芳烃抽提装置操作规程工艺技术规程.doc
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1、 中国石化武汉乙烯 WHYX-JSGL-GYJSGC-FTCT1201 芳烃抽提装置工艺技术规程中国石化武汉乙烯 目 录第一章装置概况11.1装置技术来源、建设及投产时间11.2生产规模11.3设计经济技术指标11.4工艺技术方案与特点21.5性能指标3第二章 生产方法与工艺基本原理42.1生产方法42.2工艺基本原理4第三章 工艺流程与界区设计条件说明63.1各塔的作用63.2工艺流程叙述63.3界区设计条件10第四章 产品说明124.1产品名称124.2产品分子式、结构式、分子量124.3产品的物化性质134.4产品的用途144.5产品规格15第五章 原辅助材料规格及消耗定额185.1原辅
2、助材料规格185.2原辅助材料消耗定额20第六章 公用工程规格及消耗226.1公用工程规格226.2 公用工程消耗23第七章 开停工操作287.1开工操作287.2停工操作357.3主要工艺条件39第八章 分析项目一览表44第九章自动化控制仪表一览表529.1联锁逻辑一览表529.2 DCS监控一览表53第十章安全、消防设施6210.1装置简介6210.2装置安全评价6210.3安全设施6210.4安全泄压6610.5物料理化特性68第十一章装置“三废”处理7011.1环保监测及“三废”来源7011.2装置“三废”排放及处理一览表72第十二章 设备一览表74第十三章 装置物料平衡图表8013.
3、1装置PFD图8113.2装置物料平衡表8813.3装置公用工程物料流程简图89第一章 装置概况1.1 装置技术来源、建设及投产时间35万吨/年芳烃装置是武汉80万吨/年乙烯工程主要工艺生产装置之一。以裂解汽油加氢装置来的C6C8馏分为原料,采用中国石化工程建设公司(SEI)开发的环丁砜液-液抽提与芳烃分离组合工艺技术(SAE),通过环丁砜液-液抽提、溶剂回收和芳烃分离等工艺,生产符合石油国标的苯、甲苯、混合二甲苯产品及芳烃抽余油。SEI完成装置全部设计工作,工程建设监理单位为北京华夏石化工程监理有限公司,由石化集团第五建设公司承建。装置计划于2013年4月5日开车。1.2 生产规模装置以乙烯
4、裂解加氢汽油为原料,设计生产能力34.48万吨/年,最大生产能力37.93万吨/年。设计操作弹性为60110%,按年操作8000小时设计。1.3 设计经济技术指标表1.3-1 装置设计经济技术指标表 序号名称单位消耗定额(或产出)备注1裂解加氢汽油t/y34.48104按8000h/y2加氢汽油处理量t/h43.10100%设计负荷3苯t/y14.611044甲苯t/h8.101045混合二甲苯t/y6.451046抽余油t/h5.291047加氢汽油处理量t/h43.10100%设计负荷8苯t/t原料0.42349甲苯t/t原料0.235310二甲苯t/t原料0.186511抽余油t/t原料
5、0.154812高压蒸汽,3.5MPat/t原料0.85213中压蒸汽,1.6MPat/t原料0.055正常产、消平衡14低压蒸汽,0.4MPat/t原料-0.05515氮气,0.6MPaNm3/t原料2.3216仪表风,0.6MPaNm3/t原料6.9617循环水t/t原料11.30不包括间断为8.7918生产给水t/t原料0.01间断(按平均)19生活水t/t原料0.012间断(按平均)20电Kw.h/t原料19.6621杂用空气,0.6MPaNm3/t原料-间断22锅炉给水,5.6MPat/t原料0.1123蒸汽凝液,0.4MPat/t原料-0.86224硅油kg/t原料0.01225单
