文稿5-創(chuàng)新點(diǎn)概述

1、目錄目錄第 1 章第 2 章2.12.2第 3 章3.13.2資源利用(原料)方案創(chuàng)新1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方案創(chuàng)新2丙烯聚丙烯. 2氫氣多元化利用技術(shù)2反應(yīng)技術(shù)創(chuàng)新3催化精餾技術(shù)3新型催化劑的使用5烷基化反應(yīng)5氧化、分解反應(yīng)5分離技術(shù)創(chuàng)新6多級(jí)冷凝閃蒸與膜分離的結(jié)合6過程節(jié)能降耗技術(shù)創(chuàng)新7熱泵精餾7水集成9夾點(diǎn)技術(shù)9水的再生與利用10環(huán)境保護(hù)技術(shù)創(chuàng)新13新型過程設(shè)備的應(yīng)用14分解反應(yīng)器14加氫反應(yīng)器15催化精餾塔16新型分相器17第 4 章4.1第 5 章5.15.2第 6 章第 7 章7.17.27.37.4I第1章資源利用(原料)方案創(chuàng)新本項(xiàng)目為青島煉化年產(chǎn) 28 萬(wàn)噸丙烯聯(lián)產(chǎn) 36 萬(wàn)噸酚酮項(xiàng)目，

2、主要原料丙烷和苯來自母廠中國(guó)青島煉化。丙烷在國(guó)內(nèi)一般作為燃燒，為尋求能源的最大化利用，本項(xiàng)目充分利用來自母廠煉油裝置副產(chǎn)的液化氣丙烷，將其脫氫后生成丙烯。對(duì)于母廠生產(chǎn)的苯，通過與丙烯進(jìn)行烷基化反應(yīng)生產(chǎn)苯酚、，從而提高苯的附加值。該項(xiàng)目結(jié)合母廠的實(shí)際生產(chǎn)情況，利用丙烷脫氫、丙烯烷基化和異丙苯氧化分解等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了丙烷、苯、丙烯和酚酮的應(yīng)用，打破了丙烷傳統(tǒng)的能源化利用途徑。在與母廠的產(chǎn)品體系有效融合的同時(shí)，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。1第2章產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方案創(chuàng)新2.1 丙烯聚丙烯本項(xiàng)目是為青島煉化設(shè)計(jì)一座生產(chǎn)丙烯、苯酚和的分廠。青島煉化煉油副產(chǎn)液化氣為本項(xiàng)目提供原料，生產(chǎn) 28 萬(wàn)噸/年的丙烯和

3、36 萬(wàn)噸/年的苯酚。本項(xiàng)目生產(chǎn)的聚合級(jí)丙烯與母廠青島煉化年產(chǎn) 20 萬(wàn)噸聚丙烯項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)對(duì)接，我廠制造的丙烯可為總廠生產(chǎn)聚丙烯提供原料，形成丙烯聚丙烯一體化的，既保證上游產(chǎn)品的有效利用，又體現(xiàn)下游產(chǎn)品的拓展，具有產(chǎn)品可分可合、不斷延伸等優(yōu)勢(shì)。2.2 氫氣多元化利用技術(shù)本項(xiàng)目在丙烷脫氫工段生產(chǎn)的氫氣，進(jìn)行膜分離技術(shù)處理后，能夠得到高品質(zhì)的氫氣，一方面作為本項(xiàng)目酚酮精制工段中 -甲基苯乙稀(AMS)加氫反應(yīng)的原料，同時(shí)也可在丙烷脫氫工段作為稀釋劑。剩余的氫氣送往母廠，為柴油加氫、重油加氫脫硫、加氫裂化裝置供應(yīng)部分原料，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于副產(chǎn)氫氣的綜合利用。2第3章反應(yīng)技術(shù)創(chuàng)新3.1 催化精餾技術(shù)催化精餾特

4、指反應(yīng)在固體催化劑上進(jìn)行的反應(yīng)精餾，即將催化劑填充于精餾塔中，它既起加速反應(yīng)的催化作用，又作為填料起分離作用，具有提高主產(chǎn)物的選擇性和原料的轉(zhuǎn)化率、延長(zhǎng)催化劑等優(yōu)點(diǎn)。催化精餾塔由精餾段、提餾段和反應(yīng)段組成，其中精餾段和提餾段與一般的精餾塔無異，可用填料或塔板，反應(yīng)段催化劑裝填方式分為擬固定床和擬填料式。對(duì)于異丙苯生產(chǎn)工段，丙烯與苯進(jìn)行反應(yīng)時(shí)采用可同時(shí)進(jìn)行烷基化和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)的催化精餾塔。該塔由三部分組成，從上往下依次是精餾段，反應(yīng)段，提餾段，其中反應(yīng)段催化劑裝填方式為擬固定床式，其上部主要進(jìn)行烷基化反應(yīng)，下部主要進(jìn)行烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。見下圖所示，來自上一工段的丙烯氣體從催化精餾塔下部進(jìn)入塔中，異丙

