年产11.7万吨聚甲基丙烯酸甲酯项目设计4-创新性说明书.docx

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1、第一章生产资料来源的创新本工艺所采取的C4法生产甲基丙烯酸甲酯的原料来自于惠州大亚湾石化工业区的中海-壳牌石油化工有限公司.广东省是石化炼化大省，是一个良好的原料来源之地，而大亚湾石化工业区则是这个大省的石化产业园区的亚要支柱之一。的希近几年经济的发展、对外进出口贸易的频繁，大亚湾石化工业区亦不满足于现有的生产规模,推出了大亚湾石化工业区二期、石化工业区三期等等一系列发展方窠，因此中山大学Triumph用队选择广东省惠州市大亚湾石化工业区作为生产基地.而中海-壳牌石油公司也在将来有进一步扩大的趋势,其中之一便是C4的抽余炼化装置，中海油抽余C4的31成成分如下从表中可见,其中异丁烯占据了其大部

2、分的分,具有十分广微的开发利用前景：1-11*4fijft成分鼻丁烷鼻丁端I-TM丁二烽正丁烷反式2T*式2-TJ含麻2.90%46.37%30.63%痕麻6.25%9.12%4.03%沸点/C-11.7-6.963-1.4-0.50.93.7相对挥发度1.2091.0701.0481.0000.8710.8430.770由于中海-壳牌石油的C4抽余裂解装置规模巨大，是整个惠州石化产业园的重要部分，因此中山大学Triumph团队选择了为中海壳牌石油公司作为总厂，其C4抽余裂解袋况作为异丁烯的来源组成，建设中海壳牌年产11.7万吨/年聚甲批丙烷酸甲酯分厂。有效提高了资源的利用效率,增强了总厂的经

3、济效益，为创造更多的中海油公司创造更多的化工产品添加瓦.第二章生产过程的资源利用创新2.1 原料的创新选用的化工生产原料过程中常见的水、叔丁醇、空气，充分利用一切可以利用的枳极因素，实现对水、有机溶剂乙酸乙酯、叔丁酹的最大利用，有效提高生产效率,实现空气利用的出大化，2.2 产品方案的创新经过深入谢研之后，木项目对产品方案进行了以下创新：（1）选择了聚甲菸丙烯酸甲酯（PMM作为我们生产过程中所制要的产品，有效拉长了精细化工品的生产畿，提高了产品的附加利用价值；（2）联合石化园区的周边卜谢企业，可以切换生产线,当经济效益不好的时候可以选择性.谕出甲基丙烯酸甲脑作为产品.有效实现产品的灵活切换提高

4、经济效益：（3果用了多级反应与循环仲I收的利用策略.在前期叔丁酹水合步骤,采取:级反应措施，反应掉了原料中接近95%的异丁烯，提裔异丁炮的转化率，提尚生产的珞济效益；（4）作为分厂在前期分离过程中承担了主厂的C4耕谛塔的初步纯化任务，能钙将原料中的异J，烯进行充分的利用并将多余的C4纲分打回总厂甚至是其余石化园企业,为总厂、石化园企业的后续生产提供了方便.第三章工艺上的创新3.1 将粗分离与精细化生产进行有效结合作为分厂，我们珞总厂的C4分离装置与异丁端后期的生产线进行有效的偶联,做到了分工化、专业化、精细化生产，将其余的C4组分分漉至石化园区的其他企业.有效的提高了生产过程的专一性，加强了本

5、厂的可嵌入性，充分实现了资源化、集约化应用，有效的将匏个厂集成于黑州石化产业园，形成了有效的融合体系，提高了惠州石化产业园的经济效益。以下.本厂的初分国装置图：H3-1初分*装塔顶蒸汽出料组成:表翱JHK汽IM1.Ia分摩尔Iuk正丁烷异丁烷异丁母IFeJB-2-T1.3.丁二*反式2-TISKkmoIZhrt5.7223082.49469241.3224527.295813.5913190.2754598.127253ISMkmO1.Zhrj3.3109092.4946Z241.322263.6541610.0005930.2754572.23X941.S41kmo1.hr)2.411399

