化工设计大赛可行性报告研究

年产70万吨PX项目第1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：茂名70万吨/年对二甲苯生产项目l 建设单位：茂名市茂名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茂名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进口量本项目拟在茂名石化项目的基础上，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2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83.51985/2009中国石化扬子分公司851989/1997中国石化齐鲁分公司6.41987中国石化洛阳分公司21.52000中国石化镇海炼化分公司522003/2005中国石化天津分公司33.41980中国石化金陵分公司602009中国石化福建炼化分公司702009中国石油辽阳化纤分公司751996/2003中国石油乌鲁木齐石化分公司1061995/2010中国海油惠州炼化公司842005青岛丽东化工有限公司702007大连福佳大化有限公司702009福建漳州腾龙芳烃有限公司1602013中国石油彭州石化公司682013中国石化海南炼化分公司602013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）2009370.5941.1233.3938.4220103531037.91211042.5520114981555.32351520.2020126291514.48191477.58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20102015年的增速为10%,20152020年的增速5.3%，2015年和2020年分别达到2416万吨和3276万吨左右。20142015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。20142015年我国PX新增产能详见表2-3-2。表2-3-2 20142015年我国PX新增产能 20142015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1002014浙江宁波中金有限公司702015中国石化茂名石化分公司602015大连福佳大化有限公司1002015合计3302.3.2 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。20092012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%，20092012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200820092010201120122013201420152016聚酯产能250026502800320037004000420043504500PTA产能122514451570202030703310392047905060PX需求量728839995120013581704201823082505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。由于装置在茂名，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。本项目在广东茂名地区，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24.83.3 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2.53.4 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C6C11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3550 ，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，国内绝大部分芳烃联合装置采用UOP吸附分离技术。国内已经投产的中国石油辽阳石化分公司和中国石化天津分公司的芳烃装置均采用了UOP公司的成套专利技术，均由中国石化工程建设公司设计，采用国产催化剂，设备大部分立足国内，与以往的成套引进相比，节省了投资，并使国内芳烃生产技术、催化剂研制和制造水平、设备制造水平得到提升。石科院、中国石化工程建设公司、扬子石化公司和催化剂分公司， 联手攻关全套芳烃技术的最后堡垒PX吸附分离技术，最终形成具有自主知识产权的全套芳烃技术。2011年10月9日，扬子石化公司承建的中国石化重大科研项目芳烃吸附分离技术开发及工业示范装置生产出合格PX 产品，其产品纯度达到99.7%。这标志着全套芳烃技术的最后一个技术难关取得重大突破，这一技术填补了国内空白， 打破了国外公司长期以来对芳烃技术的垄断，使我国成为世界上继美国、法国之后第三个掌握具有自主知识产权的全套芳烃技术的国家。3.4.4 二甲苯异构化二甲苯异构化工艺技术是以基本不含或含少量PX的混合C8芳烃为原料，在催化剂作用下C8芳烃4种异构体（OX、MX、PX和乙苯）之间的转化技术。反应使混合C8芳烃中的PX浓度达到平衡浓度，从而提高PX产量。