5、苯塔塔釜的二異丙苯返回催化精餾塔，在催化精餾塔中的反應(yīng)段與從上部流下的苯逆流接觸在催化劑上分別進(jìn)行烷基化反應(yīng)和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。塔頂餾出物為污苯，側(cè)線采出純度較高的苯，塔釜采出異丙苯和二異丙苯的混合物。利用 Aspen Plus 丙烯與苯烷基化及苯與二異丙苯烷基轉(zhuǎn)移的反應(yīng)體系中催化精餾塔進(jìn)行模擬計(jì)算，如下圖所示：圖 3- 1 催化精餾塔3本項(xiàng)目運(yùn)用了催化精餾塔與常規(guī)反應(yīng)流程相比節(jié)省設(shè)備的投資，同時(shí)提高了反應(yīng)的選擇性和轉(zhuǎn)化率，改善了分離效率和生產(chǎn)能力，有效節(jié)約了能源。下圖為異丙苯生產(chǎn)過程工藝改進(jìn)前后的對(duì)比圖：將苯與丙烯的烷基化反應(yīng)器、苯與多異丙苯的烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)器集成至一個(gè)催化精餾塔反應(yīng)器中，與常規(guī)流

6、程相比減少了一個(gè)烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)器。減少了設(shè)備投資并且在催化精餾塔側(cè)線采出純度較高的苯進(jìn)一步降低能耗。圖 3- 2 常規(guī)流程圖 3- 3 改進(jìn)后流程43.2 新型催化劑的使用3.2.1 烷基化反應(yīng)本項(xiàng)目在異丙苯生產(chǎn)苯酚的工藝部分，采用了清潔催化劑。苯酚的常規(guī)工藝流程見下圖所示，苯和丙烯在催化劑作用下進(jìn)行烷基化反應(yīng)生成異丙苯，異丙苯經(jīng)空氣氧化生成過氧化氫異丙苯。再用硫酸分解生成苯酚和。圖 3- 4 苯酚的常規(guī)工藝流程3.2.2 氧化、分解反應(yīng)本項(xiàng)目在異丙苯氧化生產(chǎn)過氧化氫異丙苯過程中，采用 MgO-NiO 催化劑，提高了反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，避免傳統(tǒng)NaOH 做催化劑導(dǎo)致的設(shè)備腐蝕問題，也有效抑制了鈉離子導(dǎo)致

7、的再沸器堵塞及后續(xù)分解反應(yīng)樹脂催化劑失活。過氧化氫異丙苯分解生產(chǎn)酚酮反應(yīng)使用樹脂催化劑替代硫酸催化劑，做到催化劑清潔，從而減少含酸廢水的產(chǎn)生和中和劑的用量，既減少了污染，也節(jié)約了資源。配合使用多胺中和劑以替代氫氧化鈉，有效減少含酸廢水的產(chǎn)生和避免精制工段鈉鹽的存在導(dǎo)致的再沸器堵塞。緩蝕劑配合多胺中和劑一同加入中和罐中，增強(qiáng)了對(duì)后續(xù)設(shè)備的緩蝕作用，大大減少了設(shè)備的腐蝕，提高了設(shè)備使用，降低生產(chǎn)成本。5第4章分離技術(shù)創(chuàng)新4.1 多級(jí)冷凝閃蒸與膜分離的結(jié)合目前工業(yè)化的丙烷脫氫制丙烯裝置普遍采用深冷分離的方式來分離反應(yīng)產(chǎn)物。深冷分離是石腦油蒸汽裂解產(chǎn)物分離的主要方法，技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛，由于冷劑溫度低

