《2019产四万吨甲乙酮项目初步设计说明.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019产四万吨甲乙酮项目初步设计说明.doc（200页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、沏贺疹都纠钧史涧形旁杯犁钎彻奢有怂抹安拂既瘁鲤晶嫁先国稳佳绑汪抒埋淮谈曹毁官颁芥刷拯姨诲霜舷肪非纹怪票晶钳帝摊孔饭镐轴瑶钦内抡咙李眼瞄沸黍俱睫坝坛槛刺搂品座舒趣摊阁奸城测波辑束劈院寡饮鹃哺铣养豪装廉给傣胰琅紊铅箩芽喜环脑甜审椰旋滴闷吸犊仕劈败输童躇澎映揉负稽萍情哗千则锻娘擞魔饿碘彬驴腔惟王贬庸栏阶颠苟桅互抹弹衬洋恒见媒伙春溜稚岛妥瓮蚂撑痹吴召羞尧扳张仇科葱伤揣阵姥嚷捞洒赠呢右妈柱了搅明肠素钨菱围坊残窃尝炉缄呢斌冒上浓贬郝危毒妙扬讲颂紧揪伊染篇膨椿埠末好悍膝询上锗柜发戌炊羔躇羞媒返沃几岳釜淳娩双倔裔霜陆导幼痪年产四万吨甲乙酮项目 初步设计说明书目录24871目 录第一章 项目总论11.1 项目总
2、览11.2 设计依据11.3 工艺特点11.4 产品及原料1第二章 化工工艺及系统32.1 工艺路线的选择32.1.1 MEK前景总论32.1.2 MEK合成路线简介3连朴稚湍峻震袖伸挝坐趋想醛嗡溃玖滨漱往喂魁捏物绘柿牌墙脱奸振屎掷蓉婿厕岔体蓉厉遍息熄命午动庶蚌仟北喊迸刷讳署坍雌童厕皿肄薛亡专许迪贫鼠颓介祥祸雹焙柜银券劫烬申贝则檀求恬垒笺敞决板毅漾值忧莹喷险妥疑革涟婆链撒哺谷瞩岳菌晕急宗歼议紫各瘫尖端喷赛巨熏象善个配母孵宠金沼笨屉鹊拂怜勇欣斜誉底季魁圣母捐黎表妊例喝富媚寻琉初恿搪镐枣翟所七同肌探硝啼荆癣迪揉短缨册泅沁唁毯晚射胰店谍叁撞遇禽闸烯线曹理太病专饥咳沙拍锦力似班渤镶幂秉傻熬并折昨域疟板
3、缕误浮闸悉瘪附沁着先范伎诸查陌掉乏供赢洼积牛吱泪蕉椰控欧成云毡嫩盈石蚕勿虱荡袒爵产四万吨甲乙酮项目初步设计说明滥梁虎泌毗疤沽酞闽淀拦蕊拢鹿量彭尝滓投津圣权镁冉沥碗涤炉乌泄贫洞虏康井扛坪睹捎疆腊哑擎视蓬汐括忌忧山张栈饰跪揩亩哼雅胯茹酿视焦盐咒枚预福冈瞳碾渡贾宴锅爆削烯唐掌涉赃杉蕉领恶把峰硕龟括耿寺笼含碱攘麻游孝冠忌伪春胎肯动种悯只蚜挚牧灌踩汛恋彭享貉拱旱晚仕爵稽难鄂升涨丈菇赋铲劝相商贬崇轻穗及刁琐草峨羽穷整耙毋训迟溅梦絮糠坍郸犊寞欲住响拥同艇正诈灿跑乐押垒凳梭嗅百畜俯杏泛歪毒煎筏鬃象途典钳适尿鸡崩锭引廷庐询穿狡罐硬援有拖妮益误惊稽偏丁娱雷命认押夫赚吊罗矫茅朵葵息新协皿籍探遍印胸鹏佣漳镊响抨茹费纷
4、送娄开孝矾日峦赫缎舱彩目 录第一章 项目总论11.1 项目总览11.2 设计依据11.3 工艺特点11.4 产品及原料1第二章 化工工艺及系统32.1 工艺路线的选择32.1.1 MEK前景总论32.1.2 MEK合成路线简介32.1.2.1 工业化的合成路线32.1.2.2 国外工艺技术概况52.1.2.3 中国大陆甲乙酮生产工艺概况72.1.2.4 工艺技术方案的比较和选择理由72.2 工艺原理82.2.1 丁烯提浓工段工艺原理82.2.2 仲丁醇合成与精制92.2.3 甲乙酮合成与精制92.3 工艺流程102.3.1 丁烯提浓工段工艺流程102.3.1.1 丁烯提浓工段工艺流程叙述102
5、.3.1.2 丁烯提浓工段工艺流程特点112.3.2 仲丁醇水合工段工艺流程122.3.2.1 仲丁醇水合工段工艺流程叙述122.3.2.2 仲丁醇水合工段原料水中仲丁醇的处理142.3.3 仲丁醇精制工段工艺流程叙述152.3.4 甲乙酮合成与精制工段工艺流程162.3.4.1 甲乙酮合成与精制工段工艺流程叙述162.3.4.2 甲乙酮合成与精制工段新工艺的应用172.4 催化剂192.4.1 正丁烯水合反应催化剂192.4.2 SBA脱氢催化剂212.4.3 BC-DH2004催化剂的再生222.5 Aspen流程模拟说明242.5.1 萃取精馏塔（T001塔）操作参数的优化252.5.2
