醋酸-氧化裝置操作規(guī)程

醋酸-氧化裝置操作規(guī)程PAGE22醋酸-氧化裝置操作規(guī)程乙醛氧化制醋酸仿真軟件——氧化工段北京東方仿真控制技術(shù)有限公司仿真教學(xué)事業(yè)部目錄第一章概述 1第二章生產(chǎn)方法及工藝路線 22.1生產(chǎn)方法及反應(yīng)機(jī)理 22.2工藝流程簡(jiǎn)述 32.2.1裝置流程簡(jiǎn)述 32.2.2氧化系統(tǒng)流程簡(jiǎn)述 4第三章工藝技術(shù)指標(biāo) 63.1控制指標(biāo) 63.2分析項(xiàng)目 7第四章崗位操作法 84.1冷態(tài)開(kāi)車(chē)/裝置開(kāi)工 84.1.1開(kāi)工應(yīng)具備的條件 84.1.2引公用工程 84.1.3N2吹掃、置換氣密 84.1.4系統(tǒng)水運(yùn)試車(chē) 84.1.5酸洗反應(yīng)系統(tǒng) 84.1.6全系統(tǒng)大循環(huán)和精餾系統(tǒng)閉路循環(huán) 94.1.7第一氧化塔配制氧化液 94.1.8第一氧化塔投氧開(kāi)車(chē) 94.1.9第二氧化塔投氧 114.1.10吸收塔投用 114.1.11氧化塔出料 114.2正常停車(chē) 124.2.1氧化系統(tǒng)停車(chē) 124.3緊急停車(chē) 124.3.1事故停車(chē) 124.3.2緊急停車(chē) 124.4崗位操作法 144.4.1第一氧化塔 144.4.2第二氧化塔（T102） 144.4.3洗滌液罐 154.5聯(lián)鎖停車(chē) 15第五章仿真圖 16第一章概述乙酸又名醋酸，英文名稱(chēng)為aceticacid，是具有刺激氣味的無(wú)色透明液體，無(wú)水乙酸在低溫時(shí)凝固成冰狀，俗稱(chēng)冰醋酸。在16.7℃以下時(shí)，純乙酸呈無(wú)色結(jié)晶，其沸點(diǎn)是118乙酸是穩(wěn)定的化合物；但在一定的條件下，能引起一系列的化學(xué)反應(yīng)。如：在強(qiáng)酸（H2SO4或HCl）存在下，乙酸與醇共熱，發(fā)生酯化反應(yīng)：CHCH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O乙酸是許多有機(jī)物的良好溶劑，能與水、醇、酯和氯仿等溶劑以任意比例相混合。乙酸除用作溶劑外，還有廣泛的用途，在化學(xué)工業(yè)中占有重要的位置，其用途遍及醋酸乙烯、醋酸纖維素、醋酸酯類(lèi)等多種領(lǐng)域。乙酸是重要的化工原料，可制備多種乙酸衍生物如乙酸酐、氯乙酸、乙酸纖維素等，適用于生產(chǎn)對(duì)苯二甲酸、紡織印染、發(fā)酵制氨基酸，也作為殺菌劑。在食品工業(yè)中，乙酸作為防腐劑；在有機(jī)化工中，乙酸裂解可制得乙酸酐，而乙酸酐是制取乙酸纖維的原料。另外，由乙酸制得聚酯類(lèi)，可作為油漆的溶劑和增塑劑；某些酯類(lèi)可作為進(jìn)一步合成的原料。在制藥工業(yè)中，乙酸是制取阿司匹林的原料。利用乙酸的酸性，可作為天然橡膠制造工業(yè)中的膠乳凝膠濟(jì)，照相的顯像停止劑等。乙酸的生產(chǎn)具有悠久的歷史，早期乙酸是由植物原料加工而獲得或者通過(guò)乙醇發(fā)酵的方法制得，也有通過(guò)木材干餾而獲得的。目前，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了乙酸的多種合成工藝，包括烷烴、烯烴及其酯類(lèi)的氧化，其中應(yīng)用最廣的是乙醛氧化法制備乙酸。下面主要介紹乙醛氧化法制備乙酸。第二章生產(chǎn)方法及工藝路線2.1生產(chǎn)方法及反應(yīng)機(jī)理乙醛首先與空氣或氧氣氧化成過(guò)氧醋酸，而過(guò)氧醋酸很不穩(wěn)定，在醋酸錳的催化下發(fā)生分解，同時(shí)使另一分子的乙醛氧化，生成二分子乙酸。