8、，反應(yīng)產(chǎn)物中的 C3 組分幾乎全部都被冷凝下來，但是深冷方法溫度低，對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求較高，冷量來源于壓縮機(jī)，能耗大，氫氣含量越高，所需的冷劑溫度越低，會(huì)導(dǎo)致冷量后移，從而增加壓縮機(jī)功耗。本項(xiàng)目在丙烷脫氫制丙烯的產(chǎn)物分離中，采用四級(jí)冷凝閃蒸和膜分離結(jié)合的方式，具體分離步驟為：1)將脫氫反應(yīng)后的壓縮氣體，經(jīng)冷箱 1 處理后進(jìn)入第一級(jí)閃蒸罐，罐頂?shù)臍怏w和后面三級(jí)循環(huán)來的氣體共同進(jìn)入氫氣膜分離器后經(jīng)冷箱 2 處理；經(jīng)冷箱 2 處理后，再進(jìn)入第二級(jí)閃蒸罐，罐頂?shù)臍怏w進(jìn)入冷箱 3 處理；經(jīng)冷箱 3 處理后，進(jìn)入第三級(jí)閃蒸罐，罐頂?shù)臍怏w進(jìn)入冷箱 4 處理；經(jīng)冷箱 4 處理后，進(jìn)入第四級(jí)閃蒸罐，罐塔頂?shù)臍怏w在依

9、照原來相反的順序依次進(jìn)入冷箱 4、冷箱 3、冷箱 2 交換熱量后，和另一股經(jīng)冷箱 1 處理后的脫氫產(chǎn)物的壓縮氣體共同進(jìn)入膜分離器，獲得純度達(dá)到 95%的氫氣。2)3)4)該工段多次利用混合器的能量分離氫氣，每段物料經(jīng)冷箱的處理均是多股同時(shí)的，熱量多次重復(fù)利用，物料多次經(jīng)過冷箱，根據(jù)各股物料溫度的不同來進(jìn)行熱量的交換，同時(shí)作為一部分冷劑利用，節(jié)約能耗，增加了分離效果。除此之外，該項(xiàng)目還將丙烯精制工段脫輕組分塔塔頂排放的氣體，經(jīng)過冷箱處理利用其冷量后，作為氣利用。6第5章過程節(jié)能降耗技術(shù)創(chuàng)新5.1 熱泵精餾對(duì)于丙烯精制工段的脫丙烷塔(T0202)，其塔頂溫度為 48.5、塔釜溫度 55.6，頂?shù)诇?/p>

10、差較小，僅 7.1，被分離物系主要為丙烯和丙烷，符合使用熱泵的條件。熱泵可分為精餾塔閉式和精餾塔開式流程。而精餾塔開式流程包括開式A 型（塔頂蒸汽直接壓縮式）、開式 B 型(塔底液體閃蒸再沸式)兩種流程。由于脫丙烷塔釜丙烷有較好的壓縮特性和較大的氣化潛熱，適宜作為冷劑，宜選用精餾塔開式B 型流程。開式 B 型熱泵精餾是以塔釜出料液體作為工質(zhì)的熱泵精餾，精餾塔塔釜液體經(jīng)過減壓閥節(jié)流閃蒸降壓后，溫度降低作為冷劑與塔頂采出的氣體換熱，蒸發(fā)吸熱使塔頂氣體冷凝，冷凝液一部分作為產(chǎn)品出料，另一部分作為精餾塔塔頂?shù)幕亓?。熱泵精餾從精餾過程的角度看，可理解為用一個(gè)換熱器兼作塔頂冷凝器和塔底再沸器；從制冷循環(huán)的

11、角度看，可理解為取消了制冷劑冷凝器，將間接換熱改為直接傳熱，塔釜溫度等于壓縮機(jī)排氣溫度，降低了傳熱的不可逆性。采用Aspen Tech 公司的化工流程Aspen Plus 對(duì)常規(guī)精餾和熱泵精餾兩種方案分別進(jìn)行模擬計(jì)算，流如下所示：7圖 5- 1 脫丙烷塔常規(guī)精餾流程示意圖圖 5- 2 脫丙烷塔開式 B 型熱泵精餾流程示意圖結(jié)果表明： 普通精餾塔塔頂冷卻能耗為 70322.4kW ，塔底加熱能耗為 70033.9kW，總能耗為 140356.3kW，而熱泵精餾中壓縮機(jī)電耗為 40771.6kW，輔助冷凝器冷卻能耗為 33221kW，總能耗為 73992.6kW。與普通精餾相比，熱泵精餾節(jié)約能耗

