ABB LUMMUS CATOFIN 鲁姆斯丙烷脱氢工艺技术流程及反应器设备图

LummusCatoin鲁姆斯丙烷脱氢工艺流程丙烷脱氢制丙烯的CATOFIN工艺在固定床中发生，使用铬-氧化铝催化剂。未反应的丙烷返回到反应器，所以丙烯是单一清净产品。根据反应选择性、转化率和能耗之间综合考虑，最佳操作条件为：反应温度为600℃，压力为0.05MPaA。反应过程中同时会伴随副反应，生成一些轻组分和重烃，并导致催化剂结焦。反应过程在固定床反应器内循环进行。多个反应器顺序切换操作，使得工艺过程连续操作。在一个循环中，烃类气体脱氢，接着往反应器通蒸汽进行蒸汽吹扫，然后用空气加热再生催化剂，烧掉循环过程中堆积在催化剂 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面少量的焦炭。接下来就是抽真空、还原以及另一循环的开始。CATOFIN技术的主要特征是脱氢过程所需要的热量，可通过调整空气和烃入口温度及焦炭的烧焦来获得。通过液压阀循环定时地顺序操作来控制整个操作的进行。系统的联锁保证了液压阀的安全顺序操作并阻止了空气和烃的混合。低温回收区、产品提纯分离及制冷系统的合并，使投资减少到最小，优化了能耗效率。设计包括：•多级串联的丙烯和乙烯制冷系统•设计高效率冷箱，使设备数量及制冷压缩机功率减到最小•低压脱乙烷塔省去了原料进料泵•由来自产品气压缩机和丙烯压缩机蒸汽驱动涡轮的排放蒸汽作为产品分离塔的再沸器热源。图1Catofin丙烷脱氢工艺流程图图2反应循环图图3反应器示意图（1）反应单元工艺过程发生在周期性操作的固定床反应器内。多反应器系统允许主要工艺物流连续进、出料。在每个完整的循环内，汽化的丙烷进行脱氢反应，然后用蒸汽吹扫反应器，再用热空气重新加热催化剂并烧掉反应期间沉积在催化剂上的少量焦炭。这些步骤之后进行抽真空和还原，然后开始下一个循环。此工艺的主要特点是脱氢反应期间所需的热量，可通过调节再生空气、烃入口温度及焦炭的氧化获得。循环计时装置按程序使液压驱动的阀门动作来控制操作过程。系统有相匹配的联锁装置，来确保阀门按次序安全动作并防止空气和烃混合。在此单元，当丙烷向下流过固定催化剂床反应器时被转化成丙烯。反应器的操作压力为床层出口0.05MPaA，操作温度约为600℃。来自界外的新鲜丙烷进料与产品分离塔T-5001A的循环丙烷分别进入脱油塔T-4001塔。塔顶产品作为反应器进料进入尾气换热器E-2018X，换热升温后进入进料/出料换热器E-1002A，B，C内，用反应器出料将其加热到225℃。（在进料/出料换热器EA-1002A，B，C的上游，将少量二甲基二硫醚加入到进料中，用来钝化处于交替氧化、还原环境下的反应器金属）。接下来，总进料在反应器进料加热炉H-1001内被加热到反应温度，然后送入反应器进行反应。反应器的热出料首先经过反应器出料蒸汽发生器E-1003，通过产生4.1MPaG的高压蒸汽，温度降到295℃，然后与反应器进料进行换热进一步降到152℃，接下来，流入装置压缩单元。当系统还处于真空状态时，通过使蒸汽向下流过反应器床层来彻底吹扫反应器，从而除去催化剂上的残留烃，然后反应器进入再生阶段。再热/再生空气由空气压缩机C-1001A，B供应，压力为0.11MPaG（再生过程在0.07MPaG下进行）的空气，在通过反应器前先经再生空气加热炉H-1002加热到670℃（由于空气进口总管的热量损失，反应器进口的温度将会略低）。