浅析丁辛醇装置的工艺与技术改造

浅析丁辛醇装置的工艺与技术改造

作者：冯成江 吕文学

来源：《中国科技博览》2017年第30期

[摘 要]本文以某化工厂丁辛醇生产装置为研究对象，在对其装置工艺进行简要介绍的基础上，分析了丁辛醇装置工艺技术的改进及改进后的效果。 [关键词]丁辛醇装置；工艺介绍；技术改造；效果

中图分类号：TQ223.12 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）30-0318-01 1 丁辛醇装置工艺介绍及技术改进

1.1 改进开车时羰基合成反应系统升温工艺路线

丁辛醇装置羰基合成单元停车4小时以上，反应器必须进行降温操作，温度降至50℃以下，所以装置再次开车时，在投入C3H8（丙烧）原料前，需要将羰基合成反应器中物料与羰基合成催化剂的混合物温度升至85℃以上。原工艺设计操作步骤是：建立羰基合成反应器内ROPAC（铑派克）催化剂及羰基合成液循环，由高、低压蒸发器提供热源，对反应器中物料进行升温，设计升温时间为8-10小时，期间装置所用的合成气全部排放到火炬系统烧掉。为降低生产成本，保护铑派克（ROPAC）催化剂的活性及最大限度地实现节能减排，针对丁辛醇装置开车升温时间过长的问题，通过査阅及核实1#羰基合成反应器冷却器的设计及操作数据，于2002年实施了技术改造，即将1#羰基合成反应器下部的冷却器改为加热器。 改造前工艺流程：将1#、2#反应器中溶有铑派克催化剂的BAL（丁酸）溶液，通过物料泵及系统压差送入高、低压蒸发器，间接加热到80-125℃，然后返回至羰基合成反应器，对反应器溶液进行升温，通过该过程的持续循环，直到反应器温度达到工艺要求指标以上。 改造后工艺流程：把装置内的蒸汽冷凝液配置到1#反应器底部冷却器的循环水管线上，在羰基合成单元升温期间，将90-100℃的蒸汽冷凝液引至反应器下部冷却器内，把冷却器临时改为加热器，改造后不仅缩短了羰基合成单元的物料升温时间约4小时，而且对溶有铑派克的催化剂活性还起到了很好的保护作用，同时该改造得到了丁辛醇技术专利商DAVY/DOW公司的高度认可，其在随后的技术转让中得以推广应用。 改造效果

每次羰基合成单元停车后，升温时间缩短了4个小时左右。例如，2009年羰基合成单元共停车19次，依此计算，2009年减少停车时间76小时，可多生产2-EH（辛醇）1100吨或多生产N-BuOH（丁醇）1270吨，减少停车损失，每年可多创效益186万元。

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1.2 回收利用2.0-2.2MPa蒸汽冷凝液

在羰基合成单元中，高低压蒸发器的加热器使用2.0-2.2MPa蒸汽加热，原设计产生的凝液返回至2.0-2.2MPa蒸汽冷凝液总管线中。但在生产实际运行过程中，换热后所产生的蒸汽冷凝液，不能顺畅地送至装置中压蒸汽冷凝液总管线中，其问题是：管线频繁产生水击现象，导致将这部分中压蒸汽冷凝液直接排放去化学污水管网中，造成蒸汽冷凝液的浪费，且对污水管线造成严重腐蚀。针对此情况，经过认真研究、讨论，认为该工艺设计不合理，即该段蒸汽冷凝液管线过长，支线到总管距离达90余米，阻力大，导致水击现象发生。

改造方案为：重新配置管线，将此部分冷凝液改送至低压蒸汽冷凝液总管线中，部分中压蒸汽冷凝液可闪蒸为低压蒸汽再利用。

改造效果：改造后两套装置可回收冷凝液约12吨/小时，年可创造经济效益约为50万元；消除了水击给装置带来的不安全问题，保证了连续、稳定生产。 1.3 回收2-EH（辛醇）生产过程产生的轻组分中的丁醇

在2-乙基己醇（辛醇，2-EH）生产过程中，由于N-BAL（正丁醛）在缩合单元缩合不完全，反应收率在95%左右，一部分没有反应的N-BAL（正丁醛）经过加氢单元后生成了N-BuOH（正丁醇），在后续的精馏中作为轻组分采出并被送出了装置界区。未改造的2004年以前，月份轻组份量约为150吨。

