对二甲苯生产工艺设计方案资料下载.pdf
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(2)产品方案要以园区一体化项目为基础,就地取材,发挥优势;
(3)采用有发展潜力的工艺生产技术;
(4)项目建设应该以科学发展,以人为本的理念,高度重视环境保护、安全化学工程学院2014年化工设计竞赛(2012级)2014年3月13日-8-和工业卫生,三废治理、消防、安全、劳动保护措施必须同主体装置的设计,建设、投运同时进行,污染物的排放必须达到规定的指标,并保证工厂安全运行和操作人员的健康不受损害;
(5)以经济效益为中心,加强项目的市场调研,切实做好市场分析及风险性评价,尽可能节省项目建设投资,最大限度地降低项目产品生产成本,提高项目经济效益,增强项目产品的竞争能力。
1.3项目概述项目概述依托某一大型石化企业建设生产对二甲苯(PX)的分厂。
企业性质:
私营投资项目性质:
新建项目类型:
石油化工本项目址拟定于山东省淄博市临淄区齐鲁化学工业园区,目标是为园区内建设一依托某大型石化企业的对二甲苯分厂,为下游产链提供相关原材料,促进当地PTA的生产。
本项目采用现技术较为成熟的甲苯选择性歧化方法生产混合二甲苯,并采用结晶吸附法分离提纯对二甲苯,同时得到邻二甲苯、甲苯等副产物。
这样不仅提高原材料的利用率,又提升了企业收益,并且生产工艺污染少,符合绿色化要求。
1.4研究的范围研究的范围本研究报告主要对以下几方面作了详细而深入的调查研究:
(1)产品方案与市场分析
(2)原料路线(3)生产工艺(4)项目选择与工艺方案(5)厂址选择(6)经济收益化学工程学院2014年化工设计竞赛(2012级)2014年3月13日-9-1.5执行此项目的意义执行此项目的意义1.5.1产品作用产品作用PX解决了自然纤维与粮食争地的问题,也是提高汽油品质的必需品。
PX不仅与人们的衣着有关,它也是可以直接入口之物,比如药物胶囊,PX就是原料之一。
矿泉水瓶等包装材料的主要原料,也是PX。
中国正在进入汽车社会,而汽油中5%左右的成分是PX。
PX不但是汽油的重要组成部分,也是生产高品质汽油的必需品。
PX还可直接用作颜料,油漆稀释剂和工业溶剂。
PX的全球年产量高达3000多万吨,其98%左右用于生产聚酯,聚酯的绝大部分用于生产涤纶,涤纶是目前生产和消费最多的化学品。
PX同时还是制作聚酯材料的重要原料,中国工程院院士曹湘洪指出,我国是化纤大国,合成纤维生产需要大量PX,我们身上穿的衣服、床上用的床单被子、家里挂的窗帘,好多都是用聚酯纤维做的。
包括我们日常喝水的矿泉水瓶,可乐、饮料、果汁等。
应该说PX是使我们的生活变得丰富多彩,变得方便的一个非常重要的基础化工原料。
因此,PX对我国化工事业发展前景起着重要的作用。
1.5.2PX项目对我国的影响项目对我国的影响中国2000年以前,发展比较缓慢,但供需关系相对平衡,2000年国内自给率为88%;
2000年到2010年,中国PX项目迅速发展,生产能力一跃成为世界第一;
2010年至今(截至2013年),国内市场需求持续走高,而PX建设却步伐放缓,产能开始无法满足需求。
资料显示,2012年,中国对PX的实际需求为1385万吨,已经成为全球最大的PX消费国,占全球消费量的32%,但中国PX总产能仅为880万吨,自给率化学工程学院2014年化工设计竞赛(2012级)2014年3月13日-10-只有63%。
1.6存在的问题和建议存在的问题和建议目前社会上对PX项目存在着一些偏见,尤其是厦门PX项目之后,即便本项目设计在工业大省山东的淄博工业园区,但不排除可能引起当地人民的反感。
