1-丁烯可行性报告

1、4.8丁烯 -1 装置4.8.1工艺技术选择4.8.1.1原料路线的确定丁烯 -1 的制造工艺主要有乙烯催化二聚法和混合碳四分离法。乙烯催化二聚法是在缺少碳四资源的情况下采用的工艺，而中国石油四川 1000 万吨 / 年炼油项目每年可副产轻碳四约 19 万吨，再加上乙烯项目每年副产的抽余碳四约 11 万吨，混合碳四总量可达 30 万吨，其中丁烯 -1 的资源总量约 7 万吨，完全满足下游的使用。目前，国内外较大规模的丁烯-1 装置多数采用的是混合碳四分离工艺，特别是与MTBE 装置联合，在保证MTBE 装置醚后碳四异丁烯含量小于 0.2% 的前提下， 可减少丁烯 -1 装置设备数量，缩短流程。

2、国内主要丁烯 -1 分离装置的原料路线见表 4.8-1 。表 4.8-1国内主要丁烯-1 生产装置原料路线公司名称生产能力（万 t/a原料路线）吉林石化公司2.4C4 分离大庆石化公司0.76C4 分离齐鲁石化公司1.5C4 分离抚顺石化公司1.0C4 分离独山子乙烯公司1.0C4 分离茂名石化公司1.5C4 分离兰州石化公司0.8C4 分离扬子石化公司1.5C4 分离盘锦石化公司1.0乙烯二聚天津联合化学公司0.6乙烯二聚中原乙烯有限公司1.0乙烯二聚广州石化公司0.7乙烯二聚从装置的经济性综合考虑，本项目的原料推荐采用MTBE 装置的醚后碳四。4.8.1.2工艺技术路线介绍1）国外工艺技术

3、概述目前，国外工业上主要使用德国 Kruup Uhde 公司的萃取精馏工艺、日本瑞翁（ Zeon ）法、 NPC 法及 UOP 技术等。（ 1）德国 Kruup Uhde 技术该技术采用1：1 的吗啉和N- 甲基吗啉混合物作为萃取剂，对丁烯的选择性高，溶解性能好。由于采用的萃取剂中不含水，因此不会在C4组分中混入水，方便后续工艺，产品收率可达到95% 。目前已在国内乙酮装置中应用，效果较好。该方法流程简单，设备台数少，有热油作加热介质，空冷器作冷却设备，几乎不消耗循环水，能耗较低。（ 2）瑞翁（ Zeon ）法3 套甲该法又称 GPD 工艺，其特点是在原有 DMF 萃取精馏法抽提丁二烯的工艺技

4、术（ GPB ）的基础上，将 GPB 工艺中第 1 萃取精馏塔改为新型萃取精馏塔，改变其部分操作条件，使抽余 C4 馏分中的丁二烯可降至 20 50 g/g ，因而在丁烯 -1 生产装置无需在进行加氢处理。经萃取精馏抽丁二烯后的抽余 C4 如通过 MTBE 或其它异丁烯分离装置，使其中的异丁烯低于 0.3% ，则只需经过2 个塔就可以得到丁烯-1 产品。在第 1 个分馏塔中，塔顶为丙烷、丙烯、丙二烯、异丁烯和水，塔釜液送入第2 精馏塔，在第2 精馏塔塔釜分离出顺反丁烯，塔顶为产品丁烯 -1 ，产品收率可达97% 。（ 3）日本石油化学公司的NPC 法该方法在以乙烯装置副产C4 馏分为原料时，一

5、般先通过萃取精馏装置抽提丁二烯。抽余液中丁二烯一般为0.3 0.5% 左右。抽余液中的异丁烯，如以 MTBE 法脱除，醚后C4 馏分中的异丁烯含量可控制在0.5% 以下。 NPC 法在处理这种原料时，通过加氢方法脱除丁二烯，通过异丁烯二聚方法脱除异丁烯，然后通过超精密精馏获得产品丁烯-1 。其收率为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

6、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45左右，塔釜温度低于170 ，溶剂比 9 15，丁烯产品纯度97 ，必要时可以达到99以上，丁烯收率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-1 的浓度可达到98% 。 由于采用的萃取剂的选择性比吗啉和N-甲基吗啉差一些，要达到同样的萃取效果，设备要大一些。由于甲乙酮

7、的沸点较低（ 80）， 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中的甲醇，然后用普通精馏方法精制丁烯-1 ，一个塔脱除轻组分，一个塔脱除重组分。采用此种工艺，流程简单，以丁烯转化率高，丁烯-1 纯度可达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C4 中的丁烯 -1 分离。4.8.1.3工艺技术比选从 4.8.1.2 中的介绍可

