设计源文件7创新性说明书

1、目录第一章 工艺流程3反应工段3分离工段3解吸塔采用二级冷凝3侧线采出化学级丙烯产品4第二章 节能方案52.12.22.3中间冷凝器的使用5壁塔5乙烯制冷、丙烯制冷与变压吸附的结合利用6第三章 反应器模拟7第一章 工艺流程1.1 反应工段采用水蒸气作脱氢稀释剂本工艺采用公司的STAR 脱氢工艺，采用水蒸气作稀释剂，与传统 UOP的 Oleflex 工艺相比，优点如下：采用通入水蒸气降低烃分压，避免了采用氢气作稀释剂时降低丙烷脱氢平衡的，提高了单程转化率，且反应器绝对压力高，使得工艺气体压力高，减少了压缩机投资成本。缩机水蒸气比热较大，使反应温度更温和且更容易控制，大大降低了丙二烯、丙炔的生成，

2、使得整个工艺无需处理丙二烯与丙炔，减少了工艺的操作费用和设备费用。水蒸气可与生焦反应，使大部分生焦被直接转换，增加了催化剂操作周期。加入氧化催化剂本工艺采用公司改进的STAR 氧化脱氢工艺，通过氢气与氧气的选择性燃烧提供丙烷脱氢反应的反应热，同时降低氢气分压，打破丙烷脱氢反应平衡，进一步增加转化的动力1.2 分离工段1.2.1 解吸塔采用二级冷凝图 1-1 酸性气体吸收工段 Aspen 流程图在酸性气体吸收工段，由于反应工段通入大量水蒸气，为节省公用工程和降低MDEA 的损耗，在解吸塔中采用二级冷凝装置，首先冷凝的富 MDEA 溶液回流回解吸塔T-103，气体进入二级冷凝进一步冷凝，冷凝液通过

3、换热再次进入反应工段，气相则作为废气进火炬进行含量进一步降低，减少成本。处理。通过二次冷凝，使废气中 MDEA1.2.2 侧线采出化学级丙烯产品由脱乙烷塔塔釜出来混合 C3 产物，由于丙烷与丙烯的相对挥发度接近，回流比通常在 20 以上，若以聚合级丙烯作为全部产品，气相负荷往往较大，导致塔径过大，此时若从侧线采出化学级丙烯，可大大减少气相负荷，使工艺更加合理可行。第二章 节能方案2.1 中间冷凝器的使用在精馏塔内，温度自塔顶向塔釜逐渐升高，在塔中部设置中间冷凝器，就可以来用较高温度的冷却剂节省有效能。例如脱乙烷分离塔中塔顶温度为-20 度，而第三块塔板温度就已达到 30 度，为减少冷剂的使用，

4、抽取部分气相物流经冷凝水冷却后回流回塔，经计算采用中间冷凝器可减少冷剂 47.4%的使用，节能效果明显，流程示意图见图 2-1图 2-1 脱乙烷塔中间冷凝器设计流程示意图2.2壁塔在丙烷与丙烯的分离过程中，若采用单塔则无法大量从侧线采出合格的化学级丙烯，此时为满足工艺设计要求采用的是双塔。在日益严峻的能源现状与环保要求下，减少精馏塔的高能耗尤为重要，而热耦合技术作为精馏塔节能研究的前沿，有着十分重要的作用。其中壁精馏塔（DWC）使完全热耦合壁精馏塔只需 1精馏塔的一种特殊结构，二者在热力学上是相等的。但因个塔就可完成相同的分离任务，不仅降低能量消耗，而且减少了设备投资，故采用壁精馏塔模拟的脱丙

5、烯塔流程，具体见图 2-2。图 2-2 脱丙烯隔壁精馏塔 Aspen 流程图在脱丙烯隔壁精馏塔中，塔顶采出纯度为 99.6 的聚合级丙烯为总厂所用，2塔侧线采出纯度为 95%的化学级丙烯作产品销售，塔釜的丙烷作循环原料利用，通过核算，采用壁精馏塔比传统双塔精馏减少 18.3%热负荷，节能效果明显。2.3 乙烯制冷、丙烯制冷与变压吸附的结合利用在深冷工段中，采用的是三级制冷，其中丙烯制冷的两个温度分别为-20 度和-37 度，乙烯制冷的温度为-97 度，在第一次丙烯制冷到-20 度时，工艺气体中约含有 18%的氢气，此时若再进行冷却，会将这部分氢气全部冷却到-97 度，造成不必要的浪费。故在冷却到-20 度后加入变压吸附，得到纯度为 99.999%的高纯氢气，剩余气体再进行冷却，通过计算 减少冷剂约 19%，可大大减少压缩机的成本与操作费用，具体流程见图 2-3。图 2-3 深冷工段 Aspen 流程图第三章 反应器模拟确定了star 脱氢工艺的操作条件与动力学参数，在该条根据文献资料，件下用COMSOL5.0 模拟进行了模拟，得到了不同管径比下的列管式固定床反应器中的原料及产物浓度，从而选择了较好的管径比。模拟结果如下