3AA工艺流程.docx

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3AA工艺流程

丙烯氧化单元工艺流程叙述

丙烯氧化单元是将丙烯气体、空气（主要是空气中的氧气）、水蒸气按一定比例混合后，通过触媒固定床反应器（R3001）在一定温度下进行气相氧化。

混合气体中的丙烯首先经过（R3001）反应器下部触媒（ACF）氧化成丙烯醛（ACR），然后再经过（R3001）反应器上部触媒（ACS）进一步氧化成丙烯酸（AA），反应气体中的丙烯酸（AA）、丙烯醛（ACR）、醋酸（ACOH）等生成物，经丙烯酸吸收塔（T3101）吸收后，得到70%左右的AA水溶液，再经气提塔（T3102）脱去轻组分后，送往AA分离精制单元，没被T3101塔吸收下来的反应气体，一部分作为（R3001）反应器的循环气使用，另一部分作为废气送往（R3003）催化焚烧单元。

1·原料进料流程叙述：

丙烯氧化反应是丙烯气体和空气中的氧气在水蒸气存在的条件下，通过触媒床层在一定温度下进行的。

反应所需的丙烯由输送泵（P3007A/B）及丙烯蒸发器（E3007）系统供给，氧气则由外界补充的新鲜空气所提供。

正常运转时，水蒸气由来自丙烯酸吸收塔（T3101）顶63℃左右的循环气所提供。

原料丙烯由屏蔽式丙烯输送泵（P3007A/B）将球罐（V007A、B、C、D、E、F）中的液态丙烯送出经丙烯输出压力表PICA-3007控制压力1MPa左右，再经液态丙烯计量表FIQ-30073计量后，送入丙烯蒸发器（E3007）中进行汽化，用冷冻盐水（LW）在E3007管程内回收冷量。

在此丙烯蒸发器液位表LICA-30071调节液态丙烯进入E3007的流量，控制E3007液位。

用调LW水的温度把E3007的压力控制在0.5MPa左右，使气化后的丙烯温度在1℃左右，气化后的丙烯气体经切断阀（XV30171）用V3017的压力控制在200KPa。

丙烯气体从V3017出来后，由流量计FC-30071将流量控制在（26.51Nm3/min），原料气体混合器（V3001）中与空气压缩机（M3001）送出的气体混合。

新鲜空气经过过滤器（M3001-Z2）除尘后，进入空气加热器（E101）中，由温度表TICA-3101调节加热蒸汽（LS）量，把通过E3101的空气加热到50℃后进入混合器（V3101）中与来自T3101塔顶的循环气混合。

由AA吸收塔（T3101）塔顶出来的气体，全部进入旋风分离器（Z121）中，除去气体中夹带的含AA的水滴。

Z3121分离下来的AA水溶液从Z3121下部直接返回T3101底部，从Z3121顶部出来的气体，一部分经T3101塔顶压力表（PC-3101）控制其流量，送往废气催化焚烧单元，另一部分进入循环气体加热器（E3121），（TC-30016）调节加入E3121中的蒸汽（LS）量，从而通过调节循环气体温度把M3001入口温度控制在60℃，E3121出来的被加热的循环气体经流量计（FC-30021）把流量控制在80.1Nm3/min，进入V3101中与新鲜空气混合。

