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[轉載]甲苯與甲醇烷基化制二甲苯、三甲苯

[轉載]甲苯與甲醇烷基化制二甲苯、三甲苯

采用甲醇與甲苯烷基化新技術

                                 年產2萬噸碳89芳烴

項目建議書

南京玄達化工有限公司

2011-10

1.    建設項目的目的及意義

二甲苯是重要的芳烴。其中對二甲苯主要用來生產對苯二甲酸,進而生產滌綸原料對苯二甲酸乙二酯。間二甲苯用來生產間苯二甲酸,鄰二甲苯生產苯酐,進而生產各種塑料增塑劑。

隨著近年來精細化工的發展,三甲苯的各種異構體應用面越來越廣,用偏三甲苯生產的偏苯三酸酐(偏酐)附加值高,應用范圍廣。均三甲苯的市場前景也有不俗的表現。因此,碳八芳烴與碳九芳烴的市場越來越受到廣泛注意。

目前芳烴最主要的生產途徑是石腦油重整,得到芳烴混合物,經吸附、冷凍、精餾等過程,副產再經過異構化、歧化等工藝組合。獲得符合質量要求的上述產品。也就是說全部依靠石油的延伸加工。

由于石油是不可再生資源,可持續發展的戰略經濟思想給我們提出了如何最大限度地利用可再生資源、或從新的原料路線來獲得所需產品。

以甲醇為烷基化的原料,在苯環上接上甲基來獲得較重的芳烴就是一條很好的路子。現在市場上苯與甲苯的來源較廣,相對碳8碳9芳烴要低1000-1500元/噸。苯與甲苯不僅從石油,也可從煤炭的深加工中獲得。另一方面,因為甲醇工業起步早,原料來源廣,技術成熟,生產能力巨大,又有國外以天然氣為原料的低價甲醇大量進口,市場價格低。如采用該技術生產較重芳烴,既可以補充石腦油重整產品的不足,在成本上也具有競爭力。

2.    國內外類似技術情況介紹

國外早就進行了該技術的研發,比較成熟的有:

mobil公司報道,采用P/HZSM-5做催化劑,臨氫條件,反應溫度600℃,壓力0.28MPa,WHSV 4h-1,甲苯/甲醇/水/氫的分子比為2/1/6/6,甲醇轉化率97.8%,甲苯轉化率28.4%,PX選擇性96.8%,副產C5以下輕烴小于1%。

印度石油公司(IPCC)與GCT合作,開發了GT-TO-IAIKSM甲苯甲基化技術,據說已經建成200Kt/a(20萬噸/年)的PX裝置。該技術采用高硅沸石催化劑,反應溫度400-450℃,壓力0.1-0.5 MPa,甲苯/甲醇的質量比為1.35/1,PX選擇性為85%以上,單程操作周期6-12個月,

   國內大連化物所以甲醇與甲苯為原料,采用流化床反應器,在生產PX同時產出乙烯、丙烯,催化劑為沸石分子篩,甲苯轉化率20%,甲醇轉化率98-100%,對二甲苯在二甲苯異構體中選擇性大于99%,乙丙烯在低碳烴中選擇性大于90%。目前在小試階段。

經過多年的努力,國內有關研究機構在甲醇與輕芳烴烷基化的催化劑開發上有重大突破,甲醇轉化率99.5%以上,采用甲苯或苯與甲苯的混合物為原料,固定床反應器,催化劑的選擇性與壽命已經達到工業化應用水平。

3.    產品的市場前景分析及預測

如前所述,該技術的產品種類較多,而且可以根據市場需求調整產品分配比例。

主要產品之一:對二甲苯(PX)的國內市場巨大,2010年需求920萬噸,國內產量620萬噸,進口300萬噸。預計2015年的消費量在1500萬噸左右。國內現狀是用對二甲苯生產PTA(精對苯二甲酸)的裝置有1500萬噸左右,但為其供應原料的PX裝置只有650萬噸產能。

主要產品之二:間二甲苯國內每年需要30萬噸左右。

以該技術生產混合二甲苯,可以彌補國內二甲苯的供應不足。同時生產成本低于石腦油重整生產成本 ,具有較強的市場競爭力。

主要產品三:偏三甲苯,由于偏酐的國內外市場十分看好,因此有關廠家擴大偏酐生產能力。但目前遇到了暫時無法克服的瓶頸。沒有足夠的偏三甲苯原料。國內市場缺口每年10萬噸左右。

4.產品方案與建設規模設計

根據最近小試數據整理得出,建設一套2萬噸/年的甲醇與甲苯烷基化制碳八碳九芳烴裝置,物料平衡與產品方案見下表:(甲醇/苯+回收甲苯 mol比為1:2;年生產時間8000小時計)

