醋 酸 裝 置
第一章 工藝技術(shù)規(guī)程
1.1 裝置概況
1.1.1 設(shè)計(jì)能力
中國(guó)石油天然氣股份有限公司吉林石化分公司電石廠醋酸裝置始建于1955年，工藝路線是以乙炔為原料，汞催化法生產(chǎn)醋酸。后于1982年進(jìn)行改造用乙醛氧化法生產(chǎn)醋酸，當(dāng)年10月正式投產(chǎn)，有A、B兩套生產(chǎn)裝置。1996年6月，B裝置蒸餾工序采用華東理工大學(xué)的，“導(dǎo)向浮閥”專利技術(shù)，進(jìn)行了技術(shù)改造，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和處理能力。1997年裝置進(jìn)行“DCS集散操作系統(tǒng)”改造，取代原電動(dòng)Ⅲ型儀表控制系統(tǒng)，提高了裝置的自控水平。1998年，醋酸裝置進(jìn)行了C裝置擴(kuò)建和B裝置氧化工序改造項(xiàng)目，將醋酸設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力由當(dāng)時(shí)的10萬噸／年，提高到目前的21萬噸／年。
1.1.2 裝置變動(dòng)、改造情況
A、1982年進(jìn)行改造，將汞催化法生產(chǎn)醋酸改為用乙醛氧化法生產(chǎn)醋酸。
B、1996年6月，B裝置蒸餾工序采用華東理工大學(xué)的“導(dǎo)向浮閥”專利技術(shù)，進(jìn)行了技術(shù)改造，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和處理能力。
C、1997年裝置進(jìn)行“DCS集散操作系統(tǒng)”改造，取代原電動(dòng)Ⅲ型儀表控制系統(tǒng)，提高了裝置的自控水平。
D、1998年，醋酸裝置進(jìn)行了C裝置擴(kuò)建和B裝置氧化工序改造項(xiàng)目，將醋酸設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力由當(dāng)時(shí)的10萬噸／年，提高到目前的21萬噸／年。
E、2006年4月，醋酸車間進(jìn)行了《水系統(tǒng)優(yōu)化改造項(xiàng)目》，將裝置部分使用直排水的設(shè)備改用循環(huán)水，降低了裝置的工業(yè)水消耗定額，減少了水資源的浪費(fèi)。
1.2 工藝流程敘述
1.2.1 工藝原理
來自本廠乙醛車間的乙醛與來自化肥廠空分車間的O2共同進(jìn)入氧化塔，在醋酸錳催化劑的
作用下，進(jìn)行氧化反應(yīng)（放熱反應(yīng)），生成含乙酸95.0％以上的氧化液，在蒸餾系統(tǒng)內(nèi)經(jīng)分別脫除輕、重組分后，得到含量≥99.8％的工業(yè)冰乙酸。
化學(xué)反應(yīng)方程式
氧化主反應(yīng)
乙醛首先氧化成過氧醋酸
CH3CHO ＋ O2 → CH3COOOH
過氧醋酸很不穩(wěn)定，在醋酸錳的催化作用下分解，同時(shí)使另一分子的乙醛氧化，生成二分子醋酸
Mn(CH3COO)2
CH3COOOH ＋ CH3CHO ─────→ 2CH3COOH
氧化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，總反應(yīng)方程式為
Mn(CH3COO)2
CH3CHO ＋ 1/2O2 ─────→ CH3COOH ＋ 345.77 KJ/mol
主要副反應(yīng)
CH3CHO ＋ O2 → CH3COOOH
CH3COOOH → CH3OH ＋ CO2
CH3OH ＋ 1/2O2 → HCHO ＋ H2O
HCHO ＋ 1/2O2 → HCOOH
CH3COOH ＋ CH3OH → CH3COOCH3 ＋ H2O
HCOOH ＋ CH3OH → HCOOCH3 ＋ H2O
3CH3CHO ＋ O2 → CH3CH(OCOCH3)2 ＋ H2O
CH3CH(OCOCH3)2 → CH3CHO ＋ (CH3CO)2O
2CH3CHO ＋ 5O2 → 4CO2 ＋ 4H2O
O
‖
2CH3COOH →2CH3—C－CH3 ＋ H2O＋ CO2
3CH3CHO → (CH3CHO)3
1.2.2 工藝流程
醋酸生產(chǎn)分Ａ、Ｂ、C裝置，有六個(gè)生產(chǎn)工序：氧化工序。蒸餾工序。回收工序。高沸物乙酸蒸餾工序。觸媒配制工序。產(chǎn)品包裝工序。
氧化工序、蒸餾工序?yàn)殛P(guān)鍵工序。
A裝置氧化工序
氧化工序作用是進(jìn)行氧化反應(yīng)（放熱反應(yīng)），生成含乙酸95.0％以上的氧化液。具體流程
