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图13 厂区布置平面图2 44
图14 厂区布置平面图3 45
图15 厂区布置平面图4 46
1 引言
对二甲苯（PX）是制造化纤必不可少的重要原料之一[1]。对二甲苯主要用于生产对苯二甲酸，其下游产品对苯二甲酸乙二醇酯、丁二醇酯等聚酯树脂是生产涤纶纤文、聚酯薄片、聚酯中空容器的原料。涤纶纤文是我国当下第一大合成纤文，也用作涂料、染料和农药等原料。
对二甲苯的主要生产路线是通过对石脑油的各成分进行分离和转化，以提高目前市场缺少的对二甲苯的含量，降低其他低价值成分的含量。石脑油先在一定条件下进行重整，缩短碳链长度，再通过抽提提取对合成对二甲苯有利的C7~C9芳烃。在芳烃联合装置中，C9芳烃经过歧化反应增加C8芳烃的含量，各种C8芳烃，即对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯和乙苯则通过异构化反应转化为热力学平衡的混合二甲苯。但受热力学条件的限制，所需的对二甲苯在混合二甲苯中含量只能达到24%左右[2]，而三种二甲苯的结构性质较为相似，难以采用传统的径流方法分离。因此，工艺上通过吸附分离的方法将对二甲苯分离出来，使其余成分在装置中循环不断转化为对二甲苯。其中，部分临二甲苯也可以作为产品直接抽出装置。
生产对二甲苯的芳烃联合装置是一种大型化工联合装置，原料为重整油，产品则有对二甲苯、邻二甲苯、甲苯等多种化工产品。该装置分为抽提工段、歧化工段、异构化工段、分馏工段和吸附分离工段。其中，分馏工段承担着将其他工段的出料分离的任务，他将混合在一起的二甲苯、乙苯、C9芳烃、C10芳烃分离，并输入其他相应工段继续处理。分馏工段在要从物流中分离四种组分，需要使用三个精馏塔才能获得较好的分离效果。在本项目中，我们设计了二甲苯塔、临二甲苯塔和重芳烃塔三个精馏塔。其中，混合二甲苯将进入吸附分离工段将其中的对二甲苯分离出来，部分邻二甲苯则被分离出来作为产品，C9芳烃分离出后进入歧化工段，C10芳烃也可作为产品。
由于各输出物流的性质不同，这些塔的结构参数如塔高、塔径、塔板数和操作参数如回流比等都有所不同，需要逐塔进行设计。此外，每个塔都需要至少一个冷凝器和一个再沸器，这些换热器需要根据塔顶和塔底的换热负荷进行设计。
这些工艺和结构参数的计算和选择都需要大量的计算和经验数据才能进行。因此，传统的设计过程在查阅大量文献和手册，拥有一些项目的实践经验，进行大量的复杂计算，甚至进行一系列实验室试验和小、中试等才能够完成。然而随着计算机和软件技术的发展，各种化工数据手册开始被数据库替代，化工设计的手工计算也可以被计算机软件替代。20世纪80年代以后，美国、加拿大、英国的一些公司开发了基于流程图的过程稳态、动态模拟软件，这些软件经过不断的发展、更新、融合，功能越来越强大，应用范围越来越广泛，准确性、实用性越来越好，其中最具代表性的是美国AspenTech公司的AspenPlus化工流程模拟软件[3]。该软件经过 20 多年来不断地改进、扩充和提高，已先后推出了十多个版本，成为举世公认的标准大型流程模拟软件[4]。本项目也将主要使用这一软件进行流程模拟和精馏塔、换热器的设计。此外，针对换热器和泵等设备的设计也将使用Aspen Exchanger Sizing and Rating软件和智能选泵软件。
在本设计中，针对厂区布置的设计和各类图纸的绘制也还需要使用计算机制图软件AutoCAD进行。AutoCAD（Auto Computer Aided Design）是Autodesk公司首次于1982年开发的自动计算机辅助设计软件，用于二文绘图、详细绘制、设计文档和基本三文设计。现已经成为国际上广为流行的绘图工具。AutoCAD具有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。通过使用该软件，可以大大加快绘图的速度，提高化工设计的速度，便于他人对设计结构进行评阅和改进。