7万吨丁二烯装置可行性研究报告

第一章总论第一节设计依据及原则一、设计依据（一）淄博齐翔腾达化工股份有限公司编制7万吨/年丁二烯装置可行性研究报告的委托书。（二）淄博齐翔腾达化工股份有限公司提供的厂区气象、公用工程条件及原料组成等。二、设计原则（一）石油化工项目可行性研究报告编制规定（2005年版）。（二）贯彻执行工厂布置一体化和生产装置露天化的建设方针，减少占地面积和建设投资。（三）按照一体化设计思路，装置各单元紧凑布局、风格一致。（四）本项目公用工程等辅助设施均需新建。1新建火炬系统。新建火炬系统既能满足新建7万吨/年丁二烯装置尾气及火炬气排放要求，又能满足后期项目的火炬气排放要求；2新建消防水设施。新建消防水设施应满足全厂装置消防的要求。3新建空压站。为全厂装置提供压缩风、仪表风。4新建空分站。为全厂装置提供氮气。5新建污水处理设施。污水处理设施既能处理7万吨/年丁二烯装置生产污水及初期污染雨水，又要为今后全厂性其它装置的污水处理留有余量。6新建循环水设施。本装置循环水计算量为3728M3/H，按照工艺要求暂时新建一座8000M3/H循环水设施；7新建本装置的冷冻站。本装置冷冻站设置于丁二烯装置生产区附近，冷冻盐计算量为559T/H，按照要求新建200KCAL/H的冷冻机组，其容量既满足丁二烯装置用冷量，又应满足办公楼空调用冷量；8新建总变电所。本装置用电负荷7000KW,按照工艺要求及考虑以后新建装置，工程总变电站容量按20000KVA的容量设计；9新建蒸汽锅炉。本装置73T/H的蒸汽来自新建的2X240T/H的锅炉。110新建液化烃罐区。新建液化烃罐区满足装置原料，产品储存要求。（五）充分考虑环境保护和职业安全卫生要求，环保和安全卫生设施与装置同期建设，符合国家的有关法规和标准。（六）丁二烯装置伴热均采用丁二烯生产装置的回收蒸汽凝液；（七）新建全厂分析化验中心设置于综合办公楼内，本项目需提供新建装置所需要的分析化验仪器及设备。（八）新建装置废渣主要为废催化剂，由催化剂厂商回收。（九）本项目界区内的设备位号全部采用3位数字编号，举例说明循环酸水冷却器E1071、R101A1一段轴向反应器（一线）。第二节项目背景、经营体制及投资意义一、企业现有概况淄博齐翔腾达化工股份有限公司（以下称“腾达”）是淄博齐翔石油化工集团有限公司（以下称“齐翔公司”）的子公司，依托母公司的技术、人员、市场等资源在原有MTBE装置基础上进行技术改造。齐翔公司是集科、工、贸于一体的自主经营、自负盈亏、具有独立法人资格的淄博市股份制企业，其前身为齐鲁石化公司直属集体企业，主营化工产品、化工助剂、橡胶制品、工程承揽等业务，现有从业人员700余人，其中工程技术人员218人，公司总资产20亿元。二、项目提出的背景、投资的必要性和经济意义丁二烯是合成橡胶、合成树脂的重要单体，主要用于合成顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶及ABS树脂等。丁二烯也是多种涂料和有机化工原料。目前生产方式有碳四馏分分离和合成法（包括丁烷脱氢、丁烯脱氢、丁烯氧化脱氢等）两种。目前除美国外，世界各国丁二烯几乎全部直接来自烃类裂解制乙烯时的副产碳四馏分（又可写为C4馏分）。美国丁二烯的来源，大约一半来自丁烷、丁烯脱氢，一半直接来自裂解C4馏分。以石脑油或柴油为裂解原料生产乙烯时,副产的C4馏分一般为原料量的810（质量），其中丁二烯含量高达4050（质量），所以，从裂解C4馏分中分离丁二烯是经济的生产方法。工业上均采用萃取精馏的方法，即由馏分中加入乙腈、甲基甲酰胺等溶剂增大丁二烯与其他C4烃的相对挥发度，通过精馏分离（见碳四馏分分离）得到丁二烯。2近几年随着我国橡胶产业的发展，丁二烯的产量已不能满足国内橡胶生产的需求。随着我国化学工业的发展，国民经济对丁二烯的需求矛盾将日益突出。因此，齐翔腾达化工股份有限公司，依托齐鲁石化的碳四建设7万吨/年的丁二烯系统装置，对于延伸齐鲁石化工程产业链、优化和提高齐鲁石化工艺流程、提高原料利用率、提高齐鲁石化工程整体经济效益具有十分重要的意义。第三节设计范围及设计内容拟建7万吨/年丁二烯装置设计范围及单项工程见表11。表117万吨/年丁二烯装置主要单项工程一览表序号主项名称规模备注一生产装置17万吨/年丁二烯装置7万吨/年丁二烯装置新建二辅助设施1厂区管廊新建2冷冻站新建3消防系统及地下管网包括排污水管网新建4循环水系统新建5空压站、空分站新建6污水处理场新建7锅炉新建8火炬新建9分析化验中心新建10现场机柜间新建11变配电室新建12总变电所新建13控制室新建14液化烃罐区新建15全厂检、维修设施新建包括厂区地平、道路、绿化、雨排、16总图新建大门、围墙、公路运输设施3第四节研究结果一、项目概况丁烯是可用于生产丁二烯等重要的化工原料，根据实际需要本装置采用丁烯氧化脱氢制丁二烯的加工方案。二、主要技术经济指标新建7万吨/年丁二烯装置的主要技术经济指标见表12。