年產(chǎn)100萬噸對二甲苯項目創(chuàng)新性說明

目錄1.工藝方案創(chuàng)新 .工藝方案創(chuàng)新1.1異構化C8非芳烴流程優(yōu)化技術對于異構型催化劑的對二甲苯裝置，乙苯異構反應過程需要C8環(huán)烷“塔橋”，異構化反應產(chǎn)物中的C8非芳烴（主要是C8環(huán)烷）需要循環(huán)回異構化反應進料。為了實現(xiàn)C8非芳烴的循環(huán)，常用技術是：C8異構化C8非芳烴流程優(yōu)化技術的核心內(nèi)容是：在異構化單元內(nèi)設置循環(huán)塔，將異構化產(chǎn)物中的C8非芳烴分離出來直接返回異構化進料，實現(xiàn)改變脫庚烷塔功能，C8非芳烴從脫庚烷塔頂隨庚烷以下組分一起分離出來，進入循環(huán)塔進一步分離，從循環(huán)塔底液分離出C1.2結晶分離與吸附分離耦合法組合工藝吸附—結晶耦合法組合工藝的工藝流程如圖1.1所示。首先利用吸附單元對低PX含量的C8芳烴原料進行提濃，得到高PX含量的C8芳烴原料；然后將這部分高PX含量的C8圖1.1結晶分離與吸附分離耦合法組合工藝耦合法組合工藝的特點是只通過結晶分離工藝生產(chǎn)PX產(chǎn)品，由于結晶分離法具有產(chǎn)品純度高的優(yōu)點，因此該組合工藝為PX質(zhì)量的穩(wěn)定控制提供了更大的彈性操作范圍。相對于常規(guī)的結晶分離工藝，耦合法組合工藝實際上是利用吸附分離過程代替了其中操作溫度最低的深冷結晶過程。在分離低PX含量C8芳烴原料時，單獨采用結晶分離工藝需要在-62～-68℃左右的深冷溫度下進行結晶操作，此時PX晶體生長緩慢，為細長的單斜針狀，在進行固液分離時所得濾餅含濕量高，只能得到純度為85%~90%的粗PX晶體，不能作為產(chǎn)品采出，這部分濾餅通常是熔化后作為高溫結晶過程(-20～0℃)的原料。而在耦合法組合工藝中，結晶單元取消了在-62~-68℃左右的深冷結晶過程，直接用吸附單元來對低PX含量的C8芳烴原料進行提濃，為結晶過程提供適宜的高PX含量耦合法組合工藝中吸附單元只負責為結晶單元提供高PX含量C8此外，從生產(chǎn)過程的能耗看，為保證PX產(chǎn)品純度，單獨的吸附分離過程對進料中C9+芳烴含量的要求很嚴格，一般要求不大于500μg/g，因此二甲苯分餾塔的操作能耗較高；而在耦合法組合工藝中，吸附單元產(chǎn)出的高PX含量C82.產(chǎn)品結構方案創(chuàng)新對二甲苯是石化工業(yè)的基本有機原料之一，用它可生產(chǎn)精對苯二甲酸（PTA）或對苯二甲酸二甲酯（DMT），PTA或DMT再和乙二醇反應生成聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET），即聚酯。從全球來看，對二甲苯在市場上供不應求，但是近年來由于一些產(chǎn)業(yè)沖突，導致對二甲苯的價格略有波動，本項目采取產(chǎn)品結構多樣化的形式進行生產(chǎn)，除生產(chǎn)主要產(chǎn)物對二甲苯之外，本項目還聯(lián)產(chǎn)鄰二甲苯、苯、重芳烴、非芳烴等。