浙江庆安苯酐装置工艺技术规程.doc

I 浙江庆安化工有限公司管理体系 5 万吨 年苯酐装置工艺技术规程 文件编号QAHG T3 00 001 2007版本 修改A 0第 1 页共 55 页 目目 录录 1 苯酐装置简要说明 3 1 1 概况 3 1 2 设计原则及主要工艺技术特点 3 1 3 主要设计指标 4 2 工艺过程简述及工艺流程简图 5 2 1 工艺原理 5 2 2 工艺过程简述 7 2 3 带有控制点的工艺及设备流程图 9 3 主要工艺指标和技术经济指标 9 3 1 主要工艺指标 9 3 2 主要技术经济指标 13 4 主要动力指标 15 4 1 公用工程供应 15 4 2 动力供应控制指标 16 5 产品 中间产品设计组成及指标 16 5 1 产品 16 5 2 中间产品 16 5 3 产品质量规格 技术标准 包装运输 贮存期限 17 5 4 主要用途 17 5 5 工艺沿革 技术依据 17 6 主要原料及原辅材料质量指标 18 6 1 原料 18 6 2 辅助材料 18 6 3 其他材料 18 7 主要设备一览表及主要设计参数 19 7 1 反应器 19 7 2 气体冷却器 21 7 3 部分冷凝器 23 7 4 切换冷凝器 24 7 5 汽轮鼓风机组 24 8 仪表控制 装置和设备的报警联锁 26 8 1 调节回路表 26 II 8 2 联锁一览表 27 9 安全 环保 健康技术规定 28 9 1 安全生产注意事项 28 9 2 防火防爆 防毒 防腐蚀 28 9 3 劳动保护 30 9 4 工业卫生 30 9 5 环境保护 30 10 苯酐装置开 停工方案 30 10 1 开工方案 30 10 2 停工方案 38 11 苯酐装置事故处理 39 11 1 处理原则 39 11 2 事故处理方法 40 11 3 系统停车操作 41 11 4 正常操作 41 11 5 不正常现象及其处理方法 41 11 6 原始记录的内容和记录方法 44 11 7 生产控制分析和数据统计 44 12 交接班内容 巡回检查内容和重点操作的复核内容 45 13 安全技术和劳动保护 46 14 工业卫生和环境卫生 47 附录 49 装置设备一览表 附录一 49 装置防爆片一览表 附录二 49 装置安全阀一览表 附录三 49 切换冷凝器程序控制周期表 附录四 49 3 1 苯酐装置简要说明苯酐装置简要说明 1 1 概况概况 1 1 1 规模及改造情况 1 1 1 1 装置设计规模 本装置原料邻二甲苯 经过固定床空气催化氧化反应 生产邻苯二甲酸酐 简称 苯酐 经过冷凝凝华分离和精馏后得到纯度大于 99 5 的液体苯酐送增塑剂生产 DOP 并副产 6 0MPaG 340 过热蒸汽以及 20 顺丁烯二酸 简称 顺酐 装置建设规模 一期苯酐装置建设规模 5 104t y 本装置系连续生产 年开工时数为 7200 小时 1 1 1 2 产品方案 产品 邻苯二甲酸酐 液体产品 5 5 万t y 副产品 20 顺丁烯二酸 简称 顺酸 1 万t y 副产品 6 0MPaG 340 高压过热蒸汽 1 万t y 1 1 2 装置组成 粗制苯酐 711 包括鼓风机厂房 氧化反应 冷凝回收 尾气洗涤 苯酐精制 712 包括粗苯酐热处理 脱轻组分 产品精馏 残渣回收 锅炉给水 714 包括 锅炉给水 蒸汽及凝液系统 配套公用工程原料储罐 191C 空压站 281 循环水站 450 车间综合楼 600 包括 车间控制室 车间变配电 车间化验室 车间办公室 更衣 室 卫生间 车间会议室 1 1 3 装置的位置及平面布置图 装置平面布置图 参见附录一 1 1 4 设计依据 河南庆安化工高科技有限公司5万吨 年苯酐装置改建工程可行性研究报告 河南庆安化工高科技有限公司5万吨 年苯酐装置改建工程初步设计委托书 化工工厂初步设计文件内容深度规定 中华人民共和国行业标准HG T20688 2000 国家现行的有关法律 法规 标准 规范 规定和政策 1 2 设计原则及主要工艺技术特点设计原则及主要工艺技术特点 1 2 1 设计原则 采用华陆工程科技有限责任公司 简称 华陆公司 开发的以邻二甲苯为原料 固定床空 气催化氧化法 90 100 克工艺 5 万吨 年苯酐生产技术 认真总结已投产的苯酐装置设计成 果和经验 剖析 借鉴 消化吸收国外先进技术 结合我国国情 在技术先进 经济合理的前 提下 确定稳妥可靠 切实可行且节省投资的工艺方案和能量平衡方案 精心设计 合理提高装置自动化水平和装置热回收率 提高产品收率和质量 降低产品成 本及能耗 使苯酐产品质量达到国内领先水平 以增强企业竞争力 并充分利用苯酐生产的特 点 最大限度地回收副产的热能 并予以充分利用 使本工程作到负能耗 并达到国外先进水 平 苯酐反应器组是苯酐生产的核心设备 5 万吨 年苯酐装置的反应器属大型固定床反应器 直径达到约 6000 毫米 高负荷工艺使反应器在邻二甲苯爆炸极限内操作 约 450 的反应温 度和高温熔盐的强渗透性 对加工制造的要求比较苛刻 国内尚无工业化生产实践 首次制造 和加工存在着一定的风险 国外苯酐专利商大部分都采用购买德国 DWE 公司研制的苯酐反应 器组 并不自己开发设计和制造 我国引进的多套年产 4 万吨苯酐装置均使用德国 DWE 公司 制造的反应器组 对于采用 90 克工艺 