【正文】 ，從而使反應器始終有良好的流化狀態(tài)。(c)催化劑補給方式的改進:在丙烯腈生產中，催化劑處于不斷流失不斷補加的狀態(tài)，損失的催化劑主要是微細粒子。最早采用的是一定時間補加一次的方法，后來采用少量多次補加，同時加入一定量的含易揮發(fā)組分的物料，這種改進可使催化劑壽命達6年以上。 此外，在小型反應器模型基礎上進行系列放大也是一個重要的研究課題。目前，美國實際使用的反應器直徑已達10m，日本的達到8m。（4）丙烷氨氧化制丙烯腈工藝的開發(fā)與應用 由于丙烷原料費用低，丙烯氨氧化工藝中丙烯利用率不是很高，開發(fā)以丙烷為原料的丙烯腈新工藝具有吸引力。但出現了2個主要問題:一是丙烷很難活化，需要苛刻的操作條件和活性、選擇性及穩(wěn)定性均很高的催化劑；二是丙烯腈的穩(wěn)定性較丙烷差，在工藝條件下容易生成不需要的碳氧化物和氮氧化物。因此，丙烷氨氧化工藝工業(yè)化的關鍵在于開發(fā)出在適宜的反應條件下可使丙烷分子活化的高活性、高選擇性催化劑，并增加其他具有商業(yè)價值的聯產物產量。目前，丙烷氨氧化工藝主要有:a) BP公司開發(fā)的丙烷直接氨氧化工藝。以純氧為氧化劑，在特制催化劑上，丙烷氧化脫氫的同時丙烯氨氧化生產丙烯腈。BP公司的催化劑以銻酸釩為主體，化學式為VSbxMyOz，具有金紅石型結構，其中“M”為W、Te、Nb、Sn、Bi、Cu、Al或Ti等助催化劑元素。b）BOC與三菱化學公司開發(fā)的帶丙烷循環(huán)的氨氧化工藝。首先丙烷氧化脫氫后生成丙烯，以常規(guī)氨氧化法生產丙烯腈。然后采用選擇性丙烷吸附分離技術，將未反應丙烷循環(huán)，丙烷的單程轉化率為40%～60%，丙烯100%回收，降低了生產成本。三菱化學開發(fā)了以鉬、釩、碲的氧化物為基礎，其中含少量鈮和銻的丙烷氧化脫氫催化劑。c）旭化成公司開發(fā)的丙烷固定床直接氨氧化法。將丙烷、氨和空氣，通入裝有專用催化劑的固定床中反應。在4氣體時空速率1200h1下，%，%，%。旭化成公司開發(fā)了鉬酸釩催化劑，化學式為VMoxMyOz，其中“M”通常為Bi或Te。大部分鉬酸釩化合物是一種白鎢礦型結構，而其他則具有復合結構。目前旭化成公司正在中試裝置上進行最終階段的技術驗證，今后重點是工藝優(yōu)化，包括進一步提高收率，進行可行性研究，推動其工業(yè)化進程。隨著丙烯腈下游產品的快速發(fā)展，特別是下游精細化工新產品的不斷開發(fā)與應用，世界丙烯腈需求量也不斷增加。全球丙烯腈的生產與消費主要集中在美國、西歐、日本等工業(yè)發(fā)達國家，%。我國丙烯腈生產技術全部采用美國BP公司技術，先后從國外引進8套裝置。盡管生產能力在逐年增加，但仍滿足了下游產品快速發(fā)展的要求，每年仍需進口。我國丙烯腈的消費領域比較窄，重點用在腈綸行業(yè)，其消費比例高達82%，這種比較單調的消費途徑亟待改變。隨著我國加入WTO，腈綸行業(yè)不屬于保護行業(yè)，將面臨嚴峻考驗。如果不加快結構調整，腈綸行業(yè)的興衰將直接影響丙烯腈工業(yè)的發(fā)展。筆者認為，應該積極拓寬丙烯腈的應用領域，帶動其下游產品的不斷發(fā)展。在生產工藝方面，原料應由單一化向多元化發(fā)展，如可以引進國外以丙烷為原料的丙烯腈生產技術和無硫胺丙烯腈生產工藝等。鑒于催化劑在丙烯腈生產中的重要性，還要不斷開發(fā)新的催化劑，以提高轉化率。另外，要加大丙烯腈的回收、廢水處理等方面的研究，進行科研成果的工業(yè)放大實驗，使科技成果盡快轉化為生產力。隨著科學技術的不斷發(fā)展，丙烯腈工業(yè)呈現幾大發(fā)展趨勢：一是以丙烷為原料的丙烯腈生產路線在逐步推廣，二是新型催化劑的研究依舊是國內外學者研究的課題，三是裝置規(guī)模大型化。