年產(chǎn)60萬噸烯烴項(xiàng)目-項(xiàng)目總結(jié)

年產(chǎn)60萬噸烯烴項(xiàng)目總結(jié)項(xiàng)目總結(jié)1.DMTO項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路圖1DMTO項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路圖如圖1所示，乙烯和丙烯等低碳烯烴是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的重要基礎(chǔ)原料，是衡量一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的重要指標(biāo)，制備乙烯和丙烯的傳統(tǒng)方法是采用石油裂解工藝，但石油儲(chǔ)量有限，且近年來石油價(jià)格更是持續(xù)攀升，通過石油裂解生產(chǎn)低碳烯烴的傳統(tǒng)方法已不再受青睞，所以世界各國(guó)開始致力于非石油路線制乙烯和丙烯類低碳烯烴的開發(fā)。其中，以煤或天然氣為原料經(jīng)甲醇制備低碳烯烴的MTO或MTP工藝由于污染小，產(chǎn)品收率高而備受重視。其中，MTO工藝可適當(dāng)調(diào)節(jié)乙烯、丙烯產(chǎn)量，適應(yīng)市場(chǎng)變化，且裝置操作簡(jiǎn)單，易控制，安全性好；此外，我國(guó)大連化學(xué)物理研究所自主研發(fā)的DMTO工藝已實(shí)現(xiàn)了萬噸級(jí)工業(yè)化試驗(yàn)，處于世界領(lǐng)先地位；結(jié)合我國(guó)多煤少氣的國(guó)情，我們采用了以煤為原料經(jīng)甲醇制備低碳烯烴的DMTO工藝。依此思路，經(jīng)過詳細(xì)論證，我們?yōu)橹忻夯ぜ瘓F(tuán)設(shè)計(jì)了180萬噸/年甲醇年產(chǎn)60萬噸烯烴項(xiàng)目，本項(xiàng)目包含一套烯烴合成裝置、一套烯烴預(yù)分離裝置、一套烯烴精餾裝置和一套制冷裝置。2.DMTO項(xiàng)目工段解讀2.1合成工段①內(nèi)置水平篩板的多層階梯式取熱流化床反應(yīng)器★層間換熱管快速取出熱量，保持反應(yīng)器在等溫條件下發(fā)生反應(yīng)。★篩板上反應(yīng)物與處于流化態(tài)的催化劑顆粒接觸充分，溫度、濃度分布均勻。★多層篩板減少返混，使反應(yīng)生成物能及時(shí)移出反應(yīng)器以減少副反應(yīng)的發(fā)生，提高目的產(chǎn)物的產(chǎn)率?！锒鄬雍Y板嚴(yán)格控制催化劑在反應(yīng)器中的停留時(shí)間，保證催化劑的高活性。②再生系統(tǒng)，能量回收利用★充分回收燃燒熱，生產(chǎn)蒸汽2.2預(yù)分離工段①四段壓縮，經(jīng)濟(jì)可行★流程簡(jiǎn)單，設(shè)備費(fèi)用低，投資省。②兩段堿洗，提高利用率★混合氣中CO2含量較少，僅占0.87%，采用兩段堿洗法脫除混合氣中的中CO2，提高了堿液利用率。③吸附-再生兩床工藝，干燥脫水★以3A分子篩為脫水的吸附劑，采用吸附-再生兩床工藝實(shí)現(xiàn)干燥脫水。2.3精餾工段①前脫丙烷精餾方案，節(jié)省成本與能耗★脫丙烷塔置于壓縮機(jī)三、四段間，先除去C4以上烴，減少了進(jìn)入脫甲烷塔的物料量，節(jié)省了深冷冷耗和壓縮功功耗。②AspenSplit軟件，論證最優(yōu)塔序★利用Aspensplit軟件對(duì)精餾序列進(jìn)行模擬和優(yōu)化，依次得到各塔在一定溫度下的熱負(fù)荷的最小能量分布圖，并以此為依據(jù)論證最優(yōu)塔序。③AspenPlus靈敏度分析，優(yōu)化各塔操作參數(shù)★利用AspenPlus對(duì)各精餾塔的相關(guān)操作參數(shù)，如塔板數(shù)、塔頂流率、回流比、操作壓力和進(jìn)料板位置等因素進(jìn)行靈敏度分析，在確保達(dá)到控制指標(biāo)的前提下，得到最優(yōu)的操作條件。