25万吨年环氧丙烷8万吨年异丙醇胺生产项目1摘要Word文档格式.docx
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由于丙烯精制塔操作压力较高，所以本项目采用塔釜闪蒸式热泵精馏，以塔底液体出料为工作介质，经节流闪蒸降压、降温后作为冷剂，送入换热器换热。
流程如下图：
图3.1热泵精馏示意图
表3.1采用热泵精馏前后对比结果
项目
常规精馏塔
热泵精馏塔
塔顶温度/℃
41.86
塔釜温度/℃
53.78
塔顶压力/MPa
1.75
塔顶丙烷浓度/wt%
0.999
塔顶冷凝器热负荷/kW
79003.7
/
塔釜再沸器热负荷/kW
76903.9
闪蒸罐热负荷/kW
58150.1
压缩机负荷/kW
56049.3
总能耗/kW
155907.6
114199.4
节能
26.75%
采用热泵精馏虽然增加了一个压缩机，一个闪蒸罐，但是节能效果十分明显，方案可行。
3.2隔壁塔
工业分离三组分体系多采用常规精馏模型，而利用分壁式精馏塔（DividedWallColumn）能够实现塔内热量集成，最终起到节能降耗的作用。
较之于常规精馏模型，分壁式精馏少用一个精馏塔，在一个塔内完成精馏的任务，降低了设备投资。
异丙醇胺工段常规精馏流程需要两个塔（MIPA分离塔、DIPA分离塔），设备费和能耗很高，于是我们采用分壁式精馏。
分壁式精馏塔实际上相当于一个热耦合精馏塔，它将常规工艺中的两个塔精简为一个塔，同时省去了一个再沸器和冷凝器，其结构图如图3.2所示：
图3.2分壁式精馏塔模型
模拟结果显示，采用分壁式精馏后，达到同样的产品纯度要求，分壁式精馏节约了一个精馏塔。
一共减少能量消耗2800.64kW，节能11.28%。
对比结果如表2.2所示:
表2.2对比结果
两塔分离
分壁塔
MIPA分离塔
DIPA分离塔
工艺参数
理论板数
20
30
回流比
5
9
操作压力
减压
进料位置
7
12
MIPA出料位置
塔顶
DIPA出料位置
15
汽相分配比
0.70
液相分配比
0.71
能耗指标
冷凝器热负荷/（kW）
-6851.49
-5458.62
-10908.6
节约能耗/%
11.38
再沸器热负荷/（kW）
7048.93
5467.60
11117.4
11.18
产品指标
MIPA/%
99.99
DIPA/%
99.98
TIPA/%
99.90
99.96
4.工艺方案创新
4.1反应精馏加氢工艺
原料丙烷经脱氢反应得到的混合气中，存在着少量的MAPD（丙炔和丙二烯），为了提高丙烯的产量和纯度，工业上常采用选择性加氢的方法将混合气中的MAPD转化为烯烃和烷烃。
我们参考了石油裂解C3组分加氢工艺，并结合丙烷脱氢制丙烯工艺的自身特点，将选择性加氢反应器与脱乙烷塔合并为一个反应精馏塔，具体细节如下：
图4.1反应精馏塔模型
如图4.1所示，由变压吸附装置分离的混合气与氢气进入反应精馏塔。
产物从反应段上方液相进料，氢气从反应段下方气相进料，气液固三相接触发生反应。
塔顶气相采出乙烷和未反应的氢气；
塔釜采出丙烷丙烯混合物，其中MAPD的含量在36ppm。
本项目使用反应精馏工艺有如下优势：
提高了对烯烃的选择性；
减少了副产物“绿油”对催化剂床层的污染；
塔内温度由操作压力下塔内物质沸点决定，易于控制；
省去了选择性加氢反应器以及连接设备，缩短了工艺流程，降低了投资成本。
4.2新型共沸物分离技术的应用
在HPPO工艺中，溶剂甲醇与产物环氧丙烷会形成共沸物，影响了环氧丙烷与甲醇的分离。
为了打破共沸体系，本项目设计了一种新型共沸物分离技术（申请号:
2016106029375），具体如下:
图4.2甲醇吸附塔示意图
