北京化工大学燕山石化化工三厂实习报告.doc

北京化工大学
化学工程与工艺专业

生产实习报告

姓 名：

班 级：

学 号：

成 绩：

实习时间：
2013.9.23-2013.9.27
实习地点：
北京市房山区燕山石化化工三厂

目录

1．车间概况 3
1．1．车间概况 3
1．2．原料与能耗 3
1．3．产品 3
1．4．安全与环保 3
2．生产工艺、运行与维护 4
2．1．工艺流程说明 4
2．1．1．烃化工段： 4
2．1．2．氧化工段： 6
2．1．3．精制工段： 9
2．1．4．回收工段： 9
2．2．主要工艺指标与技术先进性 10
2．3．运行与控制 10
2．4．维护与检修 10
3．主要设备原理与参数 11
3．1．主要化学反应设备 11
3．2．主要分离设备 11
3．3．主要换热设备 13
4．问题调研 13
4．1．比较目前生产苯酚丙酮主要的工艺技术？ 13
4．2．异丙苯法生产苯酚丙酮工艺中的安全问题主要有那些？ 14
5．其他 15

1．车间概况
1．1．车间概况
1986年，北京燕山石化引进日本三井油化技术建成8.5万吨/年苯酚丙酮装置。1998年，采用自主研制的第一代沸石催化剂对其进行改造。2003年，再次进行技术改造，将其生产能力提高到16万吨/年。
1．2．原料与能耗
生产产品主要原料为苯和丙烯，这两种原料都是由燕山石化其他厂通过管道直接输送至厂区，储存在罐区的储罐中。氧化工段中所需要的空气由压缩机直接从外界获取。公用工程主要使用370℃的饱和水蒸气，由燕山石化锅炉厂提供。
通过与高等院校合作，从1992年起开展了以分子筛做催化剂合成异丙苯的研究工作，1998年利用这一研究成果，对原有的SD法生产异丙苯的装置进行改造。改造后运行数据表明，装置节能降耗效果显著，“三废”排放大幅度降低，实现了化工污水的零排放，在8.5万吨/年异丙苯装置，年节约蒸汽4.35万吨，年节约用点210.12wk·h，节约用水7.47万吨。
1．3．产品
本厂获得的主要产品是苯酚和丙酮，另外还有些附加产品。苯酚年产量15.6万吨，近期国内市场苯酚价格应在5500-8000元/吨范围内波动。丙酮年产量9.4万吨，近期国内市场丙酮价格应在4500-7000元/吨范围内波动。
苯酚作为重要的有机原料，主要用于制造酚醛树脂，双酚A，环氧树脂，苯胺，烷基酚等，广泛应用于医药，染料，农药，合成洗涤剂等行业。苯酚产品执行GB/T 339-2001国家标准，通过GB/T 19001-2000质量管理体系认证。
丙酮作为优良的有机溶剂，广泛应用于油脂，油漆，火药，树脂，橡胶业等，是重要的化工原料之一，用于生产有机玻璃，异丙醇溶剂，甲基丙烯脂，丙酮氰醇，双酚A等。, 丙酮产品执行GB/T 6026-1998国家标准，通过GB/T 19001-2000质量管理体系认证。
1．4．安全与环保
安全方面每套装置均设有连锁停车装置。每一级生产过程相互间均连锁关联，任意一级过程出现警报整套装置均会停车。工艺生产过程的物料丙烯、苯、氯化氢、苯酚、丙酮大都具有易燃、易爆、有毒、有害和腐蚀等特性，进入厂区必须穿戴好相应的保护设备。
燕山石化丙酮苯酚装置，通过使用节水工艺，强化对循环水运行和使用的管理，运用凝结水回用与空冷技术，开展污水深度处理和回用技术研究等措施减少废水的排放。通过使用VOC处理/回收与烟气脱硫技术，对产品灌装与油品装车过程排放废气的治理减少废气的排放。通过物料的回收与循环利用，用废物制取新的产品，热能利用进行资源的再利用。目前工业废水按国家要求实现达标排放，大气环境质量基本达到国家二级标准，废渣处理利用率达到100％。
2．生产工艺、运行与维护
2．1．工艺流程说明
2．1．1．烃化工段：
主反应方程：