如下：
由本廠乙醛車間來之工業(yè)乙醛，進(jìn)入乙醛加料罐101Ⅰ和101Ⅱ。用400—450KPaN2，將乙醛按O2通入量，經(jīng)比值調(diào)節(jié)后，壓入氧化塔104底部，該量由遠(yuǎn)距離自動(dòng)調(diào)節(jié)閥FIC104進(jìn)行控制并保持穩(wěn)定。
1.20—1.60MPaO2自化肥廠來，經(jīng)遠(yuǎn)距離自動(dòng)調(diào)節(jié)閥PIC104，連續(xù)進(jìn)入O2緩沖罐103， 壓力控制為550—650KPa。按乙醛加入量經(jīng)比值調(diào)節(jié)K104（氧：乙醛＝1m3︰3.0—3.5kg）調(diào)節(jié)后，O2分五段進(jìn)入氧化塔 104，總O2量由遠(yuǎn)距離自動(dòng)調(diào)節(jié)閥FIC103控制，分氧量分別由第一節(jié)FI106、第二節(jié)FI107、第三節(jié)FI108、第四節(jié)FI109、第五節(jié)FI110進(jìn)行指示，并由手動(dòng)遙控調(diào)節(jié)閥第一節(jié)HIC101、第二節(jié)HIC102、第三節(jié)HIC103、第四節(jié)HIC104、第五節(jié)HIC105進(jìn)行調(diào)節(jié)。
由化肥廠來之1.0—1.4Mpa的N2，經(jīng)遠(yuǎn)距離自動(dòng)調(diào)節(jié)閥PIC103減壓，連續(xù)進(jìn)入N2緩沖罐102，壓力控制在500—550KPa，供裝置生產(chǎn)及置換使用。視氧化塔104塔頂廢氣含氧情況，經(jīng)遠(yuǎn)距離自動(dòng)調(diào)節(jié)閥FIC105調(diào)節(jié)，N2以50－80m3/h連續(xù)送入氧化塔104頂部，將乙
醛蒸汽與O2混合物沖淡，控制氧化尾氣含氧量小于3.0％，以免發(fā)生爆炸危險(xiǎn)。氧化尾氣含氧量由AI101、AI102指示。
催化劑醋酸錳由觸媒配制崗位備好，向中間槽303加入N2，控制壓力在400—450KPa，將醋酸錳壓入氧化塔104，控制氧化液中錳含量在0.08－0.12％之間。當(dāng)蒸餾崗位蒸發(fā)器操作正常后，開啟循環(huán)錳工藝，錳含量控制在0.08－0.16％之間。
氧化塔104內(nèi)乙醛連續(xù)氧化成粗醋酸，反應(yīng)生成之熱量由設(shè)置在氧化塔104內(nèi)的冷卻蛇管中通入的冷卻水帶走。氧化塔104各節(jié)溫度控制在：第一節(jié)至第三節(jié)75~85℃，第四至第五節(jié)65~75℃，液相溫度絕不允許小于40℃，大于90℃，氣相溫度不得超過正常工藝條件下的第五節(jié)液相溫度，以防止過氧醋酸瞬間分解而引起爆炸，各節(jié)溫度分別由遠(yuǎn)距離自動(dòng)調(diào)節(jié)閥TIC103~TIC107進(jìn)行控制。
氧化塔 104頂部排出之氣體，經(jīng)尾氣旋風(fēng)分離器106，分離液回流入氧化塔104底部，氣體進(jìn)入尾氣冷凝器107，冷凝液回流入氧化塔104塔底，未凝之氣體進(jìn)入尾氣洗滌塔 109。當(dāng)109Ⅰ洗滌液含酸大于80％，109Ⅱ洗滌液含酸大于20％時(shí)，由操作人員將洗滌液放至稀酸儲(chǔ)罐105Ⅰ、105Ⅱ或216中，供進(jìn)一步處理。
在尾氣進(jìn)入洗滌塔前設(shè)有自動(dòng)壓力調(diào)節(jié)閥PIC105， 以保持氧化塔104塔頂壓力穩(wěn)定。為防止生產(chǎn)意外情況，便于緊急處理，在尾氣冷凝器107出口處設(shè)有手動(dòng)遙控閥HIC110直接放空措施。
醋酸含量≥95.00％的粗醋酸從氧化塔104塔頂擴(kuò)大部分連續(xù)流入氧化液中間槽127，以備精制。氧化塔液位由LIC103控制在溢流口上200－800mm處，出料流量由FI112指示。
當(dāng)氧化反應(yīng)出現(xiàn)異常，塔頂壓力急劇上升時(shí)，可用緊急手動(dòng)電磁閥HC015解除壓力，以防發(fā)生爆炸。塔頂部裝有防爆片，當(dāng)塔頂壓力升至0.28MPa時(shí)，爆破片自動(dòng)沖開。
當(dāng)氧化塔104發(fā)生事故或停車檢修時(shí)，氧化液放入事故放料槽110Ⅰ或110Ⅱ內(nèi)暫存，或送入蒸發(fā)器116Ⅰ或116Ⅱ中進(jìn)行處理。