高純度對二甲苯可去下游工序用于生產(chǎn)對苯二甲酸，進而生產(chǎn)對苯二甲酸乙二醇酯、丁二醇酯等聚酯樹脂，亦可作涂料、染料和農(nóng)藥等的原料。鄰二甲苯可生產(chǎn)苯酐、染料、殺蟲劑，故以對二甲苯和鄰二甲苯為主體構成的產(chǎn)品結構方案綠色環(huán)保，價值可觀。市場可調(diào)，經(jīng)濟可行。3.分離技術創(chuàng)新與節(jié)能降耗技術創(chuàng)新3.1分壁式精餾塔（DWC）的應用工業(yè)應用精餾法大多采用常規(guī)精餾模型。利用分壁式精餾塔（DividedWallColumn）能夠實現(xiàn)塔內(nèi)熱量集成，最終起到節(jié)能降耗的作用。較之于常規(guī)精餾模型，分壁式精餾少用一個精餾塔，在一個塔內(nèi)完成精餾的任務，降低了設備投資。歧化及烷基轉移工段常規(guī)精餾流程需要兩個塔（苯塔、甲苯塔），設備費和能耗很高，于是我們采用分壁式精餾。分壁式精餾塔實際上相當于一個熱耦合精餾塔，它將常規(guī)工藝中的兩個塔精簡為一個塔，同時省去了一個精餾塔，其結構圖如圖3.1所示：圖3.1分壁式精餾塔模型模擬結果顯示，采用分壁式精餾后，達到同樣的產(chǎn)品純度要求，分壁式精餾節(jié)約了一個精餾塔。一共減少能量消耗16942.67kW，節(jié)能22.25%。對比結果如表3.1所示：表3.1對比結果兩塔分離分壁塔苯塔甲苯塔工藝參數(shù)理論板數(shù)624470回流比10412.3操作壓力減壓減壓常壓進料位置222350苯出料位置塔頂/塔頂甲苯出料位置/塔頂30汽相分配比//0.71液相分配比//0.78能耗指標冷凝器熱負荷/（kW）-17742.92-19372.20-27716.06再凝器熱負荷/（kW）18494.0319507.7230458.14總熱負荷/（kW）75116.8758174.20節(jié)約能耗/%22.55產(chǎn)品指標苯純度/%99.9099.91甲苯純度/%99.9099.903.2高品位熱量的利用精餾過程中塔頂高溫氣體如果用循環(huán)冷卻水冷卻，需要量很大，很不經(jīng)濟。為了回收這部分潛熱，我們設計了以下流程。圖3.2高品位熱量的利用如圖所示，我們將塔頂?shù)母邷匚锪魍ㄟ^蒸發(fā)器，將飽和水變?yōu)轱柡驼羝?。模擬結果顯示，該過程每小時能夠產(chǎn)生135.11噸的低壓蒸汽。3.3低品位熱量的利用 來自二甲苯塔、抽余液塔、抽出液塔塔頂?shù)牡推肺粺崃棵啃r可產(chǎn)生1300t的70℃熱水，這些熱水無償供全廠及周圍居民的冬季供暖以及平日熱水使用。3.4熱高分技術 歧化單元采用熱高分技術以節(jié)能。圖3.3熱高分技術歧化單元采用熱高分技術后，汽提塔進料溫度提高了83℃，相當于汽提塔塔底熱負荷減少14.06MW，空冷器耗電減少0.24MW，循環(huán)氫壓機功率僅增加0.13MW，合計節(jié)能14.17MW。對比結果如表3.2所示：表3.2對比結果項目熱高分冷高分熱高分節(jié)能/MW分餾塔進料溫度/℃1234014.06空冷器熱負荷/MW21.6736.57空冷器耗電量/MW0.300.540.24壓縮機功率/MW0.990.86-0.13合計14.173.5中間冷凝技術本工藝T0502輕烴塔塔頂溫度為87.9℃，塔釜溫度為167.2℃，整個塔溫差很大。