桂林理工-丙零城下團(tuán)隊(duì)1設(shè)計(jì)集2010版6能源評價(jià)

1、目錄第一章 項(xiàng)目概況11.1項(xiàng)目概況11.21.3項(xiàng)目背景1項(xiàng)目設(shè)計(jì)依據(jù)21.41.5項(xiàng)目設(shè)計(jì)及原則2項(xiàng)目使用的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范31.6第二章項(xiàng)目結(jié)論及建設(shè)意義4項(xiàng)目節(jié)水節(jié)能評估依據(jù)和評價(jià)范圍5評估依據(jù)5評價(jià)范圍5工藝技術(shù)方案5項(xiàng)目工藝安全性5工藝方案選取62.12.2第三章3.13.23.2.1.原料路線確定的原則和依據(jù)63.2.2 工藝技術(shù)方案的比較與選擇63.2.3 產(chǎn)品生產(chǎn)工藝路線概述10項(xiàng)目節(jié)水概況25第四章4.14.2設(shè)計(jì)原則25設(shè)計(jì)背景254.2.1 中國水資源現(xiàn)狀25化工企業(yè)節(jié)水措施概述27項(xiàng)目節(jié)水措施284.34.44.4.14.4.2水處理節(jié)水28水循環(huán)節(jié)水284.4.34.4

2、.4水用量節(jié)水28優(yōu)化換熱流程節(jié)水284.4.5 生活節(jié)水294.5 節(jié)水意義29第五章 項(xiàng)目節(jié)能概況305.1概述305.25.3設(shè)計(jì)依據(jù)30設(shè)計(jì)原則315.45.5化工企業(yè)節(jié)能措施概述31項(xiàng)目耗能分析325.6項(xiàng)目節(jié)能措施325.6.15.6.25.6.35.6.45.6.55.6.6廢氣來源及治理措施32廢渣來源及治理措施33工藝節(jié)能33利用廢熱回收裝置33優(yōu)化控制、管理體系35減少中間過程熱散失355.6.75.6.8供電節(jié)能35余熱、熱力節(jié)能355.6.9全廠能量綜合利用355.6.10 其他節(jié)能措施36第六章評估結(jié)論37第一章 項(xiàng)目概況1.1 項(xiàng)目概況本項(xiàng)目以中國金陵石油化工公司的

3、丙烷氣和氫氣作為原料，采用丙烯低壓羰基精制路線，輔以改進(jìn)膜工藝，生產(chǎn)純度 99.8%的異辛醇和 99.3%的異丁醇，本項(xiàng)目主要產(chǎn)品異辛醇的生產(chǎn)規(guī)模為 25 萬噸/年。1.2 項(xiàng)目背景丙烷是重要的石油化工基礎(chǔ)原料，主要用于生產(chǎn)聚丙烯、丙烯腈、環(huán)氧丙烷、丙烯酸、異丙苯/苯酚/、羰基醇(丁辛醇) 等基本有機(jī)化工產(chǎn)品。隨著丙烯衍生物需求的迅速增長，對丙烯的原料需求也逐年巨增，世界丙烯年需求量已從 20 年前 15.2 Mt 增加到 2000 年的 51.2 Mt，年均增長率達(dá) 6.3%。2012 年全球需求量約 83 Mt，在 2016 年以前將以年均 4.4%的速度增長。由丙烯為原料生產(chǎn)基本有機(jī)原料

4、的消費(fèi)量依次是丙烯腈 11%，羰基醇 8%，環(huán)氧丙烷 7% ，異丙苯 6%，丙烯酸 5%，異丙醇 3%，其他 3% 。以丙烯生產(chǎn)的基本有機(jī)化工產(chǎn)品年均增長率依次是丙烯酸 6%，丙烯腈 4%，環(huán)氧丙烷 4%，異丙苯/ 苯酚 3.8%，羰基醇 3.4%。我國 2003 年丙烯產(chǎn)量 5932.3 kt，比 2002 年增長 11.8%，進(jìn)口 226.4 kt，全年表觀消費(fèi)量 6158.7 kt。由于國內(nèi)丙烯資源十分短缺，限制了丙烯衍生物的生產(chǎn)能力，為了滿足市場需求，每年都需大量進(jìn)口丙烯衍生物。異辛醇（2-乙基己醇；2-ethyl hexanol）為無色透明、易燃的油狀液體，具有特殊的氣味，能與水及多

5、種化合物形成共沸物，均有中等毒性。異辛醇是精細(xì)化工產(chǎn)品的重要原料，主要用于生產(chǎn)增塑劑、溶劑、脫水劑、消泡劑、分散劑、浮選劑、石油添加劑及香料等。異辛醇是隨著石油化工、聚氯乙烯材料工業(yè)以及羰基工業(yè)技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的。異異辛醇的工業(yè)化生產(chǎn)方法主要有乙醛縮合法、法和羰基法等。而低碳羰基的技術(shù)是采用銠催化劑，從而反應(yīng)壓力大大降低。因而，工廠的投資及維修費(fèi)用低，丙烯生成正的選擇性高，反應(yīng)速率快，產(chǎn)品收率高，原料消耗少，催化劑用量省，操作容易，腐蝕性小，環(huán)境污染少（接近無害工藝）。因此，這種生產(chǎn)方法在世界范圍內(nèi)以顯著地優(yōu)勢而迅速發(fā)展，是生產(chǎn)異辛醇的主要方法。1.3 項(xiàng)目設(shè)計(jì)依據(jù)（1）編制依據(jù)1）2

6、016 年“東華科技-陜鼓杯”第十屆大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競賽參賽指導(dǎo)書2）3）4）5)化工建設(shè)項(xiàng)目可行性內(nèi)容和深度的規(guī)定2005 年 10 月當(dāng)前國家重點(diǎn)鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄（2000 年修訂）環(huán)境保，2014 年勞動安全法（2）編制原則1）編制過程中堅(jiān)持“客觀、公正、科學(xué)、可靠”的原則，對項(xiàng)目的市場需求、建設(shè)規(guī)劃、技術(shù)方案及水平、經(jīng)濟(jì)效益、社會效益、環(huán)境效益和各種風(fēng)險(xiǎn)等進(jìn)行了充分和論證，真實(shí)、全面地反映項(xiàng)目的有利和不利，提出可供選擇的建議。2）根據(jù)廠址條件，對項(xiàng)目所需水、電、蒸汽、人力、原輔材料來源及質(zhì)量進(jìn)算與落實(shí)。3）對產(chǎn)品方案、技術(shù)路線、來源等進(jìn)行多方案的比較選擇，最終提出技術(shù)上先進(jìn)

7、、可靠、經(jīng)濟(jì)上合理、環(huán)保措施完善的方案。4）結(jié)合當(dāng)?shù)氐恼?、，按照有關(guān)部門的編制要求，對建設(shè)項(xiàng)目做出客觀的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)，對項(xiàng)目中尚未解決的問題，如實(shí)提出建設(shè)性的意見和建議。5) 選用的工藝、設(shè)備、自控方案要先進(jìn)、可靠、成熟、“三廢”排放少，做到低能耗、低污染、低成本。1.4 項(xiàng)目設(shè)計(jì)及原則（1）結(jié)合生產(chǎn)規(guī)模和依托的化工企業(yè)以及本廠實(shí)際情況，合理選用工藝，保證項(xiàng)目投產(chǎn)后，能安全、穩(wěn)定、長周期連續(xù)運(yùn)行，使各種產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國家最新標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求；（2）所選擇的設(shè)備和材料必須可靠，且盡可能，充分利用依托的大型綜合化工企業(yè)以及異辛醇分廠現(xiàn)有的公用工程設(shè)施及輔助設(shè)備，以降低投資、加快工程建設(shè)進(jìn)度，力