氧化反應(yīng)是放熱反應(yīng)。CH3CHO+O2→CH3COOOHCH3COOOH+CH3CHO→2CH3COOH總的化學(xué)反應(yīng)方程式為：CH3CHO+1/2O2→CH3COOH+292.0kj/mol在氧化塔內(nèi)，還有一系列的氧化反應(yīng)，主要副產(chǎn)物有甲酸、甲酯、二氧化碳、水、醋酸甲酯等。CH3COOOH→CH3OH+CO2CH3OH+O2→HCOOH+H2OCH3COOOH+CH3COOH→CH3COOCH3+CO2+H2OCH3OH+CH3COOH→CH3COOCH3+H2OCH3OH→2H2+COCH3CH2OH+CH3COOH→CH3COOC2H5+H2OCH3CH2OH+HCOOH→HCOOC2H5+H2O3CH3CHO+3O2→HCOOH+2CH3COOH+CO2+H2O2CH3CHO+5O2→4CO2+4H2O3CH3CHO+2O2→CH3CH(OCOCH3)2+H2O2CH3COOH→CH3COCH3+CO2+H2OCH3COOH→CH4+CO2乙醛氧化制醋酸的反應(yīng)機(jī)理一般認(rèn)為可以用自由基的鏈接反應(yīng)機(jī)理來(lái)進(jìn)行解釋?zhuān)叵乱胰┚涂梢宰詣?dòng)地以很慢的速度吸收空氣中的氧而被氧化生成過(guò)氧醋酸。CH3CHO+O2→過(guò)氧醋酸以很慢的速度分解生成自由基。CH3COOOH→+OH自由基CH3COO引發(fā)下列的鏈鎖反應(yīng)：+CH3CHO→CH3CO+CH3COOHCH3CO+O2→+CH3CHO→+CH3COOOH+CH3CHO→2CH3COOH自由基引發(fā)一系列的反應(yīng)生成醋酸。但過(guò)氧醋酸是一個(gè)極不安定的化合物，積累到一定程度就會(huì)分解而引起爆炸。因此，該反應(yīng)必須在催化劑存在下才能順利進(jìn)行。催化劑的作用是將乙醛氧化時(shí)生成的過(guò)氧醋酸及時(shí)分解成醋酸，而防止過(guò)氧醋酸的積累、分解和爆炸。2.2工藝流程簡(jiǎn)述2.2.1裝置流程簡(jiǎn)述本反應(yīng)裝置系統(tǒng)采用雙塔串聯(lián)氧化流程，主要裝置有第一氧化塔T101、第二氧化塔T102、尾氣洗滌塔T103、氧化液中間貯罐V102、堿液貯罐V105。其中T101是外冷式反應(yīng)塔，反應(yīng)液由循環(huán)泵從塔底抽出，進(jìn)入換熱器中以水帶走反應(yīng)熱，降溫后的反應(yīng)液再由反應(yīng)器的中上部返回塔內(nèi)；T102是內(nèi)冷式反應(yīng)塔，它是在反應(yīng)塔內(nèi)安裝多層冷卻盤(pán)管，管內(nèi)以循環(huán)水冷卻。乙醛和氧氣首先在全返混型的反應(yīng)器-第一氧化塔T101中反應(yīng)（催化劑溶液直接進(jìn)入T101內(nèi)），然后到第二氧化塔T102中，通過(guò)向T102中加氧氣，進(jìn)一步進(jìn)行氧化反應(yīng)（不再加催化劑）。第一氧化塔T101的反應(yīng)熱由外冷卻器E102A/B移走，第二氧化塔T102的反應(yīng)熱由內(nèi)冷卻器移除，反應(yīng)系統(tǒng)生成的粗醋酸送往蒸餾回收系統(tǒng)，制取醋酸成品。蒸餾采用先脫高沸物，后脫低沸物的流程。粗醋酸經(jīng)氧化液蒸發(fā)器E201脫除催化劑，在脫高沸塔T201中脫除高沸物，然后在脫低沸塔T202中脫除低沸物，再經(jīng)過(guò)成品蒸發(fā)器E206脫除鐵等金屬離子，得到產(chǎn)品醋酸。從低沸塔T202頂出來(lái)的低沸物去脫水塔T203回收醋酸，含量99%的醋酸又返回精餾系統(tǒng)，塔T203中部抽出副產(chǎn)物混酸，T203塔頂出料去甲酯塔T204。