4-创新性说明书

中海壳牌年产11.7wt聚甲基丙烯酸甲酯项目创新性说明书中山大学Triumph团队29目录第一章 生产资料来源的创新1第二章 生产过程的资源利用创新22.1 原料的创新22.2 产品方案的创新2第三章 工艺上的创新33.1 将粗分离与精细化生产进行有效结合33.2 生产工艺技术的创新43.3 过程步骤的组合创新43.4 三级串联反应流程7第四章 分离过程的创新84.1 共沸精馏分离装置及其水循环84.2 分子筛膜分离技术84.3 膜分离调变甲基丙烯酸甲酯的精制9第五章 过程节能的创新135.1 换热网络的优化135.2 精馏过程的热泵塔的使用145.2.1热泵塔背景介绍145.2.2 热泵精馏的类型145.2.3 热泵塔的应用175.3 过程节能前后对比19第六章 催化剂的创新216.1 异丁烯水合催化剂的创新216.2 叔丁醇氧化催化剂的创新216.3 甲基丙烯醛氧化酯化催化剂的创新21第七章 环境保护的创新22第八章 工业三废的处置策略的创新238.1 废液处理238.2 废气处理248.3 废固处理24第九章 过程设备的创新259.1 新型高效3D圆阀塔板259.2 新型CQF型工程塑料磁力泵259.3 强化传热的装置269.4 钢管防腐蚀措施27第一章 生产资料来源的创新本工艺所采取的C4法生产甲基丙烯酸甲酯的原料来自于惠州大亚湾石化工业区的中海-壳牌石油化工有限公司。广东省是石化炼化大省，是一个良好的原料来源之地，而大亚湾石化工业区则是这个大省的石化产业园区的重要支柱之一。随着近几年经济的发展、对外进出口贸易的频繁，大亚湾石化工业区亦不满足于现有的生产规模，推出了大亚湾石化工业区二期、石化工业区三期等等一系列发展方案，因此中山大学Triumph团队选择广东省惠州市大亚湾石化工业区作为生产基地。而中海-壳牌石油公司也在将来有进一步扩大的趋势，其中之一便是C4的抽余炼化装置，中海油抽余C4的组成成分如下从表中可见，其中异丁烯占据了其大部分组分，具有十分广阔的开发利用前景：表1-1 抽余C4组成成分异丁烷异丁烯1-丁烯丁二烯正丁烷反式2-丁烯顺式 2-丁烯含量2.9046.3730.63痕量6.259.124.03沸点/-11.7-6.9-6.3-4.4-0.50.93.7相对挥发度1.2091.0701.0481.0000.8710.8430.770由于中海-壳牌石油的C4抽余裂解装置规模巨大，是整个惠州石化产业园的重要部分，因此中山大学Triumph团队选择了为中海-壳牌石油公司作为总厂，其C4抽余裂解装置作为异丁烯的来源组成，建设中海-壳牌年产11.7万吨/年聚甲基丙烯酸甲酯分厂。有效提高了资源的利用效率，增强了总厂的经济效益，为创造更多的中海油公司创造更多的化工产品添砖加瓦。第二章 生产过程的资源利用创新2.1 原料的创新选用的化工生产原料过程中常见的水、叔丁醇、空气，充分利用一切可以利用的积极因素，实现对水、有机溶剂乙酸乙酯、叔丁醇的最大利用，有效提高生产效率，实现空气利用的最大化。