工艺方案的选择及论证

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1、工艺方案的选择及论证3.1对二甲苯生产工艺选择及比较3.1.1对二甲苯的生产工艺1、由石油制取原油根据馏程不同被切割成不同组分，其中可用于制取甲苯和对二甲苯的馏分被称为“直馏轻质石脑油”，包括从戊烷到终沸点在105℃～170℃之间的所有馏分，这些馏分就是传统工艺中用于生产石油轻芳烃的原料。用轻质石脑油生产对二甲苯的一般流程是：首先生产石油芳烃BTX(苯、甲苯、二甲苯)馏分，然后经过芳烃转化将苯、甲苯等其它芳烃转换为二甲苯，然后再从混合二甲苯中分离出对二甲苯。（1）BTX的制取以石脑油为原料制取粗BTX的方法主要有两种：催化裂化和催化

2、重整。得到的粗BTX是芳烃非芳烃的混合物，再通过萃取精馏、共沸精馏、选择性变压吸附、结品分离和络合物分离等方法便可以得到纯芳烃。催化裂化是最重要的重质油轻质化过程之一，其主要原料是重质馏分油，主要是直馏减压馏分油(VGO)，也包括焦化重馏分油(CGO，通常需加氢精制)，经过反再系统、分馏系统、吸收稳定系统得到干气、汽油、柴油、重质油及焦炭，副产物为芳烃。通常情况下，每生产1t乙烯可产出约1t裂解汽油，其中苯质量分数约为29．1％，BTX总质量分数可高达58．8％。在催化裂化工艺中，芳香烃的苯核在工艺条件下十分稳定，但是连接在苯核上的

3、烷基侧链则很容易断裂生成小分子烯烃，而且断裂的主要位置就是侧链和苯核连接的键上。可见，催化裂化副产的C8、C9芳烃主要来自多侧链和长侧链烷基苯的脱烷基反应．同时环烷烃的脱氢反应和烯烃的芳构化反应也会贡献出一些BTX。催化重整是一个以汽油(主要是直馏汽油)为原料生产高辛烷值汽油及轻芳烃(苯、甲苯、二甲苯)的重要炼油过工程，同时也产生相当数量的副产氢气。美国UOP公司于1949年开发了活性高稳定性好的铂催化剂，提高了烷烃转化率同时加长了开车周期，从而使催化重整工艺有了极大的发展。到上世纪80年代初期，该法提供的BTX占世界芳烃总量的65

4、％。（2）芳烃转化上文中已经提到过，BTX中甲苯及C9芳烃在工业中的需求量与苯和二甲苯相比很少，附加值较低，如将其转换为高附加值的二甲苯，则可实现极大的经济效益。相关工艺一般有甲苯歧化和烷基转移、二甲苯异构化以及甲苯．甲醇烷基化等。2、苯歧化与烷基转移甲苯歧化与烷基转移工艺是一种促使芳烃之间相互转变的技术，通过该技术可以将产量相对过剩而附加值又相对降低的甲苯和C9芳烃转化为具有高附加值的苯和甲苯。其中甲苯歧化反应指的是两分子甲苯在催化剂上发生反应生成一分子苯和一分子二甲苯，烷基转移反应指的是甲苯与多烷基芳烃在催化剂上发生反应，使多烷

5、基芳烃上的烷基转移到甲苯上来，得到二甲苯，如一分子甲苯与三甲苯反应生成两分子的二甲苯。甲苯歧化及烷基转移工艺理论上并不消耗氢，设备和公用T程消耗也比较低，因此一直是生产对二甲苯的主要方法。目前常用的甲苯歧化及烷基转移方法的典型工艺有：美国环球油品(UOP)和日本东丽公司联合开发的“Tatoray”工艺、ExxonMobil公司开发的“MTDP．3”T艺、Arco公司开发的“Xylene—Plus”工艺、UOP公司开发的“Px—Plus”工艺、MobileOil公司开发的MTDP工艺和Mobile公司开发MSTDP工艺等。其中，“Xy

6、lene．Plus”工艺采用Y．型分子筛D．8硅铝小球作为催化剂，使用移动床反应器，其他均采用氢型丝光沸石或者ZSM-5沸石催化剂和固定床反应器。②二甲苯异构化由于受到平衡热力学限制，通过甲苯歧化等工艺得到的C8芳烃中，对二甲苯含量仅占芳烃混合物总量的23％左右，其余大部分芳烃为与二甲苯沸程相近的乙苯。为最大限度增产对二甲苯，需要使C8混合物在催化剂上发生异构化反应，使乙苯转化成二甲苯甚至对二甲苯。具体反应如下：CH3常用的异构化工艺有：UOP公司的Isomer工艺、东丽公司的lsolene工艺、Engelhard公司的Octafi

7、ning工艺等。国内各炼油石化企业、科研院校也陆续开发出了自己的异构化催化剂，比如中石化股份公司天津分公司采用SKI．400沸石铂金属催化剂得到了很好的生产效益，并在国内得到广泛使用；梁战桥等调整ZSM-5催化剂与丝光沸石催化剂的配比后开发出了乙苯转化型二甲苯异构化催化剂，其性能可与IFP公司的EU—I媲美；桂鹏[也在着手开发高空速乙苯转化型催化剂。这些催化剂的共同点都是，在尽可能减小对二甲苯损失的同时，通过使乙苯发生异构化甚至脱烷基化和歧化反应，提高乙苯转化率，降低乙苯含量，提升二甲苯收率。3、煤化工制取煤焦化反应可得到副产物——

8、粗芳烃，同样可作为生产甲苯和二甲苯的工艺原料，上世纪40年代之前，煤化工一直是芳烃的唯一来源。但是这种方法有着明显的局限性，即低收率，每吨煤只能得到0．26吨芳烃。随着近些年煤化工业的发展，煤液化成为了制取芳烃尤其是甲苯、二甲苯的新方