技术的生产装置 通过长期运行考验 设备安全可靠 操作平稳 因此 为保证首套国内技术的 90 100 克工艺 5 万吨 年苯酐装置能够顺利运行并 4 达到国际先进水平 本项目采购德国 DWE 公司反应器组 其包括 固定床反应器 熔盐调节 阀 熔盐冷却器 蒸汽过热器 电加热器 熔盐泵 2 台 气化器等设备 由于国内目前只 有 80 克工艺 催化剂 因此 本工程拟采用国外先进的 90 克工艺 催化剂 为保证装置能够 长周期安全运行 对于苯酐生产中其它关键设备 如 气体冷却器 预冷凝器 切换冷凝器 苯酐夹套泵 高压锅炉给水泵 切换冷凝器气体切断阀等拟在国外采购 严格执行国家有关法律 法规 规范和标准 高度重视环境保护 消防及安全卫生 本着 三同时 的原则 对 三废 进行综合利用或治理 达标排放 在卫生和安全方面 要采取相应 措施 以保证工人的健康 三废排放执行国家 三废 排放标准 GB16297 1996 中的废气排放 标准及 DB31 199 1997 中的污水排放标准 厂界噪声执行国家 GB12348 90 标准 使拟建装置 成为环境保护 劳动安全和工业卫生都达标的文明生产工厂 在设计中认真贯彻 五化 一体化 露天化 轻型化 社会化 国产化 原则 如 采用 华陆公司开发的国产化苯酐生产技术 技术水平达到国外先进水平 实现替代进口技术 可使 我国苯酐生产技术步入国际先进行列 主要生产装置采用露天化布置 可避免有毒有害物质聚 集 使生产更加安全 框架采用轻型钢结构 荷载较重的设备基础布置在地面 可使钢结构框 架做到轻型化 充分利用现有设施和协作条件 节省建设投资和生产成本 把工厂建成一个技 术先进的现代化工厂 1 2 2 主要工艺技术特点 本装置采用华陆工程科技有限责任公司自行开发的 以邻二甲苯为原料 90 100 克工艺 固定床空气催化氧化法生产苯酐的国产化技术 整个工艺苯酐收率高 催化剂负荷高 热能回 收利用水平高的特点 整个装置生产实现 负 能耗 氧化部分采用德国 DWE 公司的反应器 反应器列管数为 22815 根 催化剂采用 BASF 公 司进口的 O4 66 型催化剂 设计负荷达到 100g m3 操作负荷 90g m3 气体冷却器和切换冷凝 器采用德国进口 GEA 公司的成熟产品 尾气洗涤采用高效填料和浮阀塔的三级洗涤 使排放 尾气达到环保标准 精馏部分采用高效 ADV 微分浮阀塔 并增加了残渣回收塔 进一步回收产品塔底重组分 中的残余苯酐 1 3 主要设计指标主要设计指标 1 3 1 反应条件 表 1 1 邻二甲苯氧化反应条件 项目参数 反应器入口温度 170 反应温度 430 470 反应压力MPa 0 05 每根管反应空速 体 Nm3 h 4 OX负荷g Nm3空气设计100 操作90 熔盐温度 355 380 1 3 2 轻组分塔条件 表 1 2 轻组分塔条件 5 项目轻组分塔 塔顶温度 185 进料温度 260 塔底温度 220 240 塔顶压力MPa0 02 a 回流比 对进料 wt 100 120 1 3 3 精馏塔条件 表 1 3 精馏塔条件 项目精馏塔 塔顶温度 199 进料温度 240 塔底温度 220 240 塔顶压力MPa0 011 a 回流比 对进料 wt 0 5 1 2 工艺过程简述及工艺流程简图工艺过程简述及工艺流程简图 2 1 工艺原理工艺原理 2 1 1 主要化学反应 邻二甲苯与空气的气态混合物在催化剂活性温度下 在催化剂表面发生主反应生成苯酐 邻苯二甲酸酐 副反应生成顺酐 苯甲酸 柠糠酸等副产物 部分过氧化生成 CO2 CO 氧化时所发生的反应是强放热反应 以邻二甲苯为原料气相催化氧化法制取苯酐的反应历程包括了一系列平行和串联反应 主反应 主要副反应 6 2 1 2 催化剂床层温度分布 催化剂床层温度分布随催化剂床的深度而增大到最高温度 热点温度 后即迅速下降 越接近盐温 较高的邻二甲苯 空气混合比及低反应器的流速 将使热点温度上升 其结果会使 催化剂产生烧结现象 在长期高温下操作 催化剂活性会降低 盐温是影响质量和产率的重要因素 适当的盐温控制 可避免过氧化反应的发生 一般而 言 反应后气体中的苯酞含量为 0 1 0 2 若超过 0 2 将造成蒸馏操作困难 无法获得质 量较纯的苯酐 最佳的盐温 在开车后 可由产率 反应物的分析结果 粗苯酐的质量来决定 盐温的适当值 如果降低盐温 催化剂床的热点温度会往下移动 使粗苯酐的质量受到影响 特别值得注 意的是 在调整催化剂操作条件时必须十分小心缓和 调整后的真正产率需要数天后才能测得 经常性的停车 会造成盐温的大幅度变化 从而影响催化剂的结构 催化剂孔的大小 分 布 表面 有效面积而影响产量和产率 经常性的改变盐温 会使催化剂受损 使用寿命随着 缩短 在装置正常运转期间随着催化剂的老化 反应操作条件将会改变 以维持一个尽可能接近 上述的气体分析结果 2 1 3 熔盐温度 熔盐温度低则反应器列管内的热点温度降低 沿列管分布较长 这意味着不是一个反应发 生 而是有几个反应发生 该条件下的反应产物几乎都属于亚氧化和过氧化物质 当亚氧化反 应占优势时 催化剂的选择性将得不到充分利用 熔盐温度过高 将引起原料的过氧化反应 反应物中 CO 和 CO2会增加 苯酐的含量降低 甚至会引起催化剂烧结 彻底损坏催化剂 长 时间在高温下操作将降低催化剂的活性和使用寿命 