北京化工大学 化学工程与工艺专业
赵安近况姓 名： | |
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成 绩： | |
中国红歌会实习时间： | 2010.9.13~2010.9.16 |
国营东方仪器厂实习地点： | 北京市房山区燕山石化三厂 |
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1．车间概况
1．1．车间概况
此次实习我们一共参观了燕山石化三厂的两套生产装置。一套是年产20万吨的苯酚丙酮装置， 这套装置是日本承建的，还没有正式生产，目前还处于试运行中；另一套是年产10万吨的苯酚丙酮装置，这套装置是70年代美国承建的，目前由北京燕华建安公司承担的其异丙苯单元节能改造中，目前已进入3具工艺塔和2台反应器等大型重点设备的安装施工阶段。这一改造是在三厂东区苯酚丙酮装置废弃异构单元处新建一套年生产能力为26.5万吨的异丙苯单元，改造后新的异丙苯单元生产能力不仅能够满足该厂东、西区两套苯酚丙酮装置的生产需要，而且能耗降低20%以上，大大降低苯酚丙酮的生产成本 1．2．原料与能耗
生产苯酚的主要原料为苯和丙烯，这两种原料都是由北京燕化厂内部供应的，直接用管道输送至生产厂区。生产中需要的空气有空气压缩机直接获取。生产所需的能量由燕山石化锅炉厂提供，提供的是40公斤（370℃）的水蒸气。由北京燕华建安公司承担的燕山石化化工三厂苯酚丙酮装置异丙苯单元节能改造项目，这一改造是在三厂东区苯酚丙酮装置废弃异构单元处新建一套年生产能力为26.5万吨的异丙苯单元，改造后新的异丙苯单元生产能力不仅能够满足该厂东、西区两套苯酚丙酮装置的生产需要，而且能耗降低20%以上，大大降低苯酚丙酮的生产成本
1．3．产品
本厂获得的主要产品是苯酚和丙酮，另外还有些附加产品。苯酚的市场价格大概是14000元每吨，丙酮的价格大概是5000~6000元每吨。市场相对还是较好的，每年的产量也随着市场需要而调整。其次，燕化三厂获得过“苯酚产品执行GB/T 339-2001国家标准，曾获得国家金质奖，通过GB/T 19001-2000质量管理体系认证。丙酮产品执行GB/T 6026-1998国家标准，通过GB/T 19001-2000质量管理体系认证。”质量上是有保证的。所以，它们的产品销量上是没有问题的。
1．4．安全与环保
1．4．1安全
每套装置均设有连锁停车装置。每一级生产过程相互间均连锁关联，任意一级过程出现警报整套装置均会停车。工艺生产过程的物料丙烯、苯、氯化氢、苯酚、丙酮大都具有易燃、易爆、有毒、有害和腐蚀等特性。所以进入厂区要特别注意安全。
安全要点：
1．烃化阶段
a．烃化进料含水必须于50ppm并严格控制反应温度。 定期对设备、管线和阀门的腐蚀情况进行检查，测定壁厚，特别是丙烯蒸发系统要加强监视，防止丙烯泄漏引起火灾。
b．系统开车前要进行干燥处理；使用的三氯化铝必须合格，储存仓库应保持干燥。
c．要正确使用防护用具；发现酸性物料漏出时，先用碱中和再进一步处理；设置在现场的淋浴和洗眼器设专人管理，随时可用。
2．氧化阶段
a．严格控制氧化塔的温度、压力。氧化塔过氧化氢异丙苯的浓度一塔为12.8±0.5%，二塔为25±0.5%，防止氧化塔超温、超压。
b．氧化提浓系统及其系统的联锁应正常投用并定期校验。有记录。
c．当发生安全阀起跳或爆破板爆破，不能以截止阀暂时代替并投入物料生产。
3．提浓 重点检查提浓塔的温度、压力和提浓液的浓度。保持在正常工艺条件范围（提浓液浓度为80-85%）。