6、乙醇胺kg/t原料0.00626环丁砜kg/t原料0.08727颗粒低温白土kg/t原料0.07828瓷球kg/t原料0.01429能耗千克标油/t原料68.1基础设计为84.21.4 工艺技术线路与特点1.4.1 工艺技术线路采用中国石化工程建设公司(SEI)开发的环丁砜液-液抽提与芳烃分离组合工艺技术。抽提单元以裂解加氢汽油为原料,用环丁砜作溶剂,利用其对芳烃和非芳烃溶解度的差异,在淋降式筛板抽提塔中进行液-液抽提,将烃类混合物中芳烃和非芳烃分离开来。分离单元是用精馏的方法将来自抽提部分的芳烃混合物,进一步分离成符合要求的单体芳烃苯、苯、混合二甲苯;芳烃分离部分采用苯塔、甲苯塔二塔分离技术
7、,甲苯塔采用加压操作,塔顶物流全部作为苯塔重沸器的热源。1.4.2 工艺技术特点1.4.2.1 抽提混对非芳不经过水洗流程 乙烯裂解汽油芳烃含量高,不能直接作为抽提塔进料,本装置混对非芳直接从抽提塔顶抽出,不再经过抽余油水洗塔流程,降低抽余油产品中的溶剂含量。1.4.2.2 换热管型式和材质 抽提单元的贫/富溶剂换热器及汽提塔底重沸器管子选用OCr18Ni10TI(321),消除影响芳烃装置长周期运行的操作“瓶颈”,贫/富溶剂换热器选用螺旋管,溶剂温度可以控制到65以下,对提高溶剂的选择性,保证产品质量具有重要作用。1.4.2.3 芳烃精馏部分能量回收方案 甲苯塔采用加压操作方法,甲苯塔顶物流
8、全部作为苯塔重沸器热源。1.4.2.4 取消二甲苯塔 在保证中间产品混合芳烃的溶剂含量1PPm,以及加氢汽油原料中C9A组份含量条件下,取消二甲苯塔,二甲苯产品直接从甲苯塔底抽出,这对降低装置能耗,提高装置经济十分明显。1.4.2.5 采用产品在线分析仪替代三苯产品中间罐 采用在线分析仪自动控制苯、甲苯、二甲苯产品质量,取消产品中间检查罐,降低劳动强度,减少分析人员,节省用地,提升装置安全性。1.5 性能考核指标1.5.1 装置生产能力在加氢汽油原料接近或满足表5.1-1(裂解加氢汽油原料组成)条件下,保证生产能力达到34.48万吨/年抽提进料。1.5.2 产品质量在加氢汽油原料接近或满足表5
9、.1-1条件下,本装置产品满足4.5产品规格。另外:副产品抽余油要求含轻芳烃(BTX)总量2%wt,含溶剂10ppm,该指标只作为在馏出口监控,不作为产品要求的指标。1.5.3 装置能耗指标在加氢汽油原料接近或满足表5.1-1条件下,本装置对原料能耗单耗不高于96千克标油/吨抽提原料。1.5.4 芳烃回收率表1.5-1 装置产品收率表产品名称单位合同保证值目标值备注苯%wt99.899.95甲苯%wt99.399.9混合二甲苯%wt96.598.01.5.5 工艺溶剂消耗表1.5-2 工艺溶剂消耗表溶剂损失项目单位合同保证值备注芳烃抽余油带走溶剂量kg/t非芳 0.01副产品抽提混合芳烃带走溶
10、剂量kg/t混芳0.005分离单元原料第二章 生产方法和工艺基本原理2.1 生产方法2.1.1 抽提单元生产方法以加氢汽油为原料,用环丁砜作溶剂,利用其对芳烃和非芳烃溶解度的差异,在淋降式筛板抽提塔中进行液-液抽提,将烃类混合物中芳烃和非芳烃分离开来。2.1.2 芳烃分离单元生产方法芳烃精馏的生产方法,即是用精馏的方法将来自抽提部分的芳烃混合物,进一步分离成符合要求的单体芳烃苯、苯、混合二甲苯。2.2 工艺基本原理2.2.1 芳烃抽提工艺原理芳烃抽提是液-液萃取的物理过程。它所依据的原理,是根据烃类各组分在溶剂中溶解度各不相同,当溶剂和原料油逆流方式接触时,溶剂对芳烃和非芳烃进行选择性的溶解,
