【文章內(nèi)容簡介】 浙江信匯合成新材料有限公司 R100項目 安全設施設計專篇 第 11 頁 共 123 頁 壓力儲罐，而對于罐區(qū)常壓儲存的 MTBE、甲醇等物料，則采用內(nèi)浮頂罐儲存，以減少物料儲存時的呼吸損耗。 建設項目的 工藝流程和主要裝置（設備）和設施的布局及其上下游生產(chǎn)裝置的關系 建設項目工藝流程 1． MTBE裂解制異丁烯工藝流程簡述 （ 1） MTBE精餾 來自罐區(qū)、純度為 95%的 MTBE 控制流量進入 MTBE 原料加熱器，加熱至 138℃ 。然后自 MTBE 精餾塔上部進入。塔的熱量全部由 MTBE精餾塔再沸器提供。塔頂蒸汽經(jīng)塔頂冷凝器冷卻后，進入回流中間罐。回流物 料經(jīng)回流泵控制一定流量送入 MTBE精餾塔塔頂。 MTBE精餾塔塔底排出的物料，經(jīng)自壓出裝置。純度為 %的 MTBE 自塔中部塔板采出，通過精 MTBE采出泵增壓后送至反前換熱器。 （ 2）反應 精制后合格的 MTBE 原料經(jīng) MTBE 原料泵抽出與反應氣換熱后，溫度升至 128℃ 進入 MTBE 汽化器，在汽化器內(nèi)汽化并過熱至 170℃ （初期 170℃ ，后期 210℃ ），進入裂解反應器。汽化器由中壓蒸汽加熱。原料在裂解反應器中，在催化劑的作用下發(fā)生裂解反應，生成異丁烯和甲醇。反應是吸熱反應，反應器采用列管式固定床反應器，由中壓蒸汽加 熱。 反應物料自反應器底部出來，先經(jīng)反前換熱器與原料 MTBE 換熱冷卻后，再經(jīng)反后冷卻器被循環(huán)水冷凝冷卻至 40℃ 以下，呈液相進入反后中間罐，再經(jīng)水洗進料泵增壓送至水洗塔脫除甲醇。 （ 3）水洗和甲醇蒸餾 水洗：反 應 后液體主要成分是異丁烯、甲醇和未反應的 MTBE（稱其為油浙江信匯合成新材料有限公司 R100項目 安全設施設計專篇 第 12 頁 共 123 頁 相）。水洗分為兩部分，一部分經(jīng)控制流量與油相一起進入靜態(tài)混合器，水洗比（重量）為 1:1，充分混合，使部分甲醇溶于水中，混合液進入水洗塔底部，進行油水分離，經(jīng)界面調(diào)節(jié)閥控制水洗塔界面，油相呈液體，進入異丁烯精餾塔中；另一部分水洗水自塔頂加入。水洗塔 采用篩孔式塔盤，水為連續(xù)相，油為分散相。含甲醇 15%的水自塔底流出，采用界面控制，靠自壓去甲醇精餾塔回收甲醇。 來自水洗塔的甲醇水洗液靠自壓先經(jīng)甲醇塔底換熱器與甲醇精餾塔塔釜排水的熱水換熱，經(jīng)預熱后進入甲醇精餾塔。從第 10 塊板采出純度大于 96%的回收甲醇，經(jīng)甲醇出料冷卻器冷卻至 40℃ 以下，用甲醇出料泵送至裝置外罐區(qū)甲醇罐；甲醇精餾塔塔頂氣相經(jīng)輕組分冷凝器冷卻至 40℃ ，進入甲醇回流罐，再由甲醇回流泵，一部分經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥控制流量，作為回流打入甲醇精餾塔第一塊板，另一部分返回反后中間罐，不凝氣經(jīng)調(diào)節(jié)閥控制壓力，從 甲醇回流罐頂部排入火炬系統(tǒng)。 