有幾點是猶為重要的：（1） 依托國內的科研力量，積極探索丙烷法制丙烯腈新路線，并積極推進催化劑的國產化進程，形成具有自主知識產權的自有技術。（2） 丙烯腈下游產品很多，如丙烯酰胺系列，丙烯腈纖維、腈彈性體、含丙烯腈的聚合物、己二腈等。建議注意市場動向，大力發(fā)展有前景的下游產品，拓寬潛在市場。（3）丙烯腈生產中，應嚴格控制產品質量指標。過氧化物含量是丙烯腈產品中的一個重要的質量指標，是反應器氧化還原反應的微量產物。當過氧化物超標時，應及時采取措施，調整反應控制參數、調整補加催化劑用量、優(yōu)化回收精制系統(tǒng)等。建議加大研究力度，力爭將產品質量指標控制在最優(yōu)級。為了使我廠能夠滿足15萬噸/年的需求，根據國內現有情況和國際上的發(fā)展趨勢，總結了如下：(1) 依托現有丙烯腈裝置進行技術改造，加快丙烯腈工業(yè)的發(fā)展近幾年世界上丙烯腈裝置在向大型化發(fā)展的過程中，除了新建裝置采用經濟規(guī)模進行建設外，主要通過采用新技術，對老裝置進行消除“瓶頸”制約，擴能改造，使之大型化。這是投入少、收效快、效益好的行之有效的辦法。國外許多原設計8萬噸/年的丙烯腈裝置經過技術改造現已擴大為年產10萬噸、12萬噸，甚至15萬噸以上的大型化裝置。2006年撫順石油化工公司丙烯腈裝置采用MB86催化劑及有關技術，已經將生產能力提高到10萬噸/年，今年通過進一步完善，可達到17萬噸/年。我們現有兩套5萬噸/年和其它幾套8萬噸/年的丙烯腈裝置以及正在建設的3套裝置都可以采用這些新技術，逐步進行擴能改造，使總的生產能力由原計劃的80萬噸/年擴大到100萬噸/年以上，以滿足國內市場的需求。從撫順的經驗看，這是完全可以達到的。(2) 努力開發(fā)國內自己的技術，發(fā)展丙烯腈工業(yè)在計劃新建的幾套丙烯腈裝置時，既要注意吸收國際先進經驗，更要積極采用國內技術，發(fā)展我國自己的丙烯腈工業(yè)，使我國的丙烯腈工業(yè)不僅催化劑立足于國內，而且工藝技術及設備都能立足于國內。為此，要在SANT工藝包的基礎上繼續(xù)工作，進一步完善、提高，不斷改進，保持領先地位，力爭使SANT走向世界。同時還要開發(fā)大型化丙烯腈裝置工藝技術的研究，為現有裝置的擴能改造和新建大型化裝置做好各項技術準備。(3) 研究開發(fā)新技術，促進丙烯腈工業(yè)的技術進步 首先繼續(xù)發(fā)揮在丙烯腈催化劑領域里的優(yōu)勢，不斷研究開發(fā)新的丙烯腈催化劑，使催化劑產品系列化，保持催化劑各項性能，包括丙烯腈轉化率、收率、單耗、物耗、能耗等的先進水平。 在催化劑的研究開發(fā)中做到“探索一代、開發(fā)一代、轉化一代、推廣一代”，使我國的丙烯腈催化劑不斷更新換代，保持領先地位。目前MB90完成了單管評價，丙烯腈收率比MB86又有提高，而MB96在保證丙烯腈收率的條件下，還可適應高負荷的工藝條件。此外要做好市場開拓工作，包括國內、國外兩個市場的開發(fā)，不斷提高市場占有率。在完善提高UL反應器技術的同時，積極研究開發(fā)新型的快速床反應技術，力爭在丙烯腈生產中實現用快速床取代傳統(tǒng)的流化床技術，使丙烯腈技術實現新的突破。(4) 節(jié)能技術的發(fā)展 合成丙烯腈反應是丙烯部分氨氧化反應，～，將此熱量作為副產蒸氣回收，1噸丙烯腈可以回收6～8噸高壓蒸氣。但是丙烯腈分離精制過程將消耗大量蒸氣，如何實現丙烯腈裝置能量的自身平衡，對提高裝置整體的經濟性十分重要。近年來由于改進了催化劑，提高了丙烯腈收率，每生成一噸丙烯腈的總反應熱有所下降，回收蒸氣量相應減少。這樣，如何保證丙烯腈裝置能量的自身平衡，進一步降低丙烯腈生產的單位能耗已成為必須研究解決的課題。因此，研究開發(fā)各種節(jié)能技術是發(fā)展丙烯腈技術的又一重要趨勢。(5)環(huán)保技術的發(fā)展不容忽視 在丙烯腈的生產過程中，反應氣中除含有丙烯腈外，還有反應副產的各種有機物、水和未反應的氨等。