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正文內(nèi)容

年處理180萬噸甲醇dmto-ii分廠初步設(shè)計(jì)說明書(編輯修改稿)

2025-02-14 15:20 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 ③甲醇轉(zhuǎn)化和C4+轉(zhuǎn)化目的產(chǎn)物一致,產(chǎn)物分布類似,可以共用一套分離系統(tǒng)。DMTOⅡ工業(yè)化試驗(yàn)裝置工藝流程簡圖如下: SMTO技術(shù)中石化上海研究院、中石化工程建設(shè)公司(SEI)和中石化北京燕山分公司共同開發(fā)了由甲醇制烯烴的SMTO技術(shù),該技術(shù)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),乙烯、丙烯選擇性達(dá)到82%,中石化上海研究院已建成3.6 萬噸級(jí)的工業(yè)試驗(yàn)裝置, 其60萬噸/年SMTO 技術(shù)工藝包已通過中國石化集團(tuán)公司鑒定,并已由中石化中原石油化工有限責(zé)任公司采用此工藝包開始建設(shè)60萬噸/年SMTO 示范裝置。工藝的全過程分為反應(yīng)—再生系統(tǒng)和反應(yīng)氣分離系統(tǒng)兩部分。反應(yīng)部分只有氣固兩相,其反應(yīng)過程:甲醇先脫水生成二甲醚(DME),然后二甲醚與原料甲醇的平衡混合物在催化劑作用下脫水,轉(zhuǎn)化為以乙烯、丙烯為主的低碳烯烴,該催化反應(yīng)為放熱反應(yīng)。工藝流程圖如下:UOP/Hydro MTO、DMTO、SMTO工藝技術(shù)對(duì)比:項(xiàng)目UOP/HydroDMTOSMTO原料甲醇二甲醚甲醇反應(yīng)器流化床流化床流化床催化劑SAPO34(MTO100)SAPO34(DO123)自行研制產(chǎn)品,%乙烯45~50~50~50乙烯+丙烯選擇性8085~82乙烯+丙烯+丁烯~9090~90有上圖表可見,大連化物所的DMTO技術(shù)具有更好的選擇性。 主要的MTP技術(shù) 魯奇公司甲醇制丙烯技術(shù)(MTP) 20 世紀(jì)90 年代,德國魯奇(Lurgi)公司成功地開發(fā)了甲醇制丙烯(MTP)技術(shù),其與MTO不同之處是:除催化劑對(duì)丙烯有較高選擇性外,反應(yīng)器采用固定床而不是流化床,采用由南方化學(xué)(S252。d-Chemie)公司提供的沸石分子篩催化劑和固定床反應(yīng)器。2001年在挪威建設(shè)了MTP示范裝置,取得了工業(yè)化數(shù)據(jù)。 魯奇公司甲醇制丙烯(MTP)工藝為固定床,流程與甲醇制汽油裝置類似,目前反應(yīng)器直徑可放大到10m,技術(shù)基本成熟。甲醇進(jìn)入絕熱式DME預(yù)反應(yīng)器,使甲醇轉(zhuǎn)化至DME與水再進(jìn)入MTP反應(yīng)器,同時(shí)將水蒸汽注入反應(yīng)器。在反應(yīng)器內(nèi)甲醇/DME轉(zhuǎn)化至以丙烯為主的烴類產(chǎn)品。反應(yīng)產(chǎn)物離開反應(yīng)器后進(jìn)行冷卻并分離出水。產(chǎn)品氣體經(jīng)除去微量水、CO2與DME后進(jìn)一步提純至純度為97%的聚合級(jí)丙烯,同時(shí)副產(chǎn)一定量的汽油、LPG、以及少量的乙烯、燃料氣。工藝流程圖如下: 清華大學(xué)甲醇制丙烯技術(shù)(FMTP)中國化學(xué)工程集團(tuán)公司與清華大學(xué)和安徽淮化集團(tuán)有限公司共同開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的甲醇制烯烴(FMTP)工業(yè)化技術(shù)。該甲醇制丙烯技術(shù)包括FMTP中試裝置和催化劑制備裝置。