咸陽異丁烷脫氫可研

1、咸陽市天然氣總公司 20萬噸 /年異丁烷脫氫項目 可行性研究報告 23121F0256西安長慶科技工程有限責(zé)任公司 二 0一二年 三 月項目名稱:咸陽 20萬噸 /年異丁烷脫氫項目 建設(shè)單位:咸陽市天然氣總公司建設(shè)單位負責(zé)人:編 制 單 位 :西安長慶科技工程有限責(zé)任公司編 制 單 位 :西安長慶科技工程有限責(zé)任公司 編 制:柳松喜校 對:司 磊審 核 :劉德輝項目負責(zé)人:劉德輝技術(shù)負責(zé)人:王志中經(jīng)濟負責(zé)人:李世彤行政負責(zé)人:馬 曉編制人員工藝 柳松喜 司 磊 劉德輝 王志中 熱工 李愛俊 郭菲菲 閆寶山管道 李衛(wèi)鋒 楊明剛 王志宏自控 王翠微 楊先豪 周小軍電氣 張彩霞 靳 洪 林崇儉設(shè)備

2、郭遼廓 吳新穎 齊 凱工業(yè)爐 吳新穎 林一超 齊 凱機械 陳志輝 趙春嬌 楊石理土建 常鐵柱 郭子明 白寶林儲運系統(tǒng) 張春靜 閆曉梅 李允杰總圖 侯芬芬 楊明剛 李衛(wèi)峰安全、環(huán)保 徐芳芳 劉德輝 王志中消防 黃 冠 劉榮順 任香平概算 崔 莉 李世彤 郭子明技術(shù)經(jīng)濟 崔 莉 李世彤建設(shè)單位主要參加編制人員:高超文目 錄第一章 總 論 . 5第一節(jié) 編制依據(jù)和原則 . 5第二節(jié) 項目背景及項目建設(shè)意義 . 6第三節(jié) 項目范圍 . 7第四節(jié) 研究結(jié)果 . 8第二章 市場分析 . . 12第三章 生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品方案 . 13第一節(jié) 裝置規(guī)模 . . 13第二節(jié) 原料來源及性質(zhì) . 14第三節(jié) 產(chǎn)品方

3、案 . 14第四章 工藝說明 . . 16第一節(jié) 工藝技術(shù)選擇 . 16第二節(jié) 工藝流程簡述 . 19第三節(jié) 物料平衡 . . 24第四節(jié) 輔助材料、公用工程規(guī)格及消耗 . 26第五節(jié) 主要設(shè)備選擇 . 31第六節(jié) 自動控制 . . 45第七節(jié) 裝置平面布置 . 54第五章 建廠地區(qū)條件 . 58第一節(jié) 建設(shè)條件 . 58第六章 總圖運輸、儲運及土建 . 60第一節(jié) 總圖運輸 . . 60第二節(jié) 儲運工程 . . 62第三節(jié) 土建 . 65第四節(jié) 采暖通風(fēng) . . 67第七章 公用工程 . 68第一節(jié) 給水排水 . . 68第二節(jié) 供電及電訊 . 70第三節(jié) 供熱、供風(fēng)及供氮 . 79第八章

4、輔助生產(chǎn)設(shè)施 . 81第九章 節(jié)能與節(jié)水 . 85第一節(jié) 節(jié)能 . 85第二節(jié) 節(jié)水 . 87第十章 環(huán)境保護 . 88第一節(jié) 建設(shè)區(qū)域環(huán)境現(xiàn)狀 . . 88第二節(jié) 主要污染源和主要污染物 . 90第三節(jié) 資源開發(fā)可能引起的生態(tài)變化 . 93第四節(jié) 設(shè)計采用的環(huán)境保護標準 . 94第五節(jié) 控制污染的初步方案 . 95第六節(jié) 環(huán)境保護投資估算 . . 97第七節(jié) 環(huán)境影響分析 . 98第八節(jié) 存在的問題及建議 . . 98第十一章 消防 . 99第十二章 安全設(shè)施 . 102第十三章 職業(yè)衛(wèi)生 . 117第十四章 項目實施計劃及定員 . 122第十五章 投資估算及資金籌措 . 123第一節(jié) 建設(shè)

5、投資估算 . 123第二節(jié) 總投資估算及資金籌措 . 126第十六章 財務(wù)評價 . 129附圖:1、裝置工藝流程示意圖(23121F0256/30-01052、裝置布置圖(23121F0256/40-01第一章 總 論第一節(jié) 編制依據(jù)和原則一、編制依據(jù)1、 關(guān)于咸陽石油化工有限公司 20萬噸 /年異丁烷脫氫項目可行性研究報告編制 委托書。2、 關(guān)于咸陽石油化工有限公司 20萬噸 /年異丁烷脫氫項目可行性研究報告技術(shù) 咨詢合同。3、咸陽石油化工有限公司提供的有關(guān)基礎(chǔ)資料。二、編制原則1、 技術(shù)方案選擇, 要做到先進可靠、 經(jīng)濟合理,以提高企業(yè)的競爭能力和經(jīng)濟 效益。2、系統(tǒng)配套工程的規(guī)劃,除滿足

6、本項目要求外,在平面布置中盡可能為企業(yè) 今后向上下游生產(chǎn)發(fā)展預(yù)留位置。3、認真貫徹工廠設(shè)計模式改革,簡化體制、減少定員;在平面布置上合理地 集中布置,節(jié)省占地,以降低項目投資。4、設(shè)備材料的選擇,在穩(wěn)妥可靠的前提下,盡量考慮國產(chǎn)化,以節(jié)省建設(shè)投 資。5、 采用集散控制系統(tǒng)(DCS ,實現(xiàn)集中監(jiān)視和先進過程控制、協(xié)調(diào)操作參數(shù), 提高工藝裝置和輔助設(shè)施的自動化水平和綜合管理水平,提高經(jīng)濟效益。6、采取先進成熟的節(jié)能措施,降低裝置能耗。7、嚴格執(zhí)行國家和地方關(guān)于環(huán)境保護、消防和職業(yè)安全衛(wèi)生等有關(guān)法律、法 規(guī),做到 “ 三廢 ” 治理、安全衛(wèi)生等保障措施與工程建設(shè)同時進行。8、生產(chǎn)裝置及公用工程設(shè)施的