脫除甲醇的熱水自甲醇精餾塔釜出來，經(jīng)水洗泵增壓，在甲醇塔底換熱器與來自水洗塔底出來的甲醇水溶液換熱被冷卻至 60℃ ，再經(jīng)水冷卻器冷卻至40℃ 以下，分兩路分別控制流量去靜態(tài)混合器和水洗塔頂，形成洗水循環(huán)。為了保持洗水質(zhì)量，少量水經(jīng)控制閥連續(xù)排入污水系統(tǒng)。為了補充洗水，來自第二水洗塔的洗水從甲醇塔進料線補入。 （ 4）異丁烯精餾和二次水洗 自水洗塔塔頂出來的油相，靠自壓進入異丁烯精餾塔，塔頂餾出純度 %異丁烯蒸汽，經(jīng)冷凝冷卻器冷卻后，進入粗異丁烯回流罐，回流物料由粗異丁烯回流泵控 制一定的流量送入異丁烯精餾塔頂。如果生產(chǎn)化學級異丁烯，將粗異丁烯回流罐用粗異丁烯水洗泵送入粗異丁烯罐中。異丁烯精餾塔塔底排出的未反應的 MTBE 及少量低聚物，經(jīng)重組分冷卻塔冷卻至 40℃ ，靠自壓至罐區(qū)浙江信匯合成新材料有限公司 R100項目 安全設施設計專篇 第 13 頁 共 123 頁 粗 MTBE罐。異丁烯精餾塔由異丁烯精餾塔再沸器提供全部熱量，異丁烯精餾塔再沸器通過異丁烯精餾塔靈敏板進行溫度控制，以 飽和蒸汽加熱。粗異丁烯自粗異丁烯回流罐，經(jīng)由粗異丁烯水洗泵增壓后進入第二水洗塔底部，軟水經(jīng)由軟水泵增壓，經(jīng)軟水冷卻器冷卻至 40℃ ，控制流量進入第二水洗塔頂部。粗異丁烯自塔底經(jīng)篩孔分散成液滴 ，穿過水相，在塔頂擴大部分集聚分層，以洗去其中所含的微量甲醇。洗后異丁烯進入粗異丁烯緩沖罐。洗滌水經(jīng)塔頂界面控制，自塔底排出，進入甲醇精餾塔，以使洗水再利用。 （ 5）異丁烯精制 洗后粗異丁烯自緩沖罐經(jīng)由粗異丁烯進料泵增壓后，控制流量，先經(jīng)進料加熱器，由蒸汽冷凝水加熱至泡點，進入異丁烯精制塔。輕組分用輕組分冷凝器冷凝冷卻至 40℃ 進入輕組分回流罐中，析出游離水集于水包內(nèi)，不定期排入下水道去污水系統(tǒng)。輕組分自輕組分回流罐，經(jīng)輕組分回流泵增壓后，一部分作為回流進入異丁烯精餾塔塔頂。另一部分送至罐區(qū) C4罐中。脫除了二 甲醚、水、甲醇的聚合級異丁烯自精餾塔釜排出，經(jīng)精異丁烯冷卻器冷卻至 40℃ ，靠自壓排入高純檢驗罐，分析合格后，用高純異丁烯出料泵送至高純異丁烯罐中。 （ 6）工藝流程圖 浙江信匯合成新材料有限公司 R100項目 安全設施設計專篇 第 14 頁 共 123 頁 圖 11 MTBE裂解裝置流程簡圖 2． 丁基橡膠合成及干燥 淤漿法丁基橡膠生產(chǎn)裝置主要由聚合反應裝置和輔助生產(chǎn)裝置兩部分組成。 生產(chǎn)工藝流程簡述如下： （ 1） 引發(fā)劑的配制 引發(fā)劑配制工藝有三氯化鋁溶解、稀釋和冷卻降溫三個步驟。 用精制氯甲烷作為溶劑，連續(xù)配制三氯化鋁溶液。按照三氯化鋁溶解所采用的溫度，配制分為低溫配制法和常溫配制法。低溫 配制時溶解溫度控制在 0℃以下，常溫配制為 20～ 40℃ 。該溶液在緩沖罐中儲存、緩沖，由泵送經(jīng)丙烯、乙烯兩級冷卻器，降溫至 90℃ 以下進入反應器。 引發(fā)劑配制工藝流程簡圖如下： 浙江信匯合成新材料有限公司 R100項目 安全設施設計專篇 第 15 頁 共 123 頁 圖 12 引發(fā)劑配 制 工藝流程圖 （ 2） 聚合 聚合反應在釜式反應器中進行，采用單釜連續(xù)聚合方式。