空气流量与反应器的烃进料流量比率约为7:1（质量）。空气压缩机一台由高压蒸汽轮机驱动，一台由电动机驱动。当再热/再生过程完成时，用真空喷射器EJ-1001重新将反应器抽真空（喷射器排气到烟囱ST-1001X），为下一个运转周期做准备。在丙烷进料前，将来自低温回收单元的富氢尾气短时间内加到反应器内，用来除掉催化剂床层的吸附氧气，同时这样也增加了热量。另外，这个还原步骤也减少了运转期间由于燃烧导致的进料损失。离开反应器的再生空气进入废热锅炉E-1004，用来产生和过热4.1MPaG高压蒸汽并预热再生空气。送往废热锅炉和反应器出料蒸汽发生器的锅炉给水，先在反应器进料加热炉的对流段被加热124℃，再在废热锅炉E-1004内进一步被加热到196℃。废热锅炉E-1004还用来过热反应器出料蒸汽发生器E-1003产生的饱和蒸汽。此外，废热锅炉E-1004内含有空气预热盘管，用来进一步加热来C-1001A.B的再生空气。为了产生足够的蒸汽来满足装置正常运转及开车需要，废热锅炉配有补充燃料烧嘴燃烧的功能。反应系统由八台反应器组成，八台反应器进行周期性操作，任何时候：（a）有三台反应器处在反应阶段，（b）有三台反应器处在再热/再生阶段，（c）有一台反应器处在抽真空、蒸汽吹扫，d）一台反应器空气充压，催化剂还原或阀门切换阶段。每个反应器在24分钟内完成一个周期，包括9分钟用于反应，9分钟用于再热/再生和6分钟用于完成上述剩余功能。8台反应器周期性操作使得烃和空气连续流过整个装置，用液压驱动阀来控制每个反应器的工艺物流，用中央循环定时装置来启动这些阀门的动作，通过将阀门执行机构与阀门位置及反应器压力检查进行联锁，来避免空气和烃的混合。电子循环定时装置按预定的顺序和精确隔开的时间间隔发送电子控制脉冲。一些脉冲用来驱动继电器，这些继电器按顺序控制反应器上的液压传动阀的动作。其他脉冲用来检测反应器的压力条件或阀门位置。自动控制还包括一个反应器紧急停车系统。此系统提供紧急响应逻辑和切实可行的程序，以使反应系统自动处于安全备用状态。这保证了紧急响应程序中的关键步骤始终被正确执行。液压传动阀经过特殊的设计，频繁操作却维修量很小。当主阀处于关位时，主阀配有的密封阀自动打开，允许惰性气体密封到阀盖，这样，如果阀板和阀座间有泄漏，惰性密封气则避免了工艺物流的混合。通常，用氮气密封所有阀门，在氮气密封气失去的情况下，低压蒸汽会被自动引入来维持正压隔离。主要反应器阀门还配备了限位开关，用限位开关通过继电器为阀门动作、阀位检测、阀门联锁和中控的阀门位置指示提供必要的触点。（2）压缩单元在压缩单元，反应器出料气体经产品气压缩机C-2001加压到约1.21MPaG，以便进行之后的产品回收和精制单元的操作。反应器的出料气体经过反应器进料/出料换热器E-1002A，B，C，D，温度降到152℃，再经过反应器出料冷却器E-2001A，B，C，D被冷却水冷却到44℃，然后流到压缩单元，进行三级连续压缩。每一级压缩，选择一个压缩比来优化压缩机的性能，并保持气体温度低于指定的最大值（一段温度130℃，随后的阶段125℃），以将聚合物的形成降到最小。一级出料被冷却水冷却。二、三级的出料先被空冷器冷却，再被冷却水冷却。三级压缩中每级之后的冷凝水，在级间气液分离罐内被分离，然后送至废水汽提塔。将洗油从一级入口缓冲罐V-2001经由反应器出料冷却器E-2001A，B，C，D进行循环，以除去所有生成的、能够堵塞换热器的聚合物。