丁辛醇装置尾气回收方案的增效挖潜

李霁峰

（天津渤化永利化工股份有限公司,天津 300000）

1 概述

1.1 丁辛醇装置驰放气系统

由于低压法羰基合成反应存在一定副反应物的生成，并且随着铑催化剂活性的降低，选择性下降，转化率降低，副反应物及未参与反应的原料丙烯将会随着时间的推移而逐渐增加。在此过程中这部分气体从系统循环回路中连续排出[1]，驰放气中含有大量的丙烷和丙烯[2]，具有较高的回收利用价值。目前系统内尾气进入燃料气总管或者直接排入火炬，不仅造成资源的巨大浪费，还会对环境造成污染。由于受压缩能力和冷凝温度的制约，采用传统的压缩冷凝工艺无法对其进行回收[3]。

1.2 丁辛醇装置所在园区内的燃料气平衡情况

1）可燃气的需求是煤气化的粉煤灰干燥，单台炉设计用量：如果燃料气为粗合成气消耗为3000m3/h,PSA 尾气为2500 m3, 闪蒸气为4000 m3。按照最大量，两台炉最大用气量为8000 m3/h。

2）全厂燃料气供给量：气体精制工序尾气：7643 m3/h；甲醇合成闪蒸气+尾气：5865 m3/h；甲醇精馏不凝气：363 m3/h；丁辛醇羰基合成系统：1089 m3/h；丁辛醇加氢系统尾气：1316 m3/h。

3）全厂可用可燃气体总量为（主要是氨醇分厂和丁辛醇分厂）：16276 m3/h。

4）最小富裕量为8276 m3/h。

5）如果尾气回收改造方案实施，需要燃料气1089 m3/h，回收完后有781 m3/h 的可燃气（可燃成分62%）返回厂区的燃料气总管，差额为308m3/h。此时，可燃气的富裕量为7968 m3/h。因此尾气回收装置可以减轻整个园区的排放压力。

1.3 市场需求分析

该尾气回收方案的产品为液化气和混合丁醛，其市场情况如下：

回收总量：5500t/a(其中丁醛1000 t/a)左右。

液化气作为工业和民用能源产品之一，具有广阔的市场空间和广泛的用途。近5a 的价格区间为 2800～5500 元/t，平均价格在 3800 元/t 左右，目前液化气的市场价格在4500 元/t 左右。

混合丁醛主要是下游客户分离提纯后，正丁醛用于生产三羧二甲基丙烷，异丁醛用于生产新戊二醇。目前市场价格在5000 元/t 左右，近5a 的平均价格在4700 元/t 左右。

液化气和混合丁醛的加权平均单价约4000元/t（不含税价格为3418 元/t）。

2 尾气回收改造方案

2.1 丁辛醇装置尾气规格

可考虑回收的四股尾气（丁辛醇全部为聚合级丙烯进料，排放量及含量）：

1)2# 羰基合成反应器顶部放空，原料气组分：CH4、C3H8、C3H6、丁醛、N2+Ar、H2、CO2、CO、H2O，分别为：17.3%、19.8%、12.6%、1.9%、15.9%、12.7%、15.6%、3.9%、0.1%。流量：868kg/h;压力：1.63MPag。2）高压蒸发系统放空，原料气组分：CH4、C3H8、C3H6、C4H6O、N2+Ar、H2、CO2、CO，分别为 ：26.2% 、9.1% 、5.6% 、4.9% 、32.2% 、14.3% 、3.7%、4.1%。流量：190 kg/h，压力：0.7MPag。3）低压蒸发系统流量，原料气组分：CH4、C3H8、C3H6、C4H6O、N2+Ar、H2、CO2、CO，分别为：1.1%、38.2%、23.8%、20.4%、3%、0.6%、12.5%、3.9。流量：187 kg/h，压力：0.065MPag。4）稳定塔系统流量，原料气 组 分 ：CH4、C3H8、C3H6、C4H6O、N2+Ar、H2、CO2、CO，分别为：2.8%、4%、7%、6.6%、1%、27.4%、0.2%、50.2%。流量：185 kg/h，压力：0.43MPag。

2.2 丁辛醇装置尾气回收方案

2.2.1 工艺技术

丁辛醇装置三股低压气经压缩机升压后与羰基合成反应系统的高压弛放气混合，混合气体经循环水冷却至一定温度后进入吸收塔，吸收剂从塔顶进入，将尾气中的丙烯和丙烷吸收下来，未被吸收的 CO2、CO、N2、H2等塔顶不凝气送至火炬气管网；吸收下来的丙烯、丙烷混合液送入解吸塔进行解吸，解吸塔塔顶采出的丙烯和丙烷混合液作为液化气送至液化气储罐。如图1 所示。由于丙烯丙烷沸点接近，较难分离，因此这项方案的技术关键是利用高效节能的单元设备[4]，降低成本，提高效益。

图1 尾气回收系统流程简图

2.2.2 主要设备

非标设备：吸收塔、解析塔、脱重塔，各1 套；换热器，9 台；缓冲罐，2 台；定型设备：压缩机，2台（一开一备）；泵，8 台。

2.2.3 公用工程消耗及单价（见表 1）

表1 公用工程消耗及单价

2.2.4 产品规格（见表 2）

表2 产品规格

3 经济效益测算

3.1 按照100%聚合级丙烯进料的工况，通过建立物流平衡图对尾气回收方案进行测算，如图2。

3.2 通过模拟100%全部聚合级丙烯以及30%化学级丙烯两种工况，测算经济收益如表3 所示。

图2

通过表3 中的盈亏平衡点[5]分析可以看出，无论使用哪种原料，该方案的抗风险能力都处于较高水平。随着丁辛醇装置规模增加，静态效益也在提高，但装置达到一定规模时，静态效益增加幅度也逐渐减小[6]，只能通过挖潜降耗来提高静态效益。

表3 经济效益测算表

4 结果与讨论

综上所述，即使是在丁辛醇装置全部使用聚合级原料丙烯的情况下，尾气回收方案仍可实现利润299 万元/a，与此同时还减轻了全厂燃料气过剩的负担，有利于环境保护，因此综合考虑该方案具备可实施的条件。