8、爭為企業(yè)創(chuàng)造最大的經(jīng)濟(jì)效益；（3）生產(chǎn)工藝盡可能簡單、清潔，生產(chǎn)過程能耗低，副產(chǎn)物能達(dá)到最大化利用；（4）鑒于目前國家整治化工行業(yè)環(huán)保的力度和重視程度，新建廠要在三廢治理和安全設(shè)施上嚴(yán)格執(zhí)行國家、地方及主管部門制定的環(huán)保、職業(yè)安全衛(wèi)生、消防和節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)定、規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)。采取各種切實(shí)可靠、行之有效的事故防范及處理措施，確保裝置安全運(yùn)行。1.5 項(xiàng)目使用的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范（1）（2）（1996）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）1999）安全生產(chǎn)法建設(shè)項(xiàng)目（工程）勞動安全衛(wèi)生監(jiān)察規(guī)定原勞動部第 3工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GBZ1-2002）工作場所有害職業(yè)接觸限值（GBZ 2-2002）石油化工企

9、業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范（GB50160-92，1999 年版）建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范（GBJ16-87，2001 年版）建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)定（GB50057-94，2000 年版）和火災(zāi)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50058-92）石油化工企業(yè)可燃?xì)怏w和氣體檢測設(shè)計(jì)規(guī)范（SH3063-（10）（11）（12）（13）（14）(15)化工企業(yè)安全衛(wèi)生設(shè)計(jì)規(guī)定（HG20571-95）壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程（1999 年版）壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定勞動部發(fā)【1996】140 號建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（GB50034-2004）工業(yè)粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行（GB16297-1996）工業(yè)鍋爐大氣污染執(zhí)行（GB13271-2001

10、）（16） 工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行（GB12348-1990）（17）（18）（19）（20） 第195 號）污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行（GB8978-1996）大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB16297-1996）廢物污染控制標(biāo)準(zhǔn)（GB18484-2001）化工建設(shè)項(xiàng)目可行性投資估算編制辦法（國家局（1999）1.6 項(xiàng)目結(jié)論及建設(shè)意義本項(xiàng)目是為金陵設(shè)計(jì)一座年產(chǎn) 25 萬噸異辛醇的分廠。原料丙烷來自于煉油廠的重整裝置，產(chǎn)品是經(jīng) Oleflex 工藝進(jìn)行催化脫氫后得到丙烯，再經(jīng)羰基得到，再經(jīng)過加氫反應(yīng)得到異辛醇。異辛醇是重要的基本有機(jī)化工原料，可直接用作照相造紙涂料和紡織等行業(yè)的溶劑，柴油和潤滑油的添

11、加劑，陶瓷行業(yè)釉漿分散劑、礦石浮選劑、消泡劑、清凈劑、表面活性劑等。異辛醇的下游產(chǎn)品鄰苯二甲酸二丁酯類仍是全球生產(chǎn)與消費(fèi)的主導(dǎo)增塑劑原料，主要消費(fèi)地區(qū)在亞洲，其中我國是世界最大的增塑劑消之一。近幾年來國內(nèi)異辛醇產(chǎn)能高速增長，在提高了國內(nèi)自給率的同時(shí)，加劇了市場競爭激烈化程度。隨著國內(nèi)產(chǎn)能產(chǎn)量的，進(jìn)口量 2010 年逐步下滑，2013 年進(jìn)口量為26 萬噸，下降16%。進(jìn)口產(chǎn)品主要來自和西歐，包括BASF、DOW、Eastman 和 oxea Group 的生產(chǎn)商。2013 年我國產(chǎn)量約為 110 萬噸，自給率達(dá)到了 71%，比 2009 年了近 10 個(gè)百分點(diǎn)。盡管當(dāng)前異辛醇新建裝置較多，但

12、2013 年異辛醇的進(jìn)口市場份額仍高達(dá)31%，從擠占進(jìn)口產(chǎn)品市場份額和異辛醇消費(fèi)仍保持較快增長來看，未來仍有一定發(fā)展空間。就市場供需發(fā)展來看，當(dāng)前仍有市場空間，遠(yuǎn)期國內(nèi)異辛醇市場格局趨于供需平衡和自給自足。所以，度丁醇在市場上有較好的經(jīng)濟(jì)效益，現(xiàn)如今大產(chǎn)能的異辛醇生產(chǎn)裝置已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢。第二章 項(xiàng)目節(jié)水節(jié)能評估依據(jù)和評價(jià)范圍2.1 評估依據(jù)為加強(qiáng)固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目節(jié)能管理，促進(jìn)科學(xué)合理利用能源，從上杜絕能源浪費(fèi)，提高能源利用效率，根據(jù)節(jié)約能源法和關(guān)于加強(qiáng)節(jié)能工作的決定，2010 年 7過了固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目節(jié)能評估和月初，國家發(fā)改委辦公會并通暫行辦法，并于 2010 年 9 月 17日以國家

13、發(fā)展委令第 6 號名義發(fā)布，定于 2010 年 11 月 1 日開始實(shí)施。2.2 評價(jià)范圍根據(jù)項(xiàng)目總體規(guī)劃，評價(jià)范圍包括：（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）金陵25 萬噸/年低碳節(jié)能工藝生產(chǎn)異辛醇項(xiàng)目總體規(guī)劃項(xiàng)目市場分析與產(chǎn)品與技術(shù)方案材料供應(yīng)情況廠址選擇項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)與勞動安全項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益、社會效益分析第三章 工藝技術(shù)方案項(xiàng)目工藝安全性3.1本項(xiàng)目主要建設(shè)內(nèi)容為年產(chǎn) 25 萬噸異辛醇項(xiàng)目生產(chǎn)裝置，包括原料和產(chǎn)品罐區(qū)、反應(yīng)器、各分離工段的精餾塔、回收塔等，配套公用工程由總廠提供。3.2 工藝方案選取3.2.1.原料路線確定的原則和依據(jù)選用生產(chǎn)工藝方法，應(yīng)從多方面進(jìn)行考慮：原料的來源是否廣

14、泛，供應(yīng)是否有保證；生產(chǎn)工藝是否成熟及難易程度，質(zhì)量是否有保證；生產(chǎn)設(shè)備是否過關(guān)，裝置生產(chǎn)能力是否有保證；（4）檢測是否配套、成熟，能保證生產(chǎn)過程及產(chǎn)品質(zhì)量的有效控制；設(shè)備和土建的規(guī)模如何，造價(jià)如何；原材料及燃動力消耗如何、價(jià)格如何，人力資源占用情況，生產(chǎn)成本如何，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)如何；（7）環(huán)境保護(hù)情況，節(jié)能減排情況。3.2.2 工藝技術(shù)方案的比較與選擇(1) 工藝方案比較異辛醇產(chǎn)品是隨著石油化工、聚氯乙烯工業(yè)、有機(jī)化學(xué)工業(yè)的發(fā)展及羰基技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的。異辛醇的工業(yè)化生產(chǎn)方法主要有乙醛縮合法、法和羰基法等，其中前兩種方法目前只有中國采用，國外早已將其淘汰。羰基法根據(jù)所采用的催化劑不

15、同有高壓鈷法、改性鈷法、高壓銠法、改性銠法的等四種。高壓鈷法以 Ruhrchemie 公司及 BASF 公司的工藝為代表，法和三菱化成法等，而改性鈷法僅有 S此外還有公司一家技術(shù)，高壓銠法由三棱化成公司開發(fā)成功，改性銠法依據(jù)催化劑體系不同有 UCC-DAVY-Johnson Mattey （U.D.J.）法、三菱化成法和 Ruhrchemi法等三種工藝，而 U.D.J.法中又分為氣相循環(huán)法（第一代工藝）和液相循環(huán)法（第二代工藝）。1) 乙醛縮合法乙醛縮合法即醇醛縮合法( Aldol )，是第二次期間德國開發(fā)的方法。由兩個(gè)分子的乙醛縮合生成丁醇醛，然后脫水生成丁烯醛( 巴豆醛)，丁烯醛加氫制得到

