精餾集成技術在石化資源綜合利用過程中的應用-20120528-全國精細化工精餾會議-顧正桂

1、祝全國精細化工精餾會議圓滿成功！,顧正桂2012-06-08,,精餾集成技術在精細化學品綜合利用過程中應用（一）顧正桂2012-06-08,,苯胺合成和分離過程中合成氣與分離裝置之間的熱集成方法和工藝,,一、技術背景1、苯胺重要性 苯胺作為一種有機中間體廣泛應用于合成材料、橡膠助劑、染料、顏料、醫(yī)藥、農(nóng)藥及精細化工中間體的生產(chǎn)。尤其是作為MDI的生產(chǎn)原料,具有很大的市場潛力,由其制得的化工產(chǎn)品和中間體有300多

2、種,開發(fā)利用前景十分廣闊。2、目前生產(chǎn)方法 目前研發(fā)的苯胺制備方法有硝基苯液相催化加氫工藝、固定床氣相催化加氫及流化床氣相催化加氫工藝，工業(yè)化生產(chǎn)普遍采用流化床氣相催化加氫工藝，生產(chǎn)過程為：硝基苯和過量H2在流化床內反應，反應后的混合氣體經(jīng)旋風分離器從床頂逸出，溫度為220℃左右，經(jīng)過兩次冷卻至95℃左右，通過氣液分離器脫氫；脫氫后液體再經(jīng)三次冷卻至50℃左右，在苯胺水分離器中進行分離，得到粗苯胺和苯胺廢水；苯胺廢水去回收苯胺

3、汽提塔回收苯胺，苯胺廢水經(jīng)汽提塔回收苯胺后，底部廢水去生化處理；粗苯胺進入初餾塔除去低沸點雜質,頂部去苯胺水分離器，底部送至精餾塔進行精餾，塔頂出苯胺成品，塔底為焦油。,,3、存在問題 采用上述工藝可以得到99.9%苯胺，但存在嚴重浪費能源和產(chǎn)生大量副產(chǎn)物問題，合成氣需要經(jīng)過兩步冷凝，實現(xiàn)氫與其它組分的分離，脫氫后液體再經(jīng)三次冷卻至50℃左右，在苯胺水分離器中進行液液分離，得到粗苯胺和苯胺廢水，冷凝和冷卻過程不僅浪費大量的熱量，

4、同時需要大量冷卻水；粗苯胺再經(jīng)過初餾和精餾精制提純，這個過程消耗大量的熱能，并需要大量冷卻水，能量利用不合理，同時在初餾和精餾過程中，苯胺收率僅為86%，將產(chǎn)生大量副產(chǎn)物，增加廢水處理難度，原工藝如圖1所示。,,,由初餾塔、精餾塔及回收塔構成，消耗能量見表1所示，處理1噸氫-水-苯胺-焦油合成氣的能耗為1.53×106KJ/t，冷卻水用量44.5噸/t。表1 原工藝能量消耗情況,,二、側線精餾熱集成技術 針對現(xiàn)有技術

5、的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種苯胺合成和分離過程中合成氣與分離裝置之間的熱集成方法和工藝，通過塔釜換熱器和進出換熱器實現(xiàn)合成氣與分離裝置進出料之間換熱，不僅實現(xiàn)熱量回收，同時達到脫氫、脫水及苯胺精制的目的。本發(fā)明采用五次熱交換和一次冷卻代替原有工藝兩次冷凝和三次冷卻，減少兩次冷凝和三次冷卻過程中熱量損失和冷卻水的用量，顯著降低生產(chǎn)所需能耗和冷卻水用量，處理1噸氫-水-苯胺-焦油合成氣的能耗由原有工藝1.53×106KJ/t

6、降為0.34×106KJ/t ，能耗可降低77%以上。,,圖1 連續(xù)側線出料精餾與回收塔熱集成分離氫-水-苯胺-焦油的工藝,,圖2 集脫焦油、顆粒和加熱功能于一體的再沸器,,,表2 分離過程工藝條件,,,表3 不同部位換熱器和冷凝器溫度變化情況,,萃取精餾集成技術在石化資源綜合利用過程中應用（二）顧正桂2012-06-08,,前 言 目前，我國芳烴產(chǎn)量為33.06×106t/a以上，2010年將達

