3000T四氟乙烯装置工艺规程.doc

目录前言3 1. 产品概述 32. F22水蒸汽稀释裂解工艺原理 53. F22水蒸汽稀释裂解工艺特点及其影响 54. F22稀释裂解工艺条件的设定 65. 工艺流程图66. 工艺流程简述67. 本装置主要工艺指标和操作指标88. 单位产品的消耗定额139. 工艺检查和分析方法1410. 装置定员1711. 生产周期1712. 环境保护及三废处理18 前言F22水蒸汽稀释裂解工艺是50年代末60年代初发展起来的的新工艺，该工艺与F22常压空管裂解相比具有转化率高，副产物少，产率高等方面的优点。经过近半个世纪来在工艺技术上的提高和完善，目前它已成为工业制取四氟乙烯的重要方法之一。目前国内大部分四氟乙烯生产企业采用此法制取四氟乙烯，且生产规模也从初期开发时的1200T/a发展到目前的3000T/a，生产技术和工艺日趋成熟。F22水蒸汽稀释裂解方法是以高于裂解温度的过热水蒸汽作为热载体，与预热到接近反应温度的F22预先进行混合并进行裂解。过热水蒸汽一方面提供热解所需的热量，另一方面降低了F22的分压，使F22裂解取得了较好的效果。1. 产品概述1.1 四氟乙烯是一种重要的氟化工原料，主要用于氟塑料等高分子材料的生产，如聚四氟乙烯悬浮树脂、分散树脂及浓缩液等，同时还是生产六氟丙烯和某些替代品的主要原料。也可与其他含氟单体共聚制造含氟弹性体、聚全氟乙丙烯树脂等产品，也是合成多种含氟精细化工产品的主要原料。其用途之广泛，是目前最主要的氟化工原料.1.2 产品名称：四氟乙烯 1.3 化学结构： F F CC F F1.4 分子式：C2F41.5 理化性质：1.5.1 分子量：1001.5.2 沸点：76.3（760mmHg）1.5.3 临界温度：33.31.5.4 临界压力：3.94Mpa1.5.5 蒸汽压：76.30， lgP=6.7736875.14/T 033.3， lgP=6.7432866.84/T T K P kg/cm21.5.6 液体密度：10040，d1.2020.00414t 408，d1.15070.006935t0.0000375td g / ml 1.5.7 临界密度：0.58 g / ml1.5.8 汽化潜热：136.5KJ/mol1.5.9 聚合热：H172.704KJ/mol（在298.15K的气态下形成固体聚合物）83.72104.65KJ/mol1.5.10 在水中的溶解度：约0.1g/100g水（20，0.8MPa）1.5.11 粘度（泊）：1.62e2.73Tb/T Tb：（27376.3）K T：（K）1.5.12 凝固点：142.51.5.13 闪点：6201.5.14 爆炸浓度：1044（V / V）1.5.15 饱和蒸汽压（MPa）：196.7T273K log P=5.6210875.14/T 273T306K log P=5.5906866.84/T1.6 本装置四氟乙烯产品质量规格：纯度为 99.999(期待值)杂质含量： C2H2F2 检测不出 CH2F2 0.4 ppm C2HF3 0.2 ppm O2 5 ppm H2O 10ppm1.7 四氟乙烯贮存和输送要求：由于四氟乙烯单体具有易燃、易爆的特点，在贮存和输送过程中应该极其注意其危险性，为了确保安 全，要求四氟乙烯单体的贮存地点要远离聚合操作处，通过除氧、除酸后在低温条件下保存，以减少发生偶然聚合的可能性，在低温保存的情况下，还可适当加入一些阻聚剂以防止自聚。（目前较常用的阻聚剂有三乙胺、萜烯等）2. F22水蒸汽稀释裂解工艺原理：F22水蒸汽稀释裂解工艺是将经过气化预热的F22与过热水蒸汽经混合后在反应器进行反应，F22经热解后生成四氟乙烯、氯化氢以及其它一些化合物。3. F22水蒸汽稀释裂解工艺特点及其影响：3.1 特点：本装置采用目前世界上较为先进的水蒸汽稀释裂解工艺、裂解气处理、产品的精馏提纯及回收技术，与传统的空管热理解工艺相比，有如下优点：A、 原料消耗低：本装置工艺的原料HCFC-22转化率为65%，目的产物TFE的选择性为95%，生产TFE的HCFC-22消耗定额约为1.9%t/t TFE。