【正文】 年產(chǎn) 3 萬噸丁醇丙烯凈化及羰基合成車間的初步設計方案 1 第 一 章 總 論 概 述 意義與作用 丁 醇是重要的基本有機化工原料。它有三個重要的品種 ： 正丁醇、異丁醇 。正丁醇主要用于生產(chǎn)丙烯酸丁酯、鄰苯二甲酸二丁酯 (DBP)、聯(lián)二酸二丁酯等酯類產(chǎn)品。前者用于涂料和粘合劑，后者為 PVC 的增塑劑。用丁醇生產(chǎn)的鄰苯二甲酸二丁酯和脂肪族二元酸酯類增塑劑，廣泛用于各種塑料和橡膠制品的生產(chǎn)。丁醇是生產(chǎn)丁醛、丁酸、丁胺和醋酸丁酯等有機化合物的原料，可用做樹脂、油漆、粘接劑的溶劑及選礦用的消泡劑，也可用做油脂、藥物和香料的萃取劑及醇酸樹脂涂料的添加劑。 國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展前景 丁 醇是隨著石油化工、聚乙烯塑料工業(yè)的發(fā)展和羰基合成工業(yè)技術(shù)的發(fā)展迅速發(fā)展起來的。羰基合成反應技術(shù)是 1938 年在德國最先開發(fā)成功的，隨著在英、美、法、意等國家獲得發(fā)展。自低壓銠法問世以來，該法在丁辛醇工業(yè)領(lǐng)域獨領(lǐng)風騷，先后轉(zhuǎn)讓給 9 個國家，共建設了 23 套裝置，采用該法生產(chǎn)的丁醛產(chǎn)量超過 ，占丁醛總產(chǎn)量的 70%。所有新建裝置全部采用低壓銠法，該法以其技術(shù)優(yōu)勢正在逐步淘汰高壓銠法。 近 10 年來，隨著各國對環(huán)境保護認識的提高，煙氣脫硫的關(guān)鍵技術(shù)有了飛速的發(fā)展 ，尤其是一些經(jīng)濟發(fā)達的國家，投入大量人力、財力進行開發(fā)并取得顯著成效。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，到 1998 年止，美國投產(chǎn)了相當于裝機容量 150 GW 的電廠煙氣脫硫裝置；德國投產(chǎn)了相當于裝機容量 30 GW 的電廠煙氣脫硫裝置；日本已建成投產(chǎn)大型脫硫裝置 1 400 臺（套），相當于裝機容量 39 GW。 我國的丁醇生產(chǎn)技術(shù)在 1980 年以前主要采用糧食發(fā)酵法制丁醇，采用乙醛縮合法制丁烯醛，丁烯醛縮合、加氫制丁醇。由于工藝技術(shù)落后，這類的丁 醇生產(chǎn)裝置已經(jīng)停產(chǎn)。 1976 年，吉化公司從德國 BASF 公司引進 50kt/a 的高壓鐒法丁辛醇裝置。 1982年建成投產(chǎn)。隨后，大慶石化總廠，齊魯石化公司從英國 DAVY 公司成套引進丁辛醇生產(chǎn)技術(shù)，并在 1986 年， 1987 年相繼投產(chǎn)。 （ 1） 1992 年北京化工四廠從日本三菱化學公司引進丁 醇生產(chǎn)的專利技術(shù)及關(guān)鍵設備，于 1996 年投產(chǎn)。 年產(chǎn) 3 萬噸丁醇丙烯凈化及羰基合成車間的初步設計方案 2 （ 2） 1996 年齊魯石化公司在原有裝置的基礎上，將原來低壓羰基合成氣相循環(huán)法改為液相循環(huán)法。在反應器不變的情況下，將產(chǎn)量擴大為原來的 倍。 1998 年吉化公司對原有的 BASF 高壓羰基合成裝置進行改造。