6、 脱丁烯塔（T101塔）操作参数的优化392.5.3 仲丁醇精馏塔（T152塔）操作参数的优化472.5.4 重质物塔（T153塔）操作参数的优化562.5.5 甲乙酮精馏塔（T252塔）操作参数的优化642.5.6 精馏工段各塔操作参数总结742.6 工艺创新点74第三章 总图运输763.1 设计依据763.1.1 相关标准、规范及法规763.1.2 设计基础资料763.2 设计范围763.3 厂址概况773.4 厂址优势773.5 总平面布置803.5.1 厂区总体布局概述803.5.2 厂区面积计算813.5.3 总平面布置各项技术指标813.5.4 工艺生产区的布置823.5.5 辅助
7、生产及公用工程设施833.5.5.1 总变电所的布置833.5.5.2 污水处理场的布置833.5.5.3 公用工程的布置843.5.5.4 仪修车间的布置843.5.5.5 分析化验室、控制中心的布置843.5.6 储罐设施的布置843.5.7 运输设施的布置853.5.7.1 罐区汽车装卸区的布置853.5.7.2 停车场的布置853.5.8 生产管理及生活服务设施863.5.8.1 厂前区的布置863.5.8.2 食堂的布置873.5.8.3 厂区出入口的布置873.5.8.4 围墙的设置873.5.8.5 绿化的布置87第四章 自动控制系统设计894.1 概述894.2 设计标准及规划
8、894.3 自动化水平894.3.1 控制水平894.3.2 控制规模904.3.3 随设备成套供货的仪表904.3.4 主要安全技术措施904.3.5 仪表电源、气源、伴热904.4 仪表选型原则914.4.1 控制仪表914.4.2 现场仪表924.5 控制室934.6 控制系统及主要仪表设备944.6.1 控制系统944.6.2 仪表设备清单94第五章 供配电系统965.1 设计依据965.2 设计范围975.3 设计原则975.4 电力负荷性质975.4.1 一级负荷975.4.2 二级负荷975.4.3 三级负荷975.4.4 本厂用电负荷及负荷等级985.4.5 供电方案的选择98
9、5.4.6 配电方案的选择985.4.7 主要设备及材料的选择995.5 节电措施1015.6 防雷、接地、防静电措施1015.7 配电线路1015.8 照明用电设计102第六章 通信系统1036.1 概述1036.2 设计依据及原则1036.2.1 设计依据1036.2.2 设计原则1036.3 电信方案1046.3.1 行政管理电话系统1046.3.2 生产调度程控电话系统1046.3.3 火灾报警系统1056.3.3.1 火灾报警方式1056.3.3.2 设备选型、容量、规格及用途1056.3.3.3 防爆等级及安装环境1056.3.3.4 配线方式1056.3.3.5 消防电气联锁控制
10、说明1056.3.4 有线电视（包括工业电视）1066.3.5 扩音呼叫/对讲系统1066.3.6 综合布线系统1066.3.7 全厂电信网络1066.3.8 电信电路敷设107第七章 土建1087.1 概述1087.2 设计依据1087.3 厂区自然条件1097.3.1 气候特点1097.3.2 地形条件1097.4 工程规划及建设1107.5 建筑、结构设计原则1117.6 设计方案1127.6.1 结构型式的选择1127.6.2 基础方案的选择1137.7 辅助设施的建设1137.7.1 安全疏散1137.7.2 厂区建筑物的防火、抗爆设计1137.7.3 防火1147.7.4 防水防腐
11、1147.7.5 防噪、防尘1147.7.6 建筑物内外装修1147.7.7 地基处理原则1147.7.8 存在问题及解决办法115第八章 给水排水工程1168.1 概述1168.2 设计标准、规范1168.3 设计范围1168.4 给水系统设计1178.4.1 生产、生活供水系统设计1178.4.2 消防供水系统设计1178.4.3 循环水系统1188.5 排水系统设计1188.5.1 生产污水系统1188.5.2 初期污染雨水系统1198.5.3 雨水排水系统1198.6 给排水管网1198.7 给排水管材及防腐1208.7.1 给水管材1208.7.2 排水管材120第九章 环境保护12
