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结论 41
参考文献 42
致谢 43
1 前言
对二甲苯（PX）是用量最大的C8芳烃，是聚酯工业的重要原料，主要用于生产精对苯二甲酸（PTA）或精对苯二甲酸二甲酯（DMT），进而由PTA和DMT生产聚酯（PET）。甲苯甲醇烷基化是生产对二甲苯的一种新工艺，反应条件温和，流程简单。每生产1吨PX只需耗用1吨甲苯，而传统的甲苯选择性歧化技术每生产1吨 PX要耗用2.5吨甲苯，且副产物苯多；此外，原料甲醇成本低廉，来源广泛，增加了C1化学甲醇利用的新途径[1]。论文网
甲苯甲醇烷基化技术促成了煤化工与石油化工的结合，实现了煤化工产品的高附加值应用，是一条极具经济效益和社会效益的PX生产新工艺。因此，开发甲苯甲醇烷基化烷基化生产PX工艺具有重大的现实意义。本设计采用软件Aspen plus 7.2模拟年产60万吨PX的甲苯甲醇生产工艺，主要模拟工段包括预处理、反应、分离与精制，并对塔设备进行设计、选型及校核。
2 甲苯甲醇烷基化工艺
20世纪70年代甲苯甲醇烷基化生产PX工艺诞生，它是一种高效简捷生产对二甲苯的新型工艺。它以甲苯和廉价的甲醇为原料，在改性ZSM-5分子筛催化剂作用下高选择性的生产PX，是未来生产PX最为可行的工艺路线之一。目前生产PX的主要工艺路线有Mobil公司技术、GT-TOLALK工艺、MTX工艺和大连理工大学技术四种。
2.1 Mobil公司技术
2003年Mobil公司研制出新型的分子筛催化剂，其氧化硅：氧化铝的摩尔比为450。在反应温度600 ℃、反应压力0.28 MPa、n(甲苯):n(甲醇):n(水):n(氢)=2:1:6:6时候，原料甲苯和甲醇转化率分别为28.4% 和98%。PX的选择性达到96.8%。反应中副产物较少，但是未见关于催化剂稳定性方面的报道[2]。文献综述
2.2 GT-TOLALK工艺
IPCC公司和GTC公司联合开发出GT-TOLALK甲苯甲醇烷基化生产PX工艺[ 3 ]。该工艺采用固定床反应器进行甲苯甲醇烷基化反应，并采用专有的高硅沸石做为反应催化剂，在反应温度400~450℃、反应压力0.1-0.5 MPa、甲苯与甲醇摩尔比为2:1时，PX选择性达到85%以上，催化剂操作周期6~12月。该工艺的主要特点是把所有的重整甲苯直接送至甲苯烷基化反应器，与低成本的甲醇混合作为原料来生产高浓度PX，二甲苯馏分可通过低成本的简单结晶单元有效回收PX，得到高纯度PX产品。分离单元与传统吸附分离单元相比建设投资费用低。
2.3 MTX工艺
中国石化上海石化院以稀土、钙和镁等氧化物改性的ZSM-5分子筛作催化剂，反应温度420℃，反应压力在0.1~0.5 MPa，甲苯甲醇物质的量比为2∶1，甲醇以段间进料方式与甲苯混合，在固定床反应器的多个床层（2至6个）中进行甲苯甲醇烷基化反应生成PX。甲苯转化率可达27.3%，混合二甲苯选择性达到65.9%，混合二甲苯中PX 选择性达到94.1%[4,5 ]。
2.4 大连理工大学技术
大连理工大学开发了Si-P-Mg 改性的纳米ZSM-5[6]催化剂，稳定性高，而且在制备和再生方面具有较好的重复性。工艺在反应温度380~520℃、反应压力0.2~0.6 MPa、甲苯和甲醇摩尔进料比为8:1和水蒸气和氢气为载气的条件下，进入固定床反应器进行甲苯甲醇烷基化反应。PX选择性高达98%上。来.自/751论|文-网www.751com.cn/
2.5 工艺方案比较与选择
表1对甲苯甲醇烷基化四种工艺进行了比较，从催化剂的催化性能、稳定性、原料转化率、PX选择性以及再生周期等方面综合考虑，大连理工的催化剂性能最佳。因此，本设计采用大连理工大学开发的复合改性ZSM-5催化剂，使其作为甲苯甲醇烷基化工艺的催化剂来生产对二甲苯。
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