将氨（不一定连续）加到第一级出口，来中和压缩机冷凝液中的酸性化合物。另外，由于高的环境温度或级间冷却器结垢，导致出料温度超过推荐的最大值时，做好向第三级入口注入脱盐水的准备，利用脱盐水蒸发达到冷却降温的目的。压缩机第三级出料被空气冷却器冷却到53℃，然后被冷却水冷却到40℃，再被反应器压缩机出料深冷器E-2005中的丙烯制冷剂进一步冷却到16℃。最终的气液混合物在产品气干燥器分离罐V-2004中被分离。罐中冷凝下来的烃被加压通过脱乙烷塔进料干燥器DR-2002A，B除去水分，然后送到脱乙烷塔。未冷凝的气体出料被送到产品气干燥器DR-2001A，B除去水分后送往低温回收单元。用汽化了的丙烷周期地再生液体和气体干燥器。即用进料汽化器V-1001来的丙烷气来再生产品气干燥器DR-2001A，B和脱乙烷塔进料干燥器DR-2002A，B以及产品脱硫塔DR-5001A，B。汽化了的丙烷气进入干燥器再生系统前，首先在干燥器再生气进料/出料换热器E-2023中被加热，然后经过干燥器再生气加热器E-2022、E-2021被高压蒸汽加热到250℃。干燥器出来的再生气在再生气进料/出料换热器E-2023中被冷却，然后在干燥器再生气冷却器E-2024中，由冷却水冷却到45℃。随后，再生气再流过分液罐V-2021。气液分离罐V-2021出来的气体，和从尾气换热器E-2017X来的反应器进料一起进入加热炉系统加热，后进入反应器进行反应。（3）低温回收单元低温回收单元用来除掉大量惰性气体（氢气、氮气、一氧化碳和二氧化碳）和反应器出料中的轻烃组分。这些尾气汇集在富氢的气流中，部分富氢的气流用于催化剂还原，剩余部分被送到燃料气系统。丙烷、丙烯和较重的组分冷凝后送到产品精制单元。低温回收单元的特点是一个集成的冷箱，用于冷却产品气并通过再加热多个工艺物流来回收能量。从产品气干燥器DR-2001A，B出来的气相出料逐渐冷却和冷凝，首先在1号产品气深冷器E-2011中被–1℃丙烯制冷剂冷却到+2.2℃，接下来在2号产品气深冷器E-2012中被–35℃的丙烯制冷剂冷却到–32℃，接下来在3号产品气深冷器E-2013X中被制冷回收液冷却到–48℃，接下来在4号产品气深冷器E-2014X中被–63℃乙烯制冷剂冷却到–60℃。两相混合物料在脱乙烷塔进料罐V-2011中被分离。液相部分在3号产品气深冷器E-2013X中被重新加热到–35℃，然后作为1号进料线进料到脱乙烷塔。从脱乙烷塔进料罐V-2011出来的尾气，通过对最冷级的冷量回收，在5号产品气深冷器E-2015X中被进一步冷却、冷凝至-76℃，最后在6号产品气深冷器E-2016X中被-101℃乙烯制冷剂冷却到-98℃，然后流入尾气分离器V-2012X。从尾气分离器V-2012X出来的汽液两相物料，首先在5号产品气深冷器E-2015X中被加热到-63℃，然后在3号产品气深冷器E-2013X冷却到-35℃（冷量回收）。液态物流作为2号进料线进料到脱乙烷塔。气态物流在尾气换热器E-2017X中被进一步加热到+40℃，然后被送到还原气缓冲罐V-1007，后送到再生气或燃料气系统。（4）产品精制单元产品精制单元包括脱乙烷塔T-3001、两个产品分离塔T-5001A/B和脱油塔T-4001。脱乙烷塔脱乙烷塔T-3001用来将乙烷和较轻组分从丙烷、丙烯和重组分物料中分离。此塔分为两段，共有62层浮阀塔盘。上部的巴氏精馏段包含5层单溢流浮阀塔盘，此段直径1200mm。