12、19.1 设计概述1219.2 设计原则1219.3 厂址与环境现状1229.4 主要污染源及主要污染物1229.5 环境保护治理措施1229.5.1 建设期污染防治措施1239.5.2 运营期间污染防治1239.6 环境影响评价分析1279.7 生态1279.8 绿化1279.8.1 概述1279.8.2 环境保护投资概算1289.9 小结129第十章 采暖通风和空气调节13010.1 概述13010.2 设计标准与依据13010.3 设计范围13010.4 青岛室外气象参数13110.4.1 取暖13110.4.2 通风132第十一章 分析化验13311.1 概述13311.2 设计依据1
13、3311.3 设置目的13311.4 化验室任务13311.5 仪器的选择13411.6 主要检测项目13411.6.1 原料的检测13411.6.2 辅助材料的检测13511.6.3 产品的检测13511.6.4 环境监测13611.7 主要分析仪器设备136第十二章 储运14012.1 概述14012.2 设计依据14012.3 储运管理制度14012.4 储存区设计14112.5 运输区设计14212.5.1 装卸区设计14212.5.2 厂内运输路线设计14312.5.3 车辆运行方案14312.5.4 厂内管廊设计14412.5.5 运输安全措施14412.5.6 运输注意事项144
14、12.6 储罐选择14412.7 储罐区安全措施145第十三章 消防14613.1 概述14613.2 设计依据14613.3 设计范围14613.4 危险性分析14713.5 消防方案14813.5.1 消防措施14813.5.2 火警探测系统14913.5.3 火灾自动报警系统14913.5.4 消防联动系统15013.5.5 自动喷水系统15113.5.6 消火栓15113.5.7 消防给水系统15113.5.8 供电系统152第十四章 劳动保护和卫生安全15414.1 概述15414.2 设计依据15414.3 设计目的15414.4 劳动保护及卫生安全管理15514.5 安全卫生主要
15、措施15514.5.1 安全技术及防火防爆措施15514.5.2 工业卫生措施15614.6 建设地区安全卫生概况15714.7 生产过程中危害因素分析15714.7.1 自然条件15714.7.2 总体布置15814.7.3 生产过程中的危害因素15814.7.4 有害物质对人体的危害15814.8 主要危害因素的防范与管理15814.8.1 建（构）筑物的设计15914.8.2 装置布置15914.8.3 消防15914.8.4 防爆16014.8.5 静电与雷击的预防16014.8.6 中毒事故的预防16014.8.7 绿化16014.8.8 应急措施16114.8.9 设备安全1611
16、4.8.10 预防措施16114.8.11 噪声控制16214.8.12 安全卫生管理机构162第十五章 工厂组织与劳动定员16315.1 企业文化16315.2 生产班制16315.3 员工培训16315.3.1 工人、技术人员和生产管理人员来源16315.3.2 人员培训规划16315.4 组织结构16415.4.1 设计原则16415.4.2 概述16515.5 机构职权16615.6 部门职能说明16815.7 经营管理16915.7.1 技术管理16915.7.2 人力资源管理16915.7.3 物流管理16915.7.4 组织管理16915.7.5 信息管理16915.7.6 安全
17、与环保管理17015.8 劳动定员17015.8.1 定员原则17015.8.2 生产班次17015.8.3 定员170第十六章 概算172第一章 项目总论1.1 项目总览本项目为青岛石化有限责任公司设计一座混合C4综合加工子系统。采用来自青岛石化分离的正丁烯制甲乙酮，并且考虑到系统对环境的不利影响，并对排出的污染物提出合理的治理方案。拟建厂于山东青岛经济技术开发区。投资约5.2亿元。选择抚顺石化研究院研制的正丁烯两步氧化法（直接水合-仲丁醇气相脱氢）作为本项目工艺，以青岛石化分离出的正丁烯为原料，目标年产4万吨甲乙酮，以实现混合C4烃类的综合利用。鉴于石油、天然气、煤等的化石类自然资源的有限