16、正，正再加氫得到正丁醇；若生產(chǎn)異辛醇，則由正縮合脫水得 2-乙基己烯醛，然后加氫的異辛醇（2-乙基-1-己醇）。此法每生產(chǎn) 1 t 丁醇的消費(fèi)如表 3-3 所示。表 3-3 生產(chǎn) 1t 丁醇的消費(fèi)此法的特點(diǎn)是壓力較低，正丁醇和異辛醇的生產(chǎn)比例可根據(jù)市場需求來調(diào)整，而且不副產(chǎn)異丁醇，但流程長、步驟多、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，生產(chǎn)成本較高，故 60 年代后逐步為丙烯羰基法所替代，目前數(shù)廠家采用此法生產(chǎn)。2)法辛醇生產(chǎn)方法是以乙烯為原料， 采用法生產(chǎn)高級脂肪醇，同時(shí)副產(chǎn)丁醇的方法。反應(yīng)大致分 4 步進(jìn)行： 三乙基鋁； 鏈增長反應(yīng)； 烷基鋁氧化； 烷氧基鋁水解。產(chǎn)物為 C2C20+的偶碳伯醇。該法工藝不同，產(chǎn)物

17、中各種醇的比例也不同，采用 Alfol 工藝（Vista 公司），正丁醇的比例約為 3.4%；Epal 工藝（Ethyl 公司）正丁醇的比例約為 0.1%。3)羰基法自 1938 年德國首先發(fā)現(xiàn)羰基技術(shù)到現(xiàn)在，異辛醇生產(chǎn)的工藝技術(shù)已有五、六十年的歷史，是最主要的丁辛醇生產(chǎn)技術(shù)。丙烯羰基法又分為高壓法、中壓法和低壓法。其中主流技術(shù)專利商如下：1）高壓法:( Ruhr) 技術(shù)、巴斯夫( BASF) 技術(shù)、三菱( MCC) 技術(shù)、殼牌( S) 技術(shù)。高壓法羰基技術(shù)是四十年發(fā)成功的， 六十年代建了大量裝置， 但由于此法反應(yīng)溫度高， 反應(yīng)需要在 2030 MPa 的高壓下操作， 反應(yīng)產(chǎn)物的正、異構(gòu)比只有

18、 3 4: 1，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，因此，該法自七十年代中后期， 幾乎全部被低壓羰基法所取代。2）中壓法: 殼牌( S) 技術(shù)、-化學(xué)( Ruhrchemic)技術(shù)、三菱( MCC) 銠法技術(shù)。中壓法羰基技術(shù)是六十年代出現(xiàn)的殼牌公司的中壓改性鈷法技術(shù)，七十年代三菱化成公司也開發(fā)了銠法的中壓羰基技術(shù)。到八十年代初，Ruhrchemic 又研制出一套成羰基工藝， 是采用水溶性銠催化劑系統(tǒng)，1984 年在 Ruhrchemic 廠建成 10 萬噸/年裝置，1988 年又以該技術(shù)建成了乙醛氫氣電蒸汽冷卻水1.30 1.35 t720 m3(標(biāo)）600 kWh6 t300 t一套 17 萬噸/ 年的裝置，運(yùn)行

19、情況較好。該生產(chǎn)裝置能力約占目前世界銠法工藝技術(shù)總能力的 9%左右。這種方法在世界上未得到廣泛應(yīng)用。3）低壓法: 雷普法( Reppe) 技術(shù)、( Eastman)技術(shù)、( Dav y U CCJohnson Mat they ) 技術(shù)、三菱化成( MCC) 技術(shù)。 雷普法雷普法是以丙烯、一氧化碳和水為原料， 以五羰基鐵作催化劑一步丁醇， 該法是五十年代初由西德巴斯夫公司首次發(fā)現(xiàn)， 并于六十年代建設(shè)了工業(yè)化裝置， 之后也曾采用了該技術(shù)建立了工業(yè)化裝置， 但由于該法只能生產(chǎn)丁醇， 因此沒有得以推廣。 巴斯夫羰基工藝巴斯夫羰基工藝采用銠化合物為催化劑，三苯基膦為配位體， 產(chǎn)物的正異構(gòu)比為( 98)

20、:1。此法具有催化劑活性高、丙烯轉(zhuǎn)化率高( 99% 以上) 、消耗優(yōu)點(diǎn)。低、反應(yīng)壓力低、設(shè)備少、操作維修方便的圖 3-1BASF 的低壓羰基工藝流程圖 三菱化成技術(shù)三菱化成技術(shù)是三菱化成公司的專利技術(shù)， 它是以銠為催化劑，甲苯作溶劑的新工藝，粘度低、傳熱好、催化劑活性較高、銠夾帶損失小，催化劑可采用結(jié)晶，離心過濾加以回收，裝置內(nèi)設(shè)有失活催化劑就地再生設(shè)施。三菱化成工藝技術(shù)，1981 年在巴西建成 5.4 萬噸/年異辛醇，1984 年投產(chǎn)至今。1992 年在水島工廠建成 13 萬噸/年的裝置，并投入生產(chǎn)。我國北京化工四廠也于 1992 年引進(jìn)了三菱化成技術(shù)，現(xiàn)已穩(wěn)定運(yùn)行。圖 3-2三菱化成開發(fā)的

21、銠法低壓羰基技術(shù)工藝流程示意圖 DAVY 羰基工藝低壓羰基技術(shù)生產(chǎn)辛醇是七十年代中期才工業(yè)化的一項(xiàng)新工藝， 這是由聯(lián)合碳化物公司、英國公司和英國馬瑟公司聯(lián)合開發(fā)的新技術(shù)，于 1976 年在龐塞廠建成了世界上第一套年產(chǎn) 13. 6 萬噸/年的銠法低壓羰基裝置。這種技術(shù)是以丙烯、氣為原料，羰基銠/三苯基膦絡(luò)合物為催化劑，在低 1.76 MPa 的操作壓力下，即能完成反應(yīng)。此法具有流程短、設(shè)備少、反應(yīng)條件要求低、正/異比高、無腐蝕、對設(shè)備材質(zhì)要求低、催化劑活性高、操作平穩(wěn)、產(chǎn)品比例方便調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)。圖 3-3DAVY/ DOW的第二代丙烯銠法低壓羰基技術(shù)-液相循環(huán)工藝流程示意圖 低壓羰基技術(shù)低壓羰基技

22、術(shù)是 1952 年在醛的工藝，70 年代得到進(jìn)一步發(fā)展，并于技術(shù)的主要特點(diǎn)是產(chǎn)品方案靈活，可同時(shí)生產(chǎn)薩斯的機(jī)構(gòu)發(fā)明了低壓羰基80 年代完成商業(yè)化運(yùn)營。相關(guān)醛類和醇類產(chǎn)品， 以適應(yīng)市場需求。該技術(shù)在世界上有運(yùn)行的生產(chǎn)裝置，成熟可靠。（2）工藝方案選擇本項(xiàng)目主要生產(chǎn)異辛醇，丙烯羰基制的路線選擇非常重要。綜觀其生產(chǎn)路線，有如下發(fā)展趨勢：操作壓力由高壓轉(zhuǎn)向低壓，催化劑由羰基鈷、羰基銠改性為鈷膦和銠膦催化劑體系。用改性鈷催化劑，達(dá)到了降低操作壓力的目的，但反應(yīng)器體積龐大，并有約 1015%丙烯被加氫為丙烷，而用改性銠催化劑，其液相循環(huán)工藝選用了水溶性銠膦催化劑，反應(yīng)器的生產(chǎn)能力增 5080%，丙烯轉(zhuǎn)化率

23、提高約 5%，而且較好地解決了產(chǎn)物與催化劑的分離，成為目前最廣泛應(yīng)用的工業(yè)方法，但是近年來聯(lián)碳與公司又開發(fā)了第四代低壓液相羰基工藝“UCC/DAVYMK-IV”工藝。該工藝與原液相循環(huán)法的主要的區(qū)別在于使用銠/異-44 雙亞磷酸鹽催化體系，其活性比第二代工藝所使用的銠/三本基膦（TPP）催化體系活性高，銠濃度大幅降低，由于原料轉(zhuǎn)化率極高，故可以使烯烴氫甲?；磻?yīng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化，不需循環(huán)。綜合如上分析比較，本設(shè)計(jì)選擇在 U.D.J.法和 Ruhrchemi法的基礎(chǔ)上做出一定的改進(jìn)和優(yōu)化。的選擇基于如下考慮：1) Ruhrchemi法與 U.D.J.第四代工藝均采用液相循環(huán)法，反應(yīng)器容積利用率大幅度增加