2.2 产品方案的创新经过深入调研之后，本项目对产品方案进行了以下创新：（1）选择了聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）作为我们生产过程中所需要的产品，有效拉长了精细化工品的生产线，提高了产品的附加利用价值；（2）联合石化园区的周边下游企业，可以切换生产线，当经济效益不好的时候可以选择性输出甲基丙烯酸甲酯作为产品，有效实现产品的灵活切换提高经济效益；（3）采用了多级反应与循环回收的利用策略，在前期叔丁醇水合步骤，采取三级反应措施，反应掉了原料中接近95的异丁烯，提高异丁烯的转化率，提高生产的经济效益；（4）作为分厂在前期分离过程中承担了主厂的C4精馏塔的初步纯化任务，能够将原料中的异丁烯进行充分的利用并将多余的C4组分打回总厂甚至是其余石化园企业，为总厂、石化园企业的后续生产提供了方便。第三章 工艺上的创新3.1 将粗分离与精细化生产进行有效结合作为分厂，我们将总厂的C4分离装置与异丁烯后期的生产线进行有效的偶联，做到了分工化、专业化、精细化生产，将其余的C4组分分流至石化园区的其他企业，有效的提高了生产过程的专一性，加强了本厂的可嵌入性，充分实现了资源化、集约化应用，有效的将整个厂集成于惠州石化产业园，形成了有效的融合体系，提高了惠州石化产业园的经济效益。以下是本厂的初分离装置图：图3-1 初分离装置塔顶蒸汽出料组成：表3-1 塔顶蒸汽组成组分摩尔流量正丁烷异丁烷异丁烯1-丁烯顺式-2-丁烯1，3-丁二烯反式 2-丁烯1S1(kmol/hr)5.7223082.49469241.3224527.295813.5913190.2754598.1272531S3(kmol/hr)3.3109092.49469241.322263.6541610.0005930.2754572.2394941S4(kmol/hr)2.4113992.83E-090.0001830.000360.265851.86E-0632.85392对异丁烯进行粗分离后，C4组分的二丁烯相关产品的纯度被初步提高，为后期生产带来便利，与此同时，在塔釜得到了纯度较高的1-丁烯打回总厂，给下游的相关石化进行后续的生产，提高了本厂在石化产业园区域的整体可嵌入性。3.2 生产工艺技术的创新采用了C4手段生产甲基丙烯酸甲酯，相较于传统的甲基丙烯酸甲酯的生产工艺丙酮醛醇法（ACH法）而言，本法不采用氢氰酸、硫酸等物质，有效的减少了对于环境的破坏，减少了由于不确定性因素造成的生产原料的泄露对环境造成的不利影响，面对于甲基丙烯酸甲酯生产的C2法而言，本工艺流程的主要催化剂、专利技术主要由中科院过程所张锁江院士团队进行的开发研究，不存在由巴斯夫、壳牌等欧美公司主导的C2法生产甲基丙烯酸甲酯的催化剂技术性封锁壁垒（至今未曾有技术转让意向）。对比于日本三大甲基丙烯酸甲酯生产巨头的工艺而言，我们的主要工艺采取了南开大学的的NKC-9型树脂、乌克兰Zhevinevski教授的改性催化剂、张锁江院士科研团队的催化剂，相较于山松节男（旭化成科技有限公司）团队所研制的催化剂（产率约90）而言，甲基丙烯醛的转化率可以提升至99.7与甲基丙烯酸甲酯的产率可以达到95.5，每一个反应车间的目标产物产率都能够有所提高，有效的提升了经济效益。3.3 过程步骤的组合创新甲基丙烯酸甲酯的C4法流程是是上个世界八十年代日本三大化工巨头三菱人造丝、住友化学、旭化成科技分别独立开发的，三套流程各有不同，各有优点，按照前述顺序其流程与过程设备分别如下图所示：图3-2 三菱人造丝C4法图3-3 住友化学C4法图3-4 旭化成C4法其物质的转化流程图如下所示：在生产甲基丙烯酸甲酯的过程中，如果经历中间的甲基丙烯酸步骤时势必会对设备造成巨大的经济成本的上升反应与分离设备的建设成本、甲基丙烯酸生产、分离装置的维护成本、维持甲基丙烯酸装置的能量、人力成本等，因此，在这些高成本的情况下，旭化成科技的工艺手段就具有十分广阔的竞争力，能够有效的缩短生产过程所必需的时间、土地、人力等成本，提高分厂的经济效益。