8、以看出， 国内外丁烯 -1 的分离技术主要分为两大类，即萃取精馏工艺和超精密精馏工艺。两种工艺在能耗和物耗上差别较大。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 分离装置多采用此类技术，各种工艺对比及国内技术概况见表4.8-2和表 4.8-3 。项目产品收率 %循环水消耗t/t电消耗 kwh/t蒸汽消耗 t/t燃料消耗 t/t产品纯度环境影响技术来源装置投资公司名称吉林石化公司大庆石化公司齐鲁

9、石化公司抚顺石化公司独山子乙烯公司茂名石化公司兰州石化公司表 4.8-2 丁烯 -1分离工艺比较超精密分离工艺萃取精馏工艺NPCGPD 法法中国德国烟台大学879794959041032047013014010040803333803.63.950.510.51高高高低低小小小小小引进引进自有引进自有高高低高低表 4.8-3国内 C4 分离丁烯 -1 技术概况生产能力生产技术简况（万 t/a）2.4日本化学合成公司技术0.76日本化学合成公司技术1.5日本 ZEON 公司技术1.0法国 IFP 技术1.0意大利 SNAM 技术1.5法国 IFP 技术和日本 ZEON 技术0.8齐鲁石化公司研究

10、院技术1996 年吉林石化公司投产的1.0 万吨年丁烯-l 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，采用的是日本石油化学株式会社的技术。2000 年和 2003 年采用天津新天进科技开发有限公司的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- 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8000t/a 的丁烯 - 装置上进行了国产化工业试验。该装

11、置于1997 年一次投产成功，生产出合格丁烯- 产品。 1999 年 4 月，在 120% 设计负荷下进行了大处理量操作，所得产品质量完全达到聚合级丁烯- 质量指标，实现了丁烯- 生产技术的国产化。4.8.1.4推荐的工艺技术目前国内利用混合碳四分离制取丁烯-1 的工业化方法是超精密精馏法。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，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0.2% ，可以使装置流程最短，投资最低。该技术已经完全国产化，且国内有多家填料企业可以提供高效填料，并在丁烯-1 装置上进行了实际应用，因此，本项目推荐采用国产的超精密精馏工艺。该工艺是

12、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99% 的聚合级丁烯-1 。4.8.2工艺概述、流程及消耗定额4.8.2.1工艺概述1）装置规模和年操作时数本项目设计生产能力为6.53 万吨 / 年，年操作时数均为8400 小时。2）装置组成本装置由工艺装置、中间罐区和分析控制室三部分组成。3）原、辅助材料用量及规格本装置的主要原料是混合碳四、氢气、催化剂和干燥剂，用量和规格分别见表 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

13、氢触媒吨/ 年4.24外购使用周期 3年43A 分子筛干燥剂吨/ 年9.8外购使用周期 2年表 4.8-5 氢气规格表指标名称单位指标数值备注氢V%90甲烷平衡C 烃化物V%0.001233COCm/m500 1000表 4.8-6钯催化剂规格表指标名称单位指标数值备注外观形态球形固体主要成分钯载体三氧化二铝加热减量%0.232比表面积m/g70使用温度480表 4.8-7干燥剂3A 分子筛规格表指标名称单位指标数值备注外形球形（或条形）直径mm1.7-2.5 （1.5-1.7 ）合格率% 96 （98）堆积密度g/ml0.6磨耗率%0.2抗压强度N 45/p(45/cm)静态水吸附%20包装

14、含水量%1.54）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、副产品表序号产品名称单位指标数值备注1丁烯 -1万吨6.532丁烷、丁烯馏分万吨10.87表 4.8-9 丁烯 -1 产品规格表指标名称丁烯 -1其它碳四其中：丁二烯及丙二烯甲基乙炔CO2CO总羰基（以 MEK 计）氧气硫（以 S 计）氯化物（以 Cl 计）水甲醇MTBE指标名称丁烯 -1单位指标数值备注V% 99V%133Cm/m32003Cm/m 10Cm/m33533Cm/m533Cm/m353Cm/m1mg/kg1mg/kg1

15、mg/kg 20mg/kg1mg/kg1表 4.8-10丁烷、丁烯馏分规格表单位指标数值备注V%54.13.2.2工艺流程说明来自界区的粗丁烯通过粗丁烯加热器E-101 进入粗丁烯原料贮罐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器 E-111 加热后进入加氢反应器R-101 ，进料温度控制在4060。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，粗丁烯中的丁二烯与氢气进行反应，反应压力控制在0.9 1.3MPa(G) 。从 R-101 出来的物料经压力调节进入脱轻塔下塔T

16、-201B ，T-201A/B塔再沸器 E-201 用 0.35MPa 蒸汽加热，蒸汽的量由流量调节控制。塔顶蒸出的异丁烷等轻组份进入脱轻塔冷凝器E-202 进行冷凝。塔顶压力由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-201B 塔釜液经液位调节由塔中间泵P-202送至T-201A 塔顶。 T-201A塔釜液由液位与流量串级调节，由塔釜液泵P-203

