12.源文件8創(chuàng)新點(diǎn)簡要說明

1、目錄第一章 清潔生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新21.1 綠色催化劑應(yīng)用21.2 三廢資源化處理技術(shù)21.2.1 廢水處理21.2.2 廢氣處理31.2.3 固體廢棄物處理31.3 單碳排放減少4第二章反應(yīng)技術(shù)及分離技術(shù)創(chuàng)新52.1 高效反應(yīng)新工藝52.1.1 丙烯腈生產(chǎn)過程急冷工段創(chuàng)新52.1.2 成品丙烯腈前除噁唑的技術(shù)創(chuàng)新52.1.3 乙腈工段 2 塔 1 膜工藝技術(shù)創(chuàng)新62.2 高效分離新技術(shù)62.2.1 變溫/變壓吸附分離技術(shù)62.2.2 回收塔側(cè)線出料技術(shù)72.3 反應(yīng)分離集成技術(shù)72.3.1 丙烯腈急冷反應(yīng)分離7第三章過程節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新93.1 換熱網(wǎng)絡(luò)集成優(yōu)化93.2 相變潛熱的多效利用技術(shù)103.

2、2.1 反應(yīng)器撤熱節(jié)能技術(shù)應(yīng)用103.2.2 四效蒸發(fā)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用11第四章新型過程設(shè)備應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新124.1 反應(yīng)器結(jié)構(gòu)創(chuàng)新124.2 分離設(shè)備結(jié)構(gòu)創(chuàng)新134.2.1 變溫吸附系統(tǒng)膜分離技術(shù)應(yīng)用134.2.2 變壓吸附回收丙烷技術(shù)應(yīng)用134.3 換熱設(shè)備結(jié)構(gòu)創(chuàng)新14第一章 清潔生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新1.1 綠色催化劑應(yīng)用丙烷的氨氧化過程采取的催化劑主要有三種研究方向，其中第三類是釩鋁氧氮化物(VAlON),其通式為VAlxOyNzHn。這類催化劑具有堿性/氧化還原的雙功能催化活性中心。VAlON 催化劑在丙烯腈選擇性和收率上所占優(yōu)勢不大,但丙烯腈時(shí)空收率(催化劑每小時(shí)丙烯腈生成量)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它催化劑。

3、VAlON 催化劑之所以具有較高空間收率主要與其能適應(yīng)高空速條件有關(guān)。在丙烷低轉(zhuǎn)化率的情況下,高空間收率決定了催化劑的實(shí)際效率,因而VAlON 催化體系是一種具有發(fā)展前景的催化體系。國內(nèi)有華東理工大學(xué)汪國軍的博士也提到該催化劑，產(chǎn)品中僅有丙烯腈，乙腈，COx，沒有丙烯、和其他含氧有機(jī)化合物，即使在高于化學(xué)計(jì)量的氧化條件下，同樣沒有上述產(chǎn)物，因此和 Sb-V 和Mo-V 催化劑相比，該催化劑完全可以稱為環(huán)境友好催化劑，雖然目前該催化劑的丙烯腈收率不高，但隨著反應(yīng)時(shí)間的進(jìn)行，丙烯腈的產(chǎn)率基本保持不變，有良好的穩(wěn)定性。1.2 三廢資源化處理技術(shù)1.2.1 廢水處理本項(xiàng)目廢水主要來自于急冷塔塔釜，首先

4、將其送至四效蒸發(fā)工段進(jìn)行預(yù)處理，這樣不僅提高了原料液濃度，而且節(jié)省了大量的水源和一定量的蒸汽，對系統(tǒng)的節(jié)能減排具有實(shí)際意義。經(jīng)四效蒸發(fā)處理后的廢水，其中 55%廢水經(jīng)換熱回收熱量后返回四效蒸發(fā)，另外的 45%廢水與其余工段產(chǎn)生的廢水部分，部分送至生化處理。我廠采用的生物處理法為生物倍增工藝技術(shù)，生化段出水水質(zhì)遠(yuǎn)優(yōu)于設(shè)計(jì)出水水質(zhì)，節(jié)省后段深度處理占地、投資及運(yùn)行成本。1.2.2 廢氣處理本項(xiàng)目產(chǎn)生的廢氣主要為氮?dú)?、一氧化碳、丙烷等，其中丙烷可由變溫變壓吸附工段進(jìn)行回收再利用，其余氣體使用高溫燃燒法尾氣裝置進(jìn)行，并對后的高溫?zé)煔膺M(jìn)行熱量回收，產(chǎn)生的蒸汽加以綜合利用，是一項(xiàng)既能保護(hù)環(huán)境，又能提高能量