FMTP技術(shù)是以甲醇為原料,以SAPO34分子篩為催化劑活性組分, 通過流化床反應(yīng)器,將甲醇轉(zhuǎn)換為丙烯產(chǎn)品的一項(xiàng)新技術(shù)。其特點(diǎn)是在2個(gè)獨(dú)立的流化床反應(yīng)器(區(qū))中分別進(jìn)行MTO、EBTP(乙烯和丁烯歧化反應(yīng))過程,產(chǎn)物匯總后進(jìn)入分離系統(tǒng),丙烯產(chǎn)品出裝置,C2及C2以下組分、C4及C4以上組分循環(huán)返回EBTP反應(yīng)器繼續(xù)轉(zhuǎn)化。C2 、C4+兩股物流在返回烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)之前有少量馳放,以免惰性組分積累。催化劑順次通過EBTP、MTO反應(yīng)器, 經(jīng)汽提后進(jìn)入再生器燒焦, 再生催化劑連續(xù)返回反應(yīng)器以實(shí)現(xiàn)連續(xù)反應(yīng)再生。FMTP技術(shù)分離工藝的雜質(zhì)脫除工藝采用激冷、壓縮工藝,氣體分離裝置包括吸收解析部分和C3C5分離。在吸收解析部分中吸收塔和一級(jí)解析塔之間設(shè)置平衡塔以穩(wěn)定系統(tǒng)的運(yùn)行和操作,提高C2及更輕組分的分離效率, 加大系統(tǒng)操作彈性。分離過程采用吸收解析和精餾方法,以汽油或碳原子數(shù)為14的醇類、醚類或酮類中至少一種作為吸收劑,在一定溫度和壓力下有效地吸收低碳烯烴混合氣體中的C3C5組分,通過吸收、解析、精餾的方法將C3C5組分分開。該方法適合MDTO 氣體中C3C5組分的分離,可以分離不同生產(chǎn)工況下的產(chǎn)品氣體。終端產(chǎn)品收率如下:乙烯收率為2%,丙烯為68%72%,丙烷和丁烷為12%,汽油為4%。%的丙烯產(chǎn)品,并保證系統(tǒng)丙烯回收率大于99%。工藝流程圖如下: 其他公司MTO/MTP技術(shù) Exxon公司 Exxon公司反應(yīng)再生系統(tǒng) Exxon 公司提出的流化床MTO技術(shù)采用SAPO系列催化劑,副產(chǎn)物C4+組分在主反應(yīng)器或另設(shè)的輔助反應(yīng)器中進(jìn)一步裂解,部分轉(zhuǎn)化為低碳烯烴,以提高低碳烯烴收率。當(dāng)采用輔助反應(yīng)器時(shí),再生催化劑流經(jīng)輔助反應(yīng)器進(jìn)入主反應(yīng)器,并從主反應(yīng)器流回再生器。輔助反應(yīng)器的氣相產(chǎn)物不再進(jìn)入主反應(yīng)器。 Exxon公司開發(fā)了提升管循環(huán)流化床技術(shù),在帶立管的流化床反應(yīng)器中進(jìn)行催化劑裂解反應(yīng),產(chǎn)物中C4+組分與低碳烯烴產(chǎn)品分離后返回立管用作流化介質(zhì), 并在立管中裂解生成低碳烯烴。 Exxon分離流程Exxon公司提出了從MTO 產(chǎn)物中分離乙烯和丙烯的方法。反應(yīng)產(chǎn)物首先經(jīng)脫丙烷塔分離出C4+,塔頂C3+組分進(jìn)行DME脫除和水洗、干燥, 然后進(jìn)入脫甲烷塔或脫乙烷塔、乙烯塔等進(jìn)行常規(guī)精餾分離, 所述流程為概念原則流程。 法蘭克福金屬技術(shù)有限公司法蘭克福金屬技術(shù)有限公司提出了一種甲醇制備丙烯的方法。甲醇蒸氣在Al2O3催化劑上反應(yīng)而獲得含有二甲醚的第一種混合蒸氣, 該混合蒸氣在裝有擇形沸石催化劑(含質(zhì)子的硼碳烷硅酮)的串聯(lián)固定床反應(yīng)器中反應(yīng)生成含有丙烯的混合產(chǎn)物。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過冷卻除水后進(jìn)入精餾塔,塔頂為C2以下組分,少量馳放后返回串聯(lián)反應(yīng)器的入口端;塔底為C3 以上組分,經(jīng)丙烯分離塔分離,塔頂為丙烯,塔底產(chǎn)物少量馳放后返回反應(yīng)器入口,增加丙烯收率。 