年处理量4000吨纯度95%wt以上异丁烷生产制冷剂级异丁烷(纯度99.96%wt)装置工艺操作规程正文终稿

第一章工艺概述1：装置简介xx化工有限公司目前外采纯度95%wt以上的异丁烷生产制冷剂级异丁烷（纯度99.96%wt）,处理量4000吨/年，原料烯烃含量2%wt,水含量小于150ppmwt,硫含量小于5ppmwt,工艺流程如下：来自罐区的异丁烷经过脱硫化氢、脱硫醇、分子筛干燥后，进脱轻塔T-104脱除轻组分，塔底物料进脱重塔T-105AB，脱重塔顶得到99.96%wt高纯异丁烷,总硫小于1ppmwt，水含量小于10ppmwt,塔底得到正丁烷及烯烃。

由于市场变化，难以采购纯度95%wt以上，且不带烯烃的异丁烷及丙烷，以后采购的原料中会含1-2%wt的烯烃，会影响高纯异丁烷及丙烷的纯度，因此拟通过低温饱和加氢的方式将烯烃转化为烷烃。

鉴于此目的，粤安化工希望尽量利旧原有装置，投资尽可能低的情况下对原有装置进行改造，生产制冷剂级丙烷（纯度99.96%）、制冷剂级异丁烷（纯度99.96%），两种产品间歇生产。

本装置由液态烃脱硫、脱水、加氢反应、分馏、过滤、储存、分装等主要生产单元和热油炉及导热油、制氢、循环水、氮气、仪表风、消防水、电器、通讯等辅助单元组成。

液态烃脱硫是脱除液态烃中的无机硫和有机硫，液态烃脱水是脱除液态烃中的游离水，加氢反应是脱除液态烃中的烯烃，分馏是以经过脱硫脱水加氢反应后的液态烃为原料，经过三塔（脱轻塔T104、脱重塔T105A、T105B）精馏后分离成丙烷、异丁烷、正丁烷、乙烷、戊烷等组分。

2：原料及产品原料为液态烃产品为丙烷(R290)、异丁烷(R600a)、副产品为正丁烷（R600）丙烷（R290）的纯度≥99.96%、主要用于家用空调、中央空调和大型制热泵中的制冷工艺。

因为没有制冷剂的国家标准，所以主要指标的生产按企业标准及客户的要求进行控制，保证产品达到质量标准要求，出厂合格率达100%异丁烷（R600a）的纯度≥99.96%、主要用于无氟冰箱、冰柜、冷饮机和小型制冷设备，其次用于新型环保制冷剂的混配工艺。

正丁烷（R600）≥96%，主要用于新型环保制冷剂制作混配工艺原料序号组分组成(wet%)1 乙烯C20.072 丙烷C395.003 异丁烷i-C4 3.374 正丁烷n-C4 1.515 戊烷C50.056 水H2O≤PPM 1507 硫≤PPM 5主要产品及产量表序号产品名称单位规格数量（吨/年）1 丙烷吨丙烷≥99.96%、总硫≤1ppm、3000水≤10ppm30002 异丁烷吨异丁烷≥99.96%、总硫≤1ppm、水≤10ppm3 正丁烷（副吨≥80% 30.5产品）3：工艺原理在脱硫塔T101采用W702型复合氧化物脱硫剂除去H2S，在脱硫塔T102中用W201型催化剂除去硫醇，在脱水塔T103中脱去水，在加氢反应器中反应脱去烯烃，在精馏塔内分馏，在过滤器中除掉二甲醚、甲醇。

脱硫工艺：1 脱硫塔T101：1.1原料中的H2S在脱硫塔T101中采用W702型复合氧化物精脱硫剂将其脱除去。

反应原理：MO+H2S==MS+H2OMO+RSH==(RS)2M+H2O M代表金属H2S元素硫与脱硫剂中的活性金属氧化物作用生成硫化物或硫酸盐、达到脱硫、防腐蚀的目的。

1.2使用条件：A.空速：气空速500-2000/H;液空速0.5-3/HB.:温度：0-100℃C.压力：常压-8.0MPA1.3注意事项A.W702型复合氧化物精脱硫剂有效使用周期：3M3，使用周期≥两年B.W702装填高速Φ1000mm W702装填高度4000mm2脱硫塔T1021.1原料中的其他硫化物主要为硫醇，W201催化剂可催化氧化从脱硫塔T101出来的原料中的硫醇（包括甲硫醇（CH3SH））、乙硫醇（CH3CH2SH）等）。