聚合工藝系統(tǒng)由混合配料、混合配料降溫、聚合反應組成，見下圖： 圖 13 混合進料配制及聚合工藝流程示意圖 異丁烯、異戊二烯和氯甲烷按一定比率配制成混合進料，進入緩沖罐，再用泵送經(jīng)丙烯、乙烯降溫后，從底部進入反應器。 混合物料進入 反應器后，異丁烯和異戊二烯與引發(fā)劑混合，立即發(fā)生反應，形成丁基橡膠淤漿液。在強烈攪拌作用下，聚合單體和淤漿得到很好的分散。浙江信匯合成新材料有限公司 R100項目 安全設施設計專篇 第 16 頁 共 123 頁 聚合反應熱由乙烯蒸發(fā)罐進入反應器換熱管束中的液態(tài)乙烯蒸發(fā)帶出?？刂埔蚁┱舭l(fā)量可以調(diào)節(jié)聚合反應穩(wěn)定在一定的溫度范圍內(nèi)。聚合形成的丁基橡膠淤漿從反應器頂部的溢流管流出，加入添加劑后進入脫氣釜，為防止淤漿的堵塞，溢流管的結構不僅特殊，而且長度較短。 聚合工藝條件見下表 ： 表 18 聚合工藝條件 進料單體質(zhì)量分數(shù) （ %） 聚合反應條件 異丁烯 異戊二烯 引發(fā)劑進料溫度（ ℃ ） 混合進料溫度（ ℃ ） 反應溫度 （ ℃ ） 20～ 35 2～ 95～ 90 100～ 95 100～ 88 （ 3） 聚合物淤漿的后處理和未反應單體及溶劑的回收 ① 聚合淤漿的脫氣和汽提 采用水蒸氣蒸餾法脫氣和汽提工藝從聚合淤漿中分離出丁基橡膠。工藝流程簡圖如圖 14所示： 圖 14 脫氣與汽提工藝流程示意圖 從反應器溢出的含有 20～ 30%丁基橡膠、溫度低于 90℃ 的淤漿，在噴嘴處與蒸汽、熱水及添加劑混合，按一定方向噴入脫氣釜。脫氣釜下部熱水中通入浙江信匯合成新材料有限公司 R100項目 安全設施設計專篇 第 17 頁 共 123 頁 蒸汽保持溫度。溶劑和未反應的單體從脫氣釜頂脫出。 橡膠以粒狀發(fā)布在 熱水中。脫氣后的膠粒和熱水靠差壓進入汽提塔，在真空條件下進一步脫出氯甲烷和未反應的單體。汽提塔脫出的氣體和脫氣釜頂脫出的氣體一道去干燥回收系統(tǒng)處理。脫除氯甲烷和未反應單體的膠粒與熱水被送至有攪拌器的中間罐。 隨淤漿進入脫氣塔的三氯化鋁水解生成氯化氫，需要加入氫氧化鈉溶液來中和，控制系統(tǒng)的 pH值，防止設備腐蝕。脫氣和汽提工藝條件見下表： 表 19 脫氣和汽提工藝條件 脫氣釜 汽提塔 溫度 （ ℃ ） 壓力 （ kPa） 膠粒質(zhì)量分率 （ %） pH值 溫度 （ ℃ ） 壓力 （ kPa） 膠粒質(zhì)量分率 （ %） pH值 55～ 70 40～ 60 8～ 12 8～ 9 ～ 70 40～ 60 8～ 12 8～ 9 ② 聚合物的后處理 丁基橡膠的后處理采用擠壓脫水、膨脹閃蒸、熱風流化床干燥工藝。流程示意圖如下： 圖 15 丁基橡膠的后處理工藝流程示意 中間罐的膠粒、水一起被送入脫水篩，水與膠粒分離。水含量約為 50%的膠粒落入脫水擠壓機，經(jīng)擠壓脫水，然后進入雙螺桿擠壓機。在雙螺桿擠壓機中，橡膠粒被擠壓，經(jīng)過模頭和切刀排出。離開擠壓機的膠粒由于瞬間減壓，內(nèi)部和表面的水汽化。分布均勻的膠粒進入熱風流化床干燥箱。離開干燥箱的浙江信匯合成新材料有限公司 R100項目 安全設施設計專篇 第 18 頁 共 123 頁 膠?？