爾濱理工-legendary戰(zhàn)隊(duì)8創(chuàng)新性說明

1、目錄1.工藝流程的創(chuàng)新11.1 流程中的物料循環(huán)：11.1.1 氫氣的循環(huán)11.1.2 丙烷的循環(huán)11.1.3 聚丙烯工段丙烯的循環(huán)21.1.4 丙烯環(huán)氧化工段丙烯的循環(huán)31.1.5 乙苯與氧氣的循環(huán)41.2 催化劑創(chuàng)新52.過程設(shè)備的創(chuàng)新72.1 隔壁精餾分離技術(shù)73.節(jié)能創(chuàng)新7換熱網(wǎng)路的優(yōu)化7廢熱回收節(jié)能83.3 Water design 用水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化94.環(huán)境評價(jià)與 Hazop 安全分析創(chuàng)新9環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)創(chuàng)新9HAZOP 安全分析101.工藝流程的創(chuàng)新1.1 流程中的物料循環(huán)：在化工流程中實(shí)現(xiàn)原料的循環(huán)利用是十分必要的，在流程的設(shè)計(jì)與模擬中，對所有的原料與中間產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了循環(huán)利用，大大提高

2、原料的利用率，節(jié)約成本。1.1.1 氫氣的循環(huán)氫氣模擬流程如圖 1-1 和 1-2 所示：圖 1-1 氫氣循環(huán)模擬流程 1圖 1-2 氫氣循環(huán)模擬流程 2經(jīng)過丙烷脫氫后產(chǎn)生的氫氣在經(jīng)過深冷分離裝置分離后，純度達(dá) 96%以上，這部分氫氣一部分作為純凈氫氣送回總廠，另一部分則與丙烷按氫烴比 1:1 的比例混合后重新進(jìn)入丙烷脫氫反應(yīng)系統(tǒng)。1.1.2 丙烷的循環(huán)丙烷循環(huán)模擬流程如圖 1-3 和 1-4 所示：1圖 1-3 丙烷循環(huán)模擬流程 1圖 1-4 丙烷循環(huán)模擬流程 2經(jīng)過 4 個并聯(lián)的丙烷丙烯分離塔分離后的丙烷經(jīng)過混合器混合后循環(huán)，并與進(jìn)料丙烷混合，一同作為進(jìn)料進(jìn)入丙烷精致工段。1.1.2 聚丙

3、烯工段丙烯的循環(huán)聚丙烯工段丙烯的循環(huán)模擬流程如圖 1-5 所示：2圖 1-5 聚丙烯工段丙烯循環(huán)模擬流程由丙烯聚合工段模擬的流程圖的可以看出：在氣相流化床中未反應(yīng)的丙烯在循環(huán)回路中通過壓縮機(jī)的加壓與調(diào)溫水系統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)，重新循環(huán)回丙烯進(jìn)料系統(tǒng)中，與多種原料一同進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)。1.1.3丙烯環(huán)氧化工段丙烯的循環(huán)丙烯環(huán)氧化工段丙烯循環(huán)模擬流程如圖 1-6 和 1-7 所示：圖 1-6 丙烯環(huán)氧化工段丙烯循環(huán)模擬流程 13圖 1-7 丙烯環(huán)氧化工段丙烯循環(huán)模擬流程 2在環(huán)氧丙烷工段存在兩處丙烯的循環(huán)。經(jīng)過環(huán)氧化反應(yīng)器后未反應(yīng)的的丙烯在閃蒸罐 V4 中進(jìn)行閃蒸，其中氣相丙烯進(jìn)行循環(huán)。接下來未閃蒸除凈的丙

4、烯進(jìn)入丙烯分離塔脫除剩下的丙烯，脫除后的丙烯也進(jìn)行循環(huán)，這兩股循環(huán)的丙烯與進(jìn)料丙烯在混合器中混合后一同進(jìn)入環(huán)氧化反應(yīng)器。1.1.4乙苯與氧氣的循環(huán)乙苯與氧氣循環(huán)模擬流程如圖 1-8、1-9 和 1-10 所示：圖 1-8 乙苯與氧氣循環(huán)模擬流程 14圖 1-9 乙苯與氧氣循環(huán)模擬流程 1圖 1-10 乙苯與氧氣循環(huán)模擬流程 1由進(jìn)料乙苯與氧氣在乙苯過氧化反應(yīng)器反應(yīng)后，兩者都未完全反應(yīng)，其中氧氣經(jīng)過兩個閃蒸罐連續(xù)閃蒸，在閃蒸罐中閃蒸出的氧氣循環(huán)回原料進(jìn)料處。而脫除氧氣后的物料中含有乙苯與過氧化氫乙苯，因此通過乙苯分離塔分離出乙苯，分離出的乙苯同樣循環(huán)回物料進(jìn)料處，與進(jìn)料物料混合后一同進(jìn)入反應(yīng)體系

