PX生产工艺危险性分析
该项目生产装置属于典型的带温、带压、部分单元临氢操作,危险性很高的化工生产装置,为甲类火灾危险性装置。装置的工艺特点是:工艺过程复杂、临氢、操作条件苛刻。生产中使用的原辅化工材料属于易燃易爆、有毒有害介质。从生产过程中的二甲苯精馏、异构化反应、吸附分离以及辅助生产等各个反应装置单元来看,在连续化生产过程中各危险区域的危险部位都存在着火灾、爆炸以及不同程度的毒性危害和强腐蚀危险。根据同类型装置事故统计数据表明,其主要事故形态是物料的泄漏与空气形成的爆炸混合物,造成火灾爆炸的恶性事件。
原料与产品的危险性
对二甲苯生产工艺是一个在带温、带压、部分单元临氢的反应环境中进行的工艺,生产原料包括混合二甲苯和氢气、产品1,4-二甲苯(PX)等均属于易燃、易爆的危险化学品,这些物质在与空气形成爆炸性混合气体后,遇到点火源即可发生爆炸。
二甲苯(dimethylbenzene)为无色透明液体;是苯环上两个氢被甲基取代的产物,存在邻、间、对三种异构体,在工业上,二甲苯即指上述异构体的混合物。
2017年10月27日,世界卫生组织国际研究机构公布的致物清单初步整理参考,二甲苯在3类致物清单中。
中文名 二甲苯 外文名 Xylenes 分 类 化学 气 味 芳香烃的特殊气味 颜 色 无色 沸 点 137~140℃
无色透明液体。有芳香烃的特殊气味。
系由45%~70%的间二甲苯、15%~25%的对二甲苯和10%~15%邻二甲苯三种异构体所组成的混合物。易流动。能 与无水乙醇、和其他许多**溶剂混溶
二甲苯具性气味、易燃,与乙醇、氯仿或能任意混合,在水中不溶。沸点为137~140℃。二甲苯属于低毒类化学物质,美国**工业卫生学家会议(ACGIH)将其归类为A4级,即缺乏对人体、动物致性证据的物质。塑料、燃料、橡胶,各种涂料的添加剂以及各种胶粘剂、防水材料中,还可来自燃料和烟叶的燃烧气体。
安全措施
贮于低温通风处,远离火种、热源。避免与氧化剂等共储混运。禁止使用易产生火花的工具。
灭火:泡沫、二氧化碳、干粉、砂土。
用途作用
广泛用于涂料、树脂、染料、油墨等行业做溶剂;用于医药、、农药等行业做合成单体或溶剂;也可作为高辛烷值汽油组分,是**化工的重要原料。还可以用于去除车身的沥青。医院病理科主要用于组织、切片的透明和脱蜡。
工业邻二甲苯为原料,先用工业浓硫酸洗涤至酸层无色,再依次用10%溶液、水洗涤至合格,分出水层后用无水氯化钙干燥,然后精馏,待馏出物清亮后,收集中间馏分,即为纯品。
传统对二甲苯分离技术
对二甲苯分离技术从上个世纪70年始工业应用, 其应用为广泛的为吸附分离法,并在近40年的应用过程不断改进。生产装置主要包含歧化、异构化、二甲苯精馏和吸附分离等四个单元,其中吸附分离单元为核心单元。吸附单元是通过吸附-解吸过程,将对二甲苯与其他三种同分异构体分离出来,得到对二甲苯产品。传统工艺中该技术均采用双塔24床层模拟移动床,用对二乙基苯为解析剂。在保证单程高达97%的回收率和99.8%高纯产品的同时,具有明显缺点:(1)对进入吸附分离系统的杂质含量要求较高, 一般要求进料中C9+芳烃的含量不**过500mg/kg;(2)燃料消耗大,能耗高,伴随着大量的低温热需要回收利用;(3)受制于吸附剂性能和设备制造水平,单套装置处理规模相对较小。
甲苯-甲醇烷基化是合成对二甲苯的一条新兴工艺路线,该工艺以廉价的甲苯和甲醇为原料通过烷基化制备出对二甲苯,虽然目前还没有工业化,但因其转化率高、成本低污染小等优点,仍然是当前竞相研究的热点。目前,研究认为甲苯甲醇烷基化反应是按正碳离子机理进行的苯环亲电取代反应,在H-ZSM-5分子筛催化剂沸石B酸形成酸中心反应。甲醇在催化剂表面质子化,离解后形成碳正离子CH3+,正离子中心进攻芳烃上的C夺取氢离子,形成C8苯,进一步烷基化生成C9及以上芳烃。甲苯甲醇烷基化制备对二甲苯的技术还尚未有工业化报道,活性和选择性高、稳定性好的催化剂的开发是甲苯甲醇烷基化技术应用的关键。
甲苯歧化及烷基转移工艺技术
甲苯歧化及烷基转移工艺实质上是芳烃之间的一种相互转化技术,即甲苯与C9芳烃在分子筛催化剂作用下选择性转化成苯和二甲苯。该反应主要包括:甲苯歧化反应和烷基转移反应。甲苯歧化反应一般是指2个甲苯分子经过歧化反应生成1个苯分子和1个二甲苯分子。烷基转移反应一般是指1个甲苯分子与1个**苯分子在催化剂作用下,生成2个二甲苯分子。
当前,已工业化的甲苯歧化及烷基转移工艺主要有Arco/IFP公司的Xylene-Plus 工艺,美国UOP公司与日本 TORAY公司联合研发了Tatoray工艺,Mobil公司开发的MSTDP工艺。
二甲苯异构化工业技术
二甲苯异构化工艺技术是以来自催化重整或裂解汽油中基本不含或含少量PX的混合C8芳烃来作为原料,在催化剂作用下发生异构化反应使混合C8芳烃(OX、MX、PX和乙苯)中的对二甲苯浓度达到平衡浓度,从而提高对二甲苯产量,是C8芳烃4种异构体之间的转化技术。
目前该技术实现工业化的大概有十几种,而比较有市场竞争力的则是Mobil公司的MHAL技术、UOP公司的 Isomer技术和Axens公司的Octafining技术。
这三种技术由于将乙苯与二甲苯分离十分困难且不经济,因此在二甲苯异构化过程中必须将乙苯转化。根据乙苯转化途径的不同,二甲苯异构化的催化剂可分为两类: ①乙苯转化为二甲苯型异构化催化剂; ②乙苯脱烷基转化为苯型异构化催化剂。二甲苯异构化评价C8芳烃异构化催化剂的优劣应从其活性、选择性和稳定性三个方面来综合考虑,一种好的异构化催化剂应在二甲苯的损失尽可能少的情况下使反应产物限度接近热力学平衡组成,在维持较高乙苯转化率的同时,应该使得催化剂具有较好的稳定性。
甲苯甲醇烷基化法