石油化工中BDO项目的工艺技术探析

2022-09-10

1, 4一丁二醇 (本文中简称为BDO) 作为特别重要的一种有机化工原料和精细化工原料, 在石油化工生产中应用广泛。无论是工程塑料还是纤维, 乃至溶剂领域, 到处都有它的存在。而对于BDO的生产工艺技术来讲则至关重要。本文就结合笔者工作经验谈一谈石油化工中BDO项目的工艺技术问题。

一、BDO项目工艺技术方案的比较

BDO生产方法很多, 有二十多种, 真正工业化生产的有六种。一是通过乙炔和甲醛为原料的炔醛法工艺;二是通过顺酐为原料的直接加氢工艺;三是把顺酐作为原料的酯化加氢工艺;四是将丙烯当作原料的合成工艺;五是通过丁二烯为原料的合成工艺;六则是运用正丁烷为原料的一步法工艺等原料路线。但每种相同的原料还有不同的合成工艺。

二、BDO项目工艺的流程和技术探析

1. 混合C4精制装置

原料混合C4由界区外轻烃分馏塔 (T205) 底供料入混合C4贮槽中, 经加料泵送入第一精馏塔 (T-101) , 该塔在零点八兆帕、七十摄氏度下操作, 塔顶分出c3及小部分C4, 经冷凝后流入界区外液化气储罐V502A/B内。塔底物料含有大部分C4及C5以上馏份经减压后进入第二精馏塔 (T-102) , 二塔在零点五兆帕压力及八十摄氏度下操作, 塔顶馏出物为C4馏份经冷凝流入正丁烷贮槽或用泵送至C4烯烃加氢及脱硫装置。二塔塔底为C5馏份经冷凝进入界区外戊烷储罐V504A/B内, 做为戊烷产品外销。

2. C4烯烃加氢及脱硫精制装置

炼化公司管输来的 (24烯烃先进入原料储罐V503舳, 经进料泵P503A/B、与来自C4分离装置的正丁烷一同进入缓冲罐HR-101后混合, 经原料泵HP-102升压后, 与来自循环氢压缩机HJ-101的混合氢混合, 经混氢原料油/反应产物换热器HE-101、原料加热器HE-102升温后, 进入脱砷反应器HR-101脱砷, 脱砷后的原料经换热后进入到加氢反应器HR-102中, 该反应器装有IS-1A型复合催化剂, 设置二段催化剂床层。

来自加氢反应器HR-102的反应产物, 进入脱硫反应器HR-103进行脱硫, 然后依次经HE-104、HE-101、HE-103换热后, 冷却至40℃, 进入高压分离器HV-102。高分气经循环氢压缩机入口分液罐HV-103分液, 并与新氢混合, 然后进入循环氢压缩机HJ-101升压, 与来自原料泵HP-101的原料混合作为反应进料。低分油经换热器HE-105升温后, 进入汽提塔HT-101。HT-101塔顶气去焚烧炉焚烧, HT-101塔底油做为加氢产品经HP-102加压后通过HE-105换热, 一部分返回HV-101和HR-102作为循环液, 以降低原料中烯烃的含量, 一部分送出装置, 进入正丁烷储罐, 作为顺酐装置的原料。

3. BDO生产装置和工艺

第一, 顺酐反应和吸收/汽提部分

反应部分:顺丁烯二酸酐是由空气和正丁烷蒸气经过催化反应产生的, 可用下面的化学方程式描述:

在Huntsman公司固定床反应系统中, 空气被压缩并和进入固定床管式催化反应器的气化丁烷混合。空气和丁烷的反应热由循环的热熔盐移出。然后, 热熔盐被循环通过一台锅炉以产生高压蒸汽。含有顺酐的反应排放气通过产生高压蒸气的热交换器冷却, 然后经开关冷却器通过预热锅炉给水回收热量。被冷却后的反应气进入吸收塔底部。

吸收/汽提部分:

在吸收塔内, 通过有机溶剂吸收反应气中的顺酐;同时, 从塔顶排放反应气中的其他反应产物, 例如水。吸收塔顶排放气送焚烧炉回收未被吸收的反应产物和未反应的丁烷以产生高压蒸气。吸收工段的目的是通过有机溶剂回收顺酐。吸收顺酐的溶剂被称作富油, 从吸收塔底排除送到富油储罐、继而送到汽提塔。在汽提塔内, 顺酐从溶剂中被真空汽提出来。排除汽提塔的溶剂被称作贫油, 送到贫油储罐。经闪蒸后的汽提塔底来的小股贫油送往焦油除系统排除累积的焦油。贫油储罐中的贫油被泵送到溶剂精致系统除去杂质。通过真空汽提, 顺酐品质超过百分之九十九点八, 粗顺酐适合于BDO生产的原料进料。另外, 粗顺酐进一步精馏可在市场上出售。

第二, BDO项目生产工艺探析

顺酐与甲醇混合, 在单酯化反应器中放热反应生成一甲基顺酸酯 (MMM) , 单酯化反应利用来自甲醇塔的甲醇进行冷却以控制反应温度, 然后MMM流到反应塔。

反应塔由一系列的含有所有权的酸性树脂催化剂的塔盘组成。在塔内液体沿塔盘逐级向下流动, 由单酯化到二酯化反应。来自甲醇塔的甲醇自单酯化反应器经反应塔再沸器汽化后进入反应塔, 蒸气向上流动与甲基酯化液逆流接触。在反应塔内超过百分之九十九转化成DMM。树脂催化剂保存在塔盘上, 不需分离, 反应塔内的塔底的液体产品可以直接进入加氢工段。

反应塔顶的蒸气含有多余甲醇、所有反应生成水和小量的副产物二一甲基醚 (DME) 。塔顶气直接进入甲醇塔, 废水在塔底排除, 并泵送出界区外处理。通过本塔精馏回收甲醇。甲醇在接近塔顶的侧线抽出并循环到反应塔。少量副产品丁醇从侧线抽出作为液体燃料, DME从塔顶排出作为燃料。

DMM加氢工段。

在蒸发器的底部除去不挥发的重有机组分。然后将氢气/DMM混合蒸气送到加氢反应器。于是, 顺酸二甲酯的加氢反应就在以改良的铜催化剂为固相的固定床反应器上部的蒸气相中绝热进行。DMM首先加氢生成DMS, 然后经过一系列的反应将DMS转化为GBL, 最后生成BDO和THF。BDO脱水形成四氢呋哺的过程中产生了甲醇和水, 同时还形成了少量的副产品丁醇。将没有发生反应的DMS和GBL从精制工段循环回加氢工段。加氢反应器的流出物料用再循环的氢气进行冷却, 然后用循环水冷却冷凝得到粗产品。然后这股物料进入加氢缓冲糟, 该罐用来收集粗有机产品。氢气通过循环氢气压缩机 (低压头单级离心式压缩机) 回到加氢反应系统。来自界区外的补充氢气送入回路以补充反应中消耗的氢气。将加氢缓冲槽内的粗有机产品减压使之进入加氢分液槽, 从这里粗有机产品在适当压力下流向精馏工段。从分液槽放出的少量的氢气送往火炬。