创新性说明书

中海壳牌石化有限公司年产20万吨醋酸乙烯酯项目 创新性说明书目录1清洁生产技术创新31.1绿色催化剂应用31.1.1醋酸生产工段催化剂31.1.2醋酸乙烯酯工段的催化剂31.2三废资源化处理41.2.1废气41.2.2废液51.2.3废固71.3单产碳排放减少72过程节能技术创新92.1换热网络集成与优化92.2热泵精馏技术103反应技术及分离技术创新113.1高效反应新工艺113.1.1醋酸生产技术创新113.1.2VAC生产技术创新113.2非均相共沸精馏进行水处理124新型过程设备应用技术创新184.1反应器结构创新184.2高效除沫气液分离器194.3新型泵的使用屏蔽泵214.3.1新型屏蔽泵214.3.2新型甲醇防爆泵224.4换热设备结构创新234.4.1“扭曲管”使用背景234.4.2“扭曲管”结构原理244.4.3“扭曲管”作用原理254.5氧气专用混合罐26 贵州大学飞跃化工厂团队 II1 清洁生产技术创新1.1 绿色催化剂应用1.1.1 醋酸生产工段催化剂因本项目采用了负载型 Ni-Mo-La/AC复合催化剂,多数醋酸生产都采用铑，铱。但是无论是铑催化剂还是铱催化剂，都需要碘化物作为共催化剂，这就需要价高且昂贵的、能够耐氢碘酸腐蚀的生产设备。非铑非卤素新催化剂体系，以及负载非铑催化剂仍然是研究的热点，如廉价金属铁、钴、镍等。其中镍的催化活性较高，这些催化体系将成为甲醇羰基化生产醋酸创新技术的研究方向之一。因而本项目采用了负载型 Ni-Mo-La/AC 复合催化剂。该种催化剂，可以使甲醇转化率达93.84%，羰化产物收率达62.93%。该种催化剂避免了碘化物反应对设备的腐蚀，并有利于产品的纯度。1.1.2 醋酸乙烯酯工段的催化剂本组采用圆柱形的CT-2异形催化剂,目前大多数VAC的生产装置仍采用球形VAC催化剂,工艺的研制开发已相当成熟,活性组分也已从蛋白型发展到蛋壳型,选择性高达94%-95%,再进一步提高已相当困难。在乙烯法合成VAC的过程中,VAC的生成速率是氧气的进料分压与反应温度的函数,因此增加VAC产量可以通过提温与提氧来实现。但是,现行的生产装置上的氧气浓度已达6%,与7%的爆炸极限相距不远,其氧量的增加余地相当有限,因此只有通过提高空速来加大投氧量。对于球形催化剂来说,空速提高意味着催化剂床层压力降增大,给工艺操作带来一定的困难。而非球形载体(一般称之为异形,如圆柱形、环形、三叶形)的床层压力降要比球形的小,在工程上能够适应高空速的操作条件。该设计操作在2500h-1空速下操作，空速较高，因此本组采用环柱形的CT-2异形催化剂。与常规球形催化剂相比,它至少具备以下优点:（1） 保持高选择性;（2） 可抑制二次加成反应引发的产物深度氧化;（3） 减小装置体积,大大降低设备成本;（4） 节省装置扩建费用;节省乙烯用量,降低成本。1.2 三废资源化处理1.2.1 废气本项目过程中废气含量主要是乙烯居多，因而乙烯多数送回总厂精致，回收利，充分实现三废资源化利用，其具体利用如表1-1所示。表 11废气排放一览表序号排放气名称有害物组成排放量m3/h排放点排放方式排放去向处理方法名称含量1二氧化碳C2H40.27700818.21108乙烯T0302X精致塔底连续送往总厂送往总厂乙二醇/环氧乙烷车间脱碳O20.0554472CO20.5641586CH3CHO0.00532837WATER0.08306742一氧化碳CO0.8201149431.8919混合器F0101连续送往总厂精制回收利用CH4O0.14550823乙烯C2H40.80556624508.03换热器E0303 连续送往气体回收槽总厂乙烯精致系统O20.010354CO20.14320084乙烯C2H40.71489981214.405换热器E0307 连续送往气体回收槽总厂乙烯精致系统VINYL-010.1425984CO20.11758075乙烯C2H40.7276534152.2133换热器E0309连续送往气体回收槽总厂乙烯精致系统VINYL-010.107509CO20.08490216乙烯C2H40.4677618326.4504换热器E0322连续送往气体回收槽总厂乙烯精致系统CO20.1382823VINYL-010.3416609本项目处理一氧化碳采用专利CN106315583A所述方法。