刂茰?度約為 60℃ ，經(jīng)過稱重、壓塊、薄膜包裝、金屬檢測、裝箱等工序得到成品丁基橡膠。 ③ 回收氣體的干燥 一般采用氧化鋁吸附干燥工藝。有的生產(chǎn)裝置采用甘醇脫水再經(jīng)氧化鋁吸附干燥工藝，其流程示意圖見圖 16。 圖 16 回收氣體干燥工藝流程示意圖 從脫氣釜和汽提塔頂排出的回收氣體，經(jīng)壓縮機加壓后，分離冷凝水，送入干燥工序。在進入干燥系統(tǒng)之前，該氣體壓力 240～ 340kPa（表壓），水含量 2020～ 3000ppm，含氯甲烷 95%，其余為未反應的異丁烯和異戊二烯。單純使用氧化鋁吸附法時，干燥劑使用 24～ 36 小時 即需要切換再生，甘醇脫水與氧化鋁吸附聯(lián)用時，干燥劑使用周期大幅度延長。干燥后的回收氣體水含量要求小于 10ppm，二甲醚等毒物也都控制在允許范圍內(nèi)。吸水后的氧化鋁用熱惰性氣體進行再生，以除去吸附的水分和其他毒物。解吸后的甘醇循環(huán)使用。 ④ 回收氣體的分離 浙江信匯合成新材料有限公司 R100項目 安全設施設計專篇 第 19 頁 共 123 頁 干燥后的回收氣體經(jīng)壓縮機再次壓縮，壓力升高到 ，進入精餾分離系統(tǒng)。在精餾分離系統(tǒng)，干回收氣體被分離成精制氯甲烷、循環(huán)氯甲烷、異丁烯和重組分等幾部分。精制氯甲烷專用于配制引發(fā)劑，要求其中的異丁烯含量小于 50ppm，循環(huán)氯甲烷用于配制單體混合物料?；厥?的異丁烯可送回異丁烯裝置精制或做其它用途，重組分可作為燃料使用。 為實現(xiàn)上述目的，采用如圖 17 的工藝流程，該流程在回收氣流量變換很大的情況下也能很好地滿足分離要求。 圖 17 回收氣體精餾工藝流程示意 精餾工藝技術參數(shù)如下： 表 110 精餾工藝技術參數(shù) 參數(shù) 塔盤數(shù) 回流比 塔頂壓力（ MPa） 塔頂溫度（ ℃ ） 精氯甲烷塔 50 4～ 6 51 循環(huán)氯甲烷塔 85 ～ 5 8 異丁烯回收塔 20 2 44 浙江信匯合成新材料有限公司 R100項目 安全設施設計專篇 第 20 頁 共 123 頁 ⑤ 制冷劑的運作 丁基橡膠裝置使用的制冷劑 主要包括循環(huán)冷卻水、 0℃ 左右的低溫水、低溫冷劑。工業(yè)循環(huán)水是丁基橡膠裝置基本制冷劑，用于一般的冷卻過程。 0℃ 左右的低溫水用于氯甲烷等回收氣的回收、氯化鋁再生等工藝過程。丁基橡膠聚合反應一般采用兩級制冷的方式提供所需的 115～ 110℃ 的制冷劑。第一級制冷系統(tǒng)通常選用氨、丙烷、丙烯等作制冷劑，在常溫下可獲得 40℃左右的低溫。第二級制冷系統(tǒng)采用乙烯作制冷劑。乙烯在常壓下蒸發(fā)只能獲得102℃ 左右的低溫，要達到 115～ 110℃ 的低溫必須使乙烯在負壓下蒸發(fā)。 圖 18 是乙烯壓縮機在負壓下工作的制冷系統(tǒng)流程 示意。若乙烯壓縮機一級入口壓力為正壓，則應在二級用戶和壓縮機一段簡增設抽氣機來保證二級用戶的低溫。 圖 18 乙烯制冷系統(tǒng)流程示意圖 40℃ 左右的低溫制冷劑除用于乙烯制冷外，還用于引發(fā)劑、混合配料等工浙江信匯合成新材料有限公司 R100項目