24、，因而生產(chǎn)能力可大幅度提高。2) Ruhrchemi法使用的銠/異-44 雙亞磷酸鹽催化體系更符合綠色化學(xué)的要求： 所用溶劑無毒、安全、價(jià)廉，對環(huán)境友好； 水溶性催化劑與產(chǎn)物的分離采用靜置分離技術(shù)，該技術(shù)能顯著降低催化劑分離回收的能耗，操作控制容易，烴溶性雜質(zhì)累積少，減少了催化劑的損失； 水溶性催化劑比油溶性催化劑的選擇性更好，抗能力更強(qiáng)，能提高的正異構(gòu)比。改進(jìn)后的工藝流程增加了脫水工段、廢氣液回收處理工段以及氫氣膜分離回收工段，整個(gè)新工藝更加符合現(xiàn)代化工追求的原子經(jīng)濟(jì)性和綠色化學(xué)的原則，且經(jīng)濟(jì)效益更好。3.2.3 產(chǎn)品生產(chǎn)工藝路線概述丙烷脫氫制得丙烯后，將其凈化，凈化后的丙烯和氣混合后，進(jìn)入

25、羰基反應(yīng)器，在銠催化劑、溫度 90-110、壓力 1.65 MPa 條件下進(jìn)行羰基，生成正和異。經(jīng)冷卻、冷凝，未反應(yīng)氣體與正、異分離，經(jīng)循環(huán)壓縮機(jī)返回羰基反應(yīng)器，而正和異進(jìn)入下一工序。若生產(chǎn)異辛醇時(shí)，正和異先經(jīng)異構(gòu)物分離得正。正以氫氧化鈉做催化劑，在溫度 120、壓力 0.46 MPa 的條件下進(jìn)行縮合脫水反應(yīng)，生成辛烯醛。辛烯醛與氫氣采用銅基催化劑，在溫度 200220、壓力 0.57 MPa 的條件下，進(jìn)行加氫反應(yīng)生成異辛醇。粗異辛醇經(jīng)精餾塔精制后，得到產(chǎn)品異辛醇。若生產(chǎn)異辛醇時(shí)，正和異直接與氫氣在銅基催化劑、溫度為 165185、壓力 0.62 MPa 的條件下進(jìn)行加氫反應(yīng)生成正丁醇和異

26、丁醇。正丁醇和異丁醇經(jīng)精餾塔精制，經(jīng)異構(gòu)物分離后得到正丁醇產(chǎn)品，同時(shí)得到副產(chǎn)品異丁醇。本裝置所用原料為丙烷、氣和產(chǎn)品、異辛醇、丁醇等均屬易燃、易爆、物質(zhì)。（1）丙烷脫氫制丙烯工段目前，全球相對完善的丙烷脫氫技術(shù)有 5 種，有 U0P 公司的 Oleflex 工藝、公司的 Catofin 工藝、德國的 Star 工藝、俄羅斯公司開發(fā)的 Linde 工藝、菲利浦石油公司與意大利 Snamprogetti 工程公司聯(lián)合開發(fā)的 FBD-3 工藝。其中，Oleflex 工藝和 Catofin 工藝在工業(yè)上應(yīng)用的較多，國內(nèi)在建裝置中都有應(yīng)用。Oleflex 工藝采用鉑系催化劑，脫氫反應(yīng)器為固定床； Cat

27、ofin 工藝使用鉻系催化劑，反應(yīng)器采用固定床反應(yīng)器。兩種工藝的分離流程基本類似。反應(yīng)器出口物料經(jīng)過冷卻、壓縮、干燥后進(jìn)入冷箱，丙烯和未反應(yīng)丙烷的混合物在冷箱中被冷凝，并在下游精餾單元回收丙烯和再循環(huán)丙烷。（1）Oleflex 工藝是 20 世紀(jì) 80 年發(fā)的，由長鏈烷烴脫氫工藝 Pacol 工藝改進(jìn)而來，才用的是徑向絕熱床反應(yīng)器，以 Pt/Al2O3 為催化劑。Oleflex 工藝是使用 C3LPG（C3 液化石油氣）為原料生產(chǎn)聚合級的丙烯產(chǎn)品。整個(gè)工藝流程包括反映部分和產(chǎn)品回收部分。C3LPG 是含有 95%98%的丙烷以少量乙烷、丁烷和微量的戊烷的混合烴氣體，大多數(shù) C3LPG 是以天然

28、氣為原料加工得到，其中會含硫、砷、烯烴等雜質(zhì),以 C3LPG 為原料生產(chǎn)丙烯時(shí)，C3LPG 在進(jìn)料前需要對這些雜質(zhì)進(jìn)行脫除預(yù)處理。預(yù)處理后 C3LPG 原料被送入脫丙烷塔中，在脫丙烷塔中 C3LPG 中 C4 以上的重組分從脫丙烷塔底部分離， 脫丙烷塔塔頂出料被送入 Oleflex 裝置。脫除了 C4 以上重組分的原料與循環(huán)丙烷混合在原料預(yù)熱器中被加熱到反應(yīng)所需的溫度(通常為 580600)后進(jìn)入丙烷脫氫反應(yīng)器，在脫氨催化劑的作用下發(fā)生丙烷脫氫反應(yīng)生成丙烯。Oleflex 丙烷脫氫工藝采用 4 級串聯(lián)絕熱徑向床反應(yīng)器，由于丙烷脫氫反應(yīng)是強(qiáng)吸熱反應(yīng)，所從每一級反應(yīng)器出來的混合反應(yīng)氣的溫度會下降到

29、有效反應(yīng)溫度以下，在每一級反應(yīng)器后會接有級間加熱器，將從各級反應(yīng)器出口出來的混合反應(yīng)氣加熱到有效的反應(yīng)溫度，從最后一級反應(yīng)器出來的混合反應(yīng)氣會與反應(yīng)前的液態(tài)原料進(jìn)行換熱提高工藝的余熱利用率。從最后一個(gè)反應(yīng)器離開后，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過冷卻、壓縮及干燥，然后被送到冷箱；產(chǎn)物在冷箱中被制冷劑分級部分冷凝，將以氫氣為主的氣相輕組分(90以上的氫氣，少量的甲烷、乙烷)與液相的混合烴(丙烷、丙烯以及少量的乙烷等)分離，從冷箱出來的液相混合烴被輸送到下游精餾部分回收烯烴產(chǎn)品和沒有反應(yīng)的原料。從冷箱中出來的液相混合烴首先進(jìn)入加氫反應(yīng)器，其中的丙炔在加氨反應(yīng)器中發(fā)生液相加氫反應(yīng)生成。從加氫反應(yīng)器出來的物料被送入到脫乙

30、烷塔，脫去物料中的 C2 組分以及殘余的甲烷，氫氣等輕組分，塔釜的出料則被送入到丙烯精餾塔進(jìn)行精餾,丙烯精餾塔塔頂生產(chǎn)純度在 99.5%99.8%之間的聚合級丙烯產(chǎn)品，而塔釜的丙烷則重新被送入到脫氫反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)。為了保證裝置的連續(xù)運(yùn)行，Oleflex 工藝還具有催化劑再生部分。催化劑的再生部分主要有 4 個(gè)作用：燒去催化劑上的結(jié)焦和積碳；將催化劑上的 Pt 金屬粒子進(jìn)行再分散；移去催化劑中的額外水分以及將催化劑還原妒恢復(fù)催化劑的反應(yīng)活性。Oleflex 工藝的催化劑床層在反應(yīng)器和再生器的環(huán)路中循環(huán)實(shí)現(xiàn)裝置的連續(xù)化生產(chǎn)，循環(huán)時(shí)間為 27 天。（2）Catofin 工藝是ABBFLummus