该指标在国内是比较先进的。B、 产品质量高：裂解反应气中不可避免的带有微量O2、偏氟乙烯等有害杂质。O2易使TFE单体发生自聚，对TFE生产及贮存带来不安全因素；偏氟乙烯的存在将使PTFE产品强度降低；本工艺设置了除氧塔等设备，以除去裂解气中的O2 和偏氟乙烯等，保证了TFE的产品质量。C、废弃产物少：本工艺由于生成TFE选择性95%，所以副反应产生的无用杂质较少，处理的废弃物少，其低沸物经过回收工序处理后，在42m高空排放；其高沸物经过化学处理后，再进行焚烧处理，达到无害排放，不会对环境造成影响。D、回收有用的产物： 本装置设置了两台回收小塔，对1#低沸塔塔顶排放气中的TFE，用溶剂吸收解析的方法，大部分加以回收；提高产品收率，降低了原料消耗，增加了经济效益。3.2 温度的影响 F22水蒸汽稀释裂解反应是一个均相吸热反应，由于反应是吸热的，所以适当提高温度常有利于反应的进行，本装置采用过热水蒸汽高温裂解F22的工艺路线来制取四氟乙烯。3.3 压力的影响 F22热裂解脱氯化氢的反应是一个分子数增加的反应，由于反应后分子数增加，降低压力有利于反应，但减压操作在实际生产中的实现较难，而加入惰性气体稀释剂降低其分压同样可以实现减压反应的效果，所以本装置采用过热水蒸汽作为稀释剂和热载体，在生产中同样可以达到减压的效果和为热裂解反应提供热量的要求。3.4 接触时间的影响 在裂解反应中，如增加接触时间也可使F22的转化率提高，但高转化率也会使高沸产物增加和选择性降低。3.5 反应在高转化率的情况下，往往会生成多种含氟高沸物，这些高沸物的产生都是串联反应的结果，而水蒸汽的存在恰恰使高沸物的产生受到抑制，因而F22水蒸汽稀释裂解工艺在较高的转化率的情况下，还能保持较高的四氟乙烯选择率，而高沸物却较空管裂解要少。3.6 虽然F22水蒸汽稀释裂解工艺有较高的转化率和四氟乙烯选择率、较少的高沸物、低能耗等方面的优点，总杂质也比空管裂解要少，但不可忽视的是CO、以及C2HF3等低沸物要比空管裂解有所增加，给精馏提纯增加了困难。4. F22稀释裂解工艺条件的设定F22预热温度： 46010过热水蒸汽温度：9009505. 工艺流程图：（略，见工艺文件04583706B101至04583706B120）6. 工艺流程简述：本装置采用F22（HCFC-22）水蒸气稀释裂解制备四氟乙烯的工艺流程，整个工艺可分为以下四个部分：6.1 裂解工序：新鲜的F22（HCFC-22）与回收的F22混合经气化后进入F22缓冲器（V-602），再进入蒸汽过热炉（F-601）进一步加热至工艺规定的温度后与过热水蒸汽混合进入反应器（R-601A/B）进行反应。F22在反应器内通过吸收过热水蒸汽的热量进行裂解，生成四氟乙烯、氯化氢及少量其它含氟杂质，高温裂解气进急冷器（F-602）冷却至工艺规定的温度后进入石墨冷凝器（E-605A/B），在石墨冷凝器（E-605A/B）内氯化氢被冷凝水吸收形成副产物盐酸，而冷却后的裂解气则进入裂解气精制工序，副产物盐酸经盐酸泵（P-604A/B）送至盐酸贮槽。6.2 裂解气精制：初步脱去氯化氢的裂解气在经过碱洗塔（T-601A/B）除去其中所含的微量酸性气体，再经过氯化钙脱水塔（T-602A/B）脱去裂解气中大部分的水分后再经一级压缩机(C-602A/B)增压后进入干燥器(Y-601A/B)除去残余水分后，进入除氧塔（T-603）除去裂解气中所含微量氧进入精馏系统。6.3 裂解气精馏：经过除酸、脱水及除氧等工序的裂解气经过压缩、冷凝后进入1低沸塔（T-604），经分馏后的不凝性气体、低沸物和少量四氟乙烯一起从塔顶排出至TFE回收工序。塔釜液相物料进入2#TFE塔（T-605），2#TFE塔（T-605）塔顶收集到纯度为99.999的四氟乙烯单体，产品四氟乙烯经管道送至HFC-125装置，而塔釜液体则通过3#、4#、5#塔将物料中F22回收至裂解工序供裂解使用，而精馏系统中的残液则从4#塔（T-607）釜排出至残液槽再输送至残液焚烧装置处理。