7、設(shè)計操作彈性為 60%-120%。第二節(jié) 項目背景及項目建設(shè)意義一、建設(shè)單位基本情況咸陽石油化工有限公司是由咸陽科技產(chǎn)業(yè)投資有限公司和長慶石化公司的職工 股公司咸陽可望得科貿(mào)有限公司等單位共同出資組建的有限責(zé)任公司。公司目前主 要裝置為 10萬噸甲醇, 10萬噸二甲醚, 5萬噸 MTBE 和 20萬噸 /年連續(xù)芳構(gòu)化裝置。 主要股東情況如下:咸陽科技產(chǎn)業(yè)投資有限公司是于 2005年成立的主要從事城市天然氣輸配工程、 化工以及科技項目的投資和經(jīng)營管理,公司現(xiàn)有咸陽新科能源有限公司、江蘇省昆 山利通天然氣有限公司和咸陽石油化工有限公司等三個控股或參股子公司。咸陽可望得科貿(mào)有限公司于 2000年 1

8、0月成立,公司注冊資本叁仟伍佰柒拾玖 萬玖仟元。經(jīng)營范圍:石油化工助劑(不含易燃易爆物品的研究與開發(fā);低溫余 熱的開發(fā)利用、技術(shù)服務(wù);純凈水生產(chǎn)與銷售;防腐保溫維修;印刷、商貿(mào)、餐飲 服務(wù)、住宿;汽油柴油零售;汽車運輸、裝卸、租賃服務(wù);勞務(wù)中介服務(wù)、游泳、 健身等。近年來,公司全體員工團結(jié)一致,開拓創(chuàng)新,積極開展工作,圓滿地完成了各 項生產(chǎn)經(jīng)營任務(wù),企業(yè)呈現(xiàn)出發(fā)展速度快,內(nèi)部管理日益強化的特點,取得了較好 的經(jīng)濟效益。二、項目建設(shè)的必要性1、本項目建設(shè)符合咸陽石油化工有限公司生存與發(fā)展的需要咸陽石油化工有限公司高度重視咸陽化工產(chǎn)業(yè)的科學(xué)發(fā)展, 要搶抓機遇, 按照咸 陽市市委市政府化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)

9、劃,發(fā)揮本企業(yè)在咸陽當(dāng)?shù)氐幕ぎa(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、資源 及人才優(yōu)勢,在咸陽建設(shè)新型 C4原料綜合利用項目,提高整體抗風(fēng)險能力。2、本項目符合國家“石化產(chǎn)業(yè)調(diào)整振興規(guī)劃”的政策要求。本項目對 C4原料進行綜合加工生產(chǎn)利用,從而生產(chǎn)出價值更高的 MTBE 、粗丁烷 產(chǎn)品,裝置采用了國內(nèi)先進碳四深加工生產(chǎn)技術(shù),對 C4原料進行深加工具有示范作 用,作精、作細、作大,符合國家“石化產(chǎn)業(yè)調(diào)整振興規(guī)劃”的政策要求。三、項目實施的有利條件1、咸陽交通便捷,空港西安咸陽國際機場距市區(qū)僅 14公里,鐵路、公路縱橫 交錯、四通八達,郵電通訊發(fā)達,能源水電供應(yīng)充足,公用基礎(chǔ)設(shè)施完善,商業(yè)、 貿(mào)易、金融等服務(wù)機構(gòu)俱全,為我們企

10、業(yè)的經(jīng)營發(fā)展創(chuàng)造了重要前提條件。2、咸陽石油化工有限公司有一個善于思考,團結(jié)奮進,凝聚力強的領(lǐng)導(dǎo)班子和 吃苦耐勞勇于拼搏的廣大員工,這是我們企業(yè)取得好效益的關(guān)鍵保證,在領(lǐng)導(dǎo)班子 的布署帶動下,全體職工一心一意搞事業(yè),不計時間,不計報酬,圓滿地完成了各 自的生產(chǎn)經(jīng)營任務(wù),企業(yè)的經(jīng)濟效益逐年上升,固定資產(chǎn)投資逐年擴大。3、咸陽石油化工有限公司位于長慶石化公司廠區(qū)附近,其原料來源穩(wěn)定、公用 工程系統(tǒng)可以依托長慶石化公司,其產(chǎn)品也可以作為汽油調(diào)和組分定點消售至長慶 石化公司?？傊?咸陽石油化工有限公司建設(shè)本項目有獨特的優(yōu)勢。第三節(jié) 項目范圍本項目工程內(nèi)容包括新建 20萬噸 /年異丁烷脫氫裝置;以及配套

11、控制室、化驗 室、變配電室、循環(huán)水場及相關(guān)儲運設(shè)施;主要單項工程一覽表 表 1-3-1。表 1-3-1 本項目單元劃分表 第四節(jié) 研究結(jié)果一、項目概況本項目包括新建 20萬噸 /年異丁烷脫氫裝置,本裝置以異丁烷為原料生產(chǎn)異丁 烯,采用類似超低壓連續(xù)重整的移動床工藝,配備催化劑連續(xù)再生系統(tǒng)。生成的異 丁烯與甲醇醚化反應(yīng)生成 MTBE ,從而實現(xiàn)異丁烷與異丁烯分離的目的。本項目采用洛陽瑞澤石化與石油科學(xué)研究院聯(lián)合開發(fā)的移動床異丁烷脫氫技 術(shù),與引進專利技術(shù)相比,可以省去了龐大的技術(shù)引進費用,可以縮短設(shè)計周期 4個月,可以提供優(yōu)質(zhì)的現(xiàn)場技術(shù)服務(wù),是完全可行的。二、主要技術(shù)經(jīng)濟指標主要技術(shù)經(jīng)濟指標匯總

