大连理工盘锦校区chemblock设计集创新性说明书

第一章资第一章资源利用创 .-2章产章反-3.2脱氢反应器创新，开发移动床反应器，提高单程转化率5章分--第五 ..--5.1考虑温度匹配的反应热梯级利 .-105.2综合考虑经济性和操作弹性的换热网络优化设计10-章环6.1变压吸附分离尾气：充分回收丙烷和丙烯，提高原料利用率，减少6.2废水处理...........................................................................................-12-6.3绿色催化剂的应用...........................................................................-13-6.434.2万吨14流化床反应器中新型旋风分离器，保证产品收率177.3.3流化床反应器进气分布器创新，稳定产品质量187.5新型流体输送设备，保证脱乙烷塔安全稳定运行18 1.2萃取精馏塔塔底水循环利用,节水372吨/1-1-2丙烯腈精制工第二章产品结构方案创2-1产品结构方产品名年第二章产品结构方案创2-1产品结构方产品名年产用高纯丙烯150.180.160.30.67合格丙烯乙氢氰氢于杀虫剂虫满腈的生乙腈可返回本厂做丙烯丙烷萃取剂使用，氢氰酸可制造各种树脂单体，氢气可送回总厂做加氢重整的原料故以丙烯腈为构成的产品结构方案绿色环保、价值可观、市场可调、经济可 丙烷脱 丙烷脱氢选择大连化物所开发的NDC-8催化剂，已于2013年完成工业化3.1.1NDC-8OleflexPt600℃,应压力大于0.1MPa。由于Oleflex工艺的Pt系催化剂可循环利用，满足绿色化剂应用要求，故该催化剂使用最广，研究最多。温和，但由于污染环境，使其应用受到限系催化剂虽然使用Oleflex的诸多优点，本项目选择参考Oleflex工艺以及Pt系催化(Pt/Al2O3或PtSn/Al2O3)Pt/Al2O3催化剂进行修饰，研究结金属Mg,K的加入催化剂催化性能的影响，结果表明:Mg/KSnO2SnO2Sn，保持其以氧化态存在。当Sn元素以单质形式存在时易与Pt形成合金，该合金可以使公司进口的DEH-5NDC-2NDC-2直链烷烃脱氢催化剂性能优于当时从美国UOP（Oleflex工艺）引进的DEH-5催化剂。目前，NDC系列催化剂已经出口国外，技术成熟。综上所述，我们团队选择金属Mg，K修饰的PtSn/Al2O3催化剂作为本团工艺所用NDC系列催化剂中NDC-8满足本团队所选催化剂要求，使用条件温和，满足移动床生产需求能完成再生工艺，并且已于2013年完成业化示范3.1.3丙烯氨氧化催化剂：兰州石化公司XYA-5催化业化示范3.1.3丙烯氨氧化催化剂：兰州石化公司XYA-5催化组成P0.5Mo12BiFe3Co4.5Ni2.5K0.0717.5SiO2的化学式为Na0~3(Cu，Mg，Zn，Ni或其混合物)0~4(V或产率可达75%。中国石油兰州化工研究中心与营口向阳催化剂有限责任公司合作，研制出XYA-5丙烯腈催化剂，采用该催化剂丙烯腈单程产率可达82%。XYA-5催化剂在吉林石化42万吨/年丙烯腈装置上运行多年，性能良好，该国产催化剂性达到国际水平，故本项目选择该催化3-1各工业催化剂催化剂产钼酸盐催锑酸盐催丙烯腈转丙烯腈单 证了膜的长时间稳定3-1移3-1移动床膜反应器串联Pd管可以在反应体系中选择性地移走氢气使反应正向进行。该反应器实现了分Pd管可以在反应体系温度下选择性透过氢气，遵循“溶解-扩散”机理。3-2Pd管透氢3-2Pd管透氢计算示器在comsol多物理场数值计算软件中的设计：3-3移动床膜反应 采脱乙烷 采脱乙烷流+浅冷技术代替深冷，节能HysysHysys深冷分离系统能量消耗量 15.0Gcal/hr，膜分离系统能量消耗量3.2Gcal/hr，采用膜分离后可减少能耗膜分离与深冷分离工艺流程对比4-1深冷分离流4-2膜分离流别大，需要采用丙烯乙烯复迭压缩制冷。使用冷耗-5.8Gcal/hr。