建設項目安全設施設計專篇(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 浙江信匯合成新材料有限公司 R100項目 安全設施設計專篇 第 11 頁 共 123 頁 壓力儲罐，而對于罐區常壓儲存的 MTBE、甲醇等物料，則采用內浮頂罐儲存，以減少物料儲存時的呼吸損耗。 建設項目的 工藝流程和主要裝置（設備）和設施的布局及其上下游生產裝置的關系 建設項目工藝流程 1． MTBE裂解制異丁烯工藝流程簡述 （ 1） MTBE精餾 來自罐區、純度為 95%的 MTBE 控制流量進入 MTBE 原料加熱器，加熱至 138℃ 。然后自 MTBE 精餾塔上部進入。塔的熱量全部由 MTBE精餾塔再沸器提供。塔頂蒸汽經塔頂冷凝器冷卻后，進入回流中間罐。回流物 料經回流泵控制一定流量送入 MTBE精餾塔塔頂。 MTBE精餾塔塔底排出的物料，經自壓出裝置。純度為 %的 MTBE 自塔中部塔板采出，通過精 MTBE采出泵增壓后送至反前換熱器。 （ 2）反應 精制后合格的 MTBE 原料經 MTBE 原料泵抽出與反應氣換熱后，溫度升至 128℃ 進入 MTBE 汽化器，在汽化器內汽化并過熱至 170℃ （初期 170℃ ，后期 210℃ ），進入裂解反應器。汽化器由中壓蒸汽加熱。原料在裂解反應器中，在催化劑的作用下發生裂解反應，生成異丁烯和甲醇。反應是吸熱反應，反應器采用列管式固定床反應器，由中壓蒸汽加 熱。 反應物料自反應器底部出來，先經反前換熱器與原料 MTBE 換熱冷卻后，再經反后冷卻器被循環水冷凝冷卻至 40℃ 以下，呈液相進入反后中間罐，再經水洗進料泵增壓送至水洗塔脫除甲醇。 （ 3）水洗和甲醇蒸餾 水洗：反 應 后液體主要成分是異丁烯、甲醇和未反應的 MTBE（稱其為油浙江信匯合成新材料有限公司 R100項目 安全設施設計專篇 第 12 頁 共 123 頁 相）。水洗分為兩部分，一部分經控制流量與油相一起進入靜態混合器，水洗比（重量）為 1:1，充分混合，使部分甲醇溶于水中，混合液進入水洗塔底部，進行油水分離，經界面調節閥控制水洗塔界面，油相呈液體，進入異丁烯精餾塔中；另一部分水洗水自塔頂加入。水洗塔 采用篩孔式塔盤，水為連續相，油為分散相。含甲醇 15%的水自塔底流出，采用界面控制，靠自壓去甲醇精餾塔回收甲醇。 來自水洗塔的甲醇水洗液靠自壓先經甲醇塔底換熱器與甲醇精餾塔塔釜排水的熱水換熱，經預熱后進入甲醇精餾塔。從第 10 塊板采出純度大于 96%的回收甲醇，經甲醇出料冷卻器冷卻至 40℃ 以下，用甲醇出料泵送至裝置外罐區甲醇罐；甲醇精餾塔塔頂氣相經輕組分冷凝器冷卻至 40℃ ，進入甲醇回流罐，再由甲醇回流泵，一部分經流量調節閥控制流量，作為回流打入甲醇精餾塔第一塊板，另一部分返回反后中間罐，不凝氣經調節閥控制壓力，從 甲醇回流罐頂部排入火炬系統。 