年产1万吨邻二甲苯的生产工艺设计.doc

一前言邻二甲苯(OrthoXylene)是以煤或石油为原料，通过化学加工和化工分离而制得，主要用作化工原料和溶剂。最早邻二甲苯是从炼焦的煤焦油中获得，随着石油化工发展，从石油中衍生得到量不断增多。目前邻二甲苯主要由石油通过加工来生产。1国外邻二甲苯生产及市场分析邻二甲苯主要用于生产邻苯二甲酸酐(俗称苯酐)，苯酐是一种重要的有机原料，广泛应用于增塑剂、不饱和聚酯树脂、醇酸树脂、染料、医药、农业等行业。世界邻二甲苯生产及消费现状截至2004年10月。世界上邻二甲苯总生产能力为440.6万ta，产量为347.6万吨，装置平均开工率为78.8。其中亚洲生产能力为216.2万ta，产量为179.5万吨，装置平均开工率为83.0，产能和产量居世界第一位。世界上最大的邻二甲苯生产国是中国，其生产能力为53.4万ta。全球邻二甲苯需求从1985年180万吨增加到1990年的230万吨，同一时期生产装置能力利用率由74.7增加到86.3。90年代装置能力利用率预计会有所下降，这是因为一些计划新建装置已完成，但仍比对二甲苯高，1995年比对二甲苯高11.3。然而，由于西方经济衰退，1991年邻二甲苯需求增长减慢。邻二甲苯平均能力利用率1990年为86.3，1995年和2000年有可能保持在85。据SRI预测，邻二甲苯需求的年均增长率19901995年为3.3，19952000年为2.3。世界邻二甲苯生产主要集中在发达国家，但新建邻二甲苯生产装置在发达国家不多，主要在亚洲(除日本以外)和世界其他国家。1995年，世界邻二甲苯生产能力计划增加45万tat，总能力达3199kta，预计2000年将达3614kta。2004年世界最大的邻二甲苯生产商是美国的埃克森美孚公司，其生产能力为49.0万ta，约占世界总产能的11.0；其次是中国石化集团公司，其生产能力为40万ta.约占总产能的9.0。2004年世界邻二甲苯的消费量为324.6万度吨，总体低于供应量。目前，世界上用于生产苯酐的邻二甲苯占其总消费量的94，苯酐的产能及消费量代表着邻二甲苯的消费量的增减。据美国SRI咨询公司HenryChinn分析，2004年世界邻苯二甲酸酐需求年均增长速度为45。预计未来几年仍将继续以这一速度增长。在未来几年，由于邻二甲苯受下游产品需求的变化。各国、各地区生产能力将有所改变：由于美国苯酐需求疲软，邻二甲苯消费量萎缩。生产能力变小；欧洲及亚洲的生产能力及消费量有所上升，预计到2008年，世界邻二甲苯的生产能力将达到460.3万ta，消费量将达到395.8万吨。2国内邻二甲苯生产及市场分析2004年国内邻二甲苯的年生产能力为53.4万t，产量为47.7万吨，消费量为71.9万吨,进口量为24.2万吨，产品严重短缺。在我国，邻二甲苯主要用于生产苯酐。苯酐是一种重要的有机原料，用途十分广泛，主要用于增塑剂和醇酸树脂、不饱和树脂、聚酯多元醇、涤纶树脂的生产，还可用于糖精、颜料、染料、医药、农药生产的中间体。随着苯酐下游产品应用的不断扩大，特别是随着我国建筑业和交通、电子、航空业的发展，防腐材料的广泛应用，不饱和聚酯树脂和醇酸树脂的大量使用，市场出现了好产品供不应求和激烈竞争的局面。以前我国邻二甲苯来源于煤焦。自70年代以来，我国相继引进了芳烃联合生产装置，生产对二甲苯，同时也为邻二甲苯生产提供原料来源，1993年我国邻二甲苯产量为9.89万吨。目前，我国邻二甲苯生产主要在中国石化总公司系统，其邻二甲苯生产厂家及产量分别见表1和表2。表1我国邻二甲苯生产能力生产厂家装置能力.