6.4 回收工序：从1#塔（T-604）顶排出的不凝性气体、低沸物和部分四氟乙烯进入6#TFE吸收塔（T-609）和7#TFE解析塔（T-610）将不凝性气体和低沸物经6塔（T-609）顶高空排出，在7#塔（T-610）顶回收纯度97的四氟乙烯气体至一级压缩机（C-602A/B）前的一级缓冲罐（V-612）。从5#塔（T-608）顶排出的F22HFP共沸物送入焚烧站(709)处理，塔底流出的F22返回F22回收贮罐(V-603)。7. 本装置主要工艺指标和操作指标：7.1 主要工艺指标：7.1.1 水蒸汽：F22 （mol比） 6：17.1.2 F22转化率：657.1.3 C2F4选择率：987.1.4 氧含量5PPM7.1.5 装置单耗：1.90t F22 / t TFE (期待值) 7.2 主要操作指标： 序号设备名称位号控制项目控制指标备注1燃油贮槽V626液位约液位计的80参考值2F22贮槽V601A/Ba.受料压力b.贮存压力c.出料压力d.夹套盐水温度a. 0.45MPab. 0.65MPac. 0.65MPad. 53F22气化器E601a.出料压力b.出料温度a. 0.15MPa b. 204F22预热器E602a.出料压力b.出料温度a. 0.15MPa b. 505F22缓冲罐V602a.受料压力b.出料压力c.出料温度a. 0.15MPab. 0.15Mpac. 506F22回收贮槽V603a.受料压力b.贮存压力c.出料压力d.夹套盐水温度a. 0.7MPab. 0.6MPac. 0.6MPa d. 57蒸汽缓冲罐V604a.蒸汽压力b.蒸汽温度a. 0.30MPab. 1438蒸汽过热炉F601a.F22进炉温度b.F22出炉温度c.蒸汽进炉温度d.蒸汽出炉温度e.炉膛温度f.烟气排出温度a.50b.46010c.143d.900950e.1300f.4009反应器R-601A/Ba.反应温度b.反应压力a.750790b. 0.04MPa10急冷器F602a.物料出口温度b.物料出口压力a. 160b. 0.035MPa11汽包V625a.压力b.液位c.温度b.排污量a. 0.40MPab.液位计的3/4c. 143d. 30 kg/h12石墨冷凝器E-605A/Ba.物料气进口温度b.物料气出口温度c.物料气出口压力d.废盐酸流量a. 160b. 45c. 0.03MPad. 850 kg/h213液封罐V605a.压力b.温度a.0.04MPab.4014盐酸泵P-604A/Ba.出口压力b.废盐酸温度a. 0.54MPab.5015盐酸贮槽V-102A/Ba.液位a.8016除雾器V607a.液位a.1017碱洗塔T-601A/Ba.塔釜液位b.喷淋水流量a. 液位计75压力为0.025MPa18碱洗塔顶冷却器E607物料气出口温度 5191气液分离器V608a.液位a.1020氯化钙脱水塔T-602A/Ba.塔顶温度b.塔釜液位a.25b.液位计7521氯化钙预冷器E608a.出口温度a.25不能用工业盐水22氯化钙冷却器E609a.出口温度a.28 23蒸汽冷凝器E610a.出口温度a.4524真空缓冲罐V610a.压力25一级缓冲罐V612a.压力a. 0.01MPa26一级压缩机C-602A/Ba.进口压力b.出口压力c.出口温度a.0.01MPab.0.60MPac.90要防止压力过低27一级冷却器E611冷却水开足282气液分离器V613a.压力 b.液位 a.0.60MPab. 10 29干燥器Y-601A/Ba.干燥温度b.再生温度c.压力a.25b.180c.0.60MPa30除氧塔前缓冲罐V614a.压力b.温度a.0.58Mpab.20 31除氧塔T603a液位a.液位计的2032萜烯贮槽V616a液位a.液位计的8033二级缓冲罐V617a.压力a. 0.58MPa34二级压缩机C-603A/Ba.进口压力b.出口压力c.出口温度a.0.58MPab.1.540.02MPac.75 35二级冷却器E612冷却水开足361预冷器E613a.