年产十万吨环氧丙烷项目丙烯精制工段设计
丙烷是天然气、液化石油气、煤层气的重要成分之一.过去较多用于燃料，少量用作溶剂，或用于生产乙烯和丙烯.美英等国丙烷来源较多，较丙烯便宜，他们将丙烷催化脱氢制成丙烯，以补充丙烯供应不足.我国是丙烷资源比较丰富的国家，如大庆，塔里木等油田气中含丙烷约6%，凝析油中含丙烷3%～6%，液化石油气中含丙烷约60%，在天然气湿气中含丙烷约15%.低碳烷烃在全球广泛存在，将他们转化成高附加值的产品，可以带来巨大的经济效益.现如今，全球范围内环氧丙烷生产方法大致有如下几种方法：氯醇法，共氧化法和直接氧化法，其中氯醇法生产环氧丙烷仍占据主要地位，我国市场上70%的环氧丙烷是使用氯醇法加工处理的，然而该法对环境污染严重，会对人类活动造成极大的威胁.在中共十八大上，生态文明建设被设置到了与经济、政治、社会、文化同一的战略高度，从中可知国家对环境保护和发展良好生态的高度重视.因此，需要一种绿色的生产工艺来代替传统的生产工艺，所以有了过氧化氢直接氧化法（HPPO），将其列为“十二五”期间的技术创新的重点项目.
因此，我们采用Oleflex工艺和绿色高新HPPO工艺技术设计生产10万吨/年环氧丙烷.将丙烷原料气体在2MPa的操作压力下泡点进入预分离塔，进行精馏分离，塔顶馏出液中丙烷的含量高达99.98%.丙烷与氢气以1：1的比例混合进入丙烷脱氢反应器，在600℃，200kPa的反应条件下脱氢制成丙烯，反应产物通过急冷塔，变压吸附塔，脱C2塔和丙烯精馏塔进行丙烯的精制.本工艺中，丙烷脱氢车间深冷分离得到H2，并制备质量分数为30%的双氧水，用于丙烯环氧化反应生产环氧丙烷.在0.55MPa和55℃下双氧水直接环氧化丙烯制备环氧丙烷.通过丙烯分离塔，环氧丙烷预分离塔，环氧丙烷精制塔对产品精制，最后通过甲醇回收塔回收甲醇.
关键词：丙烷；环氧丙烷；过氧化氢直接氧化法
ABSTRACT
Propane is one of the important components of natural gas, liquefied petroleum gas and coalbed methane. Used in the past for fuels, a small amount used as a solvent, or for the production of ethylene and propylene. US and other countries, more sources of propane, cheaper than propylene, they propane catalytic dehydrogenation ofpropylene, to supplement the lack of supply of propylene. China is a relatively abundant propane resources in countries such as Daqing, Tarim and other oil fields containing about 6% propane, condensed oil containing propane 3% to 6%, liquefied petroleum gas containing about 25% propane, in natural gas moisture Containing about 15% propane. Low-carbon alkanes are widely found around the world, transforming them into high value-added products, can bring huge economic benefits.
At present， there are three technical methods: propylene alcohol method， PO / SM and PO / TAB， direct oxidation method (oxygen direct oxidation method and HPPO method)， but at present， Production technology is chlorine alcohol method， with the production of propylene oxide alcohol propylene oxide accounted for about 70% of China's total output， but the chlorine alcohol pollution is serious， serious harm to human production and development. At the 18th National Congress of the Communist Party of China held on November 18， 2012， the construction of ecological civilization was raised to the strategic level consistent with economic， political， social and cultural construction. It was enough to see that the party and the state The environment of the high degree of attention， in this context， there is an urgent need for an efficient and environmentally friendly new technology to replace it - hydrogen peroxide direct oxidation (HPPO) came into being， as China's "second Five-Year" period of technological innovation Key projects.
Therefore， we use Oleflex technology and green high-tech HPPO technology design and production of 100，000 tons / year of propylene oxide. The propane feed gas was bubbled into the pre-separation column at the operating pressure of 2 MPa， and the content of propane in the overhead was up to 99.98%. Propane and hydrogen were mixed at a ratio of 1:1 into the propane dehydrogenation reactor and dehydrogenated at 600 °C under a reaction condition of 200 kPa to produce propylene. The reaction product was passed through a quench column， a pressure swing adsorption tower， a C2 column and a propylene distillation The tower is refined for propylene. In this process， the propane dehydrogenation workshop is separated by cryogenic separation to produce H2， and 30% hydrogen peroxide is prepared for the epoxidation of propylene to produce propylene oxide. Propylene oxide was prepared by direct epoxidized propylene oxide at 0.55 MPa and 55 °C. The product was purified by means of a propylene separation column， a propylene oxide pre-separation column， a propylene oxide purification column， and finally methanol was recovered by a methanol recovery column.