12、見表 1-4-1主要經(jīng)濟評價指標匯總見表 1-4-2表 1-4-1 主要技術(shù)經(jīng)濟指標匯總 表 1-4-2 主要經(jīng)濟評價指標匯總 三、結(jié)論1、咸陽石油化工有限公司建設(shè)本項目,增加了高附加值產(chǎn)品的數(shù)量,對企業(yè) 的發(fā)展起到積極的推動作用;同時也對下一步的化工裝置建設(shè)打下了很好的基礎(chǔ)。 2、本項目采用先進可靠的工藝技術(shù),不僅產(chǎn)品質(zhì)量好、能耗低。項目完成后, 可增強企業(yè)的經(jīng)濟效益和市場競爭力。3、本項目總投資 79403萬元,報批總投資 74701萬元,其中建設(shè)投資 69301萬 元,建設(shè)期借款利息 3385萬元,鋪底流動資金 6717萬元。年均凈利潤 42525萬元, 所得稅后項目投資財務(wù)內(nèi)部收益率為

13、 59.22%,稅后投資回收期為 2.61年(含建設(shè) 期 。本項目各項經(jīng)濟指標均好于行業(yè)基準值,有較好的經(jīng)濟效益,在經(jīng)濟上是可行 的。第二章 市場分析本項目涉及到的原料主要有異丁烷和甲醇,產(chǎn)品有 MTBE.一、異丁烷。煉油廠生產(chǎn)的液化石油氣,一般先經(jīng)氣分裝置分出高附加值的丙烷和丙烯,混 和 C4再經(jīng) MTBE 裝置將其中的異丁烯與甲醇反應(yīng)生成高辛烷值汽油調(diào)和組分 (MTBE, 未反 C4經(jīng)芳構(gòu)化裝置將其中的正丁烯轉(zhuǎn)化為芳烴, 最后剩余的全是烷烴, 并以異丁烷為主。隨著我國西氣東輸項目的實施,民用燃料市場主要由天然氣占領(lǐng), 民用液化氣市場一步步萎縮,特別是低飽和蒸汽壓的異丁烷組分更不受歡迎。另外

14、 異丁烷不是好乙烯裂解原料,因此銷售市場很差。異丁烷脫氫技術(shù)的開發(fā)有效地開 辟了一條將低附加值的異丁烷增值為高附加值的異丁烯的路線,有利于將液化石油 氣深度開發(fā)利用,真正做到將液化石油氣吃干榨盡,實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟。二、甲醇我國現(xiàn)有甲醇主要來煤化工和天然氣化工,生產(chǎn)裝置近 200套,規(guī)模 20萬噸 /年的有一套, 10萬噸 /年有幾十多套。 目前的生產(chǎn)能力 800萬噸 /年。 表觀需求量約為 700萬噸 /年,生產(chǎn)能力略有過剩。隨著大型甲醇裝置和現(xiàn)有裝置改擴建工程的陸續(xù)投產(chǎn), 預(yù)計 “ 十二五 ” 期間將新增 生產(chǎn)能力約 200萬噸 /年左右。甲醇價格比較穩(wěn)定,一般在 2500-3200元 /噸波動

15、。從 供求分析,甲醇供應(yīng)能滿足本項目的需要。咸陽石油化工有限公司有一套 10萬噸甲醇裝置,能滿足本項目的需求。三、產(chǎn)品 MTBEMTBE 作為高辛烷值汽油調(diào)合組份,一般不直接作為最終產(chǎn)品出廠,而是作為 中間產(chǎn)品與汽油餾分調(diào)合為最終的高標號汽油產(chǎn)品。其市場主要表現(xiàn)在汽油產(chǎn)品的 市場。近十年來,隨著我國國民經(jīng)濟的迅速增長,汽柴油的生產(chǎn)和消費均呈現(xiàn)快速 增長的態(tài)勢。綜上所述,本項目原料可靠,產(chǎn)品銷售市場穩(wěn)定,有很好的市場前景。第三章 生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品方案第一節(jié) 裝置規(guī)模1、裝置組成本裝置包括原料精制、反應(yīng)、再生、分餾和 MTBE 五部分, 2、年開工時數(shù)本裝置年開工時數(shù)為 8000小時 .3、裝置規(guī)模

16、按新鮮進料計,裝置公稱規(guī)模為 20萬噸 /年,考慮單程轉(zhuǎn)化率較低 和循環(huán)物流的存在,各部分公稱規(guī)模如下:原料預(yù)處理:50萬噸 /年(按異丁烷產(chǎn)品計 。反應(yīng)部分:50萬噸 /年(按進料計 。再生部分:600Kg/h(按催化劑循環(huán)量計 。分餾部分:40000Nm3/h,按氣體壓縮規(guī)模計。MTBE 部分 :30萬噸 /年(按 MTBE 產(chǎn)品計 。第二節(jié) 原料來源及性質(zhì)本裝置原料為清潔液化石油氣和甲醇,主要生產(chǎn)精制 MTBE ,并副產(chǎn)氫氣。 1 原料1.1 清潔液化氣清潔液化石油氣一般來自芳構(gòu)化裝置,其硫含量很低,主要由烷 烴組成,詳見下表:表 3-1 清潔液化石油氣(m% 1.2甲醇甲醇為工業(yè)一級品

17、 純度 99.7%(wt第三節(jié) 產(chǎn)品方案本裝置主要產(chǎn)品 MTBE 和 PSA 氫氣 1.1 產(chǎn)品 MTBE表 3-2 MTBE 規(guī)格 1.2 PSA 氫氣PSA 氫氣純度不少于 99.9V% 第四章 工藝說明第一節(jié) 工藝技術(shù)選擇由于異丁烷與異丁烯的價值差距較大, 異丁烷脫氫制異丁烯技術(shù)有迫切的需求, 異丁烷是一個很穩(wěn)定的分子,其脫氫過程活化能較高,需要比較高的反應(yīng)溫度,異 丁烷脫氫是很強吸熱過程,同時伴有焦碳生成,工程上主要是圍繞著如何供熱、如 何燒焦再生催化劑來進行工程技術(shù)開發(fā)的,本技術(shù)一般包括原料精制、反應(yīng)再生、 產(chǎn)品分離三個部分。目前有兩類技術(shù)可供選擇,其原料精制和產(chǎn)品分離部分基本相 同