4．分解 严格控制硫酸的加入量，控制分解温度，安全联锁系统要正常投入使用，防止激烈反应造成危险。
5．其它部位
a．苯酚的凝固点在40.5℃，苯的凝固点5℃，应经常检查苯酚、苯物料的设备、管线、阀门保温及伴热情况，确保良好，以免凝固堵塞造成事故。
b．苯酚毒性、腐蚀性较大，操作时注意防止中毒和烧伤事故的发生，注意穿戴好相应的劳保护具。
1．4．2环保
废水 废水除去大部分苯酚、丙酮之后引到燕山石化废水厂，由废水厂处理达到国家排放标准。
废气 主要是放空燃烧
废渣 生产所产生的废渣比较少
2．生产工艺、运行
2．1．工艺流程说明
本生产工艺以丙烯和苯为原料，三氯化铝络合物为催化剂，用异丙苯法生产苯酚，同时联产丙酮。其主要工序由烃化、氧化、分解、精馏、回收组成。流程图如下图
简要工艺过程是原料苯经苯精制塔脱水至含水50ppm以下，与配入无水氯化氢助催化剂并气化后的丙烯一起进入烃化塔。在三氯化铝络合物催化剂和80℃常压下，苯和丙烯发生烃化反应生成异丙苯和多烷基化合物、乙苯等。反应液经第一催化剂沉降槽沉降分离并与循环多异丙苯一起进入反烃化器，在6.5℃温度下进行烷基转移反应生成异丙苯.反应液再次沉降分离溢流入水洗塔除去三氯化铝，加碱中和后送去精馏，得到异丙苯产品并回收苯、二异丙苯、三异丙苯和乙苯等。异丙苯依次进入第一氧化塔和第二氧化塔。在100℃和98℃温度和0.589MPa压力下吹入空气，氧与异丙苯反应生成过氧化氢异丙苯。氧化液用碳酸钠溶液洗涤。再经二个塔提浓至含过氧化氢异丙苯含量为80%。然后进入分解釜在硫酸催化剂作用下，得到粗苯酚、丙酮。再用芒硝溶液抽提出硫酸，用碳酸钠溶液中和后进入苯酚、丙酮精制系统。在系统中经粗丙酮塔、丙酮拔顶塔、精丙酮塔、烃塔、DEG萃取塔，苯酚精制塔的精馏得到产品苯酚、丙酮。
上述流程主要化学反应如下：
1．烃化反应（主反应）：
流程图如下：
2．氧化反应（90~140℃，0.31~0.35MPa）：
3分解反应（80℃。酸性环境）：
4．加氢回收反应：
2．2．主要工艺指标
目前较为先进的异丙苯法工艺主要是以新鲜苯和丙烯为原料，在 YSBH分子筛催化剂作用下，通过烃化反应和转位烃化反应生产异丙苯，再用空气中的氧气将异丙苯氧化为过氧化氢异丙苯(CHP)，然后以硫酸作催化剂，将过氧化氢异丙苯分解生产苯酚和丙酮，经精制得到苯酚，丙酮产品。
2．2．1烃化段
烃化塔中，原料苯和丙烯在 YSBH分子筛催化剂作用下，在 3.1 MPa的条件下反应生成粗异丙苯。同时， 1 mol反应放出 24.6 kcal热量。为保证催化剂正常发挥作用，可以加入过量苯，这样可以使大部分积聚在催化剂表面的结焦前体组分溶解下来，延长催化剂运转周期。
由于烃化反应为液液相反应，在 2.0～4.0 MPa的压力范围内，压力的改变对于反应过程的影响不大，杂质含量和异丙苯的选择性基本不变，压力对传质过程及烷基化反应过程也基本无影响。因此在实际生产中取压力 3.1 MPa这样一个介于 2.0 MPa和 4.0 MPa的中间压力，压力变化不大时反应基本不会受到影响，就可满足反应的压力条件。同时由于反应放热，而温度升高时的副反应往往生成大分子化合物，在催化剂表面结碳，影响催化剂运转
周期，因此要通过及时撤去反应产生的热量，保持反应的正常进行。烃化反应器为具有四层沸石分子筛催化剂床层的固定床反应器，采用丙烯分段进料和烃化液自身外循环的技术，反应转化率高，工艺过程为清洁工艺。
回收的二异丙苯、三异丙苯送入转位烃化反应器，在压力为 2.1 MPa的条件下将二异丙苯、三异丙苯经转位烃化反应成异丙苯。转位烃化反应在 YSBH分子筛的催化作用下 2.1 MPa的压力下进行；它的注意事项与烃化反应类似。烃化液与转位烃化液混合后，经精馏工序分离出纯异丙苯。