因此采用中間冷凝技術。在適當位置上設置中間冷凝器，可使全塔氣、液相負荷均勻，從而縮小塔徑，減少設備投資。將最優(yōu)工況與原工況進行熱力學分析，其結果如圖3.4所示：圖3.4有效能損失對比圖通過對比發(fā)現(xiàn)最優(yōu)工況的有效能損失大大減少。再利用AspenPlus對基本工況和最優(yōu)工況進行流程模擬，如圖3.5所示：圖3.5中間冷凝模擬對比發(fā)現(xiàn)采用中間冷凝技術每小時可節(jié)省30.11噸高品質(zhì)冷耗。4.利用低溫熱發(fā)電技術芳烴聯(lián)合裝置流程長，循環(huán)物料多，分離過程多，分餾塔也多，塔頂冷凝低溫熱多，大部分的低溫熱由于溫位較低，一般在90~150℃，難以在裝置內(nèi)部得到利用，只能是采用空冷及水冷來進行冷卻。由于低溫熱源溫位低，客觀上存在著回收技術難度大、經(jīng)濟效益不高等問題。芳烴裝置是高耗能裝置，低溫熱得不到有效利用是重要的原因之一。目前采用的常規(guī)辦法是配合工廠的低溫熱利用整體規(guī)劃，采用除鹽水或除氧水作為循環(huán)熱媒回收利用裝置低溫熱量，用作熱水伴熱、罐區(qū)維溫、生活用熱等方面，這些方法只能回收一部分低溫熱，并且其利用率隨季節(jié)變化而變化。因此，開發(fā)技術上穩(wěn)定可行、經(jīng)濟上合理有效的低溫熱利用技術，是降低芳烴聯(lián)合裝置能耗的一個重要手段。利用低溫熱發(fā)電是一種重要的能量回收形式，可以將低溫熱能直接轉化成電能。在大量低溫熱過剩，難以找到合適的回收渠道時，利用低溫熱發(fā)電是一種有效途徑。近年來，芳烴聯(lián)合裝置中分餾塔頂?shù)蜏責岚l(fā)電技術逐漸開始其工業(yè)化應用。根據(jù)低溫熱源溫位的高低，利用低溫熱發(fā)電技術包括：利用低溫熱產(chǎn)生低壓蒸汽，再利用低壓蒸汽發(fā)電（簡稱“低壓蒸汽發(fā)電”）。5.環(huán)境保護技術創(chuàng)新5.1廢水該項目的廢水主要是含油污水和生活污水，含油污水主要來源有采樣器冷卻水回水、精餾塔水包工藝脫水、抽空器凝水排放、鍋爐連續(xù)排放閃蒸罐排液等。其中含有COD、油等有害物質(zhì)。5.1.1組合式廢水生化處理裝置本發(fā)明一種組合式廢水生化處理裝置，包括組成一體的水解酸化區(qū)、一級好氧區(qū)、兼氧區(qū)、二級好氧區(qū)、沉淀區(qū);含油廢水首先進入水解酸化區(qū)，水解酸化區(qū)出水直接進入一級好氧區(qū)，一級好氧區(qū)出水自流進入兼氧區(qū)，兼氧區(qū)出水自流進入二級好氧區(qū)，經(jīng)過曝氣氧化后出水進入中心沉淀區(qū)域;水解酸化區(qū)設置了布水系統(tǒng)和回流系統(tǒng)，布水系統(tǒng)將廢水均勻分布于水解酸化區(qū)的底部，回流系統(tǒng)，將水解酸化區(qū)內(nèi)污泥層的上方的清水回流至污泥層下方。本發(fā)明可有效處理含油廢水，將水解酸化、好氧、兼氧反應及沉淀單元有機結合，確保處理后水質(zhì)達到國家和當?shù)氐呐欧艠藴?。具有結構簡單、便于操作、經(jīng)濟實用等特點。