但是，与此同时，不得不忽视的一个问题是，住友化学与旭化成科技的C4法生产甲基丙烯酸甲酯的时候对异丁烯的要求是99.99（接近高纯度异丁烯），对前半期分离要求较高，同时考虑到异丁烯从烃类组分中分离现在多采用的工艺是异丁烯甲基叔丁基醚异丁烯这一流程进行生产分离，甲基叔丁基醚这一中间体不符合2018年全国化工设计大赛任务书的精神要求，而叔丁醇-水这一共沸组成相较于烃类组分更加容易分离，因此在提纯分离这一方面，采用了三菱人造丝的异丁烯叔丁醇这一转化流程，作为前期为甲基丙烯醛的生产而准备的分离流程，再生产过程中，采用叔丁醇作为助剂，有效的克服了异丁烯难溶于水这一问题，有效的减少了反应的传质过程中的气象阻力，后半程则再叔丁醇氧化成为甲基丙烯醛之后采用旭化成法的一部氧化酯化法（D.O.E法）进行甲基丙烯酸甲酯的合成，这样可以有效的规避了采用三菱人造丝法生产过程中，因为产生甲基丙烯酸这一中间体产物而导致的生产过程中的能量、设备等不必要的支出损耗，同时又可以避免严苛的原料供应要求，有效整合工艺手段资源，提高了产品的市场竞争力。因此在工艺上本生产流程采取了三菱人造丝法-旭化成法的高效结合，将二者的优点结合，整合国内外现有的催化剂发展能力，充分发挥生产的优势。3.4 三级串联反应流程在叔丁醇水合阶段，考虑到异丁烯水合叔丁醇的时候转化率约为82.53，因此，为了提高对于异丁烯组分的利用程度采用了多级串联的“反应-分离”耦合的单元操作过程，三级串联反应流程，充分提高了整个流程的原子利用率，增加了分厂的经济效益。与此同时，在反应的流程中，有效的利用了醇水这一共沸体系的分离特点，有效的将异丁烯与其他C4杂质烃的分离转化为醇类与其他C4杂质烃的分离，有效的提高了分离效率，降低了生产流程的操作成本。图3-5 异丁烯水合三级串联装置（图中橙色框部分）第四章 分离过程的创新4.1 共沸精馏分离装置在工艺内部流程的设计上，我们在第二工段甲基丙烯醛的合成工段采用了张锁江院士团队的甲基丙烯醛的水-甲醇共沸精馏分离专利相较于传统的甲基丙烯醛的四塔提浓流程，本流程将前期的共沸分离与后期的氧化酯化工艺进行了有效的偶联，夹带剂甲醇同时也是后期所必须的反应物，这样有效提高了产品的效率、直接削减了夹带剂回收的设备成本，相较于传统的乙醇共沸剂，可以做到后削减后期分离乙醇的成本，相较于能耗较低但是黏度与成本均较高的离子液体洗涤分离方法，本工艺能够有效的降低吸收甲基丙烯醛的物料成本、操作条件与能量成本，有效提高了原料的利用效率。在这个过程中，本流程全程无需外界输入大量的水进行生产，有效地打造资源节约型、环境友好型生产；表4-1 不同甲基丙烯醛分离工艺对比方法乙醇共沸法离子液体洗涤法甲醇共沸法溶剂乙醇1-烯丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐水用量大小大能耗大小大循环利用率低高高溶剂成本中高低后期分离成本高低低原理共沸剂萃取剂共沸剂、反应原料图4-1 异丁烯氧化车间流程4.2 分子筛膜分离技术在第三工段，我们采用了江西师范大学的甲基丙烯酸甲酯体系的甲醇的分子筛膜分离技术（CN 101857522 A），有效的进行了甲基丙烯酸甲酯的膜分离操作与共沸精馏操作进行结合，能够做到生产流程的甲醇99回收，有效减少了甲醇的损耗、排放，具有环境与经济的双重效益；图4-2 分子筛膜分离4.3 膜分离调变甲基丙烯酸甲酯的精制同样是在甲基丙烯酸甲酯-水-甲醇的三元共沸体系中，我们进行了一下两种方案的考量。