【文章內(nèi)容簡介】 基本原理與菲利浦法的第二步反應(yīng)相似，但反應(yīng)過程作了很多改進(jìn)，主要是在丁烯原料中加入大量蒸汽以降低烴分壓，在有利于脫氫平衡條件下進(jìn)行反應(yīng)。此法所用催化劑（氧化鉻和穩(wěn)定的鈣－鎳磷酸鹽）壽命較長，丁二烯選擇性較高（約 90％），但蒸汽用量大，60年代后被丁烯氧化脫氫法取代。 （4）丁烯氧化脫氫 丁烯催化脫氫反應(yīng)是可逆反應(yīng)，轉(zhuǎn)化率因受化學(xué)平衡限制而不高，氧化脫氫法是在脫氫時通入氧氣（空氣），改脫氫反應(yīng)為氧化反應(yīng)，從而大幅度提高丁烯的轉(zhuǎn)化率及丁二烯的選擇性，其反應(yīng)式為： CH +1/2O─→CH +HO 4 8 2 4 6 2 丁烯氧化脫氫(見圖)是 1965年在美國石油－得克薩斯化學(xué)公司工業(yè)化，過程采用鐵尖晶石催化劑（見金屬氧化物催化劑），反應(yīng)器溫度入口約350℃、出口約 580℃，丁烯轉(zhuǎn)化率可達(dá)78％～80％，丁二烯選擇性92％～95％。氧化脫氫法的丁烯轉(zhuǎn)化率及選擇性較其他脫氫法高得多，因此，此法問世后被廣泛使用。在美國， 70年代末有 70％廠家采用此法生產(chǎn)丁二烯。中國丁烯制丁二烯裝置也均采用此法。 12 ☆ （5）其他還有乙醇法和乙炔法。，于40 年代工業(yè)化，過程采用氧化鎂－氧化硅催化劑使乙醇一步轉(zhuǎn)化為丁二烯。因丁二烯的選擇性僅 60％左右,生產(chǎn)成本高,目前僅少數(shù)國家尚采用此法。后者是德國在第二次世界大戰(zhàn)期間生產(chǎn)丁二烯的主要方法。即先將乙炔制成乙醛，再縮合成丁醇醛，進(jìn)而加氫得 1，3丁二醇,最后將 1，3丁二醇脫水即得丁二烯。此法生產(chǎn)流程長，原料及能量消耗大，戰(zhàn)后未得到推廣。 本設(shè)計中采用的工藝方法為丁烯氧化脫氫制丁二烯。 13 第二節(jié) 工藝流程說明一、工藝原理及特點 （一）工藝原理 丁烯和氧氣先后通過一段、二段反應(yīng)器，在B02催化劑作用下反應(yīng)生成丁二烯，冷凝后的汽液兩相分離后，液相進(jìn)入水冷洗酸塔與其釜液混合，氣相進(jìn)入水冷洗酸塔底部。生成氣在塔中充分冷卻除去大量水分并洗去酸、酮和部分醛類后，從塔頂出來去壓縮工段。提壓后的生成氣進(jìn)入油吸收塔底部，生成氣經(jīng)吸收油吸收后，排放至火炬。塔底出來的富油，進(jìn)入解吸塔進(jìn)行解吸。從解吸塔第八塊板上抽側(cè)線得到粗丁二烯產(chǎn)品，冷卻后送到丁二烯抽提單元。粗丁二烯經(jīng)過乙腈法萃取，水洗、精制后得到較純的丁二烯送往成品罐區(qū)。 （二）工藝特點 洗酸及水冷系統(tǒng) 來自管網(wǎng)的配料蒸汽（ ａ（G）,℃）經(jīng)三通調(diào)節(jié)閥分成兩股，一股經(jīng)前換熱器(E102)與二段反應(yīng)器（R102）出來的高溫生成氣換熱，使溫度由 ℃上升到480℃，另一股作為旁路，用來調(diào)節(jié)一段反應(yīng)器（R101）的入口溫度，使之為 320℃左右，兩股物料在管道上重新混合后進(jìn)入一段進(jìn)料混合器（X 101）。 由丁烯進(jìn)料泵（P101）進(jìn)來的丁烯餾分按比例計量后進(jìn)入丁烯蒸發(fā)器（V 102）,使丁烯蒸發(fā)并過熱到80℃后與計量的配料空氣一同進(jìn)入一段進(jìn)料混合器。