为了监视反应的进行情况，E3121出口有少量循环气体进入在线分析仪测定其氧含量和丙烯含量，以确保反应的正常进行。

新鲜空气与循环气体在V3101混合后,由气体压缩机（M3001）入口温度计（TC30016）把温度控制在60℃进入压缩机（M3001）。

M301设计数据：

风量：

340Nm3/min（wet）转数：

13500rpm

电机功率：

770KW（6KV）吸入压力：

-600mmAq

吸入温度：

60℃排出压力：

9400mmAq

排出温度：

160℃

介质：

空气、水、有机酸等混合物体

M3001出口压缩气体温度（TI30011）150℃，压力（PIA-3001）75KPa，由FC-30011显示流量305.593Nm3/h（流量控制叙述如下：

为了保证M3001出口风量不变，同时保证氧烯比1.8，经计算机温度，压力补正计算出氧气浓度，用FC-30021做出相应变动，从而保证M3001出口风量不变。

目标控制点：

新鲜空气：

225.5Nm3/min，循环气80.1Nm3/min）。

混合气体经切断阀（XV-30011）进入原料混合器（V3001）与丙烯气体混合。

由V3001出来的混合气体，其中丙烯、氧气摩尔比为（1：

1.8），并以约130℃进入反应器（R3001）下部入口，为了监视混合气体组成，在R3001入口有少量的气体通过在线分析仪测定其氧及丙烯浓度以确保反应的正常进行。

2·R3001反应器

R3001反应器是列管式触媒固定床恒温反应器，反应器列管内充填ACF和ACS两种触媒,并由SUS304拉西环隔成一段和二段，列管间隔板把反应器壳程隔成上下两部分,两部分均充满熔融盐（HTS）,但两部分HTS的控制温度是不同的。

R3001设计数据：

列管数：

10551根长：

6700mm

列管规格：

φ29.6*2.1*6700

一段触媒是ACF-7，一段触媒无载体，为空心圆筒状。

二段触媒是ACS-6，二段触媒的活性物质是浸涂在AL2O3，

无活性载体上。

熔融盐（HTS）是硝酸钾（KNO3）和亚硝酸钠（NaNO2）的混合物，其混合比例为KNO3：

NaNO2=55：

45，第一次开车前装入HTS槽（V052）中熔化，以后根据情况予以补加。

混合气体中的丙烯通过R3001反应器下部一段触媒时，氧化生成丙烯醛（ACR），一部分ACR继续生成AA，反应按下式进行：

CH2=CHCH3+O2（空气）→CH2CHCHO+H2O+81.4Kcal/mol

CH2=CHCHO+1/2O2（空气）→CH2CHCOOH+60.7Kcal/mol

该反应的空速（SV）为1200hr-1～1400hr-1，用温度表TC-30013调节进入反应器下部HTS的循环量，以控制反应温度在300～

350℃（此温度为HTS的温度），触媒床层温度比HTS温度要高（50～80℃）范围内。

为了使反应器下部壳程中的HTS温度均匀，采用立式轴流泵（P30521）强制HTS在反应器下部壳程中进行循环。

由反应器下部一段氧化生成的ACR气体，再通过反应器上部二段触媒，继续氧化生成AA，反应按下式进行：

CH2=CHCO+1/2O2（空气）→CH2CHCOOH+60.7Kcal/mol

该反应的空速（SV）为1400～1600hr-1，用温度表TC-30014调节进入反应器上部HTS的循环量，以控制反应温度在260～

310℃（此温度为HTS的温度）。

触媒床层温度比HTS温度要高30～40℃范围内，为了使反应器上部壳程中的HTS温度均匀，采用立式轴流泵（P30522）强制HTS在反应器上部壳程中循环。

为了除去反应生成热，R3001反应器外部设有HTS撤热系统，它包括：

HTS膨胀槽（V3051）、立式离心输送泵（P30511）、废热锅炉（E3051），利用P30511泵将R3001溢流到V3051中的HTS送往E3051中，在E3051管程中锅炉给水（BW）经换热后产生蒸汽，带走HTS的热量，蒸汽压力由PC-30511控制在0.68MPa，入LS管网回收利用。

E3051加BW水液位由LC-30511控制，经换热后，HTS的温度降低约50℃，再返回R3001中，如此不断循环，连续移走反应生成热。

在正常运转中，必须定期发现R3001反应器出口气体中CO2、CO以及ACR的浓度，以控制反应在最佳状态进行。

R3001出口气体中AA含量为16.86%，ACR含量为0.29%。

此气体进入废热锅炉（E3002）与BW水换热，使其温度降至150℃左右，再进入AA吸收塔（T101）进行吸收。

在E3002壳程中，BW水经换热后产生蒸汽，带走反应气体的热量，蒸汽压力由蒸汽压力表（PC-30022）控制其在245KPa，并入LLS管网回收利用，其液位由液位表（LC-30022）调节BW水给入量。