脱乙烷塔T-3001有三条独立的进料线，分别位于第10层塔盘、第13层塔盘和第39层塔盘。脱乙烷塔T-3001在0.56MPaG下操作，此压力足以使塔顶的尾气无需加压就可以流到燃料气系统。在进入燃料气系统前，通过压力控制，使塔顶尾气流过换热器组，这样将尾气从-59℃（脱乙烷塔塔顶温度）重新加热到-35℃再到40℃。脱乙烷塔再沸器的热量，由丙烯压缩机三级出口的1.12MPaG的丙烯制冷剂提供。用第49层和第8层塔盘间的温差控制器，串级再沸器凝液罐的液位来调节热量输入。塔的大部分回流液由外部釜式冷凝器提供，釜式冷凝器的冷媒为最冷等级的丙烯制冷剂（-35℃@0.07MPaG）。冷凝器出来的未冷凝的气体流到塔上部的巴氏精馏段。巴氏精馏段的回流液由内置排气冷凝器EA-2301提供，用乙烯制冷剂（-63℃@0.56MPaG）冷却排气冷凝器。13℃的塔底产物被泵送通过脱乙烷塔底物/丙烯产品换热器EA-2505和尾气换热器E-2017X，预热后，送至产品脱硫床，然后流入产品分离塔。产品分离塔产品分离塔分为两个塔，1号产品分离塔T-5001A和2号产品分离塔T-5001B。产品分离塔将进料分离成聚合级丙烯馏出产品和以丙烷为主的塔底产品。脱硫后的脱乙烷塔塔底液体是1号产品分离塔的唯一进料，从第45层塔盘引入。1号产品分离塔T-5001A包含135层塔盘，2号产品分离塔T-5001B包含155层塔盘。此分离塔系统被设计用来生产99.6mol%的丙烯产品。塔的操作压力选定为2.09MPaG，用空冷器冷凝产品。另外还包括用冷却水冷却的补充冷凝器，用来在高温度环境条件下辅助冷凝。产品分离塔再沸器负荷由多个热源来满足。从再生空气压缩机透平GS-1001X、产品气压缩机蒸汽透平GS-2001X和丙烯压缩机蒸汽透平GS-5001X来的废热蒸汽，在三个产品分离塔再沸器(E-5005X、E-5004X和E-5003X)内冷凝，来满足再沸器需要的大部分负荷。剩余的负荷通常由产品分离塔低压蒸汽再沸器(E-5006)内的低压蒸汽提供。注释：选择性操作。在冬季，环境温度足够低时，可允许产品分离塔在减低压力（1.68MPaG）下操作。在减低压力下操作期间，通过在产品分离塔3号再沸器E-5003X中，冷凝丙烯压缩机4段出来的气相丙烯，来满足额外的负荷需求。从产品分离塔回流罐V-5006出来的丙烯产品由丙烯产品泵P-5002A,B,S输送，经由脱乙烷塔底物/丙烯产品气换热器E-5008，从51℃冷却到30℃，然后送往界区外。另外包括一些附属设备，在下游需求减少、装置产能降低至60%时，将送丙烯产品冷却至-32℃后，送到低温丙烯罐储存。1号产品分离塔T-5001A出来的66℃塔底物料，经由脱乙烷塔底物/丙烯产品气换热器E-5008冷却到57℃，然后作为循环丙烷进料回到反应单元的原料汽化罐V-2101。产品脱硫床DR-5001A、B装有专用的吸附剂，用来脱除脱乙烷塔塔底物料中痕量的COS和H2S。脱硫床正常按超前/滞后的配置操作。当前床达到吸附临界点时，它将被离线，此时后床变为前床。离线的饱和床，用与气、液干燥器相同的再生系统中的丙烷气进行再生。再生后的床用T-5001B的塔顶丙烯气冷却，然后置于在线的“滞后”位置、作为后床投用。脱油塔从原料汽化罐V-1001出来的液体被送到脱油塔T-4001。脱油塔T-4001用于从丙烷中脱除丁烷及较重组分，防止这些物质在系统内积聚。该塔由40个浮阀塔盘组成，进料线位于第13层塔盘上。