31、公司開發(fā)的低碳焼炫脫氧生產(chǎn)單烯烴技術(shù)。該工藝采用絕熱的固定床反應(yīng)器，反應(yīng)器由 48 根并聯(lián)的絕熱管式反應(yīng)器組成，脫氨反應(yīng)在負(fù)壓下進(jìn)行，操作壓力為 0.030.05 MPa。Catofm 工藝的反應(yīng)溫度為 560650，使用 Cr 系催化劑(一般為 Cr/Al2O3)。由于該工藝的反應(yīng)溫度很高，為了減少反應(yīng)過程中催化劑的積碳,一般會在反應(yīng)器中加入一定量的硫橫。Catofm 工藝分為 4 個(gè)工段：反應(yīng)工段、產(chǎn)品壓縮工段、產(chǎn)品回收工段和丙烯精制工段。在反應(yīng)工段，丙烷原料與循環(huán)的丙烷物料混合后在換熱器中被反應(yīng)器出口的高溫反應(yīng)氣加熱汽化，汽化后的原料進(jìn)入預(yù)熱器中被加熱到有效的反應(yīng)溫度后進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)

32、。反應(yīng)器出口的高溫反應(yīng)氣被丙烷原料冷卻后被送往壓縮工段進(jìn)行壓縮。反應(yīng)器出口的高溫反應(yīng)氣被丙燒原料冷卻后被送往壓縮工段進(jìn)行壓縮。在反應(yīng)工段為了保證裝置的持續(xù)運(yùn)行,反應(yīng)器進(jìn)行周期性操作，其操作周期為： 反應(yīng)器在負(fù)壓下反應(yīng) 10 分鐘； 使用蒸汽對反應(yīng)器進(jìn)行吹掃； 在常壓下使用空氣對催化劑進(jìn)行燃燒再生處理； 對反應(yīng)器進(jìn)行抽真空處理； 使用氨氣對催化劑進(jìn)行再生處理。一般 Catofin 工藝的反應(yīng)器由 8 個(gè)并聯(lián)的反應(yīng)器組成,在一個(gè)操作周期中，一般有 3 個(gè)反應(yīng)器在進(jìn)行反應(yīng)，3 個(gè)反應(yīng)器在進(jìn)行催化劑再生操作，剩余兩個(gè)反應(yīng)器在進(jìn)行蒸汽吹掃或者抽真空處理。在循環(huán)周期中,反應(yīng)器的切換和不同操作是按一定時(shí)間由

33、一個(gè)自動開關(guān)進(jìn)行安排,實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置的連續(xù)生產(chǎn)。在反應(yīng)器體系中，將換熱后的氣化丙烷原料加熱至反應(yīng)溫度的熱量是由催化劑再生時(shí)所產(chǎn)生的熱量提供。Catofin 工藝的催化劑使用為 23年，在反應(yīng)過程中，可以允許丙烷原料中含有至多 7.5 wt.%的 C4 組分，并且不需要對原料進(jìn)行預(yù)加氨處理，這得益于 Catofin 工藝周期性的催化劑再生處理。從反應(yīng)工段出來的物料會被送入壓縮工段，在壓縮工段物料被加壓到一定的壓力以滿足下游生產(chǎn)的需要。壓縮過程使用多級壓縮機(jī)，壓縮后的物料被冷卻到一定溫度后進(jìn)入閃蒸罐將一部分冷凝的 C3 組分直接送入脫乙烷塔，而氣相部分則進(jìn)入低溫單元進(jìn)行深冷處理，低溫單元?dú)庀嗖糠种惺?/p>

34、余的 C3 組分和一部分 C2組分被冷凝出來同樣被送入脫乙烷塔，而剩余的氣相部分則進(jìn)入變壓吸附單元分離出氫氣，余下的部分則作為氣。進(jìn)入脫乙烷塔的物料在脫乙烷塔中將C2 組分與 C3 組分分離，塔頂?shù)?C2 組分同樣作為氣使用，而塔頂?shù)?C3 組分則被送入丙烯精餾塔生產(chǎn)丙烯產(chǎn)品，而丙烷精餾塔塔釜分離出的丙烷則循環(huán)回反應(yīng)器繼續(xù)反應(yīng)。（3） STAR 工藝是由Phillips 石油公司開發(fā)，采用了列管式等溫固定床反應(yīng)工藝，催化劑采用的是 Pt-Sn-Al 體系，催化劑約為 12 年，反應(yīng)溫度為 570590，操作壓力 0.5 MPa，水蒸汽作為導(dǎo)熱介質(zhì)。STAR 工藝的反應(yīng)器由氣燃燒進(jìn)行供熱，利用余

35、熱產(chǎn)生高壓蒸汽對工藝其他單元進(jìn)行加熱，以充分利用熱量。該工藝的反應(yīng)器由脫氫應(yīng)器和選擇性氫化反應(yīng)器組成，將脫氫反應(yīng)生成的氯氣進(jìn)行選擇性氧化以提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率并加熱反應(yīng)混合氣。STAR 工藝由于使用水蒸汽作為反應(yīng)稀釋劑，能有效抑制高溫反應(yīng)將積碳氧化為 CO2 帶出體系，所以反應(yīng)器操作周過程中催化劑的積碳并期較長，且催化劑再生簡單。一般而言，STAR 工藝的反應(yīng)器能連續(xù)反應(yīng) 7 h，然后進(jìn)行 1 h 的催化劑再生。從反應(yīng)器出來的物料與反應(yīng)原料進(jìn)行換熱后繼續(xù)被冷卻到一定溫度進(jìn)入冷凝罐中回收冷凝水，氣相部分縮機(jī)，加壓后的物料被送入冷箱中。在冷箱中，物料中的絕大部分氫氣以及 70%的甲烷和少量乙烷被分離出

36、來，剩余的液相物料被送入精餾單元，在精餾單元中生產(chǎn)聚合級丙烯產(chǎn)品，而被分離出的丙烷則循環(huán)到反應(yīng)器繼續(xù)反應(yīng)。(4) FPDH 工藝是 Linde 公司與 BASF 公司合作開發(fā)的，采用的也是多管固定床工藝，反應(yīng)器由 3 個(gè)平斤反應(yīng)器，采用周期性操作的方式運(yùn)行。反應(yīng)器進(jìn)行化的反應(yīng)后，再進(jìn)行 3 h 的再生操作。PDH 工藝使用 Pt-Sn/Zr 化催化劑，該催化劑由 BASF 公司開發(fā)，反應(yīng)溫度為 600，操作壓力 0.15 MPa。PDH 工藝也使用水蒸汽作為反應(yīng)稀釋劑，并且催化劑再生操作時(shí)同樣也使用水蒸汽對催化劑進(jìn)行處理。反應(yīng)后的高溫混合氣經(jīng)過壓縮及低溫冷卻后進(jìn)入精餾單元生產(chǎn)聚合級丙烯產(chǎn)品同時(shí)

37、回收未反應(yīng)的丙烷。該工藝具有產(chǎn)量高、裝置體積小，動力消耗低，投資少的優(yōu)點(diǎn)。(5) FBD 工藝是 Snamprogetti 公司在俄羅斯開發(fā)的流化床脫氨制異了帰的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其技術(shù)核也是流化床反應(yīng)-再生系統(tǒng)，反應(yīng)和再生分別在不同的流化床中完成。FBD 工藝采用了直徑小于 0.1mm 的 Cr2O3/Al2O3 小球作為催化劑，在空速1001000 h-1，溫度 560580，壓力略高于大氣壓的條件下反應(yīng)，采用了氣固逆流的進(jìn)料方式。催化劑通過兩套管在反應(yīng)器和再生器之間循環(huán)，催化劑再生采用液化氣作為加熱源加熱空氣，熱空氣進(jìn)入再生器燒焦，燒焦產(chǎn)生的高溫可使再生器的溫度高達(dá) 700上，但送部分熱

38、量可隨催化劑的轉(zhuǎn)移進(jìn)入反應(yīng)器而實(shí)現(xiàn)能量回收，供給吸熱的脫氨反應(yīng)使用。催化劑在再生器的停留時(shí)間約為 40 min。這套工藝的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備以及催化劑投資較低，便于燒焦熱量回收，并且適用于不同規(guī)模的脫氨裝畳。本設(shè)計(jì)采用 Aspen Plus 化工流程模擬軟件，對丙烷脫氫分離工藝流程進(jìn)行模擬，確定各分離單元的操作參數(shù)，不同操作壓力下丙烷脫氫分離工藝各單元的能耗，為丙烷脫氫裝置的優(yōu)化運(yùn)行和過程設(shè)計(jì)提供依據(jù)。丙烷進(jìn)入原料預(yù)處理器，原料預(yù)處理器出來的更度與催化劑混合后依次進(jìn)入 4 個(gè)脫氫反應(yīng)器，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)氣液分離器脫乙烷塔處理后，丙烯從塔頂餾出。丙烷脫氫工段如圖 3-4 所示：圖 3-4丙烷脫氫制丙烯工段模擬