出口温度a.10.7371低沸塔T604a.压力b.压差c.塔釜温度d.塔顶温度e.塔釜液位f.塔顶排气量a.1.50Mp.02MPab.1030 KPac.171d.61e.液位计的75 f.16kg/h 382冷却器E61635冷盐水开足392TFE塔T605a.压力b.压差c.塔釜温度d.塔顶温度e.塔釜液位f.收集量a.1.20MPa0.01MPa b.1030 KPac.331d.111e.液位计的75f.415kg/h 403冷却器E619-5冷盐水开足413TFE回收塔T606a.压力b.压差c.塔釜温度d.塔顶温度e.塔釜液位f.塔顶排气量a.1.0MPa0.02MPab.15 KPac.281d. 01e.液位计的75f. 10kg/h424冷却器E620-5冷盐水开足434残液塔T607a.压力b.压差c.塔釜温度d.塔顶温度e.塔釜液位f.塔顶出料量g.塔釜残液量a.0.75MPa0.01MPab.15 KPac.221d.181e.液位计的75f.416kg/h g.9kg/h 445共沸塔T608a.压力b.压差c.塔釜温度d.塔顶温度e.塔釜液位f.塔顶出料量g.塔釜残液量a.0.70MPa0.01MPab.1020 KPac.161d.14.41e.液位计的80f.7.2kg/h g.408kg/h 45残液贮槽V619A/Ba.压力b.液位a.0.40MPab.7546TFE回收缓冲罐V620a.进口压力b.出口压力c.流量a.1.5MPab.0.70MPac.16kg/h 47 6TFE吸收塔T609a.压力b.塔釜温度c.塔顶温度d.塔釜液位e.塔顶排气量a.0.55MPa0.01MPab. 82c.201d.液位计的80e.5.89kg/h487TFE解析塔T610a.压力b.塔釜温度c.塔顶温度d.塔釜液位e.塔顶排气量a.0.55MPa0.01MPab. 82c.201d.液位计的80e.5.89kg/h49F113贮槽V621a.液位a. 8050回收物料冷凝器E603a.进口压力b.出口温度a.0.60MPab.出口温度51回收贮槽V622a.压力b.液位a. 1.20 MPab.液位计的75 52 系统真空缓冲罐V626a.真空度a.0.099MPa两台真空泵操作指标和工艺指标是生产操作的指导，在实际生产中，必须严格遵守工艺规程、操作规程和安全规程，为了确保产品质量和生产安全，除以上的工艺指标以外，还有一些机泵、压缩机、加热炉等具有一定危险性的设备，还需熟悉供应商提供的技术资料和设备的性能，并要求根据供应商提供的开车条件进行设备的操作，才能确保生产能安全正常运行和保证产品产质量达到工艺要求。8. 单位产品的消耗定额：8.1 原材料、辅助材料的消耗定额：序号名 称规 格单位消耗定额（吨产品）消耗量备 注每小时每年1HCFC-22见8.1.1（1）t1.900.792570012碱液见8.1.1（2）kg19.178.36000023萜烯见8.1.1（3）kg0.4790.205150034F113见8.1.1（4）kg0.690.3216065氯化钙见8.1.1（5）kg3.081.34965078.1.1 原材料的主要技术规格（1） HCFCH-22 规格CHClF2 （R22）99.97%CCL2F2 （R12）200 ppmCH2F3 （R32）30 ppmCHF3 （R23）4 ppmCH2ClF （R31）60 ppmCHCl2F （R21）4 ppm（2） 碱液规格：工业级NaOH30%NaCO31.5%NaCl1.0%Fe2O30.03%（3） 萜烯规格：比重：0.8550.870折光率：1.4641.478纯 度：95% （GC分析）（4） F113规格：工业级F113纯度：99.0%（5） 氯化钙规格：一等品溶液中CaCl2含量：30%8.2动力（水、电、汽、气）消耗定额及消耗量表序号名 称规 格使用情况单位消耗定额（吨产品）消耗量备 