该装置设备包括脱甲醇塔、吸附单元组、贮气罐、冲洗气送风机、真空泵,脱甲醇塔、吸附单元组、贮气罐依次连接,吸附单元外接冲洗气送风机、真空泵,所述的吸附单元组由粗提吸附塔一、二段吸附塔一、三段吸附塔一、精洗塔依次链接组成。粗提吸附塔为填充以活性氧化铝为载体负载亚硫酸铜吸附剂的吸附塔,二段吸附塔为填充以多孔树脂为载体负载亚硫酸铜吸附剂的吸附塔,三段吸附塔为填充以活性炭为载体负载亚硫酸铜吸附剂的吸附塔,精洗塔一为填充以一型分子筛为载体负载亚硫酸铜吸附剂的吸附塔。以上每个吸附塔交替经历四步主要操作过程充压、吸附、顺向冲洗、逆向抽空。工艺操作条件为原料气温度5080,压力0.10.15,CO减压回收压力为613Kpa,吸附循环周期1220min,冲洗气比(冲洗气量/原料气量)0.30.7。本实施例装置生产规模可达500Nm3/h,回收得到的产品纯度为99.2%以上,回收率大于87%。图 11变压吸附流程图1.2.2 废液表 12废液排放一览表序号废水名称有害物成分及浓度（wt%）排放量（kg/h）排放点排放方式排放去向处理方法1脱水塔废水水99%，乙醛0.33%7467.617脱水塔塔底连续送厂区污水处理厂回收使用2吸收塔废水水75.63%，有机物19.03%8882.848吸收塔塔底连续送厂区污水处理厂回收使用3脱醋酸甲酯塔废水VAC:0.1588562CH3CHO:0.3275686CH3COOCH3:0.4017892297.2993脱醋酸甲酯塔塔顶连续送厂区污水处理厂中国专利CN205420092处理方法6生活废水等COD、氨氮、SS500全厂生活设施间歇送厂区污水处理厂分解处理在VAC塔精制塔废水，其乙醛含量较高，中国专利CN205420092,一种乙醛废水处理装置。该装置包括配水池、厌氧反应器、充氧反应池和沉淀池,所述配水池的进水口连接原水管,所述配水池的出水口经第一管路连接至所述厌氧反应器的进水口,所述第一管路上设有污水提升泵,所述厌氧反应器顶部的出水区经第二管路连接至所述充氧反应池进水口,所述出水区与大气连接且与所述充氧反应池之间具有液位差,所述充氧反应池上部出水口经第三管路连接至所述沉淀池上部进水口,所述沉淀池上部出水口连接排水管,所述沉淀池下部排泥口连接排泥管,所述排泥管上设置排泥泵。本实用新型提供的乙醛废水处理装置,结构简单,操作方便,处理出水水质好,动力消耗、运行成本低,省去风机曝气设备。装置图如下所示：图 12废液处理体系流程1配水池、2厌氧反应器、3第一管路、4.污水提升泵、5厌氧反应器、6.沼气管、7.顶部出水区、8第二管路、9.充氧反应器、10.第三管路、11、沉水池12，排水管、13排泥管、14污泥泵 1.2.3 废固表 13废固排放一览表序号排放废固名称有害物名称排放量（KG/年）排放点排放方式排放去向处理方法1负载型 Ni-Mo-La/AC 复合催化剂含苯有机化合物4.6t/a醋酸合成反应器2年/次供应商回收回收2CT-型催化剂氧化铝13t/a醋酸乙烯酯合成反应器2年/次供应商回收回收3生产包装物低毒或腐蚀性0.6t/a生产使用间歇送资质单位处理降解4生活垃圾生活垃圾6.9t/a生活区间歇送至垃圾处理站降解本项目废气充分利用，基本实现无排放，废液基本实现回收循环利用，其中含有乙烯，乙醛等废水经过氧化分解处理后达标排放，包括催化剂废固均送至厂家回收处理，生活废固送至园区统一处理，从而保证清洁生产。1.3 单产碳排放减少工艺的碳排放部分来源于醋酸乙烯合成工段，部分来源于生产公用工程（蒸汽、电能等）所产生的碳排放。