丁烯、空氣、水蒸汽三種氣體充分混合后進(jìn)入裝有B02催化劑的一段軸向反應(yīng)器，由于丁烯脫氫為放熱反應(yīng)，生成氣出口溫度達(dá)560℃左右。為了使反應(yīng)更加充分，高溫生成氣與計量后的液態(tài)丁烯和脫氧水一同進(jìn)入二段進(jìn)料混合器（一級）（X 102）,三股物料混合后與計量后的配料空氣一起進(jìn)入二段進(jìn)料混合器（X103）,與計量后的空氣混合后進(jìn)入二段軸向反應(yīng)器。通過調(diào)節(jié)脫氧水的噴入量，使二段軸向反應(yīng)器的入口溫度控制在400℃左右，經(jīng)二段反應(yīng)后，二段反應(yīng)器的出口溫度高達(dá) 560℃左右。 由二段軸向反應(yīng)器出來的高溫生成氣先進(jìn)入前換熱器與配料蒸汽換熱，溫度降到418℃，再進(jìn)入一級廢熱鍋爐（E103）， ａ（G）的低壓蒸汽進(jìn)入蒸汽系統(tǒng)管網(wǎng)，同時生成氣的溫度降到 156℃，降溫后的生成氣再進(jìn)入二級 14 廢熱鍋爐（E104）， ａ（G）的低低壓蒸汽進(jìn)入蒸汽系統(tǒng)管網(wǎng)，這時生成氣的溫度降到115℃，再進(jìn)入后換熱器（E105）,進(jìn)行部分冷凝，并利用循環(huán)軟水回收其冷凝熱。 冷凝后的汽液兩相經(jīng)分離罐（V103）分離后，液相進(jìn)入水冷洗酸塔（C101）與其釜液混合，氣相進(jìn)入水冷洗酸塔底部。先后與塔中部進(jìn)入的循環(huán)酸水，以及塔頂部加入的 5℃冷凍水進(jìn)行換熱，使生成氣在塔中充分冷卻除去大量水分并洗去酸、酮和部分醛類后，從塔頂出來去壓縮工段。水冷洗酸塔的 59℃的塔釜液由循環(huán)酸水泵（P102）加壓后，經(jīng)循環(huán)酸水冷卻器（E107）冷卻后大部分再進(jìn)入水冷洗酸塔進(jìn)行循環(huán)利用，多余部分送往污水處理系統(tǒng)。 生成氣壓縮系統(tǒng) 由水冷洗酸塔（C101） （G）經(jīng)一、二級壓縮機(jī)壓縮至 （G）,進(jìn)入油吸收塔。 油吸收解吸系統(tǒng) 經(jīng)生壓機(jī)壓縮后的生成氣進(jìn)入油吸收塔（C301）底部，來自罐區(qū)的吸收油經(jīng)吸收油冷卻器（E301）冷卻后打入油吸收塔頂部。生成氣經(jīng)吸收油吸收后，塔底得到含有丁烯、丁二烯的富油，溫度為 54℃。塔頂出來的吸收尾氣進(jìn)入尾氣冷卻器 （E302）,冷卻到 0℃后經(jīng)尾氣分液罐（V301）分離，不凝氣去尾氣回收單元，冷凝液與塔底出來的富油混合后，通過貧富油換熱器（E307）,與解吸塔底貧油換熱，溫度升到91℃，進(jìn)入解吸塔（C302）進(jìn)行解吸。塔釜有再沸器（E308）,用 蒸汽加熱， , 及一些輕組分從塔頂餾出，經(jīng)塔頂冷卻器（E303）冷卻到 37℃，再經(jīng)塔頂冷凝器（E304）冷卻到21℃，不凝氣去生成氣壓縮機(jī)系統(tǒng)，冷凝液由回流泵（P302）全部打回塔頂，作為回流液?；亓鞴匏鼉?nèi)的冷凝水定時排放。從解吸塔第八塊板上抽側(cè)線得到粗丁二烯產(chǎn)品，用側(cè)線冷卻器（E305）冷卻到35℃，由粗丁二烯泵送到丁二烯抽提單元。