其中有些物質對人體和環(huán)境十分有害，必須進行十分嚴格的處理，才能滿足環(huán)境保護的要求。隨著人類環(huán)保意識的不斷提高，對環(huán)保的要求越來越嚴格。解決丙烯腈工藝的環(huán)保問題也越來越重要。丙烯腈工業(yè)環(huán)保技術的研究與開發(fā)刻不容緩，難度也很大。目前，環(huán)保問題已成為發(fā)展丙烯腈工業(yè)重要的制約因素，不少發(fā)達國家，由于環(huán)保原因已限制在本土發(fā)展丙烯腈工業(yè)，他們通過轉讓、合資等方式逐步將丙烯腈的生產轉向發(fā)展中國家和地區(qū)。因此，研究開發(fā)各種經濟、實用、高效的環(huán)保技術已成為發(fā)展丙烯腈工業(yè)的必不可少的先決條件。 世界丙烯腈工業(yè)的發(fā)展為我們提供了許多有益的經驗，我國的丙烯腈工業(yè)發(fā)展到今天，已為今后的發(fā)展奠定了堅實的基礎。只要我們認真總結我國丙烯腈工業(yè)發(fā)展的經驗，借鑒國外丙烯腈工業(yè)發(fā)展中的有益做法，努力發(fā)展自己的丙烯腈技術，依靠技術進步，走通過采用新技術、消除“瓶頸”制約、挖潛改造的路子，本世紀內我國的丙烯腈工業(yè)必將有一個新的更大的發(fā)展。 第四章 集成方案 歷來，化工廠的能源動力部分與生產部分為相互獨立。傳統(tǒng)動力部分的核心為熱力循環(huán)，它旨在提高熱轉功效率以及熱能的綜合利用，但至今措施多還局限于物理能范疇，對常規(guī)系統(tǒng)存在的弊病沒有質的改進。而傳統(tǒng)化工生產過程關心的則是原料的組分與比例，其關鍵是通過組分調整，將原料中有效成份最大程度地轉化為化工產品，來提高產品產率，但相應的未反應氣不斷再循環(huán)等措施卻伴隨著相對能耗率的不斷升高?？傊?，分產系統(tǒng)往往片面地追求某個目標的思路，使得它無法克服由此帶來的能耗高、化學能損失大以及環(huán)境污染嚴重等問題。因此，系統(tǒng)整合思想理應受到重視，一些國際組織和國家將聯產系統(tǒng)作為化工技術的戰(zhàn)略選擇，并擬依靠它來實現能源系統(tǒng)近零排放。本項目作為南京化學工業(yè)園一座利用丙烯和氨合成丙烯腈的系統(tǒng)。南京化學工業(yè)園為國家級化學工業(yè)園區(qū)。位于南京市北部，長江北岸，距南京市中心30公里。南京化工園規(guī)劃總面積45平方公里，重點發(fā)展石油化工、基本有機化工原料、精細化工、高分子材料、新型化工材料、生命醫(yī)藥項目。南京化學工業(yè)園是新世紀南京經濟建設的重點工程，也是中國石化集團重點發(fā)展的化學工業(yè)基地之一。 集成依據化工動力多聯產系統(tǒng)是通過對熱工過程和化工過程集成優(yōu)化整合，達到更合理的物質與能量綜合梯級轉換利用，從而形成一體化的能源資源利用系統(tǒng)，以實現領域交叉的多種目標。因此，它常常具有下列特點： 最有效地進行能源資源綜合梯級與循環(huán)利用，以實現從能源資源到各種二次能源和化工產品轉化過程的利用率最大化； 最合理地進行多領域交叉，為統(tǒng)籌解決單個領域發(fā)展長期不能解決問題提供最有效途徑和手段，具有協(xié)調兼顧了動力、化工、環(huán)境等多領域問題特點； 可最大限度地將物質與能量轉化過程和污染物控制過程一體化，具有低能耗、低成本的有害物質排放控制和污染極小化等的潛力。而與企業(yè)的系統(tǒng)集成可以說是化工動力多聯產系統(tǒng)的一部分，它通過與企業(yè)之間進行的能量與物料的集成，而達到各種能源的最大利用化以及污染物質排 的最小化的目標。因此本項目主要針對能量與物料與外部企業(yè)以及廠內部進行集成。 