表127万吨/年丁二烯装置主要技术经济指标汇总表序号项目名称规格单位数量备注41生产规模10吨/年72产品方案421丁二烯纯度质量990WT10吨/年7全部为商品3主要原材料用量431丁烯丁烯999WT10吨/年1532乙腈乙腈98WT吨/年7404主要公用工程用量T3310411循环冷却水吨/小时3728新鲜水30412吨/小时413生活用水吨/小时5414消防水吨/小时1260442年耗电量10千瓦小时/年560043供汽431低压蒸汽03MPAG吨/小时74中压蒸汽11MPAG吨/小时55低低压蒸汽004MPAG157432回收蒸汽凝液02MPAG吨/小时815三废排放量496连续51废水10吨/年401830连续52废气（去火炬或燃料气系统）10吨/年417592连续53烟道废气（排大气）10吨/年6运输量461运入量化学品、催化剂吨/年74362运出量产品、副产品吨/年26000总定员2007人总占地面积426647110平方米建筑面积40657210平方米单位综合能耗4818168兆焦/吨总投资293159万元10筹资额29315万元11铺底流动资金额2179万元12销售收入（含税）万元9028013销售税金及附加万元410714税后利润万元683915所得税后内部收益率288216所得税前内部收益率354117投资利润率280所得税后财务净现值1825103I13万元所得税前财务净现值1937224I13万元投资回收期20455（含2年建设期）年三、结论（一）淄博齐翔腾达化工股份有限公司的碳四资源，发展适销对路的化工产品，符合国家的产业政策。（二）新建的7万吨/年丁二烯装置采用氧化脱氢制丁二烯的工艺路线，其工艺技术成熟、生产规模和产品方案是切合实际的。（三）新建的7万吨/年丁二烯装置主要产品丁二烯全部作为产品出售。从近几年丁二烯的需求情况、结合市场调研情况以及我国国民经济的发展速度来看，丁二烯市场空间较大，无销售方面的问题。市场空间可行。（四）本装置原料供应渠道稳定、可靠。新建7万吨/年丁二烯装置需要主要原料丁烯，由淄博齐翔腾达化工股份有限公司甲乙酮厂丁烯分离装置提供。原料供货渠道稳定、可靠、便捷。5（五）环境保护新建7万吨/年丁二烯装置采用氧化脱氢的技术，物料利用率较高，整个装置全密闭操作，废水排入新建污水处理设施，少量废渣（废催化剂）由催化剂生产厂商回收，少量排放的废气排入新建火炬系统，确保装置对环境不会造成污染。（六）财务评价1、本项目投入总资金29315万元，其中建设投资27136万元，流动资金1393万元；年均销售收入90280万元，年总成本费用77054万元，年利润总额9119万元，年税后利润6839万元，具有良好的投资效益。2、从盈利指标看，项目税后财务内部收益率为2882，资本金利润率为10369，项目税后财务净现值为25103万元，静态投资回收期455年（含建设期1年），投资利润率28，具有良好的盈利能力。3、从敏感性分析表（图）、盈亏平衡图可知，本项目具有较强的抗风险能力。因此，本项目实施后，能够为企业带来较好的经济收益，获取良好的投资回报。6第二章市场预测第一节产品供需预测一、产品概况（一）丁二烯（BUTADIENE）丁二烯是重要的聚合物单体，能与多种化合物共聚制造各种合成橡胶和合成树脂。其每年消耗量中，大约有90以上用于合成丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶及ABS树脂等少量用于生产环丁砜、1,4丁二醇（见丁二醇）、己二腈、己二胺、丁二烯低聚物及农药克菌丹等。工业上主要是1，3丁二烯,CH2CHCHCH2。是易燃、易爆的气体，加压冷却易液化。沸点441,临界温度152，临界压力432MPA。是丁苯橡胶的重要单体。二、供需分析预测（一）丁二烯由于近几年橡胶行业发展迅速，丁二烯作为不可缺少的原料已经不能满足生产需要，所以新建7万吨/年丁二烯装置生产丁二烯，不存在市场销售问题。第二节原料供需预测本装置的原料来自甲乙酮厂丁烯分离装置，来源十分可靠。7第三章生产规模、产品方案及总物料平衡第一节生产规模及产品方案一、生产规模新建的丁二烯装置额定设计规模为70000吨/年丁二烯。装置年操作时数为8000小时，连续生产。装置操作弹性30110。二、产品方案按照目前碳四原料组成，新建装置产品方案如下1、产品丁二烯70000吨/年，全部送罐区作为商品销售。第二节总工艺流程及物料平衡新建7万吨/年丁二烯装置由脱氢反应系统、压缩机系统、油吸收解吸系统和丁二烯抽提系统四个单元构成。一、脱氢及水冷系统丁烯、空气、水蒸气按一定比例混合后去一段反应器反应，然后再配入丁烯、空气去二段反应器反应。经二段反应后的生成气经过前换热，废热锅炉回收热量，再经淬冷后去后换热器进一步回收热量，然后去水冷洗酸塔洗去有机酸并进一步降温后去生成气压缩机。后换热器副产9570循环热水可送锅炉利用或用空冷器降温后循环使用。二、生成器压缩机系统该系统将生成气由012MPA（绝）经离心式压缩机提至1015MPA（绝）。加压后的生成气去油吸收解吸系统处理。三、油吸收解吸系统加压后的生成气在吸收塔中被塔顶加入的贫油吸收，尾气送往锅炉焚烧。塔底富油送往解吸塔解吸，解析塔侧线采出粗丁二烯经冷凝后送罐区，塔顶全回流塔底贫油部分循环使用，部分送往再生塔再生。四、丁二烯抽提系统8油吸收解吸后的粗丁二烯及新鲜乙腈经过萃取精馏经水洗脱水塔后，除去组丁二烯的碳四及炔烃，生产出合格的丁二烯产品。乙腈经过乙腈回收塔后循环使用。新建7万吨/年丁二烯装置总物料平衡见图31。9第三节产品规格及数量产品、副产品规格及数量见表31。