（1）双塔顺流精制甲基丙烯酸甲酯：对Luyben的平流加料二效分离甲醇-水这一共沸混合物分离工艺进行研究，在该工艺中，高压塔顶蒸气在低压塔再沸器中冷凝，部分甲醇冷凝液作为回流返回高压塔，其余部分作为产品采出。低压塔塔顶蒸气在冷凝器中冷凝，冷凝温度由冷凝器冷却水的温度和水量控制，高压塔的压力由低压塔再沸器产品采出量控制。并在设计分离的过程中借鉴了国立台湾大学化工系钱义隆教授团队的论文成果（DOI号：10.1021/ie102570n），将甲醇的分离工艺运用在甲基丙烯酸甲酯的分离操作上，将三塔精制改良成为适合本套装置地甲基丙烯酸甲酯三塔精制，使其与甲醇膜分离进行联合操作，可以有效减少了甲基丙烯酸甲酯的分离设备成本、操作成本、能量成本，提高了本厂生产过程中的经济效益。图4-3 钱义隆教授的塔设备图4-4 改进的塔设备(2)传统的共沸精馏方法及改进措施：利用ASPEN软件，选择UNIQUAC作为物性方法，对该混合物体系进行精馏曲线的合成分析以求搜寻共沸物所在的合适曲线，寻求操作以及解决方案：图4-5 ASPEN的共沸物分析报告图4-5为ASPEN的共沸物分析报告，从报告中可见该体系会有两种共沸物的存在 “甲基丙烯酸甲酯&水”与“甲基丙烯酸甲酯&甲醇”，其精馏合成曲线为：图4-6 精馏合成曲线三元共沸体系起始组成如下表4-2所示：表4-2 三元共沸体系起始组成成分甲基丙烯酸甲酯甲醇水摩尔分率0.01252690.9743550.0131281在图4-6中以A点标出来，利用传统的共沸精馏的理论分析连接甲基丙烯酸甲酯与甲醇的共沸混合物组成点与水的沸点构成第一条直线，并在体系的组成A点连接纯甲醇的点构成第二条直线，这样二者之间存在一个交点，只要有足够的理论版数，就可以达到从塔釜采出近似纯的水，在塔顶采出甲基丙烯酸甲酯和甲醇的共沸混合物，再对这一共沸体系进行甲醇的分子筛膜分离，最终就可以达到精致甲基丙烯酸甲酯的目的，最终达到这一分离过程。图4-7 分离装置因此采用膜分离与共沸精馏塔的联合操作可以有效的减少设备占地成本，降低本车间的设备运营维护成本。表4-3 成本比较表分离类型三塔流程单塔设备成本/万元32002000能量消耗成本/MW4648从表4-3可以比对，单塔流程在没有进行节能之前其设备成本低于三塔分离，能量成本略高于三塔流程，因此我们选用设备成本较低的单塔分离，但与此同时我们需要对设备进行相关的改造，以便进行深度的节能，提高利用效率。对甲基丙烯酸甲酯的共沸精馏分离塔进行改造时，由于考虑到反应体系存在甲基丙烯酸这一酸性组分的存在会对压缩机直接造成腐蚀，因此我们采用了开式热泵，以水作为开式热泵的工质进行甲基丙烯酸甲酯精制塔的节能改造，将其进行开式热泵塔改造，如下所示，红色部分即是开式热泵的循环工质水：图4-8 改造后的分离装置表4-4 单塔改造后的成本比较表分离类型三塔流程单塔单塔改造设备成本/万元320020002900能量消耗成本/MW464833.6对开式热泵改造后，本套装置的甲基丙烯酸甲酯精制流程能够有效减少能量成本、设备建设成本，因此，在甲基丙烯酸甲酯的精制分离过程中选用开式热泵塔交联甲醇的膜分离技术进行甲基丙烯酸甲酯的精制分离。