《DMF抽提丁二烯装置工艺技术规程》由会员分享，可在线阅读，更多相关《DMF抽提丁二烯装置工艺技术规程（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、DMF 岗位工艺技术规程 - 1 -一、概况说明1、装置的地位与作用DMF 抽提丁二烯装置是合成橡胶事业部的重要生产装置之一，主要担负着原料净化的任务。它以裂解副产碳四为原料，以二甲基甲酰胺（DMF）为萃取剂，经过两段萃取精馏、两段普通精馏后，脱去碳四原料中的丁烷、丁烯、炔烃及其它杂质，制备出适合生产顺丁橡胶、SBS 等产品的高纯度聚合级丁二烯-1，3 。2、装置的技术来源及改进DMF 抽提丁二烯装置是 1972 年燕化公司引进的以三十万吨乙烯为主的大型四烯装置之一，采用日本瑞翁公司（ZEON）的 GPB 工艺，设计能力年产 4.5万吨聚合级丁二烯- 1，3 。本装置由北京石化总厂设计院设计，
2、石化部第五石化建设公司承建，于 1976 年 5 月 18 日投产。DMF 抽提装置自投产以来，共进行了一百多项大大小小的改造，先后增设了洗胺塔、预汽提塔、第一萃取精馏塔第二溶剂加热器等，改变了阻聚剂加入方式，装置生产能力大幅度提高，实际年生产能力可达 7 万吨以上，产品能耗比设计值降低 25%以上；装置运转周期大大延长，形成了一套具有自己特色的YH-DMF 抽提技术，并且成功地转让给茂名石化公司。YH-DMF 抽提工艺具有分离效果好、能耗低、产品纯度高、溶剂易精制等特点。为了满足顺丁橡胶生产的技术要求，1979 年，增设洗胺塔，使产品丁二烯中胺值稳定地小于 1PPm。1987 年，为提高装置
3、生产能力，解决扩容过程中出现的压缩机能力不足的矛盾，增设了预汽提塔系统；1996 年，又将预汽提系统的冷凝、回流再汽化部分去掉，1999 年再次将塔内的塔板全部拆掉，将预汽提塔改为预汽提罐。预汽提系统的设立，使装置生产能力提高了 30%以上，同时也降低了产品能耗。1996 年，为进一步降低产品能耗，为第一萃取塔增设一台溶剂加热器，提高了溶剂热量回收利用率，产品能耗降低了 10%左右。2001 年，为了回收尾气系统的 DMF、提高液化气质量，增设尾气水洗塔（DA-111） ，增加了溶剂回收利用率。3、装置的主要原料、产品与用途DMF 抽提丁二烯装置所用原料为化一裂解副产碳四，其中丁二烯- 1，3
4、 含量在 45%-55%左右。产品为聚合级丁二烯，供本厂生产顺丁橡胶、SBS、溶聚丁苯橡胶、聚丁二烯油等产品。4、DMF 抽提装置的主要构成DMF 抽提丁二烯装置可分为两个部分：萃取部分和精馏部分。萃取部分包括第一萃取精馏系统和第二萃取精馏系统，碳四原料中的丁烷、丁烯等在第一萃取精馏系统中脱除，乙烯基乙炔、一部分乙基乙炔等组分在第二萃取精馏系统中脱除；精馏部分包括丁二烯净化和溶剂精制两系统，除去其中的二甲胺、甲基乙炔、水、顺丁烯 -2等杂质，得到丁二烯成品；而溶剂精制系统是将循环溶剂中的水分，二聚物等轻组分及焦油等重组分除去，保持循环溶剂的质量。 DMF 岗位工艺技术规程- 2 -二、工艺路线
5、1、生产的基本原理由于碳四原料中大部分组分与丁二烯 -1，3 之间的沸点较为接近，而且相互之间有共沸物产生，这样采用一般的精馏方法很难进行分离开，所以为了得到目标产品（丁二烯）就必须采用特殊分离方法萃取精馏。萃取精馏的原理就是：向被分离物料碳四原料中加入一种新的组分萃取溶剂二甲基甲酰胺（DMF） ，它的加入使得原来物料中各组分之间的相对挥发度发生明显变化，从而使物料中难以用普通精馏方法分离的组分如：顺丁烯 -2和反丁烯 -2等组分在第一萃取精馏塔分离出来，乙基乙炔和乙烯基乙炔等组分在第二萃取精馏塔分离出来。经过两段萃取精馏得到的粗丁二烯再经过两段普通精馏即得到产品丁二烯。普通精馏的原理是利用混