39、流程圖（2）丙烯氫甲?；ざ?) U.D.J.法液相循環(huán)生產(chǎn)工藝U.D.J.聯(lián)合開發(fā)的液相循環(huán)法（即第四代低壓銠法）于 1984 年投入工業(yè)化應(yīng)用，反應(yīng)器由兩臺并聯(lián)操作改為兩臺串聯(lián)操作，反應(yīng)器內(nèi)只進(jìn)行生成醛的反應(yīng)，而醛的分離在反應(yīng)器行，即反應(yīng)混合物以液相方式離開反應(yīng)器，經(jīng)閃蒸和蒸發(fā)后，產(chǎn)物和催化劑分離，催化劑則循環(huán)回反應(yīng)器。這種系統(tǒng)不僅反應(yīng)器容易控制，提高反應(yīng)速率約 1617%，而且可以使反應(yīng)器液位由原來的 50%提高到90%，丙烯轉(zhuǎn)化率可提高約 5%。圖 3-5U.D.J.法液相循環(huán)工藝流程圖1，2反應(yīng)器；3除沫器；4閃蒸槽；5蒸發(fā)器；6壓縮機(jī)；7分離器；8緩沖槽；9汽提塔；10穩(wěn)定塔；11

40、異構(gòu)物塔液相循環(huán)工藝的流程見圖 3-5。經(jīng)過凈化的原料丙烯和氣進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)，新鮮丙烯進(jìn)入第一反應(yīng)器，而氣同時(shí)進(jìn)入兩應(yīng)器。第一反應(yīng)器反應(yīng)熱的移出方式以外循環(huán)冷卻為主，兼有內(nèi)部盤管調(diào)節(jié)溫度，第二反應(yīng)器則僅采用內(nèi)部冷卻盤管控制反應(yīng)溫度。從反應(yīng)器出來的反應(yīng)生成物進(jìn)入閃蒸槽，閃蒸后得到的氣體經(jīng)霧沫分離器、冷凝器和氣液分離器后，用壓縮機(jī)加壓后循環(huán)回第一氫甲酰化反應(yīng)器，而進(jìn)入汽提塔，用氣汽提出溶解在中的氣體，然后進(jìn)入穩(wěn)定塔，該塔塔頂氣體和汽提塔塔頂?shù)臍怏w均循環(huán)回反應(yīng)器。2) Ruhrchemi改性銠法工藝由德國 Ruhrchemie 公司和法國 Rhone-Poulenc 公司聯(lián)合開發(fā)的改性銠工藝于 198

41、4 年投入工業(yè)生產(chǎn)。該工藝使用的催化劑因含有親的磺化三苯基瞵鈉，故稱為水溶性催化劑，而其他改性銠工藝均為油溶性的催化劑，這就導(dǎo)致Ruhrchemi工藝催化劑體系中產(chǎn)物醛的分離與前述工藝有較大的不同。該工藝流程見圖 3-6。圖 3-6Ruhrchemi改性銠法工藝流程圖1，2，3反應(yīng)器；4，6壓縮機(jī)；5分離器；7潷析器；8汽提塔；9異構(gòu)物塔該工藝反應(yīng)器由三臺串聯(lián)操作，丙烯與氣（新鮮氣和循環(huán)氣）并聯(lián)進(jìn)入反應(yīng)器，其停留時(shí)間依次為 2.5 h、1.25 h 和 1.25 h。在第一應(yīng)器中，丙烯的轉(zhuǎn)化率為全部單程轉(zhuǎn)化率的 65%（占丙烯進(jìn)料的 83.6%），其后的兩臺轉(zhuǎn)化率為 25%和 15%。由于特殊

42、的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)和水溶性催化劑體系，反應(yīng)器內(nèi)部存在有氣相、水相和有機(jī)相，并在反應(yīng)產(chǎn)物離開反應(yīng)器前已將上述各項(xiàng)進(jìn)行分離，未反應(yīng)的丙烯循環(huán)回反應(yīng)器，催化劑留于水相中不離開反應(yīng)器，而生成物醛從反應(yīng)器側(cè)上部出料后，直接進(jìn)入氣液分離器，分出的氣體與汽提塔塔頂尾氣一并經(jīng)壓縮機(jī)循環(huán)回氫甲?；磻?yīng)器，而液相進(jìn)入潷析器進(jìn)一步進(jìn)行相分離，以回收有機(jī)相中夾帶出來的少量催化劑。自潷析器出來的有機(jī)相進(jìn)入汽提塔，用氣將溶解在產(chǎn)物醛中的氣相脫除。3) 改進(jìn)工藝及說明通過仔細(xì)U.D.J.法液相循環(huán)工藝和 Ruhrchemi改性銠法工藝發(fā)現(xiàn)兩者都各有一些值得借鑒的巧妙設(shè)計(jì)，于是吸收了兩家之長，并對可以改進(jìn)的地方做了修改。本設(shè)計(jì)參考

43、 U.D.J.法的原料氣進(jìn)料方式，新鮮丙應(yīng)器。U.D.J.法和烯進(jìn)入第一應(yīng)器，經(jīng)過凈化的氣同時(shí)進(jìn)入兩Ruhrchemi采用了汽提塔，為了穩(wěn)定產(chǎn)物組成，U.D.J.法還采用了穩(wěn)定塔，故本設(shè)計(jì)亦采用汽提塔和穩(wěn)定塔。不同的是，本設(shè)計(jì)增加了一座丙烯吸收塔，因?yàn)?U.D.J.法中自 3-除沫器出去的氣體中丙烯的含量比較高，經(jīng)冷凝后直接馳放會浪費(fèi)比較多的丙烯，沒有很好地回收利用；而 Ruhrchemi法同樣存在沒有對排放氣有效回收的問題，故增加一座丙烯吸收塔，用穩(wěn)定塔采出的小股釜液吸收氣液分離器排除的氣體中的大部分丙烯，計(jì)算結(jié)果表明丙烯的吸收率能達(dá)到96%，提高了丙烯的吸收率，具有明顯的經(jīng)濟(jì)性。最終，本項(xiàng)

44、目確定的生 產(chǎn)的第二工段示意圖如圖 3-7。圖 3-7丙烯氫甲?；ざ文M流程圖來自管道的 40、120 kPa 的氣，經(jīng)壓縮機(jī)六級壓縮后分為兩股分別進(jìn)入兩應(yīng)器，來自丙烯儲罐的 25、2066 kPa 的丙烯液體加壓到 3120 kPa 并汽化加熱到 80，之后進(jìn)入 1#反應(yīng)器，來自催化劑儲罐的新鮮催化劑分兩股進(jìn)入兩應(yīng)器。2#反應(yīng)器中未反應(yīng)的氣體經(jīng)冷卻氣液分離罐后，反應(yīng)液回反應(yīng)器，含有可回收丙烯的氣體送丙烯吸收塔，反應(yīng)器出料經(jīng)冷卻后送潷析器靜置分層，催化劑溶液循環(huán)回兩應(yīng)器，少量回催化劑儲罐。潷析器分出的有機(jī)相和來自丙烯吸收塔的吸收液混合送汽提塔，用氣汽提分離出溶解的丙烯后進(jìn) 1#反應(yīng)器。汽提塔

45、釜液經(jīng)加熱后送穩(wěn)定塔以脫去輕組分氣體塔底分出少量釜液送丙烯吸收塔用以吸收丙烯，剩下的含水粗送第三工段脫水。（3）異辛醇生產(chǎn)工段1）粗脫水除 Ruhrchemi改性銠法外，其他改性銠使用油溶性催化劑，油溶性催化劑與的分離是個(gè)難題，而水溶性催化劑與分離相對來說容易些，但與水會形成共沸物，經(jīng)過潷析器后不能消除剩余含水對產(chǎn)品純度的影響，故本設(shè)計(jì)采用非均相共沸精餾雙塔流程對和水的共沸物進(jìn)行分離以脫出水分，經(jīng)過模擬計(jì)算完全可行。脫水雙塔流程如下圖所示。來自第二工段的含有少量水（4.7% wt.）的粗進(jìn)入精餾塔，塔頂采出和水的共沸物，經(jīng)冷凝后在傾析器中分層，水的溶液回流至精餾塔，的水溶液進(jìn)入脫水塔，塔釜采出

