摘 要

本设计采用甲苯甲醇烷基化法制备对二甲苯，该方法较其他方法具有“产量高、污染小、成本低”等优点。首先使用ASPEN PLUS 软件对整个甲苯甲醇烷基化制备对二甲苯的过程进行模拟，通过模拟后得到的物料数据以及能量数据，列出物料衡算和能量衡算表，根据物料衡算中的数据计算精馏塔设备部分数据，并画出带控制点工艺流程图、精馏塔装备图、车间平面布置图以及车间立面布置图。

关键词:对二甲苯,甲苯甲醇烷基化,ASPEN PAUS模拟，工艺设计

Abstract

This method has the advantages of high yield, low pollution and low cost compared with other methods. The process of preparing p-xylene was simulated by ASPEN PLUS software. The material data and energy data obtained from the simulation were used to list the material balance and energy balance table. According to the data in the material balance Calculate the distillation column equipment part of the data, and draw with a control point of the process flow chart, distillation tower equipment map, the workshop layout plan and the workshop elevation map.

Key Words: P-xylene，Toluene Methanol Alkylation，ASPEN PAUS simulation，technological design

目录

第1章 绪论 1

1.1 PX的性质及用途 1

1.1.1 对二甲苯的理化性能 1

1.1.2 对二甲苯的用途 1

1.2 PX产业在国内外进展现状 2

1.2.1 PX产业的国内现状 2

1.2.2 PX产业的国外行情 3

1.3 PX的主要生产工艺 3

1.3.1 甲苯歧化和烷基转移 3

1.3.2 二甲苯异构化 3

1.3.3 甲苯甲醇烷基化 4

第2章 PX的工艺流程 5

2.1 生产方法 5

2.2 工艺说明 5

2.2.1 工艺流程简述 5

2.2.2 有关化学方程式 6

2.2.3 采用的催化剂 7

2.3 设计目的及意义 8

第3章 物料衡算 9

3.1 搜集计算数据 9

3.2 单元系统物料衡算 10

3.2.1混合器V101 11

3.2.2预热器E101 13

3.2.3预热器E102 15

3.2.4反应器R101 17

3.2.5混合器V102 19

3.2.6反应器R102 21

3.2.7冷却器E103 23

3.2.8气液分离器V103 26

3.2.9层析器V104 28

3.2.10 PX精制塔T101 30

3.2.11 甲醇回收塔T102 32

第4章 热量衡算 35

4.1 单元设备热量衡算 35

4.1.1 混合器V101 35

4.1.2 预热器E101 35

4.1.3预热器E102 36

4.1.4反应器R101 36

4.1.5混合器V102 37

4.1.6反应器R102 37

4.1.7冷却器E103 38

4.1.8 气液分离器V103 38

4.1.9 层析器V104 39

4.1.10 PX精制塔T101 39

4.1.11甲醇回收塔T102 40

第5章 塔设备选型及计算 41

5.1 塔板设计 41

5.1.1塔径的选取 41

5.1.2溢流装置 42

5.1.3 塔板布置及浮阀数目与排列 43

5.1.4 塔板负荷性能图 45

5.2 塔高的设计 48

5.2.1塔板数N 48

5.2.2 塔顶部空间高度HD 48

5.2.3 塔板间距HT 48

5.2.4 开有人孔的板间距HT' 48

5.2.5 孔数 48

5.2.6 料段空间高度HF 49

5.2.7 壁厚 49

5.2.8 裙座高度 49

5.2.9 封头高度 49

5.3 塔设计结果汇总 49

5.4 精馏塔接管与计算 50

5.4.1 塔顶蒸汽出口管的直径D1 50

5.4.2 回流管直径D2 50

5.4.3 进料管直径D3 50

5.4.4 塔底出料管直径D4 50

第6章 车间布置 51

6.1 化工车间设计依据 51

6.1.1 常用设计标准、规范和规定 51

6.2 化工车间布置  51

6.2.1 车间布置原则  51

6.2.2 车间布置的步骤和方法  51

第7章 结论 52

参考文献 53

附 录 54

致 谢 55

第1章 绪论

1.1 PX的性质及用途

1.1.1 对二甲苯的理化性能

a）对二甲苯的物理特性^[1]

表1.1 对二甲苯的物理特性

b) 对二甲苯的化学特性

表1.2 对二甲苯的化学特性

1.1.2 对二甲苯的用途^[2]

对二甲苯与我们的生活息息相关，可以说现在经济社会发展已经不开对二甲苯，我们身上穿的涤纶、聚酯纤维；用的电话、手机壳、电脑外壳；以及生活中常见的矿泉水瓶子、胶囊、窗帘、相机等等等等，用材都和对二甲苯相关联。在现代石化系统中，以对二甲苯为主的芳烃行业和以乙烯为主的烯烃行业，并称为石油化工行业的的“两大家族”。除了上述的这些产业之外，对二甲苯还在医药、涂料、农药、油墨等行业中也有广泛的应用。虽然在生活中我们并不知道对二甲苯的用途，但是他的用途是不可磨灭的，做为化工基础原料之一，中国的需求市场十分的大，长期处于一个供不应求的的状态，是一个可以发展的产业。对二甲苯关系系列图如下：

图1.1 对二甲苯系列产品关系图

1.2 PX产业在国内外进展现状

1.2.1 PX产业的国内现状^[3]

根据多年的统计数据可知，我国PX消费量总体呈现快速上升趋势，从1994年的表观消费量的72万吨，到2014年的的1847万吨，20年间需求量增长了25倍。但是我国PX产量并不满足消费量，至2014年止净进口接近1000万吨，进口量高达50%以上。我国现有PX产能情况如下表：