本技術采用總裝備部工程設計研究總院專利：專利號CN102775008A5.1.2凹凸棒石/稻殼活性炭高效復合凈水材料處理生活污水用凹凸棒石/稻殼活性炭高效復合材料處理本廠中排出的生活污水。凹凸棒石/稻殼活性炭高效復合材料是一種具鏈層狀結構的含水富鎂硅酸鹽粘土礦物。其結構屬2：1型粘土礦物。在每個2：1單位結構層中，四面體晶片角頂隔一定距離方向顛倒，形成層鏈狀。在四面體條帶間形成與鏈平行的通道，通道橫斷面約3.7*6.3A°。對生活污水有極強的凈化吸附處理能力。這種凹凸棒石/稻殼活性炭高效復合材料是常州大學的專利技術，專利號：CN103301807A表5.1廢水處理類別處理前噸/年處理方法處理后噸/年COD56.16組合式廢水生化處理裝置專利號：CN1027750085.60石油類4.680.04NH3-N14.04凹凸棒石改性黏土治理專利號：CN1033018030.20揮發(fā)酚0.47酸催化化學沉淀法專利號：CN10459600.005.2廢氣本項目的廢氣來源主要是煙氣排放為加熱爐煙氣排放、燃料（燃料氣、燃料油）進入加熱爐燃燒后產(chǎn)生的高溫煙氣，經(jīng)煙囪排放至大氣，主要污染物為SO2、NO5.2.1加熱爐在線清灰技術（1）傳統(tǒng)的清灰方式及特點停爐清灰。這種清灰方式只適合于間斷使用的加熱爐。吹灰器。包括聲波吹灰器和激波吹灰器等。，多數(shù)裝置采用此種方法對加熱爐對流段及預熱系統(tǒng)清灰有一定效果，但不能解決根本問題，圓因是爐管積灰堅硬致密，通過一般物理振動方法難以奏效。在燃料油系統(tǒng)中添加各種添加劑。國內(nèi)外開發(fā)了多種燃油添加劑，但由于各石化裝置加熱爐系統(tǒng)運行情況相差較大，清灰效果不佳。（2）新型清灰劑CH-2爐管白色小顆粒狀，密度為2.3g/cm3環(huán)境溫度不超過200℃時不會分解燃燒，只有在400℃以上才會發(fā)生反應；無毒、不揮發(fā)，但易吸潮，儲存時應注意防水防潮。清灰前后爐管外壁溫度整體增長幅度較大。由于爐管表面灰垢存在，在一定情況下對爐管表面溫度測量有較大影響。清灰后爐管表面露出金屬本色后，爐管傳熱效果改善顯著，明顯提高了爐管表面溫度測量的準確性。通過對芳烴二甲苯加熱爐實施在線清灰，大大延長了加熱爐的運行周期，避免了芳烴裝置非計劃停工，經(jīng)濟效果顯著。5.2.2廢氣進行脫硫脫硝處理同時脫除煙氣中硫氧化物、氮氧化物和一氧化碳的方法，在再生之后，煙氣輪機之前或之后，設置氧化還原反應器，將高溫再生煙氣和還原性氣體注入氧化還原反應器中，在常壓、500-650℃的條件下，煙氣中的硫氧化物、氮氧化物、氧氣與還原性氣體發(fā)生氧化還原反應，生成單質(zhì)硫、氮氣和水蒸氣;反應后的混合煙氣經(jīng)能量回收系統(tǒng)逐步換熱降溫后，在較低溫位處設置液態(tài)硫和固態(tài)硫收集器來回收單質(zhì)硫，脫除了硫氧化物、氮氧化物和一氧化碳的再生煙氣排出裝置。本方法采用同時脫除煙氣中硫氧化物、氮氧化物和一氧化碳的方法，專利號：CN102895873A表5.2廢氣處理類別處理前噸/年處理方法處理后噸/年有組織SO233.60氧化還原反應器處理專利號：CN1028958732.56NO化物100.201.20煙塵19.90靜電除塵技術專利號：CN1037592840.40無組織H2S3.20設置監(jiān)控點——苯1.07甲苯0.14二甲苯5.83儲運過程油氣——膜法油氣回收專利號：CN2013663075.3固體廢棄物本項目的固體廢棄物主要有廢催化劑和廢白土。