总之 熔盐温度应保持在最佳数值 以确 保最小的过氧化反应从而保证较高的产品质量 2 1 4 空速 空速与停留时间成反比 增加停留时间 转换率也将增加 但是在达到某一确定的最大值 后 转化率将下降 停留时间减少即气体流率高 反应器列管内的反应热点将下移 趋向于催 7 化剂床层的中部 剩余的床层高度不足以将中间产品氧化成苯酐 在这种情况下为了获得较纯 的产品 就必须升高熔盐温度 2 1 5 原料纯度 原料纯度低将直接影响到产品的纯度和产量 同时在处理低纯度的原料时熔盐温度将控制 的比较高 另外某些杂质 比如对位 间位二甲苯和异丙苯也能损害催化剂的活性 某些杂质 如硫化物等 通过腐蚀和在列管内结垢 从而对反应器造成机械上的影响 2 1 6 进料负荷 进料负荷高 催化剂的热负荷增加 必定会造成熔盐温度上升 所以负荷过高的影响与过 高的熔盐温度造成的影响相同 负荷降低 必然伴随着熔盐温度的下降 因此催化剂负荷降低 产生的影响类似于减小空速所造成的影响 若负荷低的话 装置运行成本增加 产品质量也难 以保证 调整进料负荷时幅度一定要小 并且每次调节后 必须观察一段时间 待反应达到一 个新的平衡 才可进行下一步的调整 2 2 工艺过程简述工艺过程简述 2 2 1 原料供应 苯酐装置所需原料邻二甲苯来自罐区 由输送泵送至苯酐装置的氧化工段供生产使用 2 2 2 氧化反应 邻二甲苯氧化制取苯酐所需的空气经过滤后 由空气鼓风机 C101 压缩到 0 06MPaG 空 气鼓风机 C101 用蒸汽透平机 CT101 驱动 被压缩的工艺空气经空气预热器 E101 用蒸汽加热到 195 后 进入气化器 V101 从邻二甲苯罐区送来的邻二甲苯经邻二甲苯加热器 E102 用低压蒸汽加热到 160 后送入 气化器 V101 邻二甲苯流量与空气流量按每标准立方米空气含 90 克邻二甲苯比例 由仪表自动调节 在气化器 V101 中 邻二甲苯通过喷嘴注入并与空气完全混合气化 从邻二甲苯气化器 V101 出来的邻二甲苯 空气混合物约 160 直接进入反应器 R101 混合气体自反应器 R101 顶部进入 在 V Ti 系催化剂表面邻二甲苯被空气氧化生成苯酐 这个 反应是在爆炸范围内的强放热反应 部分反应热将反应气体加热到 360 400 大部分反应热 经熔盐冷却器 E104 中循环流动的熔盐移出 并通过高压汽包 V103 产生 6 0MPaG 高压饱和蒸 汽 360 400 反应气体自反应器 R101 底部排出 经气体冷却器 E106 冷却到 175 然后进 入苯酐冷凝回收工序 气体冷却器 E106 分为三段 第一段用来加热来自高压汽包的 6 0MPaG 高压蒸汽 使蒸汽 过热 第二段连通高压汽包 V103 加热产生 6 0MPaG 高压饱和蒸汽 第三段预热锅炉给水 反应器 R101 中的反应热由流经反应管间的熔盐移走 熔盐通过两台熔盐泵 P101a b 进行 循环 部分热的熔盐流经反应器 R101 外部的熔盐冷却器 E104 在此熔盐被冷却 通过高压汽 包 V103 产生 6 0MPaG 高压饱和蒸汽 此高压饱和蒸汽除去苯酐装置使用外剩下的全部通过气 体冷却器 E106 第三段和蒸汽过热器 E105 经熔盐过热到 340 一部分用于驱动 C101 的蒸 汽透平机 其余的直接或减压送出界外 熔盐调节阀 V108 调节流过熔盐冷却器 E104 的熔盐 流量 使盐浴温度保持恒定 电加热器 E103 在开车时给盐浴提供热量并在停车时保持足够的 盐浴温度 开车时熔盐是通过装有加热管的熔盐槽 V102 用蒸汽加热熔融后用氮气压入反应器 R101 的 反应器 R101 的盐浴温度 是由一台熔盐控制阀调节通过熔盐冷却器 E104 的循环流量来 控制的 2 2 3 预冷凝 切换冷凝 由氧化反应工序来的 170 反应气体 首先进入预冷凝器 E107 预冷凝器只有在 80 克 以上的工艺才有 设立预冷凝器的目的是为了提高苯酐的收率和减轻切换冷凝器的负担 在刚 开车或负荷低于 65 克时 预冷凝器不使用 仅作为气体通道 负荷高于 65 克以上时 约 8 30 左右的苯酐被以液态形式冷凝回收送往粗苯酐贮罐 V107a b 同时副产 0 18MPaG 的低低 压饱和蒸汽 含苯酐反应气体被进一步冷却到 140 左右进入切换冷凝器 E108a b c d 四 台切换冷凝器中的三台通入反应气体进行凝华 一台处于热熔或再冷却 切换冷凝器根据固定 的周期切换操作 切换操作步骤通过 DCS 系统控制程序来实现 在凝华时 56 的冷导热油 简称冷油 流经切换冷凝器翅片管内 反应气体中的苯酐被凝华 当凝华操作结束时 冷油 被切换为 180 的热油 粗苯酐被熔化并排入粗苯酐罐 V107a b 切换冷凝器使用的导热油在两个循环系统流动 冷油经冷油罐 V105 至冷油泵 P105a b 至冷油冷却器 E110 流经切换冷凝器后回到冷油罐进行循环 热油从热油罐 V106 出来经热油 泵 P104a b 至热油加热器 E109 流经切换冷凝器 E108 后回到热油罐 切换冷凝器上部始终通入热油 防止反应气体在入口处 因为骤冷而在此凝结 影响切换 冷凝器的效率 2 2 4 尾气洗涤 从切换冷凝器 E108a b c d 排出的尾气进入尾气洗涤塔 T101 在洗涤塔中尾气中的有 机物经三级洗涤后被除去 