丁烯可行性报告

1、v1.0可编辑可修改4.8 丁烯-1装置4.8.1工艺技术选择4.8.1.1 原料路线确实定丁烯-1的制造工艺主要有乙烯催化二聚法和混合碳四别离法.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/年炼油工程每年可副产轻碳四约 19万吨,再加上乙烯工程每 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别离工 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 于滋勺前提下,可减少丁烯-1装置设备数量,缩短流程.国内主要丁烯 -1

2、别离装置的原料路线见表.表国内主要丁烯-1生产装置原料路线公司名称生产水平万 t/a 原料路线吉林石化公司C4别离大庆石化公司C4别离齐鲁石化公司C4别离抚顺石化公司C4别离独山子乙烯公司C4别离茂名石化公司C4别离兰州石化公司C4别离扬子石化公司C4别离盘锦石化公司乙烯二聚天津联合化学公司乙烯二聚中原乙烯乙烯二聚广州石化公司乙烯二聚从装置的经济性综合考虑,本工程的原料推荐采用MTB察置的醚后 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UOF技术等.1德国Kruup Uhde技术

3、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,产品收率可到达95%目前已在国内3套甲乙酮装置中应用,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法该法又称GPDT艺,其特点是在原有 DMF萃取精馏法抽提丁二烯的 工艺技术GPB的根底上,将GPBT艺中第1萃取精馏塔改为新型萃取 精馏塔,改变其局部操作条件,使抽余C4馏分中的丁二烯可降至2050卩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

4、后的抽余C4如通过MTBE或其它异丁烯别离装置,使其中的异丁 烯低于%那么只需经过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精馏塔塔釜别离出顺反丁烯,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 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限制在以下.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-

5、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,用吸附别离法制取丁烯 -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别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 氮一甲酰吗啉、吗啉、氮一甲酰吗啉与吗啉混合物、环丁砜、氮一甲基 吡咯烷酮等的混合物作溶剂,萃取精馏别离丁烷与丁烯,溶剂对碳四溶 解性好而且粘度小,塔内根本无双液相、无发泡现象,萃取精馏塔和解 析塔都在加压下操

6、作,塔顶温度 45C左右,塔釜温度低于170C,溶剂 比915, 丁烯产品纯度97%,必要时可以到达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 度可到达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,要到达同样的萃取效果,设备要大一些.由于甲乙酮的沸点较低(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 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

7、丁烯转化率高,丁烯-1纯度可达%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.但别离丁烯-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 别离.4.8.1.3 工艺技术比选从4.8.1.2中的介绍可以看出,国内外丁烯-1的别离技术主要分为 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 差异较大.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

8、程简单.国内采用 C4为原料路线的丁烯-1别离装置多 采用此类技术,各种工艺比照及国内技术概况见表和表.表丁烯-1别离工艺比拟工程超精密别离工艺萃取精馏工艺NPC法GPD法中国德国烟台大学产品收率%8797949590循环水消耗t/t410320470130140电消耗kwh/t1004080333380蒸汽消耗t/t5燃料消耗t/t产品纯度高高高低低环境影响小小小小小技术来源引进引进自有引进自有装置投资高高低高低表国内C4别离丁烯-1技术概况公司名称生产水平万 t/a生产技术简况吉林石化公司日本化学合成公司技术大庆石化公司日本化学合成公司技术齐鲁石化公司日本ZEON公司技术抚顺石化公司法国I

9、FP技术独山子乙烯公司意大利SNAM技术茂名石化公司法国IFP技术和日本ZEON技术兰州石化公司齐鲁石化公司研究院技术1996年吉林石化公司投产的万吨/年丁烯-I装置中,丁烯-1精制局部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 的TJH脉冲规整填料进行了两次增产改造,产能提升到万吨/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设计执行中央、兰化公司、齐鲁石化 研究院共同承当的高纯度丁烯-1成套技术开发工程采用丁二烯深度抽 提和MTBE装置深度醚化后的蒸汽裂解碳四作原料

10、,在兰化公司橡胶厂 8000t/a的丁烯-1装置上进行了国产化工业试验.该装置于1997年一次投产成功,生产出合格丁烯-1产品.1999年4月,在120滋计负荷 下进行了大处理量操作,所得产品质量完全到达聚合级丁烯-1质量指标,实现了丁烯-1生产技术的国产化.4.8.1.4推荐的工艺技术目前国内利用混合碳四别离制取丁烯-1的工业化方法是超精密精馏 法.该方法虽然别离难度大,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 %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

11、际应用,因此, 本工程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 99%勺聚合级丁烯-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工程设计生产水平为万吨/年,年操作时数均为8400小时2装置组成本装置由工艺装置、中间罐区和分析限制室三局部组成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、催化剂和枯燥剂,用量和规格分别见表表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/年炼油及乙烯装置2氢气吨/年乙烯装置3加氢触媒吨/年外购使用周期3年43A

12、分子师枯燥剂吨/年外购使用周期2年表氢气规格表指标名称单位指标数值备注氢V%> 90甲烷平衡C2烃化物V%COCmfm5001000表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%<比外表积m/g70使用温度<480表枯燥剂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mm()合格率%> 96 (98)堆积密度g/ml>磨耗率%抗压强度N> 45/p(45/cm)静态水吸附%> 20包装含水量%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表产品、副产品

