糠醛精制装置能量综合利用分析课件.ppt
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- 糠醛 精制 装置 能量 综合利用 分析 课件
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1、糠醛精制装置能量综合利用分析v糠醛的性质、用途以及糠醛精制设备v糠醛精制技术现状及技术进展v糠醛精制的基本原理及工艺流程v糠醛精制装置七大系统v装置能量综合分析v系统优化方案一、糠醛的性质、用途以及精制设备 表1-1 糠醛的性质项目性质项目性质分子量M96.08自燃点320比重D2041.1598冰点-35.5沸点161.7比热20401.7395J/g.闪点(开)60汽化潜热(常压)449.522J/kg颜色无色透明折光率2001.5261气味苦杏仁味凝点-36.5状态(常温常压)液体与水共沸温度(常压)97.45学名呋喃甲醛水共沸物含醛%35物理性质v糠醛属于杂环的呋喃族醛类,常温下是无色
2、透明的液体,有苦杏仁味,在润滑油溶剂精制中具有很好的选择性和适宜的溶解能力,能和水部分互溶,其比重为1.1598,沸点为161.7 ,35下糠醛在水中的溶解度是6.3%,水在糠醛中的溶解度是6.1%(重),能与水形成共沸物,常压下的共沸点是97.45,共沸物的组成为糠醛占35%,水占65%(重)。化学性质v糠醛的结构式:H-CC-H H-CC-C-H /O Ov糠醛的化学安定性差,在空气、光线和温度的作用下易发生氧化,颜色先变成浅黄色,然后是黄色、褐色,一直到黑色,特别是在受热超230时会发生分解,生产胶质,并缩合成焦炭。在有机酸存在下加速氧化,生成糠醛(C4H3COOH),由于糠醛具有在酸性
3、条件下易氧化成胶质的性质,因而要经常化验糠醛的酸值,如:设法降低原料油的酸值;加入适量的弱碱;避免与空气接触等。在操作中要控制好炉温,避免糠醛在高温下分解、氧化。糠醛贮罐内采用精制后的润滑油油封或使用氮封。v糠醛制造v(1)糠醛又名呋喃甲醛(C5H4O2),具有苦杏仁味的浅黄色至琥珀色透明液体,贮存中色泽逐渐加深,直至变为棕褐色。v 植物纤维的多缩戊糖水解可得糠醛,如玉米芯、棉籽壳、甘蔗渣、稻壳等。v(2)表1-2糠醛质量指标指标名称指标名称指标指标检验方法检验方法检验项目检验项目优级品优级品一级品一级品相对密度相对密度(d(d20202020)1.1601.1601.1611.1611.15
4、91.1591.1611.161GB1926-80GB1926-80中三第中三第9 9条条折光率折光率(n(nD D2020)1.5241.5241.5271.5271.5241.5241.5271.527GB1926-80GB1926-80中三第中三第1010条条水分,水分,/0.050.050.20 0.20 GB1926-80GB1926-80中第中第1111条条酸度,酸度,n/L n/L 0.0080.0080.0080.008GB1926-80GB1926-80中三第中三第1212条条糠醛含量糠醛含量,/,/99.0 99.0 98.598.5GB1926-80GB1926-80中三
5、第中三第1313条条馏程:馏程:GB1926-80GB1926-80中三第中三第1414条条初馏点,初馏点,155155150150158158前馏分,前馏分,mLmL 3 3158158164164馏分馏分,mL,mL94.0 94.0 92.0 92.0 总馏出量,总馏出量,%999998.598.5干点,干点,170170170(170(终馏点终馏点)残渣,残渣,%1 1硫酸盐硫酸盐(SO4)(SO4)无无GB1926-80GB1926-80中三第中三第1515条条糠醛的发展v糠醛是一种重要的化工原料,具有广阔的应用前景。广泛应用于石油炼制、石油化工、化学工业、医药、食品及合成橡胶、合成
