绿色化工背景下醋酸合成装置的技术创新

绿色化工背景下醋酸合成装置的技术创新

20世纪，化学和工业的蓬勃发展为人类社会的进步做出了巨大贡献。然而，在取得了令人满意的成绩的同时，人们也付出了健康和环境的代价。据相关机构统计，世界70%的污染是由工业和工业造成的。进入21世纪在国际化学化工领域兴起了绿色化学与绿色化工研究和开发的新浪潮,形成绿色化学这一新兴交叉学科,要求利用化学原理从源头上消除环境污染,而在其基础上发展起来的技术则称为绿色化工技术。醋酸分公司合成车间自2006年组建以来,一直致力于醋酸装置绿色环保、清洁生产方面的研究及探索,即使在装置原始开工的紧张阶段,车间也专门针对绿色环保方面组织技术人员成立技术研究小组,通过对装置设计及运行中暴露出的问题的分析,及时对影响环境的诸多问题进行整改,使系统不断完善,大大降低了装置在运行过程中对环境的污染,同时也为保证装置投产顺利及后期高负荷平稳运行奠定了良好的基础。以下我将主要从三方面的技术改造来详细介绍合成车间“保护环境,以人为本,打造绿色化工”等方面所做出的努力。1装置改造目标(1)催化剂系统放空管线的改造项目背景:在制备贮存催化剂二碘二羰基铑和助催化剂碘甲烷时,放空气相中会混有碘甲烷、碘化氢、铑、H技改方案:将催化剂制备釜(R2501)和助催化剂贮罐(V2504)放空改至吸收工序的吸收甲醇贮罐后,可通过吸收系统将放空尾气中的碘、铑回收并返回合成系统。改造效果:解决了催化剂系统放空泄压时碘、铑的损失,同时更降低了放空尾气对周边环境的污染。附图:(2)一氧化碳回收工序放空系统的改造项目背景:PSA装置自开车以来很好的回收了高压放空尾气中的CO,但是PSA工序100#工艺废气CO技改方案:PSA工序100#主要是吸附高压放空尾气中的CO改造效果:技改实施后,每年可以回收CO附图:(3)醋酸贮罐顶部放空系统改造项目背景:在原有工艺中,各罐外运时,为了保证罐不产生负压需投用氮气,这样就会带走更多挥发的醋酸气相至尾气洗涤塔,增大了洗涤水系统的负荷。为了使洗涤水系统酸度不增加就要加大一次性水的加入量,这样就会产生更多的酸性废水,增加了酸性废水的外排。技改方案:在罐区各罐(V3301A/B/C)罐顶备用口加装就地放空线引至罐侧面,并在此放空线上加装阀门,并且此线仅在各罐倒出物料时使用。改造效果:此项技改于2008年7月完成,在使用过程中已产生了较好的效果,洗涤水循环罐一次水的补入量由以前的0.4m附图:2开工循环泵系统改造(1)开工循环泵机械密封的改造项目背景:在原有工艺下,开工循环泵(P2201)的密封液由稀醋酸泵(P2306)提供,从稀醋酸泵出口送至开工循环泵机封后又从开工循环泵机封返回至稀醋酸泵入口。而在开、停车阶段稀醋酸泵没有外送量,再加之稀醋酸泵入口物料组分原因(组分:醋酸、水、甲酯、碘甲烷等,其中碘甲烷沸点低为42℃,易挥发),极易造成稀醋酸泵运行不稳定,压力波动大,压力低时容易造成开工循环泵机封密封液量减少甚至中断,这样就对开工循环泵的机封造成很不利的影响,容易造成机封的损坏(截止到技改之前仅仅10个月的时间里,开工循环泵机封已损坏两套,价值约180万元);同时也造成密封液外漏,造成环境污染;另外由于密封液组分极具腐蚀性,故造成了开工循环泵密封液进出口管线的腐蚀,弯头处腐蚀尤其严重,曾造成过多次泄露,使员工工作环境深受其害。技改方案:在稀醋酸泵(P2306)出口加装一条至脱水塔回流罐(V2301)管线,这样在开、停车阶段运行稀醋酸泵时,可以保证泵出口有一定的外送量,就可以使稀醋酸泵运行压力稳定,温度稳定,保证了开工循环泵的密封液流量和压力的稳定,起到了保护开工循环泵机封的作用,有利于开工循环泵机封的长期使用。另外给开工循环泵加装了一套气泵密封系统,它可以独立为开工循环泵提供密封,优点在于提供的密封液压力和流量稳定,有利于开工循环泵机封的长期稳定使用。因为开工循环泵在系统开、停车阶段起到至关重要的作用,影响到在开车升温和停车降温阶段中催化剂的保护,故通过以上两项技改以确保开工循环泵能够启动、平稳运行和保护机封。开工循环泵正常使用时采用气泵密封系统(气泵密封系统介质为水,不会造成密封液管线腐蚀),当气泵密封系统出现问题时,及时切换为稀醋酸泵密封。避免了因管线腐蚀和开工循环泵机封损坏而造成的泄露,避免了有毒有害介质对环境的污染。改造效果:此项技改于2008年6月完成,使用过程中已产生了较好的效果,开工循环泵密封液流量的压力非常稳定,开工循环泵运行状况良好。因使用的气泵密封系统介质为水,且提供的密封液压力和流量稳定,故不会对密封液管线和机封造成腐蚀和损坏。技改实施后每年将直接节省约180万元。