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PX生产工艺-双效精馏研究说明书

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1 PX生产工艺-双效精馏研究说明书

作品内容简介

双效精馏是将两个精馏塔串联起来工作的一种精馏方式，通过利用精馏塔塔顶余热，进而提高热能的利用率。在双效精馏中，相同规格、相同产量，随效数增加，热负荷减少，操作费用下降。但是效数越多，设备的固定投资越大，且随效数的增加，蒸发室的压力越来越小，可利用余热越来越少。综合节能、经济、可行性、市场需求等多种因素，设计一套PX生产中节能分离装置——双效精馏分离甲苯和混合二甲苯装置。双效精馏分离甲苯和混合二甲苯装置中，利用加压精馏塔冷凝器作为热源，向常压精馏塔再沸器(热井)供热，将加压精馏塔冷凝器和常压精馏塔再沸器耦合成冷凝再沸器，实现热集成，达到节能目的。

1 研制背景及意义

对二甲苯(PX)是石化工业重要的基本有机原料之一，被广泛应用于化纤、合成树脂、农药、医药、塑料等国民经济的各个方面。目前我国是世界最大的PX生产国，占全球总产能的20%，也是最大的消费国，消费量占全世界的38%。中国石油化工集团公司经济技术研究院发布的报告称，作为重要的化工原料，近两年国内PX的短缺情形愈加明显。

精馏是石油化工行业重要的分离操作单元，世界上约95%互溶液体混合物的分离都是用精馏操作的。精馏又是耗能较高的单元操作，在产品生产成本中占有较大的比重，降低生产过程中的能耗是降低产品生产成本提高竞争能力的关键之一。

该方案以年产70吨PX生产为背景，进行模拟设计。

2 设计方案

我们的设计作品是通过Aspen Plus软件进行。Aspen Plus是AspenTech工程套装软件(AES)的一个成员，它是一套非常完整产品，一个生产装置设计、稳态模拟和优化的大型通用流程模拟系统，特别对整个工厂、企业工程流程工程实践和优化和自动化有着非常重要的促进作用。自动的把流程模型与工程知识数据库、投资分析，产品优化和其它许多商业流程结合。Aspen Plus在整个工艺装置的从研发、工程到生产生命周期中，提供了经过验证的巨大的经

2 济效益。它将稳态模型的功能带到工程桌面，传递着无与伦比的模型功能和方便使用的组合。利用Aspen Plus公司可以设计、模拟、故障诊断和管理有效益的生产装置。

我们的设计方案是以年产70万吨对二甲苯为背景，对常规精馏、逆流双效精馏、顺流双效精馏、平流双效精馏进行Aspen Plus软件模拟，并对模拟结果加以比较研究，选择一套更为合理的方案用于PX的生产。

○1液相为非理想物系；○2汽相为理想气体；○3用NRTL方程计算汽-液相平衡数据；○4忽略热损，本次研究的目的是要得出上述三种方式的双效精馏与单塔精馏相比较，其节能效率，必须要模拟出单塔及各双效精馏塔的能耗，然后计算出节能效率。

3 理论设计计算

相关公式：

3.1物料衡算

D, xD

W, xW F, xF WxDFxWDFFy

3 F——原料液流量 kmol/h

D——气相产品流量 kmol/h

W——液相产品流量 kmol/h

Fx、y、x——分别表示为原料液、气相和液相产品的组成、摩尔分数。

易挥发组分回收率：

%100y1FFxD

难挥发组分回收率：

%100)1()1(2FxFxW

3.2塔板数的确定

由操作线方程和平衡线方程决定。

精馏段操作线方程：

1ny——精馏段第n层板下降液体中易挥发组分的摩尔分数。

nx——精馏塔第n+1层板上升蒸汽中易挥发组分的摩尔分数。

回流比：

DLR

提馏段操作性方程：

1my——提馏段第m+1层板上升蒸汽中易挥发组分的摩尔分数。

mx——提馏段第m层板下降液体中易挥发组分的摩尔分数。

wx——釜残液中易挥发组分的摩尔分数。

操作线方程： 111RxxRRynnwmmxWqFLWxWqFLqFLy1xxy)1(1

4

——溶液中易挥发组分的相对挥发度。

3.3最小回流比的确定

qx、qy——q线与平衡线的交点坐标。

3.4适宜回流比

3.5塔径计算

uVD4

U——空塔气速，m/s；

D——精馏塔内径，m；

V——塔内上升蒸汽的体积流量，sm3;