脱油塔T-4001塔顶操作压力是1.54MPaG，塔顶温度是48℃，塔底温度是111℃。再沸器E-4002，S的热量来源是减温低压蒸汽。塔顶汽相全部E-2018X中。脱油塔塔底出料被冷却水冷却到45℃。然后，脱油塔塔底出料送至界外罐区。用第25层塔盘上的温度控制器串级再沸器蒸汽流量控制器。（5）制冷系统丙烯制冷系统丙烯制冷是一个闭路循环系统，此闭路循环系统包括一台蒸汽透平驱动的四级离心压缩机。丙烯制冷提供了三个制冷等级，分别是+13℃，-1℃和-35℃。通过丙烯气防喘振管线，为每个压缩机级提供最小流量保护。用压缩机第三级入口缓冲罐罐或制冷剂储存罐内的液相丙烯来急冷，以维持每个压缩机级入口缓冲罐的温度。–35℃@0.07MPaG下的制冷剂被用作脱乙烷塔冷凝器E-3002和2号产品气深冷器E-2012的冷媒。压缩机第一级入口缓冲罐（V-5001）的液位由第二级入口缓冲罐(V-5002)的液体补给来维持。此罐的顶部丙烯气进入压缩机第一级吸入口，它的压力通过调整压缩机驱动透平的转速来控制。–1℃@0.47MPaG下的制冷剂被用作1号产品气深冷器E-2011的冷媒。压缩机第二级入口缓冲罐V-5002的液位由第三级入口缓冲罐V-5003的液体补给来维持。此罐的顶部丙烯气被送入压缩机第二级吸入口。13℃@0.74MPaG下的制冷剂被用作产品压缩机出料冷却器E-2005的冷媒，或者在尾气冷却器E-2017X过冷后，作为液体补给加到压缩机第二级入口缓冲罐。它还作为急冷液的来源控制第一和第二压缩级入口缓冲罐的温度。一部分丙烯制冷剂气相从压缩机第三级出口取出，然后为原料汽化罐V-1001和脱乙烷塔再沸器E-3003提供所需的热量。从原料汽化罐V-1001和脱乙烷塔再沸器E-3003出来的丙烯凝液被输送到压缩机第三级入口缓冲罐。第三级入口缓冲罐的气相被输送至压缩机第三级吸入口。102℃@2.75MPaG下的压缩机第四级出料被E-5005冷却，然后储存在丙烯制冷剂储罐V-5005内。在冬季，当产品分离塔减压操作时，压缩机第四级的部分出料还用于汽化产品分离塔T-5001A塔底物料。储存罐V-5005内的部分液体被直接用于急冷，来控制压缩机第三级入口缓冲罐的温度；部分液体在尾气换热器E-2017X中过冷到19℃后，一部分过冷液体用于丙烯机三级出口降温。降温后的三级出口丙烯气体部分进入脱乙烷塔再沸器E-3003和原料汽化器E-1001，部分通过产品压缩机出料过冷器E-2005，或被直接旁通到压缩机第三级入口缓冲罐。乙烯制冷系统乙烯制冷是一个闭路循环系统。由一台电机驱动的二级离心压缩机，提供两个制冷等级，分别是-63℃和-101℃。通过乙烯气防喘振回流管线，为每个压缩机级提供最小流量保护。通过高压力储存罐内的液体急冷来控制两级入口缓冲罐的温度。–101℃@0.02MPaG下的制冷剂被用作6号产品气深冷器E-2016X的冷媒。压缩机第一级入口缓冲罐V-6001的液位由第二级入口缓冲罐V-6002的液体补给来维持。V-6001罐的顶部乙烯气被送入压缩机第一级吸入口，它的压力通过调节压缩机第一级入口流量来控制。-63℃@0.56MPaG下的制冷剂被用作4号产品气深冷器E-2014X和脱乙烷塔塔顶排气冷凝器E-3001的冷媒。压缩机第二级入口缓冲罐V-6002的液位，由乙烯制冷剂储存罐V-6003的液体排料来维持。第二级入口缓冲罐V-6002的顶部乙烯气被送入压缩机第二级吸入口。