與企業(yè)系統(tǒng)集成本項目位于陜西延長石油榆林煉油廠園區(qū)，園區(qū)中烴加工處理副產大量C4，且其所屬總廠延長石油集團的榆林煤化現已建成20萬噸甲醇項目，原料供應充足。同時園區(qū)產業(yè)鏈條完整，污水處理、供電、供水、公用工程等配套設施完善，通過對廠區(qū)的基礎設施，如消防設施、照明設施的合理布置，可以節(jié)省能源消耗及投資消耗。（1）與甲醇廠的集成： 與其同屬延長石油集團的榆林煤化有甲醇項目，一期工程20萬噸已建成投產，二期150萬噸甲醇仍在建設當中。本工藝的原料甲醇可以直接從榆林煤化獲得，交通便利，運輸距離較短，可以節(jié)省大量的原料運輸費用。此外本廠的副產品中還有一部分的干氣，可以直接作燃料使用。（2）C4餾分的集成： 榆林煉油廠有很多石油加工處理裝置，如催化裂化、乙烯裂解等，副產大量C4，可以用作本項目的原料。同時，在后期改造擴能中，也可利用集團內延安煉油廠、永坪煉油廠等兄弟廠的C4組分。在天然氣、太陽能等不斷擠占液化石油氣市場的形勢下，既解決了C4的出路問題，又提高了產品附加值，增加了企業(yè)經濟效益。（3）與MTBE合成廠的集成： 延安石油化工、延安煉油廠分別有一套12萬噸、6萬噸MTBE合成裝置，主要是煉油級，外銷用作汽油添加劑使用。隨著MTBE被禁趨勢不斷凸顯，MTBE以后出路成了一個很大的問題。該MTBE合成裂解聯產項目可以很好解決這個問題。只需將在原來的MTBE合成裝置中添加MTBE精制裝置，并對該聯合項目作以細微改進，即可將MTBE作為原料使用，裂解制異丁烯。（4）與廢水處理廠的集成： 榆林煉油廠所在園區(qū)一個有一個污水處理廠，承擔著對園區(qū)內工業(yè)廢水以及生活污水的處理任務。在對廢水進行預處理后，直接將廢水排到污水處理廠進行集中處理，處理達標后，將一部分再進行循環(huán)使用。這樣，既能減小對環(huán)境的污染，又能減少設備投資費用。此外廠內的生活污水也可以送到污水處理廠處理。（5）與電廠的集成： 本工藝有多臺壓縮機和泵，用電量比較大，而園區(qū)內規(guī)劃建設的電廠將為園區(qū)提供充足的電力供應。因此項目所需電力可以從廠區(qū)內部引進，便于統(tǒng)一規(guī)劃管理，節(jié)省一定的成本。（6）公用工程的集成： 冷凝水：本廠用冷凝水來自化工園區(qū)統(tǒng)一供應，符合工藝要求，可循環(huán)使用。蒸汽：本工藝會產生大量的蒸汽，除了供廠區(qū)內使用外，剩余的蒸汽可以供給總廠其他子系統(tǒng)使用，或者送往電廠發(fā)電。N2的集成：本廠的原料和產品都是易燃易爆品，因此需要一定量的N2做保護氣，比如用于氣動儀表的保護氣等。所需N2可由工業(yè)園區(qū)的統(tǒng)一提供。表41 企業(yè)集成方案表類型 序號 貨物類型 運輸方式 備注 運入 11 原料甲醇 管道運輸 來自榆林煤化工甲醇系統(tǒng) 12 工藝水 管道運輸 來自園區(qū)統(tǒng)一供應，其中包括循環(huán)工藝水13 循環(huán)冷卻水 管道運輸來自園區(qū)統(tǒng)一供應 14 用電 電纜 來自總廠區(qū) 15 N2 管道運輸 統(tǒng)一供應 16 其他原料 車輛運輸 視原料而定 運出 21 MTBE、異丁烯產品管道運輸 送往下游加工系統(tǒng)或外銷 22 其他副產品 車輛運輸 作燃料氣或送往市場 23 水蒸氣 管道運輸 送到總廠區(qū)使用 23 工藝廢水 管道運輸 送往總廠集中污水處理站 24 廢氣 煙囪排放 直接排向大氣 25 干氣 管道運輸 送到總廠使用 26 其他廢棄物 車輛運輸 視廢棄物而定 項目集成 物料集成物料集成即將各工段之間所需的物料全部打散，通過系統(tǒng)集成的方法，重新優(yōu)化，合理運輸，以達到節(jié)能減排的