如图4.2所示，常压塔塔顶共沸物由顶部进入甲醇吸附塔T0305A，其中的甲醇和水被吸附剂吸附，塔底采出高纯度的环氧丙烷。
当吸附饱和时，将共沸物通入甲醇吸附塔T0305B进行吸附，同时向T0305A塔底通入180℃的乙烷气体，被吸附的甲醇受到高温汽化脱附，与乙烷一同从塔顶采出，完成了吸附塔的再生。
与变压精馏相比，采用先粗分离后吸附的工艺分离环氧丙烷与甲醇共沸物，在分离出产物中甲醇的同时，还除去了产物中存在的微量水分，进一步提高了产品纯度。
在简化工艺、节约成本的同时，还提高了工艺的稳定性与安全性。
5.厂址选择与厂区布置
5.1厂址选择
宁波化学工业区位于杭州湾南岸，宁波区西北侧辽阔的海涂上，规划面积56.22平方公里。
目前化工区已开发面积为6.5平方公里，现有炼化，韩国LG甬兴、中金石化有限公司、杭州湾腈纶、中化进出口公司等70多家企业落户园区。
按照宁波化工区总体规划（2002-2020），园区重点发展以炼油及乙烯为龙头的石化源头产业、合成材料产业、高分子产品产业和精细化工产业。
园区水陆交通便捷、四通八达，区域优势明显，本项目拟建在园区北部的发展用地上。
5.2厂区布置
厂区的布置考虑厂区的地形、地质构造等因素，综合本项目的生产和产品性质、特点和工艺流程最终确定了总厂布置图。
图5.1总平面布置图
厂区设置五个进出口。
其中一号东门为厂区正门，正对行政楼，主要用于公司职员上下班出入，属于人流出入口。
二号东门和北门与主干道相连，专门用于货车运送货物（原料和产品）等。
西门为消防出入口，靠近罐区和生产装置区，发生紧急事故时方便消防车进出，方便第一时间消防。
6.经济评价
表6.1主要技术经济指标表
名称
数量
单位
费用/（万元）
占总费用的百分比/%
丙烷
58
万吨
168200
41.72
过氧化氢
60
75000
18.60
液氨
1
2020.56
0.50
甲醇
75
吨
13.05
0.003
Pt-Sn/Al2O3催化剂
184
13800
3.42
BC-H-30A催化剂
50
kg
72
0.018
TS-1催化剂
64
2886.4
0.72
冷却水
39725.6
9.85
低压蒸汽（0.8MPa）
339.2
50880
12.62
中压蒸汽（4.0MPa）
14.9
2607.5
0.65
电
4014.5
万千瓦时
2609.42
循环冷却水
22290
44580
11.06
燃气消耗
260.4
万m3/年
822.86
0.20
合计
403147.00
100.00
7．总结
首先我们通过查阅文献与市场调研确定了原料与产品方案，确定了一条以生产环氧丙烷为核心，副产丙烯、异丙醇胺的工艺路线。
然后采用AspenPlus软件完成全流程的详细计算，利用Aspen等软件完成了工艺过程模拟、设备选型与设计、自动控制方案设计、热集成网络计算和经济评价；
使用Cup-Tower进行塔校核；
使用SW6-2011计算主要设备的强度；
使用AutoCAD绘制了工艺物料流程图（PFD）、管道及仪表流程图（P&
ID）、关键设备装配图、厂区总平面布置图和车间设备布置图。
同时，使用SketchUp和PDMS等软件进行了工厂三维设计、车间管道布置及车间三维配管设计等工作，最后结合3D模型制作了厂区3D漫游视频。
对于本项目，我们坚持“环保节能，和谐发展”的理念进行设计。
从产品的生产工艺到设备的改进，从高新技术的应用到节能技术的应用，无一不将“绿色化工，科学发展”的思想应用到实处。
综上，在本套项目中，我们通过先进的工艺、高新的技术、改进的设备、能源的综合利用以及经济的合理分析，最终实现了25万吨/年环氧丙烷、8万吨/年异丙醇胺生产项目的目标，并且达到了人与自然的利益最大化。
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