3、AA吸收塔（T3101）

T3101塔为填料式吸收塔，由上下两部分组成，上部分吸收段，由四层填料组成，下部为冷凝段，由一层填料组成，共有五层填料组成。

T3101塔设计数据：

主要规格：

1.7/2.4mφ*40.1mTL

顶压：

9.81Kpa顶温：

63℃设计温度：

170℃

设计压力：

1.0Kg/cm2

填料区：

SUS304填料材质：

SUS316

第一层填料苏尔寿丝网填料，填料层高度为3060mm

第二层填料同上

第三层填料CMR-3P阶梯环，填料层高度7000mm

第四层填料同上

第五层填料CMR-4P阶梯环，填料层高度3000mm

从E3002来的150℃的反应气体，作为T3101底部进料与T3101塔下部循环喷淋液逆向接触，气体中大部分AA气体被冷却浓缩下来，剩下的气体进入上部吸收段。

进入吸收段的气体中的AA用塔顶58℃的吸收水（BW及T3104塔底部回收水）进行吸收，没被吸收的气体作为尾气从塔顶排出，排出的尾气中含有丙烯0.78wt%，氧1.72wt%，T3101塔排出的尾气全部进入旋风分离器（Z3121）中，从Z3121出来的气体一部分作为循环气继续使用，另一部分则作为废气进入催化焚烧单元。

T3101塔的吸收水量是T3104塔底回收水经流量计FC-21011控制其流量与BW汇合后，再经流量计FC3101控制二者流量的混合（2.75m3/h）后，进入T3101塔作为吸收水的。

T3101塔的压力通过塔顶压力表PC-31011调节排出废气流量，从而控制塔顶压力在（9.81KPa）。

T3101塔温度的控制是以塔顶温度为主调参数，以塔中部温度为副调参数，用塔顶温度表TC-3101和塔中温度计TC31311构成串级调节系统。

调节被E3131冷却后的循环液流量，使之与未经冷却的循环液汇合，进入T3101塔中部，把塔中部温度控制在

65℃，塔釜温度控制在72℃，从而确保塔顶温度为63℃。

T3101塔釜液位由液位计LC-31011调节去气提塔（T3102）的流量来控制，T3101塔釜含70%左右AA水溶液作为T3102的进料。

T3101塔底AA水溶液哟经塔底泵P3131A/B送入E3131进行冷却后，还有一部分AA水溶液再经冷却器E31622冷却后，按下述流程进行：

1）为了防止T3102塔冷却器（E3122）中冷凝液的聚合，经流量计FG-312221.0m3/h向E3122加喷淋液。

2）为了防止T3102塔尾气冷凝器（E3162）中冷凝液的聚合，经流量计FG-316210.5m3/h向E3162加喷淋液。

3）去T3102塔液环真空泵（P3162）作为液封使用。

为了防止T3101塔的AA水溶液发生聚合，用可计量泵（P31411）将阻聚剂槽（V31411）中的阻聚剂（HQ）经流量计FG-3141150L/h送入T3101塔吸收水管线中与吸收水一同进入T3101塔顶。

V31411中阻聚剂溶液用BW水加一定量的对苯二酚（HQ）配制，配制阻聚剂时V31411主槽、辅槽切换使用。

首先，阻聚剂在主槽中配制好，然后向辅槽充液，以备下次主槽配制阻聚剂时使用（HQ：

4wt%）。

4、T3102减压气提塔（脱轻组分塔）

T3102塔为填料塔：

填料区第一层：

CMR-2P（串级小型环形填料-2P），层高5000mm

第二层：

CMR-3P阶梯环层高200mm

T3102塔设计数据：

塔高：

9300mm塔直径：

550mm

操作压力：

26.66Kpa材质：

SUS304

塔顶温度：

68℃塔底温度：

70℃

T3102塔为塔顶进料，来自T3101塔底的70%的AA水溶液在T3102塔内将进料中所包含的丙烯醛（ACR）、乙醛以及酮类等轻组分从塔顶部蒸出，蒸出的气体经冷凝器（E3122）用循环水（BW）冷凝，未冷凝的气体进入冷凝器（E3162）中，用冷冻盐水（LW）进一步冷凝，其冷凝液与E3122的冷凝液一起返回T3101塔底，E3162顶部出来的没被冷凝下来的气体，经液环真空泵（P3162）送往T3101底部，从T3101塔顶排出。

