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NPC法在处理这种原料时,通过加氢方法脱除丁二烯,通过异丁烯
87%。
4)UOP公司工艺技术
UOP公司从C4馏分制取丁烯-1的工艺,是以催化裂化C4馏分为原
料,经加氢脱除丁二烯后,用吸附分离法制取丁烯-1。
该工艺的丁烯-1
收率可达90%。
2)国内工艺技术概述
目前,国内丁烯-1分离工艺主要是烟台大学的萃取精馏工艺和齐鲁
石化研究院的两段精馏工艺。
1)烟台大学的萃取精馏工艺
该方法已在国内申请专利。
其方法是采用甲乙酮和极性溶剂,如用
氮-甲酰吗啉、吗啉、氮-甲酰吗啉与吗啉混合物、环丁砜、氮-甲基吡咯烷酮等的混合物作溶剂,萃取精馏分离丁烷与丁烯,溶剂对碳四溶
170°
C,溶剂
解性好而且粘度小,塔内基本无双液相、无发泡现象,萃取精馏塔和解
析塔都在加压下操作,塔顶温度45C左右,塔釜温度低于
比9〜15,丁烯产品纯度>97%,必要时可以达到99%以上,丁烯收率
-1的浓
95%〜97%。
采用此工艺在国内一套甲乙酮装置上应用,效果较好,丁烯
(80C),C4中带的甲乙酮较多,导致甲乙酮消耗较大。
(2)齐鲁石化研究院MTBE/丁烯-1工艺
该工艺是将原料C4经过MTBE醚化脱除异丁烯,再水洗除去醚后C4
-1纯
C4中
塔脱除重组分。
采用此种工艺,流程简单,以丁烯转化率高,丁烯度可达99.6%,无特殊、剧毒原料,对环境无不利影响,对污水处理无特殊要求。
但分离丁烯-1塔板数目较多,回流比过大,能耗较高,丁烯
-1收率较低,生产操作要求较高。
故该工艺多应用于乙烯厂裂解的丁烯-1分离。
别较大。
萃取精馏工艺消耗最低,但该工艺主要用在丁烯-1制甲乙酮装置,其产品纯度低,杂质含量高,如要得到聚合级丁烯-1还需要做进一步的处理。
超精密精馏工艺虽然消耗高,但产品纯度高,生产聚合级的
丁烯-1产品流程简单。
国内采用C4为原料路线的丁烯-1分离装置多采
表4.8-2丁烯-1分离工艺比较
项目
超精密分离工艺
萃取精馏工艺
NPC法
GPD法
屮国
德国
烟台大学
产品收率%
87
97
94
95
90
循环水消耗t/t
410
320
470
130
140
电消耗kwh/t
100
40
80
333
380
蒸汽消耗t/t
3.6
3.9
5
燃料消耗t/t
0.51
产品纯度
咼
低
环境影响
小
技术来源
引进
自有
装置投资
表4.8-3国内C4分离丁烯-1技术概况
(万t/a)
生产技术简况
吉林石化公司大
-本化学合成公司技术
庆石化公司齐鲁
.-本化学合成公司技术
石化公司抚顺石j
日本ZEON公司技术
化公司独山子乙
!