6、树脂等行业的重要有机化工原料和化学溶剂。v早在1821年,Doebernier首先发现了糠醛,随后,人们对其物理化学性质及其合成方法进行了深入的研究。v1922年,美国Quaker Qats公司首先实现了糠醛的工业化,主要应用于木松香脱色和润滑油精制方面,实现了糠醛在工业领域的应用。v20世纪40年代,糠醛广泛应用于合成橡胶、医药、农药等领域。v60年代以后,随着糠醛衍生物的开发,特别是呋喃树脂在铸造业的广泛应用,极大地促进了糠醛工业的发展。v70年代后,随着能源危机和石油价格的上涨,利用可再生的农材废料生产高附加值的糠醛,并发展其下游化工产品,受到人们越来越多的重视。糠醛精制装置的主要设备v
7、换热设备:换热器、冷凝器、重沸器、冷却器、加热器v塔设备:汽提塔、抽提塔、蒸馏塔、闪蒸塔、干燥塔v加热炉:管式加热炉v泵v换热设备:将一种 温度较高的热流体 的热量传给另一个 温度较低的冷流体 的设备。v蒸馏塔作用:将液体混合物 分离成各种组分。v抽提塔:抽提塔是装置的核心,如果抽提塔出现结焦堵塞的情况,装置必须停工处理。v加热炉二、技术现状和技术发展糠醛精制装置技术现状v(1)中石油典型糠醛精制装置现状v(2)中石油典型糠醛精制装置现状,装置名称装置名称加工能力加工能力20082008年年20082008年能耗年能耗物耗物耗工艺特点和现状工艺特点和现状/万万t t加工量加工量/万万t t/k
8、gEO/kgEOt-1t-1Kg/Kg/t t原料原料燕山燕山糠醛精制糠醛精制2121未开工未开工抽提塔用抽提塔用FG-FG-型规整填料改造成型规整填料改造成二段抽提二段抽提糠醛精制糠醛精制707051.151.117.4517.450.450.45济南济南252513.4913.4936.490.910.91南阳南阳151513.2613.2622.1622.161.621.62荆门荆门糠醛精制糠醛精制303030.230.219.9819.981.061.06糠醛精制糠醛精制303016.8816.8819.981.06二效回收二效回收高桥高桥252521.2621.2621.3721.3
9、70.850.85二效回收,原料脱气不吹气二效回收,原料脱气不吹气茂名茂名糠醛精制糠醛精制222221.2921.2922.822.80.800.80糠醛精制糠醛精制373735.4635.4616.3016.300.450.45v(3)中石化股份糠醛装置现状v2008年中石化糠醛装置技术指标 能耗平均20.38千克标油/吨,最高36.49千克标油/吨,最低16.30千克标油/吨(大部分装置在2022千克标油/吨之间)。精制油收率平均75.31%,最高为82.09%,最低为67.15%。糠醛能耗平均0.78kg/t原料,最高为1.65kg/t原料,最低为0.45kg/t原料。糠醛精制技术进展1
10、.萃取塔的发展历程:(1)润滑油精制过程经历了从混合澄清槽到填料塔,再发展到转盘塔,再向填料塔发展的过程。v随着工业技术的迅速发展,润滑油广泛应用于国民经济的各个领域,对其品质的要求也越来越高。v因当时填料水平低,美国的SHELL公司、TEXAS发展有限公司相继开发了用转盘塔精制润滑油的工艺。v(2)用转盘塔精制润滑油的工艺结果表明:无论是油品生产量还是品质指标,都较以前有了很大的提高。v(3)萃取的物理过程是在萃取塔中经过多级逆流接触实现的,过程中传质效率主要受扩散控制,因此在萃取塔中要取得较高的萃取效率,就必须提高设备的传质面积和传质系数。v(4)在已有的工业装置中,糠醛精制萃取塔一般采用
