6-创新性说明书

中煤陕西榆能化15万吨醋酸乙烯酯生产项目 创新性说明书1目录第一章 原料方案创新1第二章 控制创新2第三章 过程节能创新33.1热集成33.2热泵精馏技术3第四章 设备创新5第一章 原料方案创新乙烯、丙烯等低碳烯烃是重要的基本化工原料，随着我国国民经济的发展，特别是现代化学工业的发展对低碳烯烃的需求日渐攀升，供需矛盾也将日益突出。工业上生产乙烯的主要途径是石油裂解。石油的裂解是指在石油化工生产过程里，常用石油分馏产品（包括石油气）作原料，采用比裂化更高的温度（700800，有时甚至高达1000以上），使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃，以提供有机化工原料。所以说裂解就是深度裂化，以获得短链不饱和烃为主要成分的石油加工过程，是化学变化。从石油中获得乙烯，已成为目前工业上生产乙烯的主要途径；从石油或煤焦油中还可以获得苯等其他基本化工原料。乙烯的产量是衡量国家石油化工发展水平的标志。乙烯是石油化工最重要的基本原料，植物生长调节剂和果实的催熟剂（熟果实会产生乙烯）。但是结合我国国情，“富煤、贫油、少气”的资源特点，本项目采用中煤陕西榆林能源化工有限公司MTO项目相耦合，从根源上解决了此项目乙烯原料受国外市场的影响。甲醇制乙烯MTO工艺和甲醇制丙烯的MTP工艺是目前重要的化工技术。该技术以煤或天然气合成的甲醇为原料，生产低碳烯烃，是发展非石油资源生产乙烯产品的核心技术。另外，结合我国发展国情，选择乙烯法制备醋酸乙烯酯已经是大势所趋。因此MTO解决了乙烯的单一来源短板问题，使得这部分资源得到合理有效的利用，促进MTO的发展的同时也为此项目找到了原料来源。第二章 控制创新本项目创新性的在VAC反应器中采用双闭环比值控制系统，保证整个工艺过程平稳运行。双闭环比值控制系统double closed loop ratio control sys-terns具有比值控制和流量控制两个闭环回路的系统。其中一个变量(主变量)受到流量控制回路的控制;另一个变量(从变量)受到比值控制回路的控制，从变量的设定值取决于主变量的测量值。双闭环比值控制系统具有两个闭合回路，分别对主、副流量进行定值控制。同时，由于比值控制器的存在，使得主流量由受到干扰作用开始到重新稳定在给定值这段时间内，副流量能跟随主流量的变化而变化。这样不仅实现了比较精确的流量比值，而且也确保了两物料总量基本不变。双闭环比值控制系统的另一个优点是提降负荷比较方便，只要缓缓的改变主流量控制器的给定值，就可以提降主流量，同时副流量也就跟踪提降，并保持两者比值不变。图2-1 VAC反应器双闭环比值控制第三章 过程节能创新3.1热集成在大型过程系统中，存在大量需要换热的流股，一些流股需要被加热，一些流股需要被冷却。本项目为醋酸乙烯酯生产项目，经过一个主要反应合成醋酸乙烯酯。纵观整个流程，大量能量被消耗在分离过程中，本项目使用夹点技术及 Aspen Energy Analyzer 软件进行换热网络设计，下表3-1为换热网络优化前后参数比较，实现了较大能量的回收。表3-1 优化前后参数对比项目热公用工程负荷（kW）冷公用工程负荷（kW）操作成本指数总年度费用成本指数换热器总换热面积（m2）换热单元数优化前80790125403.73910-21.26510-2661617优化后57200101803.08810-21.04510-2958124从表3-1中可以看出，换热网络优化后相比较优化前，公用过程用量、操作成本指数、总年度费用大幅度减少，与优化前的换热网络相比，能量的利用率更大，使整个工艺更节能经济。相比较没有进行优化的换热网络，优化后的换热网络能量回收约为22.89%，能量回收效果显著。3.2热泵精馏技术热泵精馏是将塔顶的气相物料经压缩机加压升温后进入热泵换热器，对塔底物流进行加热，换热后的塔顶物流再经减压阀减压、闪蒸后进入液相回流，气相采出。塔底物流换热后绝热闪蒸液相采出，气相回流。热泵精馏工艺流程图如图3-1 所示。图3-1 醋酸脱水塔（T0302）热泵精馏表3-2 普通精馏与热泵精馏能耗对比算表操作方式热能能耗对比（kW）电能能耗对比（kW）总能耗对比（kW）冷凝器再沸器普通精馏20890.523549.2-44439.7塔顶气相压缩式热泵精馏12846.714860.24673.1232380.02节能分率27.14%通过对比可以看出，使用热泵精馏能够有效地降低冷凝器与再沸器的热负荷， 减少公用工程耗量。采用热泵精馏技术较传统精馏具有更好的节能效果，节能达27.14%。第四章 设备创新本项目创新性的在换热器中增加扰流组件，有效提高换热性能，增加传热系数。图4-1扰流内构件，三维模型图通过增加扰流内构件管式换热器传热性能分别是空管换热器的1.663.47倍和1.673.38倍，压降分别为6.2529.57倍和3.6110.77倍。可以看出，45平板换热器在保证传热效果的同时，可有效减少换热器压降的增加。研究了安装有平板及45平板扰流内构件的管式换热器传热与压降特性，结果表明：管内插入平板和45平板扰流内构件时，换热器传热性能和压降特性随扰流内构件组数N和Re的增加而增大；当Re2.6104时，换热器压降增加比较显著；当N 6时,平板内构件换热器传热性能强化稍优于45平板内构件换热器，但是压降明显较大；两种内构件组数不宜超过9组。在实验研究范围内，平板和45平板内构件换热器传热性能分别是空管换热器的1.663.47倍和1.673.38倍，压降分别是空管换热器的6.2529.57倍和3.6110.77倍。Re在1.9104左右时，平板和45平板综合性能评价因子达到最大，分别约为1.24和1.57，说明45平板内构件换热器综合性能优于平板内构