引進了 UCC/DAVY 第四代低壓液相循環(huán)羰基合成技術(shù)， 在保留了原裝置的異構(gòu)物分離、丁醛縮合、辛烯醛液相加氫、醇的精餾分離等幾部分的基礎上，另外擴建了一套氣相加氫、丁醛縮合、液相加氫、醇精餾分離系統(tǒng)，改造后的裝置于 2020 年 8 月投產(chǎn)。 產(chǎn)品的性質(zhì)與特點 本裝置產(chǎn)品為丁醇。 （ Butyl alcohol）分子式 C4H9OH，有四種同分異構(gòu)體 —— 正丁醇 CH3CH2CH2CH2OH，異丁醇（ CH3） 2CHCH2OH，仲丁醇 CH3CH（ OH） CH2CH3和叔丁醇（ CH3） 3COH。均為無色有毒的易燃液體，能溶于多種有機溶劑中。 （ nButyl alcohol）英文名稱 1Butanol。 產(chǎn)品理化性質(zhì)：分子式 C4H10；系統(tǒng)命名為 1丁醇。分子量： ，熔點 ℃，相對密度為 g/mol。無色透明液體，沸點 ℃，凝固點 ℃，閃點 3638℃，自然點 365℃，微溶于水，能與乙醇和乙醚混溶。 （ iButyl alcohol） 產(chǎn)品理化性質(zhì)：分子式 C4H10；系統(tǒng)命名為 2甲基 1丙醇。分子量： ，熔點 108℃，相對密度為 。無色透明液體，沸點 ℃，凝 固點 ℃，閃點 28℃，自燃點 ℃，易溶于水，乙醇和乙醚。折光率（ n20）： 。 產(chǎn)品的生產(chǎn)方法概述 丁 醇的生產(chǎn)工藝有兩種路線。一種是以乙醛為原料，巴豆醛縮合加氫法；另一種是以丙烯為原料的羰基合成法。 由于發(fā)酵法及乙醛法 工藝流程長，設備腐蝕嚴重，極不經(jīng)濟，現(xiàn)有裝置已基本淘汰。當今丁 醇生產(chǎn)的主要方法是以丙烯為原料的羰基合成法。以丙烯為原料的羰基合成法又分 為高壓鈷法、改性銠法、高壓銠法和改性銠法。其中改性銠法是當代丁 醇合成技術(shù)的主流。改性銠法又分為氣相循 環(huán)和液相兩種 。液相循環(huán)改性銠法是當今世界最先進，最廣泛使用的丁 醇合成技術(shù)。 高壓羰基合成技術(shù)是 1940 年由德國開發(fā)成功的， 1970 年發(fā)展到頂峰。該法以鈷鹽作為催化劑，反應壓力為 2030Mpa。中壓羰基合成技術(shù)是殼牌公司首先采用的。該法采用一種有機膦配位體鈷做催化劑。反應溫度在 104— 200℃，反應壓力為。低壓羰基合成技術(shù)是在 70 年代中期出現(xiàn)的，是丁 醇生產(chǎn)技術(shù)的一個突破。1976 年低壓鐒法羰基合成丁醛工業(yè)裝置在波多黎各投產(chǎn)成功。 液相循環(huán)改性銠法： 年產(chǎn) 3 萬噸丁醇丙烯凈化及羰基合成車間的初步設計方案 3 國外對液相循環(huán)改性銠法技術(shù)加以發(fā)展、改進，形成有特色的專項 技術(shù)，主要技術(shù)代表有四家公司，具體情況如下： DAVY/DOW 聯(lián)合開發(fā)的第二代丙烯銠法低壓羰基合成技術(shù) — 液相循環(huán)法。 三菱化工開發(fā)的銠法低壓羰基合成技術(shù)。魯爾公司的羰基合成工藝。 BASF 的羰基合成工藝。 設計依據(jù) “任務書” — 年產(chǎn) 三 萬噸丁 醇 丙烯 凈化及羰基合成車間的初步設計。 2020 年 9 月在大慶石化公司畢業(yè)實習中得到的全部信息及相關(guān)知識。 《化工工程設計》。 《丁辛 醇車間 — 員工教育培訓教材》。 廠址選擇 廠址選擇原則 廠址選擇對于整個設計 工作來說，是十分重要的環(huán)節(jié)。 