2．2．2氧化工段
本工段主要由氧化、提浓、分解、提浓四道工序组成。新鲜异丙苯、提浓工序来的循环异丙苯和加氢岗位来的回收异丙苯以一定比例混合进入串联的两个氧化塔，与进塔空气中的氧气反应生成过氧化氢异丙苯。氧化反应条件是温度 90～104℃，压力 0.31～0.35 MPa，同时 1 mol反应会放出 31.6 kcal热量。
反应温度是通过以下途径实现的：物料进塔前经过两次加热将温度提高到合适的反应温度，
又因为反应放热，通过尾气带出热量以及塔釜的循环冷却泵保持反应器内温度的稳定。反应压力之所以选择 0.31～0.35 MPa，是因为反应压力低的话，对反应有利，压力太低则氧化器体积会很大，因此综合考虑选择中压氧化。
氧化反应生成的浓度 25%左右的过氧化氢异丙苯 (CHP)，经提浓，至 79～86%左右，进入分解反应器。分解反应是在酸的催化作用下，在 80℃左右的温度下实现的。同时 1 mol反应会放出 53.5 kcal的热量。因催化剂是通过加入硫酸来完成的，所以硫酸的用量要合适。
稳定温度的重要因素就是撤走反应产生的热量，这里采取丙酮蒸发撤热。通过控制硫酸和丙酮的加入量，控制反应在适当的温度。反应温度为反应器中混合物的沸点，一般在 80℃左右。这时，过氧化氢异丙苯分解为苯酚和丙酮，大约含有 1%以下 CHP的分解液进入二级分解反应器进行热分解。
2．2．3精制工段
来自分解、中和系统的分解液，含有丙酮、苯酚、水、异丙苯和挥发范围由非常高(乙醛)到非常低(焦油)的各种副产物，依次进入粗丙酮塔、丙酮精制塔(减压精馏)进行丙酮精制。
由粗丙酮塔来的塔底物流和来自苯酚精制塔塔底物流一起作为粗苯酚塔的进料。塔中大量苯酚和由粗苯酚塔带来的轻质有机物由塔顶馏出，约 80%的苯酚留在粗苯酚塔塔釜以降低塔釜温度并可减少塔顶的苯乙酮浓度。
苯酚回收塔的塔顶蒸汽直接进入粗苯酚塔塔釜，塔釜含酚低于 10%的焦油物流在重组分冷却器冷却后送入焦油储罐。粗苯酚塔的塔顶物流与来自苯酚精制塔的塔顶切除物流汇合进入脱烃塔，该塔利用水作共沸剂，在上部的 45块塔盘处从苯酚中分离烃类。脱烃塔的塔底物几乎完全是苯酚，送入酚处理器。
酚处理器的 51，53，55块塔盘处设有酸清除点，以脱除在本区域中可能出现的微量有机酸。酚处理器采用 CT-151尤卓尔固体酸离子交换树脂，使微量酮类与苯酚反应生成高分点组分，净化苯酚产品。
酚处理器出料进入苯酚精制塔。经苯酚产品冷却器冷却至 60～70℃，以 4.84 t/h的速度送入苯酚产品罐。
波斯顿矩阵聚乙二醇20002．2．4回收工段
环保问题是化工厂必须直面的，工厂对废气废水的排出都有严格的控制标准，每一处需要排出工段外的废气和废液都要经过处理，保证符合环保要求。
回收工段主要由分离设备构成，分为加氢碱洗、循环烃、加氢反应、酚水回收四部分。首先将精制单元来的轻焦油用 20% NaOH洗涤后回收其中的苯酚，然后经烃循环系统处理得到含 20% α-MS的异丙苯， α-MS混合液。这部分物料在加氢反应器中经加氢处理得到 98.0%以上的异丙苯供氧化使用。 (氢气进量与物料进料比例约为 6∶1，在钯催化剂的作用下， α-MS与氢气反应生成异丙苯。) 自装置来的含酚，含丙酮的废水，经 pH调节后用萃取的方法回收废水中的苯酚与丙酮，使废水中的苯酚、丙酮含量达到环保要求后排放至环保中心。
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