18、,差別主要在于反應(yīng)再生系統(tǒng),下面就反應(yīng)再生部分加以對比說明:第一類, LUMMUS 的固定床技術(shù),采用臥式反應(yīng)器,每臺反應(yīng)器中裝有大量的 催化劑,先用燃料燃燒將催化劑升溫至反應(yīng)溫度以上,再噴入異丁烷,利用催化劑 所蓄熱量提供反應(yīng)熱,當(dāng)催化劑溫度下降到一定程度以后,重新開始燃燒升溫,一 個催化劑反應(yīng)周期時間較短,一般為幾分鐘,其催化劑為含有鎘的條形催化劑。本 類技術(shù)對于單臺反應(yīng)器而言是切換式的,為了滿足裝置的連續(xù)操作,通常采用 4臺 甚至更多的反應(yīng)器,并列進行反應(yīng),不同的反應(yīng)器同一時間內(nèi)可能處于不同的催化 劑周期,即同一時刻可能有的反應(yīng)器在反應(yīng),有的反應(yīng)器在再生。其優(yōu)點是工程實 施難度小,但其投

19、資較高、切換頻繁、存在安全隱患,并且其催化劑中含有重金屬 鎘,存在環(huán)保問題。另一類是 UOP 的移動床技術(shù),采用類似連續(xù)重整的多臺串聯(lián)的立式徑向反應(yīng) 器,反應(yīng)器之間設(shè)置中間加熱爐,以提供反應(yīng)熱,反應(yīng)過程設(shè)有循環(huán)氫壓縮機,以 作為熱載體和保護催化劑,降低生焦率,其催化劑為含有鉑等貴金屬的小球催化劑, 具有很好的流動性,催化劑被不斷地從最后一個反應(yīng)器中移出,并被送至再生系統(tǒng) 再生,再生好了的催化劑提升至第一個反應(yīng)器,同時第一反應(yīng)器的催化劑也被提升 至第二個反應(yīng)器,直至最后一個反應(yīng)器。其優(yōu)點是反應(yīng)過程連續(xù)、無需要切換、操 作平穩(wěn)、消除了安全隱患。但其工程實施難度大,其催化劑為含有貴金屬鉑。 國內(nèi)有多

20、家研究機構(gòu)從事異丁烷脫氫技術(shù)研究,其中國石化股份石油化工科學(xué) 研究院(簡稱石科院是其中的佼佼者,已進行了多年的異丁烷脫氫催化劑開發(fā), 采用貴金屬催化劑路線,目前已完成催化劑的制備、小試、中試和再生性能測試,已具備工業(yè)應(yīng)用條件。洛陽瑞澤石化工程有限公司(簡稱洛陽瑞澤是一家石化行 業(yè)甲級工程公司,在移動床工程技術(shù)研究的方面有自己獨特的見解,處于國內(nèi)領(lǐng)先 地位, 其自主開發(fā)移動床技術(shù)為國內(nèi)首創(chuàng), 并于 2007年成功應(yīng)用于中國石油華北石 化公司的 60萬噸 /年超低壓連續(xù)重整裝置和 2010年成功應(yīng)用于山東東方華龍工貿(mào)集 團 20萬噸 /年混和 C4連續(xù)芳構(gòu)化裝置上。 洛陽瑞澤與石科院的強強聯(lián)合經(jīng)過

21、了兩年 多的聯(lián)合開發(fā),已完成異丁烷脫氫技術(shù)的前期開發(fā)工作,目前完全具備工程實施條 件。具有自主知識產(chǎn)權(quán)的異丁烷脫氫技術(shù)的開發(fā)能有效地降低裝置投資、提高裝置 盈利能力。由于異丁烷脫氫反應(yīng)單程轉(zhuǎn)化率約為 40%,因此 20萬噸 /年的處理能力 其裝置規(guī)模相當(dāng)于 50萬噸 /年連續(xù)重整,并且反應(yīng)系統(tǒng)的材料需要升級。從投資效益和工程實施的方便性考慮,要本項目按國產(chǎn)技術(shù)考慮。三、主要操作條件表 4-1-1 預(yù)加氫氫反應(yīng)條件 表 4-1-2 脫氫反應(yīng)器操作條件 表 4-1-3 再生器操作條件 表 4-1-4原料預(yù)處理部分各塔操作條件 表 4-1-5 混相膨脹床反應(yīng)器操作條件 表 4-1-6 分離及甲醇回收

22、系統(tǒng)操作條件 第二節(jié) 工藝流程簡述1、原料精制部分原料精制部分為脫丙烷、脫異丁烷,異丁烷脫氧,預(yù)制出精制異丁烷。其中脫 異丁烷塔采用開式熱泵流程,塔頂異丁烷蒸汽用壓縮機增壓后作為塔底重沸器的熱 源,多余的異丁烷蒸汽用循環(huán)水冷卻。經(jīng)重沸器冷凝后的異丁烷大部分作為回流返 回異丁烷塔,小部分作為產(chǎn)品送出。壓縮機采用 3.5MPa 背壓蒸汽透平驅(qū)動,背壓 為 0.3MPa ,背壓蒸汽作為脫丙烷塔的熱源,脫丙烷塔頂采用循環(huán)水冷卻。經(jīng)脫丙烷和脫重后的異丁烷經(jīng)分子篩罐吸附, 以脫除其中的水和少量的二甲醚, 精制后的異丁烷作為反應(yīng)部分的進料。分子篩罐共設(shè)兩臺, 一臺吸附,一臺再生, 再生介質(zhì)為產(chǎn)品異丁烷氣,含

23、水的再生異丁烷被送往 MTBE 部分回收。2、反應(yīng)部分反應(yīng)部分包括原料加氫反應(yīng)和異丁烷脫氫反應(yīng),這是串聯(lián)布置的反應(yīng)系統(tǒng)。在 加氫部分,來自原精制部分的異丁烷與循環(huán)氫混和,經(jīng)換熱后進行加氫反應(yīng),將其 中的有機硫、氮等雜質(zhì)加氫脫除,并飽和烯烴,以減少其在加熱爐中結(jié)焦的可能性。 加氫反應(yīng)器為固定床反應(yīng)器。加氫產(chǎn)物經(jīng)換熱、加熱升溫后進入脫氫反應(yīng)部分,在此,異丁烷在高溫、低壓 的條件下經(jīng)催化劑的作用,脫除兩個氫原子,生成異丁烯,由于本反應(yīng)是強吸熱反 應(yīng),因此反應(yīng)分多步進行,并設(shè)有中間加熱爐。本部分設(shè)置 3臺反應(yīng)器、一臺三合 一加熱爐,產(chǎn)品原料換熱器和循環(huán)氫壓縮機,循環(huán)氫與異丁烷的摩爾比為 0.4:1.

