6-创新性说明书

榆炼10万吨/年甲基丙烯酸甲酯生产项目 创新性说明书6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热耦合技术33.3热泵精馏技术4第四章 设备创新6第一章 原料方案创新C4馏分来源于天然气、石油炼制过程生成的炼厂气和石油化工生产中烃类裂解的裂解气，指含有四个碳原子的烃类混合物。主要成分有正丁烷、异丁烷、异丁烯、1,3-丁二烯、1-丁烯、2-丁烯等。之前，我国C4馏分主要用于制备甲基叔丁基醚（MTBE）类的辛烷值添加剂，随着人们对全球气候变化和环境问题的高度关注，众多工业化国家提出了大力发展清洁能源汽车、从源头上控制和消除“传统燃油汽车尾气污染”的解决方案，所以，在车用燃料油和燃料油添加剂需求量大幅减少的情况下，如何有效利用石油和石油加工产品中的相关馏分资源，成为我国当前必须面临的一个问题。另外， “十二五”期间我国快速发展起来的MTO项目也可产生大量的C4馏分。但受装置及工艺限制，加之市场需求不确定性等因素影响，目前这部分资源未得到合理有效利用，尚未形成稳定的高附加值、精细化、小批次专用料生产条件。本项目拟以总厂陕西延长石油(集团)有限责任公司榆林炼油厂石油加工项目、以及工业园区内陕西延长中煤榆林能源化工有限公司MTO煤制烯烃项目产生的C4馏分中分离出的异丁烯为原料，来进行生产甲基丙烯酸甲酯的工程设计。本项目不仅为石油加工项目产生的C4馏分找到新的出路，也解决了煤制烯烃（DMTO）产生的C4馏分利用率不足的情况，使这部分资源得到合理有效利用。第二章 控制创新本项目创新性的在异丁烯氧化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 异丁烯氧化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。本项目为异丁烯制甲基丙烯酸甲酯生产项目，经过两个主要反应合成甲基丙烯酸甲酯。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22450357406.23910-29.68610-21343014优化后20810341006.19210-29.61410-21328013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5.4%，能量回收效果显著。3.2热耦合技术本项目对甲醇一次回收塔（T0402）的再沸器和MMA精制塔（T0403）的冷凝器设计了热耦合，图3-1所示。图3-1 热耦合技术将热耦合与普通精馏进行能耗对比，再经过相关计算后，具体对比结果见表3-2。表3-2 普通精馏与变压热耦合能耗对比表操作方式两塔公用工程能耗对比T0403冷凝器（kW）T0402再沸器（kW）普通精馏12349.6126553.74热耦合12349.6114204.13节能分率68.26%将上述能耗与公用工程耗量结合，按冷却水1元/吨、低压蒸汽200元/吨、的价格对操作成本进行对比；对操作成本进行对比可以得到操作成本对比算表，如表2-3所示。表3-3 普通精馏与变压热耦合操作成本对比表操作方式公用工程操作成本对比（元/小时）总操作成本对比（元/小时）冷凝器再沸器普通精馏42.7766434.466477.17热耦合42.7735537.4635580.23成本节约分率46.48%通过对比可以看出，若按年生产时间7200小时计，采用热耦合技术每年可节约操作成本2.23亿元人民币。可见利用热耦合技术具有很大的发展前景与应用范围。3.3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3-2 所示。图3-2 异丁烷精制塔（T0102）热泵精馏表3-4 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1514.861571.42-3058.98塔顶气相压缩式热泵精馏367.38-1394.761762.14节能分率42.39%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，节能分率达42.39%。第四章 设备创新本项目创新性的在甲醇脱水塔采用固阀塔盘，有效提高分离效率，降低工艺能耗。VG固阀塔盘的特点浮阀塔盘在甲醇水分离塔中运行过程中易发生筛孔堵塞，严重影响系统脱水，而且又增加了甲醇消耗。更换为固阀塔盘后，塔板不但不容易堵塞，而且操作弹性大，能满足系统要求。VG 固阀塔板由VG-0及VG-9组合而成，VG-0固阀顶盖是平的，V