6、2.83E4)90.0001830.000布0.26585I.86E-0632.85392财弁丁饰进行粗分离后,C4趾分的二丁优相关产M的纯度被初步提高,为后期生产带来便利，与此同时，在塔釜得到了纯度较高的1丁烯打回总厂，给下游的相关石化进行后续的生产，提制了本厂在石化产业园区域的整体可嵌入性，3.2 生产工艺技术的创新采用了C4手段生产卬基丙烷酸甲雷，相较于传统的卬第丙Mi酸甲酯的生产工艺-丙溺醉醉法（ACH法）而言，本法不采用氮乱酸、破酸等物侦，有效的战少了对于环境的破坏,减少了由于不确定性因乘造成的生产原料的泄露时环境造成的不利影响，制新性说书4n.7wt*rMHCHOAmne对比于I本

7、三大甲基丙烯酸甲语生产巨头的工艺而言，我们的主要工艺采取了南开大学的的NKC-9型树脂、乌克兰ZheVineVSki教授的改性催化剂,张钺江院士科研团队的催化剂,相较于山松节男旭化成科技有限公M团队所研制的伟化剂（产率约90%）而吉.甲基丙爆醛的转化率可以提升至99.7%与甲基丙烯酸甲惭的产率可以达到95.5%,每一个反应车间的目标产物产率郴能膨有所提高，有效的提升了羟济效益.3.3 过程步骤的组合创新甲基丙烷酸甲脑的C4法流程是是上个世界八十年代日本三大化工巨头三菱人造丝、住友化学、旭化成科技分别独立开发的，三套流程各有不同，各有优点，按照前述顺序其流程与过程设备分别如下图所示：Ptirge

8、H3-2HKAiftttC4tt第四章分离过程的创新4.1 共沸精馆分离装置在工艺内部流程的设计上，我们在第二工段甲基丙爆醛的合成工段采用了张锁江院士团队的甲基丙烯醛的水-甲砰共沸精瑞分离专利一相较于传统的甲基丙爆酸的四塔提浓流程，本流程将前期的共沸分离与后期的耙化酯化工艺进行了有效的偶联，夹带剂甲静同时也是后期所必须的反应物，这样有效提高了产品的效率、直接削减了夹带剂回收的设备成本，相较于传统的乙醉共沸剂，Uj以做到后削减后期分离乙醇的成本，相较于能耗较低但足拈度与成本均较高的离子液体洗涤分肉方法,本工2能够有效的降低吸收甲基内烯好的物料成本、操作条件与能知成本.有效提高了隙料的利用效率.在

9、这个过程中，本流程全程无需外界钻人大北的水进行生产，有效地打造资源节约里、环境友好型生产：衰41不同甲布丙。分离工艺对比方法乙共沸法离子液体洗涤法甲隙共评法溶剂乙酹用量大能耗大循环利用率Itt溥剂成本*1后期分离成本高I-烯丙基-3-甲区味哇四凝硼酸盐小原理共沸剂剂小而高低取然大尚低低共沸剂、反应原科E4-1鼻丁”化车IQiui4.2 分子箭膜分离技术在第三工段,我们采用了江西师范大学的甲基丙烯酸印酷体系的甲醉的分子筛膜分离技术(CN101857522A),有效的进行了甲其丙烯酸甲图的膜分围操作与共济精储操作进行结合,能鲂做到生产流程的甲醉99%回收,有效及少了甲醉的损耗、排放,具有环境与经济

10、的双甲效益：E4-2分子IW1.分Mr4.3 腹分离调变甲基丙烯酸甲酯的精制同样是在甲茶丙烷酸甲酯水卬静的三元共沸体系中，我们进行了,下两种方案的考（1）双塔谢*制甲茶丙烯酸甲Bh对1.uybcn的平流加科二效分离甲醇-水这一共沸混合物分禹工之进行研究,在该工之中,高压塔顶蒸气在低塔再济器中冷凝,部分甲静冷凝液作为回流返回高出塔.其余部分作为产品采出.低压塔塔顶蒸气在冷凝器中冷凝.冷凝温度由冷凝器冷却水的温度和水或控制，高压塔的压力出低压塔再沸器产品采出版控制。并在设计分圈的过程中借帑了国立台湾大学化工系钱义隹教授团队的论文成果,将甲醉的分国工艺运用在甲基丙嫌酸甲脂的分声操作上.将三塔精制改良