24、。 脫氫反應(yīng)器按移動床設(shè)計,它與再生系統(tǒng)構(gòu)成催化劑閉路循環(huán)。3、再生部分再生部分將待生脫氫催化劑進行再生,恢復(fù)其活性,然后再送回反應(yīng)器,完成 催化劑的連續(xù)再生過程,從而使重整反應(yīng)始終在高苛刻度下進行。本部分共包括催 化劑循環(huán)系統(tǒng)、再生氣循環(huán)系統(tǒng)、氮氣循環(huán)系統(tǒng)。3.1催化劑循環(huán)移動床脫氫的特點之一就是催化劑能保持良好的循環(huán), 在最后一級反應(yīng)器內(nèi)的 催化劑靠自身重力下流至催化劑下部收集料斗,提升氮氣由氮氣壓縮機升壓,通過 一次和二次氣量調(diào)節(jié)將催化劑提升至再生器上部緩沖罐, 由 r 射線料位儀監(jiān)測催化劑料位,當(dāng)料位達一定高度時,啟動特殊球閥及特殊閘閥,將催化劑放入閉鎖料斗。 特殊球閥僅隔斷催化劑不隔

25、斷氣體,特殊閘閥隔斷氣體,閉鎖料斗中催化劑被升壓 至與再生器壓力一致后,在定時器的控制下連續(xù)送入再生器進行燒焦再生。以定時 器設(shè)定的時間控制再生催化劑循環(huán)量。催化劑在再生器內(nèi)依次流過一段燒焦區(qū)、 二段燒焦區(qū)、 氧氯化區(qū)以及焙燒區(qū)后, 流入 1號下部料斗,并用氮氣反吹以除去所夾帶的氧氣,在料位控制下流入 1號催 化劑提升器,同樣在密封氮氣的提升下進入第一反應(yīng)器上部的緩沖料斗,在還原器 中被熱氫氣還原后,進入第一反應(yīng)器。在各個反應(yīng)器之間由循環(huán)氫氣提升,從而完 成整個催化劑的循環(huán)。在催化劑循環(huán)流程中,有兩個獨立的氣體提升系統(tǒng):a 氮氣提升系統(tǒng)催化劑從反應(yīng)器到再生器之間的催化劑輸送采用密閉的氮氣提升氣

26、,這樣可以 有效地起到安全隔離作用。氮氣的循環(huán)使用,可降低公用工程的消耗。b 氫氣提升系統(tǒng)在反應(yīng)器之間的催化劑利用產(chǎn)氫從產(chǎn)物分離部分引出一部分氫氣進行提升,由 二次氫氣量調(diào)節(jié)提升量。氫氣作為提升氣,使反應(yīng)物一直處在氫氣環(huán)境下,不影響 反應(yīng)系統(tǒng)的正常操作。提升氫氣混入反應(yīng)物流,還可起到調(diào)節(jié)反應(yīng)入口氫分壓的作 用。3.2催化劑再生待生催化劑從最后一臺反應(yīng)器引出,并靠氮氣提升至再生段。此催化劑儲存在 上部緩沖罐中,儲存量相當(dāng)于一小時的催化劑循環(huán)量,當(dāng)射線料位儀檢測達高料位 時,催化劑靠重力輸送至閉鎖料斗。閉鎖料斗增壓至再生器的操作壓力,并整批輸 送入再生器的上部。再生器的壓力稍高于第一反應(yīng)器的壓力。

27、在再生器中,催化劑依次經(jīng)一段燒焦 區(qū)、二段燒焦區(qū)、氧氯化區(qū)以及焙燒區(qū)。完成再生反應(yīng)后,在高壓氮氣的反向吹掃 下置換掉夾帶的氧氣進入 1號下部料斗,在提升器中由氫氣提升至第一反應(yīng)器上部 料斗,在流經(jīng)還原室時被來自提升系統(tǒng)的熱氫氣還原。還原過的催化劑保持了和原 來幾乎一樣的性質(zhì)進入第一反應(yīng)器,從而完成催化劑的再生過程。再生氣流程:再生氣由再生氣循環(huán)壓縮機壓出,與燒焦后的再生氣換熱,再經(jīng)電加熱器加熱 升溫到 470的再生溫度后進入一段燒焦區(qū),通過徑向床層與催化劑接觸,再生氣 在中心管匯集,與二段燒焦氣混合。二段燒焦空氣由壓縮機送出,與一段燒焦尾氣 一起通過徑向床層,以燒去催化劑上殘余的炭。二段燒焦再

28、生氣冷卻后去堿洗塔。 由壓縮機出來的另一路再生氣與氯化氣換熱,再經(jīng)電加熱器加熱到 540后由 再生器底部進入干燥區(qū)。干燥氣體與催化劑軸向逆流接觸,干燥掉催化劑的水分, 然后由中間細管竄入氯化區(qū)頂部,與加入的氯化劑混合,分兩段軸向與催化劑接觸 氯化。其尾氣與燒焦尾氣混合經(jīng)水冷器去堿洗塔。洗滌循環(huán):由堿洗循環(huán)泵連續(xù)地打洗滌水進洗滌塔,在循環(huán)堿水連續(xù)洗滌下,除去再生過 程產(chǎn)生的酸性氣體、含氯氣體,保證凈化的再生氣的循環(huán)使用而不致對再生器產(chǎn)生 嚴重腐蝕。洗滌后的再生氣少部分放空,大部分由壓縮機壓縮后循環(huán)使用。新鮮空 氣經(jīng)過空氣壓縮機壓縮補入,堿洗塔通過塔頂?shù)膲嚎剡M行放空。催化劑粉塵回收:催化劑在反應(yīng)再

