醋酸车间审核重点.doc

审 核审核是通过对重点对象进行输入输出物流实测，建立物料平衡，明确物料流失环节，分析查找废弃物产生及能耗高的原因，发现清洁生产机会，为清洁生产备选方案的产生提供依据。通过预审核，确定了醋酸分厂本轮清洁生产审核重点为合成、工序。3.1醋酸审核重点简述3.1.1审核重点生产工艺 合成工序：需用的CO由CO车间产品气压缩机送来，（CO浓度97.5V% 注：干基，以下同，压力3.4MPa，温度40），CO气体经反应釜底部气体分布器进入反应釜R101（2.92 MPa、188）内。甲醇（99.85%）由中间罐区甲醇加料泵（P503A、B）加压至3.4MPa送到本工序与来自吸收工序，由吸收甲醇富液泵（P301A、B）加压至3.4MPa送来的吸收甲醇富液（甲醇含量约78.8%）混合后，再与来自馏工序的稀醋酸（轻相）、返回的碘甲烷（重相）混合液混合，进入反应釜R101底部。各股物料在搅拌器作用下充分混合与CO反应生成醋酸，反应液由反应釜液相出口流出，经闪蒸阀减压至0.12MPa进入蒸发器，物料在蒸发器V103（0.12MPa、124）进行气液分离，汽相由顶部流出蒸发器，去精馏工序脱轻塔T201（0.11MPa）。闪蒸余留的液体在蒸发器中旋转向下，经挡板破旋后流入蒸发器，通过浸没蒸发的形式蒸发出部分产品。蒸发的气体进入蒸发器上部，与闪蒸的气相组份混合后由蒸发器顶部排出，进入脱轻塔T201进一步精馏提纯。余留的液体（即循环母液含铑-碘的羰基络和物、碘化氢、醋酸、水等的溶液）由蒸发器底部经母液循环泵（P102A、B）加压至3.22MPa后，进入反应釜底部。未反应完的CO及部分有机蒸汽由反应釜顶部排出，经转化釜冷疑器E102，使气体冷疑冷却至50，再进入高压分离器V101（50）进行气液分离。含少量饱和有机蒸汽的气相由高压分离器V101顶部排出送至高压吸收塔T301塔釜，液相中的重相由高压分离器靠重力返回反应釜R101底部。精馏工序：来自合成工序蒸发器（V103）顶部的汽态物料，进入脱轻塔（T201）下部，经过精馏分离后，塔顶蒸汽含有醋酸、水、碘甲烷等组份，进入脱轻塔初冷器（E201），冷凝冷却到45后，冷凝液进入分层器（V201），未冷凝的气相进入脱轻塔终冷器（E203），用冷冻水进一步冷凝冷却到16，未冷凝下来的尾气去吸收工序低压吸收塔（T302）进一步回收碘甲烷。脱轻塔终冷器冷凝液进入分层器（V201）。在分层器（V201）中物料分为轻、重两相，轻相主要含水和醋酸，重相主要含碘甲烷。轻相一部分经脱轻塔回流泵（P202A、B）加压后回流入脱轻塔顶部，一部份与脱水塔（T202）的塔顶采出液一起经稀醋酸泵（P206A、B）送到醋酸合成工序反应釜（R101）。脱轻塔釜液主要为醋酸（其中水含量5%，此时碘化氢大部分也留在塔釜之中），利用位差送回蒸发器（V103）或催化剂制备釜（R401）中。从脱轻塔侧线采出来的物料为含水和少量碘甲烷的粗醋酸，进入粗醋酸集液槽（V202）经脱水塔进料泵（P203A、B）加压后进入脱水塔（T202），为了避免碘化氢在脱水塔的中部集聚，由低压吸收甲醇泵（P502、B）引来一小股甲醇作为脱水塔的第二进料，从脱水塔下部（第50块板）引入，使其与碘化氢反应生成碘甲烷和水。脱水塔顶出来的汽相进入脱水塔冷凝器（E205），冷凝冷却到62，冷凝液经脱水塔回流槽（V203）由脱水塔回流泵（P204A、B）加压，将一部分冷凝液回流至脱水塔顶，一部分与脱轻塔分层器（V201）的轻相采出液（稀醋酸）一起由稀醋酸泵（P206A、B）加压送至合成工序反应釜（R101）。脱水塔釜液为含水量很少的干燥醋酸，经成品塔进料泵（P205A、B）送入成品塔（T203）。为了进一步除去塔中微量的HI，在成品塔的第17块板加入少量25%的KOH溶液，与HI反应生成KI和水。