯装置所得到的芳烃, 相当于 80万吨 / 年重整装置所产芳烃。
催化裂化 ( FCC ) 石脑油轻馏分烯烃含量高, 而重馏分段芳潜指数相对较高, 因此, 通过分馏所得的FCC重石脑油也是适宜生产芳烃的催化重整原料。在生产 P X 过程中, 将重芳烃中的 C
10芳烃转化为 P X 也愈来愈引起重视。随着芳烃联合装置的大
型化, 这一资源的利用已不可忽视。是否充分利用重芳烃在很大程度上影响到整个联合装置的经济效益。目前, 在装置操作中, 为防止较重的 C11 A 及其以上芳烃带入反应器进料中, 不得不把部分 C10芳烃随 C11芳烃及其以上芳烃分离出去, 造成了重芳烃资源的损失。因此, 开发出一种能处理更多 C10芳烃,甚至所有重芳烃的催化剂及其技术将是未来重芳烃利用的研发重点。

经过多种方案的比较，我们选择了石脑油来生产对二甲苯的方案作为主要工艺流程。
催化剂的选用：

五、 物料衡算
商品名称
报价单位
报价类型
报价
发布时间

石脑油
淄博鑫泰石化有限公司
出厂价
7200元/吨
2014-06-27

石脑油
山东华星石油化工集团有限公司
出厂价
7020元/吨
2014-06-27

石脑油
山东石大科技集团有限公司
出厂价
7450元/吨
2014-06-27

石脑油
河北鑫泉石油化工有限公司
出厂价
7250元/吨
2014-06-27

石脑油
青岛安邦炼化有限公司
出厂价
7000元/吨
2014-06-27

石脑油
山东昌邑石化有限公司
出厂价
7050元/吨
2014-06-27

石脑油
山东东营神驰化工有限公司
出厂价
6800元/吨
2014-06-27

石脑油
山东利津石油化工厂有限公司
出厂价
6820元/吨
2014-06-27

石脑油
山东地炼
出厂价
5000元/吨
2014-06-27
+
经研究我们选取了5000元/吨的石脑油，具体经济计算如下，
1t 产品 卖 13000元

产率50%

2t原料出1t 产品

1t 原料 5000 元

即

1t 原料 可盈利 1500 元

产物为300000T

最终盈利 为 900 000 000 元

六、总图布置