版本设计创新性说明书

1、年产 55 万吨对二甲苯项目创新性说明书浙江大学怦然心动团队、1. 工艺流程1.1 三联工艺本项目混合芳烃原料中苯含量为 16.07%（wt），甲苯含量为 37.13%（wt），碳八芳烃含量为 37.05%（wt），重芳烃含量为 9.75%（wt），为综合利用原料中甲苯及重芳烃，以及碳八芳烃中的间二甲苯、乙苯，采用甲苯歧化及烷基转移-异构化-甲苯甲醇烷基化三联工艺，如图 1.1 所示。混合芳烃经过三苯分离工段得到苯产品、甲苯、碳八芳烃及重芳烃。重芳烃和 37.4%的甲苯进入甲苯歧化及烷基转移工段，剩余 62.6%的甲苯与甲醇进入甲苯甲醇烷基化图 1.1三联工艺流程图工段，高选择性的生产对二甲苯

2、。异构化工段中的碳八芳烃中对二甲苯浓度为41.2%（wt），通过吸附分离得到对二甲苯产品，并通过精馏分离得到邻二甲苯产品，乙苯和间二甲苯则通过异构化反应，增产对二甲苯和邻二甲苯。异构化甲苯甲醇烷基化反应产物粗对二甲苯中对二甲苯浓度达到 98.02%（wt），采用熔融结晶工艺进行分离得到对二甲苯产品。以下是本项目生产对二甲苯能耗的详细说明。表 1.1对二甲苯能耗表1.2 甲苯甲醇烷基化工艺甲苯甲醇烷基化反应以甲苯和甲醇为原料，转化为1 吨对二甲苯所需甲苯质量小于 1 吨，而甲苯歧化所需甲苯量则为 2.52.8 吨，甲苯甲醇烷基化反应大大提高了甲苯的利用率。且甲苯甲醇烷基化反应中对二甲苯选择性达

3、9%，只需通过简单的一级结晶即可获得高纯度的对二甲苯产品。副产物少，降低了二甲苯分离、异构化、吸附分离等单元的规模，节省操作费用。工艺尾气中富含乙烯、丙烯等低碳烯烃，其质量分数超过 85%，可回收至总厂经过乙烯装置回收其中的低碳烯烃。工艺排除液中甲醇浓度 378.1PPM，COD 为 540mg/L,符合污水处理厂接管标准。1.3 热泵精馏异构化工段邻二甲苯塔（T-401）用于从碳八芳烃中分离对二甲苯，塔顶塔底温差小，仅为 22.71，且塔顶塔底温度跨传热夹点，故采用塔顶气相压缩式热泵精馏进行节能设计，模拟流程图如图 1.2 所示。通过热泵提高塔顶蒸汽品味，实现塔顶塔底能量的耦合。经过模拟，采

4、用热泵精馏，冷却能耗节约项目数量PX 产能万吨/年56.8产值万元/年939429.4综合能耗吨标煤/年335774PX 原料消耗混合芳烃吨/吨 PX1.653甲醇吨/吨 PX0.298氢气吨/吨 PX0.0014PX 废物量废水吨/吨 PX0.157尾气吨/吨 PX0.086能耗PX 能耗吨标准煤/吨 PX0.591万元 GDP 能耗吨标准煤/万元0.3830.2%，加热能耗节约 38.6%。图 1.2 邻二甲苯塔热泵精馏模拟流程图1.4 分隔壁塔热偶精馏三苯分离工段和甲苯甲醇烷基化工段均涉及到苯、甲苯和重芳烃的分离，且中间组分较多，故可采用分隔壁塔进行热偶精馏。模拟流程图如图 1.3 所示

5、。经模拟，第一三苯分离分隔壁塔（ DWC-101）和第二三苯分离分隔壁塔（DWC-301）总节能 30.51%。在节能的同时，换热器数目减少，设备投资费用可节省约 10-30左右。（a）三苯分离工段（b）甲苯甲醇烷基化工段图 1.3 三苯分离分隔壁塔模拟流程图2. 冷凝态流化床反应器本项目在进行甲苯甲醇烷基化反应器设计时选择使用了气相聚乙烯工艺中的冷凝态流化床技术。本流化床反应器区别于普通流化床之处在于：一部分的甲苯原料不经预热直接从反应器中部加入反应器中，通过甲苯温度上升的显热以及汽化的潜热变化移走反应过程中的反应热，以此来维持反应器内温度恒定。冷凝态流化床的结构如下图所示。3.控制系统3.

6、1 SIS 安全仪表系统的控制系统以集散型控制系统为主体，另外还设计了 R301 反应器的 SIS 紧急停车系统。与 SIS 的区别如下表：表 3.1控制系统与 SIS 控制系统的区别项目SIS为了保护为了控制安装目的安全仪表系统，联锁系统的一种，一分散式控制系统，工厂控制级系般做工厂过程设备的安全保护控制， 统，常规，设备控制都由有时也包含机组安全保护控制此系统完成SIS 是“静态”系统，正常工况时，它始终监视生产装置的运行，系统输是“动态”系统，它始终对过程出不变，对生产过程不产生影响，非 变量连续进行检测、运算和控制，正常工况下时，它将按照预先的设计 对生产过程进行动态控制，确保产进行逻

7、辑运算，使生产装置安全联锁品的质量和产量或停车；SIS 系统是由传感器、逻辑解算器和一般是由人机界面操作站、通信系统组成最终元件三部分组成。总线及现场控制站组成不含检测执行部分。用于过程连续测量、常规控制（连续、顺序、间歇等）操作控制管理使生产过程在正常情况下运行至最佳工况SIS 是极限安全即将工艺、设备转至安全状态。实现功能安全级别SIS 系统级别高，需要安全认证。安全级别低，不需要安全认证设计的 R301 反应器的紧急停车系统中运用了 2oo3和 1oo2D 诊断，用安全逻辑控制器连接反应器的进料管路和出口管路。由于烷基化反应放热，一旦反应器内出现“飞温”，常规的加大冷却水量已经不能满足迅

8、速降低反应器内温度压力的要求了，这时候 SIS 仪表就可以有效切断进料，从而起到保护装置的作用。并且 2oo3 和 1oo2D 都达到了安全完整性等级 SIL3 级，还兼顾了可用性和安全性，一般的仪表为 SIL2 级。这是因为 SIS 的带有冗余原理，系统具有容错能力，不论是进料切断阀损坏一个，还是出口压力仪表损坏一个，ESD都可以使紧急停车生效。这对保护生产中的反应器的安全是的。3.2 MPC 模型策略对分隔壁塔采用了先进控制系统，通过 MPC 模型控制实现，该控SIS 失效就没那么明显，因此确定这种休眠系统是否还能正常工作的唯一方法，就是对该系统进行周期性的诊系统大部分失效都是显而易见应对失效方式 断或测试。因此安全仪表系统需要人 的，其失效会在生产的动态过程中为的进行周期性的离线或检验测自行显现，很少存在隐性失效试，而有些安全系统则带有自诊断。是主动的、动态的，它始终对