丙烯腈装置说明书样本.doc

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一、 工艺流程
1.1 丙烯腈的生产方法
早在1893年就发现了丙烯酰胺脱水制造丙烯腈的方法, 但此生产方法原料来源非常困难。1930年发现了由环氧乙烷和氢氰酸合成丙烯腈的方法, 随后又发现了由乙炔和氢氰酸合成丙烯腈的生产反法, 这些方法因受各种条件的限制, 生产规模均较小。1959年创造了丙烯、 氨氧化法生产丙烯腈, 使丙烯腈生产技术的发展取得了重大突破。由于这一方法的原料价廉易得, 工艺流程较为简单, 产品质量较好, 因此此法很快就实现了工业化生产。到了七十年代, 世界各国丙烯腈的生产几乎都采用这种方法。
1.2 装置流程简述
来自丙烯、 氨罐区的液态丙烯和液态氨进入丙烯、 氨蒸发器, 经过气化和过热后混合在一起, 经丙烯、 氨分布器进入反应器, 来自空压机的工艺空气进入反应器底部, 并经过空气分布板进入流化床。当这些气体经过流化床式反应器时, 发生放热反应, 放出的热量用来维持反应并经过垂直安装在反应器内的蒸汽盘管移去热量, 产生4MPa蒸汽。反应气体经过旋风分离器从反应器顶部流出, 热的反应气体经过反应气体冷却器, 一方面加热反应器蒸汽盘管中所用的锅炉水, 一方面反应气体本身被冷却。
从反应气体冷却器出来的气体, 在急冷塔的下端被绝热冷却。未反应的氨与加到急冷塔上段循环水中的硫酸反应, 从出料气中除去。四效蒸发器底部物料被引入急冷塔的下段, 这些物料部分气化, 其余部分出装置, 这股物料中含有水、 氰化物、 少量催化剂。从急冷塔上段出来的的硫铵溶液送往硫铵装置。
从急冷塔出来的气体在急冷塔后冷器中进一步冷却, 然后进入吸收塔。在吸收塔中, 下降的水吸收逆流向上的反应气体中可溶解的产物。未被吸收的气体含有未反应的烃、 氧气、 氮气、 一氧化碳、 二氧化碳、 水及少量的丙烯腈, 经吸收塔排放烟囱放入大气。从急冷塔后冷器出来的冷凝液被送到回收塔以回收丙烯腈和其它有机物。
来自吸收塔的液体在加热之后进入回收塔, 利用水作为溶剂进行萃取精馏。由于丙烯腈和水形成共沸物从塔顶蒸出, 这就把丙烯腈和乙腈分开。塔顶产品被分层, 含有丙烯腈、 氢氰酸和水的有基层用泵送至脱氢氰酸塔, 水层返回回收塔进料。乙腈在回收塔34#板作为气相抽出, 送到乙腈塔。在乙腈塔中, 乙腈、 水和少量的氰化物及丙烯腈从塔顶出来并送到乙腈回收单元, 塔釜液返回到回收塔33#板。
从回收塔分层器出来的有机相用泵送到脱氢氰酸塔, 该塔可在常压或微真空下操作。该塔的上段用来脱除丙烯腈中的氢氰酸, 下段用来脱水。脱氢氰酸塔从上部进料, 塔顶气相产品氢氰酸被冷凝后送往其它装置回收, 部分冷凝液回流到塔顶。脱氢氰酸塔釜液经过泵送到成品塔, 作为成品塔进料。在成品塔中, 从侧线采出丙烯腈产品, 然后经过冷却送入成品罐。
1.3 系统流程简述
1.3.1 反应系统
使用丙烯、 氨和空气生产丙烯腈是在流化床反应器中经催化剂作用来完成的。
工艺空气进入反应器的空气流量由流量记录调节器进行控制。空气进入反应器的底部, 经过空气分布器向上流动, 进入反应器的丙烯和氨的流量记录由流量调节阀进行控制。进入反应器之前丙烯和氨经过位于空气分布器上面的丙烯氨分布器进行混合。丙烯、 氨和空气在反应器中向上流动, 使催化剂床层流化。催化剂是细小松散颗粒。在反应器正常操作情况下, 其顶部压力为0.074MPa, 温度为440℃。
在反应器中生成丙烯腈和其它产物的反应是放热反应, 为保证反应的正常运行, 必须将热量撤出。反应器中有多组垂直的U型盘管。撤热水经过这些盘管, 产生4.36MPa的蒸汽。为了控制温度, 可在操作中投入撤热水的量来控制, 也可经过微调进料量来实现。反应器出口气体经过反应气体冷却器, 将蒸汽发生器补充水加热, 使反应气体冷却。经冷却的反应气体送往回收系统的急冷塔中。反应系统还包括反应器蒸汽盘管供水、 催化剂储罐和加料设备以及开工加热炉。
1.3.2 回收系统