反应原理：原料中的硫醇在催化剂的作用下，被氧化成二烷基硫化物，达到脱硫的目的，反应方程式如下：4CH4SH(甲硫醇)+MO2 W201催化剂 2CH3SSHCH2(二甲基二硫)+MO+2H2O4CH3CH2SH(乙硫醇)+MO2 W201催化剂2CH3CH2SSHCH2CH3(二甲基二硫)+MO+2H2O甲硫醇沸点为5.9℃，二甲基二硫的沸点为109.7℃。

乙硫醇转化为二甲基二硫的沸点更高，他们在脱丁烷时会留在塔底，进不了异丁烷中，从未起到脱硫的目的1.2使用条件A.空速：气空速100-1000/H;液空速0.5-3.0/HB.温度：10-90℃C.压力：常压-8.0MPA1.3注意事项A.W201型脱硫催化剂有效使用周期：3M3，使用周期≥两年B.W201型脱硫催化剂装填高度Φ1000mm W201装填高度4000mm脱水工艺1.1脱水塔实际上是一个接触塔，脱硫后的混合烃从下部进入脱水塔T103，本工艺采用4A 分子筛干燥脱水，分子筛脱水是传统的方法，由于原料烃中含水量较高，脱水为间歇操作，故多做一点比较好。

分子筛的表面结构有很强的亲水性，对乙醇和其他的有机物以及酸气如H2S和CO2也有很强的吸附性。

4A分子筛干燥脱水几乎可以100%从气体中脱出，5A分子筛用来吸附H2S和CO21.2用量及使用周期：4A分子筛有效使用周期：5M3按20%水容计算使用过期为两年（用过的分子筛可以运回厂家再生）1.3装填高度：脱水塔T103 Φ1000mm 4A 分子筛装填高度4600mm制氢加氢工艺1.制氢工艺甲醇裂解制氢技术早已成熟，由于水电解制氢设备费用昂贵，耗电量大，氨分解制氢仅对氢氮混合气的制取有明显的经济效果外，而甲醇裂解在某些用氢场合又显得有特殊的经济效果，甲醇是石油化工的一种产物，目前市声上供应比较充足，价格明显低于液氨，而且运输、储存比较方便和安全。

因此甲醇裂解制氢逐步大量推广，有广阔的前景。

1.1工艺原理甲醇分解、转化来自原料液储罐的脱盐水与甲醇经计量泵、流量计、混合后，用进料泵加压后送入换热器，在换热器中原料液与分解气进行热交换，升温后进入汽化器，在汽化器中甲醇和水继续气化并过热，然后过热的混合气体进入反应器，反应温度为220－280℃，在催化剂的作用下同时发生下列分解和变换反应：分解反应：CH3OH→CO+2H2+90.7KJ/MOL变化反应：CO+H2O→CO2+H2－41.2KJ/MOL总反应：CH3OH+H2O→CO2+3H2+49.5KJ/MOL总反应是吸热的，反应器和汽化器所需的热量由甲醇氧化供热系统供热。

从反应器出来的分解气（主要是氢气和二氧化碳气体）在换热器中与进料进行热交换，然后输出到变压吸附装置。

在变压吸附装置中，氢气与二氧化碳进行分离，氢气纯度可达到99.99%，然后提供使用。

1.2工艺流程1.2.1甲醇重整制氢原料甲醇和去离子水分别来自罐区和水处理，送至甲醇罐和去离子水罐，按甲醇和水的比例经计量泵计量，送至换热器然后进入气化过热器，由甲醇氧化供热系统加热成接近反应温度的醇水混合气体，进入反应器壳程，由下至上经过反应器的催化剂床层，在催化剂的作用下，一定的反应条件下，发生甲醇裂解反应和二氧化碳的变换反应，从而完成了甲醇和水生成重整气（H2+CO2）的反应过程，反应为吸热反应。

由反应器下部出口导出的重整气，其温度仍接近反应温度，进入换热器，与来料甲醇和水进行换热以提高热利用率，然后进入氢气冷却器将氢气和二氧化碳冷却成常温气体后，进入变压吸附设备。