17、送至冷却器E-203 冷却，再经干燥器R-201 脱除物料中的水份，然后进入脱重塔T-202B 。T-202B 塔再沸器 E-204 用 0.35MPa 蒸汽加热 , ，蒸汽的量由流量调节控制。T-202A塔塔顶蒸汽进入塔顶冷凝器E-205 ，冷凝后进入回流罐V-202 。塔顶压力由冷凝器的冷却水量控制。冷凝液通过回流泵P-206 一部分打入 T-202A 塔顶，其余量在控制V-202 液面稳定的前提下，采出至成品贮罐 V-203 。T-202A 塔釜液经液位调节由塔中间泵P-205 送至 T-202B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

18、。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4.8.2.3工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 物料平衡表序号进 装 置出 装 置物料名称数量（吨 / 年）物料名称数量（吨 / 年）1混合碳四180200丁烯 -1653002氢气32.65丁烯、丁烷1087003燃料气6057.654总计180232.65总计180232.654.8.2.4装置消耗定额装置消耗定额见表4.8-12 。表 4.8-12 消耗定额表序名称规格消耗定额消耗量（吨）备注号每小时每年1原料1.1混合碳四丁

19、烯 -1 40%2.7621.451802001.2氢气 90%0.53.8932650kg1.3加氢触媒0.0650.5054244.5kg1.43A 分子筛0.151.1669795kg2 公用工程2.1蒸汽0.9 MPa(G)145 3.982598942.2循环水28/38 0.4MPa(G)475310175002.3冷冻水7 0.4 MPa(G)3.522298562.4电380/220V905877000kwh32.5仪表空气0.6 MPa(G)1097117700Nm32.6氮气0.6 MPa(G)31.52056950Nm4.8.2.5工艺装置安装方案1）设备布置方案本项目按

20、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填料及内件总重约 580 吨。4 台填料塔。空塔总重约380 吨，4.8.2.6设计中采用的主要标准及规范GB 50160-1992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

21、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 ）台 数质量（ t ）塔器49604960换热器1412614126容器676.2676.2反应器419.8419.8机泵1818合计461182461182表 4.8-14 换热器汇总表国内订货合计换热器类别台数金属质量（t ）不锈钢台数质量（t ）总质量材料质量换热器141260Cr18Ni94514126合计141260Cr18Ni94514126表 4.8-15 塔汇总表国内订货合计换热器金属质量（ t ）类别台数总质量不锈钢台数质

22、量（ t ）材料质量填料塔49600Cr18Ni95804960合计49600Cr18Ni95804960表 4.8-16 容器汇总表国内订货合计换热器金属质量（t ）类别台数总质量不锈钢台数质量（ t ）材料质量容器676.2676.2合计476.2676.2表 4.8-17 反应器汇总表国内订货合计换热器金属质量（ t ）类别台数不锈钢台数质量（ t ）总质量材料质量反应器212212干燥器27.827.8合计419.8419.8表 4.8-18定型设备汇总表类型国内订货合计台数材质质量（ t ）台数质量（ t ）离心泵18碳钢18冰机2碳钢2合计20204.8.3.2关键设备方案比选丁烯

23、 -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。4.8.3.3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大型超限设备表序号名称规格超限内容解决办法备注1丁烯 -1脱轻塔 5000 44000超长分段运输2丁烯 -1脱重塔 4800 44000超长分段运输4.8.3.4设计中采用的主

24、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）GB150-1998钢制压力容器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椭圆封头JB/T4738-95 90折边锥形封头JB/T473

25、9-95 60折边锥形封头GB6654-1996压力容器用钢板GB12459-90 钢制对焊无缝管件HG20580-1998钢制化工容器设计基础规定HG20581-1998钢制化工容器材料选用规定HG20582-1998钢制化工容器强度计算规定HG20583-1998钢制化工容器结构设计规定HG20584-1998钢制化工容器制造技术要求HG20652-1998塔器设计技术规定HG205292 HG20635-97 钢制管法兰、垫片、紧固件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

26、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”排放本装置的主要“三废”有废气、废水和废渣。正常生产时排放的废气为丁烯-1 脱轻塔塔顶不凝气，主要是碳三、碳四烃、氢气、一氧化碳及氮气等，作为燃料气送出装置。当加氢反应器再生时，排除的废气主要是氢气；但干燥器再生时，排除的废气主要是含烃氮气，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。装置产生的废渣主要是加氢催化剂和干燥剂。 加氢催化剂每三年更换一次，由厂家回收或集中处理；干燥剂每两年更换一次，送到堆埋场堆埋。“三废”排放见表4.8-20表 4.8-20 “三废”排放表序排放名称成份排放点排放量 t/a排放排放去向号方式1轻组分C4、C3、H2、 脱轻塔塔顶6057.65连续燃料气系统CO 等冷凝器2事故排放气C4系统安全阀163.1t/h火炬系统33加氢反应器氢气加氢反应器5600Nm/