当成品塔出现游离碘时，在成品塔进料管线上加入少量次磷酸，使游离碘转化为I-。塔顶出来的蒸汽经成品塔冷凝器（208）冷凝冷却到72，流入成品塔回流槽（V204）。由于塔顶会富集少量的碘化氢和碘甲烷，因此大部分液体经成品塔回流泵（P207A、B）回流入成品塔顶部，少量采出送至脱水塔（T202）。 成品醋酸从产品塔第4块板侧线采出，经成品冷却器（E207）冷却到38后，送去中间槽储罐（503A、B），成品塔釜物料为含丙酸及其它金属腐蚀碘化物的醋酸溶液，用提馏塔进料泵（P208A、B）送入提馏塔（T204）顶部，塔顶出来的蒸汽返回成品塔底部。丙酸及其它金属腐蚀碘化物溶液从提馏塔底部用废酸泵（P209）送至废酸贮罐（207）。再去焚烧处理。 在成品塔底和提馏塔的无水条件下，醋酸可能脱水生成醋酐，会加剧设备腐蚀，因而在提馏塔再沸器（209）中直接加少量软水，以抑制醋酐生成，随着生产时间的增加，烷烃不断积累，含量逐步增高。当重相中烷烃含量达到4%，就必须进行脱除烷烃的操作，将重相泵（P201A、B）出口的一小部分溶液送至废酸塔（T205）。废酸塔塔顶含碘甲烷的蒸汽随蒸发器气相物料一起进入脱轻塔（T201），塔低烷烃随醋酸溶液一起送废酸贮罐（V207）。另外副反应要消耗少量水，产品和尾气也可能带出少量水，为了使水在系统中保持平衡，在分层器（V201）的进料管线上加入少量软水。在有些情况下，系统中的水量也可能超过正常值，这时将脱水塔回流的稀醋酸部分送往不合格产品罐（V502）暂存，待系统的水下降需要补充水时，再通过不合格产品泵（P504）逐渐将不合格产品罐中的稀醋酸经脱水塔（202）送回系统。 吸收工序：来自合成工序高压分离器（V101）的高压尾气进入高压吸收塔（T301）的底部，来自高压吸收甲醇泵（P501A、B）的新鲜甲醇进入高压吸收塔（T301）的顶部，二者在高压吸收塔内的填料上进行传质，甲醇将高压尾气中的碘甲烷等主要有机组分吸收下来，同时也吸收了大部分CO2 和少量其它不凝气。吸收后的气体主要含有CO，从高压吸收塔的顶部排出，通过高压吸收尾气冷却器E301，用冷冻水将尾气冷却到15，送到火炬燃烧或送至PSA工序回收CO。含碘甲烷的饱和甲醇从高压吸收塔T301的底部减压排出，进入吸收甲醇贮槽V302，与来自低压吸收塔T302的底部饱和吸收甲醇混合，然后用吸收甲醇富液泵P301A、B送去合成工序的反应釜（R101）。高压吸收液在减压中释放放出吸收的CO2等不凝气经吸收甲醇储罐与低压吸收塔的平衡管进入低压吸收塔进行再次吸收。来自精馏工序脱轻塔终冷器(E203)的低压尾气进入低压吸收塔（T302）的底部，来自低压吸收甲醇泵（P502A、B）的新鲜甲醇首先进入低压吸收甲醇冷却器(E302)，用液氨将其冷却到-15，然后进入低压吸收塔(T302)的顶部。新鲜甲醇将低压尾气中的碘甲烷等主要有机组分吸收下来。被吸收后的尾气从低压吸收塔的顶部排出，送去火炬燃烧。含碘甲烷的饱和甲醇从低压吸收塔的底部排出，进入吸收甲醇贮罐（V302），与来自高压吸收塔的饱和吸收甲醇混合，然后用吸收甲醇富液泵(P301A、B)送去合成工序的反应釜(R101)。再生塔仅在第一次开车和开停车频繁时，造成吸收塔产生的含碘甲醇液过多，吸收甲醇贮罐容量不够或反应系统碘甲烷偏低时使用。此时将吸收甲醇贮罐（V302）中的饱和甲醇，用再生塔甲醇加料泵（302）加入到再生塔中部，经再生塔再沸器（E304）加热、汽化，在塔中经过传质分离，塔顶蒸汽经再生塔冷凝器（E305）冷凝，得到接近碘甲烷和甲醇的共沸点组成的混合物，一部分回流至再生塔顶部，一部分采出至精馏工序，通过重相泵(P201A、B)返回到合成工序。塔釜得到纯度较高的甲醇富液,通过吸收甲醇富液泵(P301A、B)送到高压吸收塔和低压吸收塔循环使用。