29、生過程的輸送中,因磨損會有部分粉塵產(chǎn)生,粉塵的存在會導(dǎo) 致中心管等處的堵塞,造成氣流不均,影響整個反應(yīng)再生過程。通過設(shè)在閉鎖料斗 和還原料斗上部的淘析器,利用氮氣對催化劑進行逆流反吹,把催化劑粉塵除去, 在粉塵過濾器中把粉塵回收下來,催化劑粉塵可定期卸出裝桶,送往貴金屬回收工 廠回收鉑。4、產(chǎn)物分離部分產(chǎn)物分離部分包括產(chǎn)物淋洗、氣體增壓、干燥脫水、冷凍分離、異丁烯精制。 自最后一級反應(yīng)器出來的反應(yīng)物,先與氣相原料換熱至 145左右 ,進入淋洗 塔,淋洗塔是一臺吸收塔,塔底液相經(jīng)冷卻至 40后循環(huán)到塔頂,與反應(yīng)產(chǎn)物逆向 接觸,吸收反應(yīng)產(chǎn)物中的熱量,將反應(yīng)產(chǎn)物冷卻到 45,氣相從塔底排出,送至氣

30、體增壓部分,吸收了反應(yīng)產(chǎn)物顯熱的液相從塔底抽出,冷卻后循環(huán)使用,多于的液 體間斷外排。氣體增壓分為兩段,共四級,第一段包括一級、二級,第二段包括第三級和第 四級;第一段是將自淋洗塔來的反應(yīng)產(chǎn)物從微正壓升壓到 1.1MPa (g , 該部分需 要兩級壓縮,采用電機驅(qū)動的離心式壓縮機,其軸功率約為 3600Kw ,每級有效壓縮比為 2.8,設(shè)級間冷卻器,其冷側(cè)為反應(yīng)部分混和原料,級間冷卻器出口溫度為 40,然后經(jīng)脫氯罐、干燥罐除去產(chǎn)物中微量的氯和水,以減少后續(xù)設(shè)備腐蝕;第 二段壓縮采用往復(fù)式壓縮機,其軸功率約為 2750Kw ,分為兩級,第 3級級入口壓 力為 0.7MPa ,第 4級出口壓力為

31、4.0MPa ,在第 3級出口高設(shè)中間冷卻器和 40 下的分液罐,在第 4級出口設(shè)冷卻器和 15下的分液罐,氣體部分進入冷凍分離部 分。從 4級出口來的氣體經(jīng)一級冷箱, 冷至 -29 , 進行氣液分離, 氣相再經(jīng)第二級冷 箱冷至 -61進行第二級分離。氣相經(jīng)換熱回收其冷量后一部分作為循環(huán)與異丁烷原 料混和進入反應(yīng)系統(tǒng),另一部分作為產(chǎn)氫出裝置。第二級冷凝氣相和降壓后第二級 冷凝液相級先后作為第二級和第一級冷箱的冷源,第一級冷源還包括第一級冷凝液 相。第三級、第四級分液罐和第一級冷凝液經(jīng)降壓后進入閃蒸罐,閃蒸液與少量氫 氣一起進入脫二烯烴反應(yīng)器進行二烯和炔烴的飽和,反應(yīng)產(chǎn)物進入產(chǎn)物丙烷塔脫除 C3

32、以下組分,塔底 C4以上組分進入脫重組分塔脫除 C5+組分,塔頂 C4組分進入 MTBE 裝置。5、 MTBE 單元。反應(yīng)產(chǎn)物在 MTBE 單元與甲醇反應(yīng)生成 MTBE , 重組分與 MTBE 一起進入汽油 組分,異丁烷返回原料預(yù)處理部分,重新循環(huán)。具體流程如下:含異丁烯的碳四原料進入該裝置的碳四進料罐,甲醇自罐區(qū)進入甲醇進料罐, 分別經(jīng)碳四進料泵和甲醇進料泵按甲醇 /異丁烯 =1.05(分子比 配比升壓,經(jīng)靜態(tài)混合 器混合后進入催化蒸餾塔 A 膨脹床反應(yīng)器底部。催化蒸餾塔分為二塔, 下塔為催化蒸餾塔 A , 上塔為催化蒸餾塔 B 。 催化蒸餾塔 A 分為兩個部分,上部為膨脹床反應(yīng)器,下部為提

33、餾段;催化蒸餾塔 B 分為兩個部 分,上部為精餾段,下部為催化反應(yīng)段。反應(yīng)進料自下而上流經(jīng)催化蒸餾塔 A 上部 的混相膨脹床催化劑床層,發(fā)生醚化反應(yīng),在此異丁烯轉(zhuǎn)化率達到 90%以上。 催化蒸餾塔 A 頂來的氣相進入催化蒸餾塔 B 底部, 液相與催化蒸餾塔 B 底部來 的液相物料混合后進入催化蒸餾塔 A 的提餾段, 塔底 MTBE 產(chǎn)品經(jīng) MTBE 冷卻器冷 卻至 40后送出裝置。未反應(yīng)異丁烯在反應(yīng)蒸餾段繼續(xù)發(fā)生醚化反應(yīng),最終轉(zhuǎn)化率達到 98%以上,甲 醇與未反應(yīng) C4形成共沸物從催化蒸餾塔 B 頂餾出,餾出物經(jīng)催化蒸餾塔冷凝器冷 凝后進入催化蒸餾塔回流罐。用催化蒸餾塔回流泵從回流罐抽出的冷凝

34、共沸物,一 部分作為催化蒸餾塔 B 的回流返回塔催化蒸餾塔 B 頂, 另一部分作為萃取塔的進料。 催化蒸餾塔 B 底部液相物料經(jīng)催化蒸餾塔中間泵打入催化蒸餾塔 A 作為催化蒸餾塔 A 回流,繼續(xù)分離。催化蒸餾塔塔底熱源采用 0.4MPa 蒸汽。塔頂未反應(yīng)碳四和剩余甲醇進入萃取塔底部,萃取劑脫鹽水由塔頂加入。經(jīng)過 逆相萃取,未反應(yīng)碳四脫除甲醇后,由萃取塔頂進入未反應(yīng)碳四罐。由未反應(yīng)碳四 泵送返回原料預(yù)處理部分。塔底萃取水經(jīng)甲醇塔進料冷卻器后,進入甲醇塔, 甲醇塔塔頂分餾出甲醇,送回甲醇進料罐循環(huán)使用。塔頂不凝氣經(jīng)水洗罐脫出 甲醇氣體后高點排放。水洗罐內(nèi)的水與塔底的水混合后經(jīng)過甲醇塔進料換熱器和萃