18、性日渐突出，对以上述资源为原料的初加工烃产物进行深度利用，已成为烃化工行业提高资源利用率和综合经济效益，实现可持续发展所面临的一项重要任务。其中混合C4烃类的综合利用技术则是我国烃化工科技界的一个研发热点。1.2 设计依据（1） 第六届全国大学生化工设计竞赛指导书；（2） 石油化工项目可行性研究报告编制规定（2005年版）；（3） 化工工程设计相关规定；（4） 本组编制的项目可行性报告。1.3 工艺特点本项目将提浓的正丁烯采用直接水合制仲丁醇法制取粗仲丁醇，然后将制得的粗仲丁醇进行精制，精制后的仲丁醇经过气相脱氢合成甲乙酮并精制。丁烯树脂直接水合法克服了硫酸法的固有缺点，减少了设备腐蚀和酸性废
19、水的排放，有利于环境保护，社会效益尤为显著。且直接水合法比硫酸法在技术上先进，更具有市场竞争力，因此本装置采用树脂直接水合法工艺。1.4 产品及原料本项目年产甲乙酮（99.8wt%）4万吨，同时副产粗叔丁醇0.113万吨，粗仲丁醚0.296万吨，重组分0.014万吨，氢气0.110（98wt%）万吨，废丁烯0.264万吨，丁烷0.450万吨。主要原材料为来自炼化分厂的C4馏分中提浓的正丁烯，消耗量为5.1万吨/年，纯度为89%（质量分数），使用的催化剂为BC-DH2004，主产物甲乙酮和副产物粗仲丁醇、粗叔丁醇、重组分、氢气、废丁烯、丁烷作为商品销售，副产物水返回制甲乙酮分厂继续使用。第二章
20、化工工艺及系统2.1 工艺路线的选择2.1.1 MEK前景总论甲乙酮（MEK）是一种优良的溶剂，是精细化工的重要原料。其主要应用于涂料生产中的溶剂、润滑油脱蜡、磁带清洗、涂料剥离剂、抗结皮剂和油墨生产等领域。目前全世界甲乙酮年生产能力为120万吨左右，虽然我国甲乙酮最近几年的发展速度比较快，但产量仍不能满足国内需求。随着我国化学工业的发展，国民经济对甲乙酮的需求矛盾将日益突出。2.1.2 MEK合成路线简介2.1.2.1 工业化的合成路线（1） 正丁烯法正丁烯法是目前国内外工业化生产甲乙酮普遍采用的方法，它又可有一步法和两步法之分。1） 正丁烯一步氧化法20世纪60年代就研究开发出正丁烯液相一
21、步氧化生产甲乙酮的方法，该方法采用氯化钯/氯化酮的氧化-还原均相催化剂体系，生产工艺简单，但存在反应过程腐蚀性强，需要昂贵的钛材料设备，副产物氯化物多，分离过程复杂等缺点。针对该法存在的不足，现已经开发出使用复合催化剂的均相工艺和多相固定床工艺。如Catalytic Associates公司开发的杂多酸均相催化氧化新工艺采用了一种新的不含氯的催化剂体系，其中含Pd2+、Cu2+以及杂多酸氧阴离子，并添加腈化物配位以提高选择性和转化率，反应在85、0.7MPa条件下进行，甲乙酮的选择性可以达到90.3%，生产成本低于仲丁醇脱氢法。目前的研究重点是如何使催化剂在连续的循环中保持长期的活性与稳定性，
22、如何增强抵御原料中杂质毒性的能力。随着各项研究的深入，该法有可能成为甲乙酮新的工业化生产方法。2） 正丁烯两步氧化法正丁烯两步法是先将正丁烯水合生成仲丁醇，然后脱氢生成甲乙酮。该法是目前国内外生产甲乙酮最主要的方法，其产量约占世界甲乙酮总产量的80%。它又包括正丁烯水合制仲丁醇和仲丁醇脱氢制甲乙酮两个反应步骤。3） 正丁烯水合制仲丁醇目前，正丁烯水合制仲丁醇的方法主要有以硫酸为催化剂的间接水合法、以离子交换树脂为催化剂的直接水合法和以杂多酸为催化剂的直接水合法3种工艺路线。i. 硫酸间接水合工艺以硫酸为催化剂的硫酸法间接水合工艺是生产仲丁醇的传统方法。它包括酯化、水解、精馏和稀酸浓缩等4个主要
23、工序。用浓度为80%左右的硫酸吸收预处理过的主要含正丁烯的混合C4馏分，反应生成丁基硫酸酯，丁基硫酸酯经水解得到仲丁醇水溶液，再经精馏制得仲丁醇。反应压力为0.5MPa，反应温度为2627，硫酸与正丁烯的摩尔比为1.2:1，正丁烯转化率为92%93%，仲丁醇选择性为85%。该法技术成熟，对原料正丁烯含量要求不苛刻，反应条件比较温和，工艺简单，操作控制容易；不足之处是生产过程中产生大量的稀酸，设备腐蚀严重，三废处理较为复杂，能耗高，装置投资较大。目前该法正在逐渐被淘汰。ii. 树脂直接水合工艺该法由德国RWE-DEA公司于1984年开发成功，是目前国内外生产仲丁醇最主要的方法。该方法以树脂为催化