建议当地政府能过做好相关思想疏导工作,走群众路线。
本项目主要产物为有毒物质,储存、运输等方面要须多加注意,在生产过程中存在腐蚀、爆炸、火灾、中毒等危险有害因素。
因此,本项目的建设应根据其生产原料和产品的特殊物理化学性质,在工程设计、工程施工、环境保护、安全卫生、生产管理等方面必须严格按规范进行,以确保建设及生产的安全性。
本项目所采用的生产工艺和分离工艺都是在传统工艺上改进的方法,并不是当前世界上比较先进的技术和设备,但其技术成熟、设备可靠,所以综合考虑选用此方法。
因而建议企业相关部门应积极研发新技术,推动工艺发展。
市场上影响产品PX价格的因素比较多,收益有一定的季节性周期变化,但我国国内市场有较好的发展前景。
建议企业根据市场变化调整生产规模,不要导致大量产品堆积,产生不必要的资源、资金浪费。
第二章产品方案与市场分析2.1对二甲苯的理化性质对二甲苯的理化性质对二甲苯,英文名称为1,4-xylene;
p-xylene,别名:
1,4-二甲苯,分子结构式如图2-1所示。
分子式:
C8H10;
C6H4(CH3)2,分子量为106.17,温常压下为无色透明液体,有类似甲苯的气味,属于易燃类液体。
其基本理化性质如表2-1:
图图2-12-1对二甲苯分子图对二甲苯分子图示示化学工程学院2014年化工设计竞赛(2012级)2014年3月13日-11-表2-1对二甲苯基本理化性质项目数值项目数值沸点(101kPa)138.4爆炸上限7.0%(VOL)熔点13.3爆炸下限1.1%(VOL)闪点25相对密度(水=1)0.86蒸气压(25)1.16kPa相对蒸气密度(空气=1)3.66对二甲苯不溶于水,可混溶于乙醇、乙醚、氯仿等多数有机溶剂。
其蒸气与空气可形成爆炸性混合物,遇明火、高热能引起燃烧爆炸。
与氧化剂能发生强烈反应。
流速过快,容易产生和积聚静电。
其蒸气比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇火源会着火回燃。
同时,PX是石化工业重要的有机合成原料,主要用于制取对苯二甲酯及对苯二甲酸等作为塑料和聚酯纤维的中间体,以及涂料、染料和农药的原料,在化纤、合成树脂、农药、医药、高分子材料等众多领域有着广泛的用途。
2.2对二甲苯的储运及质量指标对二甲苯的储运及质量指标对二甲苯是典型的有毒化工产品。
根据全球化学品统一分类和标签制度和危险化学品名录,在包括美国澳大利亚在内的很多国家,PX属于危险化学品,PX同时属于有害品,是因为当人体吸入过量PX时,对眼及上呼吸道有刺激作用并会出现急性中毒。
无论是危险标记、健康危害性、毒理学资料,还是在职业灾害防护等标准下,PX都不属高危高毒产品。
长期反复直接接触PX会使皮肤脱脂,并有可能对中枢神经系统或听力有影响,也可能对人类生殖或发育造成毒性。
同时,对二甲苯的液体及蒸汽易燃。
进入消化道可导致中枢神经系统抑制,症状包括兴奋,随后头痛、眩晕、困倦和恶心,严重者导致失去知觉、昏迷,并由于呼吸中断而致死。
可能造成肝、肾损伤。
吸入时可能造成呼吸困难等和吞入类似的后果,及化学性肺炎和肺水肿、黏膜损伤、血液异常。
其蒸汽对眼部及上化学工程学院2014年化工设计竞赛(2012级)2014年3月13日-12-呼吸道有刺激,高浓度时会麻醉中枢神经。
短期吸入高浓度对二甲苯会出现明显的刺激症状、眼结膜及咽充血、头晕、头痛、恶心呕吐、胸闷四肢无力、意识模糊、步态蹒跚。
重者甚至会躁动、抽搐或昏迷。