主要副反应：

异丙苯 二异丙苯

三异丙苯 二异丙苯 异丙苯

流程图：

流程详述：
(1) 烃化反应器（CT-201）
烃化反应器是一个有五段催化剂床层的固定床反应器。脱苯塔中脱除掉水、己烷和丙烷后的干苯从脱苯塔侧线采出部分进入烃化反应器塔底作为原料。丙烯经压缩机（PC-9A/B）升压后进入分四股进入烃化反应器（CT-201）。从反应器塔顶出来的烃化液一部分作为脱苯塔进料，另一部分经冷却器（CE-202）冷却与原料苯混合后一起进入反应器用于控制各段催化剂床层温度。
(2)反烃化反应器（CD-201）
脱苯塔侧线采出干苯与多聚物闪蒸塔侧线采出二异丙苯及三异丙苯经混合器（A-202）混合后经预热器（CE-209）预热后进入反烃化反应器。从反应器出来的反烃化反应液与烃化反应液后经混合器（A-203）混合后进入脱苯塔作为进料。
(3) 脱苯塔（CT-401）
烃化液和反烃化液经混合器（A-203）混合进入脱苯塔的第23或第27块塔板处 ，主要含有苯、异丙苯、二异丙苯、轻组份和重组份等，以及少量的乙苯、丁苯等杂质。水及轻组分经塔顶冷凝器（CE-402A/B）从塔顶采出流入回流罐（CD-215）一部分作为废水排出，大部分脱水后作为塔顶回流液，不凝气体排至火炬系统。过量苯（水含量小于50PPm）由侧线采出后作为烃化反应器与反烃化反应器的苯进料。异丙苯及重组分（苯含量小于5PPm）从塔底采出进入异丙苯塔。原料苯经除水脱除碱性杂质与脱苯塔侧采干苯换热后送到脱苯塔的71块塔板处进料。
(4) 异丙苯塔(CT-402)
来自脱苯塔塔釜的物料主要含有异丙苯、二异丙苯、三异丙苯和重组份，进入异丙苯塔中进行分离。异丙苯塔采用常压操作，异丙苯经塔顶冷凝器（CE-404）从塔顶采出流入回流罐（CD-402），一部分（异丙苯含量高于99.95%）经风冷（CE-409）及产品异丙苯第二冷凝器（CE-413B）冷凝后送至异丙苯成品罐（CTK-4A），大部分作为塔顶回流液，不凝气体直接放空。塔釜的物料正常情况下靠压差送至多聚物闪蒸塔作为进料。
(5) 多聚物闪蒸塔（CT-501）
来自异丙苯塔塔釜的物料主要含有沸点在异丙苯与二异丙苯之间的组分、二异丙苯、三异丙苯和重组份，在多聚物闪蒸塔中进行分离。该塔为负压塔，通过塔顶蒸汽喷射（CJ-1A/B）及真空调节系统控制塔顶压力。沸点在异丙苯与二异丙苯之间的组分与少量的二异丙苯从塔顶采出进入塔顶冷凝器（CE-502）中冷凝后进入回流罐（CD-501），不凝气体进一步冷凝后也进入回流罐（CD-501），一部分经回流罐作为多塔顶回流，另一部分送至重烃贮罐（PTK-50）。侧线采出主要为二异丙苯及部分三异丙苯作为反烃化反应器的进料。塔釜采出的物料为重组份，经重烃冷却器（CE-507）冷却后，作为烃焦油送至重烃贮罐（PTK-50）。

