对二甲苯(PX)可用于合成对二苯甲酸(PTA)、对苯二甲酸二甲酯(DMT)和对苯二甲酸乙二醇酯(PET),是重要的有机化工原料。工业上通常通过甲苯歧化和二甲苯异构化制取对二甲苯,这两个工艺流程复杂且甲苯利用率低。新兴的甲苯甲醇烷基化工艺具有高对二甲苯选择性、高甲苯利用率的特点,同时以甲醇为原料,填补了C1化合物利用领域的空白。本文以大连理工大学催化剂研究所研制的ZSM-5分子筛择型催化剂为反应催化剂,利用流程模拟软件HYSYS,开发了甲苯甲醇烷基化制对二甲苯的工艺流程。该流程主要分为三个部分：(1)反应部分。反应原料和载气中,为实现互溶,利于传热,先将甲苯甲醇混合加热汽化,再与水蒸气和氢气混合,送入反应器。为提高甲苯转化率,同时考虑到副反应的程度,反应部分采取三段反应器串联,段间甲醇冷进料激冷的方式。(2)预分离部分。该部分的目的是分离载气和未反应的甲苯,用于循环使用。反应器出来的反应产物经降温至25℃后,进入闪蒸器得到纯度97%以上的氢气。闪蒸得到的液相进入倾析器,得到摩尔纯度99.9%以上的水,和主要成分为甲苯、二甲苯的油相。油相经过精馏操作,塔顶得到摩尔纯度94%的甲苯,塔底得到二甲苯混合物。(3)对二甲苯提纯部分。本项目对二甲苯提纯部分采用熔融结晶法。得到摩尔纯度99.5%的对二甲苯和以混合二甲苯为主的母液。得到原则流程后,利用软件ASPEN ENERGY ANALYZER对流程换热网络进行优化设计。通过令反应产物先后与反应原料、水、甲苯甲醇混合物换热,粗对二甲苯与甲苯甲醇混合物换热,两项措施回收工艺热量,降低了各项公用工程的消耗。为回收水汽化所消耗的热量,在优化换热网络流程的基础上,引入热泵技术,将与反应原料和水换热后的气相反应产物加压至2.4MPa,使其温位提升,再与水换热,将水汽化。通过该热功集成手段,全部回收了水的气化潜热,进一步节省了公用工程消耗284元/吨PX。最后通过对分离苯-甲苯体系的间歇塔进行水力学设计,对间歇塔的塔板设计提出了建议。经研究表明,1000吨/年对二甲苯生产装置,工艺方案合理,技术可行,可以投入建设中试装置。