长时间或重复性接触或吸入以及短期吸入高浓度对二甲苯使皮肤脱脂,可造成皮肤干裂或刺激及产生神经衰弱综合征(如呼吸困难、混乱、眩晕、恐惧、失忆、头痛、颤抖、虚弱、厌食、恶心、耳鸣、暴躁、口渴、肝功能减弱、肾损伤、贫血症、骨髓的增生等)损害。
此物质曾造成动物的繁殖损害等其他致命性结果。
所以,要严格执行对二甲苯储存、运输的相关要求,以免出现泄露、中毒事件。
常用的包装方法为:
小开口钢桶;
螺纹口玻璃瓶、铁盖压口玻璃瓶、塑料瓶或金属桶(罐)外普通木箱;
螺纹口玻璃瓶、塑料瓶或镀锡薄钢板桶(罐)外满底板花格箱、纤维板箱或胶合板箱等。
储存:
储存于阴凉、通风的库房。
远离火种、热源。
库温不宜超过30。
保持容器密封。
应与氧化剂分开存放,切忌混储。
采用防爆型照明、通风设施。
禁止使用易产生火花的机械设备和工具。
储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。
运输:
本品铁路运输时限使用钢制企业自备罐车装运,装运前需报有关部门批准。
运输时运输车辆应配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。
夏季最好早晚运输。
运输时所用的槽(罐)车应有接地链,槽内可设孔隔板以减少震荡产生静电。
严禁与氧化剂、食用化学品等混装混运。
运输途中应防曝晒、雨淋,防高温。
中途停留时应远离火种、热源、高温区。
装运该物品的车辆排气管必须配备阻火装置,禁止使用易产生火花的机械设备和工具装卸。
公路运输时要按规定路线行驶,勿在居民区和人口稠密区停留。
铁路运输时要禁止溜放。
严禁用木船、水泥船散装运输。
PX产品标准一般执行标准号:
SH/T1486.1-2008石油对二甲苯由中国石化扬子石油化工股份有限公司起草,2008年10月期执行。
具体项目要求如表2-2。
化学工程学院2014年化工设计竞赛(2012级)2014年3月13日-13-表2-2PX产品标准项目项目指指标标优等品优等品一等品一等品外观清澈透明,无沉淀物1430纯度,%(m/m)99.599.2非芳烃含量,%(m/m)0.100.20甲苯含量,%(m/m)0.10乙苯含量,%(m/m)0.30间二甲苯含量,%(m/m)0.30邻二甲苯含量,%(m/m)0.10颜色(铂-钴色号),号1020酸洗比色酸层颜色应不深于重铬酸钾含量为0.10g/L标准比色液的颜色酸层颜色应不深于重铬酸钾含量为0.25g/L标准比色液的颜色溴指数,mgBr/100g200200总硫含量,%(m/m)0.00020.0005馏程在(101.3KPa)下,包括138.3,1.02.02.3市场分析市场分析2.3.1主要用途主要用途对二甲苯主要用于精对苯二甲酸PTA生产,PTA是生产聚酯纤维树脂薄膜等产品的主要原料。
用于制备对苯二甲酸二甲酯DMT是对二甲苯的另一个应用领域,也有少量对二甲苯在除草剂和联对二甲苯中用作溶剂。
对二甲苯主要是从含有邻二甲苯(OX)和间二甲苯(MX)和混合二甲苯中分离出来。
其系列产品如图2-3-1所示:
化学工程学院2014年化工设计竞赛(2012级)2014年3月13日-14-图2-3-1对二甲苯系列产品关系图高纯对苯二甲酸对苯二甲酸乙二酯对苯二甲酸二甲酯聚对苯二甲酸丁二酯工程塑料、纤维对苯二甲酸聚对苯二甲酸二烯丙酯工程塑料对苯二甲酰氯聚对苯二亚甲基苯二甲酰胺聚对苯二甲酸环己二乙酯对二甲苯聚对苯二甲酸环己二甲酯对苯二甲基乙二醇环己基二甲醇聚对二甲苯薄膜、涂料对苯二甲醛聚亚甲胺对苯二甲基二甲醚特种酚醛树脂对甲基苯甲酸医药、农药、感光体纤维中间体2.3.2生产链条生产链条PX的源料主要是石油。