2．1．2．氧化工段：
主反应方程：

异丙苯 过氧化氢异丙苯 CHP

CHP 苯酚 丙酮

主要副反应：

二甲基苄醇 α-MS

DCP

枯酚CP

流程图：
流程详述：
（1） 氧化塔（PT-1/2/3/4）
来自烃化工段新鲜异丙苯，来自提浓塔顶的冷凝液送入进入氧化塔（PT-1/2/3/4）。
由压缩机送来的新鲜空气碱洗后进入氧化塔塔底。塔底的氧化液（含CHP 22~35wt%），部分送入提浓塔，大部分经冷却器冷却后回流回氧化塔，控制反应温度。塔顶尾气（含有水、有机酸）经催化燃烧后排入大气。
（2）提浓塔（PT-5/6）
来自氧化塔塔底氧化液化进入提浓塔。
新鲜异丙苯加入提浓精馏塔塔顶，作为该塔回流液，塔底物料经压差送入二段提浓器（PT-6），塔顶气相物料经冷凝器冷凝后回流回氧化塔。塔底提浓后的CH液进入分解反应器。
（3）分解反应器（PD-15）
来自提浓塔塔底的浓CHP液与丙酮，硫酸在混合器中混合后加入分解器。CHP在分解反应器中在硫酸的催化作用下分解生成含苯酚和丙酮的分解产物。分解反应器顶部气相丙酮进入冷凝器（PE-16A/B/C）冷凝后作为回流返回分解反应器。分解反应器底部的分解液由泵（PP-13A/B）一部分循环回反应器，大部分送入中和工序反应器。
（4）中和反应器（PD-21）
由分解反应器来的分解液首先经冷却器（PE-17）冷却后，与硫酸钠水溶液混合后进入中和反应器（PD-21）。使用硫酸钠水溶液的作用是萃取分解液中的硫酸。反应器中大部分水相（硫酸钠水溶液与分解液混合物）硫酸钠水溶液与分解液混合返回中和反应器，其余作为废水排放。而油相（除去硫酸的分解液）送入精制工段

2．1．3．精制工段：
流程图：

流程详述：
分解液首先从粗丙酮塔（PT-8）塔顶分离丙酮、水和比苯酚轻的组分作为精丙酮塔（PT-10）的进料，在PT-10用苛性钠处理除去醛类等低沸物，塔顶馏出物作为分解反应器用的丙酮，侧线采出产品丙酮，塔釜液送到回收工段。
PT-8塔釜液送到粗苯酚塔（PT-13），分离掉高沸点组分，得到由苯酚、烃类组成的塔顶馏分作为脱烃塔PT-14的进料。PT-14塔顶含酚较高的烃类馏分同分解液一起作为PT-8进料，塔釜液含有一些用通常的蒸馏方法不能完全脱除的酮类及呋喃类杂质，这些杂质经树脂处理器PD-40A/B/C/D净化除去，得到的粗苯酚进入精苯酚塔（PT-15）进行精馏。PT-15塔顶馏分循环回脱烃塔，塔釜液循环回粗苯酚塔，侧线采出得到产品苯酚。
含有高沸点组分的粗苯酚塔塔釜液送到焦油塔（PD-41）进行高温裂解，其塔顶馏出物回流至粗苯酚塔，塔釜剩余焦油送至PTK-11。