表31产品及副产品规格及数量序产品产量参考主要规格号名称（T/A）用途一产品纯度997WT水份01WT比重08050807沸程79605作为商品出售1丁二烯70000非挥发物2MG/100ML或自用酸度0001WT（以无CO醋酸为基准2色度1010第四章工艺装置第一节工艺技术路线的选择一、丁二烯生产工艺选择1、沿革丁二烯的生产与合成橡胶工业的发展密切相关。20世纪20年代，德国开始用乙炔生产丁二烯，进而生产了合成橡胶。第二次世界大战期间，对天然橡胶的大量需求，促使人们寻求合成橡胶的单体丁二烯的生产途径。当时，除德国采用乙炔法外，美国、苏联等采用乙醇法生产丁二烯。稍后，美国又发展了从石油出发生产丁二烯。到战争结束，美国年产丁二烯550KT,其中约60来自石油化工。战后，石油化工的发展促进了丁二烯的生产。2、生产方法有碳四馏分分离和合成法（包括丁烷脱氢、丁烯脱氢、丁烯氧化脱氢等）两种。目前除美国外，世界各国丁二烯几乎全部直接来自烃类裂解制乙烯时的副产碳四馏分（又可写为C4馏分）。美国丁二烯的来源，大约一半来自丁烷、丁烯脱氢，一半直接来自裂解C4馏分。（1）由C4馏分分离以石脑油或柴油为裂解原料生产乙烯时,副产的C4馏分一般为原料量的810（质量），其中丁二烯含量高达4050（质量），所以，从裂解C4馏分中分离丁二烯是经济的生产方法。工业上均采用萃取精馏的方法，即由馏分中加入乙腈、甲基甲酰胺等溶剂增大丁二烯与其他C4烃的相对挥发度，通过精馏分离（见碳四馏分分离）得到丁二烯。（2）丁烷脱氢由天然气或C4馏分中分离所得的丁烷，可脱氢制取丁二烯。丁烷脱氢是强吸热过程，需要输入大量的热量才能获得有经济价值的转化率，但同时裂解和产物二次反应也显得突出。因此，过程的关键是选择一种高活性的催化剂，并要求尽可能降低温度。有两种工艺方法已在工业上得到应用菲利浦法即二步法,第一步反应使用铬铝氧化铬载在氧化铝上催化剂，温度600，将丁烷脱氢为丁烯，转化率30，选择性80；第二步反应使用11类似催化剂，温度650，将丁烯脱氢为丁二烯,转化率27，选择性76。此法生产步骤多，操作麻烦，工业应用不广。胡德利法该法在600、15KPA和绝热条件下使丁烷一步脱氢成丁二烯。催化剂为浸渍了1820氧化铬的活性氧化铝，每反应410MIN进行一次催化剂再生。因系减压操作,催化剂再生十分麻烦,设备条件苛刻，要求配有大口径耐高温快速启闭的阀门及大容量真空设备。反应过程实际上是丁烷与丁烯的混合脱氢。反应气体分出丁二烯后进行循环，并与新鲜的丁烷混合进入脱氢反应器。以原料丁烷计，单程转化率28，选择性5560，此法只在美国采用，近年产量日趋减少。（3）丁烯脱氢美国在40年代末开发的方法，其工艺过程的基本原理与菲利浦法的第二步反应相似，但反应过程作了很多改进，主要是在丁烯原料中加入大量蒸汽以降低烃分压，在有利于脱氢平衡条件下进行反应。此法所用催化剂（氧化铬和稳定的钙镍磷酸盐）寿命较长，丁二烯选择性较高（约90），但蒸汽用量大，60年代后被丁烯氧化脱氢法取代。（4）丁烯氧化脱氢丁烯催化脱氢反应是可逆反应，转化率因受化学平衡限制而不高，氧化脱氢法是在脱氢时通入氧气（空气），改脱氢反应为氧化反应，从而大幅度提高丁烯的转化率及丁二烯的选择性，其反应式为CH1/2OCHHO482462丁烯氧化脱氢见图是1965年在美国石油得克萨斯化学公司工业化，过程采用铁尖晶石催化剂（见金属氧化物催化剂），反应器温度入口约350、出口约580，丁烯转化率可达7880，丁二烯选择性9295。氧化脱氢法的丁烯转化率及选择性较其他脱氢法高得多，因此，此法问世后被广泛使用。在美国，70年代末有70厂家采用此法生产丁二烯。中国丁烯制丁二烯装置也均采用此法。12（5）其他还有乙醇法和乙炔法。前者为苏联人列别捷夫发明，于40年代工业化，过程采用氧化镁氧化硅催化剂使乙醇一步转化为丁二烯。因丁二烯的选择性仅60左右,生产成本高,目前仅少数国家尚采用此法。后者是德国在第二次世界大战期间生产丁二烯的主要方法。即先将乙炔制成乙醛，再缩合成丁醇醛，进而加氢得1，3丁二醇,最后将1，3丁二醇脱水即得丁二烯。此法生产流程长，原料及能量消耗大，战后未得到推广。本设计中采用的工艺方法为丁烯氧化脱氢制丁二烯。13第二节工艺流程说明一、工艺原理及特点（一）工艺原理丁烯和氧气先后通过一段、二段反应器，在B02催化剂作用下反应生成丁二烯，冷凝后的汽液两相分离后，液相进入水冷洗酸塔与其釜液混合，气相进入水冷洗酸塔底部。生成气在塔中充分冷却除去大量水分并洗去酸、酮和部分醛类后，从塔顶出来去压缩工段。提压后的生成气进入油吸收塔底部，生成气经吸收油吸收后，排放至火炬。塔底出来的富油，进入解吸塔进行解吸。从解吸塔第八块板上抽侧线得到粗丁二烯产品，冷却后送到丁二烯抽提单元。粗丁二烯经过乙腈法萃取，水洗、精制后得到较纯的丁二烯送往成品罐区。（二）工艺特点1、洗酸及水冷系统来自管网的配料蒸汽（03MP（G）,1448）经三通调节阀分成两股，一股经前换热器E102与二段反应器（R102）出来的高温生成气换热，使温度由1448上升到480，另一股作为旁路，用来调节一段反应器（R101）的入口温度，使之为320左右，两股物料在管道上重新混合后进入一段进料混合器（X101）。由丁烯进料泵（P101）进来的丁烯馏分按比例计量后进入丁烯蒸发器（V102）,使丁烯蒸发并过热到80后与计量的配料空气一同进入一段进料混合器。