万t/a包头钢铁稀土公司焦化厂0.08辽阳石油化纤公司2.40大庆石油化工总厂0.34金陵石油化工总厂0.40扬子石油化工公司芳烃厂10.00齐鲁石化公司稀烃厂2.00巴陵石化公司0.30总计16.07表2我国邻二甲苯产量（万t）企业名称1990199119921993大庆石化总厂0.210.090.070.13金陵化工公司0.330.310.270.33扬子石化公司0.655.825.294.87齐鲁石化公司2.293.223.113.09巴陵石化公司0.260.240.270.12辽阳石油化纤公司-0.340.241.35总计3.7510.029.259.893市场价格分析2004年国内邻二甲苯市场价格从年初开始振荡攀升，10-11月保持平稳，年末有所回落，2004年国内邻二甲苯市场价格从年初的5950元t逐步上涨到11月中旬的年内最高价格8900元t。年平均价格为7400元t。国内对二甲苯价格变化主要受以下原因的影响。(1)国际原油和石脑油价格不断上涨；(2)国际市场行情变化；(3)国内市场供需状况的影响。四季度后期随着国际原油价格的振荡下滑及下游一些产品价格的回落。国内邻二甲苯价格也有所下滑。综合考虑国际原油价格、原料成本和需求因素，2005年国内市场邻二甲苯将出现振荡上升行情，平均价格将高于2004年的平均价格我国邻二甲苯生产商一般采用上下游加工一体化的生产模式，即生产的邻二甲苯大都供自己下游生产线作原料。将其作为商品的流通量不大。这样保证了大部分产品都能够及时用于下游生产，不会因为库存或者其它什么原因而导致大量耗费。4我国邻二甲苯生产技术现状随着我国邻二甲苯下游产品苯酐需求量迅速增加，邻二甲苯的进口量急剧上升，我国邻二甲苯发展滞后的问题明显暴露出来。主要表现在以下几个方面：1生产能力不足。我国邻二甲苯生产能力远不能满足市场需求进口量相对较大，并且比重有增加的趋势。过分依赖进口，必然受国际市场供应和价格波动的影响较大，不利于自身产业和下游苯酐生产企业整体配套。从而制约我国苯酐工业健康发展。2企业规模偏小。我国邻二甲苯装置生产规模普遍偏小，与世界邻二甲苯装置生产能力差距较大。随着今后国际上邻二甲苯市场竞争日益激烈，年产5万吨以下的装置都有被淘汰的可能。因而我国邻二甲苯装置规模结构将在市场竞争的压力下不断调整。3竞争力不强。迄今为止，我国邻二甲苯装置几乎全部从国外成套引进，致使邻二甲苯装置单位能力投资较大，生产成本高。二工艺流程的选择与确定1生产工艺选择邻二甲苯原料来源邻二甲苯来自于煤和石油，其提取邻二甲苯或二甲苯主要方法有4条途径：催化重整：主要用来生产芳烃，催化重整产物中二甲苯含量为22(质量)。裂解汽油：它是由液态原料，即石脑油、轻油和重柴油经蒸汽裂解制乙烯时的联产物，其中二甲苯含量为6.7(质量)。煤焦油：主要是煤炭工业和冶金工业的副产物。煤在炼焦炉中高温热分解生成的气态和液态产物，以气态形式从炭化室逸出，这种气体称为“荒煤气”。经冷凝、气液分离就得煤焦油。每100t煤炼焦可得到煤焦油4万吨，其中二甲苯含量为5(质量)。甲苯歧化也能得到二甲苯。最近，江苏丹化集团研制成功由裂解C8芳构化制BTX技术，用于生产二甲苯及其他芳烃。重整产物中混合二甲苯占l633。裂解汽油中芳烃含量随裂解原料而不同，以乙烷、正丁烷、宽馏分石脑油和轻柴油为裂解原料时，生产454kg乙烯时其C8芳烃分别为0.9kg邻二甲苯、2.34.5kg对二甲苯、22.752.2kg间二甲苯和38.543.1kg乙苯。BTX乙烯比例随裂解原料分子量和加工深度的增加而增加。1990年美国、西欧和日本烯烃厂中BTX乙烯比例分别为0.089、0.316和0.313。不同原料来源其C8芳烃组成也不同，C8芳烃来源及其组成见表3。