为了降低碳排放，本项目选与总厂二氧化碳回收装置集成，分厂产生的二氧化碳废气通至总厂二氧化碳回收装置，回收后送至总厂芳烃合成装置用作合成气。为了进一步节能降耗，本项目进行换热网络的集成设计，并且使用共沸精馏等节能技术降低能耗，有效地减少每吨产品的碳排放量，节能减排情况如表1-4所示。表 14碳排放减少换热网络的集成设计前换热网络的集成设计后碳排放14.1万吨每年7.06每年碳排放减少量7.06吨CO2/吨每吨碳排放减少量0.353吨CO2/吨 贵州大学飞跃化工厂团队 292 过程节能技术创新2.1 换热网络集成与优化本项目使用了夹点分析和热集成节能技术，运用了Aspen Energy Analyzer V8.8软件，得到适用于本系统的换热网络方案。使厂区内的冷热物流在合理范围内换热，从而达到节省能量的目的，最终获得一个能量较大回用的换热网络，如下图所示：图 21换热网络相较于热集成技术直接用公用工程进行换热的换热网络，运用热集成前后能耗对比如下：表 21公用工程对比表项目冷公用工程/MW热公用工程/MW总计/MW直接公用工程68.4444.2112.6换热网络设计42.4434.2862.06能量减少量/%37.722.445.78可以发现节能效果显著，能量回用率较大，加强了生产过程的经济性，能量回收率（节能率）达到45.78%，热集成分析详细参见附录三 较大能量回收的换热网络设计。2.2 热泵精馏技术当精馏塔的塔顶塔底温度相近，且存在较大热平台的时候，如果进行热泵技术可以有效回收一部分能量，从而使冷热公用工程用量均可以明显减小，从而节约能量。通过热泵技术，将功转化为热能，提升流股的温度品味，使原本不能换热的流股可以进行换热，从而使得冷热公用工程的用量均有所减少。这样，消耗少量电能（用于做功），节省大量的热量与冷量，便可以有效节约能量。通过热集成分析可知，VAC成品塔塔顶与塔釜存在较大热平台，且温差较小，因此采用热泵精馏技术，以塔顶气体为工质，塔顶气体经压缩机压缩后，与塔釜液相换热，使之部分汽化，同时使自身降温，再经深度冷却后分离得高纯VAC溶液。液相采出少部分粗VAC产品，大部分循环回流至精馏塔。热泵精馏塔结构如下图所示：图 22热泵精馏技术表 22无热泵技术和热泵技术方案对比项目普通精馏热泵精馏冷公用工程能耗（Watt）2827951599792热公用工程能耗（Watt）26880690压缩机功耗（Watt）0181692泵功耗（Watt）03721总能耗（Watt）5516020785205由表5-1可知，考虑压缩机做功和冷却器能耗，热泵精馏比普通精馏节省能耗4730815Watt，节省幅度达85.77%。热泵精馏节省热耗100%，节约冷耗78.79%。 3 反应技术及分离技术创新3.1 高效反应新工艺3.1.1 醋酸生产技术创新本项目采用的甲醇低压羰基化技术，后续取代传统方法生产，简化了工序，节省了资金，且避免了污染，绿色化程度进一步提高，使甲醇与一氧化碳合成醋酸的路线更具竞争优势，也可得到较高的转化率与选择性。就反应步骤而言，与其他生产方法比较，乙醛氧化法及烯烃直接氧化法均需要经过2次及以上的反应，且乙醛氧化法副产物多，三废处理比较困难。而甲醇低压羰基化法：原料价廉易得、生产能力大、转化率高、选择性高能耗低，产品质量稳定，基本无副产物，流程方面可以大大简化。且本工艺原料甲醇和一氧化碳来源广泛，价格低廉，因而工艺原料费用极低，工艺经济收益较高。3.1.2 VAC生产技术创新醋酸乙烯的生产技术历史上有过多种，如乙炔液相法、乙烯液相法、乙醛醋酐合成法及甲醇羰基合成法等。目前，受工艺原料影响，醋酸乙烯的生产工艺主要以乙炔法和乙烯法为主。我国乙炔法生产醋酸乙烯酯已经达到了80%左右，其是由于我国能源结构的影响，并且乙炔法生产能耗大，电石渣污染严重，环境污染大。但在产品质量和环保方面并不占优，且远离国内主要消费市场。