目前国外二甲苯异构化技术工业比较成熟和有竞争力的有UOP公司的Isomar技术、美国Mobil公司的MHA1/Xymax 技术以及Axens公司的Octafining 技术（由ARCO公司和Engelhard 公司开发并实现工业化）， 该类催化剂的特点是将C8芳烃中的乙苯转化成二甲苯，从而可以使PX 装置在进料量一定的前提下最大可能地生产PX。这些工艺的流程非常相似。UOP技术中液体进料是由在其他工艺中使对位和邻位二甲苯异构体含量减少了的C8芳烃组成。这种进料与补充和循环氢混合，经间接换热和加热炉加热后，通过一台固定床催化反应器。反应器流出物通过换热冷却后进入相分离器。富氢的气相被循环，排放一部分气体，维持所要求的最低氢浓度。将分离器液体送到脱庚烷塔，分离异构体中的轻烃，然后异构体进入白土塔。在白土塔中微量的二烯烃被聚合，保护PX分离吸附剂(如果使用)，并使邻二甲苯符合酸洗颜色规格。白土塔使用一种切换系统，离线装置用蒸汽再生。经白土处理的异构体在装置内循环，形成二甲苯分离塔的部分混合二甲苯原料。 异构化工艺使用了双功能催化剂(即酸功能和金属功能)，操作压力为2.2MPa。工艺物流接近平衡。用UOP公司的I-9催化剂，乙苯可以转化为二甲苯。UOP的I-210催化剂可使环的损失降低，从1998年4月后已工业化应用。应用IFP的一些催化剂体系(如Opairs)也可以使乙苯转化为二甲苯。一些企图由固定数量的原料最大化生产PX和邻二甲苯的芳烃生产厂通常选择这种催化剂体系。由于异构化装置规模较大，催化剂性能对装置的经济性有较大的影响。国内外专利商也不断致力于催化剂性能的改进，催化剂的技术水平也略有差异。 第4章 工艺方案选择第5章 企业系统集成方案5.1 集成依据化工动力多联产系统是通过对热工过程和化工过程集成优化整合，达到更合理的物质与能量综合梯级转换利用，从而形成一体化的能源资源利用系统，以实现领域交叉等多种目标。因此，它常常具有下列特点：l 最有效地进行能源资源综合梯级与循环利用，以实现从能源资源到各种二次能源和化工产品转化过程的利用率最大化；l 最合理地进行多领域交叉，为统筹解决单个领域发展长期不能解决问题提供最有效途径和手段，具有协调兼顾了动力、化工、环境等多领域问题特点；l 可最大限度地将物质与能量转化过程和污染物控制过程一体化，具有低能耗、低成本的有害物质排放控制和污染极小化等的潜力。而与企业的系统集成可视为化工动力多联产系统的一部分，它通过与企业之间进行的能量与物料的集成，而达到各种能源的最大利用化以及污染物质排放的最小化的目标。因此本项目主要针对能量与物料与厂内部以及外部企业进行集成。本厂作为茂名石化工业区的茂名石化分厂，在物料与能量上不仅可以在内部集成，也可以实现与其他企业的集成，从而使能源动力系统既达到合理利用能源和低污染排放，又使化工产品的生产过程变得低能耗与低成本，从而实现了多领域功能需求和能源资源高增值的目标。5.2 厂内集成本项目主要分抽提分馏单元、芳烃反应单元和吸附分离单元。抽提分馏单元分为芳烃抽提工段和芳烃分馏工段。芳烃反应单元分为甲苯歧化与烷基化工段和二甲苯异构化工段。吸附分离单元分为吸附分离工段。下面对厂内的集成方案进行具体分析：5.2.1 厂内物料的循环5.2.1 厂内能量集成5.3 与总厂的物质、能量集成关系作为茂名石化炼油产生的石脑油为原料的项目，每年消耗总厂的混合芳烃125万吨，所用原料来自于总厂，与总厂物质能量集成关系密切，减少了中间过程的储运等一系列流程，降低了成本投资。1) 茂名石化对二甲苯分厂原料来源于中国石化茂名分公司炼油厂产生的混合芳烃，每年消耗混合芳烃125万吨，产出PX70万吨，副产品（要补要改），年销售收入亿元人民币，对总厂混合芳烃产品进行了利用，优化了产品结构，并大大提高了产品的附加值，2) 二甲苯异构化消耗的原料氢气来自茂名石化20万立方米/小时煤制氢装置产生的氢气。3) 在甲苯歧化与烷基化工段，在汽提塔中塔顶采出出液中含有大量的轻质芳烃，这股物料放空燃烧会是一个极大的浪费，可以打回总厂的催化重整装置，使这股物料有了更好的利用。4) 该生产厂每年产生大量的废水，来自加工单元的排水、机泵填料函、地面冲洗水、实验室排水等，污水COD高，含有大量的石油类（苯、二甲苯等）有机物。总厂作为大型炼油项目，会有更复杂含有机物更多的废水进行处理，利用总厂的污水处理系统，大大降低了投资和运行成本，有着更好地环境效益和经济效益。5.2 与与工业园区的系统集成方案本厂位于茂名石化工业区，此基地配有电厂，自来水厂，污水处理厂等共用设施，配套设施完善；此外，基地中还有其他许多大型化工企业，该工艺原料供应充足，接近下游企业。1) 与原料生产厂的集成茂名石化工业园区目前已经开展了千万吨的炼油项目，带动了大批石化项目上马，对二甲苯厂所用的辅助原料可由园区内相关厂家直接提供，节省了大量的原料运输成本。2） 与与下游工厂的集成本工艺的产品对二甲苯、苯是附加值较高的化工产品。对二甲苯主要用于生产PTA，生产的PX可作为江苏盛洪集团投资20亿元在茂名石化工业区建设60万吨/年PTA项目的原料。第6章 厂址选择6.1 厂址选择的基本原则在进行化工厂的选址是，要遵循以下几点基本原则。1. 厂址位置必须符合国家工业布局，城市或地区的规划要求，尽可能靠近 城市或城镇原有企业，以便于生产上的协作，生活上的方便。2. 厂址宜选在原料、燃料供应和产品销售便利的地区，并在储运、机修、公用工程和生活设施等方面有良好基础和协作条件的地区3. 厂址应靠近水量充足的水质良好的水源地，当有城市供水、地下水和地面水三种供水条件时，应该进行经济技术比较后选用4. 厂址应尽可能靠近原有交通线（水运、铁路、公路），即应有便利的交通运输条件。以避免为了新建企业需修建过长的专用交通线，增加新企业的建厂费用和运营成本。在有条件的地方，要优先采用水运。对于有