T3102塔设有自然循环方式的再沸器（E31321），采用（LLS）蒸汽加热，并通过塔填料中部温度计FC-3102和蒸汽流量表FC-31321构成的串级调节系统，控制其蒸汽流量，在此填料中部温度为主调参数，蒸汽流量为副调参数，通过控制E31321的蒸汽流量，确保塔顶温度为68℃。

T3102塔釜得到的是除去轻组分的70%AA水溶液，由液位表LICA-31021调节塔釜液的送出量控制其液位，正常运转时，用立式屏蔽泵（P3131A/B）将釜液通过冷却器（E31322）冷却到40℃，经流量计FQ-31322送至V3115槽。

T3102塔为减压气提塔，真空度由液环式真空泵（P3162）产生，通过压力表PC-31621将塔顶绝对压力控制再26.66KPa。

为了防止AA聚合，采用再沸器（E31321）吹入AIR方法，AIR通过转子流量计FG-31721吹入再沸器底部，以增强阻聚效果。

5、开车、停车的工艺流程叙述：

1）R3001开车时所需LS蒸汽加入

氧化系统开车时需要其原料气体中蒸汽含量大大高于正常运转时的含量，故需要从外界加入蒸汽（LS），此时LS由蒸汽流量表FC-30061控制其流量，经XV-30061切断阀控制进入V3001中。

正常运转说，FC-30061流时指示为0，切断阀XV-30061处于关闭状态，此时反应所需蒸汽由T3101塔顶出来循环气提供。

2）V3090氮气贮罐

V3090氮气贮罐由压力表PC-3090控制HN管网充入V3090中的压力。

正常运转时，V3090并不向反应系统中充入氮气，只在紧急停车和正常停车时，可由联锁装置或手动打开切断阀XV-30901，将V3090中的氮气迅速充入系统，以置换反应系统的可燃气体。

3）R3001反应器的降温

在定期停车检修冷却R3001时，应把R3001系统的HTS全部排到HTS贮槽（V3052）中，把R3001反应器及HTS膨胀槽（V3051）下部HTS倒空阀打开，使HTS全部排到V3052中。

4）R3001反应器的升温

R3001开车前，HTS并没有回填入R3001壳程中，这时用E3001把R3001中的触媒升温到200℃后，向R3001壳程中回填HTS后，使HTS循环，用电加热器（EE3051）加热HTS，对R3001进行升温。

在用E3001对R3001中触媒升温同时，把V30522的电加热管全部打开，加热其中的HTS，并把V3051及管线上的全部电加热器打开，对其进行电加热管伴热保温。

当R3001触媒温度达到200℃并且V3051温度也达到200℃左右时，全部打开所有管线及P30521、P30522轴流泵上上的电加热管，并确认所有HTS管线的导通情况，启动立式轴流泵（P30512），把V3052中的HTS向反应器壳程及V3051中回填，当确认回填完毕后，停P30512，回填同时打开V3051中部电加热管，对其进行保温。

启动P30511、P30521、P30522，全部打开EE3051的电加热管，使V3051中的HTS经EE3051加热后，进入R3001反应器壳程中，在壳程中循环换热后，溢流回V3051中，如此不断循环，使反应器各段的温度升高，R3001反应器一段升温温度由温度表TC-30013调节被加热的HTS进入反应器下部壳程中的流量来控制。

