丁烯可行性报告

1、4.8 丁烯-1装置4.8.1 工艺技术选择4.8.1.1 原料路线的确定丁烯-1的制造工艺主要有乙烯催化二聚法和混合碳四分离法。乙烯催化二聚法是在缺少碳四资源的情况下采用的工艺，而中国石油四川1000万吨/年炼油项目每年可副产轻碳四约 19万吨，再加上乙烯项目每年副产的抽余碳 四约11万吨，混合碳四总量可达30万吨，其中丁烯-1的资源总量约7万吨, 完全满足下游的使用。目前，国内外较大规模的丁烯-1装置多数采用的是混合碳四分离工艺， 特别是与MTB喋置联合，在保证MTBEg置醍后碳四异丁烯含量小于 0.2%的 前提下，可减少丁烯-1装置设备数量，缩短流程。国内主要丁烯-1分离装置 的原料路线

2、见表4.8-1。表4.8-1国内主要丁烯-1生产装置原料路线公司名称生产能力（万 t/a ）原料路线吉林石化公司2.4C4分离大庆石化公司0.76C4分离齐鲁石化公司1.5C4分离抚顺石化公司1.0C4分离独山子乙烯公司1.0C4分离茂名石化公司1.5C4分离兰州石化公司0.8C4分离扬子石化公司1.5C4分离盘锦石化公司1.0乙烯二聚天津联合化学公司0.6乙烯二聚中原乙烯有限公司1.0乙烯二聚广州石化公司0.7乙烯二聚从装置的经济性综合考虑，本项目的原料推荐采用 MTBEg置的醍后碳四。4.8.1.2 工艺技术路线介绍1)国外工艺技术概述目前，国外工业上主要使用德国 Kruup Uhde公司

3、的萃取精储工艺、日本 瑞翁(Zeon)法、NPCfe及UO豉术等。(1)德国Kruup Uhde技术该技术采用1: 1的吗咻和N-甲基吗咻混合物作为萃取剂，对丁烯的选择 性高，溶解性能好。由于采用的萃取剂中不含水，因此不会在C4组分中混入水，方便后续工艺，产品收率可达到 95%目前已在国内3套甲乙酮装置中应 用，效果较好。该方法流程简单，设备台数少，有热油作加热介质，空冷器作 冷却设备，几乎不消耗循环水，能耗较低。(2)瑞翁(Zeon)法该法又称GPU艺，其特点是在原有DM库取精储法抽提丁二烯的工艺技 术(GPB的基础上，将GPBT艺中第1萃取精储塔改为新型萃取精储塔，改 变其部分操作条件，使

4、抽余 C4微分中的丁二烯可降至2050闻/g,因而在丁 烯-1生产装置无需在进行加氢处理。经萃取精储抽丁二烯后的抽余C4如通过 MTB或其它异丁烯分离装置，使其中的异丁烯低于0.3%,则只需经过2个塔就可以得到丁烯-1产品。在第1个分储塔中，塔顶为丙烷、丙烯、丙二烯、异丁烯和水，塔釜液送 入第2精储塔，在第2精储塔塔釜分离出顺反丁烯，塔顶为产品丁烯-1 ,产品 收率可达97%（3）日本石油化学公司的NPC去该方法在以乙烯装置副产C4 馏分为原料时，一般先通过萃取精馏装置抽提丁二烯。抽余液中丁二烯一般为0.30.5%左右。抽余液中的异丁烯，如以MTB翦脱除，醍后C4微分中的异丁烯含量可控制在 0

5、.5%以下。NPCfe在处理这种原料时， 通过加氢方法脱除丁二烯， 通过异丁烯二聚方法脱除异丁烯，然后通过超精密精馏获得产品丁烯-1 。其收率为87%。（4） UO心司工艺技术UO虫司从C4储分制取丁烯-1的工艺，是以催化裂化C4微分为原料，经加氢脱除丁二烯后， 用吸附分离法制取丁烯-1 。 该工艺的丁烯-1 收率可达90%。2）国内工艺技术概述目前，国内丁烯-1 分离工艺主要是烟台大学的萃取精馏工艺和齐鲁石化研究院的两段精馏工艺。（ 1 ）烟台大学的萃取精馏工艺该方法已在国内申请专利。 其方法是采用甲乙酮和极性溶剂， 如用氮甲酰吗啉、吗啉、氮甲酰吗啉与吗啉混合物、环丁砜、氮甲基吡咯烷酮等的混