经冷却的反应气体大约232℃进入急冷塔的底部, 该气体向上流动在急冷塔下段经过喷淋急冷水, 将反应气体冷却。来自急冷塔底部的水作为急冷水循环到该塔的下段, 其流量由流量调节阀来控制。冷却后的气体主要含有反应所产生的全部丙烯腈、 乙腈和氢氰酸, 它们从急冷塔的顶部采出并送到后冷器。硫酸加到上段循环水中, 以中和反应气体中未反应的氨, 经过硫酸量的自动加入来调节急冷塔上段的PH值。经过上段液位控制, 将硫铵溶液送出。这股物料主要由水、 硫铵、 重组分和少量的轻有机物所组成。四效蒸发器的底部残液进入急冷塔的下段, 提供急冷反应气体需要的水。离开急冷塔的气体在后冷器中冷却, 气体温度进一步降低到约35℃, 在冷却期间出料气中的部分水汽和一些有机物被冷凝下来。冷凝液积存在后冷器的底部, 经泵送到回收塔, 少部分冷凝液经由泵的出口返回到后冷器的顶部管板以冲洗管板。离开急冷塔后冷器的反应气体, 在装有塔盘和填料的吸收塔中被水逆流洗涤, 以回收丙烯腈和其它可溶的有机反应产品。没有被吸收的一氧化碳、 二氧化碳、 氮气、 未反应的氧气和烃类, 经过吸收塔顶部放空烟囱排入大气。用吸收塔顶部管线中的压力调节阀来保持吸收塔的压力。
离开吸收塔塔釜的富水, 在富水/贫水换热器中被加热后, 进入回收塔, 这股物料由保持吸收塔塔釜液位的液位调节阀来控制。从丙烯腈回收塔出来的塔顶物料经过回收塔冷凝器, 在冷凝器中该物料被冷凝, 并冷却到约40℃, 然后冷凝液在回收塔分层器中发生相分离, 水相由回收水泵打回到回收塔, 其流量由分层器中水相液位调节阀来控制。来自分层器的有机物经过流量调节器来调节, 分层器的放空气体去精制尾气系统。
阻聚剂对苯二酚加到回收塔塔顶, 以防聚合物的形成。碳酸钠溶液也可加到这里。在回收塔中进行分离所需要的热量是由低压蒸汽的热虹吸式再沸器提供。回收塔塔釜物料经过回收塔釜液泵送到四效蒸发系统, 在四效蒸发器中, 大约有一半的回收塔塔釜液被蒸发, 蒸发器冷凝液送到氨汽提塔, 以除掉微量的游离氨和轻有机物。四效蒸发器的底部液体送到急冷塔下段, 绝热冷却反应器出口气体, 这股液体经过保证四效蒸发器残液缓冲槽液面的液位调节器来控制。
乙腈在回收塔的下段被汽提, 并从34块塔盘抽出, 该气体进入乙腈塔, 乙腈、 水、 少量的氢氰酸及丙烯腈从乙腈塔顶出来冷凝并集中在回流罐中, 乙腈塔顶回流罐连续向精制尾气系统排气。从乙腈塔顶回流罐出来的物料作为回流返回到乙腈塔的顶部塔盘, 其余的粗乙腈送到乙腈厂回收。
1.3.3 精制系统
来自回收塔分层器的粗丙烯腈主要由丙烯腈、 氢氰酸和水组成, 用泵将其送到脱氢氰酸塔, 从脱氢氰酸塔顶出来的气体, 进到塔顶冷凝器, 大约0℃的乙二醇盐水溶液循环经过塔顶冷凝器。脱氢氰酸塔顶未冷凝的气体去火炬, 部分冷凝液打回脱氢氰酸塔, 其余送出装置。脱氢氰酸塔塔釜出料用泵送到成品塔, 作为成品塔的进料。
在成品塔中, 成品丙烯腈从第41块塔盘的下降管中抽出, 靠重力作用经过成品冷却器, 送到成品罐中。成品塔顶气体经冷凝器后进入成品塔回流罐, 未冷凝气体去火炬, 冷凝液一部分返回成品塔, 一部分送出界外。成品塔操作所需要的热量是由以热水为介质的热虹吸再沸器来提供的。
1.3.4 四效蒸发系统
回收塔塔釜物料进到一效蒸发器( E-510) , 进料量由回收塔塔釜液位来控制, 进入一效蒸发器的蒸汽流量是由蒸汽线上的流量调节器来控制的, 在一效蒸发器中未蒸发的回收塔塔釜物料送到二效蒸发器( E-511) , 该流量由保持一效蒸发器液面的液位调节器来控制, 在二效蒸发器中蒸发所需要的热量由一效蒸发器顶蒸汽来供给。
从二效蒸发器出来的液体送到三效蒸发器( E-512) 中, 该流量由保持二效蒸发器液面的液位调节器来控制, 二效蒸发器顶蒸汽用来沸腾三效蒸发器。
四效蒸发器( E-513) 的进料是来自三效蒸发器的未气化的液体, 进料量由保持三效蒸发器液面的液位调节器来控制, 四效蒸发器的热源是三效蒸发器顶蒸汽。在四效蒸发器中未气化的液体用泵送到急冷塔下段, 然后绝热冷却反应气体。第四效蒸发器的顶蒸汽经过冷凝器, 冷凝液用泵送到氨汽提塔, 未冷凝的气体放空。
二、 主要设备及控制指标
2.1 主要设备列表
序号
设备编号
设备名称
1
T-101
急冷塔
2
T-103
吸收塔
3
T-104
回收塔
4
T-106
脱氢氰酸塔
5
T-107
成品塔
6
T-110
乙腈塔
7
R-101
反应器
8
F-101
开工空气加热炉
9
V-104
蒸汽发生器
10
V-111
回收塔分层器
11
V-117
成品塔回流罐
12
V-121
成品中间罐
13
V-301
粗丙烯腈槽
2.2 反应系统主要调节器及指标
序号
位号
正常值
单位
说明
1
FIC-101
10.81
t/h
丙烯进料流量
2
FIC-102
5.25
t/h
氨进料流量
3
FIC-103
461
t/h
反应器冷却水量
4
FIC-104
70.16
t/h
空气进料流量
5
TIC-101
66
℃
丙烯进料温度
6
TIC-102
66
℃
氨进料温度
7
TIC-103
230
℃
急冷塔入塔温度
8
TIC-104

