【摘要】：對二甲苯(PX)作為重要的有機化工原料被廣泛用于合成樹脂、醫(yī)藥、化纖和農(nóng)藥等化工領(lǐng)域。工業(yè)上常用的生產(chǎn)工藝是芳烴聯(lián)合裝置和甲苯擇形歧化,但目前甲苯烷基化工藝具有高甲苯利用率、高對二甲苯選擇性的特點,被認為更有前景�，F(xiàn)有的甲苯烷基化制對二甲苯工藝可實現(xiàn)高的對二甲苯選擇性,但甲醇轉(zhuǎn)化率仍低至70.0%,需要甲醇回收循環(huán)系統(tǒng),并且下游分離輕組分(甲醇、甲苯)時甲苯的損失量較多。針對傳統(tǒng)工藝中存在的問題,本課題提出強化甲苯烷基化合成對二甲苯工藝,解決工藝中因反應(yīng)不完全而存在甲醇、甲苯雙組份分離循環(huán)的現(xiàn)狀,開發(fā)出一個基于甲醇完全轉(zhuǎn)化省略甲醇分離回收系統(tǒng)的對二甲苯生產(chǎn)新工藝流程來增加過程競爭力。使用Aspen Plus中自帶的靈敏度分析工具和序列二次規(guī)劃(SQP)優(yōu)化方法得到了高甲醇轉(zhuǎn)化率和高對二甲苯選擇性的最佳反應(yīng)條件。結(jié)果發(fā)現(xiàn)甲醇轉(zhuǎn)化率可以達到98.0%,對二甲苯的選擇性為92.0%,與現(xiàn)有工藝相比,反應(yīng)溫度和反應(yīng)壓力稍微有所提高,分別為442.5~?C和4.0 bar,但去除了甲醇回收循環(huán)系統(tǒng)并減少了下游甲苯損失,所改進的工藝顯著降低11.7%的投資成本和13.4%的運營成本。在此基礎(chǔ)上,本課題采用Aspen Energy Analyzer中的夾點分析技術(shù)對流程進行換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化,以提高能量效率。結(jié)果發(fā)現(xiàn)熱集成后流程操作成本進一步降低了22.3%。在過程強化的情況下,相比現(xiàn)有工藝,總的年投資成本(Total Annual Cost,TAC)減少了27.8%,二氧化碳排放量減少了40.2%。
【圖文】：

闡述了甲醇完全轉(zhuǎn)化的烷基化工藝全流程。行性分析主要針對現(xiàn)有工藝中甲醇的轉(zhuǎn)化率低至 70.0 %，分離單元中需統(tǒng)，增加了設(shè)備和能耗投資的問題，從動力學(xué)和熱力學(xué)角度對轉(zhuǎn)化以此來省略甲醇回收循環(huán)系統(tǒng)做了理論可行性分析。據(jù)一證明，在鎂改性的 ZSM-5 沸石催化劑上甲醇轉(zhuǎn)化率可以達到 10課題對烷基化反應(yīng)單元操作參數(shù)進行了靈敏度分析，從熱力學(xué)了甲醇完全轉(zhuǎn)化的可行性，同時為下一節(jié)的優(yōu)化設(shè)計提供相對力學(xué)角度題針對已知的動力學(xué)反應(yīng)器，主要從甲苯甲醇進料摩爾比 m（改變甲苯進料量）、反應(yīng)溫度 T、反應(yīng)壓力 P 對甲醇轉(zhuǎn)化率 CM，對二甲苯選擇性 Sp-X的影響進行研究分析。

壓力對（a）對二甲苯選擇性 Sp-X（b）甲苯轉(zhuǎn)化率 CT和（c）甲影響，其中甲苯甲醇原料比為 2fect of temperature, T, and pressure, P, on: (a) p-xylene selectivity, Sconversion rate, CT,and (c) methanol conversion rate, CM,where m =（a）中，我們可以發(fā)現(xiàn) Sp-X隨著溫度和壓力的增加而降力為 4.0 bar 時，Sp-X僅達到 85.0 %左右，，其余的 15.0 %和間二甲苯）。但是，當(dāng)溫度達到 400.0 C 并且壓力達 97.0 %以上，表明對二甲苯（PX）是產(chǎn)物中的主要異增加，鄰、間二甲苯的比例逐漸增大，從而導(dǎo)致了 Sp-X的以發(fā)現(xiàn) CT隨著溫度和壓力的增加而增加，這表明溫度因素。這是由于溫度升高后，環(huán)境所提供的能量將甲使其進一步轉(zhuǎn)化，副反應(yīng)增加�？梢娂妆酵榛透睆膱D 4.2（c）能夠看出 CM隨著溫度和壓力的增加而增加可以達到 99.9 %。這是由于甲醇是小分子物質(zhì)，在外界
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ241.13

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本文編號：2608142