全国化工大赛-陕鼓杯-南京扬子石化年产6万吨超高分子量PMMA项目 4-创新性设计说明书.doc

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目录

TOC\o1-3\h\z\u1.分离技术与节能降耗技术创新 1

1.1先进的分离技术 1

1.2热集成创新 2

1.3HIDIC热耦合塔 2

2.环境保护技术创新 4

2.1废水处理方案创新 4

3.设备创新 5

3.1新型塔板的运用 5

3.2多段组合式固定床反应器 6

4.控制系统 7

4.1HIDIC精馏塔基于温度补偿器的双温度控制系统 7

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1.分离技术与节能降耗技术创新

1.1先进的分离技术

本项目中的MAL与水的分离技术采用专利CN105683142A中的分离，分离是这样的方法：（a）其包含向相分离器提供包含水、甲基丙烯醛和任选甲醇的第一流,前提条件是所述第一流包含至少重量的水；（b）使所述第一流相分离为主要包含甲基丙烯醛的有机相和主要包含水的水相；（c）在脱水柱中蒸馏所述有机相以产生主要包含甲基丙烯醛的产物流。

此分离技术出乎意料地产生了具有小于重量的水的浓缩甲基丙烯醛流,并且避免了现有技术的许多缺点。

图1-1分离过程的流程图

1.2热集成创新

本项目使用了夹点分析和热集成节能技术，运用了AspenEnergyAnalyzerV7.2软件，得到适用于本系统的换热网络方案。使厂区内的冷热物流在合理范围内换热，从而达到节省能量的目的，最终获得一个能量较大回用的换热网络，如下图所示：

图1-2换热网络

相较不采用热集成技术直接用公用工程进行换热的换热网络，运用热集成前后能耗对比如下：

表1-1公用工程对比表

项目

冷公用工程/MW

热公用工程/MW

总计/MW

直接公用工程

15.07

13.45

28.52

换热网络设计

11.87

10.26

22.13

能量减少量/%

21.2

23.7

22.4

经过优化后，节能38.24MW，需要冷公用工程27.14MW，热公用工程21.34MW。需要的冷公用工程包括冷冻水和冷冻液，需要的热公用工程包括低压蒸汽、中压蒸汽和高压蒸汽，可由园区公用工程站和本厂废热锅炉提供。

1.3HIDIC热耦合塔

在常规精馏塔中热量由再沸器引入再由冷凝器排出，大部分的能量损失在诸如塔的压降以及通过换热器的温差上，只有少部分能量用于减小产品的熵。而HIDiC由于应用了内部热耦合技术将这些热量提高等级并使之足以用于再沸过程，去除了常规精馏塔中的再沸器和冷凝器，并且令精馏段的热量向提馏段传递，这样就减小了塔顶和塔底较大温差造成的热量流失，大大提高了精馏操作的热力

学效率。其基本的工作原理是精馏段放出热量，其内部产生液相流;而提馏段吸收热量，其内部产生气相流，从而保证了分离所必需的气相流和液相流，也因此得以节省一套冷凝器和再沸器。

本流程中图如下：

图1-3HIDiC热耦合塔流程图

使用内部耦合技术后，冷凝器负荷为8063.5kW，再沸器负荷为662.5kW，比不使用中间再沸器技术节能10377.9kW。

添加热耦合技术后，提馏段的操作线更加靠近平衡线，即塔内分离过程的推动力减小，提高了分离过程的可逆性，使能量利用的效率更高；也由于操作线更加靠近平衡线，完成相同的分离任务，操作费用的节省远远大于设备费用的增加。

可见内部热耦合技术在甲醇水精馏塔回收甲醇时的应用减少了公用工程的使用量，取得了良好的节能效果以及经济效益。

如图所示通过上述节能措施及热集成技术，本项目中HIDIC节能5186MW，采用热耦合后的能耗为普通精馏能耗的60.2%，综合节能39.8%。共需要冷公用工程11.6MW，热公用工程10MW，实现了较大程度的能量回收利用。

2.环境保护技术创新

2.1废水处理方案创新

针对本项目的污水特点和为了满足事故废水的处理要求，废水送往污水处理站。项目污水处理站采用光芬顿法+SBR（序批式活性污泥法）集成。

①SBR(序批式活性污泥法)

SBR法是一种较为先进的活性污泥处理法，该处理工艺集曝气池、沉淀池为一体，连续进水，间歇曝气，停气时污水沉淀撇除上清液，成为一个周期，周而复始。SBR法中曝气、沉淀在同一池内，节约了沉淀池和污泥、污水回流系统，所以占地省、运行费用低、设备简单、维护方便。

项目SBR池分四格，每格按进水、曝气、沉淀、潍水四个阶段进行周期性运行。SBR池的进水、曝气、沉淀、潍水采用PLC进行控制，每格SBR池进水1.5h，曝气3h、沉淀1h，潍水0.5h，一个周期6h，每一周期及每一阶段的运行时间可根据来水的水质和出水水质情况进行调整。SBR池内多余的污泥用污泥泵排入污泥池，污泥池污泥