脫除甲醇的熱水自甲醇精餾塔釜出來，經水洗泵增壓，在甲醇塔底換熱器與來自水洗塔底出來的甲醇水溶液換熱被冷卻至 60℃ ，再經水冷卻器冷卻至40℃ 以下，分兩路分別控制流量去靜態混合器和水洗塔頂，形成洗水循環。為了保持洗水質量，少量水經控制閥連續排入污水系統。為了補充洗水，來自第二水洗塔的洗水從甲醇塔進料線補入。 （ 4）異丁烯精餾和二次水洗 自水洗塔塔頂出來的油相，靠自壓進入異丁烯精餾塔，塔頂餾出純度 %異丁烯蒸汽，經冷凝冷卻器冷卻后，進入粗異丁烯回流罐，回流物料由粗異丁烯回流泵控 制一定的流量送入異丁烯精餾塔頂。如果生產化學級異丁烯，將粗異丁烯回流罐用粗異丁烯水洗泵送入粗異丁烯罐中。異丁烯精餾塔塔底排出的未反應的 MTBE 及少量低聚物，經重組分冷卻塔冷卻至 40℃ ，靠自壓至罐區浙江信匯合成新材料有限公司 R100項目 安全設施設計專篇 第 13 頁 共 123 頁 粗 MTBE罐。異丁烯精餾塔由異丁烯精餾塔再沸器提供全部熱量，異丁烯精餾塔再沸器通過異丁烯精餾塔靈敏板進行溫度控制，以 飽和蒸汽加熱。粗異丁烯自粗異丁烯回流罐，經由粗異丁烯水洗泵增壓后進入第二水洗塔底部，軟水經由軟水泵增壓，經軟水冷卻器冷卻至 40℃ ，控制流量進入第二水洗塔頂部。粗異丁烯自塔底經篩孔分散成液滴 ，穿過水相，在塔頂擴大部分集聚分層，以洗去其中所含的微量甲醇。洗后異丁烯進入粗異丁烯緩沖罐。洗滌水經塔頂界面控制，自塔底排出，進入甲醇精餾塔，以使洗水再利用。 （ 5）異丁烯精制 洗后粗異丁烯自緩沖罐經由粗異丁烯進料泵增壓后，控制流量，先經進料加熱器，由蒸汽冷凝水加熱至泡點，進入異丁烯精制塔。輕組分用輕組分冷凝器冷凝冷卻至 40℃ 進入輕組分回流罐中，析出游離水集于水包內，不定期排入下水道去污水系統。輕組分自輕組分回流罐，經輕組分回流泵增壓后，一部分作為回流進入異丁烯精餾塔塔頂。另一部分送至罐區 C4罐中。脫除了二 甲醚、水、甲醇的聚合級異丁烯自精餾塔釜排出，經精異丁烯冷卻器冷卻至 40℃ ，靠自壓排入高純檢驗罐，分析合格后，用高純異丁烯出料泵送至高純異丁烯罐中。 （ 6）工藝流程圖 浙江信匯合成新材料有限公司 R100項目 安全設施設計專篇 第 14 頁 共 123 頁 圖 11 MTBE裂解裝置流程簡圖 2． 丁基橡膠合成及干燥 淤漿法丁基橡膠生產裝置主要由聚合反應裝置和輔助生產裝置兩部分組成。 生產工藝流程簡述如下： （ 1） 引發劑的配制 引發劑配制工藝有三氯化鋁溶解、稀釋和冷卻降溫三個步驟。 用精制氯甲烷作為溶劑，連續配制三氯化鋁溶液。按照三氯化鋁溶解所采用的溫度，配制分為低溫配制法和常溫配制法。低溫 配制時溶解溫度控制在 0℃以下，常溫配制為 20～ 40℃ 。該溶液在緩沖罐中儲存、緩沖，由泵送經丙烯、乙烯兩級冷卻器，降溫至 90℃ 以下進入反應器。 引發劑配制工藝流程簡圖如下： 浙江信匯合成新材料有限公司 R100項目 安全設施設計專篇 第 15 頁 共 123 頁 圖 12 引發劑配 制 工藝流程圖 （ 2） 聚合 聚合反應在釜式反應器中進行，采用單釜連續聚合方式。