2．1．4．回收工段：
主反应方程：

流程详述：
将精制单元来的轻焦油经20%NaOH洗涤后回收其中的苯酚，然后经循环烃系统处理得到约含15%α-MS的异丙苯、α-MS混合液。这部分物料在加氢反应器中经加氢处理得到98.0%以上的异丙苯供氧化使用。
自装置来的含酚、含丙酮的废水，经PH值调节后在PT-35中用萃取的方法回收废水中的苯酚，在PT-36中回收废水中的丙酮，使废水中的苯酚、丙酮含量达到环保要求后排放到环保中心。
2．2．主要工艺指标与技术先进性
原苯酚丙酮装置引进三井石油化学工业株式会社的异丙苯法生产苯酚丙酮这一专利技术。
燕山石化公司于20世纪90年代开始进行沸石催化异丙苯催化剂及其工艺的研究。他们与北京服装学院合作开发的第一代催化剂于1998年首次在8.5万吨/年异丙苯装置上应用成功。该工艺烷基化采用汽一液一固三相反应器，苯烯物质的量比为4（摩尔比），反应温度为160℃，压力为1.15MPa，丙烯转化率>99％，是国内第一套分子筛催化异丙苯装置。该工艺无腐蚀，无污染，操作条件温和，采用丙烯分段注入和外循环技术，提高了异丙苯收率。
1999年燕山石化公司与北京化工大学合作开发出第二代异丙苯合成催化剂于2001年在燕山石化一套6.7万吨/年异丙苯装置上使用。该工艺采用液相固定床反应器，苯烯物质的量比为3-4（摩尔比），反应温度为160℃，压力为3.0MPa，丙烯转化率>99％，催化剂单程寿命超过五年。该催化剂具有堆密度小，比表面大，热稳定性好，活性高，选择性好，寿命长等优点。
2．3．运行与控制
装置中工艺参数均集中在控制室DCS中指示、调节及记录，并对一些重要的操作变量设置越限报警，以确保装置安全平稳操作，泵及机组的运行状态在DCS中指示。为了到达保证装置安全的目的，采用了安全联锁及紧急停车(FSC)系统，其中联锁系统采用故障安全型，并且独立于DCS系统设置。本单元控制回路一般以单参数控制为主，根据控制需要也采用串级控制、串级均匀调节等复杂控制。
2．4．维护与检修
该设备的日常维护周期为2年，主要检修设备间泵与管路的连接处，浓硫酸储罐等有腐蚀性液体流经、反应的设备。维修有专门的维修团队，设备都有备用，装置发生事故可以很快维修而不会影响生产，控制车间的工人是不需要亲自到现场。
3．主要设备原理与参数
3．1．主要化学反应设备
反应器实现反应过程的设备，广泛应用于化工、炼油、冶金、轻工等工业部门。固定床反应器又称填充床反应器，装填有固体催化剂或固体反应物用以实现多相反应过程的一种反应器。固体物通常呈颗粒状，粒径2～15mm左右,堆积成一定高度（或厚度）的床层。床层静止不动，流体通过床层进行反应。它与流化床反应器及移动床反应器的区别在于固体颗粒处于静止状态。固定床反应器主要用于实现气固相催化反应，如氨合成塔、二氧化硫接触氧化器、烃类蒸汽转化炉等。用于气固相或液固相非催化反应时，床层则填装固体反应物。

主要反应设备一览表
设备位号
设备名称
类型
操作压力
操作温度
CT-201
烃化反应器
五段催化剂床层的固定床反应器
高压

CD-201
反烃化反应器
固定床反应器
高压

PD-15
分解反应器
固定床反应器
450～600mmHg
80℃
PD-21
中和反应器
固定床反应器
常压
约50℃
PD-40A/B/C/D
树脂反应器
固定床反应器
常压

PD-41
裂解器
固定床反应器
常压
高温

3．2．主要分离设备
精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。有板式塔与填料塔两种主要类型。根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。
蒸气由塔底进入。蒸发出的气相与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向气相中转移，气相中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，气相愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，从而达到组分分离的目的。由塔顶上升的气相进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取出。塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器加热蒸发成气相返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。精馏原理蒸馏的基本原理是将液体混合物部分气化,利用其中各组份挥发度不同（相对挥发度，α）的特性，实现分离目的的单元操作。