因而本项目完全摒弃了国内成熟的乙炔法生产醋酸乙烯酯，大胆采用清洁环保的乙烯气相法生产醋酸乙烯。乙烯法由于其流程短、环保达标及经济性好等优点，在世界总生产能力中占据主导地位。如今我国越来越强调绿色化工，绿色发展，减少环境污染。环境一旦破环，是要几十年乃至上半年才能恢复的，因此乙烯法 尽管其成本比较高，但是环境污染比乙炔法小很多。根据中国制造2025要求构建绿色制造体系，走生态文明的发展道路。因此本项目采用乙烯气相法制醋酸乙烯酯。根据专利CN102381966A所述，通过在循环气体中加入惰性气体,提高氧气的爆炸极限,扩大反应系统的稳定区域,提高反应系统氧气浓度,从而降低反应温度,延长催化剂使用寿命,提高醋酸乙烯的选择性。本项目加入了惰性气体氮气，其不仅在醋酸反应器里存在，提高催化剂寿命，降低氧气爆炸极限。3.2 非均相共沸精馏进行水处理水和醋酸乙烯形成的共沸物，使混合物的沸点降低，从而增大了醋酸乙烯与醋酸的沸点差，使醋酸乙烯和水的共沸物从塔顶蒸出来达到与醋酸分离的目的。共沸物的温度及组成如图所示：图 31共沸温度及组成传统的VAC合成中，从醋酸粗分塔中出来的废水经过常规精馏塔处理后从塔顶会排出有机废水，从塔底采出可排废水。我们通过非均相共沸精馏的方式进一步对废水进行了处理，并且对有机废水中的产品进行了回收。图 32（1-2）共沸精馏废水处理表 31T0303醋酸分离塔物流信息图T0303醋酸分离塔Mass Flow kg/sec组分S0202S0223S0215S0203VINYL-017.23890224.0978431.336658.7199E-05CH3COOH21.96170.001470510.0023631921.96081C2H40.55182040.23941480.79123521.6382E-12O20.0009847177.59658E-050.001060685.2163E-25CO20.10140580.03547380.13687961.886E-16CH3CHO0.05194720.11794230.16988966.7381E-10WATER2.9759910.35091722.4119650.9149427NITRO-010000CH3COOCH0.03870140.12061020.15931133.68491E-07EA0.01052090.03472690.04524433.53859E-06CH4O0.001252010.001530560.002782525.37427E-08CO0000DME0000Mass Frac组分S0202S0223S0215S0203VINYL-010.21980540.96391350.89386743.81184E-06CH3COOH0.66685555.88203E-056.74092E-050.96C2H40.01675570.009576590.02256977.1611E-14O22.99004E-053.03863E-063.02556E-052.2803E-26CO20.003079130.001418950.003904458.2445E-18CH3CHO0.001577350.004717690.004846042.9455E-11WATER0.09036430.01403660.06880040.039996NITRO-010000CH3COOCH0.001175150.004824410.00454431.61083E-08EA0.0003194630.001389080.001290581.54687E-07CH4O3.80167E-056.12225E-057.93705E-052.34932E-09CO0000DME0000表 32T0304脱水塔物流信息图T0304脱水塔Mass Flow