3.1.2审核重点工艺流程图甲醇中间储罐V501一氧化碳缓冲罐测高压吸收塔T301测测尾气压缩机 高压甲醇泵P301P501、P301 外循环换热器E101低压吸收塔T302变压吸附工序 外供2.5MPa 中压蒸汽合成反应釜R101外循环泵P101低压吸收甲醇泵P302至精馏系统各再沸器母液循环泵P1021.5MPa减温减压器 分层器V201V103蒸发器至工艺管道伴热、再生、中间灌区重相泵P2010.35MPa减温减压器 轻相泵P206脱轻塔T201粗酸集液槽V202给料泵P202回流泵P202 回流泵P204给料泵P203脱水塔T202再沸器E204测成品冷却器E207给料泵P205成品塔T203测再沸器E206成品中间罐V503回流泵P207提留塔T204 成品中间输送泵P505给料泵P208成品罐V901图31 醋酸生产工艺流程及物料平衡监测点位置简图3.1.3审核重点各操作单元功能说明从图31中可知审核重点含四个个操作单元，其中合成醋酸、精馏、冷凝液回收系统、吸收单元单元的操作功能说明见表32。 表32 审核重点单元操作功能说明表序号工序名称单 元 功 能 简 介1合成工序 将一氧化碳制备车间来的一氧化碳和甲醇中间罐来的甲醇在一定温度、压力、催化剂及助催化剂的条件反应生成粗醋酸。2精馏工序 蒸发器闪蒸蒸发后进入精馏工序，经过脱轻塔脱去轻组分，脱水塔脱水，成品塔精馏出合格的醋酸。3吸收工序对来自合成、精馏工序的有机蒸汽和不凝性气体进行吸收，将助催化剂碘甲烷、碘化氢及时返回合成工序。4冷凝液回收系统将来自合成、精馏、吸收的蒸汽冷凝液进一步回收利用，主要用于设备，物料保温。剩余的冷凝液进到循环水回收利用。3.1.4审核重点主要设备审核重点醋酸车间工序主要生产设备见表32。表33醋酸车间主装置主要生产设备表 序号设 备 名 称规 格 型 号数量主要参数（功率）完好状态1反应釜（R101）HAC0501-2-13-R1021H-7900 V=58.1m3 DN=3300完好2成品塔(T203)HAC0501-2-13-R1021DN3000/DN2600 H=10700/6900完好4高压吸收塔(T301)HAC0501-2-13-R1021DN300 H=5340 FN=19.8m2完好5外循环泵(P101)非标2Q=260 m3/h 完好6母液泵(P102)非标2Q=200 m3/h 完好7重相泵(P201)非标2Q=23.8 m3/h 完好8稀酸泵(206)非标2Q=23m3/h 完好9成品塔进料泵(205)非标2Q=37.7 m3/h 完好10成品塔回流泵(207)非标2Q=86.8 m3/h 完好11甲醇富液泵(P301)非标2Q=11.5 m3/h 完好3.2输入、输出的测定3.2.1实测准备及要求为便于对醋酸生产工序生产现状、物耗及能耗进行分析，需对其进行物料及用能量测试。其余实测项目布点详见审核重点工艺流程图31。在实测时同步对工序用电量进行记录。3.2.2审核重点物料、能源及水平衡测试计划测试时间为连续3天72小时为测试周期。结合生产现场的实际情况，审核小组研究制定了醋酸生产工序的物料实测计划见表3-3。 表3-3 审核重点输入、输出物料实测计划表序号监 测 项 目监 测 点频 次测 试 方 法1甲醇甲醇中间罐1次/班按分析数据统计2一氧化碳缓冲罐至反应釜总管在线分析仪测量3 脱盐水（t）减温水流量计1次/班4循环水质量流量计1次/班转子流量计计量5蒸汽（t）质量流量计1次/班699.65醋酸产品（t）质量流量计1次/班成品中间槽液位7尾气量（Nm3）体积流量计1次/班远传数据3.2.3审核重点实测数据统计与汇总 清洁生产审核工作小组于2011年11月57日组织相关人员按实测计划对审核重点醋酸生产工序生产进行了实测，其输入、输出物料实测数据及相关计算的结果见表3-4。 根据实测结果编制完成物料平衡表，见表3-5，硫元素平衡表（表36）、水平衡表（表3-7）。 