6、合物作溶剂，萃取精馏分离丁烷与丁烯，溶剂对碳四溶解性好而且粘度小，塔内基本无双液相、 无发泡现象， 萃取精馏塔和解析塔都在加压下操作， 塔顶温度45c左右，塔釜温度低于170C,溶剂比915, 丁烯产品纯度 97%,必要时可以达到99%以上，丁烯收率95%97%。采用此工艺在国内一套甲乙酮装置上应用，效果较好，丁烯 -1 的浓度可达到98%。 由于采用的萃取剂的选择性比吗啉和N- 甲基吗啉差一些，要达到同样的萃取效果，设备要大一些。由于甲乙酮的沸点较低（ 80） ， C4 中带的甲乙酮较多，导致甲乙酮消耗较大(2)齐鲁石化研究院MTBE/T烯-1工艺该工艺是将原料C4经过MTBE4化脱除异丁烯

7、，再水洗除去醍后 C4中的 甲醇，然后用普通精储方法精制丁烯-1 , 一个塔脱除轻组分，一个塔脱除重组 分。采用此种工艺，流程简单，以丁烯转化率高，丁烯 -1纯度可达99.6%,无 特殊、剧毒原料，对环境无不利影响，Xt污水处理无特殊要求。但分离丁烯-1塔板数目较多，回流比过大，能耗较高，丁烯 -1收率较低，生产操作要求较 高。故该工艺多应用于乙烯厂裂解 C4中的丁烯-1分离。4.8.1.3 工艺技术比选从4.8.1.2中的介绍可以看出，国内外丁烯-1的分离技术主要分为两大类， 即萃取精储工艺和超精密精储工艺。两种工艺在能耗和物耗上差别较大。萃取 精储工艺消耗最低，但t工艺主要用在丁烯-1制甲

8、乙酮装置，其产品纯度低， 杂质含量高，如要得到聚合级丁烯-1还需要做进一步的处理。超精密精储工 艺虽然消耗高，但产品纯度高，生产聚合级的丁烯-1产品流程简单。国内采用C4为原料路线的丁烯-1分离装置多采用此类技术，各种工艺对比及国内技 术概况见表4.8-2和表4.8-3 。表4.8-2 丁烯-1分离工艺比较项目超精密分离工艺萃取精储工艺NPCtGPDDt中国德国烟台大学产品收率8797949590循环水消耗t/t410320470130140电消耗kwh/t1004080333380蒸汽消耗t/t3.63.95燃料消耗t/t0.510.51产品纯度高高高低低环境影响小小小小小技术来源引进引进自

9、有引进自有装置投资高高低高低表4.8-3国内C4分离丁烯-1技术概况公司名称生产能力（万 t/a ）生产技术简况吉林石化公司2.4日本化学合成公司技术大庆石化公司0.76日本化学合成公司技术齐鲁石化公司1.5日本ZEO心司技术抚顺石化公司1.0法国IFP技术独山子乙烯公司1.0意:邙IJ SNA瞰术茂名石化公司1.5法国IFP技术和日本ZEON建兰州石化公司0.8齐鲁石化公司研究院技术1996年吉林石化公司投产的1.0万吨/年丁烯-1装置中，丁烯-1精制部分由第一精微塔和第二精储塔组成，两塔均为填料塔，采用的是日本石油化学株式会社的技术。2000年和2003年采用天津新天进科技开发有限公司的

10、TJH 脉冲规整填料进行了两次增产改造，产能提高到2.4万吨/年，并取消了异丁烯二聚系统。产品收率和能耗都有所下降。由中国石化工程建设公司 BDI设计执行中心、兰化公司、齐鲁石化研究院 共同承担的高纯度丁烯-1成套技术开发项目采用丁二烯深度抽提和MTBEH置深度醍化后的蒸汽裂解碳四作原料，在兰化公司橡胶厂8000t/a的丁烯-1装置上进行了国产化工业试验。该装置于1997年一次投产成功，生产出合格丁烯-1产品。1999年4月，在120烦计负荷下进行了大处理量操作， 所得产 品质量完全达到聚合级丁烯-1质量指标，实现了丁烯-1生产技术的国产化。 4.8.1.4推荐的工艺技术目前国内利用混合碳四分