经洗涤后的尾气直接由高空排入大气 低位循环洗涤液中顺酸浓 度 20 wt 部分送入富马酸酸水池 在高位循环液中补入工业水 2 2 5 预处理 在精制粗苯酐之前 一定要进行热处理 这种热处理是在微真空下和温度为 270 280 下 进行的 目的是使在凝华部分形成的邻苯二甲酸脱水并使某些副产物转化成在精制部分易分离 的物质 由粗苯酐泵 P106 送来的粗苯酐进入热处理工序 在第一热处理槽 R201 中粗苯酐由热处理 循环泵 P201 经粗苯酐加热器 E205 用 6 0MPa 高压蒸汽从 160 加热到约 230 250 在第二 处理槽 R202 中粗苯酐经外部加热盘管用高温导热油加热到 255 275 粗苯酐靠位差从第一 处理槽 R201 流到第二处理槽 R202 中 再流到第三处理槽 R203 中 最后经轻组分塔进料泵 P203 送入 T201 预处理期间 在第二处理槽 R202 中加入 10 20 左右的 Na2CO3 加入量为粗苯酐量 0 002 0 004 使粗苯酐中的副产物之间反应形成聚合物作为重组份移走 催化剂初期可以 根据情况不添加 粗苯酐的预处理在三个热处理罐中进行 平均停留时间大约为 20 25 小时 以确保纯苯 酐的质量 第一 三热处理槽均用低压蒸汽伴热 第二热处理槽用高温导热油加热外壁 为了更好地 传热和使 Na2CO3混合均匀 第二热处理槽中装有搅拌器 热处理槽顶部放空管道与热处理冷凝器 E206 相连 通过蒸汽喷射器 J203 在微负压状态下 抽出预处理分解出的蒸汽 轻组分及苯酐 其中蒸汽 轻组分被抽至 E108 入口 E206 被冷却 下来苯酐返回 R202 回收 2 2 6 轻组分塔 T201 初步分离 经预处理的粗苯酐由轻组分塔进料泵 P203 送入轻组分塔 T201 塔顶含低沸物的气体经轻 组分塔顶冷凝器 E201 冷凝 一部分凝液作为回流返回塔内 一部分凝液作为塔顶馏份连续排 入轻组分排放罐 V202 排出的轻组分外售 轻组分排放量约为 0 5 轻组分塔装有 30 层浮阀塔盘 进料塔板为第 16 或第 18 块塔板 轻组分塔用于分离苯酐 中的轻馏分 塔顶回流比为 100 120 轻组分的流量用馏出管线上自动阀控制 回流通过流量控制 塔底液位通过进料流量调节得以控制 轻组分被收集在轻组分排放罐中 塔底部的苯酐通过管线进入轻组分塔再沸器 E203 驱 动力来自高度和压力的微小差异 2 2 7 纯苯酐的精制 轻组分塔底排出物经产品塔进料泵 P204 送入产品塔 T202 在产品塔中将苯酐和重组分分 9 离 塔顶苯酐气体经产品塔顶冷凝器 E202 冷凝 一部分凝液作为回流返回塔内 一部分则作 为产品由纯苯酐提取泵 P205 送入纯苯酐罐 V301a b 产品塔装有 23 层塔盘 纯苯酐作为塔顶产品通过回流比比值调节控制排出 回流比大约 为 1 纯苯酐收集在纯苯酐罐 V301a b 中 从这里通过 P302 去 Y301 结片包装 也可通过 P301 将液体苯酐送增塑剂车间使用 底部残渣连续排出到残渣回收塔塔釜 V204 T202 塔底液位通过进料流量调节得以控制 2 2 8 残渣浓缩 T202 塔底重组分排入回收塔釜 V204 经残渣回收塔 T203 回收部分苯酐 T203 塔为填料 塔 塔顶苯酐气体经回收塔顶冷凝器 E209 冷凝 一部分凝液作为回流返回塔内 一部分则作 为回收的苯酐再返回到产品塔 T202 进料口 残渣浓缩是半连续操作 产品塔底部的残渣以连续形式排入回收塔釜中 苯酐从回收塔冷 凝器经过回收塔回到塔釜 热量由回收塔塔釜加热器的高压蒸汽提供 热量由加入高压蒸汽的 流量控制 塔顶一小部分馏出物回到产品塔 T202 进料口再进行精制处理 经过一段时间之后 进料停止 浓缩的残渣达到了一定的体积 浓缩的残渣被排出外售 在一个操作周期 残渣大约占产品苯酐的 0 5 2 2 9 真空产生 第二热处理槽 R202 顶部的热处理冷凝器和 0 8MPa 150 的压缩空气驱动的喷射器 J203 相连 轻组分塔顶部的轻组分塔冷凝器和 0 8MPa 150 的压缩空气驱动的喷射器 J201 相连 产品塔顶部的产品塔冷凝器和 0 8MPa 150 的压缩空气驱动的喷射器 J202 相连 残渣塔顶部的回收塔冷凝器和 0 8MPa 150 的压缩空气驱动的喷射器 J202 相连 所有的蒸汽喷射器和排出管线都是夹套的 并用高压蒸汽伴热 以防止苯酐堵塞 2 3 带有控制点的工艺及设备流程图带有控制点的工艺及设备流程图 工艺流程图 见附图 3 主要工艺指标和技术经济指标主要工艺指标和技术经济指标 3 1 主要工艺指标主要工艺指标 报警联锁序 号 位号描述 工程 单位 设计值 控制 范围低限高限低限高限 1TIC 103 E101 出口 空气温度 195185 195 2TIC 104 E102 出口邻 二甲苯温度 150145 155 3TIAS 105 OX 汽化器 出口温度 170170 175165155200 4TIAS 106 反应器顶部 气体温度 170 185190 5TIAS 107a1 30 反应器 催化剂温度 450455475 6TIAS 107b1 30 反应器 催化剂温度 450455475 7TIAS 107c1 30 反应器 催化剂温度 450455475 8TIAS 107d1 30 反应器 