改造后工艺流程为：重新配置管线，将这部分轻组分送到不合格N-BuOH（正丁醇）储罐，然后经正丁醇精馏系统，将其中的N-BuOH（正丁醇）回收利用。

改造效果：改造后月份轻组份量由150吨降至80吨，减少70吨，按照N-BuOH（正丁醇）回收率80%计算，即月份N-Bu0H（正丁醇）产量增加约40吨，年可创造经济效益约为300万元。

1.4 气/液相加氢单元尾气中氢气的综合利用

某化工厂丁辛醇装置有三套加氢单元，分别是BASF液相加氢和A、B装置气相加氢。BASF液相加氢单元使用4.OMPa氢气，一次性加氢，一次性使用，没有反应的氢气随尾气排入火炬系统烧掉，尾气中氢气含量约为85-90%，小时排放量约为300Nm3/h；气相加氢单元所用氢气是连续补入，循环使用，循环气中氢气含量为75-805，正常生产时为控制循环的氢气含量稳定，当尾气中氢气含量偏低时，需要将部分循环氢气排入火炬系统烧掉，每套装置排放量约为300-500Nm3/h（使用合成氨装置生产的氢气尾气排放约为500Nm3/h，使用苯乙烯装置氢气尾气排放量约为300Nm3/h，原因是苯乙烯装置氢气纯度为99.9%，合成氨氢气纯度为97%）。

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改造后工艺流程为：在液相加氢单元尾气排放管线上增加一支线，配置管线到丁辛醇A装置气相加氢单元补加氢气管线上，实现了液相加氢单元尾气的回收利用。其回收依据：液相加氢单元操作压力为3.7-4.0PMa，气相加氢操作压力为0.5-0.6Mpa；气相加氢氢气是循环使用的，循环氢气纯度在75-80%之间，而液相加氢尾气中的氢气含量为85-90%。

改造效果：改造后回收液相加氢单元排放尾气约300Nm3/h，气相加氢单元排放尾气约400Nm3/h，折算成新鲜氢气约为500Nm3/h，年可实现经济价值约560万元。在减少排放的同时，充分回收了宝贵的氢气资源，还创造了很好的经济效益。 1.5 高、低压蒸发器尾液冷却器冷却介质技术改进

丁辛醇装置拨基合成反应单元高、低压蒸发器尾液冷却器是U型管式冷却器，且管束比较细，因循环水水质问题，该换热器经常出现堵塞问题，影响冷却效果。

改造后工艺流程为：将脱盐水用循环水冷却，再用冷却后的脱盐水作为冷却介质引入高、低压蒸发器尾液冷却器中，实现间接换热，既保证了水质质量，又达到了冷却效果。 改造效果：未实施技术改造前，丁辛醇装置拨基合成单元每年都会因该冷却器堵塞而导致装置至少停车一次，每次停车时间在24小时以上，每次停车将损失丙烯约10吨、合成气约12000m3，还要增加公用工程消耗等。该改造完成后，每年至少可降低生产成本约63万元。 结束语

综上所述，在精细化工产品的合成中，丁辛醇是不可或缺的重要原料之一，由此使的市场对丁辛醇的需求不断增大。为了确保丁辛醇的产量，有必要针对其装置工艺中存在的问题和不足之处进行技术改造。本文以某化工厂企业的丁辛醇装置做为研究对象，并在对其现有工艺中的缺陷进行分析的基础上，提出了技术改造措施，通过对装置工艺的技术改进，不但提高了装置的生产能效，而且还减轻了能耗和污染，由此所产生的经济效益和社会效益十分巨大。 参考文献

[1] 丁辛醇装置的工艺分析与技术改造[D].何淑芹.华东理工大学2014. [2] 丁醛气相加氢制丁醇催化剂的研究[D].殷玉圣.华东理工大学2014. [3] 羰基合成反应器的布置和配管[J].刘琪.化工与医药工程.2016（04）. [4] 丁辛醇装置工艺技术分析[J].王建龙.江西化工.2015（05）.