2010WORD5-创新性说明

中国石化炼油化工股份有限公司100千吨/年真空和45千吨/年电子商务项目的创新规范2019“东华科技-恒易石化杯”第十三届全国大学生化学设计竞赛中石化炼化年产10万吨醋酸乙烯和4.5万吨碳酸乙烯项目创新指令丹东路1队小组成员：崔荣凯、赵越、崔、指导老师：冯瑞江、王吉林、龙文宇、鞠佳、梁创新指令中国经济发展进入新常态，作为国家基础、国家工具和国家基础的制造业面临新的挑战。特别是对于传统制造业化学工业来说，资源和环境约束不断加强，以资源要素投入和规模扩张为主的粗放型发展模式已经不可持续。只有遵循中国制造2025提出的指导思想，才能坚持绿色发展，以创新为动力，加强节能环保技术、工艺和设备的推广应用，全面实施清洁生产，发展循环经济，提高资源循环利用效率，构建绿色制造体系。只有走生态文明的道路，才能实现中国化学工业的转型升级，才能为其他产业的进步和中国科学技术、经济社会的发展提供必要的物质基础。这个项目是设计一个醋酸乙烯生产分厂。本项目所需原料主要为中国石化中科炼化有限公司的乙烯、醋酸、氧气等产品。采用醋酸乙烯管式固定床反应器制备高纯度醋酸乙烯酯。为了实现中国制造2025中提出的2020年绿色发展目标，乙烯工艺的二氧化碳副产品被回收利用。碳酸乙烯酯的生产部分因此被添加到该工艺中。提高附加值和利用率可以扩大总厂的经营范围，实现多元化经营。也可为醋酸乙烯和碳酸乙烯酯的下游产业链项目提供原料，与中国科技集团公司炼油化工一体化项目的原料-产品系统相结合。1.产品结构创新二氧化碳的捕获和应用符合国家发展和改革委员会2013年新修订的产业结构调整指导目录(2011 年本) (2013年修订)第19条第一类鼓励类第11项石化行业“四氯化碳、四氯化硅、单甲基氯硅烷、三甲基氯硅烷等副产品的综合利用，二氧化碳的捕获和应用”。为此，本项目采用二氧化碳捕集利用，生产高附加值的电池级碳酸乙烯酯。本项目高附加值的电池级碳酸乙烯酯选择市场空间大、盈利性好、技术难度低的碳酸乙烯酯产业链作为产品。乙烯工艺二氧化碳副产物的回收利用，在该工艺中增加了碳酸乙烯酯生产工段，提高了附加值和利用率，扩大了总厂的经营范围，实现了多元化经营。它还可以为醋酸乙烯和碳酸乙烯酯的下游产业链项目提供原料，并与中国科技集团公司炼油化工一体化项目的原料-产品系统相结合。2.中空纤维膜分离反应器本项目气体部分水洗塔塔顶流出物含有大量惰性气体(CO2等)。)，采用常规精馏分离时，易在精馏塔内积累，造成事故。因此，不应采用整改操作。在工业上，通常采用变压吸附或膜分离来去除惰性气体。其中，上海石化、茂名石化等许多企业采用膜分离技术从乙烯中分离出惰性气体。本项目选用美国MTR公司的聚偏氟乙烯中空纤维膜分离器。在反应器流出物被中空纤维膜分离器分离后，二氧化碳从该图可知，当液相与气相的摩尔比为约75%时，水和乙酸乙烯酯具有共沸区，因此有必要打破共沸状态。该工艺选择使用双效差压分离塔和分相储罐群来分离水和醋酸乙烯酯。与现有工艺方法相比，该工艺采用相分离精馏技术，简单易行，很好地解决了水和醋酸乙烯酯的共沸问题，简化了工艺流程，从而降低了设备投资和运行成本。4.节能优化节能换热网络整个过程包括换热网络的设计和能量的回收。优化后的换热网络如图所示。图2优化的热交换网络从换热网络的结果表可以看出，由软件自动设计的换热网络中存在环路，应尽可能消除环路。我们通过手工设计来修改它们。同时，采用热泵蒸馏技术和双效蒸馏技术。热泵蒸馏技术在本项目过程中，醋酸精馏塔T0302塔顶温度为132，塔底温度为155，温差为23，可通过热泵进行精馏，达到节能效果。精馏塔顶部和底部的温度超过了夹点。同时，从冷、热物料的组合曲线可以看出，在物料汽化潜热引起的夹点两侧存在一个“热平台”，使得该过程中可回收的热量很小。我们采用塔顶蒸汽压缩结构，以达到最佳的节能效果。塔顶蒸汽压缩热泵精馏流程图如下：图3冷热泵蒸馏塔普通蒸馏和热泵蒸馏的能耗如下表所示：表1热泵蒸馏能耗对比能源消耗项目普通整流热泵蒸馏节能率冷却能耗/千瓦3391.19293.1391.36%供热能耗/千瓦3402.681001.8270.56%总能耗/千瓦6793.871294.9580.94%从上表可以看出，与普通蒸馏相比，热泵蒸馏节省了总能耗的80.94%，节能效果良好。双效蒸馏的节能效果分析双效蒸馏主要是利用两个蒸馏塔的不同操作压力来设计的。加压精馏塔的冷凝器作为热源向常压精馏塔的再沸器供热，加压精馏塔的冷凝器与常压精馏塔的再沸器耦合形成冷凝再沸器，实现热集成，达到节能的目的。图4分相精馏技术双效蒸馏节能效果的比较表2双效蒸馏能耗对比高压塔低压塔(双效)高压塔(双效)低压塔节能率冷却能耗/千瓦5225.541651.763312.821720.5826.81%供热能耗/千瓦6692.16303.106692.16004.33%总能耗/千瓦11917.701954.8610004.981720.5815.48%从上表可以看出，与双塔精馏相比，双效精馏节能约15.48%，节能效果和可行性较好。5.MATLAB优化精馏塔进料板的创新用Matlab软件模拟T0301的进料位置，输入进料热条件参数q和回流比r等参数。最后，将第18块板模拟为进料板，并将理论塔板数36代入工艺流程中以模拟工艺流程。图5进给板位置的matlab仿真6.cosol模拟反应器体积优化经过反应器选择、催化剂选择、机理分析、动力学分析和反应条件确定后，利用COMSOL反应工程模块模拟了在选定的操作条件下，反应器乙烯转化率与各种物料摩尔浓度分布随反应时间变化的关系。具体结果如图所示。图6 comsol反应器容积模拟图经过计算，结果基本一致环形分布器是提高管式固定床反应器壳程流体均匀分布的重要部件。管式固定床反应器因其传热能力强而被广泛应用于一些反应速率高、放热大的反应过程中。在正常情况下，管式固定床反应器的反应物料在含有催化剂的反应管中反应，并与管外的热载体进行热交换。其合理的结构将使催化剂床层保持在相对稳定的温度范围内，从而为反应提供良好的环境。图7压力云图图8速度云图从压力云图可以看出，管体的静压几乎相同，没有高压区和压降大的区域。然而，有两点。压力大是由于进口流体的冲击，压力