11、最后形成组成和密度不同的两个相,由于两相组成不同,重相中主要是溶剂和芳烃,轻相中主要是非芳烃,这样就能使芳烃从原料中分离出来了,由于两相密度不同,使得两相在抽提塔内能进行连续性接触,为了提高传质效果,以相对流量较大的溶剂作为分散相,流量较小的烃类作连续相。液-液抽提工艺原理其它问题的说明:1) 抽提过程必备的条件: 混合物两组分在溶剂中有不同的溶解度; 溶剂和非提取组分不能完全互溶; 提取液和抽余液比重不同,并分为两个明显的液层。2) 芳烃与非芳烃在溶剂中溶解度存在着明显的差异,按族组成而言其溶解度大小的次序是:芳烃 烯烃 环烷烃 链烷烃。3) 相同烃类、不同分子量的烃在溶剂中的溶解度也存在着
12、差异,随着碳原子数的增加,其溶解度降低。即其溶解度大小的次序是:苯 甲苯 二甲苯 重质芳烃;轻质环烷烃或烯烃 重质环烷烃、烯烃或轻质烷烃 重质烷烃。4) 分类选择性:在芳烃抽提工艺中,习惯上往往把芳烃与非芳烃在溶剂中的溶解度差异叫做分类选择性;分类选择性越大,越有利于抽提。5) 轻重选择性:把同类烃中不同分子量的烃在溶剂中的溶解度的差异称为轻重选择性;轻重选择性越小越有利于抽提。6) 抽提塔下返洗:是利用轻质芳烃置换轻非芳,轻非芳置换重非芳,从而确保重质非芳的有效分离,以提高抽提单元混合芳烃的质量。但返洗量必须控制适当,若太大,会降低溶剂的选择性,影响抽提物纯度,太小则不能把抽提物中非芳完全置
13、换出去。2.2.2 抽余油水洗塔工艺原理利用水对抽余液中非芳和溶剂进行选择性地溶解,非芳烃呈分散相,水呈连续相,经水洗后,抽余油中溶剂被水回收。2.2.3 贫溶剂回收塔工艺原理采用了减压汽提蒸汽蒸馏,减压能降低蒸馏温度而防止溶剂热分解,汽提蒸汽蒸馏可降低溶剂分压,确保热交换过程中避免溶剂分解。2.2.4 白土精制原理从抽提单元来的混合芳烃原料渗透过白土时,白土吸附烯烃,在高温高压条件下,白土的酸性中心促使烯烃聚合和烷基化,生成高分子聚合化合物部分被白土吸附。2.2.5 芳烃分离单元工艺基本原理根据烃类混合物中各组份挥发度的不同,利用汽液两相在塔盘上多次平衡逆流接触而进行双相传质、传热,使汽液两
14、相多次地部分汽化或冷凝,最终达到分离目的。从而获得高纯度的苯、甲苯、混合二甲苯产品。第三章 工艺流程与界区设计条件说明3.1 各塔的作用3.1.1 抽提塔C-601是利用溶剂分离加氢汽油进料中的芳烃和非芳烃的主要设备,以进料口为界,上部叫抽提段,是溶剂溶解烃类的主要部分;下部叫提纯段,是用芳烃、轻质非芳烃置换重质非芳以达到分离重质非芳烃的目的。3.1.2 抽余油水洗塔C-602用水回收抽余油中夹带的溶剂。3.1.3 汽提塔C-603分离富溶剂中的轻质非芳烃,保证混合芳烃质量,并为抽提塔提供返洗液。3.1.4 回收塔 C-604分离芳烃和溶剂,并使溶剂循环使用。3.1.5 水汽提塔 C-605
15、除去水洗水中夹带的非芳烃,并回收水中的环丁砜溶剂,为回收塔提供汽提水和汽提蒸汽,同时建立水循环。3.1.6 溶剂再生塔 C-606除去循环溶剂中的聚合物和固体杂质,以保证循环溶剂质量。3.1.7 白土塔 C-700用白土吸附芳烃分离原料中夹带的少量烯烃和其它杂质。分离原料渗透过白土时,白土在高温高压条件下,白土的酸性中心促使烯烃聚合和烷基化,生成高分子聚合化合物部分被白土吸附,以保证分离原料的质量。3.1.8 苯塔C-701利用精馏原理分离出抽提单元来的混芳中的苯产品。3.1.9 甲苯塔 C-702利用精馏原理分离苯塔底过来物料中的甲苯产品及混合二甲苯产品。3.2 工艺流程叙述3.2.1 抽提
16、单元流程叙述从上游加氢装置来的裂解加氢汽油原料在抽提塔进料线FIC-60003控制流量下与从抽提塔顶抽余油循环泵来的抽余油混合后进入抽提塔中部(第62或73或86层);贫溶剂来自回收塔C-604底与抽提塔底部的富溶剂在贫富溶剂换热器E-601换热经后从抽提塔C-601上部第一块塔板进入,由流量控制器FIC-60005控制流量。塔内形成轻相和重相,大部分非芳烃作为抽余相由塔顶送出。而溶解在溶剂中的芳烃和少量的非芳作为抽取相,称之为富溶剂由塔底抽出。为了提高芳烃纯度,使用了汽提塔顶受液槽D-603中的轻质非芳烃及轻质芳烃作为返洗液,返洗液经FRC-6015 进入C-601的下部,以置换溶解在富溶剂