kg/sec组分S0225S0312S0301AS0302XVINYL-010.06364120.002701070.06630943.28194E-05CH3COOH0.0004597193.60388E-086.00314E-070.000459154C2H40.07484720.002977680.07276520.00505969O22.37487E-051.32161E-072.38809E-051.0808E-19CO20.02411560.002846730.02154710.00541515CH3CHO0.007986040.002201570.003351460.00683614WATER1.9549020.10311660.004433362.053585NITRO-010000CH3COOCH0.002143370.0006057290.0008778530.00187125EA0.0002225081.67997E-069.58449E-050.000128343CH4O0.000777890.0001799141.70532E-050.000940751CO0000DME0000Mass Frac组分S0225S0312S0301AS0302XVINYL-010.02989080.02356310.39138661.58217E-05CH3COOH0.000215923.14389E-073.54331E-060.000221351C2H40.0351540.02597620.42949120.00243919O21.11542E-051.15293E-060.0001409555.2105E-20CO20.01132650.02483380.12718060.00261056CH3CHO0.003750870.01920560.01978170.00329559WATER0.9181740.89955140.02616750.99NITRO-010000CH3COOCH0.001006690.005284150.005181460.000902097EA0.0001045071.46555E-050.0005657176.18721E-05CH4O0.0003653580.00156950.0001006550.000453521CO0000DME0000表 33 T0305醋酸乙烯精制塔物流信息图T0305醋酸乙烯精制塔Mass Flow kg/sec组分S0302BS0318S0317S0304S0305VINYL-017.0940815.2404191.2965967.0823276.548771CH3COOH0.0004328983.85949E-079.64871E-080.00043338.01324E-08C2H40.07048050.03188911.5543E-481.6757E-480.1023669O22.23633E-051.41543E-063.6269E-861.834E-912.37787E-05CO20.0104430.002870781.5374E-527.9206E-530.0133137CH3CHO0.03472060.10811928.0636E-212.9611E-190.1428395WATER0.10330530.001020783.4296E-285.0784E-260.1043261NITRO-0100000CH3COOCH0.0355060.13271253.31601E-060.001276980.1669449EA0.01022310.0008891350.0002222210.01024510.00108937CH4O0.0004505770.001053752.4125E-195.7992E-180.00150432CO00000DME00000Mass