聚合工藝系統由混合配料、混合配料降溫、聚合反應組成，見下圖： 圖 13 混合進料配制及聚合工藝流程示意圖 異丁烯、異戊二烯和氯甲烷按一定比率配制成混合進料，進入緩沖罐，再用泵送經丙烯、乙烯降溫后，從底部進入反應器。 混合物料進入 反應器后，異丁烯和異戊二烯與引發劑混合，立即發生反應，形成丁基橡膠淤漿液。在強烈攪拌作用下，聚合單體和淤漿得到很好的分散。浙江信匯合成新材料有限公司 R100項目 安全設施設計專篇 第 16 頁 共 123 頁 聚合反應熱由乙烯蒸發罐進入反應器換熱管束中的液態乙烯蒸發帶出。控制乙烯蒸發量可以調節聚合反應穩定在一定的溫度范圍內。聚合形成的丁基橡膠淤漿從反應器頂部的溢流管流出，加入添加劑后進入脫氣釜，為防止淤漿的堵塞，溢流管的結構不僅特殊，而且長度較短。 聚合工藝條件見下表 ： 表 18 聚合工藝條件 進料單體質量分數 （ %） 聚合反應條件 異丁烯 異戊二烯 引發劑進料溫度（ ℃ ） 混合進料溫度（ ℃ ） 反應溫度 （ ℃ ） 20～ 35 2～ 95～ 90 100～ 95 100～ 88 （ 3） 聚合物淤漿的后處理和未反應單體及溶劑的回收 ① 聚合淤漿的脫氣和汽提 采用水蒸氣蒸餾法脫氣和汽提工藝從聚合淤漿中分離出丁基橡膠。工藝流程簡圖如圖 14所示： 圖 14 脫氣與汽提工藝流程示意圖 從反應器溢出的含有 20～ 30%丁基橡膠、溫度低于 90℃ 的淤漿，在噴嘴處與蒸汽、熱水及添加劑混合，按一定方向噴入脫氣釜。脫氣釜下部熱水中通入浙江信匯合成新材料有限公司 R100項目 安全設施設計專篇 第 17 頁 共 123 頁 蒸汽保持溫度。溶劑和未反應的單體從脫氣釜頂脫出。 橡膠以粒狀發布在 熱水中。脫氣后的膠粒和熱水靠差壓進入汽提塔，在真空條件下進一步脫出氯甲烷和未反應的單體。汽提塔脫出的氣體和脫氣釜頂脫出的氣體一道去干燥回收系統處理。脫除氯甲烷和未反應單體的膠粒與熱水被送至有攪拌器的中間罐。 隨淤漿進入脫氣塔的三氯化鋁水解生成氯化氫，需要加入氫氧化鈉溶液來中和，控制系統的 pH值，防止設備腐蝕。脫氣和汽提工藝條件見下表： 表 19 脫氣和汽提工藝條件 脫氣釜 汽提塔 溫度 （ ℃ ） 壓力 （ kPa） 膠粒質量分率 （ %） pH值 溫度 （ ℃ ） 壓力 （ kPa） 膠粒質量分率 （ %） pH值 55～ 70 40～ 60 8～ 12 8～ 9 ～ 70 40～ 60 8～ 12 8～ 9 ② 聚合物的后處理 丁基橡膠的后處理采用擠壓脫水、膨脹閃蒸、熱風流化床干燥工藝。流程示意圖如下： 圖 15 丁基橡膠的后處理工藝流程示意 中間罐的膠粒、水一起被送入脫水篩，水與膠粒分離。水含量約為 50%的膠粒落入脫水擠壓機，經擠壓脫水，然后進入雙螺桿擠壓機。在雙螺桿擠壓機中，橡膠粒被擠壓，經過模頭和切刀排出。離開擠壓機的膠粒由于瞬間減壓，內部和表面的水汽化。分布均勻的膠粒進入熱風流化床干燥箱。