11、离制取丁烯-1的工业化方法是超精密精微法。 该方法虽然分离难度大，但流程简单，易于组织；没有复杂设备，生产周期长；如与MTBEg置联合并保证醍后碳四异丁烯含量小于 0.2%,可以使装置流程最 短，投资最低。该技术已经完全国产化，且国内有多家填料企业可以提供高效 填料，并在丁烯-1装置上进行了实际应用，因此，本项目推荐采用国产的超 精密精微工艺。该工艺是将MTBEg置的醍后C4经加氢（根据原料中丁二烯含量）后，进 行脱轻和脱重两次精储得到纯度大于 99%勺聚合级丁烯-1。4.8.2工艺概述、流程及消耗定额4.8.2.1 工艺概述1）装置规模和年操作时数本项目设计生产能力为6.53万吨/年，年操作

12、时数均为8400小时。2）装置组成本装置由工艺装置、中间罐区和分析控制室三部分组成。3）原、辅助材料用量及规格本装置的主要原料是混合碳四、氢气、催化剂和干燥剂，用量和规格分别 见表 4.8-4 4.8-7 。表4.8-4原料和辅助材料数量表在舁 厅P名称单位数量来源备注1混合碳四万吨/年18.02炼油及乙烯装置2氢气吨/年32.65乙烯装置3加氢触媒吨/年4.24外购使用周期3年43 A分子师T,燥剂吨/年9.8外购使用周期2年表4.8-5 氢气规格表指标名称单位指标数值备注氢V%>90甲烷平衡G姓:化物V%<0.001COCr3/m35001000表4.8-6钳催化剂规格表指标名

13、称单位指标数值备注外观形态球形固体主要成分钳载体三氧化二铝加热减量%<0.23比表面积r2/g70使用温度C<480表4.8-7干燥剂3A分子筛规格表指标名称单位指标数值备注外形球形（或条形）直径mm1.7-2.5 (1.5-1.7 )合格率%>96 (98)堆积密度g/ml>0.6磨耗率%<0.2抗压强度N> 45/p(45/cm)静态水吸附%>20包装含水量%<1.54）产品及副产品本装置的主要产品为丁烯-1 ,副产品为丁烷、丁烯储分，产品及副产品产 量和规格见表4.8-84.8-10 。表4.8-8厂品、副厂品表在舁 厅P产品名称单位指标数

14、值备注1丁烯-1万吨6.532丁烷、丁烯储分万吨10.87表4.8-9 丁烯-1产品规格表指标名称单位指标数值备注丁烯-1V%>99其它碳四V%< 1其中：丁二烯及丙二烯 甲基乙快COCOcmm<200CniVm3<10Cn3/m3<5cmm<5总好基（以MEK+）Cn3/m3<5氧气cmm< 1硫（以S计）mg/kg< 1氯化物（以Cl计）mg/kg< 1水mg/kg<20甲醇mg/kg< 1MTBEmg/kg< 1表4.8-10 丁烷、丁烯储分规格表指标名称单位指标数值备注丁烯-1V%<54.13.2.2

15、工艺流程说明来自界区的粗丁烯通过粗丁烯加热器E-101进入粗丁烯原料贮罐 V-101。V-101中的粗丁烯由原料泵P-101抽出，由流量控制阀和进料预热器 E-111加热后进入加氢反应器 R-101,进料温度控制在4060C。来自界区的氢气经流量控制，与加热后的原料粗丁烯在线混合，进入R-101。进入R-101的物料在贵重金属钳的催化作用下，粗丁烯中的丁二烯与氢气 进行反应，反应压力控制在 0.91.3MPa（G）。从R-101出来的物料经压力调节进入脱轻塔下塔T-201B, T-201A/B塔再沸器E-201用0.35MPa蒸汽加热，蒸汽的量由流量调节控制。塔顶蒸出的异丁 烷等轻组份进入脱轻