BASF公司BASF公司提出的甲醇/二甲醚制烯烴技術(shù),采用硅酸硼催化劑, 包括兩段反應(yīng)及兩段分離。原料在第一反應(yīng)區(qū)中與催化劑接觸發(fā)生催化裂解反應(yīng),產(chǎn)物經(jīng)第一分離系統(tǒng)分出C2C 4烯烴及C1C 4烷烴, 余下的C5+組分進(jìn)入第二反應(yīng)區(qū)與催化劑接觸發(fā)生裂解反應(yīng),產(chǎn)物經(jīng)第二分離脫除芳烴組分,然后返回第一分離系統(tǒng)。該專利的特點(diǎn)是循環(huán)C5+ 組分與原料在不同的反應(yīng)區(qū)域及條件下發(fā)生反應(yīng)。 Lummus公司烯烴分離工藝ABB Lummus公司烯烴分離采用前脫丙烷后加氫、丙烷洗工藝技術(shù)。來自MTO的輕烯烴混合氣經(jīng)壓縮機(jī)3級(jí)壓縮、酸性氣體脫除、水洗和干燥后,進(jìn)入高、低壓脫丙烷塔進(jìn)行分離。高壓脫丙烷塔頂物流經(jīng)壓縮機(jī)4級(jí)壓縮后送至脫甲烷塔, 塔頂主要是甲烷, 經(jīng)熱量回收后作為燃料氣并入燃料氣管網(wǎng)。低壓脫丙烷塔塔底物流送至脫丁烷塔,得到混和C5和混和C4副產(chǎn)品。脫甲烷塔底物流送至脫乙烷塔進(jìn)行C2和C3 分離,塔頂C2組分經(jīng)過乙炔加氫反應(yīng)器后進(jìn)入乙烯精餾塔,塔頂為聚合級(jí)乙烯。塔底C3進(jìn)入丙烯精餾塔,塔頂為聚合級(jí)丙烯。神華包頭180萬t/a甲醇制烯烴工業(yè)化示范裝置中的烯烴分離裝置采用的是此技術(shù)。 惠生烯烴分離工藝上?;萆こ坦靖鶕?jù)MTO產(chǎn)物分布特點(diǎn),開發(fā)成功具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的MTO反應(yīng)產(chǎn)物分離技術(shù)——PROA工藝,完成了60萬t/aMTO分離工藝包。MTO反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)壓縮、雜質(zhì)脫除、干燥后進(jìn)入分離系統(tǒng)。在分離系統(tǒng)中,利用PROA專利技術(shù),采取精餾與溶劑吸收結(jié)合的含輕質(zhì)氣體低碳烯烴分離的方法取代了傳統(tǒng)深冷分離工藝。專利公開了不使用深冷和低溫脫甲烷精餾塔,僅使用丙烯冷基和一級(jí)低等級(jí)乙烯冷基的分離過程:用一個(gè)預(yù)切割精餾塔對(duì)C2餾分進(jìn)行非清晰切割,塔頂產(chǎn)物包括CHH2及其他輕質(zhì)氣體,部分碳二餾分及相平衡的少量C3; 塔釜產(chǎn)品為其余C2及更重組分。將預(yù)切割塔的出口氣體冷卻后進(jìn)入一個(gè)吸收塔,用CCCC6或其烴類混合物組成的吸收劑分離其中的C1和C2。輕質(zhì)氣體由吸收塔塔頂排出,吸收塔的塔底產(chǎn)品返回預(yù)切割塔,在該塔進(jìn)一步吸收C2餾分并脫出甲烷及更輕組分后送到脫乙烷塔進(jìn)行C2和C3的清晰切割;脫乙烷塔塔頂?shù)玫紺2餾分,去乙烯精餾塔分離得到乙烯和乙烷,塔釜產(chǎn)品是C3及更重組分;若進(jìn)入預(yù)切割塔的進(jìn)料中含有乙炔,則脫乙烷塔塔頂產(chǎn)品先脫除乙炔再進(jìn)入乙烯精餾塔。該過程投資少、能耗較低,但仍然需要丙烯冷凍壓縮機(jī)和一個(gè)單級(jí)乙烯冷凍壓縮機(jī)。由于吸收劑吸收氣相中的C2組分時(shí)會(huì)放出熱量,當(dāng)吸收塔為常規(guī)的無冷凝器和冷卻器的吸收塔時(shí),放出的熱量使氣液相溫度升高,進(jìn)而使吸收塔出口氣體中的C2組分及吸收劑含量增加,采用降低氣液相進(jìn)口溫度的方法降低出口氣體的溫度以減少其中的C2組分含量。當(dāng)乙烯產(chǎn)量為30萬t/a時(shí)僅需要一個(gè)軸功率小于150 kW的單級(jí)乙烯冷凍壓縮機(jī)。