甲苯進料,年產2萬噸二甲苯+三甲苯

原料

wt%

kg/h

產物  

wt%

kg/h




0.20%

20

甲苯

24.30%

2430

甲苯

60.50%

6050

甲醇

15.00%

1500

乙苯

0.54%

54

返回苯

0.20%

20

間對二甲苯

16.34%

1634

返回甲苯

60.50%

6050

鄰二甲苯

5.24%

524




異丙苯

0.11%

11




正丙苯

0.14%

14




間甲乙苯

0.67%

67




對甲乙苯

0.39%

39




鄰甲乙苯

0.01%

1




1,2,4-三甲苯

3.74%

374




1,2,3-三甲苯

0.03%

3




乙烯

0.07%

7




丙烯

0.05%

5




其它氣體

0.06%

6




水及損失

10%

1000


其他

1.91%

191

100.00%

10000


100.00%

10000

物料平衡匯總

4.1. 年產量2萬噸是包括碳八芳烴與碳九芳烴兩項合計。其中碳八芳烴年產17696噸,碳九芳烴年產4072噸,合計21768噸/年;(每小時產品2.721噸)

4.2. 年產尾氣144噸,暫作為本裝置燃料;

4.3. 每年消耗甲苯19440噸, 單耗=0.893

4.4. 每年消耗甲醇12000噸;單耗=0.551

4.5. 三甲苯中1,2,4-三甲苯含量達73.5%,回收率95%計,每年可產偏三甲苯2842噸;

4.6. 每年排出工藝水6800噸(可經處理后做循環水系統的補充水與廢熱鍋爐用水)。

5. 能耗匯總

氣化用熱:1980KW, 加熱爐負荷465KW,二甲苯塔的再沸器熱負荷492KW;

副產氣體18kg/h,折熱量177KW,反應熱回收300KW;

需補充2460KW,折燃料天然氣260立方/小時左右。

循環水用量100噸/時,電150kwh(包括循環水);

副產低壓蒸汽4.3噸/時,(0.25MPaG)

6.烷基化催化劑裝填量

6噸,壽命2年。

7.生產技術方案設計

生產技術方案見原則流程圖,本工藝技術借鑒本公司開發的乙醇與苯烷基化生產乙苯的成熟專利技術,(授權專利號為ZL200710028818.5 ),采用該專利已經建成20萬噸工業化裝置并正常生產2年以上。該技術的優點是清潔工藝、無污染、能量利用率高。

8.技術經濟評價分析

產品混合重芳烴成本表  (按二甲苯、三甲苯產出的成品計  元/噸 )

項目

單耗

單價(不含稅)

復價

備注

甲醇

0.551

2564元/噸

1412.76元

甲苯

0.893

6837元/噸

6105.44元

副產氣體

0.01

0

0

做加熱爐燃料

導熱油爐與

加熱爐燃料

911Kwh

336元

96m3天然氣

電(包括水)

55Kwh

0.8元/kWh

44元

副產蒸汽

1.6

150

-240元

催化劑

20元

公用工程費用

20元

設備折舊與維修費

100元

工資勞保福利

60元

財務管理費

100元

合計

7958.20元

目前市場上混合二甲苯銷售價8200元/噸(稅后),偏三甲苯銷售價9400元/噸(稅后),考慮偏三甲苯的操作費用未計入成本,產品按較低平均價格8500元/噸(稅后)計,每噸銷售利潤(8500-7958.2)=541.80元。2萬噸規模,年銷售額約19890萬元。年銷售利潤為541.8×2=1083.6萬元(稅后)。

注:原料與產品價格在不斷地變化中,可以按當地當時的價格重新測算經濟效益。

9.投資估算

              8萬噸/年甲醇烷基化制芳烴裝置設備一覽表

設備名稱

大概規格型號

材質

數量

估計價格(萬元)

原料與產品儲罐

1000立方米

Q235B

4

120

甲苯蒸發器

60平方米

Q345R

1

15

甲醇蒸發器

40平方米

Q345R

1

10

加熱爐

3300KW

爐管15CrMo

1

30

烷基化反應器

φ1000×10000

15GrMo

1

40

高溫換熱器

20平方米

304

1

20

甲苯回收塔

φ1200×50000

Q345R

1

80

甲苯塔全凝器

100平方米

Q345R

1

10

甲苯塔回流罐

20立方米

Q345R

1

6

甲苯塔再沸器

40平方米

Q345R

1

4

二甲苯塔

φ800×40000

Q345R

1

30

二甲苯塔全凝器

80平方米

Q345R

1

7

二甲苯塔再沸器

40平方米

Q345R

1

4

各種其它換熱器


Q345R

8

20

中間罐


Q235B

10

50

各種機泵



10

5

合計




441

安裝費用估計150萬元

土建費用估計100萬元

儀表、自控、電器、通訊費用估計90萬元

公用工程(包括鍋爐、循環水、空氣、氮氣、燃氣系統、污水處理、安全設施、機修、化驗、等)120萬元

設計與軟件費用200萬

不計流動資金與征地費用,合計1071萬元左右。

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