24、剂，正丁烯通过质子催化作用生成仲丁醇，反应在三相条件下进行，反应温度为150170，反应压力为5.07.0MPa，水与正丁烯的摩尔配比约为1:1，树脂多选用耐热性好的强酸性阳离子交换树脂。该法工艺流程简单，产品回收精制容易，三废少，对设备腐蚀性小，仲丁醇选择性高；不足之处是对原材料正丁烯要求较高，一般要求C4馏分中正丁烯体积分数要高于90%。另外，树脂催化剂耐高温性能较差，寿命短，易失活，正丁烯单程转化率较低（不高于10%）。iii. 杂多酸直接水合工艺该法由日本出光兴产公司于1985年开发成功。正丁烯在杂多酸催化剂作用下直接水合制得仲丁醇。杂多酸催化剂的主要成分是钼磷酸，同时加入有机金属化合
25、物添加剂。反应温度为200230，反应压力为19.0MPa左右，仲丁醇选择性大于99%。在该反应中，正丁烯既是反应物，同时也对产物仲丁醇起着超临界萃取剂的作用。该法工艺流程简单，催化剂性能稳定，寿命长，反应为气-液相反应，反应器效率较高，高沸点副产物不在反应器内积存；不足之处是正丁烯单程转化率低，反应需要在高压和较高温度下进行。 （2） 仲丁醇脱氢制甲乙酮仲丁醇脱氢制甲乙酮可分为气相脱氢和液相脱氢两种工艺。气相脱氢是目前工业上生产甲乙酮普遍采用的方法。气相脱氢采用氧化锌或锌铜合金为催化剂，将仲丁醇加热气化，在反应温度355375、反应压力0.34MPa下，于脱氢反应器中进行脱氢反应，反应产物经
26、冷凝分离得到甲乙酮，仲丁醇的转化率及甲乙酮的选择性均在90%以上。该法具有工艺流程简单，催化剂寿命长，产品分离简单，能耗低，产率高等优点。该方法的不足之处是仲丁醇的单程转化率低于气相法；产品纯度较低，催化剂寿命较短；仲丁醇液相脱氢以骨架镍或亚铬酸酮作催化剂，反应温度控制在150200，常压操作，仲丁醇的单程转化率低，但甲乙酮的选择性在99%以上。（3） 正丁烷液相氧化法丁烷液相氧化法的主要产品是醋酸，甲乙酮是作为副产而产生的（约占醋酸产量的16%）。美国联合碳化公司以及塞拉尼斯公司均采用此法进行生产甲乙酮。目前美国约20%的甲乙酮通过该法得到。该工艺为气-液相反应，催化剂为醋酸钴-醋酸钠，溶剂
27、为醋酸，反应温度为160165，压力为5.6MPa，甲乙酮和醋酸的质量比约为0.4:1，副产物主要为醋酸乙酯、丙酸、乙醛等。该法的缺点是产物回收分离系统复杂，投资高能耗大，目前正逐步被淘汰。 （4） 异丁苯法以三氯化铝为催化剂，反应温度控制在5070，正丁烯与苯经烃化反应生成异丁基苯；异丁基苯于110130，0.10.49MPa压力下，液相氧化生成过氧化氢异丁基苯，然后在酸催化剂存在下分解，于2060提浓氧化液，生成甲乙酮和苯酚，最后分离精制得产品。通常情况下，每生产1t甲乙酮可联产1.261.28t苯酚，副产0.20.26t苯乙酮，丁烯利用率达67%70%。该法的特点是反应条件温和，设备腐蚀
28、较轻，有利于工业化生产，但工艺过程较为复杂，操作条件严格。2.1.2.2 国外工艺技术概况工业上甲乙酮生产的传统成熟工艺，主要采用正丁烯硫酸水合法制仲丁醇、仲丁醇进一步脱氢生成甲乙酮，国外大部分生产企业仍然沿用这一工艺。八十年代以后，人们转向正丁烯直接水合法的研究和开发，德国和日本相继在1983年和1985年建成了6万吨/年和4.5万吨/年甲乙酮装置，至今运行稳定，经济效益显著。此外，世界上还有很少量的甲乙酮是从轻烃氧化制醋酸副产而得，美国目前正在研究和开发一步法制甲乙酮。（1） 硫酸间接水合法此法是传统的甲乙酮生产方法。正丁烯的三种异构体（丁烯-1，顺、反-丁烯-2）用硫酸吸收生成硫酸氢仲丁
29、酯和硫酸二仲丁酯，然后各自水解生成仲丁醇：水解反应除生成仲丁醇外，还有各自副产物，包括仲丁醚、甲乙酮、异丙醇、丁醇、C5C8烃类及高沸点物。含共沸水的粗仲丁醇用汽提法从稀硫酸中分出再送碱洗和丁烷脱除，所得物经三塔精制得精仲丁醇。浓度约38%的稀硫酸，国外一般经两段双效蒸发器浓缩成80%的酸，再返回正丁烯吸收塔循环使用。所得精制仲丁醇在铜系催化剂上脱氢生成甲乙酮：此反应为气相反应，转化率较高。工业上也有液相脱氢工艺，但其转化率较低。脱氢反应的副产物为丁烯、水和C8酮类，主要是乙基戊基酮、3-甲基-庚烯-5-酮和甲基庚酮-3。含有氢、丁烯、甲乙酮、未转化的仲丁醇、C8酮类及水等反应产物首先分出氢和
