李霽峰

（天津渤化永利化工股份有限公司,天津 300000）

1 概述

1.1 丁辛醇裝置馳放氣系統(tǒng)

由于低壓法羰基合成反應存在一定副反應物的生成，并且隨著銠催化劑活性的降低，選擇性下降，轉化率降低，副反應物及未參與反應的原料丙烯將會隨著時間的推移而逐漸增加。在此過程中這部分氣體從系統(tǒng)循環(huán)回路中連續(xù)排出[1]，馳放氣中含有大量的丙烷和丙烯[2]，具有較高的回收利用價值。目前系統(tǒng)內尾氣進入燃料氣總管或者直接排入火炬，不僅造成資源的巨大浪費，還會對環(huán)境造成污染。由于受壓縮能力和冷凝溫度的制約，采用傳統(tǒng)的壓縮冷凝工藝無法對其進行回收[3]。

1.2 丁辛醇裝置所在園區(qū)內的燃料氣平衡情況

1）可燃氣的需求是煤氣化的粉煤灰干燥，單臺爐設計用量：如果燃料氣為粗合成氣消耗為3000m3/h,PSA 尾氣為2500 m3, 閃蒸氣為4000 m3。按照最大量，兩臺爐最大用氣量為8000 m3/h。

2）全廠燃料氣供給量：氣體精制工序尾氣：7643 m3/h；甲醇合成閃蒸氣+尾氣：5865 m3/h；甲醇精餾不凝氣：363 m3/h；丁辛醇羰基合成系統(tǒng)：1089 m3/h；丁辛醇加氫系統(tǒng)尾氣：1316 m3/h。

3）全廠可用可燃氣體總量為（主要是氨醇分廠和丁辛醇分廠）：16276 m3/h。

4）最小富裕量為8276 m3/h。

5）如果尾氣回收改造方案實施，需要燃料氣1089 m3/h，回收完后有781 m3/h 的可燃氣（可燃成分62%）返回廠區(qū)的燃料氣總管，差額為308m3/h。此時，可燃氣的富裕量為7968 m3/h。因此尾氣回收裝置可以減輕整個園區(qū)的排放壓力。

1.3 市場需求分析

該尾氣回收方案的產(chǎn)品為液化氣和混合丁醛，其市場情況如下：

回收總量：5500t/a(其中丁醛1000 t/a)左右。

液化氣作為工業(yè)和民用能源產(chǎn)品之一，具有廣闊的市場空間和廣泛的用途。近5a 的價格區(qū)間為 2800～5500 元/t，平均價格在 3800 元/t 左右，目前液化氣的市場價格在4500 元/t 左右。

混合丁醛主要是下游客戶分離提純后，正丁醛用于生產(chǎn)三羧二甲基丙烷，異丁醛用于生產(chǎn)新戊二醇。目前市場價格在5000 元/t 左右，近5a 的平均價格在4700 元/t 左右。

液化氣和混合丁醛的加權平均單價約4000元/t（不含稅價格為3418 元/t）。

2 尾氣回收改造方案

2.1 丁辛醇裝置尾氣規(guī)格

可考慮回收的四股尾氣（丁辛醇全部為聚合級丙烯進料，排放量及含量）：

1)2# 羰基合成反應器頂部放空，原料氣組分：CH4、C3H8、C3H6、丁醛、N2+Ar、H2、CO2、CO、H2O，分別為：17.3%、19.8%、12.6%、1.9%、15.9%、12.7%、15.6%、3.9%、0.1%。流量：868kg/h;壓力：1.63MPag。2）高壓蒸發(fā)系統(tǒng)放空，原料氣組分：CH4、C3H8、C3H6、C4H6O、N2+Ar、H2、CO2、CO，分別為 ：26.2% 、9.1% 、5.6% 、4.9% 、32.2% 、14.3% 、3.7%、4.1%。流量：190 kg/h，壓力：0.7MPag。3）低壓蒸發(fā)系統(tǒng)流量，原料氣組分：CH4、C3H8、C3H6、C4H6O、N2+Ar、H2、CO2、CO，分別為：1.1%、38.2%、23.8%、20.4%、3%、0.6%、12.5%、3.9。流量：187 kg/h，壓力：0.065MPag。4）穩(wěn)定塔系統(tǒng)流量，原料氣 組 分 ：CH4、C3H8、C3H6、C4H6O、N2+Ar、H2、CO2、CO，分別為：2.8%、4%、7%、6.6%、1%、27.4%、0.2%、50.2%。流量：185 kg/h，壓力：0.43MPag。

2.2 丁辛醇裝置尾氣回收方案

2.2.1 工藝技術

丁辛醇裝置三股低壓氣經(jīng)壓縮機升壓后與羰基合成反應系統(tǒng)的高壓弛放氣混合，混合氣體經(jīng)循環(huán)水冷卻至一定溫度后進入吸收塔，吸收劑從塔頂進入，將尾氣中的丙烯和丙烷吸收下來，未被吸收的 CO2、CO、N2、H2等塔頂不凝氣送至火炬氣管網(wǎng)；吸收下來的丙烯、丙烷混合液送入解吸塔進行解吸，解吸塔塔頂采出的丙烯和丙烷混合液作為液化氣送至液化氣儲罐。如圖1 所示。由于丙烯丙烷沸點接近，較難分離，因此這項方案的技術關鍵是利用高效節(jié)能的單元設備[4]，降低成本，提高效益。

圖1 尾氣回收系統(tǒng)流程簡圖

2.2.2 主要設備

非標設備：吸收塔、解析塔、脫重塔，各1 套；換熱器，9 臺；緩沖罐，2 臺；定型設備：壓縮機，2臺（一開一備）；泵，8 臺。

2.2.3 公用工程消耗及單價（見表 1）

表1 公用工程消耗及單價

2.2.4 產(chǎn)品規(guī)格（見表 2）

表2 產(chǎn)品規(guī)格

3 經(jīng)濟效益測算

3.1 按照100%聚合級丙烯進料的工況，通過建立物流平衡圖對尾氣回收方案進行測算，如圖2。

3.2 通過模擬100%全部聚合級丙烯以及30%化學級丙烯兩種工況，測算經(jīng)濟收益如表3 所示。

圖2

通過表3 中的盈虧平衡點[5]分析可以看出，無論使用哪種原料，該方案的抗風險能力都處于較高水平。隨著丁辛醇裝置規(guī)模增加，靜態(tài)效益也在提高，但裝置達到一定規(guī)模時，靜態(tài)效益增加幅度也逐漸減小[6]，只能通過挖潛降耗來提高靜態(tài)效益。

表3 經(jīng)濟效益測算表

4 結果與討論

綜上所述，即使是在丁辛醇裝置全部使用聚合級原料丙烯的情況下，尾氣回收方案仍可實現(xiàn)利潤299 萬元/a，與此同時還減輕了全廠燃料氣過剩的負擔，有利于環(huán)境保護，因此綜合考慮該方案具備可實施的條件。