11、转盘塔,塔内主要由若干块转盘和固定盘构成,传质面积较小,转盘在旋转时,将溶剂分散为很小的液滴,而接近刚性球的液滴其扩散传质系数较小,因此,从传质面积和传质系数两方面来看,转盘萃取塔不是一种高效萃取设备。v(5)近年来由于新型填料的发展,抽提塔由转盘塔改造成填料塔已成为趋势。萃取塔经历了从内驱动转盘、外驱动转盘、短矩阶梯环填料、QH-1扁环填料、两段萃取等几个阶段的发展。v(6)萃取塔效率不断提高,萃取塔理论级数从外驱动转盘塔的2.5级提高到两段萃取的5.0级。在达到同样的精制深度下,精制油收率提高了4.58个百分点,装置加工能耗降低了487.5 MJ/t,取得了良好的经济效益。v(7)目前在中
12、国石油包括有3套糠醛装置抽提塔仍采用老式转盘塔,其它14套糠醛精制装置全部改造成填料塔。v中石化糠醛装置也基本是填料塔,茂名分公司目前采用的是复合塔。v2.茂名分公司在糠醛精制方面进行的探索(1)转盘塔、填料塔的优点 转盘塔:具有通量大、结构简单、操作稳定、传质好。填料塔:传质效率高,糠醛与馏分油凝聚好,充分接触。v(2)转盘复合塔的特点 把两者的优点结合起来,就组成转盘填料复合技术。而转盘-填料的复合应用,按照转盘分散和填料凝聚的理论分析,证明转盘填料复合塔既保持大通量,又能使液滴分散凝聚分散充分。v(3)复合塔结构 不改变原塔的基本结构:28层转盘不变,在定环之间的空隙位置安装了26层填料
13、,每层由六笼散装矩鞍环填料组成,并将萃取塔精制液、抽出液沉降段的镇静层的陶瓷填料更换为散装矩鞍环填料。v(4)填料装填特点 全塔装置填料共12.3m3,填料装填率为40.6。填料采用了0.20.3的极低高径比,使填料在乱堆时也能体现一定程度有序排列的特点,从而降低流体通过填料层的阻力,有效地抑制两相非理想的流动,从而有助于进一步提高处理能力和传质效率。v3 新型分布器的筛选应用v(1)不设分布器h2h1糠醛原料图-2 分布图v(2)切向进料 糠醛溶剂从塔上部切向进入塔内,原料油从塔下部切向进入塔内,在转盘转动及密度差作用下,糠醛连续相呈不均匀斜向下分布,而原料油分散相则呈不均匀斜向上分布,然后
14、两相逆流接触进行传质,分布状况如图2所示,两相充分接触范围由理想高度(h1)减小到实际高度(h2),这就意味着相互接触的有效面积减少。v(3)分布器设置v将(h1h2)这一高度完全利用,使两者进入塔内能均匀分布,充分接触,便可增加传质面积,提高精制效果,在保证产品质量的前提下,降低醛油比,从而提高塔的处理量。原料进料的分布 糠醛进料的分布v(4)分布器应用效果v通过分布器的分布作用,使液液分散均匀,充分利用了抽提段的空间,增加了传质面积,从而促进表面更新,提高了抽提效果。v由于精制效率的提高,改造后醛油比降低,但却得到更优的精制油质量,使得抽提塔的操作弹性增大,给装置提高加工量及降低能耗等优化
15、提供了有利条件。v4 沉降分离技术的应用(1)沉降分离的目的v为适应装置加工不同的原料油,增加装置生产操作的弹性。v操作过程中由于原料性质变化(如处理非大庆原料油时原料重度增大),或在操作波动(如转盘转速过大、界面过高)时,造成精制液含醛增大,精制油收率降低。这样含醛高的精制液直接进入精制液回收系统时必然大大增加加热炉热负荷,从而使装置消耗的燃料增加。v(2)精制液沉降工艺:v精制液从萃取塔顶出来后先经换冷再进入沉降罐,精制液所夹带的部分糠醛被析离出来,通过沉降罐界面控制将沉降糠醛重新打回至萃取塔。这样,进入加热炉的糠醛减少,使加热炉热负荷得到进一步降低,炉子燃料消耗降低,最主要的一点是可以大
16、幅降低装置湿醛量。v(3)抽出液沉降工艺:v抽出液从萃取塔底出来后先经换冷控制一定温度再进入沉降罐,抽出液所夹带的部分润滑油理想组分被析离出来,通过沉降罐界面控制将沉降轻油经原料油泵重新打回至萃取塔进行萃取,其所含有的理想组分会部分析出进人到精制液中,可提高精制油的质量和收率。三、糠醛精制的基本原理和流程图糠醛精制的基本原理v糠醛精制的生产目的:通过除去润滑油中的非理想组分,使润滑油的粘温性能、抗氧化安定性以及油品的颜色得到改善,使油品的酸值和残炭降低。v(2)糠醛精制是以糠醛作溶剂。糠醛是一种选择性较强,而溶解能力适宜的溶剂。糠醛对润滑油馏分中所含的各种烃类的溶解度不同,即对非理想组分(多环