催化剂温度 450455475 9TIAS 107e1 30反应器 450455475 10 催化剂温度 10TIAS 107f1 30 反应器 催化剂温度 450455475 11TIAS 107g1 30 反应器 催化剂温度 450455475 12TIAS 107h1 30 反应器 催化剂温度 450455475 13TIAS 108a1 5 反应器 熔盐温度 355 365355350380 14TIAS 108b1 5 反应器 熔盐温度 355 365355350380 15TIAS 108c1 5 反应器 熔盐温度 355 365355350380 16TIAS 108d1 5 反应器 熔盐温度 355 365355350380 17TIAS 108e1 5 反应器 熔盐温度 355 365355350380 18TIAS 109a1 a2 反应器熔盐 泵入口温度 355 365370350380 19TI 109b1 b2 反应器熔盐 泵入口温度 355 365370350380 20TdIC 110a1 c1 反应器熔盐 泵出口温度 355 365 21TdIC 110a2 c2 反应器熔盐 泵出口温度 355 365 22TdIAS 110b1 d1 反应器熔盐 泵出口温度 2Td 2Td 3 23TdIAS 110b2 d2 反应器熔盐 泵出口温度 2Td 2Td 3 24TIAS 111a1 2 电加热器熔 盐出口温度 370 25TIAS 112 1 2 反应器 电加热元件 460 26TI 113 蒸汽过热器 蒸汽温度 340335 345 27TIAS 114 反应器出口 气体温度 360355 365400420 28TIC 115 E106 回水温度 210205 215 29TICAS 120 E106 反应出 口气体温度 170170 175180190 30TIA 121 E107 反应出 口气体温度 140135 140175 31TIC 123A D 切换冷凝器 油出口温度 56 180 11 32 TIAS 122 A2 D2 切换冷凝器 尾气温度 180175 18585200 33TIC 126 E109 出口 导热油温度 185180 200 34TIC 127 E110 出口 导热油温度 5652 60 35TIC 201 E205 出口 粗苯酐温度 250245 255 36TIC 202 R202 粗苯酐温度 260255 270 37TIC 206 T201 第 1 块 塔板苯酐气 液温度 185180 190 38TIC 219 E208 出口压 缩空气温度 150150 160 39TICA 402 E402 加热 蒸汽温度 139 40TIA 450Ta 冷却塔 A 风 机油温度 8085 41TIA 450Tb 冷却塔 B 风 机油温度 8085 42TIA 9a b 熔盐泵顶轴 轴承温度 100110 43TIA 10a b 熔盐泵底轴 轴承温度 100130 44TIA 11a b 电机 绕组温度 9 0 Fe 0 03mg l KMnO4 5mg l SiO2 0 1mg l 电导率 3 s cm 油 0 5mg l 硬度 0 005mmol l Cu 0 005mg l 连续吨2 292024 规格来自 DWE 资料 若只有挥 发性碱化 剂 水电 导率应限 制 0 2us cm 5蒸汽 5 0MPaG 340 过热蒸汽 间断吨15开车时用 6蒸汽0 8MPaG 饱和蒸汽间断吨8开车时用 7蒸汽 4 0MPaG 340 过热蒸汽 连续吨 1 89 16 5 19 正常生产 时输出 8 压缩 空气 压力 0 55MPaG 温度 常温 油 尘含量 无 连续Nm31 141030 9 仪表 空气 压力 0 55MPaG 露点 400C 油 尘含量 无 连续Nm322 86200250 10氮气 压力 0 4MPaG 纯度 99 5 vol 连续Nm36 8660460 事故灭火 用 3 2 3 催化剂和化学品消耗 表 3 3 催化剂和化学品消耗定额及消耗量 消耗定额以每生产 1 吨苯酐计 15 小时消耗量 序 号 名称规格 加入设 备名称 位号 首次 装填量 备 用 量 消耗 定额 kg t正常最大 备注 1催化剂 见 6 3 2 反应器R10130 吨0 185 3 年 一次 2 导热油 切换 冷凝用 见 6 3 3 热油罐 V105 V106 90 吨0 286 5 年 一次 3 导热油 热处 理用 见 6 3 3 导热油 电加热 器 E2073 吨0 01 5 年 一次 4熔盐 见 6 3 1 反应器R101260 吨0 93 5 年 一次 5碳酸钠 见表 6 2 1 第二 处理槽 R202 0 01 kg h 4 主要动力指标主要动力指标 4 1 公用工程供应公用工程供应 4 1 1 蒸汽 装置内的动力蒸汽分 6 0MPa 过热蒸汽 6 0MPa 饱和 5 0MPa 过热蒸汽 2 0MPa 0 8MPa 0 6MPa 0 3MPa 0 18MPa 八类 其中 3 8MPa 过热蒸汽 和 1 0MPa 蒸汽 开工时由镇海炼化化工部供给 正常生产时系统自产蒸汽 除供苯酐装置自身用汽外有富余 向外界送出 4 1 2 循环水 装置循环水由本公司自建循环水站供应 