Keywords:Propane; Propylene oxide; Hydrogen peroxide Direct oxidation
目 录
第1章 绪论 1
1.1 环氧丙烷概述 1
1.1.1 环氧丙烷的性质 1
1.1.2 环氧丙烷的主要用途 1
1.2 世界环氧丙烷供需情况 1
1.2.1 生产能力 1
1.3 国内环氧丙烷供需情况 2
1.3.1 供需现状 2
1.3.2 我国环氧丙烷市场供需预测 3
第2章 工艺论证 5
2.1 原料预处理工段 5
2.2 丙烷脱氢反应工段 5
2.3 丙烯精制分离工段 6
2.3.1 急冷单元 7
2.3.2 压缩、深冷单元 7
2.3.3 精馏单元 9
2.4 双氧水制备工段 9
2.5 丙烯环氧化反应工段 9
2.6 环氧丙烷精制提纯工段 10
2.7 甲醇回收工段 11
第3章 设计参数和条件 13
3.1 设计参数 13
3.2 设计条件 15
第4章 物料衡算和能量衡算 17
4.1 物料衡算 17
4.1.1 丙烷脱氢反应物料衡算 17
4.1.2 丙烯分离精制工段物料衡算 19
4.1.3 丙烯环氧化反应工段物料衡算 22
4.1.4 环氧丙烷分离提纯工段物料衡算 23
4.1.5 甲醇回收工段物料衡算 25
4.2 能量衡算 26
4.2.1 丙烷脱氢反应能量衡算 26
4.2.2 丙烯分离精制工段能量衡算 26
4.2.3 丙烯环氧化反应工段能量衡算 27
4.2.4 环氧丙烷分离提纯工段能量衡算 27
4.2.5 甲醇回收工段能量衡算 29
第5章 主要设备工艺计算与选型 31
5.1 设计原则和标准 31
5.1.1 反应器设计原则 31
5.1.2 塔设备设计原则 31
5.1.3 设计标准 31
5.2 塔设备 36
5.2.1 概述 36
5.2.2 塔型比较 36
5.2.3 塔板类型与性能比较 36
5.2.4 塔设备的设计 37
第6章 安全评价报告 47
6.1 安全评价的目的 47
6.2 本项目的安全评价 47
6.2.1 化学品安全性分析 47
6.2.2 生产工艺过程污染废弃源及污染物的处理 47
6.2.3 生产工艺过程对环境的影响 48
6.3 丙烯精制工段安全评价 48
6.3.1 工艺流程 48
6.3.2 重大危险源分析 49
6.4 安全策措施与建议 49
6.4.1 安全设施的分类 49
6.4.2 适用范围 49
6.4.3 预防事故设施 49
6.4.4 控制事故设施 50
6.4.5 减少与消除事故影响设施 50
第7章 环境影响报告书 51
7.1 总论 51
7.1.1 项目简介 51
7.1.2 评价目的 51
7.2 清洁生产分析 51
7.2.1 清洁生产概述 51
7.2.2 本项目清洁生产分析 51
7.3 施工期间环境影响评价 51
7.3.1 施工期环境空气影响分析 51
7.3.2 施工期水环境影响分析 51
7.3.3 施工期固体废物影响分析 51
7.3.4 施工期间水土流失的影响分析 51
7.3.5 施工期间的生态影响分析 51
7.4 事故风险环境影响评价 52
7.4.1 重大危险源辨识 52
7.4.2 池火、爆炸事故模型预测 52
7.5 污染物排放总量控制分析 52
7.5.1 大气污染控制措施 52
7.5.2 水污染控制措施 53
7.5.3 噪声污染分析与防护措施 53
7.6 环境经济损益分析 54
7.6.1 社会经济效益分析 54
7.6.2 环境效益分析 54
7.7 环境管理与监测制度分析 55
7.7.1 环境监测计划 55
7.8 结论 55
第8章 经济分析 57
8.1 项目概况 57
8.2 编制依据 57
8.3 建设期投资 57
8.4 销售收入 58
8.5 投资分析 58
8.6 主要技术经济指标 58
参考文献 61
致谢 62
附录： 设备一览表 63
参考文献
[1]于剑昆，李中，刘青炜.BASF-Dow公司HPPO工艺介绍[J] .化学推进剂与高分子材料，2011，9(5):9-17，20.
[2]于剑昆.Degussa-Uhde公司的HPPO工艺介绍[J] .化学推进剂与高分子材料，2009，7（2）:16-20.
3)V.Russo， R.Tesser， E.Santacesaria， et al. Chemical and Technical Aspects of Propene Oxide Production via Hydrogen Peroxide (HPPO Process)[J].Industrial & Engineering Chemistry Reserch， 2013，10(3):1168-1178.
4)Yi Zuo ，Mengli Wang ，Wancang Song et al. Characterization and Catalytic Performance of Deactivated and Regenerated TS-1 Extrudates in a Pilot Plant of Propene Epoxidation[J]. Industrial & Engineering Chemistry Research. 2012，4.10587-10596.
[3]薛俊利，许锡恩，米镇涛. TS-1催化丙烯环氧化反应本征动力学[J].化工学报，2000，4(2):204-212.
[4]薛祖源. 环氧丙烷生产工艺评述及发展设想[J].化工设计，2009，19（5）:6-7.
[5]冯宵. 化工节能原理与技术. 北京：化学工业出版社，2009.
[6]兰化设计院技术室. 石油化工技术参考资料. 兰州：兰化设计院技术室，1973.
[7]蒋军成. 化工安全. 南京：机械工业出版社，2008.
[8]刘川，曲文慧，陆安慧. 主流烟气中醛类物质滤除效率的系统化改进[J].烟草科技，2012 (6)：5-15.
[9]杨德明，孙磊. 多效精馏分离甲醇-水体系的工艺研究[J].石油与天然气化工，2010， 39(1)：14-17.
[10]王昇，张述伟，李燕. 丙烯环氧化反应产物分离工艺研究[J].大连理工大学学报，2002，7(4)：419-424.
[11]J.H.斯佩德尔. 从含水物流中除去丙二醇和丙二醇醚.US，1956928[P]，2007.
[12]张晓颖，邓新华，孙元. SiO2填充PDMS膜分离丙二醇单甲醚/水溶液.高分子材料科学与工程，2009，4(4)：159-163.
