丁醇生产中如何有效降丙烯单耗

卜凡 刘陕陕 张鑫

(兖矿鲁南化工有限公司，山东 枣庄 277000)

丁醇生产中如何有效降丙烯单耗

卜凡 刘陕陕 张鑫

(兖矿鲁南化工有限公司，山东 枣庄 277000)

本文主要就丁醇生产中如何有效降低丙烯单耗进行了简单论述，主要介绍了措施手段，具有效率高、成本低、收益高的特点，具有现实价值意义。

丙烯；措施；消耗

国内丁醇生产系统大多采用Davy低压羰基合成反应技术[1]，鲁南化工也是如此。15万吨丁醇生产项目[2]是鲁南化工2012年投料生产建设的，2013年7月15日一次投料并得合格的丁醇产品，目前正丁醇含量99.85%以上，异丁醇99.5%属于国家优等品技术处于国内领先水平。

1 影响因素

如何有效降低丙烯单耗关乎生产成本运算，我们通过长期的摸索找到了几个有效降低丙烯单耗控制的手段，成功将丙烯单耗由0.615降低至0.603。

我们利用动力学经验关联式

再根据丙烷生成速率动力学方程式[3]

我们将分析数据带入得到方程式中计算出理论值为0.600。可以看出将丙烯单耗从0.615降低至0.603是具有理论可行性的。为了找出切实有效的措施，我们从基本方程式“丙烯单耗=丙烯消耗/丁醇产量”出发逐个原因进行确认，最终，找到了影响丙烯单耗的最主要的几个因素，它们分别是：①催化剂活性；②H：C比值；③系统的加减量。

2 措施手段

(1)保护催化剂的活性 为了确保催化剂的活性，或者说如何减少催化剂的损坏在现实生产中有着重要的意义。母液中的催化剂为Tpp-Rh催化剂非常昂贵，在初始开车时我们母液催化剂每三年需要更换一次，而且丙烯单耗较高为0.615，但是经过我们的措施改进，催化剂的使用寿命已经可以延长至4年。最主要的手段就是在催化剂使用初期降低高低压蒸发器的出口温度。高低压蒸发器的作用是闪蒸，高压蒸发器将母液和丙烯分离，低压蒸发器将母液与产品丁醛进行分离，经过我们长时间的数据分析发现，催化剂的失活和重组分的生成的反应场所主要是在高低压蒸发器中，而高温是反应必备条件，在保证蒸发量的同时降低蒸发器出口温度可以有效减少催化剂的损坏。Davy公司的技术指标高压出口温度为130℃低压出口温度为120℃，当催化剂反应后期可以将温度提高至145℃。经过催化剂的重新制备我们根据蒸发量公式推导发现降低出口温度一样可以满足蒸发量，经过摸索，在催化剂使用初始阶段高压温度124℃，低压温度113℃可以达到生产需要。

保护催化剂的第二项措施就是监控净化后的丙烯和合成气中S、Cl含量，S、Cl含量高会损害催化剂的活性，伴随着副反应增多，故此确保S、Cl均在0.1ppm以下，当超过1ppm就需要考虑更换净化系统的净化剂了，合成气净化流程见图1，丙烯净化流程见图2。

图1 合成气净化系统图

(3)H：C比值的控制 H：C比值决定了反应物的分压直接影响到正异丁醛比，CO的分压决定正异丁醛比值，CO分压提高将导致高正异比降低，但是H2的分压越高越容易生产副反应丙烷，造成丙烯单耗高，因此一个合适的H：C比将有利于降低丙烯单耗。

通过长期摸索和查找相关资料，经过计算与参考指标进行比较我们将H：C比值设定为1.03由于H：C比值不是一个恒量我们将H：C比的上下波动规定在1.01-1.05之间，这样就为我们的操作提供一定弹性。由于合成气原料有变压吸附系统提供，原料气中组分的变化将直接影响到最终进系统中的H：C比值，根据实际数据的比对和计算除去气体中惰性气体的比例，再根据变压吸附在线分析为CO含量，我们将合成气中CO含量定位48.3%上下波动范围为48.1%-48.5%，有利于变压吸附调节。调节手段为合成气入工段压力控制在2.18MPa以上，不高于2.35MPa通过向合成气中补充H2量每次动作1%阀位，密切与变压吸附联系。当成分波动不是很大时，CO含量微高或微低我们通过自身H2补给阀进行微调，调节幅度每次不超过0.3%开度。

(3)避免自身设备原因加减负荷 再现实生产中由于各种原因系统加减量的情况时有发生，减量系统见图3。

图3 系统减量图

可以看出系统减量时，丙烯单耗是降低的，系统加量时与之相反。但是随着回复生产系统负荷加量，丙烯单耗一定提高，考虑每次加减量的原料损耗，系统频繁加减严重影响丙烯单耗。我们经过统计发现由于一号羰基反应釜冷却器冷却效果差造成的系统加减量占了整个系统加减量次数的82%，解决了冷却器效果差的问题就能很好的避免因系统自身原因。主要利用温度驱动力Q＝U AΔTLM

Q＝热负荷(变量)

U＝总的热交换系数(固定值)

A＝换热器面积(固定值)

ΔTLM＝长度温度驱动力的平均值(变量)

我们将设备参数带入方程式计算出循环水上水温度在29℃以下，水压在0.4MPa以上。通过开双泵双风机等手段可以有效保证循环水的上水温度，同时每年对冷却器进行专业清洗可以有效的减少因管壁锈蚀而造成冷却效果差的问题。

3 结论

通过措施的实施取得了很好的效果，生产消耗记录见表1。

据计算丙烯总消耗3790.76t，丁醇产量6316.62t近期的丙烯损耗20t，丙烯单耗计算结果为(3790.76+20)/6316.62≈0.603。与产耗表进行了比较发现只有9月7日高于目标值，目标完成率91.6%。

通过以上措施实施使我们的丙烯单耗基本维持在0.603左右，直接经济效益831.9万元，有着成本低、见效快、收益高的特点，具有很强的可操作性。

表1 系统产耗记录表

[1]史瑾燕，邹佩良，张俊先.低压羰基法生产丁辛醇工艺技术进展[J].化工中间体，2008(7)：15－17.

[2]武金锋.年产 15 万吨丁醇装置的可行性研究[D].上海:华东理工大学，2011.

[3]张伏生. 低压羰基合成生产丁辛醇装置的模拟[D].北京:北京化工大学，2005:70.

个人简介：卜凡(1989- )，山东枣庄人，助理工程师，主要从事丁醇生产技术工作。

How effective propylene consumption reduction in the production of butanol

Bu Fan Liu Shanshan Zhang Xin
(Yancon Cathay Coal Chemicals Co, Ltd., Zaozhuang 277000, China)

This paper is how to effectively reduce the propylene consumption in the production of butanol were described simply,mainly introduced the measures means,has the characteristics of high efficiency,low cost,high yield,has practical value.

propylene; measures; consumption