16、塔冷凝器 E-202进行冷凝。塔顶压力由冷凝器的冷却水量 控制。在此异丁烷等组份被冷凝下来，而较轻的组份包括氢气作为燃料气通过流量控制送出界区。冷凝下来的异丁烷馏份进入脱轻塔回流罐V-201 。冷凝液通过回流泵P-201 一部分打入T-201B塔顶回流，其余量在控制 V-201液面稳定的前提下，作为C4LP0出界区。T-201B塔釜液经液位调节由塔中间泵 P-202送至T-201A塔顶。T-201A塔釜液由液位与流量串级调节，由塔釜液泵P-203送至冷却器E-203 冷却， 再经干燥器R-201 脱除物料中的水份， 然后进入脱重塔 T-202B。T-202B塔再沸器E-204用0.35MPa蒸

17、汽力口热蒸汽的量由流量调节控制。T-202A塔塔顶蒸汽进入塔顶冷凝器 E-205,冷凝后进入回流罐V-202。塔顶压力由冷凝器的冷却水量控制。冷凝液通过回流泵P-206 一部分打入 T-202A 塔顶，其余量在控制 V-202 液面稳定的前提下，采出至成品贮罐 V-203。 T-202A塔釜液经液位调节由塔中间泵 P-205送至T-202B塔顶。T-202B塔釜液由液位与流量串级调节，由塔釜泵P-204送至C4LPGf线。V-203 中的成品丁烯-1 间断地由成品泵P-207 送往罐区。工艺流程简图见图4.8-1图4.8-1工艺流程简图1.1.1.3 工艺物料平衡本项目进出装置的主要工艺物料见

18、表4.8-11表4.8-11 物料平衡表在舁 厅P进装置出装置物料名称数量（吨/年）物料名称数量（吨/年）1混合碳四180200丁烯-1653002氢气32.65丁烯、丁烷1087003燃料气6057.654总计180232.65总计180232.651.1.1.4 装置消耗定额装置消耗定额见表4.8-12表4.8-12消耗定额表序 号名称规格消耗定额消耗量（吨）备注每小时每年1原料1.1混合碳四丁烯-1 >40%2.7621.451802001.2氢气>90%0.53.8932650kg1.3加氢触媒0.0650.5054244.5kg1.43A分子筛0.151.1669795k

19、g2公用工程2.1蒸汽0.9 MPa(G)145 C3.982598942.2循环水28/38 C 0.4MPa(G)4752.3冷冻水7C 0.4 MPa(G)3.522298562.4电380/220V905877000kwh2.5仪表空气0.6 MPa(G)1097117700Nnm2.6氮气0.6 MPa(G)31.52056950Nnm1.1.1.5 工艺装置安装方案1）设备布置方案本项目按同类设备集中布置的原则布置。厂房采用混凝土敞式框架, 共三层，转动设备放于一层，二层为回流罐和部分换热器，三层以换热器为主。塔设备与厂房布置在管架两侧2）工艺安装本项目的工艺安装包括4台塔、4台反

20、应器、14台换热器、6台容器 和20台机泵。其中安装工程量较大的是4台填料塔。空塔总重约380吨, 填料及内件总重约580吨。1.1.1.6 设计中采用的主要标准及规范GB 50160-1992石油化工企业设计防火规范（1999版）GBJ16-87建筑设计防火规范（2001版）SH/T3011-2000石油化工工艺装置布置设计通则4.8.3 工艺设备技术方案4.8.3.1 设备概况本装置工艺设备共48台，其中反应器4台，塔器4台，容器6台， 换热器14台，机泵20台。表4.8-13设备分类汇总表设备类型国内订货合计台数质里（t ）台数质里（t）塔器49604960换热器1412614126容器

21、676.2676.2反应器419.8419.8机泵1818合计461182461182表4.8-14换热器汇总表换热器 类别国内订货合计台数金属质里（t）台数质里t t）总质重不锈钢材料X换热器141260Cr18Ni94514126合计141260Cr18Ni94514126表4.8-15塔汇总表换热器 类别国内订货合计台数金属质里（t）台数质里（t）总质重不锈钢材料填料塔49600a18Ni95804960合计49600a18Ni95804960表4.8-16 容器汇总表换热器 类别国内订货合计台数金属质里（t）台数质里（t）总质里不锈钢材料容器676.2676.2合计476.2676.2

