精馏集成技术在石化资源综合利用过程中的应用ppt课件.ppt

祝全国精细化工精馏会议圆满成功 2012 06 08 1 精馏集成技术在精细化学品综合利用过程中应用 一 顾正桂2012 06 08 2 苯胺合成和分离过程中合成气与分离装置之间的热集成方法和工艺 3 一 技术背景1 苯胺重要性苯胺作为一种有机中间体广泛应用于合成材料 橡胶助剂 染料 颜料 医药 农药及精细化工中间体的生产 尤其是作为MDI的生产原料 具有很大的市场潜力 由其制得的化工产品和中间体有300多种 开发利用前景十分广阔 2 目前生产方法目前研发的苯胺制备方法有硝基苯液相催化加氢工艺 固定床气相催化加氢及流化床气相催化加氢工艺 工业化生产普遍采用流化床气相催化加氢工艺 生产过程为 硝基苯和过量H2在流化床内反应 反应后的混合气体经旋风分离器从床顶逸出 温度为220 左右 经过两次冷却至95 左右 通过气液分离器脱氢 脱氢后液体再经三次冷却至50 左右 在苯胺水分离器中进行分离 得到粗苯胺和苯胺废水 苯胺废水去回收苯胺汽提塔回收苯胺 苯胺废水经汽提塔回收苯胺后 底部废水去生化处理 粗苯胺进入初馏塔除去低沸点杂质 顶部去苯胺水分离器 底部送至精馏塔进行精馏 塔顶出苯胺成品 塔底为焦油 4 3 存在问题采用上述工艺可以得到99 9 苯胺 但存在严重浪费能源和产生大量副产物问题 合成气需要经过两步冷凝 实现氢与其它组分的分离 脱氢后液体再经三次冷却至50 左右 在苯胺水分离器中进行液液分离 得到粗苯胺和苯胺废水 冷凝和冷却过程不仅浪费大量的热量 同时需要大量冷却水 粗苯胺再经过初馏和精馏精制提纯 这个过程消耗大量的热能 并需要大量冷却水 能量利用不合理 同时在初馏和精馏过程中 苯胺收率仅为86 将产生大量副产物 增加废水处理难度 原工艺如图1所示 5 6 由初馏塔 精馏塔及回收塔构成 消耗能量见表1所示 处理1吨氢 水 苯胺 焦油合成气的能耗为1 53 106KJ t 冷却水用量44 5吨 t 表1原工艺能量消耗情况 7 二 侧线精馏热集成技术针对现有技术的上述不足 本发明的目的是提供一种苯胺合成和分离过程中合成气与分离装置之间的热集成方法和工艺 通过塔釜换热器和进出换热器实现合成气与分离装置进出料之间换热 不仅实现热量回收 同时达到脱氢 脱水及苯胺精制的目的 本发明采用五次热交换和一次冷却代替原有工艺两次冷凝和三次冷却 减少两次冷凝和三次冷却过程中热量损失和冷却水的用量 显著降低生产所需能耗和冷却水用量 处理1吨氢 水 苯胺 焦油合成气的能耗由原有工艺1 53 106KJ t降为0 34 106KJ t 能耗可降低77 以上 8 图1连续侧线出料精馏与回收塔热集成分离氢 水 苯胺 焦油的工艺 9 图2集脱焦油 颗粒和加热功能于一体的再沸器 10 11 表2分离过程工艺条件 12 表3不同部位换热器和冷凝器温度变化情况 13 萃取精馏集成技术在石化资源综合利用过程中应用 二 顾正桂2012 06 08 14 前言目前 我国芳烃产量为33 06 106t a以上 2010年将达到41 1 106t a以上 加强芳烃开发 尤其加强重芳烃具有巨大的经济效益和社会效益 重芳烃开发关键在技术 深加工关键是设备 15 1 C9芳烃开发利用现状2 C9芳烃开发研究方案3 C10芳烃开发利用现状4 C10芳烃开发研究方案5 深加工关键设备 16 1 C9芳烃开发利用现状1 1C9芳烃主要物性及用途1 2C9芳烃市场供求1 3C9芳烃开发利用现状 17 1 1C9芳烃物性及用途 表1 1加氢C9芳烃物性及组成 18 图1 1C9芳烃的用途 19 1 2C9芳烃市场供求 表1 22000年 2010年我国计划和已建成的乙烯装置 目前 我国裂解C9的产量为1 06 106t a以上 2010年将达到1 1 106t a以上 2008年 世界乙烯产能为1 3 108t a 裂解C9的产量已达到8 23 106t a 10 59 5万吨 年 20 1 3C9芳烃开发利用现状 表1 3C9芳烃深加工技术的分析对比 21 表1 4国内外歧化反应技术 22 2 C9芳烃开发研究方案2 1多股连续侧线出料精馏实验探索2 2萃取精馏实验探索2 3实验结果讨论 23 2 1多股连续侧线出料精馏实验探索 图2 2多股连续侧线出料精馏装置 24 2 2萃取精馏实验探索 图2 3萃取精馏及溶剂回收实验装置 25 表2 2分离过程各个馏分的组成及含量 多股连续侧线精馏粗品 萃取精馏成品 26 本课题通过多股连续侧线出料精馏和萃取精馏集成的方法提取三甲苯馏分 加氢裂解C9芳烃经预处理之后 富含三甲苯馏分的含量提高到90 87 收率为76 