℃
辅助加热炉出口温度
9
LIC-101
50
％
丙烯蒸发器液位
10
LIC-102
50
％
氨蒸发器液位
11
LIC-103
50
％
蒸汽发生器液位
12
PIC-101
4.2
Mpa
蒸汽发生器压力
13
TI-101
440
℃
反应器出口温度
14
TI-102
32
℃

15
TI-103
32
℃

16
TI-104
350
℃

17
TI-105
230
℃

18
PI-101
0.07
Mpa
反应器压力
2.3 回收系统( 1) 主要调节器及指标
序号
位号
正常值
单位
说明
1
FIC-201
4.93
t/h
急冷塔补充水流量
2
FIC-202
1.2
t/h
硫酸补充流量
3
FIC-203
1659
t/h
急冷塔上段循环量
4
FIC-204
2.3
t/h
急冷塔后冷器返回量
5
FIC-205
416.7
t/h
急冷塔下段循环量
6
FIC-206
4.72
t/h
急冷塔塔底流量
7
FIC-207
170
t/h
吸收塔吸收水补充量
8
TIC-201
35
℃
吸收水温度
9
LIC-201
50
%
急冷塔上段液位
10
LIC-202
50
%
急冷塔下段液位
11
LIC-203
50
%
急冷塔后冷器液位
12
LIC-204
50
%
吸收塔液位
13
PIC-201
0.02
Mpa
吸收塔顶压力
14
FI-201
10.89
t/h