法国IFP技术
烯公司茂名石化
意大利SNAM技术
公司兰州石化公
■法国IFP技术和日本ZEON技术
司
齐鲁石化公司研究院技术
1996年吉林石化公司投产的1.0万吨/年丁烯-1装置中,丁烯-1
精制部分由第一精馏塔和第二精馏塔组成,两塔均为填料塔,采用的是
开发有限公司的TJH脉冲规整填料进行了两次增产改造,产能提高到2.4
万吨/年,并取消了异丁烯二聚系统。
产品收率和能耗都有所下降。
由中国石化工程建设公司BDI设计执行中心、兰化公司、齐鲁石化
研究院共同承担的高纯度丁烯-1成套技术开发项目采用丁二烯深度抽
提和MTBE装置深度醚化后的蒸汽裂解碳四作原料,在兰化公司橡胶厂
1997年
8000t/a的丁烯-1装置上进行了国产化工业试验。
该装置于
-1质量指
次投产成功,生产出合格丁烯-1产品。
1999年4月,在120%设计负荷
进行了大处理量操作,所得产品质量完全达到聚合级丁烯
标,实现了丁烯-1生产技术的国产化。
4.8.1.4推荐的工艺技术
法。
该方法虽然分离难度大,但流程简单,易于组织;
没有复杂设备,
0.2%,
生产周期长;
如与MTBE装置联合并保证醚后碳四异丁烯含量小于
可以使装置流程最短,投资最低。
该技术已经完全国产化,且国内有多
此,本项目推荐采用国产的超精密精馏工艺。
该工艺是将MTBE装置的醚后C4经加氢(根据原料中丁二烯含量)
后,进行脱轻和脱重两次精馏得到纯度大于
4.8.2工艺概述、流程及消耗定额
2)装置组成
3)原、辅助材料用量及规格
燥剂,用量和规格
本装置的主要原料是混合碳四、氢气、催化剂和
分别见表4.8-4〜4.8-7。
表4.8-4原料和辅助材料数量表
序号
名称
单位
数量
来源
备注
1
混合碳四
万吨/年
18.02
炼油及乙烯装置
2
氢气
吨/年
•
32.65
乙烯装置
3
加氢触媒
11吨/年
■
'
4.24
外购
使用周期3年
4
3A分子筛干燥剂
9.8
使用周期2年
表4.8-5氢气规格表
指标名称
指标数值
氢
V%
>
90
甲烷
*—■介庄
平衡
C烃化物
<
0.001
CO
33
Cm/m
500〜1000
表4.8-6钯催化剂规格表
外观形态
球形固体
主要成分
钯
载体
二氧化二铝
加热减量
%
0.23
比表面积
m/g
70
使用温度
C
480
外形
球形(或条形)
直径
mm
1.7-2.5(1.5-1.7)
合格率堆积密度
g/mi
96(98)
1■1
0.6
・|
磨耗率
0.2
抗压强度
N
45/p(45/cm)
静态水吸附
20
包装含水量
1.5
燥剂3A分子筛规格表
表4.8-7
4)产品及副产品
本装置的主要产品为丁烯-1,副产品为丁烷、丁烯馏分,产品及副产品产量和规格见表4.8-8〜4.8-10。
表4.8-8产品、副产品表
产品名称
丁烯-1
万吨
6.53
丁烷、丁烯馏分
10.87
表4.8-9丁烯-1产品规格表
99
其它碳兀
1
其中:
丁一烯及丙一烯
200
Em基乙炔
10
”33
5
总羰基(以MEK计)
氧气
硫(以S计)
mg/kg
氯化物(以Cl计)
水
甲醇
MTBE
表4.8-10丁烷、丁烯馏分规格表
4.13.2.2工艺流程说明
V-101。
V-101中的粗丁烯由原料泵P-101抽出,由流量控制阀和进料预热
E-111加热后进入加氢反应器R-101,进料温度控制在40〜60C
来自界区的氢气经流量控制,与加热后的原料粗丁烯在线混合,进
入R-101。
进入R-101的物料在贵重金属钯的催化作用下,粗丁烯中的丁二烯
T-201B,T-201A/B
从R-101出来的物料经压力调节进入脱轻塔下塔
塔再沸器E-201用0.35MPa蒸汽加热,蒸汽的量由流量调节控制。
塔顶
冷凝器的冷却水量控制。
在此异丁烷等组份被冷凝下来,而较轻的组份
包括氢气作为燃料气通过流量控制送出界区。
冷凝下来的异丁烷馏份进
入脱轻塔回流罐V-201。