第五章 过程节能的创新5.1 换热网络的优化采用Aspen Energy Analyzer软件对换热网络优化的策略，进行内部换热网络的优化，优化前后的换热网络如下图所示：图5-1 优化前的换热网络图5-2 优化后的换热网络5.2 精馏过程的热泵塔的使用5.2.1热泵塔背景介绍热泵精馏在下述场合应用，有望取得良好效果：(1)塔顶和塔底温差较小，因为压缩机的功耗主要取决于温差，温差越大，压缩机的功耗越大。只要塔顶和塔底温差小于36，就可以获得较好的经济效果。(2)沸点相近组分的分离，按常规方法，蒸馏塔需要较多的塔盘及较大的回流比，才能得到合格的产品，而且加热用的蒸汽或冷却用的循环水都比较多。若采用热泵技术一般可取得较明显的经济效益。(3)工厂蒸汽供应不足或价格偏高,有必要减少蒸汽用量或取消再沸器时。(4)冷却水不足或者冷却水温偏高、价格偏贵，需要采用制冷技术或其他方法解决冷却问题时。(5)一般蒸馏塔塔顶温度在38138之间,如果用热泵流程对缩短投资回收期有利就可以采用，但是如果有较便宜的低压蒸汽和冷却介质来源，用热泵流程就不一定有利。(6)蒸馏塔底再沸器温度在300以上，采用热泵流程往往是不合适的。以上只是对一般情况而言,对于某个具体工艺过程，还要进行全面的经济技术评定之后才能确定。5.2.2 热泵精馏的类型根据热泵所消耗的外界能量不同，热泵精馏可分为蒸汽加压方式和吸收式两种类型。蒸汽加压方式热泵精馏有两种：蒸汽压缩机方式和蒸汽喷射式。5.2.2.1 蒸汽压缩机方式蒸汽压缩机方式又可分为间接式、塔顶气体直接压缩式、分割式和塔釜液体闪蒸再沸式流程。1. 间接式热泵精馏(开式热泵精馏)当塔顶气体具有腐蚀性或塔顶气体为热敏性产品或塔顶产品不宜压缩时，可以采用间接式热泵精馏，见图5-3。图5-3 间接式热泵精馏流程图它主要由精馏塔、压缩机、蒸发器、冷凝器及节流阀等组成。这种流程利用单独封闭循环的工质（冷剂）工作：冷剂与塔顶物料换热后吸收热量蒸发为气体，气体经压缩提高压力和温度后，送至塔釜加热釜液，而本身凝结成液体。液体经节流减压后再去塔顶换热，完成一个循环。于是塔顶低温处的热量，通过冷剂的媒介传递到塔釜高温处。在此流程中，制冷循环中的冷剂冷凝器与塔釜再沸器合为一个设备。在此设备中冷剂冷凝放热而釜液吸热蒸发。间接式热泵精馏的特点是：(1)塔中要分离的产品与冷剂完全隔离；(2)可使用标准精馏系统，易于设计和控制；(3)与塔顶气体直接压缩式相比较，多一个热交换器(即蒸发器)，压缩机需要克服较高的温差和压力差，因此其效率较低。考虑到工质的化学稳定性，间接式热泵精馏应用的温度范围限制在130左右,而许多有机产品的精馏塔却在较高的温度下操作。与普通制冷剂相比，水的化学和热稳定性好，泄漏时对人和臭氧层无负效应，价格便宜，而且具有极好的传热特性，在热交换中所需的换热面积较小，特别适合精馏塔底温度较高的精馏系统。2. 塔顶蒸汽压缩式热泵精馏塔顶气体直接压缩式热泵精馏是以塔顶气体作为工质的热泵，其流程见图5-4，精馏塔顶气体经压缩机压缩升温后进入塔底再沸器，冷凝放热使釜液再沸，冷凝液经节流阀减压降温后，一部分作为产品出料，另一部分作为精馏塔顶的回流。图5-4 塔顶气体直接压缩式热泵精馏流程图塔顶气体直接压缩式热泵精馏的特点是：(1)所需的载热介质是现成的；(2)因为只需要一个热交换器(即再沸器)，压缩机的压缩比通常低于单独工质循环式的压缩比；(3)系统简单，稳定可靠。