6、合物中各组分在相同压力下相对挥发度不同的特点，使混合物处于气液两相共存时各组分在液相和气相中的分配量不同从而将各组分分离开。甲基乙炔和水等轻组分在第一精馏塔顶脱除，第二精馏塔则用于脱除在萃取精馏部分未能完全脱除的顺丁烯 -2、丁二烯- 1，2 、乙基乙炔、碳五等重组分，塔顶得到产品丁二烯。2、本装置的工艺路线特点及其与国内、外先进水平对比2.1 不同工艺路线的特点目前世界上大规模工业化生产丁二烯 -1，3 的方法主要有三种：乙腈法（ACN） 、二甲基甲酰胺法（GPB）和 N-甲基砒硌烷酮法（BASF） 。ACN 法是由美国壳牌公司开发的。萃取溶剂乙腈具有微弱的毒性，在操作条件下对碳钢腐蚀性也很
7、小，同时乙腈粘度小，塔板效率较高，是一种较好的溶剂。乙腈比较稳定，沸点低，能以与水的混合物的形式利用，使萃取精溜塔的操作温度较低，便于防止丁二烯热聚，且汽提塔可在较高压力下操作，将粗丁二烯直接送往第二萃取精馏塔，从而去掉了丁二烯气体压缩机，节省电力。ACN 法的缺点是乙腈能分别与正丁烷和丁二烯二聚物形成共沸物，使溶剂精制过程较为复杂，操作费用较高。GPB 法是日本瑞翁公司于一九六五年开发出来的，萃取剂 DMF 在溶解性能方面优于其它溶剂，尤其对丁烷、丁烯、丁二烯具有高溶解度，溶剂选择性高，分离效果好；DMF 的蒸汽压较低，热稳定性和化学稳定性好，腐蚀性小，且不与碳四烃任何组分形成共沸物。GPB
8、 法流程的特点是两段萃取精馏和两段普通精溜相结合，流程设计比较经济，具有基本投资少、分离效果好、能耗较低、产品收率高、产品纯度高、溶剂易精制等特点，是一种较为先进的方法。其缺点是电耗较高，且工艺过程中使用的 DMF、糠醛和其它常用溶剂相比，具有中等程度的毒性，对人体有一定的危害。DMF 岗位工艺技术规程 - 3 -BASF 法的突出特点，是萃取剂 N-甲基砒硌烷酮的水解稳定性和热稳定性高，不会对装置的任何部位产生腐蚀，所有设备均可用普通碳钢制造，从而大大降低设备投资；N-甲基砒硌烷酮有较好的选择性和溶解性，分离效果好；在常温下其蒸汽压较低可以很容易地回收、精制溶剂。BASF 法的最显著的特点是
9、 N-甲基砒硌烷酮无毒无害并能很容易地进行生物处理，其环保优势比较突出。2.2、本装置特点及与先进水平的比较燕化抽提装置自投产以来，在对引进技术进行消化吸收的同时，积极进行技术创新，对工艺路线进行优化改造。与原工艺相比，具有以下特点：对镍系顺丁橡胶适应性好；流程工艺得到进一步优化；有比较完善的防止丁二烯自聚技术：较好的环保措施等等。自从装置投产以来运行一直比较稳定，各项生产指标基本上保持在国内领先水平。燕化丁二烯抽提装置是国内第一套引进的同类装置，与国内外同类装置相比，一个突出的特点是产品能耗较高。这主要是由于设计原因造成的。与后续引进的同类装置相比，燕化丁二烯抽提装置第一萃取精馏塔约少 60
10、 块板，回流比、溶剂比较高。燕化 DMF 抽提丁二烯抽提装置产品设计单耗为 339 千克标油/吨，而扬子、齐鲁等装置设计能耗只有 236 千克标油/吨。但是，经过不断的优化流程和工艺条件，燕化抽提装置能耗也不断地降低，在高负荷生产的情况下，产品能耗现在基本保持在低于 250 千克标油/吨产品的水平，与其它装置实际消耗基本持平。3、物料平衡三.工艺流程及平面布置2、工艺流程说明GPB(日本瑞翁公司萃取精馏分离丁二烯方法的简称)工艺大致分为以下四部分：（a）第一萃取精馏部分（b）第二萃取精馏部分（c）直接精馏部分（d）溶剂净化部分其中前三部分系连续进料；前两部分以 DMF（二甲基甲酰胺）为萃取剂。
11、原则上，原料中比丁二烯难溶的组分先在第一萃取精馏部分脱除，比丁二烯易溶的组分则留在第二萃取精馏部分脱除，只有沸点与丁二烯有较大差别的杂质才在直接精馏部分脱除。前两部分用的循环溶剂，采出其中小部分连续送往溶剂净化部分进行净化。第一萃取精馏部分 DMF 岗位工艺技术规程- 4 -（1）在 DMF 存在下，凡是与丁二烯相比其相对挥发度高于 1.0 的组分，都在这部分除去。这部分的设备有：再沸器、第一萃取精馏塔（分为两台塔，共有 181 块塔板）以及预汽提罐和 15 块塔板的第一汽提塔。（2）C 4馏分储罐（R-201AB）中 C4原料由泵送至原料蒸发罐（FA-101） ，其蒸发热源由两台汽提塔底的热