丁烯、空气、水蒸汽三种气体充分混合后进入装有B02催化剂的一段轴向反应器，由于丁烯脱氢为放热反应，生成气出口温度达560左右。为了使反应更加充分，高温生成气与计量后的液态丁烯和脱氧水一同进入二段进料混合器（一级）（X102）,三股物料混合后与计量后的配料空气一起进入二段进料混合器（X103）,与计量后的空气混合后进入二段轴向反应器。通过调节脱氧水的喷入量，使二段轴向反应器的入口温度控制在400左右，经二段反应后，二段反应器的出口温度高达560左右。由二段轴向反应器出来的高温生成气先进入前换热器与配料蒸汽换热，温度降到418，再进入一级废热锅炉（E103），在其中产生的03MP（G）的低压蒸汽进入蒸汽系统管网，同时生成气的温度降到156，降温后的生成气再进入二级14废热锅炉（E104），在其中产生的003MP（G）的低低压蒸汽进入蒸汽系统管网，这时生成气的温度降到115，再进入后换热器（E105）,进行部分冷凝，并利用循环软水回收其冷凝热。冷凝后的汽液两相经分离罐（V103）分离后，液相进入水冷洗酸塔（C101）与其釜液混合，气相进入水冷洗酸塔底部。先后与塔中部进入的循环酸水，以及塔顶部加入的5冷冻水进行换热，使生成气在塔中充分冷却除去大量水分并洗去酸、酮和部分醛类后，从塔顶出来去压缩工段。水冷洗酸塔的59的塔釜液由循环酸水泵（P102）加压后，经循环酸水冷却器（E107）冷却后大部分再进入水冷洗酸塔进行循环利用，多余部分送往污水处理系统。2、生成气压缩系统由水冷洗酸塔（C101）顶来的生成气03MPA（G）经一、二级压缩机压缩至12MPA（G）,进入油吸收塔。3、油吸收解吸系统经生压机压缩后的生成气进入油吸收塔（C301）底部，来自罐区的吸收油经吸收油冷却器（E301）冷却后打入油吸收塔顶部。生成气经吸收油吸收后，塔底得到含有丁烯、丁二烯的富油，温度为54。塔顶出来的吸收尾气进入尾气冷却器（E302）,冷却到0后经尾气分液罐（V301）分离，不凝气去尾气回收单元，冷凝液与塔底出来的富油混合后，通过贫富油换热器（E307）,与解吸塔底贫油换热，温度升到91，进入解吸塔（C302）进行解吸。塔釜有再沸器（E308）,用蒸汽加热，,及一些轻组分从塔顶馏出，经塔顶冷却器（E303）冷却到37，再经塔顶冷凝器（E304）冷却到21，不凝气去生成气压缩机系统，冷凝液由回流泵（P302）全部打回塔顶，作为回流液。回流罐水袋内的冷凝水定时排放。从解吸塔第八块板上抽侧线得到粗丁二烯产品，用侧线冷却器（E305）冷却到35，由粗丁二烯泵送到丁二烯抽提单元。塔釜出来的136的贫油，约10去再生塔再生，90经过贫富油换热器，温度降到86后，与从再生塔来的吸收油混合，再用贫油冷却器（E306）冷却到40，回到吸收油罐（V302）循环使用。二、主要操作条件（一）反应器R101、R10215R101R102进料比空气丁烯摩尔比231231入口温度320320出口温度560560操作压力MPAG013013（二）水冷洗酸塔C101、油吸收塔C301、吸收油解析塔C302、溶剂油再生塔C303C101C301C302C303塔顶温度5491401865塔底温度595413641251塔顶压力MPAG0031003610022塔底压力MPAG005910303890045回流比2310三、工艺流程说明（一）脱氢及水冷系统来自管网的配料蒸汽（03MP（G）,1448）经三通调节阀分成两股，一股经前换热器E102与二段反应器（R102）出来的高温生成气换热，使温度由1448上升到480，另一股作为旁路，用来调节一段反应器（R101）的入口温度，使之为320左右，两股物料在管道上重新混合后进入一段进料混合器（X101）。由丁烯进料泵（P101）进来的丁烯馏分按比例计量后进入丁烯蒸发器（V102）,使丁烯蒸发并过热到80后与计量的配料空气一同进入一段进料混合器。丁烯、空气、水蒸汽三种气体充分混合后进入装有B02催化剂的一段轴向反应器，由于丁烯脱氢为放热反应，生成气出口温度达560左右。为了使反应更加充分，高温生成气与计量后的液态丁烯和脱氧水一同进入二段进料混合器（一级）（X102）,三股物料混合后与计量后的配料空气一起进入二段进料混合器（X103）,与计量后的空气混合后进入二段轴向反应器。通过调节脱氧水的喷入量，使二段轴向反应器的入口温度控制在400左右，经二段反应后，二段反应器的出口温度高达560左右。16由二段轴向反应器出来的高温生成气先进入前换热器与配料蒸汽换热，温度降到418，再进入一级废热锅炉（E103），在其中产生的03MPA（G）的低压蒸汽进入蒸汽系统管网，同时生成气的温度降到156，降温后的生成气再进入二级废热锅炉（E104），在其中产生的003MPA（G）的低低压蒸汽进入蒸汽系统管网，这时生成气的温度降到115，再进入后换热器（E105）,进行部分冷凝，并利用循环软水回收其冷凝热。冷凝后的汽液两相经分离罐（V103）分离后，液相进入水冷洗酸塔（C101）与其釜液混合，气相进入水冷洗酸塔底部。先后与塔中部进入的循环酸水，以及塔顶部加入的5冷冻水进行换热，使生成气在塔中充分冷却除去大量水分并洗去酸、酮和部分醛类后，从塔顶出来去压缩工段。