主要供装置汽轮鼓风机机组 机泵冷却水 工艺 用循环水 4 1 3 压缩空气 压缩空气由界区内空压站供应 供装置开停工吹扫和各真空抽射器使用 4 1 4 仪表风 仪表风由界区内空压站供给 供全装置仪表 4 1 5 新鲜水 新鲜水由工业水管网供给 供装置开停工水冲洗 水联运 正常生产时补充循环水 4 1 6 氮气 氮气由界区内空压站供给 供苯酐装置各用氮气点 4 2 动力供应控制指标动力供应控制指标 表4 1 动力供应控制指标汇总表 名称项目单位指标管理部门 压力 MPa4 4 中压蒸汽 温度 435 0 8MPa蒸汽压力 MPa0 8 0 05 16 温度 250 270 压力 MPa 0 40 循环水 温度 32 工业风压力 MPa 0 70 仪表风压力 MPa 0 45 除盐水压力 MPa 0 30 氮气压力 MPa0 60 0 1 5 产品 中间产品设计组成及指标产品 中间产品设计组成及指标 5 1 产品产品 5 1 1 产品名称 化学命名 邻苯二甲酸酐 商品名 苯酐 英文名 Phthalic anhydride 缩写 PA 5 1 2 化学结构 O O O 分子式 C8H4O3 5 1 3 理化性质 外观 白色鳞片状或结晶性粉末 固体 分子量 148 11 熔点 131 6 沸点 284 5 固相密度 1 527g cm3 4 液体密度 1197kg m3 150 1179kg m3 170 闪点 151 闭杯 自燃温度 580 着火温度 650 爆炸极限 上限 650 g m3 空气 S T P 下限 100 g m3 空气 S T P 溶解性 苯酐难溶于水和醚 易溶于酒精 氯仿 苯和吡啶 苯酐遇热水和水蒸汽时 易生成 具有强腐蚀性的邻苯二甲酸 5 2 中间产品中间产品 排 放 特 性 序 号 废水 液 名称 组成及特性 数 据 温度 压力 MPa 连续间断 排放 数量 排放 地点 备 注 1 尾气洗涤 塔顺酸 溶液 H2O 72 07 wt 顺酸 20 wt 酞酸 3 82 wt 柠糠酸 2 26 wt 苯甲酸 1 84 wt 苯酞 0 01 wt 450 4连续 正常 1 787t h 最大 2 2t h 作为生 产富马 酸原料 出售 2 轻组分塔 轻组分 苯酐 60 58 wt 顺酐 10 6 wt 190连续 正常 81 3kg h 出售进 行综合 17 苯甲酸 21 87 wt 苯酞 0 06 wt 柠糠酸 6 88 wt 最大 95kg h 利用或 焚烧 3 产品塔重 组分 苯酐 65 49 wt 重组份 30 64 wt 苯酞 1 25 wt 碳酸钠 2 62 wt 240连续 正常 38 1kg h 最大 60kg h 出售进 行综合 利用或 焚烧 5 3 产品质量规格 技术标准 包装运输 贮存期限产品质量规格 技术标准 包装运输 贮存期限 5 3 1 产品质量规格 技术标准 邻苯二甲酸酐 GB T 15336 94 5 3 2 运输 液体苯酐用管道运输 结片后固体苯酐可直接运输 苯酐属危险品 运输时按有关规定办 理手续 5 3 3 贮存期限 一年 5 4 主要用途主要用途 苯酐是重要的有机 合成 化工原料 广泛地应用于增塑剂 不饱和树脂 涂料 染料等 行业 在我国最主要的用途是生产邻苯二甲酸二辛酯 DOP 邻苯二甲酸二丁酯 混合酯等 增塑剂 5 5 工艺沿革 技术依据工艺沿革 技术依据 苯酐生产有两种原料路线 即萘和邻二甲苯 目前国内苯酐生产 90 以上采用邻二甲苯法 本装置采用中国华陆工程公司自行开发的 采用德国 DWE 的反应器组和 BASF 公司催化剂 以邻二甲苯为原料固定床工艺催化氧化反应生产苯酐的国产化回收苯酐生产技术 也是国内首 套采用国有技术的 5 万吨 年规模的苯酐装置 并且除关键设备外 大多数设备国产化 本套装 置生产工艺技术具有 三高一低 的优点 即负荷高 收率高 质量高 能耗低 苯酐装置自 2006 年开始建设 2007 年试车投产 本装置控制系统为浙大中控的 DCS 集散系统 6 主要原料及原辅材料质量指标主要原料及原辅材料质量指标 6 1 原料原料 原料邻二甲苯 SH T 1613 1 95 指标 项目 优等品一等品 试验方法 外观清晰 无沉淀物清晰 无沉淀物目测 纯度 m m 9895SH T 1613 2 指标 项目 优等品一等品合格品 外观白色鳞片状或结晶性粉末 白色微带其他色调的 鳞片状或结晶性粉末 熔融色度 色度号 2050100 热稳定色度 色度号 50150 结晶点 130 5130 3130 纯度 99 599 599 0 游离酸含量 0 50 50 5 灰分 0 05 18 非芳烃 碳九芳烃 m m 1 01 5SH T 1613 2 色度 铂 钴色号 1020GB T 3143 酸洗比色 酸层颜色应不深于 重铬酸钾含量为 0 15g l 标准比色液 的颜色 GB T 2012 总硫 mg kg 55SH T 1147 水溶性酸碱无无GB T 259 馏程 在 101 325kPa 2 包括 144 4 2 包括 144 4 GB T 3146 不挥发物 mg 100ml 25GB T 3209 6 2 辅助材料辅助材料 6 2 1 碳酸钠 GB 210 89 指标名称优等品一等品合格品 总碱量 以 Na2CO3计 99 298 898 0 氯化物 