甲酯塔塔頂產(chǎn)出甲酯，塔釜排出廢水去中和池處理。2.2.2氧化系統(tǒng)流程簡(jiǎn)述乙醛和氧氣按配比流量進(jìn)入第一氧化塔（T101），氧氣分兩個(gè)入口入塔，上口和下口通氧量比約為1：2，氮?dú)馔ㄈ胨敋庀嗖糠?，以稀釋氣相中氧和乙醛。乙醛與催化劑全部進(jìn)入第一氧化塔，第二氧化塔不再補(bǔ)充。氧化反應(yīng)的反應(yīng)熱由氧化液冷卻器（E102A/B）移去，氧化液從塔下部用循環(huán)泵（P101A/B）抽出，經(jīng)過(guò)冷卻器（E102A/B）循環(huán)回塔中，循環(huán)比（循環(huán)量：出料量）約110~140：1。冷卻器出口氧化液溫度為第二氧化塔為內(nèi)冷式，塔底部補(bǔ)充氧氣，塔頂也加入保安氮?dú)猓攭毫?.1Mpa（表），塔中最高溫度約85℃第一氧化塔和第二氧化塔的液位顯示設(shè)在塔上部，顯示塔上部的部分液位（全塔高90%以上的液位）。出氧化塔的氧化液一般直接去蒸餾系統(tǒng)，也可以放到氧化液中間貯罐（V102）暫存。中間貯罐的作用是：正常操作情況下做氧化液緩沖罐，停車(chē)或事故時(shí)存氧化液，醋酸成品不合格需要重新蒸餾時(shí)，由成品泵（P402）送來(lái)中間貯存，然后用泵（P102）送蒸餾系統(tǒng)回?zé)?。兩臺(tái)氧化塔的尾氣分別經(jīng)循環(huán)水冷卻的冷卻器（E101）中冷卻，凝液主要是醋酸，帶少量乙醛，回到塔頂，尾氣最后經(jīng)過(guò)尾氣洗滌塔（T103）吸收殘余乙醛和醋酸后放空，洗滌塔采用下部為新鮮工藝水，上部為堿液，分別用泵（P103、P104）循環(huán)。洗滌液溫度常溫，洗滌液含醋酸達(dá)到一定濃度后（70～80%），送往精餾系統(tǒng)回收醋酸，堿洗段定期排放至中和池。第三章工藝技術(shù)指標(biāo)3.1控制指標(biāo)序號(hào)名稱(chēng)儀表信號(hào)單位控制指標(biāo)備注1T101壓力PIC109A/BMPa0.190.012T102壓力PIC112A/BMpa0.10.023T101底溫度TI103A℃7714T101中溫度TI103B℃7325T101上部液相溫度TI103C℃6836T101氣相溫度TI103E℃與上部液相溫差大于137E102出口溫度TIC104A/B℃6028T102底溫度TI106A℃8329T102溫度TI106B℃85～7010T102溫度TI106C℃85～7011T102溫度TI106D℃85～7012T102溫度TI106E℃85～7013T102溫度TI106F℃85～7014T102溫度TI106G℃85～7015T102氣相溫度TI106H℃與上部液相溫差大于1516T101液位LIC101%351517T102液位LIC102%351518T101加氮量FIC101M3/H1505019T102加氮量FIC105M3/H75253.2分析項(xiàng)目序號(hào)名稱(chēng)位號(hào)單位控制指標(biāo)備注1T101出料含醋酸AIAS102%92～952T101出料含醛AIAS103%<43T102出料含醋酸AIAS104%>974T102出料含醛AIAS107%<0.35T101尾氣含氧AIAS101A、B、C%<56T102尾氣含氧AIAS105%<57T103中含醋酸AIAS106%<80第四章崗位操作法4.1冷態(tài)開(kāi)車(chē)/裝置開(kāi)工說(shuō)明：斜體字部分是在仿真范圍外或必須和其它工段配合的操作。4.1.1開(kāi)工應(yīng)具備的條件（1）檢修過(guò)的設(shè)備和新增的管線，必須經(jīng)過(guò)吹掃、氣密、試壓、置換合格（若是氧氣系統(tǒng)，還要脫酯處理）（2）電氣、儀表、計(jì)算機(jī)、聯(lián)鎖、報(bào)警系統(tǒng)全部調(diào)試完畢，調(diào)校合格、準(zhǔn)確好用。