年產14萬噸丙烯腈工程創(chuàng)新性說明書

...wd......wd......wd...年產14萬噸丙烯腈工程創(chuàng)新性說明書1.工藝流程1.1磷銨急冷技術反響氣體離開反響器后，首先需要進入急冷塔脫除未反響的氨，減少氨與丙烯腈反響生成各種聚合物所造成的損失。傳統(tǒng)工藝以硫酸作為吸收劑，脫除未反響的氨，生成硫銨作為副產物。但是，經氨中和回收的硫酸銨結晶中的氰化物含量一般難以降到使用標準，用作肥料時，肥效低，還會造成土地板結，不受農民歡送。本工程選擇一種新工藝吸收氨，即以磷酸二氫銨吸收氨氣生成磷酸氫二銨，磷酸氫二銨加熱后分解放出氨氣，氨經枯燥后可以循環(huán)使用，也可以不進展枯燥，以氨水作為產品。1.2側線精餾技術傳統(tǒng)工藝中，回收塔僅做丙烯腈與乙腈的別離，乙腈從塔釜排出。乙腈精制時需要首先從塔釜液中解吸提濃，而塔底乙腈濃度僅為0.1%。本工程在別離乙腈與丙烯腈的萃取精餾塔采用側線精餾技術，萃取精餾塔側線抽出乙腈含量10%w左右的氣相，。此復合塔可以有效減小回收乙腈的能耗。2.節(jié)能方案設計利用回收塔塔釜排出的循環(huán)水的熱量，此流股水流量大〔445000kg/hr〕，溫度高〔115℃〕，本工藝中，此熱水引到脫氫氰酸塔、成品塔塔釜作為再沸器熱源、丙烯蒸發(fā)器、氨蒸發(fā)器等處作為熱源，可以減少公用工程的使用量。詳見附錄第三章“熱集成與節(jié)能技術〞。本工藝為一閾值問題，反響放熱量、循環(huán)水冷卻的放熱量大。其中，由于水集成而帶來的循環(huán)水的廢熱量大，而工藝中又有適合使用低溫冷卻水〔7℃左右〕的地方。3.反響器設計通過六個步驟，實現了丙烯氨氧化法反響器從無到有的完整設計。整個丙烯氨氧化法的反響器設計思路如以下列圖所示使用COMSOL軟件驗證模型使用COMSOL軟件驗證模型反響器設計步驟圖1、使用含晶格氧的反響網絡動力學模型反響器模擬采用最新的含晶格氧的反響動力學模型，能更為準確地模擬動力學歷程。丙烯氨氧化反響網絡圖2、使用齊魯石化SANC08的工業(yè)數據標定整定MB86動力學參數使用aspenplus根據實際工業(yè)情況對反響器和進料進展設定，對活化能、指前因子與晶格養(yǎng)分率進展校正，最終模擬結果中的各物質單純收率均與實際工業(yè)數據高度一致，可見整定出的SANC-08動力學參數較為合理。3、使用平推流反響器模擬流化床的上流區(qū)與回流區(qū)根據逆流兩相模型，反響器內的物流分為上流區(qū)與回流區(qū)，均以平推流的形式進展。真實的流化床反響器被分為了RECTOR和BACK兩個平推流反響器?？紤]環(huán)流的影響，能夠幫助我們在ASPEN中構建一個更符合工業(yè)實際情況的模型，從而模擬出更為準確的結果。圖3-1反響器ASPEN模型示意圖4、使用COMSOL軟件利用軸向反混模型模擬驗證將建設的軸線擴散模型編譯入comsol模塊中，使用MB-86的動力學參數及工業(yè)運行出口收率求出此時工業(yè)流化床反響器最適宜的反混系數。得到Pe=1.4，丙烯氨氧化法實際工藝中使用的湍動流化床更接近于平推流，ASPEN選用RPLUG模塊模擬兩區(qū)流具有合理性。圖3-3Pe=1.4，各產物分壓隨床層高度變化關系圖5、使用校正后的動力學數據優(yōu)化年產14Wt丙烯腈反響器經過工藝條件的合理選擇以及空比和催化劑藏量的二維尋優(yōu)，丙烯的轉化率提高，各產物的氧化程度減小，丙烯腈單程收率為83.01%，較工業(yè)實際參數80.27%提高了三個百分點，優(yōu)化結果合理。表3-6優(yōu)化后反響器條件一覽表裝置溫度℃頂壓kPa壓降kPa氨比空比丙烯腈產量t/h催化劑藏量t空速齊魯石化50kt裝置435.1141.721.91.259.627.15980.073優(yōu)化后140kt裝置435.1141.749.801.258.3524.021470.163優(yōu)化后130kt裝置的產物單程收率及丙烯轉化率情況見表3-7表3-7優(yōu)化后各產物單程收率一覽物質動力學校正后值13Wt尋優(yōu)后值工業(yè)文獻值優(yōu)化效果單程收率CO2.84%2.63%2.84%-7.39%CO25.47%5.06%5.40%-6.30%C3H3N81.38%83.01%80.27%3.41%HCN6.06%5.62%6.07%-7.41%C2H3N2.25%2.12%2.26%-6.19%C3H4O0.44%0.47%0.44%6.82%轉化率C3H698.45%98.92%98.25%0.68%6、流化床反響器設計從床層、分布板、旋風別離器、和撤熱管對丙烯氨氧化法制丙烯腈流化床反響器進展了詳細的設計，得到了反響器的根本參數。反響器選型結果如下表所示。表3-10丙烯腈氨氧化法流化床反響器設計一覽表反響器尺寸分布板旋風別離器撤熱管催化劑裝填量反響器直徑密相段高度總高度分布孔數量兩分布板間距型號安裝高度氣化段過熱段147t9.5m5.25m25m597個0.53mPV-PVE串聯11.4m50根70根4、安全儀表系統(tǒng)SIS設計根據國家安監(jiān)局公布