塔顶气体直接压缩式热泵精馏适合应用在塔顶和塔底温度接近，或被分离物质因沸点接近难以分离，必须采用较大回流比的情况下，因此需要消耗大量加热蒸汽（即高负荷的再沸器），或在低压运行必须采用冷冻剂进行冷凝。为了使用冷却水或空气作冷凝介质，必须在较高塔压下分离某些易挥发物质的场合。当选用热泵精馏时，能源费用急剧下降。此时，冷却水温度已不再是决定因素，精馏塔可在更低的压力下操作，既简化了分离过程，又降低了设备成本。5.2.2.2 塔釜液相闪蒸式热泵精馏闪蒸再沸是热泵的一种变型，它以釜液为工质，其流程如图5-5所示。与塔顶气体直接压缩式相似，它也比间接式少一个换热器，适用场合也基本相同。不过，闪蒸再沸在塔压高时有利，而塔顶气体直接压缩式在塔压低时更有利。图5-5 闪蒸再沸式热泵精馏流程图5.2.3 热泵塔的应用5.2.3.1 第一车间的热泵塔改造在第一工段注意到异丁烯粗分离塔的塔顶塔釜温差小于36，C4组分内部进行分离的温差推动力不甚大，又考虑到C4烃类组分对于压缩机等设备不具有较大的腐蚀性，所以对异丁烯的粗分离塔采用塔顶压缩式热泵进行过程节能方面的改造。图5-6 第一车间塔设备改造前后对比图表5-1 第一车间普通塔与闭式热泵塔负荷比较塔设备类型普通塔闭式热泵塔塔顶冷凝器负荷(MW)2.500.42塔釜再沸器负荷(MW)2.450.19压缩机负荷(MW)00.22总负荷（热电系数记为4）(MW)4.951.49节能前后,能量消耗减少约为70，有效地提高了本套装置的节能性能！5.2.3.2 第二车间热泵塔改造与此同时，在第二工段也注意到了这个问题在甲基丙烯醛的共沸精馏塔中，在优化后的塔设备物流参数中可见塔顶塔釜温差小于36，并且，体系中不存在腐蚀性物质，所以，选择闭式热泵进行热泵精馏塔的改造，如下图：图5-7 第二车间塔设备改造前后对比图改造前后的能量负荷如表5-2所示：表5-2 第二车间普通塔与闭式热泵塔负荷比较塔设备类型普通塔闭式热泵塔塔顶冷凝器负荷(MW)5.531.20塔釜再沸器负荷(MW)5.130.10压缩机负荷(MW)00.80总负荷（热电系数记为4）(MW)10.664.5节能前后,能量消耗减少约为57，有效地提高了本套装置的节能性能！5.2.3.3 第三车间热泵塔改造在第三工段，甲基丙烯酸甲酯的公共沸混合物的分离流程中，考虑到产物中会存在有甲基丙烯酸这一具有腐蚀性地物质，所以，我们对精馏塔进行了开式热泵改造（以水作为循环工质），下图为开式热泵改造的对比图：图5-8 第三车间塔设备改造前后对比图改造前后的能量负荷如下表所示：表5-3 第三车间普通塔与开式热泵塔负荷比较塔设备类型普通塔开式热泵塔塔顶冷凝器负荷(MW)5.401.25塔釜再沸器负荷(MW)5.500压缩机负荷(MW)01.55总负荷（热电系数记为4）(MW)10.97.45节能前后，能够有效节能约31，减少了碳排放量，提高可持续发展性能。5.3 过程节能前后对比表5-4 换热网络优化前后能耗对比表公用工程属性优化前优化后优化实际节能总公用工程用量MW1809050热公用工程用量 MW966334冷公用工程用量 MW842767由表5-4知，采用换热网络与过程节能方法的改造之后，我们的流程成功进行了50的节能，其中冷公用工程的用量大大减少，提高了整个生产过程的能量利用效率，有效降低了本厂的能量费用与消耗成本！