5、。1.2 催化劑創(chuàng)新反應(yīng)系統(tǒng)對于一個工藝來說的，它對后續(xù)工藝起著決定性的作用。5該工藝的脫氫反應(yīng)系統(tǒng)采用 UOP 公司的 Oleflex 工藝，四臺固定床反應(yīng)器串聯(lián)連接。在此工藝的基礎(chǔ)上，結(jié)合自己的思考做了一些改進(jìn)。選用的催化劑為 PtSnNa/ZSM-5 催化劑。ZSM-5 沸石是Mobile oil 公司于本世紀(jì)六十年代末出來的一種含有機(jī)胺陽離子的新型沸石子篩。由于它在化學(xué)組成、晶體結(jié)構(gòu)及物化性質(zhì)方面具有許多獨(dú)特性,因此在很多有機(jī)催化反應(yīng)中顯示出了優(yōu)異的催化效能,在工業(yè)上得到了越來越廣泛的應(yīng)用,成為石油化工的一種頗有前途的新型催化劑。ZSM-5 沸石的熱穩(wěn)定性很高，到目前為止，ZSM-5

6、是已知沸石中熱穩(wěn)定性最高者之一，用它作為烴類裂解催化劑，可經(jīng)受再生催化劑時(shí)的高溫。并且具有以下的優(yōu)點(diǎn)：（1）良好的耐酸性和水蒸氣穩(wěn)定性；（2）ZSM-5 不易積碳，其孔口的有效形伏、大小及孔道的彎曲，大的縮合物的形成和積累；了龐（3）ZSM-5 骨架中無大于孔道的空腔(籠)存在，所以限制了來自副反應(yīng)的大縮合分子的形成。從而使 ZSM-5 催化劑積炭的可能性減少；（4） ZSM-5 催化劑還有優(yōu)異的擇形選擇性。（5）相比催化劑 PtSn/Al2O3，該催化劑允許操作空速比原設(shè)計(jì)高 20%的條件下進(jìn)行，反應(yīng)器可以設(shè)計(jì)的更小，中間加熱器操作溫度還可降低。反應(yīng)溫度由 650降到 500；（6）反應(yīng)壓力

7、為 2Mpa 的條件下，丙烷轉(zhuǎn)化率為 76%，選擇性達(dá)到 96%以上，相對工藝的催化劑提高 11%左右。（7）此催化劑可以較少催化劑的結(jié)焦，減少副產(chǎn)物的生成。（8）催化劑使用時(shí)間長，相較催化劑 7-14 天的使用周期，其使用周期可達(dá)一個月之久；（9）重生時(shí)間短，只需 12 小時(shí)左右即可實(shí)現(xiàn)重生。62.過程設(shè)備的創(chuàng)新2.1 隔壁精餾分離技術(shù)采用隔壁精餾技術(shù)分離三組分，與兩塔流程相比，PETLYUK 塔冷凝器能耗為 5.6*106 kW，比雙塔精餾節(jié)省冷耗 22.53%；再沸器負(fù)荷 6.2*106kW，比雙塔精餾節(jié)省熱耗 50.72%。且減少了設(shè)備投資。本工藝中，第四工段（丙烯工段環(huán)氧化）的脫丙烯

8、塔（T0501）的塔底氧丙烷、苯乙醇和的摩爾含量分別為 0.837、0.157 和 0.006，利用分隔壁精餾塔替代兩塔系統(tǒng)能夠直接分離出三種組分的濃溶液，其氧丙烷純度達(dá)0.998，苯乙醇純度達(dá) 0.991，其氧丙烷直接打入環(huán)氧丙烷儲罐，而苯乙醇與R0402 反應(yīng)器下部出來的液相苯乙醇混合，送入苯乙醇儲罐。與兩塔流程相比，采用隔壁精餾技術(shù)，可節(jié)省冷耗 22.53%，節(jié)省熱耗 50.72%，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。隔壁精餾模擬流程如圖 2-1 所示：圖 2-1隔壁精餾模擬流程圖3.節(jié)能創(chuàng)新3.1 換熱網(wǎng)路的優(yōu)化使用 Aspen Energyyzer 能量分析器對全流程進(jìn)行熱集成網(wǎng)絡(luò)分析，結(jié)果表明全流