表3-4醋酸生产线物料实测(计算)数据表（单位：t/d）类别项目名称日 期平均值11月5日11月6日11月7日输 入物料甲醇（99.75）257.28256.56258.75257.53一氧化碳气量（Nm3）218889.6219763.2220404219685.6合成、精馏用蒸汽（t）1330.561331.761328.641330.32脱盐水（kg）1330.781331.81329.121330.57冷却循环水（进）96000960009600096000输 出物料产品醋酸480481.5481.7481.06水含量（）65.283.614.88冷凝水42.3444.4643.1943.33自产蒸汽量（t）72.9675.3671.5273.28尾气量（Nm3）24552255602505625056尾气含CO（Nm3）1758.72 1791.61775.21775.28冷却循环水（出）92280923769254492400用电量（kW/h）33430.833430.833430.833430.8 表35 审核重点物料平衡表（单位：t/d）序号输入输出项目数量项目数量1甲醇（99.75）257.28产品4802一氧化碳气量Nm3218889.6水含量（）63合成、精馏用蒸汽（t)1330.56自产蒸汽量（t）72.964脱盐水(Kg)1330.78尾气量（Nm3)245525冷却循环水（进）（m3)96000尾气中CO（Nm3）1758.72冷却循环水（出）3845水蒸发损失7075.2用电量（Kw/h）1392.956合计317808.2264440.287平衡误差率0.30由于醋酸生产过程复杂，有物理变化、化学反应、气体吸收，涉及到气、固、液三态，限于测试仪器、仪表的限制，造成一定的平衡误差，但输入、输出误差为0.3，小于5，误差在允许范围内，可以继续进行物料平衡相关分析 表36 输入、输出物料一氧化碳（CO）平衡表（单位：t/d）序号输 入输 出项 目 数 量项 目数 量1高压分离器出口一氧化碳（63.8）（）59100.19高压尾气中含（CO）59100.192终冷器到低压吸收塔9292.8低压尾气（CO）9292.84合计68392.99合计68392.995尾气回收率1003.3 平衡分析3.3.1物料平衡图根据物料平衡表、合成反应平衡表、精馏平衡表，尾气回收平衡表分别绘制出审核合成反应平衡图（图32）、精馏平衡图（图3-3）、吸收平衡图（图3-4）。合 成反 应工序蒸汽 124.8冷凝水 164.16 甲醇257.53自产蒸汽 73.28一氧化碳 219685.6脱盐水1330.57尾气 25056循环冷却水 195.84 冷却水 195.84粗酸产品 288.6 图32 合成工序物料平衡图精馏工序 成品醋酸：481.06 蒸汽：873.6 循环冷却水：95804.16 循环冷却水 ：95544粗酸产品 288.6 蒸汽冷凝水 ：873.6脱盐水1330.57图3-3精馏工序平衡图（t/d）高、低压反应尾气：25056尾气吸收工序尾气排放量25056尾气CO含量48 吸收甲醇 ：1241尾气N2气含量 3.36冷冻水 ：612.454尾气CH4气含量 0.54尾气H2气含量0.44 图3-4 尾气回收平衡图 3.3.2平衡结果根据现场观察核实，醋酸生产工艺中高低压尾气是全部回收，由压缩机送至变压吸附工序循环回收利用。水的组分在反应中是作组分参与反应。所以不造成计量误差。虽然从物料平衡测算来看有一定偏差，但各项平衡偏差均小于5，在允许差范围。从物料平衡结果看，实测期平均是产醋酸酸481.6t、甲醇用平均用量251.53t、一氧化碳平均用用量219685.6t，高低压尾气排放全部回收，吨醋酸消耗一氧化碳700Nm3、吨醋酸消耗甲醇0.55t，总一氧化碳利用率为不低于98，以上数据