22、表4.8-17 反应器汇总表换热器 类别国内订货合计台数金属质里（t）台数质里（t）总质重不锈钢材料反应器212212干燥器27.827.8合计419.8419.8表4.8-18定型设备汇总表国内订货合计台数材质质里（t）台数质里（t）离心泵18碳钢18冰机2碳钢2合计20204.8.3.2 关键设备方案比选丁烯-1的分离关键设备是塔。通常可采用板式塔或填料塔。但采用 超精密精微工艺时，要求塔的理论板数多，板式塔由于板效率低，实际 塔板数多，造成塔过高；而填料塔，特别是采用高效填料，可以降低塔 的高度，而且选择合适的高效填料，更适合于超精密分离。本装置塔器推荐采用高效填料塔。4.8.3.3 大

23、型超限设备概况本装置4台塔为大型超限设备，最好选择距施工场地较近的制造厂加工。如长途运输，可考虑分段运输，现场组对的方式 表4.8-19 大型超限设备表序号名称规格超限内容解决办法备注1丁烯-1脱轻塔成 5000X 44000超长分段运输2丁烯-1脱重塔成 4800X 44000超长分段运输4.8.3.4 设计中采用的主要标准及规范压力容器安全技术监察规程（国家质量技术监督局）GB150-1998钢制压力容器GB151-1999管壳式换热器JB4710-92 钢制塔式容器JB-T47004707-2000压力容器法兰JB-T4709-2000 钢制压力容器焊接规程JB/T4712-92 鞍式支

24、座JB/T4713-92 腿式支座JB/T4724-92 支承式支座JB-T4725-92 耳式支座JB4726-2000压力容器用碳素钢和低合金钢锻件JB4727-2000低温压力容器用碳素钢和低合金钢锻件JB/T4729-94 旋压封头JB4730-94压力容器无损检测JB-T4735-1997 钢制焊接常压容器JB/T4736-95 补强圈JB/T4737-95 椭圆封头JB/T4738-95 90折边锥形封头JB/T4739-95 60折边锥形封头GB6654-1996压力容器用钢板GB12459-90钢制对焊无缝管件HG20580-1998钢制化工容器设计基础规定HG20581-19

25、98钢制化工容器材料选用规定HG20582-1998钢制化工容器强度计算规定HG20583-1998钢制化工容器结构设计规定HG20584-1998钢制化工容器制造技术要求HG20652-1998塔器设计技术规定HG205292-HG20635-97钢制管法兰、垫片、紧固件GB16749-1997压力容器波形膨胀节HG21514-21535-95 碳素钢、低合金钢制人孔和手孔HG/T21574-94 设备吊耳HG20553-93化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系列GB/T8163-1999输送流体用无缝钢管GB9948-88石油裂化用无缝钢管4.8.4 工艺装置“三废”排放本装置的主要“三废”

26、有废气、废水和废渣。正常生产时排放的废气为丁烯-1脱轻塔塔顶不凝气，主要是碳三、 碳四炫、氢气、一氧化碳及氮气等，作为燃料气送出装置。当加氢反应 器再生时，排除的废气主要是氢气；但干燥器再生时，排除的废气主要 是含炫氮气，均送到火炬系统烧掉。事故状态下排出的物料经管线送到 火炬管网。正常生产时排出的废水主要是机泵冷却水、丁烯-1脱轻塔塔顶回流罐分水包排出的少量水、化验室排放水等，经管线排入生产污水管网。装置产生的废渣主要是加氢催化剂和干燥剂。加氢催化剂每三年更换一次，由厂家回收或集中处理；干燥剂每两年更换一次，送到堆埋场堆 埋。“三废”排放见表4.8-20表4.8-20“三废”排放表序 号排放名称成份排放点排放量t/a排放 方式排放去向1轻组分Q、G、H、Cg脱轻塔塔顶 冷凝器6057.65连续燃料气系统2事故排放气C4系统安全阀163.1t/h火炬系统3加氢反应器 再生废气氢气加氢反应器5600NmY