5、利用效率的技術(shù)。高溫燃燒( AOGI) 是處理各種含有機(jī)類污染物尾氣的最為有效的方法，國外同類裝置大多采用這種方法處理丙烯腈吸收塔尾氣。高溫燃燒法的主要設(shè)備是一臺(tái)爐。丙烯腈吸收塔尾氣、和空氣在爐內(nèi)通過火焰燃燒使尾氣中的烴類、一氧化碳、丙烯腈等有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化成和水隨煙氣一起排放到大氣，并可通過控制燃燒溫度和空氣過剩量來控制煙氣中的NOx 量，使之符合有關(guān)環(huán)保規(guī)定。在爐內(nèi)可設(shè)置熱回收設(shè)施回收余熱，副產(chǎn) 4.1MPa 的過熱蒸汽。PCC 公司的高溫燃燒處理技術(shù)應(yīng)用較廣，有 15 項(xiàng)應(yīng)用業(yè)績。BP 公司的260kt/a 丙兩個(gè)丙烯腈工廠均采用了PCC 技術(shù)，國內(nèi)正在合資建設(shè)的烯腈裝置也采用了PCC 技術(shù)

6、來處理丙烯腈吸收塔尾氣。賽科BHK 公司也擁有同類技術(shù)，有 5 項(xiàng)應(yīng)用業(yè)績。安慶丙烯腈裝置 1999年接受綠色能源計(jì)劃并采用BHK 技術(shù)于 2001 年底建成了丙烯腈吸收塔尾氣和廢水裝置及熱量回收系統(tǒng)，并已通過國家驗(yàn)收。1.2.3 固體廢棄物處理本項(xiàng)目的固體廢棄物主要為廢催化劑等，采用主要采用濕法回收催化劑。濕法是用酸式堿溶解廢催化劑主要組分以便與載體分離，將濾液純化，再進(jìn)行中和沉淀，得到貴金屬的氫氧化物或鹽類，然后干燥，必要時(shí)進(jìn)行進(jìn)一步加工成所需產(chǎn)品，這些產(chǎn)品可以作為催化劑材料被再次利用。如濕化法處理時(shí)載體溶解，金屬存在于殘?jiān)?，可用電解法還原得到最終有效產(chǎn)物貴金屬。本環(huán)保技術(shù)體現(xiàn)國家“環(huán)境

7、?！钡木窦碍h(huán)?！叭瑫r(shí)”精神：防治污染及其他公害的設(shè)施與工程，同時(shí)設(shè)計(jì)，同時(shí)施工，同時(shí)投入使用。1.3 單碳排放減少從吸收塔塔頂流出的氣體中水分以及（CO2）混合物，通過脫碳膜吸附首先將其中的（CO2）吸收，并進(jìn)入下一流程變溫脫濕出去其中水分，減輕對于后續(xù)的變壓吸附的負(fù)荷以及水分對于吸附物質(zhì)的損害，提高設(shè)備使用年限的同時(shí)，分離廢氣，減少污染。下表是兩塔方案（常規(guī)）時(shí)間分配表：吸附器08h816h分子篩脫水塔A吸附加熱/冷卻分子篩脫水塔B加熱/冷卻吸附第二章反應(yīng)技術(shù)及分離技術(shù)創(chuàng)新2.1 高效反應(yīng)新工藝2.1.1 丙烯腈生產(chǎn)過程急冷工段創(chuàng)新本工藝?yán)昧姿釟涠@受熱不穩(wěn)定易于分解的原理，使用第一磷