17、短侧链的芳香烃和烷烃、胶质、硫和氮的化合物等)的溶解度比较大,而对理想组分(少环长侧链的烃类)的溶解度很小,且糠醛比重大于润滑油馏分。v 根据这些性质,利用糠醛和润滑油馏分在抽提塔内逆流接触,在低于临界溶解温度下,借助于比重不同,进行沉降分层,使理想组分与非理想组分分开,从而提高精制后油品的抗氧化安定性和抗腐蚀性,改善油品的粘温性能和颜色,并可降低油品的残炭值和酸值。萃萃取取塔塔待回收溶剂待回收溶剂糠醛溶剂糠醛溶剂加加热热炉炉闪闪蒸蒸塔塔加加热热炉炉蒸蒸发发塔塔干干燥燥塔塔换热器换热器换热器换热器换热器换热器换热器换热器原料原料基础油出装置基础油出装置糠醛溶剂糠醛溶剂溶剂油溶剂油溶剂精溶剂精制
18、子系制子系统统溶剂多效蒸溶剂多效蒸发塔系统发塔系统糖醛装置简图糖醛装置简图汽提蒸汽提蒸汽汽糠醛精制装置的工艺流程v原料油自罐区送入装置,经E210IA-C换热后送去T2101进行减压汽提。脱气原料油经P2102AB抽出,经E2123冷却后,送入抽提塔。v精制液从T2102顶自压排出,再经E2110、E2103换热后,进入精制液加热炉F210I,加热后入闪蒸塔T2103A,闪蒸出部分糠醛从塔顶排出至E2128AB换热后入T2106,闪蒸塔底液自压入精制液汽提塔T2103B,精制油从T2103B底抽出,经重沸器E2131,2103A-C,E2I0IA-C换热后,再经E2122冷却至80出装置。v废
19、液从T2102底自压排出,经E2104,E2128,E2105,E2106,E2107换热后,至一效蒸发塔。一效塔顶气经E2105,E2111换热后至T2106,一效塔底液经P2104AB抽出至废液加热炉对流室,经E2109换热后进入二效蒸发塔T2104B,二效塔顶醛气经E2107、E2112A换热后至T2106,二效塔底液经PZ2105AB抽出,经废液加热炉F2102加热后,送入三效蒸发塔T2104C,三效塔顶醛气经E21O9、E2106、E2110、E2112B换热后至T2106,三效塔底液自压流入闪蒸塔T2105A,闪顶醛气经E2128AB换热后入T2106,闪底液自压入废油汽提塔T21
20、05B,塔底废油经P2I06AB抽出,经水冷器E2121冷却后送出装置。v中段循环液经P2110AB抽出,经水冷却E2125冷却后入抽提塔T2102.四、糠醛精制装置七大系统v糠醛精制装置由原料脱气系统、抽提系统、精制液回收系统、抽出液回收系统、水溶液回收系统、抽真空系统及0.35MPa自产蒸汽发生系统七部分组成。(一)原料脱气系统v原料油罐不用氮气保护时,原料会溶入(50-100)10-6的氧气,这些微量的氧气足以使糠醛氧化产生糠酸,并进一步缩合生成胶质,造成设备的腐蚀与堵塞,严重地影响装置的正常生产。因此,原料在进入抽提塔前必须经过原料脱气单元,利用减压和汽提,使溶入油中的氧气析出而脱除,
21、减小糠醛氧化带来的一系列不利的影响。v原料脱气的作用:防止糠醛氧化造成设备、管线等腐蚀。v为了防止糠醛氧化造成设备、管线腐蚀,还可以采用糠醛储罐、水溶剂罐、污油罐氮封、水溶液系统注碱等方法。(二)抽提系统v溶剂精制的抽提塔一般采用转盘塔或者填料塔,溶剂和原料油在转盘塔(或者填料塔)中逆流接触,然后沉降分离出理想组分和非理想组分。糠醛作为溶剂,糠醛容易氧化结焦,会造成抽提塔内部结焦,影响溶剂与原料油的接触,导致萃取效果下降,严重时会造成溶剂或原料油走短路,完全失去萃取效果,需要停工处理。v抽提原理:原料油从塔下部进入,溶剂从塔上部进入,由于溶剂的密度比原料大,经过原料和溶剂充分地逆向接触,原料中
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