30、不凝性气体，再进行一系列精制，最终得到成品甲乙酮。（2） 正丁烯直接水合法此法是八十年代初由德国的德士古公司和日本出光公司建立起工业化装置。其反应过程是由正丁烯在强酸性催化剂存在下，在8.0MPaG压力和165温度下与水直接合成仲丁醇：反应过程中伴有少量的仲丁醚、叔丁醇及C8烃副产物，未反应的正丁烯返回，重新参与反应。制得的粗仲丁醇在精馏单元脱除杂质得到精仲丁醇后，再送往脱氢工段。脱氢工段的反应与精馏同硫酸法。（3） 醋酸副产法工业上醋酸副产法有几种生产方法，其中一种是由丁烷在7.2MPa、180条件下液相氧化而成，此法同时得副产品甲乙酮。每吨醋酸可副产甲乙酮0.150.23吨，但是采用此法生
31、产甲乙酮的厂商很少。（4） 丁烯一步氧化法由丁烯在催化剂存在下液相直接氧化成甲乙酮，是较先进的生产方法，但是，此工艺仍处在研究与开发阶段，尚未形成工业化装置。2.1.2.3 中国大陆甲乙酮生产工艺概况六十年代，我国在抚顺石油二厂建成一套硫酸间接水合法生产装置，设计能力为1700吨/年，由于设计考虑不周，生产一直不稳定，加上设备腐蚀严重，稀硫酸无出路等问题，每年实际生产量很少，并于1994年停产。“七五”期间，江苏省泰州石油化工厂从德国引进一套直接水合法生产工艺，但由于原料来源问题没有解决，一直未能稳定生产。“八五”期间，黑龙江石化厂也从德国引进了一套直接水合法工艺，并于1998年7月份开车投产
32、，生产出合格产品。目前装置运行良好、稳定，经济效益显著。九十年代初，中国石化抚顺石油化工研究院开始研究正丁烯水合生产工艺，分别于1992年3月20日和1994年2月19日通过了由中国石化组织的“正丁烯水合制仲丁醇”及“仲丁醇脱氢制甲乙酮”“正丁烯水合制仲丁醇多段反应器工艺及催化剂研究”的三项技术鉴定，取得了低碳烯烃直接水合生产低碳醇的方法及耐高温阳离子交换树脂催化剂制备方法的技术专利（专利号分别为97116406.1申请号和CN1076385A公开号）。2001年在齐翔公司建成采用“正丁烯水合制仲丁醇”及“仲丁醇脱氢制甲乙酮”技术的2万吨/年甲乙酮生产装置，齐翔公司利用现有技术2008年成功建
33、成8万吨/年甲乙酮装置。2.1.2.4 工艺技术方案的比较和选择理由通过上述可知：硫酸法工艺成熟，对丁烯原料纯度要求低，操作简单，但由于使用了硫酸作催化剂，因此在生产过程中排放一定量的酸性废水，设备腐蚀也较严重，选用的材质要求高，且流程长，维修费用高。丁烯直接水合法克服了硫酸法的固有缺点，减少了设备腐蚀和酸性废水的排放，有利于环境保护，社会效益尤为显著。直接水合法比硫酸法在技术上先进，更具有市场竞争力。因此本装置推荐采用直接水合法工艺。齐翔公司经过近几年的改进、完善，技术上已经进一步成熟，本项目采用该技术方案并根据现有装置生产经验和操作数据，进一步优化设计，对现有2万吨/年甲乙酮装置进行改扩建
34、，从而提高生产能力。进口设备的范围和理由：根据齐翔公司现有的甲乙酮装置的开车及生产情况以及我国目前的设备加工生产行业的现状，决定对本装置中主要仪表部件进行引进。仪表部件主要是指重要的高压调节阀或控制阀、浮筒液位计、安全联锁开关、智能变送器等。2.2 工艺原理2.2.1 丁烯提浓工段工艺原理由于原料中含有大量异丁烷和正丁烷，正丁烯纯度不够高，兰炼甲乙酮装置采用烟台大学的专利技术以N-甲酰吗啉-甲乙酮混合溶剂萃取精馏方式脱除丁烷，提浓后正丁烯含量将达到96wt以上。因正丁烷和正丁烯的相对挥发度较小（见表2-1），且正丁烷的挥发能力介于1-丁烯和反丁烯-2之间，使用普通精馏的方法需要很多的理论塔板数