46、含水量很低的粗送第三工段；脫水塔塔頂采出和水的共沸物，在傾析器中分層，水的溶液返回精餾塔塔頂進(jìn)料，的水溶液回流至脫水塔，塔底分出的水送污水中轉(zhuǎn)站。來自第二工段的含有少量水（4.7% wt.）的粗出和水的共沸物，經(jīng)冷凝后在傾析器中分層，水的進(jìn)入精餾塔，塔頂采溶液回流至精餾塔，的水溶液進(jìn)入脫水塔，塔釜采出含水量很低的粗送第三工段；脫水塔塔頂采出和水的共沸物，在傾析器中分層，水的溶液返回精餾塔塔頂進(jìn)料，的水溶液回流至脫水塔，塔底分出的水送污水中轉(zhuǎn)站。2）加氫工段加氫丁醇工業(yè)化工藝路線主要有氣相法和液相法兩種。 液相加氫法液相加氫反應(yīng)采用多段絕熱固定床反應(yīng)器，由于液相熱容量較大，反應(yīng)器內(nèi)不用設(shè)置換熱器

47、。根據(jù)反應(yīng)條件，段間設(shè)置換熱器移走反應(yīng)熱，防止醛的縮合反應(yīng)。BASF 公司曾經(jīng)采用過高壓液相加氫，加氫的壓力為 25.33 MPa。高壓加氫的唯一優(yōu)點(diǎn)是氫氣耗量較少，所用的液相加氫催化劑為 70% Ni、25% Cu、5% Mn，該催化劑要求氫氣分壓不低于 3.5 MPa，所以總壓高時(shí)，尾氣的氫氣濃度可降低，氫耗少。但采用該高壓工藝，原料氫氣必須高壓壓縮，電耗大、設(shè)備費(fèi)用大，目前已經(jīng)被淘汰。BASF 公司和三菱化成工藝中醛的加氫采用中壓液相加氫工藝，加氫壓力為 4.05.0 MPa，加氫反應(yīng)器形式采用填充床，反應(yīng)溫度為 60190。 氣相加氫法氣相加氫法由于操作壓力相對較低， 工藝設(shè)備簡單而被

48、廣泛應(yīng)用。目前，辛醇裝置上大多采用銅系催化劑氣相加氫工藝。如 U.D.J 聯(lián)合工藝工業(yè)中采用低壓氣相加氫，壓力為 0.590.69 MPa。氣相加氫反應(yīng)采用等溫列管式反應(yīng)器， 反應(yīng)過程中產(chǎn)生的熱量一部分由過量的氫氣帶走， 另一部分由殼程的冷卻水產(chǎn)生低壓蒸氣。反應(yīng)過程一般采用 2 臺固定床反應(yīng)器串聯(lián)加氫。和其他過程的固定床反應(yīng)器一樣， 加氫催化劑在使用一段時(shí)間后， 通常 912 個(gè)月，由于催化劑表面積炭和其他殘?jiān)某练e， 催化劑的有效比表面積降低， 活性下降， 需要進(jìn)行催化劑的再生和活化處理。再生時(shí)一般采用高溫空氣和蒸氣使催化劑表面的雜物氧化燒掉，再用氫氣還原。再生的時(shí)間為 1624 h，溫度為

49、 200 350， 壓力為 0.39 MPa。3）加氫方案選擇及說明由于目前工業(yè)辛醇裝置大多采用銅系催化劑氣相加氫工藝，該工藝操作壓力相對較低，工藝設(shè)備簡單，故本設(shè)計(jì)采用氣相加氫法，加氫反應(yīng)器采用等溫列管式反應(yīng)器，溫度控制在 120144。加氫催化劑選擇銅鋅催化劑，因?yàn)殂~鋅催化劑具有污染小、長、機(jī)械強(qiáng)度高的特點(diǎn)，相對鎳系催化劑銅鋅催化劑中銅作為活性組分，氧化鋅起載體和助劑作用，反應(yīng)可在較低的壓力( 0.40.6MPa)下進(jìn)行，操作簡單。操作參數(shù)等列于表 3-4。聯(lián)碳公司生產(chǎn)的 G66-B-1 型催化劑的具體性能和表 3-4 G66-B-1 型催化劑性能和操作參數(shù)表加氫工段流程是液分離罐分出的富

50、氫氣體小部分作為馳放氣送至第五工段（殘液回收工段）用吸收的方式回收其中的丁醇，剩下的富氫氣體與新鮮氫以及來自膜分離單元的氫氣混合后經(jīng)壓縮加壓加熱后從蒸發(fā)塔塔底進(jìn)料，另外采用強(qiáng)項(xiàng)目指標(biāo)1外觀黑色圓柱2規(guī)格6.56.53堆積密度/kgL-11.294比表面積/m2g -13668.95孔容/mLg -10.160.226強(qiáng)度2507CuO質(zhì)量分?jǐn)?shù)：29.2%8ZnO質(zhì)量分?jǐn)?shù)：53.52%9Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)：2.39%10其他元素Ca、Ni11溫度/11516012壓力/MPa0.50.613氫醛摩爾比1015:1制循環(huán)加熱的方式使來自第三工段的粗汽化后與氫氣混合，再經(jīng)預(yù)熱器加熱到 120后進(jìn)入加

51、氫反應(yīng)器反應(yīng)，反應(yīng)氣體冷卻至 45后進(jìn)氣液分離罐，分出的粗丁醇液體送第四工段分離。加氫反應(yīng)器采用等溫列管式反應(yīng)器，反應(yīng)過程中產(chǎn)生的熱量一部分由過量的氫氣帶走，另一部分由殼程的 120加壓飽和水通過相 變產(chǎn)生低壓蒸氣移走。采用這種移熱方式可以將床層溫度有效控制在 120左右，熱點(diǎn)溫度控制在 144，保證反應(yīng)器的安全穩(wěn)定操作。最終，本項(xiàng)目確定的生產(chǎn)異辛醇的第三工段示意圖如下。圖 3-8 異辛醇生產(chǎn)工段模擬流程圖（4）異丁醇生產(chǎn)工段1）常規(guī)丁醇精制工藝丁醇的精制在不生產(chǎn)異丁醇時(shí)，一般采用兩塔流程，而在生產(chǎn)異丁醇時(shí)，采用三塔流程，見圖 3-9。來自氣相加氫的丁醇粗產(chǎn)物首先進(jìn)入預(yù)餾塔，將反應(yīng)生成的二丁醚

52、和其他輕組分由塔頂脫除，該塔的操作壓力為 0.12 MPa，塔頂溫度95，塔底溫度 125。由于粗進(jìn)料中含有部分水，故體系中存在由醚-丁醇-水組成的共沸物，此混合物上升至塔的頂部被冷凝后，一部分回流，另一部分經(jīng)過潷析器分層，所生成的有機(jī)相送辛醇裝置專門設(shè)置的分批精餾系統(tǒng)以回收丁醇（此部分圖中未示出）。圖 3-9 常規(guī)丁醇生產(chǎn)流程圖1，3汽化器；2，4反應(yīng)器；5壓縮機(jī)；6氣液分離器；7預(yù)餾塔；8重組分塔；9異構(gòu)物塔從預(yù)餾塔塔釜采出的物流進(jìn)入重組分塔，該塔的操作壓力同樣為 0.12 MPa，頂部溫度 120，塔底溫度 130。從塔頂出來的氣相物流經(jīng)冷凝后大部分回流，小部分循環(huán)回預(yù)分餾塔，重組分自塔