水冷洗酸塔的59的塔釜液由循环酸水泵（P102）加压后，经循环酸水冷却器（E107）冷却后大部分再进入水冷洗酸塔进行循环利用，多余部分送往污水处理系统。（二）生成气压缩系统由水冷洗酸塔（C101）顶来的生成气03MPA（G）经一、二级压缩机压缩至12MPA（G）,进入油吸收塔。（三）油吸收解吸系统经生压机压缩后的生成气进入油吸收塔（C301）底部，来自罐区的吸收油经吸收油冷却器（E301）冷却后打入油吸收塔顶部。生成气经吸收油吸收后，塔底得到含有丁烯、丁二烯的富油，温度为54。塔顶出来的吸收尾气进入尾气冷却器（E302）,冷却到0后经尾气分液罐（V301）分离，不凝气去尾气回收单元，冷凝液与塔底出来的富油混合后，通过贫富油换热器（E307）,与解吸塔底贫油换热，温度升到91，进入解吸塔（C302）进行解吸。塔釜有再沸器（E308）,用蒸汽加热，,及一些轻组分从塔顶馏出，经塔顶冷却器（E303）冷却到37，再经塔顶冷凝器（E304）冷却到21，不凝气去生成气压缩机系统，冷凝液由回流泵（P302）全部打回塔顶，作为回流液。回流罐水袋内的冷凝水定时排放。从解吸塔第八块板上抽侧线得到粗丁二烯产品，用侧线冷却器（E305）冷却到35，由粗丁二烯泵送到丁二烯抽提单元。塔釜出来的136的贫油，约10去再生塔再生，90经过贫富油换热器，温度降到86后，与从再生塔来的吸收油混合，再用贫油冷却器（E306）冷却到40，回到吸收油罐（V302）循环使用。17四、工艺流程简图1、脱氢及水冷系统参见图417万吨/年丁二烯装置工艺流程简图一2、生成气压缩系统参见图427万吨/年丁二烯装置工艺流程简图二3、油吸收解吸系统参见图437万吨/年丁二烯装置工艺流程简图三4、丁二烯萃取精馏系统参见图447万吨/年丁二烯装置工艺流程简图四）5、丁二烯精制及溶剂回收系统参见图457万吨/年丁二烯装置工艺流程简图五1828第三节自控一、概述本设计包括7万吨/年丁二烯装置以及罐区和相应配套公用工程和辅助设施。新建丁二烯装置主要由脱氢及水冷系统、生成气压缩系统、油吸收解吸系统和丁二烯抽提系统几个单元构成。配套公用工程和辅助设施主要由循环水系统、消防水、污水处理、空压站、冷冻站、火炬等构成。该装置的工艺是连续的，生产过程由DCS控制，保持高度自动化。二、自动化水平一控制水平由于生产丁二烯的生产过程复杂，生产控制要求高。为满足生产控制要求，提高产品质量，降低消耗及确保安全生产，本项目拟在控制室内上一套集散型控制系统（DCS），对装置进行集中监视、控制和操作。DCS系统设有8个操作站（包括工程师站）、4个控制站、8个辅助操作台。辅助操作台用于设置硬接线开关、按钮及报警灯等。就地控制只是一些供操作人员在日常巡查时选择开关手动阀、启动/停止电动设备及控制一些非关键仪表等。（二）控制规模丁二烯装置有模拟量检测回路约520个，控制回路约185个，数字量回路约200个。配套公用工程和辅助设施检测回路约100个，控制回路约30个，数字量回路约20个。（三）随设备成套供货的仪表生成气压缩机组、冷冻机组等成套设备，除带有机组本身运行所需要的一次检测仪表和PLC控制仪表以外，还带有就地盘，用于就地开/停车和运行/故障信号指示，而其主要操作参数依然硬接线引至控制室，随机成套的PLC能实现与DCS之间的通讯。（四）主要安全技术措施该装置爆炸危险场所等级划分为“2区”，界区内所有电子式仪表均采取本安防爆型。所有远传电子式变送器、电气阀门定位器、温度测量元件、质量流量计及液位开关等均选用本安防爆，仪表的最低防爆等级为EXIAIICT4。为了保障仪表检测过程的正常进行，延长仪表的使用寿命，本设计中户外安装的仪表选用全天候型（IP55）。安装在室外的仪表设备外壳采用的是IP67防护等级，接线箱等安装材料采用的是IP65防护等级。根据装置工艺介质情况采取保温、保冷、隔热等措施。对于腐蚀性介质采用防腐蚀措施，仪表用材料不低于工艺配管材料。用电仪表的金属外壳包括DCS机柜、安全栅柜、继电器柜，配电柜，仪表用汇线槽等均作保护接地。为保证自动化系统正常可靠地工作，需要作工作接地。包括信号回路接地、屏蔽接地。仪表或仪表系统的故障安全设计应考虑到仪表、仪表气源和/或电源发生故障时，人身和工厂设备的安全。除仪表空气外，不允许将任何工艺流体引入到控制室根据工程的具体情况，确定易燃易爆腐蚀有毒结晶冻结干扰等场合的防护、防爆措施。若有放射性仪表应遵守有关放射性防护规范。所有仪表均应有永久性的防腐金属铭牌标记。在易燃、易爆气体容易泄露处，设置了可燃气体检测器，检测器信号引入控制室内的可燃气体报警盘。（五）仪表电源、气源、伴热1、仪表电源仪表及自动化设备的用电负荷，按其对电源可靠性水平要求分成关键负荷和非关键负荷，对于关键负荷采用不间断电源（UPS）供电，其余负荷采用双回路供电。其电源规格如下（1）非关键负荷电源电压220VAC10频率50HZ1HZ用量10KVA（2）关键负荷电源电压220VAC5；24VDC5频率50HZ02HZ用量30KVA备用时间30分钟波行失真率52、仪表气源压力正常06MPAG最低04MPAG露点（操作压力下）40含尘微粒3M含油量8PPMW不含有毒及腐蚀性气体。3仪表空气用量300NM/H备用时间30分钟3、仪表伴热要求对介质中含有水分的物料采取伴热措施，根据工艺介质特点，采用蒸汽伴热，伴热采用142的不锈钢管，保温箱采用蒸汽伴热。