5.3.1廢白土再生使用一種非極性溶劑與極性溶劑以及兩者的混合溶劑作為抽提溶劑，非極性為C4-C本方法采用中國石油大學的專利，專利號：CN103394339A本環(huán)保技術體現(xiàn)國家“環(huán)境保護法”的精神及環(huán)保“三同時”精神：防治污染及其他公害的設施與主題工程，同時設計，同時施工，同時投入使用。表5.3廢渣處理類別處理前噸/年處理方法廢催化劑120/6年送回催化劑廠再生處理廢白土20401.廢白土再生技術專利號：CN103394339A2.完全廢棄的白土送至磚瓦廠6.新型過程設備的應用6.1采用高通量管鄰二甲苯塔再沸器，歧化分壁塔再沸器及其冷凝器，重芳塔再沸器，抽出液塔再沸器，二甲苯塔再沸器，脫庚烷塔再沸器換熱管均采用高通量管，在光管的內(nèi)（外）表面覆蓋一層多孔性金屬燒結層，使傳熱表面大為增加，提供大量汽化核心。增大傳熱系數(shù)，以減少所需換熱面積。圖6.1內(nèi)/外表面多空高通量管6.2采用高效塔盤二甲苯塔，抽余液塔塔盤均采用高效塔盤，采用獨特的復合孔微型閥，多折邊傾斜式降液管，三角形鼓泡促進器，等流程長度四溢流。采用由浮閥和固定閥組合的復合孔微型閥，根據(jù)塔內(nèi)介質(zhì)物性對閥的布置進行優(yōu)化組合。復合孔微型閥的閥體周邊具有由許多半圓孔組成的曲線，形成眾多小孔疊加于大孔之上，氣體流過閥孔時，就自動地被分割為許多小氣流，增加了氣相的傳質(zhì)面積及效率。復合孔微型閥結構如圖6.2所示：圖6.2復合孔微型閥結構降液管采用多折邊傾斜式結構，不僅解決了液體流動死區(qū)的問題，還消除了氣體流動的不均勻性。降液管由上向下向塔壁處傾斜，底部為一多折邊細長條以使液體流動分布均勻。降液管內(nèi)壁由下向上沿整個堰長逐漸擴大，以使上升氣體沿塔盤橫向分布均勻。另外，這種降液管還有效地增加了液體流程長度，從而增加了氣液接觸時間，大大改善了塔板的傳質(zhì)效率。多折邊傾斜式降液管結構如圖6.3所示：圖6.3多折邊傾斜式降液管結構采用獨特的三角形鼓泡促進器，使氣體既有向前的速度分量來推動液體向前流動，又有向上的速度分量來增加泡沫層高度，延長氣液接觸時間，增加傳質(zhì)效率。三角形鼓泡促進器結構如圖6.4所示：圖6.4三角形鼓泡促進器結構6.3選用高效復合型管式空冷器高效復合型管式空冷器由預冷翅片管、冷凝盤管、噴淋、水泵、水箱及風機等構成。工藝介質(zhì)先進入上部的空冷段，在翅片管內(nèi)強化換熱至70℃以下，然后進入下部的冷卻段，目的是避開循環(huán)水易結垢溫度范圍。下部冷卻段采用光管，并通過噴淋設施將循環(huán)冷卻水均勻噴淋到光管上，形成一層很薄的水膜，管內(nèi)介質(zhì)與管外的水和空氣（濕空氣）進行蒸發(fā)換熱。用軸流風機從設備下部四周的進風柵引進空氣，空氣由下往上流動，與噴淋水形成逆流。濕空氣在下部冷卻段換熱后，進入上部的空冷段對進入的工藝介質(zhì)進行大風量、大溫差的冷卻，然后排入大氣。下部未蒸發(fā)的水在下落的