6-创新性说明书

四川维尼纶厂15万吨/年醋酸乙烯酯联产20万吨/年醋酸生产项目创新型说明书9目 录第1章 资源创新利用11.1 高收率VAc生产工艺，提高醋酸甲酯利用率11.2 有效融合1第2章 工艺创新22.1精馏塔加热泵2第3章 设备创新33.1 管壳式换热器强化传热与自清洁技术3第4章 节能设计54.1 换热网络54.2急冷锅炉的使用54.3 朗肯循环的使用6第5章 动态模拟75.1 设计简介7第6章 环境保护8第七章 环境与安全风险评估9第1章 资源创新利用1.1 高收率VAc生产工艺，提高醋酸甲酯利用率近年来用醋酸乙烯酯生产的聚乙烯醇（PVA）的工厂和制精对苯二甲酸（PTA）的工厂都副产醋酸甲酯，而每生产一吨PVA就副产1.56吨醋酸甲酯，就在2014年生产PVA和PTA的工艺副产醋酸甲酯将超过3000t。其中绝大部分水解，剩余的部分主要用于化工原料，直接销售收益低。基于此现状建立一座中国石化维尼龙的醋酸乙烯酯的分厂，利用醋酸甲酯生产高附加值的醋酸乙烯酯。本项目选择中国石化维尼龙公司作为总厂，以醋酸甲酯为原料羰基化合成EDA，之后EDA裂解，得到产品醋酸乙烯酯。实现了醋酸甲酯的资源化利用，同时降低了整个生产过程的成本。1.2 有效融合本厂的原料醋酸甲酯来自总厂维尼龙分厂生产PVA厂；合成气由总厂统一供给。产出的醋酸乙烯酯供给总厂的分厂用于生产PVA，产出的醋酸供给总厂用于生产醋酸乙烯酯，产出的醋酐用于重庆蓬威石化（西南）有限公司的PTA项目，乙醛用于中海先锋化工（泰兴）有限公司的巴豆醛项目。本项目的产品结构多样，实现充分资源化；同时产品体系与总厂乃至园区集成，形成有效融合体系，即从炼化到下游聚酯产业链的一体化。第2章 工艺创新2.1精馏塔加热泵当塔顶塔底温度相近，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，从而使得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，提升流股的温度品质，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。蒸汽压缩式热泵精馏结构通常可用于以下过程：塔顶和塔底温差较小的精馏塔、被分离物质沸点相近的难分离系统、低压下精馏时塔顶产品需要用冷冻剂冷凝的系统等。本项目设计中反应精馏塔塔顶塔釜存在较大热平台，且温差较小，因此可以设置热泵把塔顶汽相压缩升温作为塔底再沸器的热源。如下图为通过Aspen Energy Analgzer软件对设置热泵前后做了能耗分析后得到的数据，通过计算可知，设置热泵节约能耗约为84.4%。因此建议在实际生产过程中，对反应精馏塔设置热泵，以达到节能的目的。图2-1 精馏+热泵技术表2-1 热泵技术节能表设备精馏塔热泵 耗能(MW)1.9734 1.3342节能32.4%第3章 设备创新3.1 管壳式换热器强化传热与自清洁技术电力是最主要的高耗能行业之一，也是“节能减排”任务艰巨和潜力巨大的行业。在火力发电生产过程中充分利用高效热交换技术和设备是提高能源利用率，实现“节能减排”的重要途径。因此，必须进一步加强研究开发并推广应用高效换热技术和设备，以确保“节能减排”战略目标的实现。传热效率低下和传热表面积污结垢造成的传热劣化问题，是国际上多年来一直未解决的热传递过程中的难题，也是制约化工等高能耗行业提高能耗利用率的瓶颈问题。考虑上述因素，本项目氨法脱碳工段换热器中使用了“洁能芯”。“洁能芯”是北京化工大学在国际上首创的节能降耗效益显著的高新技术产品。“洁能芯”可直接安装于传热管内，既可有效地解决管壳式换热器效率低下的问题，又无须改变换热器的结构。洁能芯的主要技术特点是：具有在线自动清洗与强化传热的双重功能；具有自调性功能，避免刮擦管壁，保障换热设备的运行安全；具有高效率、高可靠性等优点，节能降耗，效益巨大；具有很强的适应能力,能用于换热介质低流速到高流速的各种工况；结构确定的洁能芯，其自转速度只与介质流速有关，不受换热管长度的限制，并可适应换热管的弯曲；采用高分子材料制成,具有自润滑、耐腐、耐磨、耐高温、抗老化等特点；采用流线型结构设计、介质流动阻力增加不明显,完全在工程允许的范围内；具有安装简便的特点,不需要对原换热器设备结构做任何改变。