具体计算由化工专业软件Aspen模拟确定。

4 工作原理及性能分析

Aspen Plus软件包括数据，物性，单元操作模型，内置缺省值，报告及为满足其它特殊工业应用所开发的功能。

数据库原理：物性模型和数据是得到精确可靠的模拟结果的关键。AspenPlus 具有最适用于工业、且最完备的物性系统。许多公司为了使其物性计算方法标准化而采用Aspen Plus 的qqqDxyyxRminmin)0.2~2.1(RR

5 物性系统，并与其自身的工程计算软件相结合。Aspen Plus数据库包括将近6000 种纯组分的物性数据

软件原理：Aspen Plus 是Aspen 工程套件（AES）的一个组份。AES 是集成的工程产品套件，有几十种产品。以Aspen Plus 的严格机理模型为基础，形成了针对不同用途、不同层次的AspenTech 家族软件产品，并为这些软件提供一致的物性支持。

算法原理：唯一将序贯（SM）模块和联立方程（EO）两种算法同时包含在一个模拟工具中。序贯算法提供了流程收敛计算的初值，采用联立方程算法，大大提高了大型流程计算的收敛速度，同时，让以往收敛困难的流程计算成为可能。节省了工程师计算的时间。

结构原理：除组分、物性、状态方程之外，还包含以下单元操作模块：通用混合、物流分流、子物流分流和组分分割模块；包括两相、三相和四相的闪蒸模块；精馏模型等等。

具体性能分析如下：

4.1 常规精馏

4.1.1工艺流程图

4.1.2工艺流程

物料由FEED股进入，经精馏塔分离DIST流股流出质量分数为99%的PX，BOT流股流出99%的甲苯。

6 4.1.3工艺参数

4.2 双效精馏—逆流

4.2.1工艺流程图

4.2.2工作流程

原料都进入低压塔，其塔底采出作为原料送入高压塔，高压塔塔顶蒸汽想低压塔塔底再沸器提供热量，二塔塔顶均有产品采出。

4.2.3工艺参数

项目 塔高m 塔径m 塔板数 块 进料板 块

B1 15.9 1.372 25 12

项目 塔高m 塔径m 塔板数 块 进料板 块

B1 15.9 1.025 25 13

B2 15.9 0.89 25 15

7 4.3双效精馏—顺流

4.3.1工艺流程图

4.3.2工艺流程

物料进入高压塔，高压塔底釜液作为低压塔进料，高压塔产生的塔顶蒸汽作为低压塔再沸器的热源，二塔塔顶均有产品采出。

4.3.3工艺参数

4.4双效精馏—平流

4.4.1工艺流程图 项目 塔高m 塔径m 塔板数 块 进料板 块

B1 15.9 1.025 25 16

B2 15.9 0.89 25 16

8

4.4.2工作流程

物料被分成大致均匀的两股分别送入高、低压两塔中，高压塔产生的塔顶蒸汽作为低压塔再沸器的热源，两塔均从塔顶、塔釜才出产品。

4.4.3工艺参数

4.5数据比较：

常规精馏 顺流 逆流 平流

甲苯质量分数 0.99 0.99 0.99 0.99 项目 塔高m 塔径m 塔板数 块 进料板 块

B1 15.9 1.031 25 13

B2 15.9 0.858 25 13

9 PX质量分数 0.99 0.99 0.99 0.99

B1热负荷Kw/h 1621.36 961.43 1147.69 1151.36

B2热负荷Kw/h 0 0 0 0

加热器热负荷Kw/h 300.99 300.99 300.99 300.99

加压装置能耗 0 -0.141656 184.4004 109.8701

总能耗 1922.35 1262.278 1633.0804 1562.2201

节能比 0 34.34% 15.047% 18.733%

5 创新点及应用

5.1创新点

（1）本设计作品利用Aspen Plus专用软件进行模拟，具有精确可靠的模拟结果；

（2）双效精馏与传统工艺上的单塔精馏相比节能达15%~35%；

（3）多效精馏是利用高压塔的塔顶蒸汽冷凝潜热,来加热相邻低压塔的塔底物料,两塔共用一个热交换器,以达到节约能量和投资的目的；

（4）多效精馏过程把普通蒸汽的冷凝热合理的利用，实现精馏塔塔内和塔尖的热集成，大幅度的降低能量的消耗；

（5）操作和控制简便，容易地使用；

（6）用原煤作为加热燃料，用水作为换热介质，原煤市场价按1200元每吨，按每年设备运行8000h,由计算可知，常规单塔精馏，消耗原煤15831.2吨，需要1.90千万元；顺流双