而且若无此两项技改维持原工艺,可能就会因为开工循环泵机封的原因造成装置低负荷运转,直接影响到醋酸的产值、催化剂和助催化剂的损耗、原料一氧化碳的损失和公用工程的浪费,可见此两项技改的间接效益也是无法估量的。更重要的是大大改善了岗位员工的工作环境,使员工免受有毒有害介质的侵害。附图:(2)密封液系统的改造项目背景:密封液系统是为合成装置各个机泵的机械密封输送密封液的系统,其介质为除盐水,在长时间运行过程中,会有工艺介质倒窜入密封液系统中,日积月累,密封液系统的酸浓度就会增大,就会带来以下危害:1)使密封液系统的管线和机泵机封受到腐蚀,存在安全生产隐患;2)密封液系统管线和机泵机封因腐蚀而发生渗漏,不但增加了生产成本,漏出的工艺介质也会对环境造成严重的污染。技改方案:在密封液泵(P2701)出口加装一条至事故罐(V2201)的管线,并在此管线上加装阀门,通过化验分析密封液含量,酸浓度达到5%时,可以打开密封液泵出口至事故罐管线上的阀门,将稀酸引入事故罐内,同时打开除盐水进入密封液贮罐(V2701)的阀门,向其补加除盐水,当置换一定时间后,取密封液做酸浓度分析合格后,关闭密封液泵至事故罐管线上的阀门,整个密封液系统置换结束。改造效果:通过此项技改,能够定期对密封液系统进行置换,大大降低密封液系统的酸浓度,达到了设计效果。益处:1)置换出来的酸浓度较大的密封液通过密封液泵出口进入事故罐内,当合成系统缺水时,可以将其压回合成系统,既解决了合成系统缺水的问题,也减少了除盐水的排放;2)大大降低了机械密封损坏的概率;3)回收密封液系统中的醋酸和微量的母液,降低催化剂的损耗;4)降低设备维护和生产成本,每年产生经济效益约4.3万元。5)避免因管线腐蚀和机封损坏而造成的泄露,防止有毒有害介质对环境的污染。附图:(3)反应釜搅拌器密封液系统的改造项目背景:反应釜搅拌器密封液系统选用的气源为低压氮气(气泵使用要求氮气压力高于0.4Mpa),压力为0.7Mpa。由于0.7Mpa的低压氮气不仅气泵使用,本装置的催化剂工序,精馏工序,吸收工序,合成工序,罐区工序及其它车间也使用0.7Mpa氮气,这样就有可能造成氮气压力波动,所以存在以下隐患:1)可造成反应釜搅拌器机械密封损坏(此项技改未实施前,2008前半年已损坏2套机封,总价值约200万)2)可造成母液从搅拌器密封处喷溅出来,母液中含有大量的碘甲烷,碘化氢,醋酸,催化剂等有毒有害介质,岗位员工非常容易受到伤害,同时也会造成环境污染。技改方案:本装置中仪表风其压力稳定,气量较大,可做为备用气源。从仪表风总线引出一分支,将其引到反应釜搅拌器密封系统气泵的气源入口处,接到氮气线上。在仪表风总线分支处加装一个球阀,与气泵入口的氮气管线连接处加装一个球阀,当氮气压力不足时,可通过分支线上的两个球阀将仪表风引致气泵入口,从而保证气泵有稳定的气源。改造效果:此项技改已于2008年6月完成,使用状况良好,起到了设计的作用和效果,仪表风压力稳定,压力值与氮气压力值较为接近,气量充足,完全具备做气泵备用气源的条件,若出现氮气压力不足或氮气中断时,可以用仪表风维持气泵的正常工作。另外,气泵正常工作时所用气量很小,几乎不会对仪表风的压力和流量产生影响,不会带来因为气泵使用仪表风而使由仪表风所驱动的调节阀的工作状态受到影响。消除了由于氮气压力不足使气泵工作失常所带来的机封损坏和生产隐患,即系统停车和母液外泄(碘甲烷,碘化氢,醋酸,催化剂等有毒有害介质),直接经济价值每年节约100万元(M2201搅拌器机械密封一套为100万元),间接经济价值不可估量,避免了因此而造成的环境污染和对岗位员工身体的伤害。3涤水循环罐溢流管线改造项目背景:罐区洗涤水系统由洗涤水循环罐(V3302)、洗涤水循环泵(P3302)和尾气洗涤塔组成。洗涤水循环泵将洗涤水循环罐内的一次性水输送至尾气洗涤塔,在尾气洗涤塔内吸收了各罐放空醋酸气的一次性水通过位差返回洗涤水循环罐,并且为了保持洗涤水酸度不增加,持续不断的向洗涤水循环罐内补加一次性水,同时通过洗涤水循环罐的溢流保持持续排放。原有工艺中洗涤水循环罐的溢流管线深入地下直接排至厂区雨排中,这样就会带来以下危害:1)冬季时溢流管线容易发生冻堵,必须连接临时管线才能满足工艺需求,大大加大岗位员工的工作量;2)酸性废水排至雨排中,当COD超标时会造成环境污染,侵害员工的身体健康。技改方案:洗涤水循环罐溢流管线改至水汽车间酸性废水处理池,酸性废水经处理后排放,同时溢流管线室外部分加装保温,既防止溢流管线的冻堵,更避免造成酸性废水外排COD超标,污染周边环境。改造效果:此项技改完成至今使用状况良好,起到了设计的作用