35、 取水冷卻器冷卻到 40,進入萃取塔頂部作為萃取劑循環(huán)使用。甲醇塔的塔底熱源 采用 0.4MPa 蒸汽。第三節(jié) 物料平衡 表 4-3-1 預(yù)處理部分物料平衡 表 4-3-2 脫氫及 MTBE 物料平衡 表 4-3-3 總項目物料平衡 第四節(jié) 輔助材料、公用工程規(guī)格及消耗一、主要輔助材料規(guī)格1、預(yù)加氫催化劑表 4-4-1 預(yù)加氫催化劑 2、脫氫催化劑表 4-4-2 脫氫催化劑性質(zhì)及主要技術(shù)規(guī)格 3、雙烯飽和催化劑表 4-4-3 雙烯飽催化劑物化參數(shù) 4. MTBE催化劑表 4-4-4 MTBE 催化劑物化參數(shù) 二、催化劑及化學(xué)藥劑消耗 三、公用工程消耗 表 4-4-8 本裝置公用工程消耗 表 4

36、-4-9 全裝置能耗計算 注:本裝置設(shè)計能耗計算是以中華人民共和國國家標準:石油化工設(shè)計能耗計算標 準 (GB/T50441-2007為依據(jù)。全裝置能耗為 12773.6MJ/t進料,即 305.08kg 標油 /t裝置新鮮進料。第五節(jié) 主要設(shè)備選擇1、 機械設(shè)備1.1、異丁烷壓縮機采用水平剖分離心式壓縮機,兩段壓縮。采用 3.5Mpa 蒸汽背壓式汽輪機驅(qū)動, 背壓壓力為 0.3MPa (g 。壓縮機軸封采用干氣密封。潤滑油系統(tǒng)分別向壓縮機、汽 輪機提供潤滑油,并向汽輪機提供調(diào)節(jié)油。潤滑油站主輔泵由電機驅(qū)動。1.2、產(chǎn)物離心式壓縮機采用水平剖分離心式壓縮機,單段壓縮。采用高壓電機驅(qū)動,配備高速

37、齒輪箱。 壓縮機軸封采用干氣密封。潤滑油系統(tǒng)分別向壓縮機、齒輪箱提供潤滑油。潤滑油 站主輔泵由電機驅(qū)動。1.3、產(chǎn)物往復(fù)式壓縮機采用對稱平衡型往復(fù)式壓縮機,雙缸、兩段壓縮,一開一備。主電機為增安型 高壓同步電動機。其壓縮機軸封采用氮氣密封。潤滑油系統(tǒng)分別向壓縮機提供潤滑 油。潤滑油站主輔泵由電機驅(qū)動。1.4、再生氣循環(huán)壓縮機采用對稱平衡型往復(fù)式壓縮機,組合形式,雙缸單級壓縮,一開一備。主電機 為無刷勵磁增安型異步電機。1.5、氮氣循環(huán)壓縮機采用對稱平衡型往復(fù)式壓縮機,組合形式,雙缸單級壓縮,一開一備。主電機 為無刷勵磁增安型異步電機。2、加熱爐脫氫加熱爐為一臺方型 U 形管立式“三合一”加熱爐

38、,三臺脫氫加熱爐合并布 置在一個爐體內(nèi),各爐膛間用火墻進行相對隔離,其對流室用以發(fā)生 3.5MPa 過熱蒸 汽。輻射室爐管材質(zhì)為 SS347;集合管材質(zhì)為 SS347。3、靜設(shè)備3.1、選材原則本裝置的設(shè)備是在高溫高壓和含氫介質(zhì)中操作,因此選用的材料除了符合相應(yīng)標準的規(guī)定外,還應(yīng)遵循以下原則:(1臨氫設(shè)備應(yīng)按 API RP941-1997煉油廠和石油化工廠高溫和高壓下臨氫用 鋼材中抗氫腐蝕曲線(Nelson 曲線的要求選用材料。(2凡選用的材料,在使用中可能發(fā)生各種類型脆性破壞的部位,均應(yīng)給出相 應(yīng)的控制指標。(3選用國產(chǎn)鋼材制造壓力容器時,材料的質(zhì)量和規(guī)格必須符合壓力容器安 全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程的

39、規(guī)定,并且應(yīng)是上述標準中列出的材料牌號和標準。(4選用國外鋼材制造壓力容器時,應(yīng)是國外相應(yīng)壓力容器最新標準所允許使 用的鋼材,其使用范圍不應(yīng)超出該標準的規(guī)定。(5一般內(nèi)構(gòu)件的鋼材使用溫度范圍可以按鋼材抗氧化極限溫度確定。(6與容器殼體直接相焊的內(nèi)外構(gòu)件材料應(yīng)選用與殼體相焊部分同類的材料。 3.2、主要設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(1 反應(yīng)器反應(yīng)器介質(zhì)為高溫 H2和油氣,按 API RP941-1997煉油廠和石油化工廠高溫和 高壓下臨氫用鋼材中抗氫腐蝕曲線(Nelson 曲線的要求,殼體選用 SS304材質(zhì), 采用徑向反應(yīng)器,器內(nèi)裝有材質(zhì)為 SS347的約翰遜網(wǎng)中心管及約翰遜網(wǎng)扇形筒。 (2 再生器再生器選用

40、不銹鋼 0Cr17Ni12Mo2(316 ,器內(nèi)裝有約翰遜網(wǎng)中心管及約翰遜 網(wǎng)外套筒。(3 換熱器為了提高傳熱效率,進料換熱器采用板式換熱器。對于管程介質(zhì)為循環(huán)水的碳 鋼換熱器,換熱管采用涂刷 TH901防腐涂料的措施進行防腐。裝置中的高溫換熱器 系 U 形管式換熱器,根據(jù)操作溫度的不同選用不同的合金材質(zhì), U 形換熱管要求采 用整根材料制造,不允許拼接。4、主要設(shè)備匯總表 4-5-1 主要設(shè)備數(shù)量匯總 表 4-5-2 主要設(shè)備規(guī)格表 -表 4-5-2 主要設(shè)備規(guī)格表 -表 4-5-2 主要設(shè)備規(guī)格表 - - -續(xù)表 4-5-2主要設(shè)備規(guī)格表 - 西安長慶科技工程有限責(zé)任公司 39 - 西安長