以 NaCl 计 0 700 901 20 铁 以 Fe2O3计 0 0040 0060 01 硫酸盐 以 SO42 计 含量 0 03 水不溶物 0 040 100 15 烧失量 0 81 01 3 6 2 2 磷酸钠 Na3PO4 12H2O 98 0 wt SO42 0 5 wt Cl 0 3 wt 不溶物 0 1 wt 6 2 3 联胺 N2H4 H2O 40 wt 6 3 其他材料其他材料 6 3 1 导热熔盐 由 55 硝酸钾和 45 亚硝酸钠组成 混合物熔点 142 146 360 时混合熔盐密度约为 1 82 103kg m3 其中硝酸钾 亚硝酸钠 99 重量百分比 Cl 0 02 Na2O 约 0 01 CO32 0 02 C 约 0 01 Ca 约 0 001 OH 约 0 01 S2 约 0 015 Cr 0 001 Mg 约 0 001 Fe 0 001 Ni 约 0 001 水份 0 2 重量百分比 水不溶物 0 002 6 3 2 催化剂 O4 66 四段床催化剂 Description 四段床催化剂从上到下分别是 CL1 CL2 CL3 CL4 o Xylene 负荷 最高 100g Nm 空气流量 最大 4 0Nm3 h 主要成分 V2O5 TiO2 和磁环载体 19 规格 磁环 7 4 7mm 环状 装填密度 约 0 93Kg l 装填高度 3 0 3 4m 堆积密度 大约 1000kg m3 破碎强度 10kg 单环 最高温度 不高于 500 苯酐收率 114 115 苯酞含量 0 02 盐浴温度 350 380 热点温度 410 460 寿命 3 年 6 3 3 导热油 6 3 3 1 导热油 切换用 型号 DIPHYL DT 组成 二甲基联苯醚 运动黏度 6 3m m2 s 40 着火点 最小 225 自燃点 545 密度 1035kg m3 15 闪点 最小 135 热膨胀系数 20 300 0 00106 最高使用温度 300 6 3 3 2 导热油 热处理用 型号 苏海 CTD 345 外观 带芳香气味的黄色液体 运动黏度 12m m2 s 40 着火点 250 闪点 180 密度 约 860 920kg m3 20 7 主要设备一览表及主要设计参数主要设备一览表及主要设计参数 7 1 反应器反应器 7 1 1 主要技术参数 表 7 1 氧化反应器主要技术参数 工艺编号 R101 制造厂家德国DWE公司 设备名称邻二甲苯氧化反应器总重 吨 270 规格型号 6400 3700 制造日期2005 9 容器类别 启用日期 2005 12 筒体 16Mo3 温度 450 封头 16Mo3 设计 条件 压力 MPa 0 2材质 管子 St 37 8 I 封头厚度mm 28 操作 条件 温度 420 20 腐蚀裕度mm 1 压力 MPa 0 06 容积 m3 134 5 管侧 106 5 壳侧 立试 MPa 0 47 管侧 0 2 壳侧 介质邻二甲苯 空气混合气 管侧 熔盐 壳侧 水压 试验 7 1 2 结构部件 生成苯酐的反应在一立式管壳反应器内进行 反应压力约为常压 温度接近 400 反应 器列管内充装催化剂 壳程内走熔盐 熔盐由熔盐循环泵驱动 在反应器壳程内以近似回路路 线循环 生成苯酐的化学反应放出的热被传到熔盐 从而反应产品的温度得以降低几度 熔盐吸收 的热随后在熔盐冷却器内释放 以产生饱和蒸汽 熔盐冷却器安装于反应器边缘 蒸汽过热器 提供一个辅助冷却能力 反应器组由德国 DWE 提供 反应器组设计负荷为 100 克工艺 操作负荷为 90 克工艺 是目前世界上工艺水平最先进的苯酐反应器组 它是由反应器 R101 气化器 V101 电加热器 E103 熔盐冷却器 E104 蒸汽过热器 E105 两台熔盐循环泵 P101a b 等 8 台设备组成 该 反应器组是苯酐装置的核心设备 反应器外径 6400mm 内部由 19002 根装有催化剂的列管构成 列管内径 30mm 壁厚 2 5mm 长度 3700mm 该长度为管板间距离 单重 250 吨 空重 气体从顶盖 管板中心 上方进入 为了避免气体短路 管板中间部分没有安装管子 并安装有气体分布装置 顶盖与 底盖均采用不可拆联接 填装或更换催化剂时 需割开后移走 所以与筒体连接部分各有 80mm 高的直筒段 催化剂用一环形弹簧支承 该弹簧安装于列管的下部 由持证开车的专家 在填装该催化剂时安装 同时反应器顶部装有 3 个 30 点 5 个 24 点的多点催化剂温度测量热电 偶 采用一次测量原件 热电偶 安装于导管 测温套管 内 在催化剂列管内同轴布置 装 有测温原件的列管和其它管比 直径较大 34 mm 壁厚 2 5mm 在测温套管和反应器列管之 间留有一环形空间 以保证和其它管具有同样的温度条件 催化剂测温原件共 8 个 30 点 3 个 24 点 5 个 同时也提供 5 个 5 点 个 熔盐温度测量点 为了测量熔盐温度 热电偶直 接安装在特殊的反应器列管内 该列管的底部被堵死 在热电偶和反应器列管之间的环形空间 内填充一些惰性材料 比如沙子 以便于传导热量 从液压观点来看 反应器的工作原理如下 熔盐由循环泵驱动循环 从泵壳底部 经底部环形通道 流入反应器 在反应器内 熔盐 经挡流板向上流动 再经泵叶轮上方的环形通道进入泵壳内 