石油经过一定的工艺过程生产出石脑油(别名轻汽油),从石脑油中经过一定工艺过程提炼出PX,PX(配方占65%67%)经过氧化(氧气占35%33%)结晶分离干燥生产出精对苯二甲酸(PTA),PTA加MEG(乙二醇,液体)生产出PET(聚酯切片)(生产1吨PET需要0.850.86吨的PTA和0.33-0.34吨的MEG);
PET分为聚酯纤维、聚酯薄膜、聚酯瓶片,聚酯纤维(涤纶的学名)分长丝和短纤,长丝大约占涤纶的62%、短纤约占38%,长丝为纺织企业使用,短纤一般与棉花混纺。
产业链如图2-3-2所示。
图2-3-2对二甲苯产业链化学工程学院2014年化工设计竞赛(2012级)2014年3月13日-15-2.3.3生产现状生产现状进入21世纪以来,聚酯生产的稳定增长强劲地拉动了PX和PTA产能的高速增长。
自2000年以来,连续9年全球PX生产能力年均增长率超过4,而需求的增长率则超过6。
现以2005年全球生产情况进行分析。
2005全球PX产能达到2589万吨,目前世界对二甲苯主要生产集中在亚洲、北美和欧洲,生产能力位居前3位依次为美国、韩国、日本,美国的PX产能高达493万吨,占全球PX产能的18%,同时,亚洲占67%。
而在亚洲PX产能来看,亚洲对二甲苯生产主要集中在日本、韩国、中国、印度和东南亚地区。
其中韩日中位居亚洲前三,韩国的PX产能高达415万吨,占亚洲产能的26%。
图2-3-2.1全球PX产能分布图2-3-2.2亚洲PX产能分布如果纵向看全球各地区PX产能发展,见图2-3-2.3、图2-3-2.3,除亚洲地化学工程学院2014年化工设计竞赛(2012级)2014年3月13日-16-区外,其他各地区的PX产能几乎不变,而亚洲地区产能以每年约为10%的速度增长,尤其是在2008-2009期间更是突飞猛进。
同时每年亚洲的产能远超其他各地区的总和。
这种生产状况与亚洲日益崛起的经济相吻合。
图2-3-2.3近几年全球PX生产状况图2-3-2.4近几年亚洲PX生产状况2.3.4市场供需市场供需由于需求的稳定增长,全球PX的消费量主要集中在PTA领域,目前全球PX产量中80%90%被用于生产PTA。
最近DMT生产的发展迟缓,消费的PX将下降。
随着亚洲新投资的PTA装置相继投产,该地区的PX消费量将进一步增长,消费量占总产量的比重讲进一步加大。
北美地区的新建PX装置主要集中在美国,用于生产PTA的PX将高达81.1%。
由于生产成本较低加之原料供应充足,中东的石化产业投资将稳步增长。
该地区将建设更多的PTA和PX装置,用于生产PTA的PX比例也将进一步增长。
从全球贸易角度看,北美(主要是美国)是PX的主要出口地,美国的PTA产量在400万吨左右,PX消耗量在270万吨,而美国的PX产能目前已在500万吨以上,大量富余的PX出口至亚洲以及墨西哥。
从供需角度来看,全球PX产能大于消费,且两者都稳步上升。
目前而言,产业处于蓬勃发展阶段。
图2-3-3近20年内世界PX产能和消费情况化学工程学院2014年化工设计竞赛(2012级)2014年3月13日-17-2.3.5价格走势价格走势2003年以前国际原油价格总体波动不大,国内PX的供需有着以下特点:
一是PX进口量较小,PX以国内供应为主,且处于供略小于求的状态;
二是国内PX主要由中国石化、中国石油两大集团生产和供应,PX的供需格局也以PXPTA装置上下游配套消化或集团内部互供为主,两大集团外销的PX数量很少。
因此,这一时期国内PX行情相对平稳,PX盈利状况良好。
