7-创新性说明书

年产5000吨叔丁胺项目 创新性说明书目录第一章 设计理念- 1 -1.1 资源利用方案创新- 1 -1.2 节能创新- 1 -1.3 清洁生产创新- 1 -第二章 创新性说明- 3 -2.1工艺方案及设备创新- 3 -2.1.1膜分离器的使用- 3 -2.1.1隔壁精馏塔的使用- 3 -2.2工艺路线的改进和创新- 4 -2.2.1叔丁胺精馏工段流程优化- 4 -2.2.2双效精馏技术的使用- 5 -2.2.3增设残液循环回收处理工段- 5 -2.3 Risk System环境风险评估系统- 6 -2.4 换热网络- 7 -湘潭大学 3+2= 队 第一章 设计理念1.1 资源利用方案创新随着世界经济的不断发展和石油危机的愈演愈烈，对石油化工产品的合理利用已经变的刻不容缓。近年来，在国家大力倡导建设节约型社会的大环境下，资源化利用已经成为化工行业的主题之一。碳四抽余油作为石油化工生产过程中的重要产品，在国内一直以来都没有得到很好地利用，很大一部分作为燃料直接烧掉，这不仅浪费了资源，而且在燃烧过程中会产生大量的污染。该项目采用的原料是来自于齐鲁石化公司乙烯生产工序的裂解副产物裂解碳四经过丁二烯抽提后的抽余碳四。通常副产的碳四馏分为原料总量的8%-10%(质量)，异丁烯含量高达40-50%，故抽余碳四馏分是生产异丁烯最经济、最方便的原料。本项目通过 MTBE裂解法提纯抽余碳四中的异丁烯，剩余的醚后碳四用作其他用途，充分的利用了原料，得到了良好的经济效益。1.2 节能创新随着能源价格的增长，传统的高能耗企业逐渐向节能型企业发展。在这种趋势下，节能技术应运而生，从单个设备的改进到全局的热量集成，节能技术不断的完善发展。在本设计中，我们根据实际生产情况，利用高压塔顶的蒸汽潜热向低压的再沸器提供能量，通过设计双效精馏法改变传统常规精馏方法，不仅减少了一个冷凝器和一个再沸器的设备投入，而且节能效果显著。在本设计中，精馏阶段产生的残液中含有可用的原料物质，我们对其进行进一步精馏纯化从而回收利用，将其循环使用既节约了残液的处理费用，同时减少了原料的投入使用。1.3 清洁生产创新本项目采用先进的工艺技术，积极响应国家“节能减排”的号召，践行“绿色化学”十二项原则原子经济性，以齐鲁石化公司乙烯生产工序的裂解副产物裂解碳四，经过MTBE合成工段、提纯工段、裂解工段、异丁烯提纯工段、叔丁胺合成工段以及叔丁胺双效精馏工段深加工，最后生产叔丁胺产品。同时采用异丁烯和液氨直接反应合成叔丁胺的理想工艺路线，是符合绿色化学、环境友好、清洁生产理念的理想工艺路线。本工艺污染物排放量少，所有的废水、废气均采取了循环回收使用或其他可行的处理方法进行处理，处理后的废水、废气可以达到国家标准规定的排放指标。本项目的大部分固体废物可综合利用，需要进行堆放的废渣中含有毒物质可以直接堆放，废弃的固体催化剂可回收至催化剂处理公司循环使用。同时使用高效清洁的分离提纯设备如膜分离器，既减少了高能耗高污染设备的使用，又提高了分离提纯的效率。因此本项目符合清洁生产的要求。第二章 创新性说明2.1工艺方案及设备创新2.1.1膜分离器的使用采用先进的膜分离技术，对于能耗比较大、甲醇含量较低的碳四组分，采用代替传统的精馏工艺和设备，分离了进料中带甲醇的流股和产品MTBE，使一股出料中的MTBE产品纯度能达到99.99%，所以利用膜分离的方法提纯MTBE能收到很好的经济回报；另一股甲醇出料进行循环，大大减少了新鲜甲醇的补充量，每年可节省生产成本约145万元，具有显著经济效益。由于Aspen Plus没有膜分离模拟单元，因此采用Aspen用户模型模拟该分离过程，模拟示意图如下图2-1。