8、酸銨水溶液(其中銨離子與磷酸根離子之比為至 0.7，但不超過 1.3)，使在反應(yīng)區(qū)內(nèi)由氨、氧和丙烷反應(yīng)生成丙烯腈過獲得的反應(yīng)器流出物驟冷，從而吸收氨形成比所述第一溶液更富含銨離子的第二磷酸銨溶液；加熱該第二溶液到高溫，以便降低第二溶液中銨離子含量到基本與第一溶液在同一水平上，以產(chǎn)生含氨和水的蒸汽流；提高該蒸汽流中氨的摩爾濃度并使該蒸汽流再循環(huán)進(jìn)入所述流化床反應(yīng)器中，從而實(shí)現(xiàn)對氨和第一磷酸水溶液的雙回收利用。目前，傳統(tǒng)的吸收未反應(yīng)氨的方法均采用急冷水中摻入硫酸除去未反應(yīng)氨；在此操作過，較先進(jìn)的工藝是采用一段式急冷塔，并通過和調(diào)控全塔微酸環(huán)境來減少丙烯腈、氫酸損失，將塔釜生成的硫酸銨溶液送至硫銨回

9、收裝置或硫銨類產(chǎn)品生產(chǎn)裝置。但是由于回收硫銨所需成本較高，硫銨用作化化肥時(shí)品質(zhì)不高容易造成土地板結(jié)等，轉(zhuǎn)而選擇利用磷酸氫銨循環(huán)工藝對反應(yīng)流出物進(jìn)行急冷，采用兩段式急冷塔保證氨全部被吸收。該工藝不僅避免了硫銨回收的高成本低利潤，也避免了傳統(tǒng)工藝對環(huán)境的破壞，保證了經(jīng)濟(jì)利益與環(huán)境保護(hù)兩者雙贏。2.1.2 成品丙烯腈前除噁唑的技術(shù)創(chuàng)新丙烯腈提純裝置在蒸餾裝置之前設(shè)置有粗腈過濾器，粗腈過濾器可填充有在與丙烯腈原料接觸時(shí)去除噁唑有機(jī)物的吸附劑，這樣就使丙烯腈原料首先去除噁唑后再進(jìn)入蒸餾裝置去掉重組分。進(jìn)一步的，丙烯腈提純裝置在粗腈過濾器的出料口分成，其中一路進(jìn)入蒸餾裝置中提純，而另一路直接進(jìn)入精腈罐中，

10、這樣在提純裝置的工作過，精腈儲(chǔ)料罐中始終有部分過蒸餾的丙烯腈的持續(xù) 流入而降低純度，使丙烯腈不易發(fā)生自聚合。進(jìn)一步的，管道上還設(shè)有分配閥，利用分配閥可對下游管道所對應(yīng)精腈存料罐第一、二進(jìn)料口的流量進(jìn)行調(diào)控，而使丙烯腈提純裝置所獲 得丙烯腈純度和抗自聚性達(dá)到最好。2.1.3 乙腈工段 2 塔 1 膜工藝技術(shù)創(chuàng)新從傳統(tǒng)的“三塔一反”工藝，減壓加壓改變水與乙腈混合物的共沸點(diǎn)，從而達(dá)到脫水精制的目的。本項(xiàng)目中，由于使用的催化劑不產(chǎn)生氫酸，減少了第二脫氫塔，參考專利 CN 104592055 A 應(yīng)用滲透汽化膜技術(shù)，也就是通過在減壓蒸餾塔后增加滲透汽化膜裝置，除去其中部分水分，減少加壓塔塔頂產(chǎn)物量，降低