35、，且不能从一个塔中得到正丁烯（1-丁烯、顺丁烯-2、反厂烯-2），影响了正丁烯的合理利用。丁烯提浓的原理即是：通过向混合碳四原料中加入甲乙酮与N-甲酰吗啉混合溶剂，利用溶剂来改变丁烷与丁烯的相对挥发度，再通过连续精馏的方法，首先将低沸点的烷烃（主要为丁烷）分离出去，再通过连续精馏的方法将烯烃（主要为丁烯）与溶剂分离，从而得到比较纯的正丁烯。表2-1 C4馏分各组分沸点及相对挥发度组分异丁烷异丁烯1-丁烯1，3丁二烯正丁烷反丁烯-2顺丁烯-2沸点（）-11.73-6.90-6.26-4.41-0.500.883.74相对挥发度1.131.0051.0000.9750.8630.8300.800甲
36、乙酮是一种常用溶剂，其特点是对碳四各组分都有较好的溶解能力而且粘度小，沸点低、毒性小，本身可以作为溶剂用于碳四分离。由于甲乙酮的沸点很低（约80），传统萃取精馏塔和汽提塔的塔釜温度可较低，又由于其对C4具有良好的溶解能力且粘度小，因此萃取精馏塔内液体流动状况好。传质效果好、效率高、塔内不存在双液相问题，缺点是其极性较弱，对提高烷烃和烯烃的相对挥发度贡献不大，在溶剂/碳四比为10时，正丁烷与1-丁烯的相对挥发度为1.2左右，因此用单一甲乙酮作溶剂，萃取精馏分离碳四烷烃与烯烃时，萃取塔传质效率也很高。N-甲酰吗啉（NFM）溶剂的特点是：极性大，对烷烃与烯烃的相对挥发度影响很大，但对C4各组分的溶解
37、能力差、粘度大、沸点高。溶剂/碳四比为10时，正丁烷与1-丁烯的相对挥发度为1.55左右，用它作溶剂萃取精馏分离丁烷和丁烯的混合物时，仅需较少的理论板数。采用甲乙酮与极性溶剂混合物作溶剂，用萃取精馏的方法分离丁烷与丁烯，其优点在于综合了甲乙酮与极性溶剂各自的优点，取长补短，既保留了甲乙酮对碳四组分良好的溶解性能和较低的沸点等优点，又具有极性溶剂提高烷烃与烯烃相对挥发度的优点，既改善了塔内的传质状况，提高了分离效率，又减少了理论板数，降低了溶剂比，且降低了塔釜温度。甲乙酮与N-甲酰吗啉混合溶剂由于其对烷烃与烯烃相对挥发度贡献大、毒性小，是分离丁烷与丁烯的最佳溶剂。2.2.2 仲丁醇合成与精制该项
38、目甲乙酮装置采用树脂法直接水合工艺，该工艺的主要特点是正丁烯在磺酸树脂催化剂存在下与水直接水合生成仲丁醇，水合条件为温度140180，压力为6.0MPa。生成的仲丁醇经过一系列精制过程（通过精馏方法）得到99wt纯度的仲丁醇半成品。正丁烯和水合成SBA的化学反应：丁烯-1丁烯-2（顺/反）由于丁烯原料不纯和副反应的发生，除生成主产品SBA外，还生成各种副产品，最主要的副产品如下：（1） 仲丁醚（SBE）：它由二个SBA分子缩合而成，SBE不干扰MEK的合成，但它将积累在MEK中，因它形成共沸物不能从SBA蒸馏中除去。（2） 聚合物：主要由异丁烯的二聚作用生成，还有高级不饱和烃如丁二烯的聚合。其
39、它聚合物是正丁烯的付反应物，主要是：G烃（辛烯）。（3） 叔丁醇（TBA）：TBA由异丁烯的水合反应生成，TBA在MEK工艺中产生乙醛，乙醛由于有刺激性气味，影响MEK质量。（4） 正丁醇（NBA）：在SBA生成的同时，生成微量NBA，NBA也形成醛类，其中丁醛有严重的刺激性。（结构式：CH3-CH2-CH2-CH2-OH）水合反应所需的水为工业二级脱盐水质量。为了减少外排，保护环境，采用闭路循环工艺，即反应器出水经过阴浮床脱除杂质后，返回反应器进口。2.2.3 甲乙酮合成与精制仲丁醇半成品经过加热汽化进入脱氢反应器，在铜锌合金催化剂的作用下，脱除1分子氢气，生成甲乙酮。再经过一系列精制工艺得
40、到99.9wt纯度的成品甲乙酮。其反应方程式如下：2.3 工艺流程本工艺共分为四个工段，分别为：丁烯提浓工段、仲丁醇水合工段、仲丁醇精制工段、甲乙酮合成与精制工段。总工艺流程如图2-1所示。图2-1 总工艺流程图2.3.1 丁烯提浓工段工艺流程2.3.1.1 丁烯提浓工段工艺流程叙述丁烯提浓工段工艺流程如图2-2所示。图2-2 丁烯提浓工段工艺流程图从界区外原料罐区来的碳四原料连续送入本工段的原料罐（V-006），通过原料泵（P-007A/B）经原料预热器（E-011），原料用贫萃取剂进行预热后进入萃取精馏塔（T-001）。T-001主要由两段组成，其下部主要用于萃取精馏，上部主要用于从丁烷中