图2-1 膜分离单元示意图2.1.1隔壁精馏塔的使用采用隔壁精馏塔对废液废气进行提纯精制，得到较高纯度含有1-丁烯的醚后碳四做为副产售出。隔壁塔由两个塔体（一个主塔和一个副塔）以及一个全凝器、一个再沸器组成。另外，由于使用隔壁塔代替双塔，还可节省设备投资。隔壁精馏塔模拟流程图见图2-2。图2-2 隔壁精馏塔模拟流程图2.2工艺路线的改进和创新2.2.1叔丁胺精馏工段流程优化对于第六工段叔丁胺精馏工段，工业上一般采用三塔流程分离氨、异丁烯和叔丁胺，即氨精馏塔、异丁烯精馏和叔丁胺精馏塔。常规流程中由于反应后得到的叔丁胺中含有部分氨和异丁烯，前两个精馏塔的主要作用是脱除氨和异丁烯，从而进一步将叔丁胺纯化。而在本设计中，我们通过在第六工段中加入双效精馏的设计，在第二个塔中即将异丁烯和叔丁胺同时分离出来，使异丁烯在第二个塔即脱除干净，故省去了一座精馏塔。通过优化将叔丁胺精馏工段由三塔改为两塔，简化了流程，节省了设备投资。改进后的叔丁胺精馏工段流程如下图2-3所示。图2-3 叔丁胺精馏工段流程图2.2.2双效精馏技术的使用在叔丁胺精制单元中，为了充分降低精馏塔的能耗，本项目对叔丁胺精馏塔采用双效精馏技术，该工段模拟流程图见图2-4。双效精馏技术利用高压塔顶的蒸汽潜热向低压的再沸器提供能量，通过设计双效精馏法改变传统常规精馏方法，把普通蒸汽的冷凝热合理的利用，实现精馏塔塔内和塔尖的热集成，大幅度的降低能量的消耗；同时也减少了一个冷凝器和一个再沸器的设备投入。分别对单塔精馏和双效精馏进行比较，双效精馏的热能利用率比单效高，双效精馏比单效要节能。双效精馏与传统工艺上的单塔精馏相比节能达15%-35%。图2-4 双效精馏流程图2.2.3增设残液循环回收处理工段增设了残液回收处理工段，有效回收了甲醇、液氨和异丁烯，减少了原料的使用和消耗，增加了产品产量，节省了原料的投资。一般的生产工艺并没有对残液中的有用组分进一步回收处理，最简单的做法是将分离产生的重组分用做燃料油，尾气送燃气总管作为燃料气，或将残液送至公用工程使用。这样的做法既浪费了原料和产品，又没有回收残液中的有用组分，增加了处理成本，尤其对成本较贵的组分，更加缺乏经济性。因此本设计将含有原料流股的残液进行循环回流处理，如下图2-5所示。图2-5 残液循环回收流程图2.3 Risk System环境风险评估系统Risk system（环境风险评价系统）为依据建设项目环境风险评价技术导则（HJ/T169-2004）结合安全评价中与环境风险评价关系密切的部分内容编制而成，是一个对在建项目进行安全评价和环境风险评价的系统。软件主要分为原项分析、火灾爆炸事故模型预测和泄漏事故模型预测三个功能模块。其中事故预测中包含有池火事故预测、蒸汽云爆炸模型预测、大气中的扩散预测（多烟团模型）、沸腾液体扩展蒸汽爆炸（火球BLEVE）模型预测等多种预测模型。数据库中提供了几百种物质的物化数据，可通过程序直接调用。通过安全评价和环境风险评价，有助于安全生产和各项安全规范的制定。对池液氨典型泄漏事故模拟预测如图2-6所示。图2-6液氨典型泄漏事故模拟预测2.4 换热网络本项目组利用Aspen Energy Analyzer V8.4软件对换热网络进行热集成及优化，最大化利用内部热量，减少公用工程的消耗，达到节能效果。经过热集成优化后，工艺可可节约33.73%的热公用工程资源，节约28.30%的冷公用工程资源。同时本装置降低了55.46%的总年度费用，64.34%的操作成本。图2-7 优化后的换热网络表2-1换热网络优化前后的比较项目初始优化后节能率Tota