冷凝液通过回流泵P-201一部分打入T-201B塔顶
回流,其余量在控制V-201液面稳定的前提下,作为C4LPG送出界区
T-202B。
却,再经干燥器R-201脱除物料中的水份,然后进入脱重塔
T-202B塔再沸器E-204用0.35MPa蒸汽加热,,蒸汽的量由流量调节
部分打入T-202A塔顶,其余量在控制V-202液面稳定的前提下,采出至
P-205送至T-202B
成品贮罐V-203。
T-202A塔釜液经液位调节由塔中间泵塔顶。
T-202B塔釜液由液位与流量串级调节,由塔釜泵P-204送至C4LPG
管线。
V-203中的成品丁烯-1间断地由成品泵P-207送往罐区
工艺流程简图见图
4.8-1
图4.8-1工艺流程简图
4.823
艺物料平衡
本项目进出装置的主要工艺物料见表
4.8-11。
表4.8-11物料平衡表
进装置
出装置
物料名称
数量(吨/年)
180200
65300
丁烯、丁烷
108700
燃料气
6057.65
总计
180232.65
4.8.2.4装置消耗定额
装置消耗定额见表4.8-12。
表4.8-12消耗定额表
序
口号
规格
消耗定额
消耗量(吨)
每小时
每年
原料
1.1
丁烯-1>
40%
2.76
21.45
1.2
90%
0.5
3.89
32650
kg
1.3
0.065
0.505
4244.5
1.4
3A分子筛
0.15
1.166
9795
公用工程
2.1
蒸汽
0.9MPa(G)145C
3.98
259894
2.2
循环水
28/38C0.4MPa(G)
475
31017500
2.3
冷冻水
7C0.4MPa(G)
3.52
229856
电
380/220V
5877000
kwh
2.5
仪表空气
0.6MPa(G)
109
7117700
Nm
2.6
氮气
31.5
2056950
1)设备布置方案
本项目按同类设备集中布置的原则布置。
厂房采用混凝土敞式框架,共三层,转动设备放于一层,二层为回流罐和部分换热器,三层以换热
器为主。
塔设备与厂房布置在管架两侧。
2)工艺安装
本项目的工艺安装包括4台塔、4台反应器、14台换热器、6台容器
和20台机泵。
其中安装工程量较大的是4台填料塔。
空塔总重约380吨,
填料及内件总重约580吨。
4.826设计中采用的主要标准及规范
GB50160-1992石油化工企业设计防火规范(1999版)
GBJ16-87建筑设计防火规范(2001版)
SH/T3011-2000石油化工工艺装置布置设计通则4.8.3工艺设备技术方案
4.8.3.1设备概况
本装置工艺设备共48台,其中反应器4台,塔器4台,容器6台,换热器14台,机泵20台。
表4.8-13设备分类汇总表
设备类型
国内订货
合计
台数
质量(t)
塔器
960
换热器
14
126
容器
6
76.2
反应器
19.8
机泵
18
46
1182
表4.8-14换热器汇总表
1合计
0Cr18Ni9
45
表4.8-15塔汇总表
类别
金属质量(t)
i台数
总质量
不锈钢
材料
质量
i
填料塔
580
表4.8-16容器汇总表
.金属质量(t)
1总质量
表4.8-17反应器汇总表
12
干燥器
7.8
-
表48-18定型设备汇总表
类型
材质
质量(t)1
1台数
离心泵
碳钢
冰机
12
20
483.2关键设备方案比选
丁烯-1的分离关键设备是塔。
通常可采用板式塔或填料塔。
但采用
超精密精馏工艺时,要求塔的理论板数多,板式塔由于板效率低,实际塔板数多,造成塔过高;
而填料塔,特别是采用高效填料,可以降低塔的高度,而且选择合适的高效填料,更适合于超精密分离。
本装置塔器推荐采用高效填料塔。
483.3大型超限设备概况
本装置4台塔为大型超限设备,最好选择距施工场地较近的制造厂加工。
如长途运输,可考虑分段运输,现场组对的方式。
表4.8-19大型超限设备表