（3）機(jī)電、儀表、計(jì)算機(jī)、化驗(yàn)分析具備開(kāi)工條件，值班人員在崗。（4）備有足夠的開(kāi)工用原料和催化劑。4.1.2引公用工程4.1.3N2吹掃、置換氣密4.1.4系統(tǒng)水運(yùn)試車(chē)4.1.5酸洗反應(yīng)系統(tǒng)（1）首先將尾氣吸收塔T103的放空閥V45打開(kāi)；從罐區(qū)V402（開(kāi)閥V57）將酸送入V102中，而后由泵P102向第一氧化塔T101進(jìn)酸，T101見(jiàn)液位(約為2%)后停泵P102，停止進(jìn)酸?！翱焖俟嘁骸闭f(shuō)明，向T101灌乙酸時(shí)，選擇“快速灌液”按鈕，在LIC101有液位顯示之前，灌液速度加速10倍，有液位顯示之后，速度變?yōu)檎?；?duì)T102灌酸時(shí)類(lèi)似。使用“快速灌液”只是為了節(jié)省操作時(shí)間，但并不符合工藝操作原則，由于是局部加速，有可能會(huì)造成液體總量不守衡，為保證正常操作，將“快速灌液”按鈕設(shè)為一次有效性，即：只能對(duì)該按鈕進(jìn)行一次操作，操作后，按鈕消失；如果一直不對(duì)該按鈕操作，則在循環(huán)建立后，該按鈕也消失。該加速過(guò)程只對(duì)“酸洗”和“建立循環(huán)”有效。（2）開(kāi)氧化液循環(huán)泵P101，循環(huán)清洗T101；（3）用N2將T101中的酸經(jīng)塔底壓送至第二氧化塔T102，T102見(jiàn)液位后關(guān)來(lái)料閥停止進(jìn)酸；（4）將T101和T102中的酸全部退料到V102中,供精餾開(kāi)車(chē)；（5）重新由V102向T101進(jìn)酸，T101液位達(dá)30%后向T102進(jìn)料，精餾系統(tǒng)正常出料，建立全系統(tǒng)酸運(yùn)大循環(huán)。4.1.6全系統(tǒng)大循環(huán)和精餾系統(tǒng)閉路循環(huán)（1）氧化系統(tǒng)酸洗合格后，要進(jìn)行全系統(tǒng)大循環(huán)：V402T101T102E201T201T202T203V209E206V204V402（2）在氧化塔配制氧化液和開(kāi)車(chē)時(shí)，精餾系統(tǒng)需閉路循環(huán)。脫水塔T203全回流操作，成品醋酸泵P204向成品醋酸儲(chǔ)罐V402出料，P402將V402中的酸送到氧化液中間罐V102，由氧化液輸送泵P102送往氧化液蒸發(fā)器E201構(gòu)成下列循環(huán)：（屬另一工段）頂頂全回流T201T202T203底E206P204V402P402E201P102V102等待氧化開(kāi)車(chē)正常后逐漸向外出料。4.1.7第一氧化塔配制氧化液向T101中加醋酸，見(jiàn)液位后（LIC101約為30%），停止向T101進(jìn)酸。向其中加入少量醛和催化劑，同時(shí)打開(kāi)泵P101A/B打循環(huán)，開(kāi)E102A通蒸汽為氧化液循環(huán)液通蒸汽加熱，循環(huán)流量保持在700000KG/H（通氧前），氧化液溫度保持在70～764.1.8第一氧化塔投氧開(kāi)車(chē)(1)開(kāi)車(chē)前聯(lián)鎖投入自動(dòng)；(2)投氧前氧化液溫度保持在70~76C，氧化液循環(huán)量FIC104控制在700000KG/H(3)控制FIC101N2流量為120M(4)按如下方式通氧：a)用FIC110小投氧閥進(jìn)行初始投氧，氧量小于100M3首先特別注意兩個(gè)參數(shù)的變化：LIC101液位上漲情況；尾氣含氧量AIAS101三塊表是否上升。其次，隨時(shí)注意塔底液相溫度、尾氣溫度和塔頂壓力等工藝參數(shù)的變化。