并且根据需要也考虑绝热保温以保护仪表、仪表导压管或工艺流体免受结冰、蒸发、结晶及热冲击的影响，同时也考虑保护人身安全。三、仪表选型原则（一）控制仪表为确保装置的平稳操作，全装置的自动化控制采用一套DCS控制系统来完成，DCS系统能够完成对装置（包括生产装置、罐区和其它辅助设施）生产过程的数据采集、监控、操作及报表打印等。DCS系统设有8个操作站、4个控制站、8个辅助操作台和2台打印机。DCS系统的操作站为互备型，其中一台操作站具有工程师站的功能，能够完成对系统软件及工程应用软件的维护、修改等功能。操作站完成装置的集中监视及操作，控制站完成装置的自动控制及数据采集，打印机完成自动报表打印。辅助操作台用于设置硬接线开关、按钮及报警灯等。DCS控制器、控制器电源、通讯卡、网络总线等均冗余设置。操作系统软件能在中文操作环境下运行。（二）现场仪表1、生产装置仪表选型如下（1）流量仪表流量测量一般选用孔板及差压式流量仪表，现场指示或量程比要求大的的流量计选用金属管转子流量计，进入装置的原料丁烯和产品丁二烯的计量采用质量流量计。当管道公称直径在DN50以下时，选用电远传金属管转子流量计或内藏孔板差压变送器。大管径流量测量选用阿牛巴流量计。对于腐蚀性介质或含有固体微粒的导电性介质选用了电磁流量计。在线气相色谱仪选用进口产品。（2）液位仪表现场指示的液位计一般选用磁性浮子液面计。远传液位仪表选用双法兰液位变送器或外浮筒液位计。液位就地测量一般选用磁性液面计。一般情况下，液位集中测量仪表选用差压液位变送器。对于具有腐蚀性，易汽化的、粘稠的或含有悬浮物的介质选用法兰式或法兰插入式差压变送器。当上述仪表不能满足要求时，可选用其它类型的液位计，如超声波、音叉、电容液位计等。（3）压力仪表就地压力测量一般采用弹簧管压力表，对于腐蚀性较强的介质选用隔膜压力表或耐酸压力表，对于机械震动较强的场合，选用耐震压力表。压力表表壳直径一般选用100MM。弹簧管压力表的连接方式通常采用M2015螺纹连接，隔膜压力表的连接方式通常采用法兰连接（压力等级与管道一致）。集中检测通常选用智能型压力变送器，对于粘稠、易堵及腐蚀性介质选用法兰式压力变送器。重要的控制点选用压力开关。（4）温度仪表现场指示的温度仪表选用双金属温度计，信号远传至控制室的温度检测一般选用隔爆型铠装热电阻和热电偶，控制回路的温度检测选用温度变送器。所有温度检测元件均带有保护套管，套管与工艺管道及设备之间均为法兰连接。（5）调节阀一般选用气动薄膜调节阀，并附带电气阀门定位器，参与联锁的阀门附带电磁阀、限位开关等。根据流体特性，流量大小、工艺操作条件等项要求选用调节阀的类型、口径、开闭型式及附件等。对于调节阀型式的选择，一般情况下，选用技术先进可靠的直通双座调节阀和套筒阀，特殊要求时选用角阀、低噪音阀及蝶阀。调节阀一般配带电气阀门定位器。对于有毒或易燃、易爆的介质选用波纹管密封形式的调节阀。两位式调节或用于事故切断的场合，选用气动“O”型切断球阀。切断阀带有电磁阀及阀位开关。阀门开闭型式选择，当仪表空气故障或仪表控制信号中断时，应使阀门处于安全位置。（6）变送器本装置变送器全部选用本安防爆智能变送器，其输出信号为二线制420MADC。根据使用场合不同，变送器选用压力变送器、差压变送器、双法兰液位变送器等。现场电机、泵的运行信号引入DCS系统，在DCS系统操作站上显示其运行状态。2、配套公用工程和辅助设施（1）流量仪表原料及产品的流量测量一般选用质量流量计，公用工程的流量测量一般选用涡街或电磁流量计，特殊情况下可选用阿牛巴流量计。（2）液位仪表液位就地测量一般选用磁性液面计。液位集中测量仪表，一般情况下，选用差压液位变送器。对于具有腐蚀性，易汽化的、粘稠的或含有悬浮物的介质选用法兰式或法兰插入式差压变送器。液位高度在2000MM以下的洁净液体之液位一般选用外浮筒式液位变送器或导波雷达液位计。球罐选用了双法兰和雷达液位计，以及高液位报警开关，拱顶罐及内浮顶罐选用了雷达液位计高液位报警开关，以保证准确和可靠的测量。当上述仪表不能满足要求时，可选用其它类型的液位计，如超声波、音叉、电容液位计等。（3）压力仪表现场压力指示一般选用弹簧管普通压力表，泵出口选用弹簧管耐震压力表，远传至控制室指示的压力检测选用电子式压力变送器。（4）温度仪表现场指示的温度仪表选用双金属温度计，信号远传至控制室的温度检测一般选用隔爆型热电阻或热电偶。所有温度检测元件均带有保护套管，套管与工艺管道及设备之间均为法兰连接。（5）调节阀一般选用气动薄膜调节阀，并附带电气阀门定位器，参与联锁的阀门附带电磁阀、限位开关等。根据流体特性，流量大小、工艺操作条件等项要求选用调节阀的类型、口径、开闭型式及附件等。调节阀型式的选择一般情况下，选用技术先进可靠的直通双座调节阀和套筒阀，特殊要求时选用角阀、低噪音阀及蝶阀。调节阀一般配带智能型带HART协议的电气阀门定位器。对于有毒或易燃、易爆的介质选用波纹管密封形式的调节阀。两位式调节或用于事故切断的场合，选用气动“O”型切断球阀。切断阀带有电磁阀及阀位开关。阀门开闭型式选择当仪表空气故障或仪表控制信号中断时，应使阀门处于安全位置。调节阀阀体材质与工艺管道的材质一致。阀内件一般选用316L不锈钢，特殊需要时则按要求选用相应的材质。（6）变送器变送器全部选用本安防爆智能变送器，其输出信号为二线制420MADC。