循環(huán)錳工藝：自蒸發(fā)器116Ⅰ或116Ⅱ底部流出，經(jīng)循環(huán)錳冷卻器114冷卻，由TIC110控制溫度在40－80℃之間，被觸媒循環(huán)錳泵113A或113B抽出，打入氧化塔104底部，其流量由FIC114控制，以1.0－3.0t/h進(jìn)入氧化塔，出口壓力控制在400－450KPa。
B裝置氧化工序：
由本廠乙醛車間來之工業(yè)乙醛，進(jìn)入乙醛加料罐605AⅠ、605AⅡ和605B。用450—500KPaN2，將乙醛按O2通入量，經(jīng)比值調(diào)節(jié)后，壓入氧化塔611底部，該量由遠(yuǎn)距離自動(dòng)調(diào)節(jié)閥FIC6119進(jìn)行控制并保持穩(wěn)定。
1.20—1.60MPaO2來自化肥廠，經(jīng)遠(yuǎn)距離自動(dòng)調(diào)節(jié)閥PIC6002連續(xù)進(jìn)入O2緩沖罐608，壓力控制為550－650KPa，按乙醛量經(jīng)比值調(diào)節(jié)K6119（氧：乙醛＝1m3︰3.0－3.5kg），分五段進(jìn)入氧化塔611，O2流量由遠(yuǎn)距離自動(dòng)調(diào)節(jié)閥 FIC6110－1控制，O2流量通過FI6110指示。分氧量分別由第一節(jié)FI6111，第二節(jié)FI6112，第三節(jié)FI6113，第四節(jié)FI6114，第五節(jié)FI6115 進(jìn)行指示，并由手動(dòng)遙控調(diào)節(jié)閥第一節(jié)HIC6111，第二節(jié)HIC6112，第三節(jié)HIC6113，第四節(jié)HIC6114，第五節(jié)HIC6115進(jìn)行調(diào)節(jié)。
N2自Ａ裝置來，經(jīng)遠(yuǎn)距離自動(dòng)調(diào)節(jié)閥FIC—6117調(diào)節(jié)后，視氧化塔611塔頂廢氣含氧情況，以20－50m3/h連續(xù)送入氧化塔611頂部，將乙醛蒸汽與O2混合物沖淡，控制尾氣含氧量小于3.0％，以免發(fā)生爆炸危險(xiǎn)。尾氣含氧量由AI201、AI202指示。
催化劑醋酸錳由觸媒配制崗位備好，向中間槽303加入N2，控制壓力在400—450KPa，
將醋酸錳壓入氧化塔611，控制氧化液中錳含量在0.08－0.12％之間。當(dāng)蒸餾崗位蒸發(fā)器操作正常后，開啟循環(huán)錳工藝，錳含量控制在0.08－0.16％之間。
氧化塔611內(nèi)乙醛連續(xù)氧化成粗醋酸，反應(yīng)生成之熱量由設(shè)置在氧化塔611內(nèi)的冷卻蛇管中通入的冷卻水帶走。氧化塔611各節(jié)溫度控制在：第一節(jié)至第三節(jié)75~85℃，第四至第六節(jié)65~75℃，液相溫度絕不允許小于40℃，大于90℃，氣相溫度不得超過正常工藝條件下的第六節(jié)液相溫度，以防止過氧醋酸瞬間分解而引起爆炸，各節(jié)溫度分別由遠(yuǎn)距離自動(dòng)調(diào)節(jié)閥TIC6111~TIC6116進(jìn)行控制。
氧化塔 611頂部排出之氣體，經(jīng)尾氣旋風(fēng)分離器625，分離液回流入氧化塔611底部，氣體進(jìn)入進(jìn)入尾氣冷凝器612，冷凝液回流入氧化塔 611塔底，未凝之氣體進(jìn)入尾氣洗滌塔610。當(dāng) 610Ⅰ洗滌液含酸大于80％，610Ⅱ洗滌液含酸大于20％時(shí)，由操作人員將洗滌液放至稀酸儲(chǔ)罐105Ⅰ、105Ⅱ或216中，供進(jìn)一步處理。
在尾氣進(jìn)入洗滌塔前，設(shè)有自動(dòng)壓力調(diào)節(jié)閥PIC6111，以保持氧化塔611塔頂壓力穩(wěn)定。為防止發(fā)生意外情況，便于緊急處理，在尾氣冷凝器612出口處設(shè)有手動(dòng)遙控閥HIC6121直接放空措施。
醋酸含量≥95.00％的粗醋酸從氧化塔 611塔頂擴(kuò)大部分連續(xù)流入氧化液中間槽613，以備精制。氧化塔液位由LIC—6111控制在溢流口上200－800mm處，出料流量由FI6118指示。
當(dāng)氧化反應(yīng)出現(xiàn)異常，塔頂壓力急劇上升時(shí)，可用緊急手動(dòng)電磁閥HC611解除壓力，以防發(fā)生爆炸。塔頂部裝有防爆片，當(dāng)塔頂壓力升至0.28MPa時(shí)，爆破片自動(dòng)沖開。
當(dāng)氧化塔611發(fā)生事故或臨時(shí)停車檢修時(shí)，氧化液放入事故放料槽110Ⅰ或110Ⅱ內(nèi)暫存，或送入蒸發(fā)器614中進(jìn)行處理。
