張宇 楊益

重慶建峰新材料有限責(zé)任公司，中國·重慶 408601

1 引言

1,4-丁烯二醇（簡稱BED）可用于2,5-二氫呋喃、正丙基二氧七環(huán)等精細化學(xué)品的制備，是重要的精細化工產(chǎn)品。近年來隨著環(huán)保形勢日趨嚴峻，生產(chǎn)BED小型化工企業(yè)由于缺乏周邊配套設(shè)施依托，其裝置產(chǎn)能將受到一定影響，大部分企業(yè)面臨停產(chǎn)或搬遷[1]。預(yù)期近2～3年內(nèi)BED市場空白進一步擴大，BED產(chǎn)品的市場趨勢較好，某司BED擴能勢在必行。而制約某司BED產(chǎn)能擴展的因素之一是精餾裝置的處理能力。因此，某司有必要深入研究提升BED精餾處理能力的可行性。

英威達炔醛法生產(chǎn)BDO裝置低沸塔BR-V8402為填料塔，原用于BDO精餾，后由于工藝調(diào)整，目前該塔處于閑置狀態(tài)[2]，具有再利用價值，可用于BED精制，隨著市場發(fā)展，某司在BED領(lǐng)域逐隨著BED產(chǎn)能的逐步擴大、BED產(chǎn)品品級的豐富，有必要提前研究提高精制產(chǎn)能的可行性，有利于盤活閑置資產(chǎn)。

以Aspen為計算工具，模擬不同位置、不同純度BED精制白丁烯、精丁烯的技術(shù)可行性，并在其基礎(chǔ)上討論了當(dāng)前使用V8402開展BED精制生產(chǎn)的經(jīng)濟可行性，探究BDO低沸塔V8402用于BED精制可行性。

2 可行性探究

2.1 工作思路

Aspen模擬是大型通用流程模擬系統(tǒng)，是公認的標準大型流程模擬軟件，應(yīng)用案例多，應(yīng)用效果好。首先是開展技術(shù)可行性論證。項目擬基于V8402低沸塔裝置，以不同純度BED為原料，通過Aspen模擬，考察制備白丁烯級BED技術(shù)可行性。其次是展開經(jīng)濟性可行論證?；谀M數(shù)據(jù)，計算V8402低沸塔上不同純度BED制備白丁烯級BED的成本，對照當(dāng)前BED精制成本，考察經(jīng)濟可行性。

2.2 技術(shù)可行性分析

2.2.1 塔板數(shù)計算

低沸塔V8402全塔采用3段散堆填料，填料類型分別為25#IMTP、40#IMTP、40#IMTP、填料高度分別為4m、4.1m、4.1m。根據(jù)不同填料的比表面積簡單換算理論塔板數(shù)，理論塔板數(shù)暫定21塊，進料位置為第16塊塔板處。

2.2.2 其他參數(shù)設(shè)置

物料選擇：分別選擇脫水釜出口BED、粗丁烯、白丁烯進行模擬?；亓鞅龋?.5。進料速率：8000 kg/h。采出速率：5000/6000/7000 kg/h。壓力：3 kpag。

2.2.3 Aspen模擬數(shù)據(jù)

①粗丁烯精制BED模擬。

將96.5%的粗丁烯作為進料，具體進料組成為BED 96.5%、BYD 0.5%、BDO 1%、水2%，采出速度5000 kg/h條件下，在第2塊塔板處及以上，產(chǎn)品中BED的純度即可超過97%，但要保證BDO含量不超過1%，則需要在第17塊塔板以上采出產(chǎn)品，此時BED純度超過98.5%，達到精丁烯品質(zhì)。

5000 kg/h下各塔板采出物料組成見表1。

表1 5000 kg/h下各塔板采出物料組成

按照上述方法，繼續(xù)模擬采出速度6000、7000 kg/h條件下的結(jié)果，數(shù)據(jù)整理分析，隨著采出速率的提高，每噸BED采出的消耗會相應(yīng)降低，因此綜合能量消耗和產(chǎn)品純度，優(yōu)選地采出速度在7000 kg/h左右，能耗約308kcal/t。

②脫水后BED精制模擬。

將脫水后的粗品丁烯作為進料，具體進料組成BED 97.26%、BYD 0.71%、BDO 0.71%、水1.32%。

按粗丁烯精致BED模擬方法，分別對采出速度5000、6000、7000 kg/h條件下的結(jié)果，數(shù)據(jù)整理分析表示，在第16塊踏板處均可采出98.6%的BED。

③白丁烯進一步精制模擬。

將脫水后的粗品丁烯作為進料，具體進料組成BED 97.43%、BYD 0.19%、BDO 0.71%、水1.67%。用同樣的方法分別對采出速度5000、6000、7000 kg/h條件下的結(jié)果，數(shù)據(jù)整理分析顯示，在第16塊踏板處可采出99%的BED。