Frac组分S0302BS0318S0317S0304S0305VINYL-010.96391350.94952740.9998260.99831480.9248136CH3COOH5.88203E-056.99312E-087.44028E-086.10773E-051.13163E-08C2H40.009576590.005778091.1985E-482.362E-490.0144561O23.03863E-062.56467E-072.7967E-862.5852E-923.35801E-06CO20.001418950.0005201661.1855E-521.1165E-530.00188016CH3CHO0.004717690.01959046.2179E-214.1739E-200.0201717WATER0.01403660.0001849582.6446E-287.1585E-270.0147328NITRO-0100000CH3COOCH0.004824410.02404652.55702E-060.0001800010.0235758EA0.001389080.0001611050.0001713580.001444140.00015384CH4O6.12225E-050.0001909321.8603E-198.1744E-190.00021244CO00000DME00000如上表所示，物流s0202中水含量为9.04%，为了使醋酸可以循环，所以需要把物流s0202中的水除去，并且保证醋酸尽可能少的从塔顶采出（这是为了保证产品的酸度在要求范围内）。在VAC生产过程中，由于VAC和水是共沸物，但是二者并不互溶。所以我们可以通过非均相共沸精馏的方式，通过生成水和VAC的共沸物，将水从T0303塔顶带出，然后进入倾析器里进行分配。绘出三元组分图，把物流s0215的组成作为点A，把物流s0225的组成作为点B，把物流s0221的组成作为点C进行分析。由于通过分相的方式，使A点跨过了精馏边界线，所以可以得到较纯的水和较纯的有机物。将B点对应的水相（物流s0225）送往脱水塔T0304进行再次精馏，C点对应的油相（物流s0221）部分作为共沸剂回流，其余部分采出，进入下一精制塔精制。图 33 乙醛-醋酸乙烯酯-水三元相图由于精馏边界线的存在，所以通过T0304的精馏可以在塔底得到很纯的水，在塔顶得到共沸物。通过T0304塔顶采出作为D点，通过分相作用，跨过了精馏边界线，可以将s0225中的VAC从塔顶采出，分出的水相E作为共沸剂回流，将VAC共沸带出，与来自T0305塔顶的有机相混合进入后续分离步骤。通过这样的作用，最终得到了高纯废水，并且将产品进行了回收，减少了损耗量。T0305与T0303的作用机制和上述相同。就不再赘述。4 新型过程设备应用技术创新4.1 反应器结构创新本项目醋酸乙烯酯反应器选择固定床反应器。固定床反应器被广泛地应用于气固相催化和非催化反应,尤其适用于要求高转化率和高选择性的反应,具有下述优点床层内的流体轴向流动可看成是理想平推流动,因而化学反应速度较快,所需要的催化剂用量和反应器体积较小。此外,固定床中催化剂不易磨损,可在高温高压下操作。固定床反应器的主要缺点在于传热性能较差。化学反应总是伴随着热效应,温度对反应速度影响很大,反应过程要求及时移走热量。但在固定床内,由于催化剂载体往往导热性不良,流体流速受压降限制又不能太大,这就造成了传热和温控上的困难。本项目根据中国专利CN202113842公开了一种合成醋酸乙烯的新型固定床反应器。这种反应器在一定程度上提高了热交换效率,能够有效的避免“飞温”现象的发生,也降低了载热体的用量,减少了装置的操作成本。图 41新型固定床反应器图中1气体入口，2上封头，3载热体第二出口，4外管，5催化剂床层，6内管，7载热体第一入口，8翅板支承柱，9下封头，10气体出口，11内翅板，12 外翅板，13载热体第二入口，14外壳，15挡板，16载热体第一出口，17载热体流动通道，18催化剂。