如果液位上漲停止然后下降，同時(shí)尾氣含氧穩(wěn)定，說(shuō)明初始引發(fā)較理想，逐漸提高投氧量。b)當(dāng)FIC-110小調(diào)節(jié)閥投氧量達(dá)到320M3/H時(shí)，啟動(dòng)FIC-114調(diào)節(jié)閥，在FIC-114增大投氧量的同時(shí)減小c)FIC-114投氧量達(dá)到1000M3原則要求：投氧在0~400M3/H之內(nèi)，投氧要慢。如果吸收狀態(tài)好，要多次小量增加氧量。400~1000M3/Hd)T101塔液位過(guò)高時(shí)要及時(shí)向T102塔出一下料。當(dāng)投氧到400M3/H時(shí)，將循環(huán)量逐漸加大到850000KG/H；當(dāng)投氧到1000M3/H(5)調(diào)節(jié)方式：a)將T101塔頂保安N2開(kāi)到120M3/H，氧化液循環(huán)量FIC104調(diào)節(jié)為500000~700000KG/H，塔頂PIC109A/B控制為正常值0.2Mpa。將氧化液冷卻器（E102A/B）中的一臺(tái)E102A改為投用狀態(tài)，調(diào)節(jié)閥TIC104B備用。關(guān)閉E102A的冷卻水，通入蒸汽給氧化液加熱，使氧化液溫度穩(wěn)定在70~76C。調(diào)節(jié)T101塔液位為255%，關(guān)閉出料調(diào)節(jié)閥LIC101，按投氧方式以最小量投氧，同時(shí)觀察液位、氣液相溫度及塔頂、尾氣中含氧量變化情況。當(dāng)液位升高至60%以上時(shí)需向T102塔出料降低一下液位。當(dāng)尾氣含氧量上升時(shí)要加大FIC101氮?dú)饬浚衾^續(xù)上升氧含量達(dá)到5%（v待液相溫度上升至84C時(shí)，關(guān)閉E當(dāng)投氧量達(dá)到1000M3/H以上時(shí)，且反應(yīng)狀態(tài)穩(wěn)定或液相溫度達(dá)到90Cb)投氧正常后，取T101氧化液進(jìn)行分析，調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)，穩(wěn)定一段時(shí)間后，根據(jù)投氧量按比例投醛，投催化劑。液位控制為355%向T102出料。c)在投氧后，來(lái)不及反應(yīng)或吸收不好，液位升高不下降或尾氣含氧增高到5%時(shí)，關(guān)小氧氣，增大氮?dú)饬亢?，液位繼續(xù)上升至80%或含氧繼續(xù)上升至8%，聯(lián)鎖停車(chē)，繼續(xù)加大氮?dú)饬?，關(guān)閉氧氣調(diào)節(jié)閥。取樣分析氧化液成分，確認(rèn)無(wú)問(wèn)題時(shí)，再次投氧開(kāi)車(chē)。4.1.9第二氧化塔投氧（1）待T-102塔見(jiàn)液位后，向塔底冷卻器內(nèi)通蒸汽保持氧化液溫度在80C，控制液位355%，并向蒸餾系統(tǒng)出料。?。?）T-102塔頂壓力PIC112控制在0.1Mpa,塔頂?shù)獨(dú)釬IC-105保持在90M3/H。由T102塔底部進(jìn)氧口，以最小的通氧量投氧，注意尾氣含氧量。在各項(xiàng)指標(biāo)不超標(biāo)的情況下，通氧量逐漸加大到正常值。當(dāng)氧化液溫度升高時(shí)，表示反應(yīng)在進(jìn)行。停蒸汽開(kāi)冷卻水TIC-105,TIC-106,TIC-108,TIC-1094.1.10吸收塔投用（1）打開(kāi)V49，向塔中加工藝水濕塔。（2）開(kāi)閥V50，向V105中備工藝水（3）開(kāi)閥V48，向V103中備料（堿液）（4）在氧化塔投氧前開(kāi)P103A/B向T103中投用工藝水（5）投氧后開(kāi)P104（5）如工藝水中醋酸含量達(dá)到80%時(shí)，開(kāi)閥V51向精餾系統(tǒng)排放工藝水。