7、到41.1×106t/a以上。加強芳烴開發(fā)，尤其加強重芳烴具有巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。 重芳烴開發(fā)關鍵在技術，深加工關鍵是設備。,,1、C9芳烴開發(fā)利用現(xiàn)狀 2、C9芳烴開發(fā)研究方案 3、C10芳烴開發(fā)利用現(xiàn)狀 4、C10芳烴開發(fā)研究方案 5、深加工關鍵設備,,1. C9芳烴開發(fā)利用現(xiàn)狀 1.1 C9芳烴主要物性及用途

8、 1.2 C9芳烴市場供求 1.3 C9芳烴開發(fā)利用現(xiàn)狀,1.1 C9芳烴物性及用途,表1-1 加氫C9芳烴物性及組成,圖1-1 C9芳烴的用途,1.2 C9芳烴市場供求,表1-2 2000年～2010年我國計劃和已建成的乙烯裝置,目前，我國裂解C9的產(chǎn)量為1.06×106t/a以上，2010年將達到1.1×106t/a以上。2008年，世界乙烯產(chǎn)能為1.3×108t/a，裂解C9的產(chǎn)量

9、已達到8.23×106 t/ a。,,10%,59.5萬噸/年,1.3 C9芳烴開發(fā)利用現(xiàn)狀,表 1-3 C9芳烴深加工技術的分析對比,表1-4 國內外歧化反應技術,2. C9芳烴開發(fā)研究方案2.1 多股連續(xù)側線出料精餾實驗探索2.2 萃取精餾實驗探索 2.3 實驗結果討論,2.1 多股連續(xù)側線出料精餾實驗探索,圖2-2 多股連續(xù)側線出料精餾裝置,2.2 萃取精餾實驗探索,圖2-3 萃取精餾及溶劑回收實

10、驗裝置,表2-2 分離過程各個餾分的組成及含量,,多股連續(xù)側線精餾粗品,萃取精餾成品,本課題通過多股連續(xù)側線出料精餾和萃取精餾集成的方法提取三甲苯餾分，加氫裂解C9芳烴經(jīng)預處理之后，富含三甲苯餾分的含量提高到90.87%，收率為76.49%，且可以得到含量為80.49%雙環(huán)戊烷餾分；在萃取精餾中，富含三甲苯餾分的含量提高到98.63%，收率為92.64%。該過程不僅分離效率高，且分離過程的能耗大大降低，節(jié)約生產(chǎn)成本，工業(yè)化生產(chǎn)的潛力巨

11、大。,3. C10芳烴開發(fā)利用現(xiàn)狀3.1 C10芳烴主要產(chǎn)品及用途3.2 C10芳烴主要產(chǎn)品價格及市場需求3.3 C10芳烴開發(fā)利用現(xiàn)狀,表3-1 揚子石化催化重整裝置C10原料組分表,3.1 C10芳烴主要產(chǎn)品及用途,,,,圖3-1 C10芳烴主要產(chǎn)品及用途,3.2 C10芳烴主要產(chǎn)品價格及市場需求,,,,,表3-2 C10原料主要產(chǎn)品價格及需求表,,,3.3 C10芳烴開發(fā)利用現(xiàn)狀,表3-3 國內均四甲苯、萘、甲基萘生產(chǎn)廠

12、家,表3-4 國內均四甲苯、萘、甲基萘主要生產(chǎn)技術,表3-5 國內均四甲苯生產(chǎn)方法優(yōu)缺點,表3-6 3種萘結晶方法優(yōu)缺點,4. C10芳烴開發(fā)研究方案4.1 連續(xù)多股側線精餾實驗探索4.2 萃取精餾實驗探索4.3 連續(xù)多級結晶實驗探索 4.4 實驗結果討論,4.1 連續(xù)多股側線精餾實驗探索,圖4-1 連續(xù)多股側線精餾實驗裝置圖、模擬圖,4.2 萃取精餾實驗方案,T-1—萃取精餾塔; T-2—再生塔;T-3

13、—回收塔,圖4-2 萃取精餾工藝裝置圖、模擬圖,4.3 連續(xù)多級結晶實驗方案,M-1 結晶原料罐 B1 一次結晶裝置 B2 二次結晶裝置 TANK-1 母液儲罐 TANK-2 晶體儲罐,圖4-3 連續(xù)多級結晶裝置圖、模擬圖,4.深加工關鍵設備設備1：連續(xù)多股側線出料精餾裝置,圖1 多股連續(xù)側線出料精餾裝置,,設備2：連續(xù)萃取精餾裝置,圖3 萃取精餾及溶劑回收裝置,,設備3：連續(xù)多級