4.2 高效除沫气液分离器表 41物流信息一览表参数进口物料气体出料液体出料温度/606060压力/bar0.90.90.9气相分率010摩尔流率/（kmol/hr）550.19117.89432.44质量流率/（kg/hr）28569.513356.6925212.82体积流率/（m3/hr）386.68361.6525.02因分离液体量较少，选择立式丝网分离器来完成该气液分离过程。在实际应用中，会存在由于气体量大而形成大量液体被夹带从上口出去，为了达到更好的气液分离效果，本项目在在丝网部分参考黑龙江鑫达晟机械科技有限公司的专利CN201520216299.4一种高效除沫气液分离器来解决气液分离不够彻底，无法适应长时间的气液分离工作的问题。在罐体内设置除沫装置、挡板、电源、时控开关和若干初步清洁装置，除沫装置安装在罐体的上端，挡板设在除沫装置上部的蒸汽出口处，初步清洁装置在除沫装置上，初步清洁装置的输入端通过时控开关与电源建立连接。除沫装置包括第一丝网捕沫器（波浪形）和第二丝网捕沫器（上装式）。第一丝网捕沫器和第二丝网捕沫器均包括丝网垫和支架，支架贴合安装在丝网垫的上下两侧，蒸汽经过两层丝网捕沫器进行分离，能够将95%的气液进行分离，从而加强分离效果。每个震动包括防水罩、电机和偏心凸轮，电机固定在第一丝网捕沫器上和第二丝网捕沫器的支架上，电机的输出轴与支架器平行，所述电机的输入端通过时控开关与电源建立连接，电机的输出轴上安装有偏心凸轮，防水罩扣在电机和偏心凸轮的外部，电机转动带动偏心凸轮转动，形成震动，使支架产生震动，进而丝网垫上的带有微小颗粒的液滴加速下落，方式因液滴内的微小颗粒滞留在丝网上造成丝网的堵塞。该新型技术与现有技术相比具有以下效果：蒸汽经过第一丝网捕沫器和第二丝网捕沫器逐层分离后由蒸汽挡板进行最终的气液分离，分离效果更加彻底，同时利用震动装置，使附着在除沫装置上的液滴快速下落，在气液分离器工作的同时进行初步清理，使设备工作时间更长，本实用新型提高了工作效率，延长了工作时间，保证了气液分离质量，从根本上解决了蒸汽夹带物料的问题，从而保证了蒸发器更高效更稳定的运行。具体结构图如下图所示：图 42高效除沫气液分离器结构图4.3 新型泵的使用屏蔽泵4.3.1 新型屏蔽泵为了贯彻绿色节能的理念，本项目所用泵通过市场调查决定采用新型节能屏蔽泵，该系列泵由上海佰诺泵阀有限公司生产，从而替代了以往高耗能的常规屏蔽泵产品。常规屏蔽式电动机与同功率同极数普通电动机相比效率要低10个百分点，功率因数则更低。但是该系列泵磁路为径向结构，结构简单、漏磁较少，由于空间的限制，采取这种特殊的隔磁方式，减小隔磁桥的尺寸来增大磁阻，使漏磁减小，使用较少钕铁硼永磁体能够提供电动机所需的气隙磁密。该设计使泵的整体效率提高，利用哈氏合金、钕铁硼永磁材料，使电机效率高、功率因数高及功率密度大、过载能力强，且温升低，噪声小，长期高温运行时可靠性高，无泄漏、防爆、耐腐蚀等特点，且可以在200下稳定运行。图 43新型屏蔽泵4.3.2 新型甲醇防爆泵防爆泵一般用于输送易燃易爆介质，或用于爆炸性危险场所，要求泵体采用防爆材料，如铝合金，不锈钢等材质。上海上石机械生产的防爆泵具有结构简单，性能平稳，转速高，体积小，重量轻，效率高，流量大，容易操作和维修等优特点。上海上石机械制造有限公司防爆甲醇泵为单级单吸离心泵，用于输送不含固体悬浮颗粒的酒，酒精或乙醇，甲醇等液体，(更换叶轮可输送含小颗粒结晶甲醇)，适应温度范围较宽，被输送的介质的温度为3969。泵进口压力不大于0.7MPa,广泛用于化工，石油，酒精，冶金，合成纤维，食品，医药等部门。防爆甲醇泵适合输送流量范围22000米/小时，配备防爆电机。根据输送不同的介质，部件的材质可根据客户要求选用1Cr18Ni9Ti，0Cr18Ni9，304L，SUS316L，Cr18Ni12Mo2Ti等材料制造。原理如下： 泵腔内有一偏心凸块，当挠性叶片离开偏心块时，叶片之间的容积不断增大，产生真空，这使得液体不间断地被吸入泵腔入口部。 