强化甲苯甲醇烷基化生产对二甲苯工艺

发布时间：2020-03-30 22:25

【摘要】：对二甲苯(PX)作为重要的有机化工原料被广泛用于合成树脂、医药、化纤和农药等化工领域。工业上常用的生产工艺是芳烃联合装置和甲苯择形歧化,但目前甲苯烷基化工艺具有高甲苯利用率、高对二甲苯选择性的特点,被认为更有前景。现有的甲苯烷基化制对二甲苯工艺可实现高的对二甲苯选择性,但甲醇转化率仍低至70.0%,需要甲醇回收循环系统,并且下游分离轻组分(甲醇、甲苯)时甲苯的损失量较多。针对传统工艺中存在的问题,本课题提出强化甲苯烷基化合成对二甲苯工艺,解决工艺中因反应不完全而存在甲醇、甲苯双组份分离循环的现状,开发出一个基于甲醇完全转化省略甲醇分离回收系统的对二甲苯生产新工艺流程来增加过程竞争力。使用Aspen Plus中自带的灵敏度分析工具和序列二次规划(SQP)优化方法得到了高甲醇转化率和高对二甲苯选择性的最佳反应条件。结果发现甲醇转化率可以达到98.0%,对二甲苯的选择性为92.0%,与现有工艺相比,反应温度和反应压力稍微有所提高,分别为442.5~?C和4.0 bar,但去除了甲醇回收循环系统并减少了下游甲苯损失,所改进的工艺显著降低11.7%的投资成本和13.4%的运营成本。在此基础上,本课题采用Aspen Energy Analyzer中的夹点分析技术对流程进行换热网络优化,以提高能量效率。结果发现热集成后流程操作成本进一步降低了22.3%。在过程强化的情况下,相比现有工艺,总的年投资成本(Total Annual Cost,TAC)减少了27.8%,二氧化碳排放量减少了40.2%。
【图文】：

对二甲苯选择性,甲苯转化,进料比,甲醇

阐述了甲醇完全转化的烷基化工艺全流程。行性分析主要针对现有工艺中甲醇的转化率低至 70.0 %，分离单元中需统，增加了设备和能耗投资的问题，从动力学和热力学角度对转化以此来省略甲醇回收循环系统做了理论可行性分析。据一证明，在镁改性的 ZSM-5 沸石催化剂上甲醇转化率可以达到 10课题对烷基化反应单元操作参数进行了灵敏度分析，从热力学了甲醇完全转化的可行性，同时为下一节的优化设计提供相对力学角度题针对已知的动力学反应器，主要从甲苯甲醇进料摩尔比 m（改变甲苯进料量）、反应温度 T、反应压力 P 对甲醇转化率 CM，对二甲苯选择性 Sp-X的影响进行研究分析。

对二甲苯选择性,甲苯转化,甲醇转化率,原料

压力对（a）对二甲苯选择性 Sp-X（b）甲苯转化率 CT和（c）甲影响，其中甲苯甲醇原料比为 2fect of temperature, T, and pressure, P, on: (a) p-xylene selectivity, Sconversion rate, CT,and (c) methanol conversion rate, CM,where m =（a）中，我们可以发现 Sp-X随着温度和压力的增加而降力为 4.0 bar 时，Sp-X仅达到 85.0 %左右，，其余的 15.0 %和间二甲苯）。但是，当温度达到 400.0 C 并且压力达 97.0 %以上，表明对二甲苯（PX）是产物中的主要异增加，邻、间二甲苯的比例逐渐增大，从而导致了 Sp-X的以发现 CT随着温度和压力的增加而增加，这表明温度因素。这是由于温度升高后，环境所提供的能量将甲使其进一步转化，副反应增加。可见甲苯烷基化和副从图 4.2（c）能够看出 CM随着温度和压力的增加而增加可以达到 99.9 %。这是由于甲醇是小分子物质，在外界
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ241.13

【参考文献】