11、兩塔汽化量，從而降低能耗。2.2 高效分離新技術(shù)2.2.1 變溫/變壓吸附分離技術(shù)丙烷回收主要利用了變溫吸附系統(tǒng)和變壓吸附系統(tǒng)。變溫吸附系統(tǒng)包括膜分離器，水膜分離器和變溫吸附裝置。在回收丙烷階段，回收氣所含的氣體成分主要是氮?dú)猓?，以及少部分水和二氧化碳，同時(shí)也會(huì)有極少量丙烯腈與乙腈等產(chǎn)品被帶出。首先分別利用膜分離器和水膜分離器去除大部分的和水，再進(jìn)一步利用變溫吸附裝置將殘留在回收氣中的水全部去掉。將干燥后的氣體通入變壓吸附裝置，采用選擇性烴吸附分離體系的循環(huán)工藝，可將循環(huán)物流中的惰性氣體和碳氧化物選擇性地除去，原料丙烷可全部被回收。傳統(tǒng)的工業(yè)氣體干燥方法包括：吸收法，低溫法，氣提法，吸附法

12、。針對本工藝回收氣成分簡單，但對氣體濕度有嚴(yán)格要求的特點(diǎn)，選擇了吸附法去除回收氣中的水分。與其他其他干燥工藝相比，變溫吸附法不需要消耗吸收劑，耗能低，效率高，易于控制。變壓吸附分離技術(shù)是一種循環(huán)過程，利用吸附劑對混合氣中各組分吸附選擇性的不同，以及在加壓下吸附，減壓或抽真空下脫附的原理來完成混合氣體的分離，一般在常溫、低于 2MPa 壓力下進(jìn)行，既可對混合氣體本體進(jìn)行分離取得純組分，也可對不純氣體脫除以達(dá)到精制氣體的目的，另外還可以將原料氣中預(yù)處理與原料氣的本體吸附分離同時(shí)進(jìn)行，從而簡化了工藝流程。采用變壓吸附法進(jìn)行分離，操作簡單、能耗較低，自動(dòng)化程度高，且吸附劑使用壽命長，預(yù)處理要求不高，操

13、作彈性大，適用于各種規(guī)模。與變壓吸附相比，其他幾種分離方法存在投資高，能耗較高，運(yùn)行成本高，因此選擇變壓吸附法回收丙烷氣體。2.2.2 回收塔側(cè)線出料技術(shù)本工藝采取側(cè)線乙腈的方式，可以取消乙腈塔，故可大大節(jié)約熱能，不采用復(fù)合塔工藝時(shí)，塔釜液乙腈濃度非常低，需增加乙腈塔將乙腈提濃。復(fù)合塔的工藝為乙腈從側(cè)線采出，采出氣相進(jìn)入乙腈塔，乙腈塔為乙腈與水初分離的裝置。由于整個(gè)系統(tǒng)會(huì)作為大循環(huán)，因此乙腈塔應(yīng)將大部分乙腈采出，否則，后續(xù)接好循環(huán)后，乙腈的濃度會(huì)大幅攀升，將無法保證成品塔中乙腈的濃度水平。因此設(shè)計(jì)此側(cè)線時(shí)需要考慮乙腈的回收率。側(cè)線出料的位置將會(huì)影響塔頂丙烯腈的回收率，同時(shí)，受乙腈精制單元所限，

14、側(cè)線出料不能夾帶過多的丙烯腈，根據(jù)操作工給出的工藝指標(biāo)，乙腈塔頂餾出物的丙烯腈含量必須少于 0.15%，本設(shè)計(jì)中，丙烯腈含量為 128PPM。2.3 反應(yīng)分離集成技術(shù)2.3.1 丙烯腈急冷反應(yīng)分離本工藝?yán)昧姿釟涠@受熱不穩(wěn)定易于分解的原理，使用第一磷酸銨水溶液(其中銨離子與磷酸根離子之比為至 0.7，但不超過 1.3)，使在反應(yīng)區(qū)內(nèi)由氨、氧和丙烷反應(yīng)生成丙烯腈過獲得的反應(yīng)器流出物驟冷，從而吸收氨形成比所述第一溶液更富含銨離子的第二磷酸銨溶液；加熱該第二溶液到高溫，以便降低第二溶液中銨離子含量到基本與第一溶液在同一水平上，以產(chǎn)生含氨和水的蒸汽流；提高該蒸汽流中氨的摩爾濃度并使該蒸汽流再循環(huán)進(jìn)入