当挠性叶片旋转时，液体由泵腔吸入部被带入排出部。 当挠性叶片再次接触到偏心凸块时，产生弯曲，并伴随着一个挤压的动作，使得液体不间断地、无脉动地排出泵腔，从而完成吸排的全过程。特点：1、小尺寸、大流量一般而言，同竞争性泵种相比，同等流量下体积最小。便于安装和移动。2、瞬间完全自吸不需任何附加装置，启动前无需灌引。3、泵体采用不锈钢精铸，所有过流金属部件均为不锈钢（1Cr18Ni9Ti ）S304或S316L。4、输送介质粘度可达5000厘泊。5、可输送含气液、泡沫液而无气阻。可输送含悬浮软硬颗粒介质。6、转子柔和的动作不损伤对剪切具有敏感性的介质，如造纸分散剂。7、挠性转子运转时无金属接触，不产生火花；配防爆电机后尤其适于酒精、汽油、丙酮等溶剂的输送。8、外形美观、经久耐用、维护方便图 44甲醇输送泵4.4 换热设备结构创新4.4.1 “扭曲管”使用背景换热器作为工业生产中进行热交换操作的通用设备，广泛应用于化工、电力、冶金、航空、动力、食品等工业部门，特别在化学加工装置中占有重要地位。近几十年来，由于对节约能源和环境保护的重视，换热器的需求量不断增大，针对换热器强化传热技术的研究也得到广泛关注。在过程工业中，管壳式换热器使用最多，技术比较成熟，但普遍存在着传热效率低下的问题。换热器的强化传热往往只针对单一方向，改变壳程或者管程的传热系数，而复合强化传热方法则是将两者结合，相对复杂。本项目醋酸乙烯酯由于氧化反应放出大量热，出反应器的混合气体温度品味较高，热量被逐级利用，所涉及的换热器均为气-气相换热器。而气-气相换热器的总传热系数较低，导致换热面积较大，设备费用增加，占地面积增加。且流体易在管内结垢，严重影响换热的同时造成换热器寿命的降低以及能耗的消耗增加。4.4.2 “扭曲管”结构原理针对上述问题，本项目在醋酸乙烯酯合成工段换热器中使用了能同时改善换热器壳程及管程的传热效率的传热元件 “扭曲管”，其工作原理如下：图 45扭曲管束示意图扭曲管是由普通圆管经压扁扭转制得，截面为椭圆形，两头仍为圆形截面，椭圆截面连续扭转变化，形成螺旋形流道，每经过一个导程截面旋转360度；在长轴处形成点支撑，每旋转60度形成一次支撑，一个导程六个支撑点，管束之间的空间即为螺旋形的流道。扭曲管管内流体旋转流动，在截面上形成二次流；壳程截面长轴处形成自支撑结构，流道也为螺旋形，壳程流体边旋转边纵向流动，强化传热的同时降低了压力损失，另外，纵流也避免了流体诱导的管束振动。4.4.3 “扭曲管”作用原理4.4.3.1 速度场分布壳程流体不仅有沿着换热器轴向的纵向流动，还存在垂直于轴向的横向流动这是因为扭曲管管束间形成的特殊流道，使得壳程流体的湍动程度加强，促进了管程和壳程之间的换热。4.4.3.2 温度场分布壳程流体温度从管柬中心向四周依次降低存在温度梯度。扭曲管管束间的流体温度较高且温度场的分布比较均匀。这说明壳程流体的流动井不仅仅是沿轴向的纵向流，而是在垂直于管束轴向截面方向上也产生混合和扰动，而这种混合和扰动也促进了对流传热，使得壳程流体换热更加均匀，提高了换热效果。4.4.3.3 湍动分布管壁附近流体存在着围绕扭曲管的螺旋流动。是由于扭曲管的螺旋结构以及管束间形成的流道对管外流体流动起到了导向作用，使得壳程流体通道横截面沿管束发生纵向周期性的变化从而使壳程流体在沿螺旋扭曲的换热管外壁纵向流动的同时还产生复杂的以旋转、混合为主要特点的强扰动。从而促进了壳程流体的传热。4.4.3.4 工程实例（1）洛阳石油化工公司成功地将螺旋扭曲扁管换热器在抚顺石油化工公司减四线油装置中进行了工业试验。结果显示，与传统折流板换热器相比，扭曲管换热器总传热系数可提高1.7倍，换热面积节省63%，投资节省30%，（2）兰州炼油厂将酮苯脱蜡装置中原换热器成功更换为螺旋扁管换热器，由兰州长征机械有限公司为其设计制造。结果显示，与传统折流板换热器相比，换热面积节省50%，投资节省30%。（3）由中国石化工程建设有限公司