丁醇装置扩产改造刍议
李 智
(兖矿水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心有限公司，山东 滕州277527）
［摘 要］通过对丁醇装置中间物料——正异丁醛的分离，提升丁醛气相加氢系统以及丁醇精馏系统的正丁醇产量，同时对丁醇羰基合成系统单体设备扩容，可实现装置产能提升10%，产品种类由异丁醇变为异丁醛，且正丁醇产品纯度提升至99.9%，并对扩产改造设计从设备投资、产品价值、运行费用等方面进行经济性评价。
［关键词］ 丁醇装置；扩能改造；工艺流程；醛异构物塔；设计计算；投资概算；经济性评价
［中图分类号］ TQ 223.12+4 ［文献标志码］ B ［文章编号］ 1004-9932（2016）04-0071-04
1 概述
丁醇是一种重要的有机化工原料［1］，是正丁醇与异丁醇的统称。正丁醇主要用于制备醋酸丁酯、丙烯酸丁酯、苯二甲酸二丁酯、甘醇丁醚、丁胺、丁酸等，也可直接用作溶剂，广泛应用在纤维、涂料、增塑剂、医药中间体等领域。异丁醇主要用于制备醋酸异丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯、异丁胺、ZDDPs等，广泛应用于润滑油添加剂、香料、浮选剂、表面活性剂、离子交换树脂等领域。
丁醇生产工艺路线主要有乙醛缩合法、发酵法、羰基合成法3大类［2］。乙醛缩合法［3］又称醇醛缩合法（Aldol法），是由两分子乙醛缩合成丁醇醛，然后脱水生成丁烯醛，再加氢得到正丁醛，继续加氢得到正丁醇。发酵法主要用蜜糖、玉蜀黍、甘薯等农产品为原料，产量低、杂质多、单耗高。羰基合成法主要分为高压法（德国鲁尔公司、巴斯夫公司、日本三菱化学）、中压法（Shell羰基法、鲁尔铑合成法）、低压法（Davy羰基合成法、三菱化成合成法、巴斯夫合成法、伊斯曼合成法），是丁醇的主要生产方法。
兖矿国泰化工有限公司150 kt/a丁醇装置（正丁醇136.6 kt/a，异丁醇13.4 kt/a）于2011年初开始确立设计、施工、建设，采用DOW/DPT（Dow Chemical Co mpany/Davy Process Technology）公司研发设计的低压羰基合成技术［4］，与中石化齐鲁分公司的丁辛醇装置［5］为同一技术源，但兖矿国泰的丁醇装置属于第二代技术工艺包，具有最低的投资成本和最低的运行成本以及不断改进的技术先进性与可靠性等特点，同时Davy公司在工程设计和技术转让方面可以提供优质的服务，因此全球超过70%的以丙烯为原料生产丁醇/辛醇的装置都选用该技术。
Davy公司留出的设计余量较小［6］，对气相加氢转化器、压缩机、醇异构物塔、精馏塔、换热器等均进行了较为严格的核算设计，装置扩产难度相对较大。为此，根据Davy公司设计的丁醇装置的特性，笔者提出一种通过改变产品种类而达到产能提升的方法。
2 Davy丁醇装置工艺流程简介
原料丙烯与合成气进入羰基合成反应釜，在1.6～1.8 MPa、80～100 ℃的条件下反应生成混合丁醛，经降膜蒸发器分离后，反应液用泵输送至反应釜，混合丁醛则进入稳定塔除去残留气体，之后进入丁醇气相加氢蒸发器汽化，变为气体后送至转化器加氢生成混合丁醇；混合丁醇在分离器中进行气液分离后，气体通过压缩机送至转化器循环，混合丁醇则先后进入预精馏塔和精馏塔分别脱除轻组分和重组分，最后进入醇异构物塔分离出正丁醇与异丁醇产品。
可以将整个工艺过程分为两个工段：稳定塔之前为第一个工段，即羰基合成工段；丁醇气相加氢蒸发器之后为第二个工段，即丁醇气相加氢和精馏工段。
3 扩产流程设计
羰基合成属均相反应体系，据测算，反应釜相对可控余量约15%，但降膜蒸发器等少数换热器需要进行扩容以增加换热面积。因此，羰基合成工段在产能提升方面需要增加或改动的设备较少。
丁醇气相加氢工段设备设计余量较小，重点设备均未留出产能提升空间，如压缩机、3座精馏塔、转化器等，经实际测试生产负荷测算，余量不足5%，是装置产能提升的主要瓶颈。因此，在扩产方案中，只能选择增加醛异构物塔的方式分离中间产物，从而达到提升产能的目的。新增醛异构物塔后系统流程见图1（系统其他部分流程均不变）。
更多内容详见《中氮肥》2016年第4期