塔釜出來的 136℃的貧油，約 10％去再生塔再生，90％經(jīng)過貧富油換熱器，溫度降到86℃后，與從再生塔來的吸收油混合，再用貧油冷卻器（E306）冷卻到40℃，回到吸收油罐（V302）循環(huán)使用。 二、主要操作條件 （一）反應(yīng)器R10R102 15 R101 R102 進(jìn)料比 空氣丁烯摩爾比 ：1 ：1 入口溫度 ℃ 320 320 出口溫度 ℃ 560 560 操作壓力 MPa(G) （二）水冷洗酸塔C10油吸收塔C30吸收油解析塔C30溶劑油再生 塔C303 C101 C301 C302 C303 塔頂溫度 ℃ 塔底溫度 ℃ 59 54 塔頂壓力 MPa(G) 塔底壓力 MPa(G) 回流比 三、工藝流程說明 （一）脫氫及水冷系統(tǒng) 來自管網(wǎng)的配料蒸汽（ ａ（G）,℃）經(jīng)三通調(diào)節(jié)閥分成兩股，一股經(jīng)前換熱器(E102)與二段反應(yīng)器（R102）出來的高溫生成氣換熱，使溫度由 ℃上升到480℃，另一股作為旁路，用來調(diào)節(jié)一段反應(yīng)器（R101）的入口溫度，使之為 320℃左右，兩股物料在管道上重新混合后進(jìn)入一段進(jìn)料混合器（X 101）。 由丁烯進(jìn)料泵（P101）進(jìn)來的丁烯餾分按比例計量后進(jìn)入丁烯蒸發(fā)器（V 102）,使丁烯蒸發(fā)并過熱到80℃后與計量的配料空氣一同進(jìn)入一段進(jìn)料混合器。丁烯、空氣、水蒸汽三種氣體充分混合后進(jìn)入裝有B02催化劑的一段軸向反應(yīng)器，由于丁烯脫氫為放熱反應(yīng)，生成氣出口溫度達(dá)560℃左右。為了使反應(yīng)更加充分，高溫生成氣與計量后的液態(tài)丁烯和脫氧水一同進(jìn)入二段進(jìn)料混合器（一級）（X 102）,三股物料混合后與計量后的配料空氣一起進(jìn)入二段進(jìn)料混合器（X103）,與計量后的空氣混合后進(jìn)入二段軸向反應(yīng)器。通過調(diào)節(jié)脫氧水的噴入量，使二段軸向反應(yīng)器的入口溫度控制在400℃左右，經(jīng)二段反應(yīng)后，二段反應(yīng)器的出口溫度高達(dá) 560℃左右。 16 由二段軸向反應(yīng)器出來的高溫生成氣先進(jìn)入前換熱器與配料蒸汽換熱，溫度降到418℃，再進(jìn)入一級廢熱鍋爐（E103）， （G）的低壓蒸汽進(jìn)入蒸汽系統(tǒng)管網(wǎng)，同時生成氣的溫度降到 156℃，降溫后的生成氣再進(jìn)入二級廢熱鍋爐（E104）， （G）的低低壓蒸汽進(jìn)入蒸汽系統(tǒng)管網(wǎng)，這時生成氣的溫度降到 115℃，再進(jìn)入后換熱器（E105）,進(jìn)行部分冷凝，并利用循環(huán)軟水回收其冷凝熱。 冷凝后的汽液兩相經(jīng)分離罐（V103）分離后，液相進(jìn)入水冷洗酸塔（C101）與其釜液混合，氣相進(jìn)入水冷洗酸塔底部。先后與塔中部進(jìn)入的循環(huán)酸水，以及塔頂部加入的 5℃冷凍水進(jìn)行換熱，使生成氣在塔中充分冷卻除去大量水分并洗去酸、酮和部分醛類后，從塔頂出來去壓縮工段。水冷洗酸塔的 59℃的塔釜液由循環(huán)酸水泵（P102）加壓后，經(jīng)循環(huán)酸水冷卻器（E107）冷卻后大部分再進(jìn)入水冷洗酸塔進(jìn)行循環(huán)利用，多余部分送往污水處理系統(tǒng)。 （二）生成氣壓縮系統(tǒng) 由水冷洗酸塔（C101） （G）經(jīng)一、二級壓縮機(jī)壓縮至 （G）,進(jìn)入油吸收塔。 （三）油吸收解吸系統(tǒng) 經(jīng)生壓機(jī)壓縮后的生成氣進(jìn)入油吸收塔（C301）底部，來自罐區(qū)的吸收油經(jīng)吸收油冷卻器（E301）冷卻后打入油吸收塔頂部。生成氣經(jīng)吸收油吸收后，塔底得到含有丁烯、丁二烯的富油，溫度為 54℃。塔頂出來的吸收尾氣進(jìn)入尾氣冷卻器 （E302）,冷卻到 0℃后經(jīng)尾氣分液罐（V301）分離，不凝氣去尾氣回收單元，冷凝液與塔底出來的富油混合后，通過貧富油換熱器（E307）,與解吸塔底貧油換熱，溫度升到91℃，進(jìn)入解吸塔（C302）進(jìn)行解吸。塔釜有再沸器（E308）,用 蒸汽加熱， , 及一些輕組分從塔頂餾出，經(jīng)塔頂冷卻器（E303）冷卻到 37℃，再經(jīng)塔頂冷凝器（E304）冷卻到21℃，不凝氣去生成氣壓縮機(jī)系統(tǒng)，冷凝液由回流泵（P302）全部打回塔頂，作為回流液?；亓鞴匏鼉?nèi)的冷凝水定時排放。從解吸塔第八塊板上抽側(cè)線得到粗丁二烯產(chǎn)品，用側(cè)線冷卻器（E305）冷卻到35℃，由粗丁二烯泵送到丁二烯抽提單元。塔釜出來的 136℃的貧油，約 10％去再生塔再生，90％經(jīng)過貧富油換熱器，溫度降到86℃后，與從再生塔來的吸收油混合，再用貧油冷卻器（E306）冷卻到40℃，回到吸收油罐（V302）循環(huán)使用。 17 四、工藝流程簡圖 脫氫及水冷系統(tǒng)[參見圖41 7萬噸/年丁二烯裝置工藝流程簡圖(一)] 生成氣壓縮系統(tǒng)[參見圖42 7萬噸/年丁二烯裝置工藝流程簡圖(二)] 油吸收解吸系統(tǒng)[參見圖43 7萬噸/年丁二烯裝置工藝流程簡圖(三)] 丁二烯萃取精餾系統(tǒng)[參見圖44 7萬噸/年丁二烯裝置工藝流程簡圖 (四）] 丁二烯精制及溶劑回收系統(tǒng)[參見圖45 7萬噸/年丁二烯裝置工藝流程簡圖(五)] 18 28 第三節(jié) 自控 一、概述 本設(shè)計包括 7 萬噸/年丁二烯裝置以及罐區(qū)和相應(yīng)配套公用工程和輔助設(shè)施。新建丁二烯裝置主要由脫氫及水冷系統(tǒng)、生成氣壓縮系統(tǒng)、油吸收解吸系統(tǒng)和丁二烯抽提系統(tǒng)幾個單元構(gòu)成。配套公用工程和輔助設(shè)施主要由循環(huán)水系統(tǒng)、消防水、污水處理、空壓站、冷凍站、火炬等構(gòu)成。該裝置的工藝是連續(xù)的，生產(chǎn)過程由 DCS 控制，保持高度自動化。 二、自動化水平 (一)控制水平 由于生產(chǎn)丁二烯的生產(chǎn)過程復(fù)雜，生產(chǎn)控制要求高。為滿足生產(chǎn)控制要求，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低消耗及確保安全生產(chǎn)，本項目擬在控制室內(nèi)上一套集散型控制系統(tǒng) （DCS），對裝置進(jìn)行集中監(jiān)視、控制和操作。 DCS 系統(tǒng)設(shè)有 8 個操作站（包括工程師站）、4 個控制站、8 個輔助操作臺。輔助操作臺用于設(shè)置硬接線開關(guān)、按鈕及報警燈等。 就地控制只是一些供操作人員在日常巡查時選擇開關(guān)手