再经泵叶轮向下流动 如此循环 往复 熔盐流过反应器后 被反应放出的热加热 温度升高约 1 3 在泵叶轮正下方 一部 分 5 15 的全循环量 熔盐经连接管线流入熔盐冷却器的壳程 在该冷却室 熔盐向上流 经挡流板 经顶部连接管道进入泵壳内 这部分物流经冷却器后温度约降低 50 泵叶轮从反 应器出来的熔盐物流与从冷却器流出已被深冷的熔盐相遇 在流经循环泵叶轮时 得以混合 混合后的熔盐温度就是反应器的入口温度 蒸汽过热器的工作机理和熔盐冷却器相同 反应器共装有 6 个爆破膜 直径 800mm 爆破压力 0 9bar 其中 5 片装于顶盖 一片装于 底盖 气化器 V101 电加热器 E103 熔盐冷却器 E104 蒸汽过热器 E105 熔盐循环泵 P101a b 成环形分布在主反应器的周围 7 1 2 1 气化器 V101 采用管式气化器 接近沸点的邻二甲苯从气化器的九个喷嘴喷出 开车时或低负荷时 通 过调节喷嘴数量来控制 和热空气在此充分混合成雾化气体 然后进入主反应器 筒体处有三 个视镜 可观察喷嘴情况 因为空气与邻二甲苯混合物在爆炸限内 为了保护设备免遭破坏 21 在气化器顶盖和进反应器的管道上安装两个爆破膜 以便保护该系统的设备和管路 爆破膜的 爆破压力为表压 0 9bar 7 1 2 2 熔盐冷却器 E104 通过移走反应热而将熔盐冷却 该换热器是一台立式浮头锅炉 换热面积为 467m2 它能 产生 6 0MPa 饱和蒸汽 壳程走熔盐 下进上出 在熔盐出口处装有一特殊阀门熔盐温度控制 阀 该阀门通过控制流出换热器的熔盐量来实现对熔盐温度的控制 7 1 2 3 电加热器 E103 仅在开车期间和短时间停车时使用该加热器 以保持熔盐温度 该加热器壳体与反应器壳 体联为一体 以便于熔盐循环 管束由 90 个电加热通道组成 采用 380V 50HZ 的三相交流 电 共分为 15 个加热单元 每个单元 48kW 总功率为 720kW 每个加热组有 6 根加热棒 每二个组一路单独供电 便于平均电负荷 加热器内设有 3 个熔盐温度测量点和一个盒式温度 测量点 7 1 2 4 蒸汽过热器 E105 其工作原理与熔盐冷却器相同 它对熔盐进行进一步的冷却 从 E105 出来的 6 0MPa 蒸 汽经 E106 气体冷却器的三段过热后 由蒸汽过热器管程流过 该过热器面积 58m2 设计能力 为每小时将 30 吨蒸汽加热到 340 该设备无任何调节 7 1 2 5 熔盐循环泵 P101a b 装有一个 Kaplan 6 叶驱动轮 循环能力为 5250Cumt 小时熔盐 驱动电机功率 215kW 7 2 气体冷却器气体冷却器 7 2 1 主要技术参数 表 7 2 气体冷却器主要技术参数 最大允许计算值 气侧总压差mbar 50约 30 一段蒸汽过热器段一段蒸汽过热器段 换热量KW 气侧管侧 进口出口进口出口 温度 oC 370 330 277 325 压力MPa0 120 12 6 1006 100 污垢热阻m2K W 总质量流量kg h126 768 蒸汽流通量kg h 46 400 分子量kg kmol29 818 二段蒸发段二段蒸发段 换热量KW4222 气侧 管侧 进口出口进口出口 温度 oC 390 287 277 276 7 压力MPa0 1270 1266 1006 100 污垢热阻m2K W 总质量流量kg h105640 蒸汽流通量kg h 8065 分子量kg kmol29 818 22 密度kg m30 6770 804756 5 运动粘度mPas0 0320 0280 097 热容量kJ kgK 1 1641 1275 222 热传导率W mK 0 0490 0420 579 蒸发潜热kJ kg 1564 6 三段加热给水段三段加热给水段 换热量KW4425 气侧 管侧 进口出口进口出口 温度 oC 287 175 150 214 压力MPa0 1260 1248 0008 000 污垢热阻m2K W 总质量流量kg h10564050000 分子量kg kmol29 818 密度kg m30 8040 993916 1834 4 运动粘度mPas0 0280 0240 1750 117 热容量kJ kgK 1 1271 0894 1624 152 热传导率W mK 0 0420 0350 0480 031 7 2 2主要结构特点 表 7 3 气体冷却器机械设计数据 设计条件 单位壳侧管侧 加热段 气侧一段二段三段蒸汽侧 流体 工艺气过热蒸汽饱和蒸汽锅炉给水蒸汽 工作压力Mpa0 16 66 68 61 试验压力Mpa0 118 588 5811 181 3 试验介质空气水水水水 工作温度 440400285285200 计算温度 440400295285200 估计容量 m3 总重量吨52 材 料 壁厚 WSTE 355 P 355 NH SA 516 Gr 70 壳体15 MO 316 MO 3SA 204 Gr A WSTE 355 P 355 NH SA 516 Gr 70 封头 15 MO 316 MO 3SA 204 Gr A 23 中心管13 BWGSt 35 8 SA 179 法兰 C21 C22 8 SA 105 管口 St 35 8 SA 106Gr A 垫片不锈钢包覆石墨垫 7 3 部分冷凝器部分冷凝器