53、底采出，混合醇自塔側(cè)線流出后進(jìn)入正丁醇/異丁醇塔，該塔的操作壓力為 0.15 MPa，塔頂溫度為 80，塔釜溫度為 102，塔頂采出異丁醇產(chǎn)品，塔釜采出正丁醇產(chǎn)品。 丁醇精制方案選擇及說明本項(xiàng)目同時(shí)生產(chǎn)有正丁醇和異丁醇，按常規(guī)的精制工藝應(yīng)采用三塔流程，即脫輕塔（預(yù)鎦塔）、脫重塔和異構(gòu)物塔，但根據(jù)模擬計(jì)算，由于第三工段的兩塔已將水脫到可忽略影響的濃度，此處不會形成丁醇、輕組分和水的共沸物，且通過設(shè)置合理?xiàng)l件，氣液分離器中的氫氣分離較徹底，所以完全可以省掉預(yù)鎦塔，只保留脫重塔和異構(gòu)物塔。由于異構(gòu)物塔分離的正異丁醇沸點(diǎn)接近，相對揮發(fā)度很小，分離難度較大，異構(gòu)物的塔板數(shù)很多，塔負(fù)荷很大，故本設(shè)計(jì)將其改

54、造為熱泵精餾塔，節(jié)省了大量能耗，經(jīng)濟(jì)性明顯。的丁醇精制模擬流程如下圖所示。丁醇精餾塔（脫重塔）和異構(gòu)物分離塔均為常壓操作，脫重塔塔頂溫度117.8，塔底溫度 129.0，塔頂采出質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0.999 的正異丁醇，塔底采出質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0.370 的丁醇重組分溶液，送第五工段回收丁醇。脫重塔的塔頂液體送異構(gòu)物塔分離，同時(shí)將第五工段隔壁精餾塔采出的不合格正異丁醇送異構(gòu)物塔，最終分出優(yōu)等品正丁醇（0.995GB/T 6027-1998）和優(yōu)等品異丁醇（0.9933270-2002）。HG/T圖 3-10異丁醇生產(chǎn)工段模擬流程圖（5）殘液回收工段圖 3-11殘液回收工段模擬流程圖來自第三工段和第四工段的重

55、組分廢液經(jīng)冷卻后從廢液吸收塔頂進(jìn)料，用于吸收第三工段加氫尾氣中的異辛醇、異丁醇，塔頂氣體送氫氣膜分離單元提純得到加氫用的氫氣循環(huán)回第三工段，吸收液送入隔壁精餾塔分離，塔頂?shù)玫疆惗〈迹?.935）送異構(gòu)物塔，第 8 塊塔板進(jìn)料，塔底得到辛烯醛（0.990）送辛烯醛儲罐，側(cè)線采出正丁醇（0.982）送異構(gòu)物塔，第 53 塊塔板進(jìn)料。增加廢氣液回收處理工段能達(dá)到三個(gè)目的：回收了廢氣液中的有用組分，增加了產(chǎn)品產(chǎn)量；提高了第三工段加氫尾氣中氫氣的純度，有利于后續(xù)的氫氣膜分離操作，使膜分離得到度加氫氫氣變得更加容易；3）使用了先進(jìn)的隔壁精餾技術(shù)分離三組分，節(jié)省設(shè)備投資和能量消耗。（6） 氫氣膜分離單元?dú)怏w

56、膜分離技術(shù)是一種新型的化工分離技術(shù)。由于它具有能耗低、投資省、占地面積小和使用方便等特點(diǎn)，現(xiàn)已在和化工工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。 在氣體膜分離技術(shù)中，氫氣分離膜占有很大的。到目前為止，氫氣膜分離技術(shù)是開發(fā)應(yīng)用得最早，技術(shù)上最成熟，取得的經(jīng)濟(jì)效益十分顯著的氣體膜分離技術(shù)。本設(shè)計(jì)設(shè)置氫氣膜分離單元主要是考慮回收大部分加氫尾氣中的氫氣，因?yàn)榧託湮矚獗旧碛幸欢ǖ膲毫?，且?jīng)過第五工段吸收丁醇后濃度得到提高，達(dá)到了86.1%（wt.），所以利用膜分離的方法回收氫氣能收到很好的經(jīng)濟(jì)性。本設(shè)計(jì)的氫氣膜分離單元示意如下圖。經(jīng)過第五工段吸收后的加氫尾氣送入氫氣膜分離裝置，回收 70%純度達(dá) 99.9%的氫氣循環(huán)回第三

57、工段用于加氫，減少了新鮮氫氣的補(bǔ)充量，節(jié)省了生產(chǎn)成本，非滲透氣送燃?xì)饪偣茏魅細(xì)狻D 3-12 氫氣膜分離單元示意圖第四章 項(xiàng)目節(jié)水概況4.1 設(shè)計(jì)原則本項(xiàng)目根據(jù)水法、 節(jié)約能源法等法律、標(biāo)準(zhǔn)，將工藝生產(chǎn)過程設(shè)計(jì)與節(jié)能設(shè)施綜合考慮，選用先進(jìn)、成熟、可靠的節(jié)能新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備及新材料（包括新催化劑、新溶劑等），以提高工藝過程中能源的轉(zhuǎn)換和利用效率，減少能源消耗。并對工藝流程、操作條件和自控方案應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化，并選用節(jié)能型設(shè)備；節(jié)能措施的采用應(yīng)考慮投資效益。4.2 設(shè)計(jì)背景4.2.1 中國水資源現(xiàn)狀中國水資源總量豐富，但人均水資源占有量僅相當(dāng)于世界人均水資源占有量的 1/4，位列世界第 1

58、21 位，是600認(rèn)定的“水資源緊缺”國家。在多個(gè)城市中，有 400 多個(gè)城市存在供水不足的問題，其中缺水比較嚴(yán)重的城市有 110 個(gè)不均。占城市缺水年總量達(dá) 60 億立方米。水資源在面積三分之一的長江以南地區(qū)擁范圍的分布嚴(yán)重有五分之四的水量，而面積廣大的北方地區(qū)只擁有不足五分之一的水量，其 中西北內(nèi)陸的水資源量僅占的 4.6。中國水資源分布圖如圖 4-1 所示。圖 4-1中國水資源分布圖我國多年平均降水量約 6 萬億立方米，其中 54即 3.2 萬億立方米左右通過土壤蒸發(fā)和植物散布又回到大氣中，余下的約有 2.8 萬億立方米絕大部分形成了地面徑流和極少數(shù)滲入。這就是我國擁有的淡水資源總量，這

59、一總量低于巴西、俄羅斯、和尼西亞，居世界第六位。但因人口基數(shù)大，人均擁有水資源量是很少的，僅為 2200 立方米，占世界人均占有量的四分之一。，我國人口在 2030 年將進(jìn)入時(shí)期，屆時(shí)人均水資源量大約只有 1750立方米，中國將成為嚴(yán)重缺水的國家。干旱缺水已成為制約中國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的最重要之一668 座城市中有 400 多座缺水，日缺水量達(dá) 1600 萬立方米，每年就影響工業(yè)產(chǎn)值達(dá) 2300 億元。此外，伴隨著主要河流下游及干流普遍出現(xiàn)的斷流和水位的大幅度下降，還引起了如沙塵暴頻發(fā)等生態(tài)環(huán)境的問題。為了改變這些現(xiàn)狀，中國投資 4860 億，于 2002 年底啟動“南水北調(diào)工程”，計(jì)劃用 6 到

60、 8 年時(shí)間，分別建設(shè)東、中、西三條輸水干渠，連接長江、淮河、和海河四大水系，向北方“注水”。人們期望這項(xiàng)工程能發(fā)揮巨大作用，但資源部，“不節(jié)約用水，南水北調(diào)也難以根本解決缺水問題”。圖 4-2 世界主要國家人均水資源量水是人類生存、生活、生產(chǎn)和維持良好的生態(tài)環(huán)境不可缺少的基本條件，還是地球上一種重要的自然資源，它的多種功能其他資源無法替代的，包括生命支持功能，生產(chǎn)支持功能，環(huán)境功能，此外，發(fā)電、航運(yùn)、景觀和自然美等。雖然水是可更新的資源，但隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，中國水資源狀況不容樂觀。因此應(yīng)該做到節(jié)約用水，減少水資源的浪費(fèi)。21 世紀(jì)被稱為水的世紀(jì)，中國水務(wù)行業(yè)迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。據(jù)，中