在廠址的選擇中，不僅要考慮自然條件還需要顧及原料和成品的供銷，運輸情況，燃料、水、電、氣的供應，勞動后備力 量的來源，施工條件，建筑材料的資源等問題。 廠址選擇應該遵守以下基本原則： ，堅持工業(yè)布局要大分散，小集中的原則，又要考慮到鄰近企業(yè)的協(xié)作關(guān)系。 ，實事求是的原則對建廠基本條件進行科學分析。貫徹以農(nóng)業(yè)為基礎，以工業(yè)為指導方針，節(jié)約用地，盡量不占或少占農(nóng)田。 環(huán)境保護，工廠與居住區(qū)要滿足衛(wèi)生防護標準，重視對三廢處理場地的合理選擇，盡量少對生態(tài)、自然風景的破壞和影響。 ，并有發(fā)展余地，廠址的自然地形坡度要與建筑物的相對布置，運輸 關(guān)系和地面安排等要求相近似 年產(chǎn) 3 萬噸丁醇丙烯凈化及羰基合成車間的初步設計方案 4 本次設計的廠址選擇 大慶市位于黑龍江省西部、松嫩平原中部。 東南距黑龍江省會哈爾濱市 150 公里，西北距齊齊哈爾市 139 公里。全市總面積 21494 平方公里，其中市區(qū) 5107 平方公里。 大慶市地處北溫帶大陸性季風氣候區(qū)，受蒙古內(nèi)陸 冷空氣和海洋暖流季風的影響，總的特點是：冬季寒冷有雪；夏季溫熱多雨；春、秋季多風。全年無霜期較短。 龍鳳區(qū)位于黑龍江省西部、大慶市東部，是大慶中心城的 ―三顆星 ‖之一，東部與大慶高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)隔路相望，西鄰大慶石油管理局采油二廠、四廠，北靠大慶市人民政府，南與安達市接壤。龍鳳區(qū)地域廣闊，共分龍鳳、臥里屯、興化三個區(qū)塊。下轄一鎮(zhèn) ——龍鳳鎮(zhèn)，面積 410 平方公里，人口 16 萬，其中，農(nóng)村人口 萬，現(xiàn)有耕地面積 萬畝，草原面積 萬畝，荒水面積 萬畝。有 ―一田三草二水五分荒 ‖之稱，極具開發(fā)前景。龍 鳳區(qū)交通便利，四通八達。濱洲鐵路貫穿全境，與東北、華北鐵路網(wǎng)密切相聯(lián)，溝通著東北和華北腹地， 301 國道斜穿我區(qū)，成為我區(qū)與哈爾濱等以南地區(qū)、齊齊哈爾等以北地區(qū)相互溝通的紐帶和橋梁。哈大高速公路的終端就在該區(qū)境內(nèi)，從龍鳳出發(fā)至省城哈爾濱的行程僅需 1 個多小時，長途客車可直接通達省內(nèi)外 40 多個地市縣，區(qū)內(nèi)鄉(xiāng)村通車率 100％。區(qū)內(nèi)距哈爾濱內(nèi)河碼頭僅 150公里，距大連港不足 1000 公里，那里有通往全國各大港口的客運班輪和通往香港、日本、韓國、波斯灣、南非等國家及地區(qū)的定期貨運班輪；龍鳳距哈爾濱、齊齊哈爾兩個飛機場只有 2 個多小時的路程，從那里可飛往香港、東京 、漢城等國家和地區(qū)，發(fā)達的交通已經(jīng)使龍風成為大慶對外聯(lián)絡的門戶 臥里屯是以濱洲鐵路和躍進大街為主軸，形成南地方、北鐵路、東工業(yè)、西居住、中間輔以較大面積生態(tài)綠地的集中組團式結(jié)構(gòu)。 臥里屯具有優(yōu)越的區(qū)域自然地理環(huán)境。區(qū)域地處松嫩平原，氣候?qū)儆诖箨懶詺夂颉：谕练航?，資源極為豐富。地下蘊藏著石油、天然氣、土堿、土鹽、土硝等自然資源，為發(fā)展石油、石油化工提供了得天獨厚的自然條件，現(xiàn)在龍鳳地區(qū)已經(jīng)成為全國最大的石油化工生產(chǎn)基地之一。 