二段升温温度由温度表TC-30014调节的加热的HTS进入反应器上部壳程中的流量来控制。

当反应器停止HTS循环加热后，应关闭EE3051电加热器电源，并把HTS排入V3051中。

废气催化焚烧单元工艺流程叙述

正常运转时，丙烯氧化单元T3101塔顶排出的废气和AA分离精制单元M30031、BA单元M30032送来的废气，与送风机（M30034）所送入的新鲜空气（为了补充供给燃烧时所必须的氧气）混合后，经板式换热器（E30031）预热到160℃左右，再经板极式换热器（E30033）预热到420℃左右，再与作为稀释用气体（经R3003反应后的由E30033冷却到220℃左右并由M30035送入的气体）混合，混合后的气体为350℃左右，进入废气催化焚烧触媒固定床反应（R3003）与触媒表面接触，使混合气体中的有机物和一氧化碳氧化，完全燃烧生成CO2和H2O，此反应空速（SV为25000h-1～30000h-1）。

R3003反应器设计数据：

反应器直径：

3050mm反应器高度：

3040mm

反应器材质：

SUS306设计温度：

750℃

入口操作温度：

350℃出口操作温度：

690℃

从反应器（R3003）出来的700℃左右的气体，分成两部分，一部分气体经版式换热器（E30033）冷却到220℃左右，再经手动调节阀HC-30034进入送风机（M30035），从M30035出来的气体又分成两部分，一部分气体经TC-30034-B调节阀与废热锅炉E30032出口的部分气体混合，再经板式换热器（E30031）冷却到100℃左右以后，排入大气。

另一部分气体经手动调节阀HC-30035与经板式换热器E30033加热后未反应的气体混合进入反应器R3003。

另一部分气体经废气锅炉E30032冷却到200℃左右，又分成两部分：

一部分气体与送风机（M30035）送出的并经调节阀

TC-30034-B的那部分气体混合，进入板式换热器E30031，冷却到

100℃左右以后排入大气；另一部分气体经TC-30034-A调节阀进入送风机M30035，正常运转时，此部分气体的流量为0。

在此，废热锅炉M30032的液位由液位表LC-30032调节BW水进入流量来控制。

BW水与反应气体换热后产生的蒸汽由蒸汽压力表PC-30032控制在0.7MPa，并入LS蒸汽管网回收利用。

废气催化焚烧反应器R3003反应温度的控制是通过反应器出口温度表TC-30034分成调节阀（A、B）和手动调节阀（HC-30034、HC-30035）协同动作来实现的。

当反应温度高时，调节阀TC-30034-B关小，同时开大手动调节阀TC-30035，这样就改变了稀释气体的流量，使反应温度得到控制。

当以调节手动还不起作用时，调节阀TC-30034-B关闭，调节阀TC-30034-A开启，同时关小手动调节阀HC-30034，这样就改变了废气的预热温度，使反应温度得到控制。

开车时，新鲜空气经送风机（M30034），再经板式换热器（E30031、E30033）进入空气加热炉（F3003）与丙烯混合燃烧。

从F3003出来燃烧后的高温气体进入反应器R3003预热触媒。

从R3003出来的气体经E30033冷却后，再经手动调节阀HC-30034进入送风机（M30035），从M30035出来的气体经调节阀FC-30034-B再经E30031冷却后排往大气。

催化剂式废气处理的原则：

将含有可燃物的废气预热到150～400℃，导入催化剂充填层，可燃物和氧化物立刻被吸附在催化剂上，发生氧化反应生成二氧化碳和水，对废气中可燃物进行无害化处理，反应后的气体从催化剂表面解吸下来，这就是废气催化反应原理。

废气预热的温度是根据所含可燃物的种类、浓度而各不相同的一般情况下，碳氢化合物是碳原子数越多，物质越容易氧化，在碳原子数相同时，则是具有双键、三键的物质容易氧化。

因此，碳氢化合物中最难氧化的物质是甲烷，需要在温度非常高的条件下进行氧化。

催化剂表面的氧化反应按下式进行：

CnHn+（n+m/4）O2→nCO2+m/2H2O+燃烧热

这一反应产生的燃烧热被用于热交换器预热废气，根据可燃物的浓度，可以只在处理装置启动时使用燃料，而后自行运转，另外，催化剂式废气处理方法的另一特点是与自燃式处理相同，可以在低温下进行处理，因为不产生火焰，所以几乎没有NOx产生。