11、成为适合本套装置地甲基丙烯酸甲能三塔精制使其与甲醉朕分肉进行联合操作,可以有效减少了甲基丙烯酸甲南的分离设备成本、操作成本、能显成本,提高了本厂生产过程中的羟济效益.B4-3XI的塔设善4-4改魅的塔设善传统的共沸摘馆方法及改法擒Mh利用ASPEN软件.选择UN1QUAC作为物性方法，对该混合物体系进行精耀曲线的合成分析以求搜寻共沸物所在的合适曲线,寻求操作以及耨决方案：Mft1.u1.HMMIMX1.ACVMPMM.APUOMH4-5ASPEN的共M分析最告图4-5为ASPEN的共沸初分析报价，从报告中可见该体系会有两种共沸物的存在一一“甲基内燃酸甲隙&水”与“甲基丙烯酸甲丽&甲7”,其精慵

12、合成曲线为:5.2.2热泵精馆的类型根据热泵所消耗的外界能圻不同，热泵精潴Ur分为蒸汽加压方式和吸也式两种类型.蒸汽加压方式热泵精埼有两种：蒸汽压缩机方式和蒸汽喷射式。5.2.2.1 臻汽压Sr机方式蒸汽压缩机方式又可分为间接式、塔顶气体直接纸缩式、分割式和塔釜液体闪蒸再淋式流程.1 .间接式热泵精馆I开式热泵希馆I当塔项气体具彳j屈饨性或塔顶气体为热敏性产品或塔顶产品不宜压缩时，可以采用间接式热泵将慵，见图5-3H5-3MxsO1.UMIiKSH它主要由精饰塔、压缩机、蒸发器、冷凝器及节流何等组成.这种流程利用单独封闭循环的工班冷剂)工作；冷剂与塔顶物料换热后吸收热状黄发为气体，气体经压缩提

13、高压力和温度后，送至塔釜加热釜液，而本身凝结成液体.液体经节流减压后再去塔顶换热，完成一个循环于是塔顶低温处的热量,通过冷剂的媒介传递到塔姜高温处。在此流程中,制冷循环中的冷剂冷凝器与塔釜再沸器合为一个谀备.在此设备中冷剂冷凝放热而釜液吸热蒸发.间接式热茶和愉的特点是：(1)塔中要分离的产品与冷剂完全隔离：(2)可使用标准精询系统，易于设计和控制：(3)与塔段气体宜接压缩式相比较.多一个热交换器(即蒸发曙),乐端机需要克IM较高的温差和压力差，因此其效率较低-考虑到工质的化学稳定性,间接式热泵精窗应用的甜度范例限制在150C左右,而许多有机产品的精懒塔却在校高的温度下操作。与普通制冷剂相比，水

14、的化学和热秘定性好，漫M时对人和见氧层无负效应，价格使宜,而且具有极好的传热特性,在热交换中所需的换热面积较小,特别适合精懒塔底温度较高的精懒系统.2 .若II蒸汽压缩式热泵精馆B55AaWWAitiiEWntan5.2.3热泵塔的应用5.23.1第一车间的络泵塔改造在第工段注意到一一异丁烯祖分岗塔的塔顶塔釜温差小于36C,C4组分内部进行分离的温龙推动力不甚大，又考虑到C4妙类加分对于压缩机等设备不具有较大的腐饨性.所以对异丁烯的粗分离塔果H1.塔痍半缩式热泵进行过程节能方面的改造.B5-6第一车间第设备3J对比困5-1第一车同17HJ式偏泵常负著比较塔设备类31闭式拈泵塔塔冷凝叁负荷(MW)2.500.42Hs-H第三车同塔惶备改造后对比国改造前后的能盘负荷如下表所示：我SJ笫三车间售It塔打开式偏泵塔夕荷比Ie塔设备类型普通塔开式IHE塔塔Im凝器负荷(MW)5.401.25塔箜再沸负荷rw)5.500压缩机负荷(MV)01.55总负荷(箱电系数记为4)(MW)