2013-2014-1课程设计工艺说明-30000t 年丙烯制异丙醇项目工艺设计

30000t/年丙烯制异丙醇项目工艺设计

德士古工艺的优点主要有：丙烯单程转化率高、反应操作灵活易控制、阳离子交换树脂催化剂易褥、催化剂对设备腐蚀较弱、能耗低、无污染环境等；

（4）开发树脂法丙烯直接水合工艺及配套的耐高温阳离子树脂催化剂，建设高效的国产化异丙醇生产装置十分必要。

1 反应车间

来自总厂的质量分数为99.7%、压力为1.25Mpa、温度为25℃的丙烯经三级单螺杆泵（P0101A/B、P0102A/B、P0103A/B）压缩至8Mpa,再经U型管换热器（E0101、E0102）加热至135℃，然后分成三股物流进入三台并联的固定床反应器（R0101A、R0101B、R0101C）；脱盐水（电导率≤5μS/cm）经三级单螺杆泵（P0104A/B、P0105A/B、P0106A/B）压缩至8Mpa,再经U型管换热器（E0103）加热至120℃，然后分成三股分别进入固定床反应器（R0101A、R0101B、R0101C）的三段床层，三段床层进水量的比为4.14:1:1。

本工艺采用强酸性阳离子交换树脂作为催化剂，催化剂的床层温度要控制在130℃-165℃，因为当温度高于165℃时，磺酸根基团的脱落速度将加快，导致反应的转换率迅速降低，并且异丙醇的选择性也开始下降。当温度小于130℃时，丙烯时空收率将减低。在本反应中，总水稀摩尔比为12，大水稀比一方面有利于增加反应推动力，同时产物异丙醇在水中的浓度也较低，可抑制副产品二异丙醚的生成，因而提高目标产物异丙醇的选择性：另一方面，由于丙烯水合为放热反应，大水稀比有利于控制床层的反应温度，并可使催化剂表面能得到充分浸润，能及时移走催化剂床层的反应热，防止催化剂超温失活。

图3—1 反应车间

本工艺中丙烯的单程摩尔转化率可以达到60.4%。异丙醇的摩尔选择性为90.34%，二异丙醚的摩尔选择性为8%，2-甲基-戊稀的摩尔选择性为1.66%。固定床出口物流的温度为146.5℃，压力为8Mpa，然后进入高压闪蒸罐(V0103)，顶部出来的为140℃、1.6Mpa含少量异丙醇的未反应丙烯气体，底部出来的为140℃、1.6Mpa的含少量丙烯和两个副产品的异丙醇水溶液，该股物流在进入低压闪蒸罐(V0104)，进一步除去丙烯，顶部出来的为140℃、0.8Mpa的丙烯气体，底部为140℃、0.8Mpa的含有二异丙醚、C6烯烃的异丙醇水溶液，去异丙醇车间的提浓塔（T0201）。高低压闪蒸罐的顶部气相物流混合后经冷凝器冷凝成33.2℃、0.8MPpa的饱和液体，去副产品车间的丙烯回收塔（T0301）。

2 异丙醇精制工段

来自反应车间的含有二异丙醚、C6烯烃的异丙醇水溶液进入提浓塔（T0201），提浓塔的目的是除去异丙醇水溶液中大量的水，提浓塔塔底出来的为大量质量分数≥99.9%、温度为99℃的水，此水回循环水罐（V0102）待再次循环利用，塔顶出来的为提浓后的含有二异丙醚、C6 烯烃的异丙醇水溶液，进入脱轻塔（T0202）。

脱轻塔（T0202)的目的是除去异丙醇水溶液中的两个副产品二异丙醚和C6烯烃。脱轻塔（T0202)塔顶出来的是含有少量异丙醇的二异丙醚、C6烯烃气体混合物，然后去下副产品车间的水洗塔（T0302）；脱轻塔（T0202)塔底出来的是异丙醇水溶液（其中异丙醇的质量分数为87%，达到异丙醇、水二元恒沸物组

成），然后去共沸塔（T0203）。

共沸塔（T0203）的目的是除去异丙醇水溶液的水，从而达到异丙醇的优级品（异丙醇的质量分数≥99.7%）。因为脱轻塔（T0202)塔底出来的异丙醇的水溶液已经达到恒沸物的组成，因此不可能通过常规的精馏除去异丙醇水溶液中的水。在此环节，将引入夹带剂苯，来达到除去异丙醇水溶液中的水。共沸塔（T0203）塔顶出来的为异丙醇、水、苯三元非均相共沸物，经冷凝器（E0206）冷凝到30℃，然后进入分水罐（V0204），异丙醇、水、苯三元非均相共沸物在分水罐（V0204）中分成，上层为油相，下层为水相。油相回共沸塔（T0203），水相去脱水塔（T0204）。共沸塔（T0203）塔底是质量分数为≥99.7%的异丙醇优级品。

图3—2 异丙醇精制车间

脱水塔（T0204）的目的是回收水相中少量的异丙醇和夹带剂苯，脱水塔（T0204）塔顶为含有异丙醇、苯的蒸汽，经冷凝器（E0208）冷凝到30℃回到分水罐（V0204）进行分层；脱水塔（T0204）塔底为水，水去污水中转站处理。在此环节中，将有少量的夹带剂苯从共沸塔（T0203）和脱水塔（T0204）塔底流失，因此需要不断的在分水罐（V0204）补充夹带剂苯的量，夹带剂苯的补充量等于苯从共沸塔（T0203）和脱水塔（T0204）塔底流失之和。

3 副产品精制车间

来自脱轻塔（T0202)塔顶的含有少量异丙醇的二异丙醚、C6烯烃气体混合物从水洗塔（T0302）底部进入水洗塔。该环节用预热到50℃的脱盐水来脱除气体混合物中的少量异丙醇，脱盐水从水洗塔（T0302）顶部进入水洗塔（T0302）,脱除气体混合物中含有的少量的异丙醇。

图3—2 副产物精制车间

水洗塔（T0302）底部的含有少量的异丙醇的脱盐水进入异丙醇车间的提浓塔（T0201）进行提浓；水洗塔（T0302）顶部出来的气体混合物经冷凝器（E0304）冷凝成饱和液体，然后进入副产品精馏塔（T0303）进行二异丙醚回收，副产品精馏塔（T0303）塔底得到的是质量分数为99.7%的二异丙醚，达到国家规定的优级品的标准；塔顶为C6烯烃混合物。