3AA装置废气中各种组分的反应按下式进行：

C3H6+9/2O2→3CO2+3H2O+460.5Lmol

CO2+1/2O2→CO2+67.6Kmol

CH2=CHCHO+7/2H2O→3CO2+2H2O+379Kmol

C3H8+5O2→3CO2+4H2O+484Kmol

丙烯酸分离精制单元工艺流程叙述

丙烯酸（AA）分离精制单元由包括丙烯酸（AA）分离和丙烯酸（AA）精制两部分组成，AA分离部分包括水分离塔（T3105）系统、溶剂回收塔（T3104）系统、废气脱臭塔（T3164）系统，AA精制部分包括脱轻组分塔（T3106）系统、醋酸分离塔（T3109）系统、脱重组分塔（T3107）系统、马来酸分离塔（T31372）。

一、丙烯酸AA分离部分

在此部分，我们在水分离塔（T3105）中，采用溶剂MIBK与水直接共沸的方法，将AA水溶液中的水分离处理，从而达到其分离的目的。

（70%）AA水溶液从23#板处加入T3105塔内，溶剂（MIBK）则是以回流的形式从塔顶进入T3105塔内的。

从T3105塔顶馏出的MIBK与水的混合物进入T3105塔回流槽（V3125），在V3125中MIBK和水分层分离后，上层的MIBK作为塔顶回流液送到T3105塔中重复使用，下层的水则送到溶剂回收塔（T3104）中，回收水中溶解的MIBK，T3104塔釜排出的水一部分作为废水送往废水处理单元，T3104塔顶馏出液回到V3125中，T3104塔顶排出的不凝气体经废气脱臭塔（T3164）洗涤后，用罗茨鼓风机（M30031）送往废气催化焚烧单元。

从T3105塔底得到的含有少量醋酸（ACOH）的AA被送到脱轻组分塔（T3106）受液槽（V3116）中。

1·T3105水分离塔系统共沸蒸馏分离水

T3105塔为无堰式筛板塔，由50块无堰筛板组成，加料口在23#塔板处。

T3105塔设计数据：

塔高度：

2700mm塔直径：

1900mm设计温度：

115℃

操作温度：

塔顶42℃塔釜98℃操作压力：

14.67Kpa

材质：

19#板以上为SUS316

20#板以下为NAS144M

从T3102塔釜送来的70%的AA水溶液进入T3105塔进料槽（V3115）中，用屏蔽输送泵（P3115A/B）将70%的AA水溶液经流量表FC-31151与阻聚剂泵（P31452A/B）送来的阻聚剂溶液混合后进入T3105塔中（23#板加料口），为了监视AA水溶液，经在线分析电导仪（QI-3115）测定其AA浓度后，再经流量计FI-3115返回V3115中。

从T3105塔顶馏出的MIBK与水的混合物气体（MIBK：

78.28wt%H2O：

21.00wt%AA：

0.27wt%ACOH：

0.45wt%）进入冷凝器（E31251）中，经CW水冷凝后，进入馏出槽（V3125），在V3125中分层分离后，上层的MIBK（MIBK：

97.03wt%H2O：

2.3wt%AA：

0.3wt%ACOH：

0.37wt%），用屏蔽式回流泵（P3125A/B）经流量表FC-31251与阻聚剂泵（P31451A/B）送来的阻聚剂溶液混合，送入T3105塔顶作为回流液重复使用，P3125A/B出口有部分MIBK进入阻聚剂槽，V31451、V31452作为溶剂配制阻聚剂时使用，V3125槽下部水层给T3104加料。

T3105塔釜得到AA（AA：

94.08wt%ACOH：

3.18wt%H2O：

1000ppm以下MIBK：

1000ppm以下DAA：

1.68wt%）经过滤器（Z3135A/B）用立式屏蔽泵（P3135A/B）送到T3106塔进料槽（V3116）中，T3105塔釜液位由液位表LC-31051调节P3135A/B泵出口流量来控制。

T3105塔设有自然循环方式的再沸器（E3135），