12、66363.7.2kW，能耗降低 47.28%。85.2 水集成5.2.1 夾點(diǎn)技術(shù)水夾點(diǎn)技術(shù)是水網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)的一個(gè)分支，用各操作單元的負(fù)荷對(duì)濃度參數(shù)作圖，得到負(fù)荷濃度關(guān)系圖。用水系統(tǒng)的極限復(fù)合曲線與最小供水線的交點(diǎn)就是的水的“夾點(diǎn)”。在夾點(diǎn)的上方，該操作單元的極限進(jìn)口濃度高于夾點(diǎn)濃度，要通過處理后利用，不能使用新鮮水，通過其他操作單元的處理用水來補(bǔ)充；在水夾點(diǎn)下方，該操作單元的極限出口濃度低于夾點(diǎn)濃度，不應(yīng)排放廢水，應(yīng)將提高它的重復(fù)利用價(jià)值。這就是用水的“夾點(diǎn)技術(shù)”。在實(shí)施所設(shè)計(jì)出的最大水復(fù)用率網(wǎng)絡(luò)時(shí)，要對(duì)某些作為中間用水過程出口水流中的部分非關(guān)鍵組分進(jìn)行水處理，使它們的濃度達(dá)到匹配單元進(jìn)口

13、濃度要求。最小供水線斜率的倒數(shù)就是系統(tǒng)的最小新鮮水用量。用水網(wǎng)絡(luò)濃度間隔如圖所示：圖 5- 3 用水網(wǎng)絡(luò)濃度間隔用水組合曲線和最佳供水量如下圖所示：9圖 5- 4 最佳供水量5.2.2 水的再生與利用從系統(tǒng)某一單元操作中產(chǎn)生的廢水或多個(gè)單元操作產(chǎn)生廢水的總匯，經(jīng)過全部再生和部分再生后，在對(duì)其它單元無不利影響條件為該單元操作的水源，從而大幅度減少新鮮水的需求和廢水處理量。廢水的再生再利用中，夾點(diǎn)處再生可實(shí)現(xiàn)新鮮水用量和廢水處理量最小，此時(shí)最小新鮮用水量為21.20t/h，新鮮水濃度為100ppm，平均輸出水濃度 254.79ppm。其初步用水網(wǎng)絡(luò)如下圖所示：10圖 5- 5 初步用水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化后用

14、水網(wǎng)絡(luò)如下圖所示：圖 5- 6 優(yōu)化后用水網(wǎng)絡(luò)根據(jù)上述用水網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，優(yōu)化前和優(yōu)化后對(duì)比如下表所示：11表 5- 1 優(yōu)化前后用水量對(duì)比情況綜上所述，采用水集成夾點(diǎn)技術(shù)后，建立優(yōu)化后網(wǎng)絡(luò)，水的重復(fù)利用率相比之前沒采用水集成網(wǎng)絡(luò)提高了 34.18%，同時(shí)改全廠的節(jié)能降耗，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。水緊張的局面，有助于推進(jìn)12新鮮水用量(t/h)重復(fù)利用率%優(yōu)化前全部新鮮水62.0234.18優(yōu)化后再生重復(fù)利用21.20第6章 環(huán)境保護(hù)技術(shù)創(chuàng)新目前，工業(yè)上采用生化處理法處理低濃度的含酚廢水，而一般采用溶劑萃取法處理高濃度含酚廢水。比較各含酚廢水的處理技術(shù)：表 6- 1 各含酚廢水處理技術(shù)比較名

15、稱特點(diǎn)利用高效率萃取裝置與高溶解度的萃取劑，可獲得較好的脫萃取法酚效果多孔膜不穩(wěn)定，維持較高的突破壓時(shí)膜可能會(huì)產(chǎn)生固定固體膜萃取分離相流失的現(xiàn)象；致密膜的突破壓非常高，但傳質(zhì)速率較低。本項(xiàng)目應(yīng)用溶劑萃取法和中空更新液膜技術(shù)結(jié)合的方式處理含酚廢水，不僅能夠減少成本還可以克服傳統(tǒng)液膜技術(shù)中穩(wěn)定性較差的缺點(diǎn)，同時(shí)具有傳質(zhì)效率較快，工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)單，選擇性較高，設(shè)備緊湊，操作彈性大，易于放大等諸多優(yōu)點(diǎn)。本項(xiàng)目生產(chǎn)過程中含酚廢水的處理用溶劑萃取法和中空更新液膜技術(shù)處理后去除率可達(dá) 99.92，濃度 1.8mg/L，低于國(guó)家工業(yè)含酚廢水的三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)2mg/L，在送去園區(qū)三廢處理站做進(jìn)一步處理。反萃相苯酚