第六章 催化剂的创新6.1 异丁烯水合催化剂的创新相较于传统的叔丁醇水合法，本法不采用硫酸作为催化剂，采用天津南开科技有限公司生产的NKC-9型苯乙烯交联型磺酸集团树脂，有效减少设备的酸腐蚀损耗，降低了设备的维护成本，设备的设计成本，大大提高了生产过程的安全性，适用性，环境友好性；6.2 叔丁醇氧化催化剂的创新在甲基丙烯醛的氧化部分，采用了乌克兰理工学院的Zhevinivsky教授催化剂，对比于以往的催化剂，这种催化剂可以氧化叔丁醇生成甲基丙烯醛 ，有效避开了异丁烯氧化甲基丙烯醛所需要的严格的操作条件；6.3 甲基丙烯醛氧化酯化催化剂的创新在甲基丙烯酸甲酯的反应流程中，利用张锁江院士团队的催化剂，相较于同类型的氧化金高效催化剂，本催化剂能够有效降低生产过程的必要成本，对比于旭化成的催化剂，本催化剂性能有效提高反应物的转化率、选择性。第七章 环境保护的创新本项目采用两大一小三循环有效减少生产过程中废水、VOCs的排放，提高了资源利用效率，图7-1、7-2分别为甲基丙烯醛氧化车间、甲基丙烯酸甲酯聚合车间的循环步骤：图7-1 甲醇循环图图7-2 乙酸乙酯循环图两大一小三循环策略的具体论述如下：（1）在氧化酯化部分，采用了膜分离技术实现了将产品中的大部分甲醇进行分离回收循环（小循环）在甲基丙烯酸甲酯的分离过程中使用了国立台湾大学提出的两塔一罐策略的改善方案，将精制得到的甲基丙烯酸甲酯和甲醇的共沸物蒸汽进行与膜分离器二次结合，实现了未反应完毕的甲醇的全部循环（大循环）；（2）在甲基丙烯酸甲酯的聚合部分采用了低压闪蒸实现溶剂乙酸乙酯的大部分循环，减少了生产过程中VOCs的排放（大循环）。其中，甲基丙烯酸甲酯车间的循环物质是甲醇，聚甲基丙烯酸甲酯的车间循环的物质是乙酸乙酯，通过这些在生产过程中消耗量巨大的物质的循环利用，最终提高了流程的生产效率，增加了本厂的经济效益。第八章 工业三废的处置策略的创新本分厂主要污染源以及主要污染物如表8-1所示：表8-1 主要污染源及主要污染物汇总表状态名称组成流速/(kg/h)总量（万t/a）废液甲基丙烯醛热泵精馏塔釜液水、甲基丙烯醛930514.9甲基丙烯酸甲酯热泵精馏塔釜液水、甲基丙烯酸、甲醇16552.6甲基丙烯酸提浓塔釜液水、甲基丙烯醛100.016废气中空纤维膜分离器气体异丁烯、异丁烷等4531036.2中空纤维膜分离器甲醇、甲基丙烯酸甲酯等4936439.5无组织废气甲醇、异丁烯、甲基丙烯酸甲酯31.6废固NKC-9型苯乙烯磺酸基交换树脂NKC-9型苯乙烯磺酸基交换树脂2.8叔丁醇氧化催化剂Fe、Te、Mo、Ox3.7Pd5Bi12Fe/SiO2-MgO分子筛Fe、Pb、Bi、MgO、SiO21.2噪声设备运转噪声压缩机、机泵、电机噪声8.1 废液处理项目产生的污水主要包括工艺废水、生活污水、净化水站污水等废水和工艺循环水站外排污水。工艺废水主要包括MAL水洗产生废水等，主要成份为甲醇、MAL等，均可送至总厂下属的污水处理厂进行回收处理。废水回收变为生活用水要达到城镇污水再生利用城市杂用水水质（GB/T18920-2002）、城镇污水再生利用工业用水水质（GB/T19923-2005）标准要求及园区内水回用企业水质要求。项目防治分区，划分重点污染区和一般污染区；设置多个排水管网，将污水分级处理；采用以SBR生化技术为基础的CASS周期循环活性污泥法处理污水装置。CASS工艺在原来SBR工艺的基础上设置了预反应池，实现连续进水间歇排水的目的，还在原来工艺的基础上设置多级曝气池，实现厌氧菌和好氧菌的综合利用。外排水经过处理达到外排水标准。