通訊設施齊備 ,中 國人民銀行、中國銀行 、中國農(nóng)業(yè)銀行、中國建設銀行 等 均有常設辦事機構(gòu)。全區(qū)大小商業(yè)網(wǎng)點分布廣泛。臥里屯郵局、石油管理局東風電話站、石化總廠電話站三大通訊樞紐 。 全區(qū)現(xiàn)已開通 6 萬門程控電話，百人電話擁有量 38部。郵政信函、郵政特快專遞快捷方便。 依據(jù)廠址選擇原則廠址選在黑龍江省大慶市龍鳳區(qū)臥里屯鎮(zhèn)。 設計規(guī)模與生產(chǎn)制度 年產(chǎn) 3 萬噸丁醇丙烯凈化及羰基合成車間的初步設計方案 5 設計規(guī)模 丁 醇裝置以丙烯，合成氣為原料，采用低壓羰基合成方法生成 正丁醇。 丁 醇裝置設計年運行時間為 7562 小時 ， 7426 小時生產(chǎn)丁醇，剩余 136 小時為生產(chǎn)切換時間，預計 每年進行 5 次切換，每次平均 27 小時 生產(chǎn)制度 生產(chǎn)口號為“安全生產(chǎn)，一次完成”。實行“四班 三 倒制”人員組成如表 11 表 11 羰基縮合車間 人員組成 人員名稱 人數(shù) 倒班制 車間主任 班長 醛崗位工人 技術(shù)工人 臨時工人 1 4 8 2 若干 八 小時工作制 四班 三 倒制 四班 三 倒制 八小時工作制 八小時工作制 在職工人共計 15 人，臨時工人若干。車間主任白天在車間主持工作，每班由一個班長帶領(lǐng)倒班人員進行倒班。 原料及產(chǎn)品規(guī)格 主要原料規(guī)格及技術(shù)指標 表 12 丙烯原料規(guī)格及技術(shù)指標 化學級 丙烯 丙烯 95102mol 最低 丙烷、甲烷和乙烷 5102mol 最高 乙烯 20106mol 最高 甲基乙炔及丙二烯 15106mol 最高 氧 5106mol 最高 總硫 1106wt 最高 C4 及 C4 以上的烴 5106mol 最高 乙炔 1106mol 最高 年產(chǎn) 3 萬噸丁醇丙烯凈化及羰基合成車間的初步設計方案 6 氫 5106mol 最高 總氯（以 HCL 計） 1106mol 最高 續(xù)表 綠油 10106wt 最高 水份 20106wt 最高 醇（以甲醇計） 5106wt 最 高 CO+CO2 15106mol 最高 進界區(qū)狀態(tài)；液態(tài) 壓力： 溫度：環(huán)境 在生產(chǎn)丁 醇過程中，原料合成氣與丙烯中含有 H2O、 S、 O As 和炔烴等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)容易使催化劑活性降低，甚至中毒失去活性，影響裝置的正常生產(chǎn)，必須進行精制脫出丙烯中的微量雜質(zhì)，保證裝置的正常進行。因此工段主要為利用催化劑將微量雜質(zhì)脫出。催化劑的規(guī)格見表 13。 表 13 催化劑規(guī)格 名稱型號 規(guī)格 規(guī)格 一次用量 硫化鉑 進口： C532 國產(chǎn)： BC02009 3mm 直 徑擠壓成型 脫除 合成氣 中的氧 1121 （第一層） m3 Pt≥102wt 活性碳 進口： 207A 國產(chǎn)： JB1 510 目顆粒狀 脫除合成氣 中的羰基鐵 和羰基鎳 1120 m CTC 值 5560102 水分 ≤10102wt 浸苛性鈉的 活性氧化鋁 進口： ICI59 國產(chǎn)： T40