41、慶科技工程有限責(zé)任公司 40 - 西安長慶科技工程有限責(zé)任公司 41 - 西安長慶科技工程有限責(zé)任公司 42 續(xù)表 4-5-2主要設(shè)備規(guī)格表 - 西安長慶科技工程有限責(zé)任公司 43續(xù)表 4-5-2主要設(shè)備規(guī)格表 續(xù)表 4-5-2主要設(shè)備規(guī)格表 - 西安長慶科技工程有限責(zé)任公司 44第六節(jié) 自動控制一、自動化與控制系統(tǒng)1 自動化水平.1 確定原則以經(jīng)濟效益為中心。 自動化儀表的設(shè)立必須有利于保證產(chǎn)品質(zhì)量, 挖掘設(shè)備潛力, 節(jié)能降耗,減人增效,有良好的投資回報率。堅持安全第一的原則, 保證操作人員人身安全, 保護貴重設(shè)備免受損失。 對于影 響安全生產(chǎn)的工藝參數(shù)必須設(shè)立自動監(jiān)測, 超限自動聲光報警,

42、 或自動聯(lián)鎖保護。 對 存在爆炸危險氣體的場所設(shè)可燃氣體報警器。存在有毒氣體的場所設(shè)有毒氣體報警 器。存在火災(zāi)危 險的場所設(shè)火災(zāi)報警器。堅持清潔生產(chǎn), 建設(shè)環(huán)保型企業(yè)。 對于有可能影響環(huán)境的生產(chǎn)環(huán)節(jié), 設(shè)立自動監(jiān) 測, 超限自動聲光報警,或自動聯(lián)鎖保護。面向未來,加強信息化建設(shè),建立起計算機集成管理系統(tǒng) (CIMS,逐步實現(xiàn)以企 業(yè)資源 計劃(ERP 為目標的管理模式。使用先進可靠的儀表, 減少維護量。 提高儀表設(shè)備的維護水平, 提高儀表設(shè)備的 無故障工作時間,降低維修時間,減少維護人員。提高操作人員崗前、崗中培訓(xùn)能力,提高操作水平。全廠自動化水平要達到目前同行業(yè)國際先進水平,國內(nèi)領(lǐng)先水平。1

43、.2 控制系統(tǒng)的總體水平裝置采用新一代的集散控制系統(tǒng) ( DCS。另外設(shè)一套獨立的控制系統(tǒng)(CRCS 作為催化劑連續(xù)再生控制系統(tǒng)。在裝置區(qū)內(nèi), 根據(jù)裝置的泄露源的分布, 設(shè)置足夠的可燃氣體和毒氣檢測報警器 系統(tǒng),在中心控制室全面監(jiān)視裝置的可燃氣體和毒氣的泄露情況。檢測點約 1000點,其中含 280個控制點,控制輸出 200點;開關(guān)量約 400點, 其中輸入 300點,輸出 100點。為保證催化劑再生過程安全平穩(wěn)運行,設(shè)催化劑再生控制系統(tǒng)(CRCS 。為保證安全生產(chǎn),設(shè)安全聯(lián)鎖系統(tǒng)(SIS 和火氣監(jiān)控系統(tǒng) (F&GS。為便于操作與管理,減少外操人員,設(shè)置電視監(jiān)控系統(tǒng)(CCTV 。 建立

44、計算機集成管理系統(tǒng) (CIMS,建成信息化工廠,實現(xiàn)管控一體化。同步實施先進管理, 首先利用信息技術(shù)實現(xiàn)生產(chǎn)計劃、 生產(chǎn)調(diào)度、 生產(chǎn)統(tǒng)計等管 理工作的自動化、科學(xué)化,以后逐步實現(xiàn)以企業(yè)資源計劃(ERP 為目標的一體化管 理模式。 使用技術(shù)先進、性能優(yōu)越、質(zhì)量可靠的儀表,達到日常免維護的水平。 為提高儀表維護人員的工作效率, 保證儀表處于良好的運行狀態(tài), 設(shè)儀表設(shè)備管 理系統(tǒng)。2 儀表選型2.1 儀表選型原則儀表選用技術(shù)先進、性能可靠、價格適中的產(chǎn)品,同等條件一般選用國產(chǎn)設(shè)備, 國產(chǎn)設(shè)備不能滿足要求時選用進口設(shè)備。安裝于爆炸危險區(qū)域的儀表一般選用本質(zhì)安全防爆型, 防爆等級根據(jù)工藝介質(zhì)和 應(yīng)用場合

45、確定。室外電動儀表的防護等級不低于 IP65,并設(shè)計防雷措施。2.2 儀表選型細則1 DCSDCS 應(yīng)為一個綜合的、集成的、靈活配置的、標準化的過程控制系統(tǒng),符合 ISO/OSI 通訊標準;采用近幾年成熟的新技術(shù)、新系統(tǒng);具有完備的冗余技術(shù),包括 設(shè)備冗余和工作性能冗余;能在線擴展,系統(tǒng)的各種插卡應(yīng)能在線插拔、更換;具有 完善的硬件、軟件故障自診斷功能,自動記錄故障報警并能提示維護人員進行維護; 平均無故障時間(MTBF 和平均維修時間(MTTR 的指標應(yīng)該是先進的。DCS 具有遠程控制站和遠程 I/O站的結(jié)構(gòu)。DCS 具備儀表設(shè)備管理站的功能。 DCS 通過與現(xiàn)場智能儀表通訊,不但采集現(xiàn) 場儀表 發(fā)回的測量信號,而且采集儀表本身的特性參數(shù)信號,如零點、量程、位號、 運行狀態(tài)參數(shù)等。 在儀表設(shè)備管理站上能夠?qū)ΜF(xiàn)場儀表遠程診斷、 遠程調(diào)校、 遠程設(shè) 定等。 儀表設(shè)備管理站還具有儀表管理功能, 使它成為全廠智能儀表的檔案本或電子 臺帳。在 DCS 中將設(shè) 獨立的儀表設(shè)備管理站。DCS 作為全廠基礎(chǔ)