1.2.2甲醇氧化供热甲醇氧化供热系统的主题设备由三部分组成。

在设备的最底部是甲醇氧化加热器，他存在两个进气口，其中一个进气口是燃料综合器进口，综合气包括已经被加热的甲醇蒸汽和来源于变压吸附系统中含有部分氢气和二氧化碳混合气。

另外一个进口是已经被加热的空气进口。

甲醇蒸汽、氢气与空气中的氧气在甲醇溶液蒸发器的管程混合，同时在催化剂的作用下进行反应，并放出热量。

在甲醇氧化加热器的上部是甲醇溶液蒸发器，他的作用是利用甲醇氧化反应的热量对燃料甲醇蒸发。

在甲醇蒸发器的上部是甲醇重整反应器，他的作用是利用甲醇氧化反应的热量保证甲醇重整反应进行。

1.2.3变压吸附制氢设备工艺为五塔三次均压真空解吸氢气纯化工艺流程，由四台吸附塔和一台缓冲塔组成。

无它三次均压变压吸附原理，即每一个吸附塔在一次循环中均经理如下九个步骤：1吸附2一次均压3顺向放压4二次均压5逆向均压6冲洗7一次升压8二次升压9最终升压。

四个吸附塔在执行程序上的安排是相互错开的，构成一个闭路循环，以保证重整气连续输入和产品氢气的不断输出。

整个过程是由电脑控制的28个气动角阀2只背压调节阀和一只电磁阀来实现。

缓冲塔中逆放气和真空泵抽出的解析气介入甲醇氧化供热系统替代部分燃料甲醇。

2加氢工艺2.1工艺原理原料在饱和氢环境和一定温度和压力下，其中的烯烃和氢气在催化剂的作用下反应生成烷烃，从而除去原料中的烯烃2.2催化剂催化剂通常由一种载体（碱土氧化物、氧化铝、氧化硅、氧化镁……）及其上所沉积分散极细的一种或多种金属所构成。

此金属总是对催化剂起决定作用，载体（与其化学性质有关）也经常具有催化作用。

催化剂并不消耗，但可被原料中的杂质或化学反应产生的某些产品（如催化剂上形成的聚合物或焦炭沉积物）所失活。

饱和加氢催化剂采用山东绿星催化科技有限公司开发的饱和加氢专用催化剂。

表2-1 饱和加氢催化剂物性指标指标项目质量指标HSA-401饱和加氢催化剂LBP-401加氢保护剂外观颜色及形状灰褐色，三叶草条状白色，三叶草条状外形尺寸，mm Φ（2.0～3.0）⨯（3～15）Φ（2.0～3.0）⨯（3～15）破碎强度，N/ cm ≥200 ≥180堆积密度，kg/L 0.80±0.05 0.80±0.05质量组成wt% Pd 0.28±0.02硅铝化合物助剂微量Al2O3 余量表2-2 催化剂消耗量序号名称首次装入量,kg 年消耗量，kg 寿命备注1 催化剂560 6年2 保护剂150 6年2.3化学反应CH3-CH=CH2 + H2 CH3-CH2-CH3CH3- CH2-CH=CH2 + H2 CH3-CH2-CH2- CH3CH3- CH=CH-CH3 + H2 CH3-CH2-CH2- CH3CH2=C(CH3)-CH3 + H2 CH3-CH(CH3)-CH3异丁烯异丁烷2.3工艺参数H2与烯烃的摩尔比：5－10MOL/MOL液相体积空速（LHSV）:2－5H-1温度：40－70℃压力：1.8－2.2MPA2.4工艺流程原料自T103与来自界区外的氢气混合进入E1101，由导热油进行加热后，进入混合器M101充分混合，由底部进入反应器R1101中进行加氢反应，反应后的气体从顶部进入冷凝器E1102冷却后，进入V1101，液相由泵P1102抽出进入脱轻塔T104。

V1101不凝的混合气体大部分经气压机C1101压缩后进入V1102,其中V1102液相重新回流至V1101，气相中含有大量的氢气，重新打回M101，继续参与反应，混合气体的一部分经过FV1102至燃料缓冲罐作为热油炉燃料。