14、結晶裝置,M-1 結晶原料罐 B1 一次結晶裝置 B2 二次結晶裝置 TANK-1 母液儲罐 TANK-2 晶體儲罐,圖4 連續(xù)多級結晶裝置圖,[1]顧正桂，球形夾套式攪拌萃取結晶與過濾結合裝置，ZL200720036692.035.[2]顧正桂，皂化、過濾與逆流萃取組合裝置，ZL200720046361.5,,設備4：連續(xù)滾筒噴淋式結晶器,[1]顧正桂,連續(xù)滾筒噴淋式結晶器,ZL2

15、00820238388.9,,美麗的南京師范大學,顧正桂2012-05-26,南京師范大學是進入國家“211工程”重點建設的江蘇省屬重點大學。它的主源可追溯到1902年創(chuàng)辦的三江師范學堂， 1952年全國高校院系調整時，在原南京大學、金陵大學等有關院系的基礎上組建南京師范學院。1984年改辦成南京師范大學,1999年原化工部南京化工動力?？茖W校并入。 南京師范大學擁有仙林、紫金、隨園三個校區(qū)，占地面積4500畝。設有21個院

16、（部），擁有教職工4159人，其中專任教師和專職研究人員2176人，中國科學院院士1名，教授476人，副教授591人。 全日制在校本科學生22008人，博士研究生1285人，碩士研究生7718人，專業(yè)學位研究生1766人,民辦本科20000萬人。擁有博士學位授權一級學科19個，博士學位授權點109個，碩士學位授權點119個，專業(yè)碩士學位授權點21個；本科專業(yè)102個；博士后流動站7個。,前進中的江蘇沿江化工資源開發(fā)研究院（三）

17、（江蘇省萃取分離工程技術研究中心）,顧正桂2012-05-08,,,1986年精細化工專業(yè),,,2007年 江蘇省生物醫(yī)用材料重點實驗室2008年南京市批準 南京市萃取分離工程技術研究中心,,1998年經(jīng)江蘇省教育廳批準 江蘇紫江化工技術中心,1952生命科學系1998生命科學學院,,,2009年江蘇省批準 江蘇省萃取分離工程技術研究中心2009年

18、 江蘇省化工廢棄物綜合利用重點實驗室(籌)2010年南京市批準 南京市院士工作站、南京市分離集成與應用工程技術中心2011年江蘇省批準 江蘇省院士工作站、江蘇省研究生工作站,,1997年經(jīng)江蘇省教育廳批準，江蘇省工商管理局注冊成立的“產(chǎn)學研”獨立科研機構，集科研和生產(chǎn)于一體。具有江蘇省萃取分離工程技術研究中心、江蘇省研究生工作站、南京市分離集成與應用工程技術研究中心、南京市院士

19、工作站及江蘇省院士工作站（合作）平臺。 現(xiàn)在職人員43人， 29人具有碩士以上學位，17人具有高級職稱，在職人員中，23人從事基礎研究工作，12人從事中試研究，8人從事工業(yè)化研究和管理工作。 擁有完善液液萃取實驗室、萃取精餾實驗室、催化反應精餾實驗室及仿真實驗室，建立150噸/年萃取分離集成中試研究裝置，2010年實現(xiàn)1000噸/年電子級甲縮醛生產(chǎn)。與南化集團研究院合作建立了精細化學綜合利用中試裝置，與揚子石化合作建立了

20、重芳烴綜合利用中試裝置，科研面積達到3760m2,形成一流水平的基礎研究平臺。 近五年申請專利107多項，97多項專利授權或公開，53項專利實現(xiàn)轉化，取得1項國家級及2項市級科技獎勵，在研國家與地方項目21項，在資源綜合利用與深加工研究領域與南化集團研究院、揚子石化研究院、南京醫(yī)藥集團有限公司、江蘇華達化工集團有限公司及江蘇鐘山化工有限公司等建立長期“產(chǎn)學研”合作關系。,江蘇沿江化工資源開發(fā)研究院基本情況,,位于化學工業(yè)園反應精