2003年以后,随着石化行业景气周期的到来以及国际原油价格的大幅上涨,国内聚酯及PTA产能快速扩张,国内PX供求平衡被打破,供需格局也发生了较大改变。
从2003年开始,国内PX进口量暴增,若除去中国石化、中国石油企业内供的PX数量,则PX的市场流通量主要由进口控制,PX行情也迅速与国际接轨。
由于下游PTA的扩能速度要高于PX的扩能速度,导致国内PX一直处于供不应求的状态,PX也处于盈利的黄金时期。
数据显示:
2003年至2009年8月,国际PX与石脑油的平均差价为467美元吨,远高于350美元吨的保本差价。
尤其是2006年8月份,PX与石脑油最高差价一度超过900美元吨,成为当时石化行业中的暴利产品,也成为PX大扩能的一个重要诱因。
但是由于2008年美国经济危机从而带来一系列全球金融市场多米诺效应的影响,世界纺织业下滑,导致对二甲苯主要用途的PTA产量下降。
所以目前而言化学工程学院2014年化工设计竞赛(2012级)2014年3月13日-18-对二甲苯的价格略比前几年稍低。
2.3.6国内具体情况国内具体情况
(1)国内生产情况我国聚酯工业的迅速发展带动了我国PX生产能力的不断增加。
2009年是我国PX生产能力增长最大的一年,新增产能284万吨,使国内总生产能力达到726.1万吨/年,比2008年的442.1万吨增长64.2%。
新建项目主要有:
2009年6月大连福佳大化石油化工有限公司新建的70万吨/年PX装置和中海油南海石化有限公司新建的84万吨/年PX装置投产;
7月,中国石化福建炼化有限公司新建的70万吨/年PX装置建成投产;
9月,中国石化上海石油化工公司新建的60万吨/年PX装置投产。
其中大连福佳大化石油化工有限公司和中海油南海石化有限公司PX装置的建成投产,打破了以前由中石化和中石油两大集团一统天下的供应格局。
2010年7月,中国石油乌鲁木齐石油化工公司新建的100万吨/年PX芳烃联合装置竣工投产。
2011年没有新增PX装置。
截至2012年9月底,我国PX的生产厂家有13家,总生产能力达到826.1万吨/年。
由于PX生产装置在物料平衡上与炼油装置紧密相关,而炼油产业主要掌控在中国石化和中国石油两大集团公司手中,受原料资源因素的制约,对PX的进入门槛相对较高,合资及民营企业进入难度较大,因而PX的生产厂家也主要集中在这两大公司的所属企业,具体分布情况图2-3-5.1。
图2-3-5.1我国国内PX生产厂家分布情况化学工程学院2014年化工设计竞赛(2012级)2014年3月13日-19-中国石油乌鲁木齐石油化工公司是目前我国最大的PX生产企业,生产能力为106.5万吨/年,占总生产能力的12.9%,其次是中海油南海石化有限公司,生产能力为84万吨/年,占总生产能力的10.2%。
我国PX生产企业除了青岛丽东以及大连福佳之外,其余生产企业均有大型炼化厂作为依托,且多数是按照上下游一体化建设的,配套PTA生产装置。
上海石化、扬子石化、天津石化、洛阳石化以及辽阳石化等,部分尚未配套的产品以内部互动供应方式定向消费;
中石化下属的镇海炼化以及金陵石化公司的PX产品主要以合同协议形式供应给仪征化纤,部分产品作为商品对外销售;
乌鲁木齐石化、福建炼化、青岛丽东化工有限公司、大连福佳石油化工有限公司以及中海油南海石化有限公司的产品基本上作为商品对外销售。
我国PX的主要生产厂家情况见表2-3-5.1所示。
表2-3-5.1我国PX主要生产厂家
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