图3-1 洁能芯构造图3-2 换热管内置“洁能芯”工作原理图与安装实景第4章 节能设计4.1 换热网络通过 Aspen Energy Analyzer 软件，然后根据夹点设计法，对全流程换热网络进行了设计，最终确定换热网络方案如下，详情参见初步设计说明书过程节能章节。图4-1优化后换热网络图优化前后节能效果如下所示：表4-1 节能效果项目热公用工程冷公用工程换热网络优化前3.0551083.7840108换热网络优化后1.93401082.6630108节约百分率36.7%31.0%4.2急冷锅炉的使用经精馏塔采出的醋酸温度较高且含有大量能量，本项目采用急冷锅炉回收大量高品位能量（产生111，1.5bar的低压蒸汽）。Aspen Energy Analyzer进行换热网络的设计，给总厂提供低压蒸汽。通过Aspen Plus模拟，我们得出通过急冷锅炉产生的蒸汽量为0.5t/h。图 6-2 急冷锅炉Aspen模拟流程图4.3 朗肯循环的使用从EDA合成反应器出来的溶液含有大量低位能能量，可用朗肯技术对其进行余热回收。这种技术既缓解了企业电力不足的矛盾，又减轻了余热对环境造成的热污染，从而实现能源和环境的可持续性发展。图4-3 朗科循环Aspen模拟图表4-4 朗肯循环产电汽轮机产生功率（KW/h）泵需求功率（KW/h）实际产生功率（KW/h）263.138.28254.85第5章 动态模拟5.1 设计简介为了能够更好的模拟实际情况下的塔和其他设备的运行状态，我们使用Aspen Dynamic 对部分设备控制系统进行了动态模拟，如下图所示，关于Aspen Dynamic的更多详细内容请参看动态模拟设计说明书。图8-1EDA回收精馏塔控制系统模拟第6章 环境保护为确保生产环境有序、清洁，并满足特殊工序对环境参数的要求，使工厂资源得到合理配置和合理使用，从而达到工厂质量方针和目标的要求，本项目设计高度重视工厂和周边环境的保护。本项目在生产过程中没有工业水参加反应，且没有产生工业废水，故本项目废水排放为生活废水和机泵冷却水，符合绿色生产的要求。本项目整个工艺流程中主要有精馏塔处有废气产生，为760416m3/a，其主要成分为醋酸甲酯、一氧化碳和氢气，其中一氧化碳占68.7%，合成气为很重要的原料气，且在燃烧过程中有很大的爆炸风险，本项目将装置产生的废气送回原厂处理重新配比再以把这回购，因此废气充分利用，符合中国制造2025中2020的要求。本项目产生的废固主要为失效的催化剂、生产包装物和生活垃圾。除了生活垃圾属于一般废固外，其余废固属于危废HW06，产生量为0.44 t。生活垃圾按人均0.2kg/d计算，生活垃圾产生量为11.3t/a。EDA合成工段使用RhCl3+PdCl2/三苯基磷/CH3I催化剂，满载时填充量0.14吨，以平均失活时间2年计，每年失活量为0.7吨。EDA裂解工段使用对甲基苯磺酸为催化剂，满载时填充量0.3吨，以平均失活时间2年计，每年失活量为0.15吨。上述催化剂由于磨损、烧结、积碳等原因会造成催化剂失活。暂时性失活的催化剂可通过再生的方法恢复。外部再生方法是将失活的催化剂引出，在 600的焙烧炉里面焙烧若干小时，将堵塞在催化剂微孔中的微量积碳与积硫烧掉，重新打开催化剂的活性位。此过程在催化剂量大时具备经济可行性，故本项目产生的失活催化剂统一送回厂家对催化剂进行脱碳、活化等再生处理，继续加以利用。项目职工日常生活垃圾实行袋装化管理，定点封闭储存，及时清运，送入垃圾处理中心进行处理。综上所述，本工程产生的废固经妥善收集处置后对周围环境无影响。综上所述，本工程产生的废固经妥善收集处置后对周围环境无影响。第七章 环境与安全风险评估在环境与安全风险评估方面，本项目利用多款软件对厂