④差壓熱耦合丙烯精餾雙塔技術(shù)，節(jié)約能量★根據(jù)丙烯、丙烷的沸點(diǎn)接近，相對(duì)揮發(fā)度接近1，分離困難的特點(diǎn)，提出差壓熱耦合丙烯精餾雙塔技術(shù)來實(shí)現(xiàn)丙烯和丙烷的回收利用，相比普通工藝，節(jié)約冷耗37.63%，節(jié)約熱耗35.41%。2.4制冷系統(tǒng)①丙烯-乙烯-甲烷復(fù)疊式制冷系統(tǒng)★分別利用冷卻水、丙烯、乙烯為丙烯制冷循環(huán)、乙烯制冷循環(huán)和甲烷制冷循環(huán)的冷凝器提供冷量，即采用丙烯-乙烯-甲烷三元復(fù)疊制冷循環(huán)，充分利用能量。②制冷劑采用本裝置自產(chǎn)產(chǎn)品★在DMTO裝置中，所需制冷溫度等級(jí)多，制冷劑采用本裝置自身產(chǎn)品，可提供多個(gè)溫度級(jí)冷量，貯存設(shè)施完善。其中甲烷制冷系統(tǒng)可提供-160℃溫度級(jí)冷量，乙烯制冷系統(tǒng)提供-100℃，-70℃及-50℃三個(gè)溫度級(jí)冷量，丙烯制冷系統(tǒng)提供了-5℃，-15℃，-40℃等三個(gè)溫度級(jí)冷量。本制冷系統(tǒng)節(jié)省冷量共36505.6kW，其中甲烷制冷系統(tǒng)共提供814kW冷量，丙烯制冷系統(tǒng)共提供13253.6kW冷量，乙烯制冷系統(tǒng)共提供22438kW冷量。3.DMTO項(xiàng)目工廠設(shè)計(jì)3.1工藝流程介紹根據(jù)模擬及優(yōu)化結(jié)果，我們得到了如圖3的工藝全流程，主要由反應(yīng)合成、催化劑再生、混合氣冷卻、廢甲醇回收、混合氣壓縮、CO2脫除、干燥脫水、精餾七個(gè)部分組成。圖2Aspenplus模擬用工藝流程圖如圖4所示，來自總廠的85%甲醇原料經(jīng)加壓升溫至2.2bar、300℃進(jìn)入流化床反應(yīng)器密相段，在490℃下發(fā)生甲醇脫水反應(yīng)。經(jīng)預(yù)熱的水蒸氣和空氣將來自流化床反應(yīng)器的失活催化劑鼓入再生器，再生所產(chǎn)生的CO、H2燃燒后經(jīng)熱量回收排空。反應(yīng)器出口混合氣經(jīng)旋風(fēng)分離器分離出夾帶的催化劑粉末送去再生。余下混合氣冷卻至90℃進(jìn)入水洗塔塔頂用急冷水噴淋，塔底甲醇廢水經(jīng)熱量回收后送至醇分塔，經(jīng)汽提實(shí)現(xiàn)醇水分離，醇分塔塔底產(chǎn)生的工藝水，31.2%送回總廠造氣，68.8%循環(huán)使用。水洗塔塔頂混合氣進(jìn)入四段壓縮工序。首先經(jīng)三段壓縮，混合氣壓力增至12bar。在二段和三段壓縮之間設(shè)有堿洗塔，該塔分為三段，1段為水洗段，2段和3段為堿洗段。經(jīng)堿洗脫碳的混合氣進(jìn)入脫水工序，該工序以3A分子篩為吸附劑，采用吸附-再生兩塔工藝?；旌蠚饨?jīng)干燥碳脫水后進(jìn)入前脫丙烷的精餾工序。首先進(jìn)入脫丙烷塔，塔頂于12bar下餾出碳三及以下組分，塔釜得到碳四及以上組分。隨后塔頂碳三及以下組分經(jīng)四段壓縮至27bar后進(jìn)入脫甲烷塔，于塔頂分離出CH4、CO、H2混合氣，塔釜的碳二及以上組分進(jìn)入脫乙烷塔，塔頂于22bar下餾出的乙烯及乙烷進(jìn)入乙烯精餾塔，塔頂壓力20bar，側(cè)線出料得到聚合級(jí)乙烯。脫乙烷塔塔釜所得丙烯、丙烷進(jìn)入丙烯精餾。丙烯精餾采用前述的雙塔技術(shù)，雙塔塔頂均得到聚合級(jí)丙烯，乙烯和丙烯精餾塔塔釜得到的乙烷和丙烷一起作為燃料氣賣出。圖3全流程圖3.2熱集成對(duì)本廠工藝流程進(jìn)行了換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，以節(jié)省公用工程的消耗。經(jīng)過合理的熱集成設(shè)計(jì)后，工藝流程增加6個(gè)換熱單元，節(jié)省熱公用工程91.13%、冷公用工程74.83%。