35万吨C4综合利用项目 尚川--创新性说明.docVIP

35万吨C4综合利用项目—创新性说明  PAGE \* MERGEFORMAT 5 创新性说明 1．工艺流程 1.1分离流程 本项目的第二步是对抽余C4进行催化裂解反应制丙烯，裂解后的产物含有C1～C8的各种产物，而且里面含有大量可以裂解的C4、C5烯烃。我们先对C3/C4进行分割，C3及其他轻组分进入深冷分离阶段，而C4及其他重组分再进行C4、C5的回收，这部分C4、C5循环回收再去裂解。这样的分离流程与先进行C5/C6分离相比，可以节省大量深冷分离所需的能量消耗。同时与前脱乙烷流程相比，也可以节省在C4、C5回收时所需的能量。 图1裂解工段分离流程 1.2丙烯分离采用耦合塔 由于丙烯和丙烷沸点相当接近，若采用一个精馏塔进行分离，按其工艺条件来算，需要一个很高的精馏塔，如此一来就会带来很多的问题，如操作的稳定性低、操作弹性小等。本流程采用丙烯双塔耦合分离技术，经模拟发现丙烯双塔预分流程不仅明显可以降低塔高，而且操作弹性大，达到预期的目的。耦合塔如图2所示。 图2 丙烯耦合塔 2．节能方案 2.1热泵技术 乙烯和乙烷的分离一般采用深冷分离技术，塔顶要用-50℃级别的制冷剂。为了节约制冷剂我们采用热泵技术，将塔顶出来的物料经过压缩使其温度升高，然后用塔底的物料去冷凝压缩后的气体，这样既可以使塔顶物料得到冷凝又可以使塔底物料再沸，从而节约大量的能量，通过模拟计算得出该热泵技术各节约冷公用工程和热公用工程1067.23381kW。热泵技术原理如图3所示。 图3 热泵原理图 2.2制冷技术 采用三元制冷技术，将传统的甲烷、乙烯、丙烯三种冷剂按一定比例混合在一台制冷压缩机中压缩，分离出三个不同温度等级的冷剂供给本分厂工艺系统。这样可以原来由3台压缩机才能得到的制冷级数，现在由一台压缩机就能完成。并且三元制冷技术还有能量利用率高，操作稳定性好的优点。 3．控制方案 本项目控制方案的研究范围包括空分装置、丁二烯抽提装置、抽余C4裂解装置、深冷分离装置、储罐区以及与工艺生产装置相配套的公用工程部分的控制系统及相关仪表；我们使用危险性和可操作性分析方法（HAZOP）对丁二烯萃取塔、催化裂解反应器、压缩机组、丙烯储罐进行分析；利用Aspen dynamics软件增加了对丙烯耦合塔塔底温度的控制，通过添加干扰进行动态模拟，观察控制的效果，除此之外，还对乙烯塔进行了开车过程的模拟。 4．反应器设计优化 根据文献资料，我们确定了裂解反应的条件，在该条件下我们用COMSOL Multiphysics 多物理场模拟软件进行了模拟，设定3种不同的长径比的反应器进行模拟，得到了三种反应器中物质的浓度分布，以及单程反应丙烯的收率，从而确定了反应器的更好的形式。模拟结果如下图所示。 图4 COMSOL Multiphysics反应器模拟结果 5．环境评价 本项目为35万吨C4综合利用项目，生产的1,3丁二烯、丙烯、乙烯都是危险化学品。罐区为重大危险源，我们用Risksystem软件对其进行了风险分析，根据物质的物性我们对其发生事故的伤害范围进行了预测。下图为丁二烯发生沸腾液体扩散蒸汽爆炸模型预测。 图6 Risksystem软件事故伤害结果预测 6．经济评价 Aspen economic是Aspen公司系列软件的一部分，可以进行化工经济预算，我们把Aspen plus模拟的数据导入其中，然后软件将根据模拟的条件，以及其数据库中自带的价格信息，进行设备价格的估算。计算结果将为我们提供技术经济计算的参考。