12、溶剂供给。未能蒸发的重组分直接送往 FA-301。（3）将汽化的 C4原料送往第一萃取精馏塔（DA-101A/B）中部。用泵将 DMF 溶剂送入第一萃取精馏塔 DA-101A 塔顶第八块塔板。入塔的温度为 40-51。塔顶的八块塔板系丁烷丁烯馏分中完全脱除溶剂的溶剂回收段，其操作压约为 0.39Mpa（表压）以下，随塔顶冷凝器的水温而变化，操作温度约为 42。根据原料组成的变化，正确调节溶剂加入量和回流量，即可控制丁二烯的损失量和塔底釜液的组成。丁烷丁烯馏出物中丁二烯含量为 0.3%。由塔顶部分馏出的丁烷丁烯馏分送厂外或供 MTBE 合成的原料。萃取精馏的必要回流经上述塔顶的 8 块塔板下流至
13、溶剂进料板。这块塔板系按能使回流和溶剂充分混合，而不至于分为两相的要求设计而成。顺丁烯 2比丁二烯难溶，是第一萃取精馏塔中最难分离组分之一。通常 GPB 工艺，第一萃取精馏塔底的顺丁烯 2含量约为总烃的 2.5%，反丁烯 2约为0.05%。塔底釜液中混杂的顺丁烯 2能在第二精馏塔（DA-107）中脱除，但是反丁烯 2则难于在直接精馏部分脱除。因此，此塔的分馏效果影响到丁二烯产品的纯度。GPB 法提纯丁二烯的经济办法就是将反丁烯 2和一部分顺丁烯 2在第一萃取精馏塔中脱除，剩余的顺丁烯 2再在第二精馏塔中脱除。工业气相色谱仪用于分析第一萃取精馏塔塔顶馏分组分，以便确定塔的正常操作条件。（4）含烃
14、类（主要是丁二烯和易溶组分）的溶剂先在第一萃取精馏塔塔底第 86 块塔板上加热至 80左右，再在第一萃取精馏塔第一再沸器（EA-103）中为汽提塔塔底等的热溶剂加热至约 100，最后在第一萃取精馏塔第二再沸器（EA-104）中为蒸汽加热至 130。为防止丁二烯烃聚合而引起结胶故障，第一萃取精馏塔塔底操作温度应保持在 145以下。在此条件下，溶解在溶剂中的丁二烯比原料中的丁二烯多。因此，第一汽提塔（DA-102）塔顶冷却后的气体经过 GB-101 压缩后，部分返回第一萃取精馏塔塔底，以保持丁烷丁烯馏分与 DA-101A/B 塔底釜液的物料平衡。（5）第一汽提塔系在常压下操作，由于塔的阻力致使塔底
15、压力升高，塔底温度亦随之升高至 163，即溶剂在该状态下的沸点。第一萃取精馏塔塔底的富溶剂借压差（不用泵）流入第一汽提塔，将烃类（主要是丁二烯和易溶组分）从溶剂中汽提出去。汽提气中的烃类经过两台串联的冷凝器（EA-105 和 EA-106）冷至 40。在第一冷凝器（EA-105）中以蒸汽冷凝液为介质将烃类的显热和溶剂的冷凝热回收。烃类在第二冷凝器（EA-106）中为冷却水进一步从 85冷至 40。DMF 岗位工艺技术规程 - 5 -大部分冷凝的溶剂作为回流返回第一汽提塔顶部，剩余的溶剂则送往溶剂净化部分（DA-108）脱除其水、丁二烯二聚物等低沸点杂质。第一汽提塔塔釜排出的热溶剂，其热能首先作
16、为第一萃取精馏塔溶剂再沸器（EA-103）的热源，其次才作为第二精馏塔溶剂再沸器（EA-128）和原料蒸发器（EA-101）以及第一精馏塔再沸器（EA117）的热源加以回收。（6）冷却的烃类经丁二烯气体压缩机（GB-101）压缩后送往第二萃取精馏塔（DA-103） ，其中一部分如前所述返回第一萃取精馏塔塔底。在使用两段螺杆压缩机时，压缩机气体温度应保持在 80以下；以免丁二烯聚合。出于同样理由，排出压力应保持在 0.6MPa 以下。（7）预汽提塔（DA-110）投入使用时，原先第一萃取精馏塔（DA-101b）塔底釜液不再进入 DA102 塔，而是借助两塔的压力差送到预汽提塔，预汽提塔塔顶烃类直接进入第二萃取精馏塔的第五十七块塔板上，预汽提塔釜液（DMF+烃）借助压差进入 DA102 塔汽提。预汽提塔正常情况塔压控制在 0.35MPa（G）塔顶温度控制在 5055。第二萃取精馏部分（1）这部分的设备有：装有 62 块塔板的第