主要分离设备一览表
设备位号
设备名称
类型
操作压力
加热源
操作温度
CT-401
脱苯塔
板式塔
常压
40S蒸汽

CT-402
异丙苯塔
板式塔
常压
高压蒸汽

CT-501
多聚物闪蒸塔
板式塔
负压
高压蒸汽

PT-1
氧化塔
板式塔
0.3MPa
高压蒸汽
101℃
PT-2
氧化塔
板式塔
0.3MPa
高压蒸汽
98℃

PT-3
氧化塔
板式塔
0.3MPa
高压蒸汽
96℃
PT-4
氧化塔
板式塔
0.3MPa
高压蒸汽
94℃
PT-5
提浓塔
板式塔
0.3MPa
低压蒸汽

PT-6
提浓塔
板式塔
0.07MPa
低压蒸汽

PT-7
碱洗塔
板式塔
常压
高压蒸汽

PT-8
粗丙酮塔
板式塔
常压
高压蒸汽

PT-10
精丙酮塔
板式塔
真空
高压蒸汽

PT-13
粗苯酚塔
板式塔
真空
高压蒸汽

PT-14
脱烃塔
板式塔
常压
高压蒸汽

PT-15
精苯酚塔
板式塔

真空
高压蒸汽

3．3．主要换热设备
换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。在石油、化工、轻工、制药、能源等工业生产中，常常用作把低温流体加热或者把高温流体冷却，把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体。在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用更加广泛。换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。
4．问题调研
4．1．比较目前生产苯酚丙酮主要的工艺技术？
（1）苯酚
制造苯酚的工艺技术主要是甲苯氧化法、氯苯法及异丙苯法。我国的石化工业起步较晚，目前我国的苯酚生产还有一部分采用磺化法，而此方法在发达国家已被淘汰。
磺化法 苯经磺化、碱熔和酸化制备苯酚的方法。它是最早实现工业化的方法。由于工艺自身的特点不可避免地产生大量盐类，且腐蚀性大、三废多、能耗高。国外目前这种方法已基本淘汰，我国目前还有少量苯酚生产仍采用磺化法。随着对环境和能源的日益重视，磺化法淘汰是必然结果。
氯苯法 苯经氯化或氧氯化生成氯苯，氯苯在液相或气相中水解得到苯酚。由于反应中产生腐蚀性较强的盐酸，同时催化剂需要经常再生而且生产的能耗高，所以目前用这种方法进行生产的装置不多，并且大多数装置生产的氯苯是用来制造其它产品。目前全球通过氯苯法得到苯酚占世界苯酚产量的1%。
甲苯氧化法 甲苯经空气氧化来制取苯甲酸，然后将苯甲酸提浓再碱熔或用高沸溶剂进行脱羧从而得到苯酚。甲苯氧化法具有很多优点，其流程简单，一次投资较少。如果能得到比苯便宜的甲苯，用甲苯氧化法制苯酚是比较经济合理。目前全球通过甲苯氧化法得到苯酚占世界苯酚产量的2%，但是这个比例还在增加。
异丙苯法 苯与丙烯在催化剂存在条件下反应得到异丙苯，异丙苯再经氧化得到过氧化氢异丙苯(CHP)，再经浓缩后在酸性条件下分解制得苯酚和丙酮。异丙苯法最大的特点是通过一个生产过程可以得到两个重要的化工产品。现在世界苯酚生产中采用异丙苯工艺的占95%因此异丙苯法是当前苯酚生产最主要的方法。
（2）丙酮
丙酮的生产方法有两大类，一类是用淀粉和糖蜜为原料经发酵制造。另一类是合成法，如异丙醇脱氢、烃类氧化法、丙烯直接氧化法、丙烯醛-异丙醇法、异丙苯法等，其中主要以异丙苯法为主。在发达国家，用异丙苯法生产丙酮量占整个产量的90%左右，我国的丙酮生产主要用异丙苯法。