13、表序号产品名称单位指标数值备注1丁烯-1万吨2丁烷、丁烯馏分万吨表丁烯-1产品规格表指标名称单位指标数值备注丁烯-1V%> 99其它碳四V%< 1其中：丁二烯及丙二烯3# 3Cmfm< 200甲基乙炔3 * 3CnYm< 10COCO亠 3 , 3Cmfm< 53 3Cmfm< 5总羰基以ME!计亠 3 . 3-Cmfm< 5氧气cmm< 1硫以S计mg/kg< 1氯化物以Cl计mg/kg< 1水mg/kg< 20甲醇mg/kg< 1MTBEmg/kg< 1表丁烷、丁烯馏分规格表指标名称单位指标数值备注丁烯-1V%&

14、lt; 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,由流量限制阀和进料预热器E-111加热后进入加氢反响器 R-101,进料温度限制在4060C.来自界区的氢气经流量限制,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响,反响压力限制在G.从R-101出来的物料经压力调节进入脱轻塔下塔T-201B, T-201A/B塔再沸器E-201用蒸汽加热,蒸汽的量由流量调节限制.塔顶蒸出的异丁烷等轻组份进入脱轻塔冷凝器E-2

15、02进行冷凝.塔顶压力由冷凝器的冷却水量限制.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限制送出界区.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 一局部打入T-201B塔顶回流, 其余量在限制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送至冷却器E-203冷却,再经枯燥器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用蒸汽加热,蒸汽的量由流量调节限制

16、. 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限制.冷凝液通过回流泵P-206 一局部打入T-202A塔顶,其余量在限制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C4LPGT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11v1.0可编辑可修改图 工艺流程简图13v1.0可编辑可修改4.823 工艺物料平衡本工程进出装置的主要工艺物料见表.

17、表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氢气丁烯、丁烷1087003燃料气4总计总计4.824 装置消耗定额装置消耗定额见表.表消耗定额表序号名称规格消耗定额消耗量吨备注每小时每年1原料混合碳四丁烯-1 > 40%180200氢气> 90%32650kg加氢触媒kg3A分子筛9795kg2公用工程蒸汽MPa(G)145 C259894循环水28/38 C (G)475冷冻水7 C MPa(G)229856电380/220V905877000kwh仪表空气MPa(G)1097117700Nnm氮气MPa(G)20569

18、50Nnm4.825 工艺装置安装方案1设备布置方案本工程按同类设备集中布置的原那么布置.厂房采用混凝土敞式框架, 共三层,转动设备放于一层,二层为回流罐和局部换热器,三层以换热 器为主.塔设备与厂房布置在管架两侧.2工艺安装本工程的工艺安装包括4台塔、4台反响器、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.4.8.2.6 设计中采用的主要标准及标准GB 50160-1992石油化工企业设计防火标准1999版GBJ16-87建筑设计防火标准2001版SH/T3011-2000石油化工工艺装置布置设计通那么4.8.3 工

19、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,其中反响器4台,塔器4台,容器6台, 换热器14台,机泵20台.表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66反响器44机泵1818合计461182461182表换热器汇总表换热器类别国内订货合计台数金属质里t台数质量t总质里不锈钢材料质量换热器141260Cr18Ni94514126合计141260Cr18Ni94514126表 塔汇总表换热器类别国内订货合计台数金属质量t台数质量t总质量不锈钢材料质量填料塔49600Cr18Ni95804960合计49600Cr18

20、Ni95804960表容器汇总表换热器类别国内订货合计台数金属质量t台数质量t总质量不锈钢材料质量容器66合计46表反响器汇总表换热器类别国内订货合计台数金属质量t台数质量t总质量不锈钢材料质量反响器212212枯燥器22合计44表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20204.832 关键设备方案比选丁烯-1的别离关键设备是塔.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,而且选择适宜的高效填料,更适合于超精密别离.本

21、装置塔器推荐采用高效填料塔.4.833 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.表大型超限设备表序号名称规格超限内容解决方法备注1丁烯-1脱轻塔莎 5000X 44000超长分段运输2丁烯-1脱重塔少 4800X 44000超长分段运输4.834 设计中采用的主要标准及标准压力容器平安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-T47004707-2000压力容器法兰JB-T4709-2000 钢制压力容器焊接规程JB/T

22、4712-92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/T4739-95 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

23、容器设计根底规定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

24、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.当加氢反响 器再生时,排除的废气主要是氢气；但枯燥器再生时,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枯燥剂. 加氢催化剂每三年更换一次,由厂家回收或集中处理；枯燥剂每两年更换一次,送到堆埋场堆埋.“三废排放见表表“三废排放表序号排放名称成份排放点排放量t/a排放方式排放去向1轻组分G、G、H2、CO等脱轻塔塔顶冷凝器连续燃料气系统2事故排放气C4系统平安阀h火炬系统3加氢反响器再生废气氢气加氢反响器5600Nm 次