10 效精馏，消耗原煤10401.7吨，需要1.25千万元；逆流双效精馏，消耗原煤13430.8吨，需要1.61千万元；平流双效精馏，消耗12859.3吨原煤，需要1.54千万元。

综上所述，顺流双效精馏比常规精馏节约650万元，逆流双效精馏比常规精馏节约290万元，平流双效精馏比常规精馏节约360万元，所以顺流双效精馏是最节能的设计方案，可以节省650万元，可以满足巨大的经济效益。

5.2应用

1）双效精馏分离甲苯和混合二甲苯装置中，利用加压精馏塔冷凝器作为热源，向常压精馏塔再沸器(热井)供热，将加压精馏塔冷凝器和常压精馏塔再沸器耦合成冷凝再沸器，实现热集成，达到节能目的。

2）多效精馏用于分离不同浓度甲醇和水体系，不仅可以降低水蒸气耗量, 而且还能减少冷却水用量和耗电量。

3）多效精馏在海水淡化中的应用，国内对多效精馏应用于海水淡化技术也有很多研究,并且已经工业化,河北省秦皇岛市问世的国内首台百吨级低温多效海水淡化装置,目前已正式投入生产。我国在多效精馏应用于海水淡化方面研究是比较先进的,由于海水淡化耗能相当的大,一般的精馏操作远不能达到节能效果,只有通过低温多效精馏才能完成,在提高淡水质量的同时,也解决了节能一项重大难题"可见多效精馏节能相当明显,应该在相应的工业领域推广使用,顺应节能理念。

参考文献

[1] 徐世兵,余晖.精馏分离与节能〔J〕.精细化工中间体,2001,31(6):38-40

[2] 屈一新.化工过程数值模拟及软件.北京:化学工业出版社,高等教育教材出版中心.2006：51-58

[3] 张蔚．甲醇精馏技术浅析 ［J］.山西化工2009，29（1）：52-54

[4] 刘保柱、章渊昶、 陈平、姚克俭．节能型甲醇精馏工艺研究［J］．化工进展，2007，26（5）：739-742．

合集下载

精馏实验装置说明书

精馏实验装置说明书

精馏实验装置

说明书

(乙醇-丙醇体系)

北京化工大学

化工原理教研室

一、实验目的：

1、测定全回流条件下的全塔效率和单板效率

2、测定部分回流条件下的全塔效率

3、测定精馏塔的塔板浓度（温度）分布

二、原理：

本设备为DES —Ⅲ型精馏实验装置。精馏塔共有8块塔板，塔身的结构尺寸为：塔内径为50mm ，塔板间距为80mm ，溢流管截面积为80mm 2，溢流堰高为12mm ，底隙高度为5mm ，每块塔板上开有直径为1.5mm 的小孔，正三角形排列，孔间距为6mm 。除7、8板外，每块塔板上都有液相取样口。为了便于观察塔板上的气液接触状况，在7与8板间设有一节玻璃视盅。蒸馏釜的尺寸φ108×4×400mm ，装有液面计、电加热棒（加热面积为0.05m 2，功率为1500W ）、控温电热棒（200W ）、温度计接口、测压口和取样口，分别用于观测釜内液面高度、控制电加热量、测量釜温、测量塔板压降和塔釜液相取样。塔顶冷凝器为一蛇管式换热器，换热面积为0.06m 2，管外走蒸汽，管内走冷却水。

回流分配装置由回流分配器与控制器组成。回流分配器由玻璃制成，两个出口管分别用于回流和采出，引流棒为一根φ4mm 的玻璃棒，内部装有铁芯，可在控制器的作用下实现引流。此回流分配器既可通过控制器实现手动控制回流比，也可通过计算机实现自动控制。