4．2．异丙苯法生产苯酚丙酮工艺中的安全问题主要有那些？
苯酚和丙酮是重要的化工产品，主要用异丙苯法生产。国内外使用该法的工厂经常发生爆炸事故。其主要安全问题有以下六点：
（1） 苯和丙烯烃化反应的安全事项：
苯的烃化反应是用无水氯化铝作为催化剂。氯化铝和芳烃生成络合物，遇水马上分解并产生大量的热，会造成烃化设备爆炸，因此在生产中必须严禁大量的水流入烃化液中。
（2） 过氧化氢异丙苯（CHP）的安全特性和它的储存要求：
CHP是危险品，剧烈分解时会引起爆炸。CHP在130℃以上分解剧烈会造成爆炸。在130℃以下分解虽较缓慢，但分解产生的热量也会造成液体温度升高，加剧分解而引起爆炸。CHP与强无机酸，氧化催化剂，还原剂和弗-克催化剂接触会使它分解引起爆炸。工业上贮存CPH的容器要求要用不锈钢制造。
（3） 异丙苯氧化中的安全问题：
异丙苯的爆炸范围与氧化温度，压力和空气的含氧量有关，氧化操作条件必须在安全范围内，必须消除氧化塔的可能引起明火的因素，保证塔内流通通畅，以免造成局部浓度过高而发生爆炸。
（4） 氧化提浓中的安全问题：
氧化液提浓过程必须在低温和短的停留时间内进行。提浓时采用高真空和低的压降，以保证浓缩器釜液温度<100℃。在紧急情况下可在提浓器中注入冷异丙苯或冷水迅速降温。提浓器必须安装防暴膜，出来的浓氧化液必须迅速冷却至室温。在输送浓氧化液时，应防止大流量的泵输送小流量的液体，这样会使泵内液体温度升高，使CHP热分解造成爆炸。
（5） 浓氧化液分解中的安全问题：
用浓硫酸分解浓氧化液CHP时放出热量很大，如有散热问题会使分解液温度上升发生爆炸事故。分解反应器浓氧化液进入管道必须装有止逆阀，在停车时应严加注意，防止分解液倒流至进料管中引起氧化液分解造成爆炸事故。一旦分解温度过高时，应停止浓氧化液的送入，并同时增大冷却水量迅速降温。
（6） 苯酚和丙酮精制的安全问题：
由于丙酮沸点低易汽化，丙酮最好贮存于室内，并采用浮顶槽。在苯酚精馏过程中，一旦输送苯酚的管道被苯酚晶体堵塞，用蒸汽将其冲熔时，必须注意管道局部地区，由于苯酚汽化造成压力升高，从而使阀门爆裂或管道上法兰纸质垫片冲掉，液体苯酚喷溅出来灼伤皮肤。
5．其他
燕山石化的五天生产实习很快就结束了，在这段短暂的实习时间里，收获和感想很多。生产实习是重要的实践教学环节，是继认识实习之后的又一次重要的工厂生产实践。对于培养我们运用所学专业理论紧密联系生产实际，进而提高分析问题、解决问题的能力具有重要意义。通过这次的学习，我们不仅对所学的专业知识有了深入地了解，对于整个化工生产流程、主要设备都有了一定认识，认识到书本上所学的知识和实际生产之间的差距。在与技术员的交流过程中，认识到了化工行业的现状以及我们将来所要肩负的职责，特别是安全问题，它是对每个公司都不可忽视的一点。石油化工厂，易燃易爆物较多，一个人的疏忽就可能造成不可挽回的损失。
虽然五天的时间不少，但是实际给我们参观的时间却不多。并且可能是出于安全方面的考虑，参观只在主道上远远观看，我很希望能够零距离地观看各种设备以及其内部结构。最后希望今后能够增加这样与工厂近距离接触的机会，并且形式内容能够更加丰富。
最后感谢学院的领导老师们的为我们安排这次生产实习，感谢燕山石化公司的热情招待，感谢技术员的耐心教导，感谢带队老师给予的关怀。这些都为本次实习的顺利进行提供了强有力的支持。

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