超限内容
解决办法
丁烯-1脱轻塔
爭5000X44000
超长
分段运输
丁烯-1脱重塔
爭4800X44000
483.4设计中采用的主要标准及规范
压力容器安全技术监察规程(国家质量技术监督局)
GB151-1999
管壳式换热器
JB4710-92
钢制塔式容器
JB/T4712-92
鞍式支座
JB/T4713-92
腿式支座
JB/T4724-92
支承式支座
JB-T4725-92
耳式支座
JB4726-2000
压力容器用碳素钢和低合金钢锻件
JB4727-2000
低温压力容器用碳素钢和低合金钢锻件
JB/T4729-94
旋压封头
JB4730-94
压力容器无损检测
JB-T4735-1997钢制焊接常压容器
JB/T4736-95
补强圈
JB/T4737-95
椭贝封头
钢制压力容器
GB150-1998
JB/T4738-9590°
折边锥形封头
JB/T4739-9560°
GB6654-1996压力容器用钢板
GB12459-90钢制对焊无缝管件
GB16749-1997压力容器波形膨胀节
HG21514〜21535-95碳素钢、低合金钢制人孔和手孔
HG/T21574-94设备吊耳
HG20553-93化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系列
GB/T8163-1999输送流体用无缝钢管
GB9948-88石油裂化用无缝钢管
4.8.4工艺装置“三废”排放
是含烃氮气,均送到火炬系统烧掉。
事故状态下排出的物料经管线送到火炬管网。
正常生产时排出的废水主要是机泵冷却水、丁烯-1脱轻塔塔顶回流罐分水包排出的少量水、化验室排放水等,经管线排入生产污水管网。
“三废”排放见表4.8-20
表4.8-20“三废”排放表
排放名称
成份
排放点
排放量t/a
排放
方式
排放去向
轻组分
C4、C3、H2
CO等
脱轻塔塔顶
冷凝器
连续
燃料气系统
事故排放气
系统安全阀
163.1t/h
火炬系统
加氢反应器再生废气
加氢反应器
5600Nm/次
间歇
干燥器再生废气
氮气、烃
2800Nm/次
机泵冷去卩水
PH7〜8.5
SS<
20ppm
烃<
20ppm
泵
7t/h
=,
生产污水管网
化验室排水
PH6〜7
1-2t/h
7
生活污水
0-10t/h
生活污水管网
8
废催化剂
含钯0.3%
12.72t/次
厂家回收
9
废3A分子筛
19.59t/次
堆埋
1.84.8.5占地、建筑面积及定员
4.8-21。
代号
建筑面积(M)
占地面积
综合楼
--\/
648
286
泵房
■l
冷冻机室
72
112
中间罐区
:
210
塔区
240
表4.8-21
建、构筑物面积和占地面积表
管架
270
720
1404
本装置定员28人,其中管理人员4人(车间主任和技术人员各2人),操作人员24人(包括分析工8人)。
1.94.8.6工艺及设备风险分析
如果能在丁二烯抽提装置和MTBE装置把这两种组分
采用超精密精馏技术分离丁烯-1关键是丁二烯和异丁烯的脱除,这直接影响到产品的纯度,分别控制在50ppm和0.2%以下,超精密精馏工艺通过精确的模拟计算就能够实现产品的分离。
目前国内已有这方面的国产化装置,产品
质量达到了聚合级的要求。
因此,采用超精密精馏技术风险很小。
但由于受原料总丁烯-1组分含量的影响,装置的设备规格会有较大的变化。
本工艺中设置了两台冷冻机,用于夏季提供脱轻塔塔顶冷却水,
采用螺杆式制冷压缩机,在国内如大连冷冻机股份有限公司和约克(无锡)空调冷冻设备有限公司都能提供理想的设备。
3)泵的选择
泵装置工艺物料输送采用屏蔽泵,国内大连帝国屏蔽电泵有限公司和
海日机装屏蔽泵有限公司都能提供需要的设备。
综上所述,本项目设备风险很小。
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