16、濃度高出料液相 500 倍，在中空更新液膜操作中，異丙苯作為萃取劑完全可以實(shí)現(xiàn)苯酚的逆濃度梯度傳質(zhì)和富集。13效率較高、選擇性較好、設(shè)備簡(jiǎn)單、快速節(jié)能、可實(shí)現(xiàn)物質(zhì)液膜分離技術(shù)回收和分離，但相間滲透、支撐液膜流失問題制約廣泛應(yīng)用。耐毒性差、生產(chǎn)波動(dòng)大、運(yùn)行管理成本較高，在處理高濃度、活性污泥法組成較復(fù)雜的含酚廢水時(shí)脫酚效果不甚理想?！梆颊{(diào)”創(chuàng)新性說明第7章新型過程設(shè)備的應(yīng)用7.1 分解反應(yīng)器在酚酮生產(chǎn)工段，該項(xiàng)目使用釜式反應(yīng)器分解過氧化氫異丙苯，通過將反應(yīng)器作如下改進(jìn)：上層攪拌器拆除，下層攪拌器改為推進(jìn)式螺旋槳，在攪拌釜下半部分中設(shè)置導(dǎo)流筒，以提高反應(yīng)效率。導(dǎo)流筒的使用可以嚴(yán)格控制方向，導(dǎo)流筒

17、包圍螺旋槳槳葉，使得槳葉排出的液體在導(dǎo)流筒內(nèi)外部形成上下的循環(huán)。改進(jìn)后使得樹脂催化劑在反應(yīng)器下部 1/2 區(qū)域內(nèi)均勻懸浮，且溫度分布較為均勻。分解反應(yīng)器示意圖如下：圖 7- 1 分解反應(yīng)器示意圖改進(jìn)前后分解反應(yīng)器溫度分布見下表：14“甬碳調(diào)”創(chuàng)新性說明表 7- 1 改進(jìn)前后分解反應(yīng)器溫度分布表改進(jìn)前改進(jìn)后序號(hào)284.569.878.378.348469.882.781.77.2 加氫反應(yīng)器在酚酮精制工段，將一種雙催化劑系統(tǒng)在-甲基苯乙烯選擇性加氫反應(yīng)器中運(yùn)用，利用了鎳催化的低成本和高活性以及貴金屬催化劑的高選擇性和長(zhǎng)催化劑的優(yōu)點(diǎn)，兼顧轉(zhuǎn)化率與成本。第一催化床層產(chǎn)物流出液經(jīng)冷卻后進(jìn)入第二催化床層

18、，反應(yīng)器隨著放熱反應(yīng)進(jìn)行而上升的溫度。通過第一催化床層后有 70%95%的-甲基苯乙烯轉(zhuǎn)化為異丙苯，來自第一催化床層的物料經(jīng)過第二催化床層后，-甲基苯乙烯的最終轉(zhuǎn)化率可達(dá)到 99.9%。15384.46982.381.9上/下/上/下/18568.779.979.4“甬碳調(diào)”創(chuàng)新性說明圖 7- 2 加氫反應(yīng)器7.3 催化精餾塔對(duì)于異丙苯生產(chǎn)工段，丙烯與苯進(jìn)行反應(yīng)時(shí)采用可同時(shí)進(jìn)行烷基化和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)的催化精餾塔。該塔由三部分組成，從上往下依次是精餾段、反應(yīng)段、提餾段。其中反應(yīng)段催化劑裝填方式為擬固定床式，其上部主要進(jìn)行烷基化反應(yīng)，下部主要進(jìn)行烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。為滿足反應(yīng)和精餾的基本要求，催化劑在塔內(nèi)的裝填方式滿足以下條件：使催化劑床層具有足夠的空間，以進(jìn)行液相接觸和氣相精餾，氣液分布均勻，為催化接觸提供足夠的表面積；具有足夠大的表面積進(jìn)行催化反應(yīng)；催化劑小球可膨脹或收縮，但卻沒有磨損。本項(xiàng)目催化精餾塔內(nèi)催化劑裝填方式見下圖：16“甬碳調(diào)”創(chuàng)新性說明圖 7- 3 催化精餾塔內(nèi)催化劑裝填方式催化劑的填裝方式基本可以分為兩種類型，即擬固定床式和擬填料式。本設(shè)計(jì)采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的塔盤上固定填料式裝填。即在傳統(tǒng)的板