為了能取消仍需較高投資費(fèi)用和大量的操作及維護(hù)費(fèi)用的小容量乙烯壓縮機(jī),采用吸收劑與被吸收物流已相接觸、溫度已升高的條件下冷卻該物系的方法,即采用設(shè)有塔頂冷凝器的吸收塔, 達(dá)到在較高溫度條件下冷卻該物系的目的,冷凝器采用丙烯冷劑,使乙烯冷凍壓縮機(jī)不再成為必需。%,%。 甲醇制烯烴工藝副產(chǎn)碳四的應(yīng)用技術(shù)C4+是MTO工藝的副產(chǎn)品,在MTO裝置中采用C4+利用技術(shù)可達(dá)到更高的甲醇進(jìn)料利用率。目前利用C4+增產(chǎn)丙烯技術(shù)研究主要集中在兩 個(gè)方面:C4+烯烴裂解技術(shù)和C4+烯烴歧化技術(shù)。 C4+烯烴裂解制丙烯國內(nèi)外工藝技術(shù)C4+烯烴裂解是將C4C8烯烴在催化劑作用下轉(zhuǎn)化為丙烯和乙烯的技術(shù),它不僅可以解決煉廠、石腦油裂解及煤制烯烴副產(chǎn)的C4C8的出路問題,又可以增產(chǎn)高附加值的乙烯、丙烯產(chǎn)品,成為近年研究較為活躍的領(lǐng)域。根據(jù)反應(yīng)器的結(jié)構(gòu),可將C4C8烯烴裂解制丙烯技術(shù)分為兩類:一類是固定床工藝,目前國外較為成熟的技術(shù)主要有道達(dá)爾石化/UOP公司的烯烴裂解工藝(OCP工藝)、Lurgi公司的Propylur 工藝、日本旭化成公司Omega工藝,國內(nèi)有中石油上海石油化工研究院開發(fā)的OCC工藝。其中具有代表性的是道達(dá)爾石化/UOP公司的OCP 工藝;另一類是流化床工藝,國外主要有Arco/KBR 公司的Superflex 工藝、Mobil 公司的MOI 工藝,國內(nèi)有大連化學(xué)物理研究所的C4+催化裂解工藝。 C4+烯烴歧化制丙烯國內(nèi)外工藝技術(shù) 烯烴歧化技術(shù)多年以前已經(jīng)開發(fā)成功,只是因?yàn)榻陙硪恍┑貐^(qū)丙烯價(jià)格逐步走高,這一技術(shù)又重新引起了人們的重視。它是一種通過烯烴碳碳雙鍵斷裂并重新轉(zhuǎn)換為烯烴產(chǎn)物的催化反應(yīng),目前以乙烯和2丁烯為原料歧化為丙烯的生產(chǎn)技術(shù)研究較為活躍,主要有CBI Lummus 公司的OCT高溫催化工藝和法國石油研究院(IFP)的Meta4 低溫催化工藝。烯烴歧化工藝缺點(diǎn)是每生產(chǎn)1t 丙烯, 的乙烯,因此只有在丙烯價(jià)格高于乙烯價(jià)格、乙烯產(chǎn)量過剩時(shí)才是經(jīng)濟(jì)可行的。近年開發(fā)的自動(dòng)歧化技術(shù),不用或用少量乙烯,應(yīng)用前景看好。 技術(shù)組合 過去幾年里甲醇制烯烴技術(shù)和利用C4+增產(chǎn)丙烯技術(shù)取得了重大進(jìn)展,這些技術(shù)各具特色,但也存在一些不足之處,為取長補(bǔ)短,這些技術(shù)出現(xiàn)了多種應(yīng)用組合,導(dǎo)致了工藝性能的重大改進(jìn)。技術(shù)組合主要有以下幾種:(1)UOP MTO 技術(shù)與OCP 技術(shù)的組合;(2)大連化學(xué)物理研究所的DMTO 技術(shù)與Lummus 的OCT 技術(shù)的組合;(3) 大連化學(xué)物理研究所的DMTOⅡ技術(shù); 其中DMTOⅡ工藝技術(shù)是DMTO技術(shù)和C4+裂解技術(shù)的組合,DMTOⅡ工藝技術(shù)充分利用DMTO副產(chǎn)的C4+產(chǎn)品,將DMTO反應(yīng)和C4+裂解反應(yīng)一體化。這幾種技術(shù)組合與單獨(dú)的甲醇制烯烴(MTO)技術(shù)相比,有效地減少了每噸輕烯烴產(chǎn)品的甲醇消耗,提高了整個(gè)裝置的P/E 比率,提高了產(chǎn)品對(duì)市場的適應(yīng)性。 總結(jié):通過以上技術(shù)的介紹及對(duì)比,發(fā)現(xiàn)大連化物所的DMTOII技術(shù)在現(xiàn)有的各種技術(shù)中,通過與C4+裂解技術(shù)組合將整個(gè)裝置的P/E比率提高,使得烯烴甲醇消耗降低10%以上,具有了顯著技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用前景。