29℃@1.84MPaG下的压缩机第二级出料，首先在1号产品气深冷器E-2011中被–1℃的丙烯制冷剂冷却，然后在2号产品气深冷器E-2012中被–35℃的丙烯制冷剂全部冷凝，然后储存在乙烯制冷剂储存罐V-6003内。（6）废水分离塔产品气压缩机汽液分离罐的凝液，先在废水汽提塔T-7001内进行处理，减少烃的含量。然后输送到界区外的废水处理装置。将废水收集在废水汽提塔收集罐V-7001内，然后通过液位串级流量控制给塔进料，经由进料/底部出料换热器E-7002A/B，进料到废水汽提塔T-7001。重烃可在收集罐内积聚一段时间，然后定期排至C4储罐。所有的轻烃被分离，然后输送到烃排放系统。废水汽提塔包含14层双溢流塔盘，在0.07MPaG下操作。温度从废水汽提塔塔底118℃变化到塔顶116℃。通过与进料流量相关的流量比例控制器进行流量控制设定，来控制通到废水汽提塔底部的低压蒸汽。汽提过的废水依靠塔釜液位控制，由泵打出，在进料/塔底出料换热器E-7002A/B中冷却后，再在汽提塔塔底冷却器E-7001中被冷却水冷却到45℃，送到界区外。废水汽提塔塔顶汽相，经由汽液分离罐V-7002分离后，被输送到反应器进料加热炉的燃烧室，将汽提出的烃烧掉。汽液分离罐V-7002的冷凝液体在氮气压力下返回废水收集罐V-7001。（7）泄放和火炬系统泄压系统是PDH装置中重要的安全系统，直接影响工厂的生产和安全。泄压系统主要用于调节工艺过程中的不正常状态及紧急情况下的介质排放。泄压系统中，大多数排放水蒸汽或水的安全阀，在安全位置直接向大气泄压排放；排放易燃、易爆介质的安全阀，则要向火炬系统泄压排放。工艺装置的火炬系统包括湿火炬系统、干火炬系统和冷火炬系统。装置中泄放出来的介质，经由各自的泄放管线，流入相应的火炬系统的泄放总管并于其中汇合，汇合后流入相应火炬系统的分液罐。冷火炬排放总管经冷火炬分液罐V-7013进行气液分离后，罐内液相经冷火炬排放汽化器E-7012，与E-7012中气相的热媒甲醇换热后汽化，汽化后的介质流经冷火炬过热器E-7013，被冷火炬过热用甲醇汽化器E-7016内气相的的热媒甲醇进一步加热后并入干火炬气总管。冷火炬排放气化器E-2012的气相甲醇汽化冷火炬排放的同时被冷凝，冷凝的液相甲醇在冷火炬汽化用甲醇汽化器E-7015内用低压蒸汽汽化再循环回冷火炬排放气化器E-2012。冷火炬过热器E-7013的气相甲醇过热冷火炬排放的同时被冷凝，冷凝的液相甲醇在冷火炬过热用甲醇汽化器E-7016内用低压蒸汽汽化再循环回冷火炬排放过热器E-2013。在干火炬系统分液罐V-7012中，罐内液体在干火炬排放汽化器E-7011内，与E-7011的热媒甲醇换热后汽化，汽化后的介质流经干火炬过热器E-7017，被低压蒸汽进一步加热后并入湿火炬气总管。干火炬排放气化器E-2011的气相甲醇汽化干火炬排放的同时被冷凝，冷凝的液相甲醇在干火炬汽化用甲醇汽化器E-7014内用低压蒸汽汽化再循环回干火炬排放气化器E-2011。在湿火炬系统分液罐V-7011中，罐内液体被低压蒸汽加热，汽化后进入湿火炬气总管，与干火炬系统气相总管合并，然后去往界区外的天碱高架火炬，在火炬头经长明灯引燃后，烧掉。湿火炬系统分液罐V-7011液相中的烃，被泵P-7011送至污油罐V-2002内，液相中的水排放至污水收集系统。甲醇罐接收来自槽车的甲醇，经甲醇补给泵P-7012给火炬汽化器、过热器等系统补充甲醇。