9、程能進(jìn)行比較合理的能量匹配利用，經(jīng)過對換熱網(wǎng)絡(luò)的改造，最終得到了如下圖 3-1 所示的熱集成方案。7圖 3-1全流程熱集成示意圖進(jìn)行冷熱流股匹配后，全流程公用工程耗量下降明顯，達(dá)到了較好的節(jié)能效果，熱集成前后冷熱公用工程對比情況如下表 3-1 所示。表 3-1熱集成前后冷熱公用工程對比項(xiàng)目熱公用工程（kJ/h）冷公用工程（kJ/h）2.4271082.537108匹配前1.4161081.301108匹配后總節(jié)能百分率41.65%48.71%3.2 廢熱回收節(jié)能采用廢熱回收技術(shù)，采用廢熱鍋爐對乙苯過氧化反應(yīng)器和丙烯環(huán)氧化反應(yīng)器的熱量進(jìn)行了回收，來產(chǎn)生低壓蒸汽，熱量回收情況如表 3-2 所示：表

10、 3-2 熱量回收一覽表熱量（kJ/h）序號名稱1反應(yīng)器 R0401 移熱2.5201072反應(yīng)器 R0402 移熱1.727107總計(jì)4.27410783.3 Water design 用水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化使用 Water Design，利用水夾點(diǎn)技術(shù)，對用水網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行系統(tǒng)地分析，確定用水單元在利用的可能性，同時(shí)確定所需水的最小流率。經(jīng)過對用水網(wǎng)絡(luò)的改造，最終得到了水集成方案如下圖 3-1 所示。圖 3-1全流程熱集成示意圖用水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化對比如表 3-3 所示：表3-3 用水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化對比用水網(wǎng)絡(luò)水源新鮮水用量節(jié)水率211.233t/h初步全部新鮮水54.79%95.95t/h優(yōu)化再生復(fù)用4.環(huán)境評價(jià)與

11、Hazop 安全分析創(chuàng)新4.1 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)創(chuàng)新本項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)利用 risk system，重點(diǎn)對丙烷、丙烯、乙苯、環(huán)氧丙烷儲罐區(qū)進(jìn)行氣液泄漏量計(jì)算、閃蒸量計(jì)算、蒸發(fā)量計(jì)算、災(zāi)事故模型、9沸騰液體擴(kuò)散蒸汽模型、丙烯泄漏事故模型。根據(jù)本次風(fēng)險(xiǎn)影響結(jié)果可知，在設(shè)定的最大事故情況下，得到罐區(qū)及擴(kuò)散的致死濃度范圍，本項(xiàng)目將對此范圍內(nèi)的人群做好事故狀態(tài)下的應(yīng)急防護(hù)措施，制訂事故應(yīng)急預(yù)案，并做好應(yīng)急知識的培訓(xùn)及演練，事故發(fā)生后應(yīng)立即啟動相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，以使風(fēng)險(xiǎn)事故的影響降到最低。通過對 risk system的使用，可以快速而準(zhǔn)確的對丙烷、丙烯、乙苯和環(huán)氧丙烷儲罐進(jìn)行事故源分析，從而確定其半徑，或十分鐘物

12、質(zhì)的泄漏量等參數(shù)，來指導(dǎo)于生產(chǎn)與環(huán)境保護(hù)。具體分析過程見 risk system 源文件與其相對應(yīng)的 risk system 分析文檔。4.2 HAZOP 安全分析對于的的分析，使用了 HAZOP 安全分析的方法。HAZOP 安全分析能夠預(yù)期分析、發(fā)現(xiàn)問題，將消滅在最初階段是人們最想得到的結(jié)果。這就是安全評價(jià)所要解決的主要問題。與可操作性分析方法以其分析全面、系統(tǒng)、細(xì)致等突出優(yōu)勢成為目前危險(xiǎn)性分析領(lǐng)域最盛行的分析方法之一。識別設(shè)計(jì)、操作程序和設(shè)備中的潛在，將項(xiàng)目中的盡可能消滅在項(xiàng)目實(shí)施的早期階段，節(jié)省投資。HAZOP 分析組應(yīng)包括設(shè)計(jì)者和操作等，采用系統(tǒng)分析的方法，以便能夠識別出設(shè)計(jì)中存在的潛在。HAZOP 既適用于