表3C8芳烃来源及其组成（%）组成重整油裂解汽油甲苯歧化煤焦油乙苯153011对二甲苯20152020间二甲苯45405050邻二甲苯20152420第二次世界大战以前，邻二甲苯主要来源于煤焦油。但由于化学工业对邻二甲苯需求的迅速增长，焦油芳烃已不能满足要求。战后邻二甲苯来源逐渐转向炼油工业。目前催化重整和裂解汽油已成为世界邻二甲苯的主要来源。美国邻二甲苯来源主要是依靠催化重整，西欧和日本以裂解汽油为主，这是因为西欧和日本以石脑油和轻柴油作为乙烯生产裂解原料，其裂解汽油中含有富芳烃。目前，煤焦油仍是各国最廉价的芳烃来源(主要是苯)，而甲苯和邻二甲苯(或二甲苯)则几乎完全来自于石油。我国石油化工自50年代末期起步，但煤焦油仍是我国芳烃的主要来源。随着我国乙烯工业和炼油发展，裂解汽油和催化重整将成为我国BTX的主要来源。也将是邻二甲苯的主要来源。邻二甲苯是由混合二甲苯通过分离而获得。二甲苯来源较广，由练厂得到的混合二甲苯来自重整装置。由芳烃联合装置得到的为对二甲苯，同时可联产邻二甲苯。我国生产对二甲苯的芳烃联合装置分别建在扬子石化公司、上海石化总厂、天津石化公司、辽阳石油化纤公司、齐鲁石化公司和燕山石化公司。除辽阳石油化纤公司采用美国阿莫科和恩哥哈德联合开发的技术外，其他均采用美国UOP公司。最近报道，吉林化学工业公司将建40万ta芳烃联台装置，大连化学工业公司将建45万ta芳烃联合装置。邻二甲苯生产工艺一般以重整油和裂解加氢汽油为原料，经芳烃抽提装置。以环丁砜为溶剂抽提出C6C9芳烃，先分离得到苯，去歧化和烷基化转移，得富含C6和C8芳烃混合物，再回到分馏系统。C8芳烃混合物经分离得邻二甲苯。1）以混合二甲苯为原料的联产法国外邻二甲苯的生产均与对二甲苯的生产同时进行，即“联产法”。此法对芳烃联合装置尤为适用。在对二甲苯分离之前先用精馏法将邻二甲苯分离出来。以白土处理的重整油为原料，与邻二甲苯的生产同时进行（联产法）。因为邻二甲苯是所需的目标产物，故生产时，在对二甲苯分离之前先用精馏法将邻二甲苯分离出来。该法是两塔操作，第一塔实现邻二甲苯与其他C8异构体分离。该塔的塔板数和回流比与邻二甲苯回收率和纯度有关；第二塔实现邻二甲苯与C8芳烃的分离塔板数100块左右。回流比约58，邻二甲苯产品纯度一般为95或96。联产法生产邻二甲苯工艺流程如图1所示。根据国外C8芳烃加工经验表明，把混合二甲苯全部异构为对二甲苯，芳烃收率只有83，而当联产邻二甲苯与对二甲苯时，其异构化C8芳烃收率可提高到91。联产法比单产邻二甲苯，其工艺流程简单，投资步，操作费用低，C8芳烃利用率高，装置操作富有弹性，处理能力增大，具有能耗低和经济效益显著等优点。对二甲苯分离塔异构化二甲苯分离塔邻二甲苯分离塔组合二甲苯含富邻二甲苯液C8芳烃邻二甲苯C9+芳烃对二甲苯图1联产法生产邻二甲苯流程2）裂解汽油生产法以裂解汽油为原料生产邻二甲苯工艺流程如图2所示。以裂解汽油为原料生产邻二甲苯，其加工流程长，收率低，成本高，资源利用水平低，芳烃损失大。如将裂解汽油进行芳构化制BTX，能大幅度增产芳烃。使原有芳烃含量从35.6提高到73.11，使邻二甲苯含量由裂解汽油芳构前的1.29提高到芳构化后的3.39，增加了邻二甲苯的产量。3）重整油和裂解汽油联合生产法以催化重整油和裂解汽油为原料，联合生产邻二甲苯也是国外生产芳烃或邻二甲苯的常用方法，其生产流程如图3所示。此流程特点是将催化重整油和裂解汽油一起来生产邻二甲苯，同时生产苯、甲苯、混合二甲苯和对二甲苯等产品，生产流程灵活，可根据市场需求调整产品比倒，使资源充分而合理利用经济效益显著。流程合理投资省，能耗物耗低，歧化、异构化与二甲苯生产一体化，能提高邻二甲苯和对二甲苯产量。4）芳烃非临氢异构