DMTO技術(shù)并已在商業(yè)化工廠中得到驗(yàn)證,是當(dāng)今世界上最好的甲醇制烯烴技術(shù)之一。DMTO技術(shù)在煤基甲醇聚烯烴項(xiàng)目、PVC行業(yè)、焦化行業(yè)、乙烯工廠改造項(xiàng)目中亦有廣闊的應(yīng)用前景。因此,我們選擇大連化物所的DMTOII技術(shù)。 生產(chǎn)流程簡述 概述 新建一年處理180萬噸單套的甲醇制烯烴分廠,其中原料采用甲醇,工藝選擇DMTOII技術(shù)。DMTO反應(yīng)工藝流程框圖由原料氣化部分、反應(yīng)再生部分、產(chǎn)品急冷及預(yù)分離部分、污水汽提部分、主風(fēng)機(jī)組部分、蒸汽發(fā)生部分六部分組成。(1)原料氣化部分原料氣化部分的主要作用是將液體甲醇原料按要求加熱到進(jìn)料要求溫度,以汽相形式進(jìn)入反應(yīng)器。(2)反應(yīng)再生部分該部分是 DMTO 技術(shù)的核心,采用循環(huán)流化床的反應(yīng)再生型式,兩器內(nèi)需設(shè)置催化劑回收系統(tǒng)、原料及主風(fēng)分配設(shè)施、取熱設(shè)施、催化劑汽提設(shè)施,能夠滿足反應(yīng)操作條件要求的催化劑輸送系統(tǒng)。(3)產(chǎn)品急冷及預(yù)分離部分產(chǎn)品急冷及預(yù)分離部分的主要作用是將產(chǎn)生的反應(yīng)混合氣體在該部分進(jìn)行冷卻。通過急冷進(jìn)一步洗滌反應(yīng)氣中攜帶的催化劑細(xì)粉,通過水洗將反應(yīng)氣中的大部分水進(jìn)行分離。(4)污水汽提部分由產(chǎn)品急冷及預(yù)分離部分分離出的水,含有少量甲醇、二甲醚等物質(zhì),由該部分提濃回用,并使排放水合格。(5)主風(fēng)機(jī)組部分該部分是為再生器燒焦提供必要的空氣而設(shè)置的。 (6)蒸汽發(fā)生部分裝置內(nèi)所有可發(fā)生蒸汽的熱能應(yīng)盡量發(fā)生蒸汽。 工藝流程設(shè)計(jì) 根據(jù)工藝論證和原料路線等所確立的結(jié)果,首先進(jìn)行概念設(shè)計(jì),根據(jù)反應(yīng)式或合成過程設(shè)計(jì)出方框流程圖,在流程圖的基礎(chǔ)上進(jìn)一步以設(shè)備和流股的形式定性地表示出各個(gè)過程大單元生產(chǎn)路線以及各物流的流向。采用計(jì)算機(jī)輔助軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行概念設(shè)計(jì)到初步設(shè)計(jì)階段的工藝流程設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變。借助于靜態(tài)流程模擬軟件ASPEN PLUS 的設(shè)計(jì),得出如下所示的工藝流程(詳見設(shè)計(jì)施工圖冊(cè)的工藝流程圖): 流程設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)DMTOII是DMTO基礎(chǔ)上的再發(fā)展,兼有DMTO的技術(shù)特征– 連續(xù)反應(yīng)-再生的密相循環(huán)流化反應(yīng)– 乙烯/丙烯比例在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)可以調(diào)節(jié)– 對(duì)原料和工藝設(shè)備無特殊要求– 工藝無環(huán)境污染問題DMTOII還具有如下新的特征– 甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)與C4+轉(zhuǎn)化反應(yīng)采用同一種催化劑– 在保
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