循环水在外排水的基础上通过聚偏氟乙烯中空纤维膜组件处理达到循环水标准。本工程设有循环水站，其主要任务是通过一整套完整的废水循环装置将生产废水经过预处理，化学中和池以及一级、二级生化池曝气处理再经放流池加药处理使废水达到广东省排放污染物排放限值一级标准。一部分水达标外排，大部分水再经一套高效纤维过滤系统，即聚偏氟乙烯中空纤维膜组件处理，使废水达到再生水用作循环冷却用水的水质控制标准工艺产品水标准，循环利用。具体处理流程如图8-1所示。每年节省废水处理费用约61万元。图8-1 废水处理具体流程图污水处理后出水达到城镇污水处理厂污染物排放标准一级 A 标准要求。8.2 废气处理本项目废气主要成分是轻烃气体。对于轻烃气体，本项目使用高温燃烧法。高温燃烧( AOGI) 是处理各种含有机类污染物尾气的最为有效的方法，国外同类装置大多采用这种方法处理有机类污染物。高温燃烧法的主要设备是1台焚烧炉。本品中轻烃气体较纯且排放量较少，送往总厂焚烧炉集中处理。8.3 废固处理本项目产生的生活垃圾废固，属于一般固废。按人均0.2kg/d计算，生活垃圾产生量为10t/a。生活垃圾实行袋装化管理，定点封闭储存，及时清运，送入垃圾处理中心。本项目产生的催化剂废固，产生量为67t/a。其中贵金属含量高，且催化剂可回收再生，因此送回供应商进行回收处理，同时以旧换新，减少生产成本。第九章 过程设备的创新9.1 新型高效3D圆阀塔板本项目在脱重塔中采用新型高效3D圆阀塔板（专利：浮阀鼓泡器，专利号ZL01265985.1），将3D圆阀周边设计成锯齿状的下凹导流片结构，使气液接触周长比同样开孔面积的F1浮阀周长增加为了减少阀顶的传质死区，3D 圆阀中央向下开出3个鼓泡口，鼓泡口连着下凹的导向片，结构如图5-8所示。图9-1 3D圆阀塔板结构示意图新型高效3D圆阀塔板具有以下特点：（1）圆阀周边的下凹导流片和圆阀顶端开设的下凹导向片使上升的气流从多个方位进入液层，形成了一个分层次多方位的鼓泡立体传质模型，使鼓泡均匀细化，传质更加充分，提高了传质效率；（2）减弱了低负荷下部分浮阀关闭所引起的脉动现象，降低了总板压降；（3）阀孔的特殊设计使3D圆阀克服了F1型浮阀在阀孔中旋转、导致浮阀易磨损和脱落且不稳定的缺点等；（4）在塔板的弓形区域合适的方向布置该阀，通过阀的顺流导向，可以减弱或消除塔盘弓形区域的涡流和滞流死区；（5）阀顶导向片和周边区域的导流片的低位设计，使从阀顶鼓泡口和周边导流片的缝隙斜向鼓出的气泡通过板上液层的距离加大，气液两相接触时间增长，从而气液两相传质更加充分，也减少了雾沫夹带。因此，在此处采用新型高效3D圆阀塔板能极大地提高传质效率，加强塔的分离能力。9.2 新型CQF型工程塑料磁力泵本项目采用了一种新型的CQF型工程塑料磁力泵，CQF型工程塑料磁力泵(下简称磁力泵)是应用现代磁学原理，将永磁联轴器的工作原理工作原理无接触的传递扭矩的新型泵，当原动机带动外磁钢转动时，通过磁场的作用驱动内磁钢转子同步旋转，而内磁钢转子和叶轮连成一体，从而达到无接触带动叶轮转动之目的。磁力泵以静密封取代动密封，使泵的过流部件处于完全密封状态，彻底解决了其它泵的机械密封无法避免的跑、冒、滴之弊病；是消除环境污染，创造“无泄漏车间”、“无泄漏工厂”，实现安全、文明生产的理想用泵。磁力泵选用耐腐蚀、高强度的工程塑料、钢玉陶瓷、不锈钢作为制造材料，因此它具有良好的抗腐蚀性能，并可以使被输送介质免受污