離開干燥箱的浙江信匯合成新材料有限公司 R100項目 安全設施設計專篇 第 18 頁 共 123 頁 膠粒控制溫 度約為 60℃ ，經過稱重、壓塊、薄膜包裝、金屬檢測、裝箱等工序得到成品丁基橡膠。 ③ 回收氣體的干燥 一般采用氧化鋁吸附干燥工藝。有的生產裝置采用甘醇脫水再經氧化鋁吸附干燥工藝，其流程示意圖見圖 16。 圖 16 回收氣體干燥工藝流程示意圖 從脫氣釜和汽提塔頂排出的回收氣體，經壓縮機加壓后，分離冷凝水，送入干燥工序。在進入干燥系統之前，該氣體壓力 240～ 340kPa（表壓），水含量 2020～ 3000ppm，含氯甲烷 95%，其余為未反應的異丁烯和異戊二烯。單純使用氧化鋁吸附法時，干燥劑使用 24～ 36 小時 即需要切換再生，甘醇脫水與氧化鋁吸附聯用時，干燥劑使用周期大幅度延長。干燥后的回收氣體水含量要求小于 10ppm，二甲醚等毒物也都控制在允許范圍內。吸水后的氧化鋁用熱惰性氣體進行再生，以除去吸附的水分和其他毒物。解吸后的甘醇循環使用。 ④ 回收氣體的分離 浙江信匯合成新材料有限公司 R100項目 安全設施設計專篇 第 19 頁 共 123 頁 干燥后的回收氣體經壓縮機再次壓縮，壓力升高到 ，進入精餾分離系統。在精餾分離系統，干回收氣體被分離成精制氯甲烷、循環氯甲烷、異丁烯和重組分等幾部分。精制氯甲烷專用于配制引發劑，要求其中的異丁烯含量小于 50ppm，循環氯甲烷用于配制單體混合物料。回收 的異丁烯可送回異丁烯裝置精制或做其它用途，重組分可作為燃料使用。 為實現上述目的，采用如圖 17 的工藝流程，該流程在回收氣流量變換很大的情況下也能很好地滿足分離要求。 圖 17 回收氣體精餾工藝流程示意 精餾工藝技術參數如下： 表 110 精餾工藝技術參數 參數 塔盤數 回流比 塔頂壓力（ MPa） 塔頂溫度（ ℃ ） 精氯甲烷塔 50 4～ 6 51 循環氯甲烷塔 85 ～ 5 8 異丁烯回收塔 20 2 44 浙江信匯合成新材料有限公司 R100項目 安全設施設計專篇 第 20 頁 共 123 頁 ⑤ 制冷劑的運作 丁基橡膠裝置使用的制冷劑 主要包括循環冷卻水、 0℃ 左右的低溫水、低溫冷劑。工業循環水是丁基橡膠裝置基本制冷劑，用于一般的冷卻過程。 0℃ 左右的低溫水用于氯甲烷等回收氣的回收、氯化鋁再生等工藝過程。丁基橡膠聚合反應一般采用兩級制冷的方式提供所需的 115～ 110℃ 的制冷劑。第一級制冷系統通常選用氨、丙烷、丙烯等作制冷劑，在常溫下可獲得 40℃左右的低溫。第二級制冷系統采用乙烯作制冷劑。乙烯在常壓下蒸發只能獲得102℃ 左右的低溫，要達到 115～ 110℃ 的低溫必須使乙烯在負壓下蒸發。 圖 18 是乙烯壓縮機在負壓下工作的制冷系統流程 示意。若乙烯壓縮機一級入口壓力為正壓，則應在二級用戶和壓縮機一段簡增設抽氣機來保證二級用戶的低溫。 圖 18 乙烯制冷系統流程示意圖 40℃ 左右的低溫制冷劑除用于乙烯制冷外，還用于引發劑、混合配料等工浙江信匯合成新材料有限公司 R100項目