3.3設(shè)備設(shè)計(jì)選型①內(nèi)置水平篩板的多層階梯式取熱流化床工業(yè)上采用的普通流化床中反應(yīng)物與催化劑處于強(qiáng)烈的返混，導(dǎo)致副反應(yīng)增加，再生器負(fù)荷大，因此盡量使反應(yīng)物和催化劑以平推流推進(jìn)，嚴(yán)格控制停留時(shí)間，同時(shí)考慮到控溫方便，設(shè)計(jì)出內(nèi)置水平篩板的多層階梯式取熱流化床。②DJ系列板式塔在塔設(shè)備設(shè)計(jì)中，采用DJ系列塔板。DJ系列塔板采用矩形降液管，可承擔(dān)高的液體負(fù)荷；溢流周邊長(zhǎng)，可采用較小的板間距；相鄰板間呈90度排布，不會(huì)沉積污垢，應(yīng)用DJ系列塔板，分離效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，降低能耗，節(jié)省投資。圖4廠區(qū)三維圖3.4廠區(qū)布置①總平面布置廠區(qū)設(shè)六個(gè)門，保證人車分離；生產(chǎn)區(qū)、生產(chǎn)輔助區(qū)和行政生活區(qū)集中布置，并考慮風(fēng)向的影響；生產(chǎn)車間平行布置，保持35m間距，并合理控制儲(chǔ)罐的防火間距。使用AutoCAD完成全廠總平面布置圖，運(yùn)用SketchUP進(jìn)行全廠三維建模。②車間布置首先使用AutoCAD完成了烯烴合成與預(yù)分離車間、烯烴精餾車間和制冷車間的平立面布置圖，然后使用PDMS軟件對(duì)三個(gè)車間進(jìn)行了三維布置和三維配管設(shè)計(jì)。圖5車間三維圖圖6三維配管圖4.碳四的綜合利用圖7C4+綜合利用方案5.經(jīng)濟(jì)分析項(xiàng)目主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：表1主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表序號(hào)項(xiàng)目名稱單位數(shù)量備注1生產(chǎn)規(guī)模1.1主產(chǎn)品乙烯萬噸/年26.6-丙烯萬噸/年25.5-1.2副產(chǎn)品C4+萬噸/年8.3乙烷萬噸/年0.46丙烷萬噸/年1.632年操作日天330四班三運(yùn)轉(zhuǎn)3主要原、輔料用量3.1甲醇萬噸/年180中煤黑龍江化工集團(tuán)提供3.2氫氧化鈉溶液萬噸/年1.432外購(gòu)3.3DO-123催化劑萬噸/年0.1外購(gòu)4公用工程消耗量4.1自來水萬噸/年80本項(xiàng)目制備4.2電度/年4×108中煤黑龍江化工集團(tuán)提供4.3中壓蒸汽（3.5MPa）萬噸/年52.5中煤黑龍江化工集團(tuán)提供4.4低壓蒸汽（0.35MPa）萬噸/年6中煤黑龍江化工集團(tuán)提供4.5循環(huán)冷卻水萬噸/年920.5本項(xiàng)目制備4.6其他--本項(xiàng)目制備5工廠運(yùn)輸量萬噸/年220-5.1工廠運(yùn)入量萬噸/年180-5.2工廠運(yùn)出量萬噸/年40-6廠區(qū)定員人143-7本項(xiàng)目總用地面積m260000-8項(xiàng)目總投資萬元186346.4-8.1固定資產(chǎn)投資萬元132930.68-8.2流動(dòng)資金萬元50000-8.3建設(shè)期利息萬元3415.72-9年銷售收入萬元627380-10成本和費(fèi)用10.1年均總成本費(fèi)用萬元537905.41-11財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)指標(biāo)11.1投資利潤(rùn)率%39-11.2投資利稅率%48-11.3投資回收期年6.16-11.4凈現(xiàn)值萬元4315.11只計(jì)算至第七年11.5內(nèi)部收益率%12.4-12盈虧平衡分析12.1產(chǎn)量盈虧平衡點(diǎn)%71.3