2.2.4 小結(jié)

根據(jù)現(xiàn)有條件下的模擬數(shù)據(jù)可見，以粗丁烯為原料，可以制得BED純度大于97%的白丁烯、BED含量大于98.5%的精丁烯。以白丁烯為原料可以制得純度大于99%的精丁烯，故使用V8402在技術(shù)上是可行的。

2.3 經(jīng)濟性分析

從經(jīng)濟性角度出發(fā)，受限于生產(chǎn)與精餾產(chǎn)能暫不匹配問題，當(dāng)前利用V8402開展精餾的經(jīng)濟性相對于BED現(xiàn)有精餾塔處理粗丁烯優(yōu)勢不明顯。根據(jù)某司當(dāng)前BED月產(chǎn)量300t的生產(chǎn)能力，根據(jù)V8402處理能力，每小時進料8t/h，僅37.5h即可完成對整月產(chǎn)品的處理，若二期擴能產(chǎn)量混合到一起精餾將進一步降低生產(chǎn)成本。

2.4 精餾方案選擇

根據(jù)實際運行情況，需增加儲罐，改為間歇精餾。將裝置產(chǎn)生的粗丁烯收集至儲罐中，每20天精餾1次。需要調(diào)整管路結(jié)構(gòu)，新增儲罐、泵、流量計等設(shè)備。BYD初品儲存在現(xiàn)有儲罐及新增儲罐中，通過現(xiàn)有BYD輸送泵輸送至低沸塔進料預(yù)熱器入口，經(jīng)過預(yù)熱后進入低沸塔，頂部出料后經(jīng)冷凝，分液、回流、采出產(chǎn)品，現(xiàn)有配套設(shè)施全部滿足控制需求，完全實現(xiàn)自動化控制。

2.5 生產(chǎn)成本的影響分析

在優(yōu)選方案二間歇精餾基礎(chǔ)上，我們比較了不同工段下可能影響生產(chǎn)成本的因素。詳細分析如下。

首先，為了儲存收集粗丁烯，需額外新增100m3儲罐1臺，以儲罐投入100萬元計，折舊10年，年產(chǎn)BED 3000t計，增加成本33.3元/t。在儲存中為降低BED雙鍵等基團的常溫緩慢氧化，需充裝氮氣。以每天消耗50m3氮氣計，氮氣0.5元/m3，折合BED成本上升約2.6元/t。

其次，間歇精餾會增加每次開車期間的蒸汽預(yù)熱費用及每次停車過程中的熱量損失費用，每次開車預(yù)熱蒸汽耗量約27.69t，每次停車熱量損失約46.15t，開停車消耗及損失合計73.84t/次，主裝置停車按3次/年計，本方案多增加開停車次數(shù)為6次/年，每年增加的蒸汽耗量為443.06t，蒸汽價格按151.33元/t，合計約6.7萬元/年。

同時，還會增加停車沖洗廢水，單次沖洗量按73.4t估算，合計廢水量為440.4t/年，廢水COD濃度約610mg/L，屬于低濃度廢水，當(dāng)前弛源化工現(xiàn)有污水處理站處理能力能滿足，但對現(xiàn)有污水排放總量有一定的影響。

再次，本項目需新增主要管線兩條，一條為BYD粗品儲罐→BYD輸送泵→E8403A/B，另一條為P8405A/B→BYD產(chǎn)品儲罐，配套相關(guān)管件、閥門，費用估算約15萬元。

最后，間歇精餾后，為防止殘余物料腐蝕精餾塔，以及殘余物料氧化變質(zhì)影響產(chǎn)品品質(zhì)，需考慮精餾后的設(shè)備維保。若精餾后不清洗精餾塔，則為降低氧氣等對精餾塔及其塔內(nèi)殘留粗丁烯的影響，需要在每次精餾后，充氮保護塔柱。以每天消耗50m3氮氣計，氮氣0.5元/m3，折合BED成本上升2.6元/t。

3 結(jié)語

從技術(shù)可行性層面，基于現(xiàn)有模擬數(shù)據(jù)，確認V8402可實現(xiàn)白丁烯、精丁烯甚至99%精丁烯的精制需要，從技術(shù)上論證了V8402精制BED在技術(shù)上是可行的?？蓪8402低沸塔作為有利于后期BED擴能后的備選生產(chǎn)精餾塔，也可作為BED擴能后，出現(xiàn)應(yīng)急條件的應(yīng)急精餾塔使用。同時有利于閑置設(shè)備利舊，有利于BED擴能工作的后續(xù)開展，對于BED后續(xù)擴能具有一定支撐意義。