15、所述流化床反應(yīng)器中，從而實(shí)現(xiàn)對氨和第一磷酸水溶液的雙回收利用。目前，傳統(tǒng)的吸收未反應(yīng)氨的方法均采用急冷水中摻入硫酸除去未反應(yīng)氨；在此操作過，較先進(jìn)的工藝是采用一段式急冷塔，并通過和調(diào)控全塔微酸環(huán)境來減少丙烯腈、氫酸損失，將塔釜生成的硫酸銨溶液送至硫銨回收裝置或硫銨類產(chǎn)品生產(chǎn)裝置。但是由于回收硫銨所需成本較高，硫銨用作化化肥時(shí)品質(zhì)不高容易造成土地板結(jié)等，轉(zhuǎn)而選擇利用磷酸氫銨循環(huán)工藝對反應(yīng)流出物進(jìn)行急冷，采用兩段式急冷塔保證氨全部被吸收。該工藝不僅避免了硫銨回收的高成本低利潤，也避免了傳統(tǒng)工藝對環(huán)境的破壞，保證了經(jīng)濟(jì)利益與環(huán)境保護(hù)兩者雙贏。第三章過程節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新3.1 換熱網(wǎng)絡(luò)集成優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)的設(shè)

16、計(jì)，度較大所獲得的方案數(shù)目眾多，但是合理的換熱網(wǎng)絡(luò)需要經(jīng)過篩選與優(yōu)化。在設(shè)計(jì)換熱網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要考慮工藝流股換熱的可能性，最好還要將換熱器設(shè)備費(fèi)用等等也考慮進(jìn)去，以獲得最為合理的換熱網(wǎng)絡(luò)。在 Aspen V8.4 給出的 Design 中選取其中最為經(jīng)濟(jì)且換熱面積較小的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行后續(xù)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程。設(shè)計(jì)方案如下圖所示圖 3-1 優(yōu)化前的設(shè)計(jì)方案該換熱網(wǎng)絡(luò)的換熱器數(shù)目有多余，按照最小換熱器臺(tái)數(shù)原則，還可以撤去若干臺(tái)換熱器。該網(wǎng)絡(luò)中有部分換熱器換熱面積很小，熱負(fù)荷也不大，可以刪去。當(dāng)用多種公用工程換熱是，可適當(dāng)較少操作費(fèi)，但與此同時(shí)，設(shè)備費(fèi)用以及換熱器的數(shù)目也了。同樣在使用冷卻水和冷凍水冷卻時(shí)，如果冷

17、卻水冷卻的負(fù)荷較小，則可直接使用制冷劑等等方式，而不使用公用工程以減少換熱器的設(shè)備費(fèi)用。圖優(yōu)化后的換熱網(wǎng)絡(luò)方案（網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化）3-2圖優(yōu)化后的換熱網(wǎng)絡(luò)方案（夾點(diǎn)技術(shù)）3-33.2 相變潛熱的多效利用技術(shù)3.2.1 反應(yīng)器撤熱節(jié)能技術(shù)應(yīng)用撤熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)為移走反應(yīng)器中的反應(yīng)熱，使反應(yīng)器維持在適宜溫度下，同時(shí)產(chǎn)生一定壓力、一定溫度的過熱蒸汽。采用 Aspen Plus 模擬確定相關(guān)參數(shù)。圖 3-4 撤熱水管 Aspen Plus 模擬圖已知反應(yīng)器內(nèi)溫度在 492，考慮壓縮機(jī)所需過熱蒸汽的壓力和溫度，本撤熱系統(tǒng)擬產(chǎn)生壓力為 39.7714bar，溫度為 261.9的過熱蒸汽。外界脫鹽水（40）首先在