15
FI-202
86.22
t/h
急冷塔进料流量
16
FI-203
22
t/h

17
TI-201
83.2
℃
急冷塔塔顶温度
18
TI-202
60
℃

19
TI-203
230
℃

20
TI-204
82
℃
急冷塔塔底温度
21
TI-205
110
℃

22
TI-206
34
℃
吸收塔塔顶温度
23
TI-207
36
℃
吸收塔塔底温度
24
TI-208
40.2
℃

2.4 回收系统( 2) 主要调节器及指标
序号
位号
正常值
单位
说明
1
FIC-221
34
t/h
回收塔再沸蒸汽流量
2
FIC-222
27.22
t/h
回收塔塔底流量
3
FIC-223
9.16
t/h
溶剂水流量
4
FIC-224
1.15
t/h
乙腈塔回流量
5
TIC-221
48
℃
溶剂水温度
6
TIC-222
69.5
℃
回收塔进料温度
7
TIC-223
90
℃

8
TIC-224
40
℃
回收塔分层器入口温度
9
TIC-225
97
℃
乙腈塔塔顶温度
10
LIC-221
50
%
回收塔分层器水层液位
11
LIC-222
50
%
回收塔分层器油层液位
12
LIC-223
50
%
乙腈塔液位
13
LIC-224
50
%
回收塔液位
14
LIC-225
50
%
乙腈塔后冷器液位
15
PIC-221
0.01
MPa
回收塔顶压力
16
TI-221
117
℃
回收塔底温度
17
TI-222
70
℃
回收塔顶温度
18
TI-223
108
℃

19
TI-224
102
℃
乙腈塔底温度
20
TI-225
40
℃
回收塔分层器温度
2.5 精馏系统主要调节器及指标
序号
位号
正常值
单位
说明
1
FIC-301
105
t/h
脱氢氰酸塔底再沸流量
2
FIC-302
5.93
t/h
脱氢氰酸塔顶回流量
3
FIC-303
0.56
t/h
成品塔顶回流罐出料量
4
FIC-304
10.05
t/h
成品抽出量
5
FIC-305
0.68
t/h
成品塔底流量
6
TIC-301
50
℃
脱氢氰酸塔进料温度
7
TIC-302
65
℃

8
TIC-303
52
℃

9
TIC-304
96
℃
成品塔底再沸温度
10
TIC-305
43
℃
成品塔顶回流罐入口温度
11
LIC-301
50
%
脱氢氰酸塔顶冷凝器液位
12
LIC-302
50
%
脱氢氰酸塔液位
13
LIC-303
50
%
成品塔顶回流罐液位
14
LIC-304
50
%
成品塔液位
15
PIC-301
0.04
Mpa
成品塔顶压力
16
FI-301
13.24
t/h
脱氢氰酸塔进料量
17
TI-301
17.5
℃
脱氢氰酸塔顶温度
18
TI-302
75
℃
脱氢氰酸塔底温度
19
TI-303
46.3
℃
成品塔顶温度
20
TI-304
65
℃
成品塔底温度
21
TI-305

℃

22
PI-301
0.08
Mpa
脱氢氰酸塔顶压力
2.6 四效蒸发系统主要调节器及指标
序号
位号
正常值
单位
说明
1
FIC-501
4.06
t/h
一效热源蒸汽流量
2
LIC-501
50
%
一效残液液位
3
LIC-502
50
%
二效残液液位
4
LIC-503
50
%
三效残液液位
5
LIC-504
50
%
四效残液液位
6
LIC-505
50
%
馏出物冷凝器液位
7
FI-501
27.22
t/h
一效进料量
8
FI-502
3.15
t/h
一效馏出物量
9
FI-503
3.7
t/h
二效馏出物量
10
FI-504
4.48
t/h
三效馏出物量
11
FI-505
5
t/h
四效馏出物量
12
TI-501
125
℃
一效蒸发器温度
13
TI-502
110
℃
二效蒸发器温度
14
TI-503
85
℃
三效蒸发器温度
15
TI-504
60
℃
四效蒸发器温度
三、 DCS操作画面
3.1 反应系统DCS

3.2 回收系统( 1) DCS

3.3 回收系统( 2) DCS

3.4 精制系统DCS

4.5 储存系统DCS

3.6 四效蒸发系统DCS