板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数，主要包括：

1、总板效率 Ne N E 1

-=

式中： N ——理论板数 Ne ——实际板数

2、单板效率 *11n n n n ml x x x x E --=--

式中： E ml ——以液相浓度表示的单板效率；

x n ,x n-1——第n 块板和第n-1块板液相浓度；

x n *

——与第n 块板气相浓度相平衡的液相浓度。

塔釜再沸器沸腾给热过程：

m t A R U Q ???==α2

式中：Q ——加热量，kw ；

PX是用什么技术生产出来的

PX是用什么技术生产出来的

炼化世界，ＲＥＦＩＮＩＮＧ　ＷＯＲＬＤ　

ＰＸ是用什么技术生产出来的　

■钱伯章　

对二甲苯（ＰＸ）是用于生产精对　

苯二甲酸（ＰＴＡ）的基本原材料。目前芳　

烃主要来自石油化工工业中的催化重　

整、石脑油裂解、低碳烃类芳构化和　

芳烃类转化工艺，仅有少部分来自煤　

化工中的煤焦油。利用替代原料，如　

甲醇、液化气（ＬＰＧ）和生物质，生　

产包括ＰＸ在内的芳烃新技术正在脱颖　

而出。　

甲醇制芳烃　

甲苯甲醇甲基化合成ＰＸ（简称ＭＴＸ）　

是一条新工艺路线。与传统的甲苯歧化　

工艺相比，该工艺技术的最大优势是以　

甲苯和低成本的甲醇作为原料，生产出　

高浓度的ＰＸ，而仅有很少量的副产物　

苯和Ｃ９。新工艺中，甲醇的引入提高了　

甲苯利用率，理论上每生产１吨ＰＸ只需　

要耗用１吨的甲苯，而传统的甲苯歧化　

工艺，每生产１吨Ｐｘ需要耗用约２　５吨的　

甲苯，且副产物较多。因此新工艺收率　

高，成本低。　

由于国内煤资源丰富，煤制甲　

醇产能过剩。目前市场上甲醇价格约　

２８（３０元ｌｕｇ，而甲苯则高达ｌ万元／吨。　因此，甲苯甲醇甲基化合成Ｐｘ技术的　

开发和应用，实现了煤化工与石油化　

工的有机结合，将有效缓解国内甲醇　

产能过剩的问题。　

２０１２年ｌ２月２７日，国内首套甲苯甲　

１２一石油知识双月刊　醇甲基化工业装置在扬子石化完成工业　

运行试验。运行结果表明，装置满负荷　

运行平稳，各项技术指标优于设计值，　

工艺技术方案可行。这标志着中国石化　

成为拥有甲苯甲醇甲基化专有技术的公　

司，而且为今后芳烃装置｝ｌ勺增产扩能和　

芳烃生产过程中原料和产品结构调整，　

实现芳烃生产原料的多元化，提供了强　

有力的技术支撑，具有较好的经济效益　

和重要的战略意义。　

甲醇制芳烃（简称ＭＴＡ）是指甲　

醇在催化剂的作用下，经过一系列反　

应，最终转化为芳烃的过程。产品以　

苯、甲苯、二甲苯混合物（ＢＴＸ）为　

主，副产品主要是ＬＰＧ。ＭＴＡ的芳烃　

理论收率为４０．６％，理论上约２　５吨甲　

醇就可以生产ｌ１］￣ｄＢＴＸ；但实际上由于　

(完整版)年产3万吨甲醇精馏工艺设计及研究毕业论文

(完整版)年产3万吨甲醇精馏工艺设计及研究毕业论文

年产3万吨甲醇精馏工艺设计及研究

The technical design and research of 30kt/a

methanol

distillation

目 录

摘要 ................................................... Ⅰ

Abstract ............................................... Ⅱ

引 言 ................................................. 1

第1章 文献综述 ......................................... 2

1.1研究背景 ..................................................... 2

1.1.1课题的提出 ................................................. 2

1.1.2课题的内容 ................................................. 2

1.1.3课题的方法 ................................................. 2

1.1.4课题的目的 ................................................. 2

1.2甲醇的简介 ................................................... 2

1.2.1甲醇的性质 ................................................. 2

1.2.2甲醇的用途及其发展 ......................................... 3

年产20吨对二甲苯(px)项目可行性研究报告

年产20吨对二甲苯(px)项目可行性研究报告

专业资料

年产 20 吨对二甲苯（ px ）项目

可行性研究报告目录

第一章 总论 ........................................................... 4

1.1 项目概述 .............................................................. 4

1.2 项目规模 .......................................................... 4

1.3 项目依据 .............................................................. 4

1.3.2 项目使用的专业标准规范 ............................................ 5

1.3.3 项目设计原则 ...................................................... 6

1.4 研究范围 .............................................................. 7

1.5 项目建设意义 .......................................................... 8

1.6 项目研究结论 .......................................................... 8

1.7 项目建设进度 .......................................................... 10

1.8 环境要求 ............................................................ 10