注每小时每年1循环水P=0.4MPa(G)t=32连续m313806004.321062脱氧水P=0.3MPa(G)t=常温氧含量：5ppm间断kg4820.80.151063低压蒸汽P=0.3MPa(G)t=饱和连续t3.681.611.520加热用4冷冻盐水P=0.7MPa(G)t=5连续m3133.4580.421065冷冻盐水P=0.7MPa(G)t=35连续m3593.52581.861066氮气纯度：99.999%P=0.3MPa(G)t=常温氧含量：5ppm间断m35.752.518000开车用7压缩空气含尘量:1mg/m3含油量:1mg/m3露点：40P=0.7MPa(G)连续m33601501.081068电380/220V,3相，50Hz连续kWh2681170.8421069蒸汽P=0.3MPa(G)t=饱和氧含量：5ppm总硬度：0.04 mg/kg(当量)含盐量：15 g/kg连续t3.8351.66712.003裂解用10轻柴油低位热值：10100kcal/kg连续kg3601501.081069. 工艺检查和分析方法：9.1裂解分析:序号取样点分析项目控制指标分析频次分析方法1F22贮槽F22纯度F2299.91次/槽色谱分析2F22缓冲器出口裂解前F22纯度F2299.11次/ 8小时色谱分析3石墨冷凝器出口裂解气组分F22转化率TFE选择率1次/4小时色谱分析4软水贮槽出口软水硬度溶解固形物1次/班化学分析(AP14000mg/l总碱物20mg当量/l5碱洗塔进口裂解气组分PH值1次/班PH试纸6碱洗塔循环泵出口碱液浓度NaOH2101次/日酸碱滴定7氯化钙槽氯化钙浓度CaCl230%次/ 8小时比重法8二级缓冲罐进口裂解气 H2O10ppmO230ppmPH值71次/日1次/ 8小时1次/ 8小时卡尔费休法比色法PH试纸9盐酸泵出口盐酸浓度HCl161次/日酸碱滴定10碱洗塔顶冷却器出口裂解气组分PH值1次/班PH试纸9.2精馏及回收分析:序号取样点分析项目控制指标分析周期备注11#低沸塔塔釜物料组分无CHF3、C2H2F2、CH2F2等低沸物1次/4小时21#低沸塔塔冷凝器排气物料组成（C0分析）O2含量C2F480、CHF3、CH2F23O230ppm1次/4小时31#低沸塔塔顶不取样42#TFE塔釜TFE组分TFE1.2%1次/4小时52#TFE塔顶物料组成TFE99.99C2H2F2检测不出CH2F20.4ppmC2HF30.2ppm1次/4小时62#TFE塔冷凝器收集口TFE纯度TFE99.99C2H2F2检测不出CH2F20.4ppmC2HF30.2ppm1次/1小时73#TFE回收塔釜物料组成无低沸物和C2F41次/4小时83#TFE回收塔冷凝器排气 物料组成TFE501次/4小时93#TFE回收塔顶不取样104#残液塔釜物料组成F2227CC4F8401次/4小时114#残液塔顶回流管物料组成F2297.00CC4F81.31次/2小时125#共沸塔釜物料组成F2297.50CC4F81.25C2F4HCl0.70其它物质：微量1次/1小时135#共沸塔冷凝器顶排气物料组成F2282.00C3F618.001次/4小时146#TFE吸收塔顶冷凝器排气物料组成TFE12CHF320CO55CH2F2121次/4小时157#TFE解析塔顶冷凝器排气物料组成TFE97CHF331次/4小时10. 装置定员： 序号岗位生产班制每班人数小计备注一裂解部分1.1贮运/准备四班三运转制141.2裂解四班三运转制141.3裂解气精制四班三运转制14二精馏部分 2.11塔5塔四班三运转制142.2回收四班三运转制14三其它3.1技术人员日班113.2设备检修四班三运转制工厂安排3.3仪表、微机四班三运转制工厂安排3.4装置管理人员日班22合计-23具体人数有厂家自己定11. 生产周期：11.1 本装置的年操作时间为7200小时，连续生产，操作人员为四班三运转制。11.2 装置检修周期：大修周期为一年，检修时间：14天。中修周期为半年，检修时间：5天,小修根据装置的运转情况安