41、回收萃取剂，在萃取精馏段借用于混合溶剂NFM/MEK，丁烷从丁烯中分离出来。萃取剂从萃取精馏塔上段加入。为尽可能降低萃取精馏塔顶蒸汽中丁烯的含量，减少丁烯的损失，必须严格地控制溶剂进塔温度。离开萃取精馏段的蒸汽中主要包含几乎所有的丁烷及少量的丁烯和溶剂，其中萃取剂在塔的上部被回收。在塔顶产品丁烷中，通过色谱仪分析其中的1-丁烯的含量，以便相应的设定有关的操作参数。在萃取精馏塔中，丁烷被分离出来，从萃取精馏塔（T-001）塔顶逸出，经萃取塔塔顶水冷器（E-005）冷凝冷却后流入萃取塔回流罐（V-001），通过萃取塔回流泵（P-002A/B）部分丁烷返回萃取塔（T-001）塔顶作为回流液，其余作为
42、液化气副产品送出界区。萃取精馏塔（T-001）所需热量通过萃取塔再沸器I（E-001）的低压蒸汽和中间再沸器（包括萃取塔再沸器（E-002）和萃取塔再沸器（E-003）中热萃取剂的热量回收来提供。萃取精馏塔（T-001）塔釜液通过萃取塔塔釜泵（P-001A/B）送往汽提塔（T-002）进行进一步分离。丁烯和萃取剂在汽提塔（T-002）中，通过精馏，丁烯从汽提塔（T-002）塔顶逸出，经汽提塔水冷器（E-008）冷凝后流入汽提塔回流罐（V-002），通过汽提塔回流泵（P-004A/B），部分丁烯返回汽提塔（T-002）塔顶作为回流液，其余被送往水洗塔（T-004）以洗去丁烯中可能残存的萃取剂等杂
43、质。汽提塔（T-002）塔釜液为萃取剂，温度约为165，由汽提塔塔釜泵（P-003A/B）送出，分别流经汽提塔再沸器II（E-007）、萃取塔中间再沸器、（E-002、E-003）及再生塔再沸器（E-051），热萃取剂大部分热量被回收，再经萃取剂冷却器（E-004）冷却至52进入萃取精馏塔（T-001）循环使用。汽提精馏塔（C-002）所需热量通过汽提精馏塔再沸器（E-007）中的热萃取剂和汽提塔再沸器I（E-006）中的低温导热油提供。含有微量萃取剂的丁烯由下部进入水洗塔（T-004），经与工艺水逆流接触后，丁烯中的萃取剂被洗去，丁烯则送往SBA水合工段。萃取剂在使用过程中，由于操作温度过高
44、（最高温度达175），将产生一定量的分解/聚合物，需要进行再生处理。再生时，部分萃取剂由汽提塔塔釜泵（P-003A/B）送往再生塔（T-003），再生罐在真空下操作，通过再生罐（V-003）中的加热盘管（E-009）的高温热媒导热油加热，使萃取剂在真空下汽化，并逸往再生冷凝器（E-010），冷凝下来的萃取剂流入再生分离罐（V-003）。再生后的萃取剂由再生泵（P-006A/B）送往汽提塔（T-002）。再生塔（T-003）中浓缩下来的萃取剂分解/聚合物间歇地从放料阀排出装桶，送出界区统一处理。来自水洗塔（T-004）的污水，在污水罐（V-004）经过闪蒸后，闪蒸气体送往放空管线，闪蒸后的污水通
45、过污水泵（P-008）送往界区污水池。2.3.1.2 丁烯提浓工段工艺流程特点丁烯提浓段主要是从混合碳四中将正丁烯分离出来，然后用泵打入仲丁醇的合成工段。碳四分离存在着主要难点：正丁烷的沸点处于丁烯-1烯和反丁烯-2之间；异丁烷和异丁烯（丁烯-1）沸点差也较小；正丁烷和反丁烯-2沸点只差1.38（相对挥发度也只有1.04）。采用普通精馏（或精密精馏）进行分离，同时得到叫高纯度的异丁烷和丁烯，需要较大的能耗（回流比较大）、产品纯度和收率也较低。本工艺采用了烟台大学萃取精馏分离碳四工艺，该工艺有以下特点：原料要求：对碳四原料组成具有较高的适应性，适应于异丁烷浓度为570wt，正丁烷浓度为570wt，丁烯浓度为3090wt的混合碳四原料。产品纯度：能够在本单元分离得到普通精馏（或精密精馏）很难同时得到高纯度丁烯产品（根据需要产品纯度可达9599，收率可达9095）。能耗：比普通精馏（或精密精馏）技术节能，本技术的能耗仅为普通精馏的1/3左右。碳四利用率：丁烷（或丁烯）的利用率较高，可根据实际装置情况，考虑回收利用后续装置排放的较高含量的丁烯驰放气，提高了丁烯的利用率和后续产品的生产能力。工艺优势：该技术的汽提塔塔釜操作温度（压力为0.4MPa（G）为160左右（吗啉溶液体系为210左右），明显节省了能量和延长溶剂使用寿命。可用中