17、中的重质非芳。同时,为回炼富余返洗液及易于置换出返洗液中的烯烃,增设上返洗液线,上返洗液在FIC-60002控制后从C-601上部第32层塔板或上进料口第62层塔板进入,由FIC-60002控制流量。 由于加氢汽油原料中的芳烃含量较高,同时为了降低轻烃、烯烃在富溶剂的浓度,以保证芳烃的纯度,在C-601进口处还设置了第三溶剂线,流量由FIC-60001控制。 抽余液自C-601顶溢出后,由界面控制器LIC-60002与流量FIC-60008串级控制,一部分经抽余油循环泵送与抽提进料混对,其余抽余油与从抽余油水洗塔C-602底循环水泵P-601FRC-6010来的循环水混合后经抽余油冷却器E-6
18、01进行初步洗涤,然后进入抽余油水洗塔C-602下部第七块塔板,与塔顶进入的水在喷射塔盘上逆流接触,抽余液中的溶剂溶解在水中,抽余油自塔顶由抽余油产品泵P-602抽出,一部份由流量控制器FRC-6011控制与C-602进料一起返回塔里,作为上循环,以维持较高的喷射速率,一部分由背压PIC-60003控制后送出装置。塔底含溶剂的水由LIC-60003控制一定界面后送到水汽提塔C-605。 C-601塔底的富溶剂在塔底流量FIC-60006控制下进入贫富溶剂换热器E-601,与来自水汽提塔重沸器E-606的一股贫溶剂换热,加入第二溶剂后送往汽提塔C-603上部进料口。加入第二溶剂有利于在汽提塔内除
19、去非芳,其流量由FIC-60007控制。C-601塔顶压力控制器PIC-60001与塔底流量FIC-60006串级控制,一方面能保证在液态下操作,另一方面保证把C-601塔底的富溶剂自压进入汽提塔C-603。 在汽提塔C-603中,富溶剂中的轻质非芳及部分芳烃被蒸出,塔顶轻非芳烃气体流量由控制器FRC-6013控制,经空冷EA-601及后冷却器E-609后进入罐D-603。冷凝下来的物料即为返洗液,油相经返洗液泵P-605抽出去抽提塔;D-603水包中的水由泵P-604抽出,由界面控制器LIC-60006控制后送到水汽提塔C-604中回收溶剂,汽提塔C-603热源由底部再沸器E-603蒸汽凝水
20、流量控制器FRC-6014与塔底压力PRC-60006组成的串级调节来控制。 单乙醇胺由桶装加入到单乙醇胺罐D-602中,由单乙醇胺泵P-616送入汽提塔顶受槽罐D-603,以控制系统中溶剂的PH值。消泡剂由桶装加入到消泡剂罐D-601中,按比例引入甲苯溶液混合后,由消泡剂泵P-613A/B送至C-601富溶剂线中,与富溶剂混合后进入汽提塔,以防止物料在C-603中发泡。C-603塔底的富溶剂由汽提塔底泵P-603经LRC-60004与流量FRC-6030串级控制下送至回收塔C-604第16层进料口塔盘上。从回收塔顶蒸出的芳烃与水蒸汽,经空冷器EA-602及后冷却器E-605冷却后进入回流罐D
21、-604,混合芳烃用回流泵P-607抽出,一部份经FRC-6022流量控制后作为回流,其余部份在液位LICEA-6011与流量FRC-6023串级控制下,送往分离单元进料缓冲罐T-701。D-604中水包的水用泵P-608升压后,由流量FRC-60009控制后去C-602作洗涤水。回收塔C-604塔底贫溶剂由釜液泵P-606升压后,一部份溶剂经流量控制器FRC-6017进入再生塔C-606下部再生,其余部分送至水汽提塔底重沸器E-606回收热量,从E-606出来的溶剂分别去抽提塔及汽提塔作第一、二、三溶剂。从C-602塔釜及汽提塔顶罐D-603水包来的水一并进入水汽提塔C-605,热量来自重沸
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