4.1.11氧化塔出料（1）當(dāng)氧化液符合要求時(shí)，開(kāi)LIC102和閥V44向氧化液蒸發(fā)器E201出料。用LIC102控制出料量。4.2正常停車(chē)4.2.1氧化系統(tǒng)停車(chē)（1）將FIC102切至手動(dòng)，關(guān)閉FIC-102，停醛。（2）將FIC114逐步將進(jìn)氧量下調(diào)至1000m3/H。注意觀察反應(yīng)狀況，當(dāng)?shù)谝谎趸101中醛的含量降至0.1以下時(shí)，立即關(guān)閉FIC114、FICSQ106，關(guān)閉T101、（3）開(kāi)啟T101、T102塔底排，逐步退料到V-102罐中，送精餾處理。停P101泵，將氧化系統(tǒng)退空。4.3緊急停車(chē)4.3.1事故停車(chē)主要是指裝置在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的儀表和設(shè)備上的故障而引起的被迫停車(chē)。采取的措施如下：（1）首先關(guān)掉FICSQ102、FIC112、FIC301三個(gè)進(jìn)物料閥。然后關(guān)閉進(jìn)氧進(jìn)醛線上的塔壁閥。（2）根據(jù)事故的起因控制進(jìn)氮量的多少，以保證尾氣中含氧小于5%（V）。（3）逐步關(guān)小冷卻水直到塔內(nèi)溫度降為60C，關(guān)閉冷卻水TIC104A（4）第二氧化塔關(guān)冷卻水由下而上逐個(gè)關(guān)掉并保溫604.3.2緊急停車(chē)生產(chǎn)過(guò)程中，如遇突發(fā)的停電、停儀表風(fēng)、停循環(huán)水、停蒸汽等而不能正常生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)做緊急停車(chē)處理。（1）緊急停電儀表供電可通過(guò)蓄電池逆變獲得，供電時(shí)間30分鐘；所有機(jī)泵不能自動(dòng)供電。1.氧化系統(tǒng)正常來(lái)說(shuō)，緊急停電P101泵自動(dòng)聯(lián)鎖停車(chē)。a)馬上關(guān)閉進(jìn)氧進(jìn)醛塔壁閥。b)及時(shí)檢查尾氣含氧及進(jìn)氧進(jìn)醛閥門(mén)是否自動(dòng)連鎖關(guān)閉。2.精餾系統(tǒng)此時(shí)所有機(jī)泵停運(yùn)。a)首先減小各塔的加熱蒸汽量。b)關(guān)閉各機(jī)泵出口閥，關(guān)閉各塔進(jìn)出物料閥。c)視情況對(duì)物料做具體處理。3.罐區(qū)系統(tǒng)a)氧化系統(tǒng)緊急停車(chē)后，應(yīng)首先關(guān)閉乙醛球罐底出料閥及時(shí)將兩球罐保壓。b)成品進(jìn)料及時(shí)切換至不合格成品罐V403。（2）緊急停循環(huán)水停水后立即做緊急停車(chē)處理。停循環(huán)水時(shí)PI508壓力在0.25Mpa連鎖動(dòng)作（目前未投用）。FICSQ102、FIC112、FIC301三電磁閥自動(dòng)關(guān)閉。1.氧化系統(tǒng)停車(chē)步驟同事故停車(chē)。注意氧化塔溫度不能超得太高，加大氧化液循環(huán)量。1.精餾系統(tǒng)a)先停各塔加熱蒸汽，同時(shí)向塔內(nèi)充氮，保持塔內(nèi)正壓。b)待各塔溫度下降時(shí)，?；亓鞅茫P(guān)閉各進(jìn)出物料閥。（1）緊急停蒸汽同事故停車(chē)。（2）緊急停儀表風(fēng)所有氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥將無(wú)法正常啟動(dòng)，應(yīng)