可行性研究报告

年产10万吨98%异丙醇项目-可行性研究报告

3.3 工艺介绍

通过对三种丙烯直接水合生产工艺的各自特点进行对比分析，可以看出无论是从收率、生产成本、装置投资，还是从安全操作、环保的角度看，气液混相法更为理想。所以本次我们所采用的工艺就是气液相直接水合法。该工艺具有如下优点：（1）采用新型催化剂，提高了低碳烯烃的选择性。（2）生产过程能耗低，充分利用能量，进行循环利用，经济效益显著。（3）对三废进行综合处理，采用新型处理方式，污染大大降低，对环境友好。

3.3.1催化剂介绍

催化研究表明，不同类型的沸石上丙烯水合反应的性能有很大的差别，目前研究所用的沸石包括：β、L、超稳Y、丝光、ZSM-5、ZSM一20、ZSM-35、ZSM-50等，其中对β沸石的研究比较集中。对丙烯水合动力学研究表明，β沸石催化剂的反应活性在0．1MPa、140℃与0．3MPa、160℃时达到最大，但在更高反应温度以上，由于平衡转化率下降而活性降低，反应温度在140℃以下时，异丙醇有高选择性，但随温度上升而单调下降。在丙烯水合反应中，沸石分子筛的水吸附量越小，活性越高，即越是采用疏水性催化剂，对烯烃水合反应越有利。其原因是由于在疏水性沸石催化剂中抑制了水的凝结，而对酸中心吸附烯烃分子的影响变小，或者说疏水性沸石避免了吸附水所造成的酸强度下降。

以改性β沸石为基础，选用适当的调变方法，合理调整其酸量和酸强度，通过离子交换制成含金属离子的改性β沸石丙烯水合催化剂。在反应温度140～160℃、压力8．0MPa、n(水)：n(丙烯)=20：1、丙烯液态空速大的条件下，丙烯单程转化率≥50％、异丙醇选择性≥98％，产品时空产率达到600kg异丙醇／t催化剂·h，高于目前国内外各种工艺的技术水平。该催化剂还通过了2000h水热稳定性试验、再生性能优良，并配套开发出中压丙烯水合全流程工艺。水合反应在滴流床反应器内进行，整个工艺过程采用了分段进料、无氧水技术、催化剂活化和新开工工艺等多项专利技术。DICP中压丙烯水合工艺技术环境友好、无三废排放、产品质量优良。有学者指出对催化剂进行预处理可以提高活性，利用极性含氧脂肪族碳水化合物，最好是水合反应的产物醇或者醚，浸渍β沸石催化

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剂，可以提高催化剂的催化活性。

3.4 工艺流程设计

本工艺生产烯烃可分为如下单元：反应段、产品分离段。

3.5 工艺流程图

图3-1 气-液混相直接水合法制异丙醇工艺流程图

原料丙烯通过压缩机压缩并换热达到120℃，8MP，将工业用水通过压缩机并换热达到94℃，8MP，然后将丙烯蒸汽与工业用水进入反应器与催化剂充分接触，在反应器内充分反应。

反应产物混合后反应后经过换热器进入脱丙烯塔，将反应后混合物中的丙烯全部脱去，丙烯重新加热压缩进入反应器。混合物进入干燥塔脱去混合物中的大部分水，水也可以进行回收利用。剩下的混合物进行间歇精馏脱去混合物中的正丙醇，正丙醇可以回收用作燃料。最后两个精馏塔是共沸精馏，第三种组分是乙二醇，使它们共沸从第一个塔的塔顶脱去异丙醚和少部分的水。最后的一个塔是乙二醇回收塔，回收混合液中的乙二醇重新进行共沸精馏。最终得到98%的异丙醇。

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第四章 物料衡算

4.1 概论

物料衡算是推导描述物质运动规律数学模型的直接而简便的方法。所谓物料衡算是指在质量守恒基础上，对任一过程单元按单位时间内，体系所含物料总质量必等于进入体系的总质量减去从体系流出的总质量所进行的运算。简言之，即质量守恒原理在一个过程单元中的应用。物料衡算可得到一组代数方程或微分方程。对于体系内任一点的参数完全不随时间而变化，且只含一个因变量的连续稳定过程，所得代数方程就是该过程的数学模型。

物料衡算可对一个工厂生产的全过程，一个工序或一台装置做出。对于现有生产过程。物料衡算提供表示生产运作正常与否、问题所在和改进途径的参考数据；对于新建装置和生产过程，则可为设备设计、过程优化、过程控制和经济评估等提供必要数据。

4.2 衡算方法

物料衡算是根据质量守恒定律，利用某进出化工过程中某些已知物流的流量和组成，通过建立有关物料的平衡式和约束式，求出其他未知物流的流量和组成的过程。系统中物料衡算一般表达式为：

系统中的积累＝输入－输出＋生成－消耗

式中，生成或消耗项是由于化学反应而生成或消耗的量；积累量可以是正值，也可以是负值，当系统中积累量不为零时称为非稳定状态过程；积累量为零时，称为稳定状态过程。稳定状态过程时，可以简化为：

输入＝输出－生成＋消耗

对无化学反应的稳定过程，又可表示为：

输入＝输出

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4.3 全厂物料衡算

我公司异丙醇工艺，其工艺流程分为反应段、产品分离段。以下计算使用ASPEN PLUS处理原始数据。

4.3.1 反应段物料衡算

表4-1 反应器物料衡算

数据项 Mass Flow

kg/hr PROPY-01 WATER ISOPR-01 1-PRO-01 DIISO-01

ETHYL-01

物料 H2O-1 H2O-2 C3H6-1 C3H6-2

0 82000 0 0 0 0 0 1.00 0 0 0 0

0

23000 0

23000 0

11040 0

C3H6-3

MIX-1 MIX-2

82000 0 0 0 0

11040 76929 16423.30

11040 76929 16423.30

0 0 0 0

1.00 0 0 0 0 0

0 0 0 0

1.00 0 0 0 0 0

0 0 0 0

1.00 0 0 0 0 0

328.47 328.47 279.23 279.23

0 0.105

0

Mass Frac PROPY-01 WATER ISOPR-01 1-PRO-01 DIISO-01 ETHYL-01

0 1.00 0 0 0 0

0.105

0.7327 0.7327 0.1564 0.1564 0.0031 0.0031 0.0027 0.0027

0

0

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