18、降氧氣內(nèi)脫氧（過濾除氧）后，由泵壓縮至 39.714bar輸入撤熱水系統(tǒng)。由反應(yīng)器的模擬，已經(jīng)知道反應(yīng)器放熱量為 49.02Gcal/hr，反應(yīng)器出口換熱器（E0105）的放熱量為 28.1939Gcal/hr,撤熱水系統(tǒng)撤出的熱量總計(jì) 77.215Gcal/hr。撤熱水溫度為 40 攝氏度在由此溫度加熱汽化，過熱至 261.9，由能量守恒可以計(jì)算得到所產(chǎn)生蒸汽量為 114332kg/hr。反應(yīng)器出口換熱器冷物流出口溫度設(shè)定為 39.714bar 下飽和液態(tài)水，溫度為 250.5。3.2.2 四效蒸發(fā)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用四效蒸發(fā)是一種高效多程循環(huán)性蒸發(fā)設(shè)備，強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)原理設(shè)定了它具有傳熱效率高，溫差

19、損失小，物料加熱時(shí)間短，不易變質(zhì)，易于多效蒸發(fā)，能耗低，設(shè)備體積小等特點(diǎn)。 本工藝設(shè)計(jì)通過四效蒸發(fā)濃縮急冷塔廢液，回收大部分工藝水，降低了水資源的浪費(fèi)，同時(shí)多效蒸發(fā)減少了能量的損耗。第四章新型過程設(shè)備應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新4.1 反應(yīng)器結(jié)構(gòu)創(chuàng)新旋風(fēng)分離器是丙烯睛流化床反應(yīng)器內(nèi)的關(guān)鍵設(shè)備，它對穩(wěn)定流化操作，控制昂貴催化劑的損耗，保證裝置長周期安全生產(chǎn)起著重要的作用 。長期以來,丙烯睛反應(yīng)器內(nèi)的旋風(fēng)分離器大多采用三級旋風(fēng)分離器。國際大公司均致力于開發(fā)新型級串聯(lián)旋風(fēng)分離器組。其中具有代表性的技術(shù)有兩項(xiàng):一是杜邦公司開發(fā)成功的一種“一串二”的兩級旋風(fēng)分離器,二是國內(nèi)開發(fā)成功的新型“一串一”兩級旋風(fēng)分離器,。圖

20、4-1 旋風(fēng)分離器經(jīng)過對比決定選用國產(chǎn)的一串一兩級旋風(fēng)分離器。我國開發(fā)的新型兩級旋風(fēng)分離器,有以下特點(diǎn):(1)新型兩級旋風(fēng)分離器由兩臺(tái)旋風(fēng)分離器組成,且第一、二級的結(jié)構(gòu)形式各不相同,以適應(yīng)不同的分離要求。其中第一級為 PV 型旋風(fēng)分離器;第二級是新開發(fā)的 PV 一 E 型旋風(fēng)分離器。(2)PV 一E 型旋風(fēng)分離器采用了“分流型”排氣管、“預(yù)排塵”以及“結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化匹配”等新技術(shù),具有效率高、壓降低、操作彈性大、運(yùn)行穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。(3)第一、二級旋風(fēng)分離器在結(jié)構(gòu)、操作氣速和壓降上實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化匹配,使兩級旋風(fēng)分離器具有最佳的分離性能。4.2 分離設(shè)備結(jié)構(gòu)創(chuàng)新4.2.1 變溫吸附系統(tǒng)膜分離技術(shù)應(yīng)用本系統(tǒng)所采用的脫碳膜和脫水膜分離器，均是對的膜分離技術(shù)的應(yīng)用。膜分離技術(shù)是材料科學(xué)和過程工程科學(xué)等諸多學(xué)科交叉結(jié)合、相互滲透而產(chǎn)生的新領(lǐng)域，是當(dāng)代新型高效的共性技術(shù)，特別適合于現(xiàn)代工業(yè)對節(jié)能、低品位原材料再利用和消除環(huán)境污染的需要，成為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。膜分離技術(shù)推廣應(yīng)用的覆蓋面在一定程度上反映一個(gè)國家過程工業(yè)，能源利用和環(huán)境保護(hù)的水平。膜分離技術(shù)以選擇性透過膜為分離介質(zhì)。在常溫下以膜兩側(cè)壓力差或電位差為動(dòng)力，對溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行分離、濃縮、純化。膜分離技術(shù)主