根据使用场合不同，变送器选用压力变送器、差压变送器、双法兰液位变送器等。三、控制室控制室包括操作间、机柜间、工程师室、交接班室，根据操作站的数量和布置以及安全栅柜和DCS控制机柜的数量综合考虑了操作间和机柜间的面积。控制室布置在非防爆区域，控制室建筑耐火等级不低于二级。操作间采用水磨石地面，机柜间和工程师室采用防静电活动地板。操作间内放置8个操作站和8个辅助操作台，报表和报警打印机也放置在操作间内。安全栅柜、继电器柜、配电柜以及DCS控制机柜放置在机柜间内。工程师站放置在工程师室内，用于组态文件打印的激光打印机也放置在工程师室内。（一）中继信号接线柜、控制柜、配电柜及电气/仪表信号转接柜等机柜均安装在机柜间内。（二）操作站、辅助操作台及两台打印机、可燃气体报警盘安装在操作间内。入控制室内的可燃气体报警盘。四、空气调节控制室内设有空调设施，空调温度冬季为213，夏季为243，湿度为5010，换气次数不少于8次/小时。控制室内设置调度电话及无线电对讲机，用于生产调度及控制室与现场之间联络。控制室建筑物内设有火灾报警器及卤化烷泡沫灭火设施。现场防爆分析小屋自带采暖通风及防爆空调系统。五、控制系统及主要仪表设备（一）DCS控制系统1操作站21CRT其中一个具有工程师站功能8个2控制站4个3机柜14个4辅助操作台8个5打印机2台6工程软件1套（二）工业电视监控系统1套六、自控专业设计遵循的主要标准规范1国家标准GB504932009石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范GB500932002自动化仪表工程施工及验收规范GB/T262493流量测量节流装置用孔板、喷嘴和文丘里管测量充满圆管的流体流量2行业标准及规范SH30051999石油化工自动化仪表选型设计规范SH30202001石油化工企业仪表供气设计规范SH30212001石油化工企业仪表及管道隔离和吹洗设计规范SH31262001石油化工仪表及管道伴热和隔热设计规范SH/T35212007石油化工仪表工程施工技术规程SH/T30182003石油化工安全仪表系统设计规范SH/T30192003石油化工仪表管道线路设计规范SH/T30812003石油化工仪表及管道伴热和隔热设计规范SH/T30822003石油化工仪表供电设计规范SH/T31052000炼油厂自动化仪表管线平面布置图例及文字代号第四节主要工艺设备一、概述本工程生产装置及罐区共有设备225台，其中非定型设备142台，机泵83台，加热炉一台。设备分交情况见表42。表42设备汇总表国内供货国外供货合计装置设备类型金属总重金属总重金属总重单元台数台数台数吨吨吨生非定型设备142142产泵8383装合计225225置二、非定型设备非定型设备全部国内制造。其设备分类见表43。表43非定型设备分类汇总表金属重量（吨）设备类型台重合金或有色金属数量材料重量备注反应器6不锈钢生产塔器17不锈钢16MN碳钢装置不锈钢换热器6816MN碳钢容器41加热炉1混合器9合计142（一）主要非定型设备的材料1、脱氢反应器脱氢反应器是丁二烯生产装置的核心设备，根据反应器空速生产能力操作温度和操作压力，六台丁烯氧化脱氢反应器，材质为不锈钢。（二）非定型设备的设计参数非定型设备的设计参数系根据操作条件按照HG205801998钢制化工设备基础设计规定的规定确定。设备的腐蚀裕量根据设备的重要程度以及操作物料的组成确定如下不锈钢设备00MM；塔器30MM；容器和换热器15MM（物料不含水）；容器和换热器30MM（物料含水）（三）非定型设备清单装置非定型设备清单见表44。表44非标设备一览表序号设备位号设备名称数量（台）材质备注一、氧化脱氢工段1反应器1R101A一段轴向反应器（一线）1SSSS2R101B二段轴向反应器（一线）1SS（3）R102A一段轴向反应器（二线）1SS4R102B二段轴向反应器（二线）1SS5R103A一段轴向反应器（三线）1SS6R103B二段轴向反应器（三线）12、传质设备1C1011、2、3水冷洗酸塔3SS2C301油吸收塔1CS（3）C302溶剂油解吸塔1CS4C303溶剂油再生塔1CS3冷换设备1E1011、2、3丁烯蒸发器（立式）3CS2E1021、2、3前换热器（立式）3鉻钼钢3E1031、2、3一级废热锅炉（卧式）3CS（4）E1041、2、3二级废热锅炉（卧式）3CS5E1051、2、3后换热器立式）3SS循环酸水冷却器（卧式，重36E1071、2、3叠式）16MN7E2011、2、3一段循环冷却器316MN8E2021、2、3中间冷却器316MN9E2031、2、3二段冷却器316MN10E301吸收油冷却器（卧式）116MNE302尾气冷却器（卧式）116MN碳钢C302塔塔顶冷却器（卧E30316MN碳钢式）1C302塔塔顶冷凝器（卧11E304B式）116MN碳钢C302塔侧线冷却器（卧12E305式）116MN碳钢13E306贫油冷却器116MN碳钢14E307贫富油换热器（卧式）116MN碳钢15E308C302塔再沸器（立式）116MN碳钢C303塔塔顶冷凝器（卧16E309式）116MN碳钢17E310C303塔再沸器（立式）116MN碳钢C303塔塔釜出料冷却器18E311（卧式）116