消耗能量15.0Gcal/hr氢气的摩尔分率为95.6%，氢气回收率为97.8%设备投资为1030万，每年操作费用为0.9亿。工艺流程见图4-1：本装置采用膜分离技术PI210GPU1200m2用浅冷技术度为-28℃使用冷4.1Gcal/hr消耗能3.2Gcal/hr每年可节省成本 余万元。且膜分离产出的氢气可以在绝大部分炼化装置使用，而在深冷流程中，由于产出氢气纯度不够高，应用很大受到 乙腈浓缩：侧线采出代替釜液采出，乙腈浓度提高至0.1%。本项目在分量32kmol/hr的气相。乙腈的含量为59%，进一步提纯就可以送回总厂作为萃取剂使用。此复合塔可以有效减小回收乙腈的能耗以及处理乙腈废水的冷耗。4-4侧线精馏第五章过程节能降耗技术创第五章过程节能降耗技术创考虑温度匹配的反应热梯级5-1主要能量换热综合考虑经济性和操作弹性的换热网络优化5-2全流程热5-热集成前后冷热公用工热公用工项换热单元冷公用工程总5-热集成前后冷热公用工热公用工项换热单元冷公用工程总换热面积——5.3热泵技过单位功耗量所得到的供热量来衡算。本项目对乙腈精制精制塔运用热泵技回收20%的能量。具体工艺流程图如图5-5-2热泵精馏流程5.4四效蒸发技本项目使用蒸发技术处理废用相变潜热的四效蒸节的蒸汽。具体流程如下：一个蒸发器蒸发出来的蒸汽引入下一蒸发器，利用第六章环境保护技术创 VOCT401塔顶气体，主要成为为氧气、氮气，流量为C3组分至丙烯塔；V401、第六章环境保护技术创 VOCT401塔顶气体，主要成为为氧气、氮气，流量为C3组分至丙烯塔；V401、V402、V403产生的气体，主要成分为氮气，可T401C3组分。6-2T401塔底气体组质量流量6-3吸附分离生的废气，同时回收废气中的丙烯实现资源的循环利用6.2废水6-1四效蒸发流6-1四效蒸发流采用四效蒸发处理乙腈，可使废水达标排放，实现环境的可持续发6.3项目采用巴斯夫公司开发的催化剂再生技术（专利号为CN01819989）使本工艺造价较高的Pt系催化剂循环再生。在压力为2~20bar和气体每小时速率为1000~50000/h下，使包含惰性0.5~20bar10~500/h下，使包含惰性气体的含氧气体混合物通过该催化剂达0.25~100小时，氧气浓度为10~25%体积的O2；2~200.5~20bar(5)用惰性气体吹洗(5)用惰性气体吹洗催化剂，用氢气活化催化剂6.4单产碳排放减少34.2本项目利用膜分离技热泵精馏技术热集成技术可直接减少净CO2排放。综合各项创新技术使得本项目提高经济效益的同时，第七章新型过程设备的应 本工艺第七章新型过程设备的应 本工艺在丙烷脱氢工段选择使用膜反应实现反应与分离的耦详见备计算说明书7.2急冷换热器代替急冷塔，回收4.9Gcal/h7.2.1急冷工艺的优传统急冷塔：丙烷脱氢反应器出口的高温反应气在急冷单元(T101)被快速冷工艺中。但此工艺引入水等杂质，不仅增加了后续分离的难度，并在后续过程少量水的存在就会堵塞管道，增加装置运行的不确定性。工艺流程如新型急冷换热器：从裂解炉出来的裂解气，为了防止高温下乙烯、丙烯exchanger，短时间内将高温气体冷却到中止二次反应的温度以下，又能回收高温裂解气的热能产生高压蒸汽。急冷锅炉有这样几个特点：（1）高质量流速，裂解气质50～120k/m2s（工艺流程如图7-2。7-1急冷塔工艺流7-2急冷换7-1急冷塔工艺流7-2急冷换7.2.3采急冷换热器工艺，每小时产生85公斤蒸汽680kmol，而且不引入新质 7.3.1用CPFD软件模拟流化床，保证反应器设计的合理7.3.1用CPFD软件模拟流化床，保证反应器设计的合理CPFDBarracuda是专门用于模拟“颗粒-流体”系统流动及化学反应的商用软7-图7-4一定时间后流化状态颗粒分布初始阶段催化剂颗粒分图7-5新型旋风分离器和常规旋图7-5新型旋风分离器和常规旋风分流化7-6双锥导流式进 7-7一7-7一种新型的回用机械密封与干气密封结合的串联式结构可保证主密封有一定的背压有效地降低因主密封工作端面液膜汽化而引起的不稳