49 且可以得到含量为80 49 双环戊烷馏分 在萃取精馏中 富含三甲苯馏分的含量提高到98 63 收率为92 64 该过程不仅分离效率高 且分离过程的能耗大大降低 节约生产成本 工业化生产的潜力巨大 27 3 C10芳烃开发利用现状3 1C10芳烃主要产品及用途3 2C10芳烃主要产品价格及市场需求3 3C10芳烃开发利用现状 28 表3 1扬子石化催化重整装置C10原料组分表 3 1C10芳烃主要产品及用途 29 图3 1C10芳烃主要产品及用途 30 3 2C10芳烃主要产品价格及市场需求 表3 2C10原料主要产品价格及需求表 31 3 3C10芳烃开发利用现状 表3 3国内均四甲苯 萘 甲基萘生产厂家 32 表3 4国内均四甲苯 萘 甲基萘主要生产技术 33 表3 5国内均四甲苯生产方法优缺点 34 表3 63种萘结晶方法优缺点 35 4 C10芳烃开发研究方案4 1连续多股侧线精馏实验探索4 2萃取精馏实验探索4 3连续多级结晶实验探索4 4实验结果讨论 36 4 1连续多股侧线精馏实验探索 图4 1连续多股侧线精馏实验装置图 模拟图 37 4 2萃取精馏实验方案 T 1 萃取精馏塔 T 2 再生塔 T 3 回收塔 图4 2萃取精馏工艺装置图 模拟图 38 4 3连续多级结晶实验方案 M 1结晶原料罐B1一次结晶装置B2二次结晶装置TANK 1母液储罐TANK 2晶体储罐 图4 3连续多级结晶装置图 模拟图 39 4 深加工关键设备设备1 连续多股侧线出料精馏装置 图1多股连续侧线出料精馏装置 40 设备2 连续萃取精馏装置 图3萃取精馏及溶剂回收装置 41 设备3 连续多级结晶装置 M 1结晶原料罐B1一次结晶装置B2二次结晶装置TANK 1母液储罐TANK 2晶体储罐 图4连续多级结晶装置图 1 顾正桂 球形夹套式搅拌萃取结晶与过滤结合装置 ZL2 035 2 顾正桂 皂化 过滤与逆流萃取组合装置 ZL2 5 42 设备4 连续滚筒喷淋式结晶器 1 顾正桂 连续滚筒喷淋式结晶器 ZL2 9 43 美丽的南京师范大学 顾正桂2012 05 26 44 南京师范大学是进入国家 211工程 重点建设的江苏省属重点大学 它的主源可追溯到1902年创办的三江师范学堂 1952年全国高校院系调整时 在原南京大学 金陵大学等有关院系的基础上组建南京师范学院 1984年改办成南京师范大学 1999年原化工部南京化工动力专科学校并入 南京师范大学拥有仙林 紫金 随园三个校区 占地面积4500亩 设有21个院 部 拥有教职工4159人 其中专任教师和专职研究人员2176人 中国科学院院士1名 教授476人 副教授591人 全日制在校本科学生22008人 博士研究生1285人 硕士研究生7718人 专业学位研究生1766人 民办本科20000万人 拥有博士学位授权一级学科19个 博士学位授权点109个 硕士学位授权点119个 专业硕士学位授权点21个 本科专业102个 博士后流动站7个 45 46 前进中的江苏沿江化工资源开发研究院 三 江苏省萃取分离工程技术研究中心 顾正桂2012 05 08 47 1986年精细化工专业 2007年江苏省生物医用材料重点实验室2008年南京市批准南京市萃取分离工程技术研究中心 1998年经江苏省教育厅批准江苏紫江化工技术中心 1952生命科学系1998生命科学学院 2009年江苏省批准江苏省萃取分离工程技术研究中心2009年江苏省化工废弃物综合利用重点实验室 筹 2010年南京市批准南京市院士工作站 南京市分离集成与应用工程技术中心2011年江苏省批准江苏省院士工作站 江苏省研究生工作站 48 1997年经江苏省教育厅批准 江苏省工商管理局注册成立的 产学研 独立科研机构 集科研和生产于一体 具有江苏省萃取分离工程技术研究中心 江苏省研究生工作站 南京市分离集成与应用工程技术研究中心 南京市院士工作站及江苏省院士工作站 合作 平台 现在职人员43人 29人具有硕士以上学位 17人具有高级职称 在职人员中 23人从事基础研究工作 12人从事中试研究 8人从事工业化研究和管理工作 拥有完善液液萃取实验室 萃取精馏实验室 催化反应精馏实验室及仿真实验室 建立150吨 年萃取分离集成中试研究装置 2010年实现1000吨 年电子级甲缩醛生产 与南化集团研究院合作建立了精细化学综合利用中试装置 与扬子石化合作建立了重芳烃综合利用中试装置 科研面积达到3760m2 形成一流水平的基础研究平台 近五年申请专利107多项 97多项专利授权或公开 53项专利实现转化 取得1项国家级及2项市级科技奖励 在研国家与地方项目21项 在资源综合利