MN碳钢19E312尾气过冷器（卧式）116MN碳钢4、储罐1V1011、2丁烯缓冲罐（卧式）32V1021、2丁烯蒸发罐（立式）33V1031、2生成气分水罐（卧式）34V1041、2C101塔顶分液器（立式）35V2011、2分水罐（立式）36V301尾气分液器（立式）17V302吸收油罐（卧式）18V303C302塔回流罐（卧式）1二、乙腈工段1、塔1C401A第一萃取精馏塔上塔12C401B第一萃取精馏塔下塔13C402汽提塔14C403第二萃取精馏塔15C404抽余碳四水洗塔16C405炔烃蒸出塔17C501粗丁二烯水洗塔18C502丁二烯脱水塔19C503丁二烯精馏塔110C601二聚物水洗塔111C602乙腈回收塔12、换热器1E401进料蒸发器12E402AC401塔再沸器13E402BC401塔中间再沸器14E402CC401塔中间再沸器15E404C401塔冷凝器16E405C402塔再沸器27E406C403塔冷凝器18E407第二萃取冷却器9E408C405塔再沸器210E409C405塔冷却器211E501C501塔洗涤水冷却器212E502C502塔冷凝器213E503AC502塔再沸器214E503BC502塔再沸器215E504C503塔冷凝器216E505AC503塔再沸器217E505BC503塔再沸器118E601C601塔洗涤水冷却器119E602C602塔进料预热器120E603C602塔再沸器421E604A/BC602塔冷凝器23、储罐1V401进料蒸发罐12V402第一溶剂萃取罐13V403C401塔回流罐14V404C403塔回流罐15V405第二萃取溶剂罐16V406C405塔回流罐17V501粗丁二烯分水罐18V502C502塔回流罐19V503C503塔回流罐110V601C602塔进料罐111V602循环水洗涤罐112V603C602塔回流罐113F101电加热器114X1011、2、3一段进料混合器315X1021、2、3二段进料混合器（一级）316X1031、2、3二段进料混合器（二级）3（四）非定型设备设计遵循的主要标准规范固定式压力容器安全技术监察规程TSGR00042009钢制压力容器GB1501998钢制管壳式换热器GB1512000钢制塔式容器JB/T47102005钢制卧式容器JB/T47312005钢制焊接常压容器NB/T4700312009承压设备无损检测JB/T4730162005三、机泵类设备清单装置机泵类设备均由国内采购，其设备名称及数量见表45。表45机泵类设备清单序号设备位号设备名称数量台）类型一、氧化脱氢工段1P101A/B1、2、3丁烯进料泵6离心泵2P102A/B1、2、3循环酸水泵6离心泵3P103A/B1、2、3循环软水泵6离心泵4P301A/B吸收油泵2离心泵5P302A/BC302塔回流泵2离心泵6P303A/B粗丁二烯泵2离心泵7P304A/BC303塔回流泵2离心泵二、乙腈工段1P401A/B第一萃取容积泵2液下泵2P402A/BC401B塔釜液泵2离心泵3P403A/BC401塔中间泵2离心泵4P404A/BC401塔回流泵2离心泵5P405A/BC402塔侧线采出泵2离心泵6P406A/BC405塔溶剂进料泵2离心泵7P407A/BC403塔塔釜液泵2离心泵8P408A/BC403塔回流泵2离心泵9P409A/B第二萃取容积泵2高速泵10P501A/BC502塔釜液泵2离心泵11P502A/BC502塔回流泵2离心泵12P503A/BC503塔釜液泵2离心泵13P504A/BC503塔回流泵2离心泵14P601A/BC602塔进料泵2离心泵15P602A/BC602塔塔釜泵2离心泵16P602A/BC602塔回流泵2离心泵17K201A/B1、2、3生成气压缩机6压缩机18K2021、2、3空气压缩机3压缩机19E1061、2循环软水空冷器（水平式）6空冷器第五节消耗指标一、新建7万吨/年丁二烯装置的原材料、辅助材料规格、来源及消耗量见表46。表46原材料、辅助材料规格、来源及消耗量序界区条件名称主要规格年用量来源备注号温度压力一原料丙烷、002WT正丁烷370WT异丁烯026WT碳四1丁烯11732WT2508MPAG150000T甲乙酮厂原料反丁烯25070WT顺丁烯22786WT碳五014WT辅助二材料1乙腈常温05MPAG740T国内采购二、公用工程规格及消耗新建7万吨/年丁二烯装置公用工程规格及消耗量见表47。表47公用工程规格及消耗量表全年总能耗名称主要规格单位数量（T标准煤/5万T）电6000VKWH/年362400007174电380VKWH/年197600003912蒸汽004MPAG吨/年12540483蒸汽03MPAG吨/年59189627346蒸汽11MPAG吨/年425922266脱氧水04MPAG吨/年19912871新鲜水04MPAG吨/年24000042生活水04MPAG吨/年440005循环水045MPAG吨/年298240001208循环软水（冬季采暖）吨/年75003841313冷冻盐水05MPAG，5吨/年447200035氮气06MPAGNM3/年24000025装置空气06MPAGNM3/年400000032仪表空气06MPAGNM3/年28000