張宇 楊益

重慶建峰新材料有限責任公司，中國·重慶 408601

1 引言

1,4-丁烯二醇（簡稱BED）可用于2,5-二氫呋喃、正丙基二氧七環(huán)等精細化學品的制備，是重要的精細化工產(chǎn)品。近年來隨著環(huán)保形勢日趨嚴峻，生產(chǎn)BED小型化工企業(yè)由于缺乏周邊配套設施依托，其裝置產(chǎn)能將受到一定影響，大部分企業(yè)面臨停產(chǎn)或搬遷[1]。預期近2～3年內(nèi)BED市場空白進一步擴大，BED產(chǎn)品的市場趨勢較好，某司BED擴能勢在必行。而制約某司BED產(chǎn)能擴展的因素之一是精餾裝置的處理能力。因此，某司有必要深入研究提升BED精餾處理能力的可行性。

英威達炔醛法生產(chǎn)BDO裝置低沸塔BR-V8402為填料塔，原用于BDO精餾，后由于工藝調(diào)整，目前該塔處于閑置狀態(tài)[2]，具有再利用價值，可用于BED精制，隨著市場發(fā)展，某司在BED領域逐隨著BED產(chǎn)能的逐步擴大、BED產(chǎn)品品級的豐富，有必要提前研究提高精制產(chǎn)能的可行性，有利于盤活閑置資產(chǎn)。

以Aspen為計算工具，模擬不同位置、不同純度BED精制白丁烯、精丁烯的技術可行性，并在其基礎上討論了當前使用V8402開展BED精制生產(chǎn)的經(jīng)濟可行性，探究BDO低沸塔V8402用于BED精制可行性。

2 可行性探究

2.1 工作思路

Aspen模擬是大型通用流程模擬系統(tǒng)，是公認的標準大型流程模擬軟件，應用案例多，應用效果好。首先是開展技術可行性論證。項目擬基于V8402低沸塔裝置，以不同純度BED為原料，通過Aspen模擬，考察制備白丁烯級BED技術可行性。其次是展開經(jīng)濟性可行論證?；谀M數(shù)據(jù)，計算V8402低沸塔上不同純度BED制備白丁烯級BED的成本，對照當前BED精制成本，考察經(jīng)濟可行性。

2.2 技術可行性分析

2.2.1 塔板數(shù)計算

低沸塔V8402全塔采用3段散堆填料，填料類型分別為25#IMTP、40#IMTP、40#IMTP、填料高度分別為4m、4.1m、4.1m。根據(jù)不同填料的比表面積簡單換算理論塔板數(shù)，理論塔板數(shù)暫定21塊，進料位置為第16塊塔板處。

2.2.2 其他參數(shù)設置

物料選擇：分別選擇脫水釜出口BED、粗丁烯、白丁烯進行模擬?；亓鞅龋?.5。進料速率：8000 kg/h。采出速率：5000/6000/7000 kg/h。壓力：3 kpag。

2.2.3 Aspen模擬數(shù)據(jù)

①粗丁烯精制BED模擬。

將96.5%的粗丁烯作為進料，具體進料組成為BED 96.5%、BYD 0.5%、BDO 1%、水2%，采出速度5000 kg/h條件下，在第2塊塔板處及以上，產(chǎn)品中BED的純度即可超過97%，但要保證BDO含量不超過1%，則需要在第17塊塔板以上采出產(chǎn)品，此時BED純度超過98.5%，達到精丁烯品質(zhì)。

5000 kg/h下各塔板采出物料組成見表1。

表1 5000 kg/h下各塔板采出物料組成

按照上述方法，繼續(xù)模擬采出速度6000、7000 kg/h條件下的結果，數(shù)據(jù)整理分析，隨著采出速率的提高，每噸BED采出的消耗會相應降低，因此綜合能量消耗和產(chǎn)品純度，優(yōu)選地采出速度在7000 kg/h左右，能耗約308kcal/t。

②脫水后BED精制模擬。

將脫水后的粗品丁烯作為進料，具體進料組成BED 97.26%、BYD 0.71%、BDO 0.71%、水1.32%。

按粗丁烯精致BED模擬方法，分別對采出速度5000、6000、7000 kg/h條件下的結果，數(shù)據(jù)整理分析表示，在第16塊踏板處均可采出98.6%的BED。

③白丁烯進一步精制模擬。

將脫水后的粗品丁烯作為進料，具體進料組成BED 97.43%、BYD 0.19%、BDO 0.71%、水1.67%。用同樣的方法分別對采出速度5000、6000、7000 kg/h條件下的結果，數(shù)據(jù)整理分析顯示，在第16塊踏板處可采出99%的BED。

2.2.4 小結

根據(jù)現(xiàn)有條件下的模擬數(shù)據(jù)可見，以粗丁烯為原料，可以制得BED純度大于97%的白丁烯、BED含量大于98.5%的精丁烯。以白丁烯為原料可以制得純度大于99%的精丁烯，故使用V8402在技術上是可行的。

2.3 經(jīng)濟性分析

從經(jīng)濟性角度出發(fā)，受限于生產(chǎn)與精餾產(chǎn)能暫不匹配問題，當前利用V8402開展精餾的經(jīng)濟性相對于BED現(xiàn)有精餾塔處理粗丁烯優(yōu)勢不明顯。根據(jù)某司當前BED月產(chǎn)量300t的生產(chǎn)能力，根據(jù)V8402處理能力，每小時進料8t/h，僅37.5h即可完成對整月產(chǎn)品的處理，若二期擴能產(chǎn)量混合到一起精餾將進一步降低生產(chǎn)成本。

2.4 精餾方案選擇

根據(jù)實際運行情況，需增加儲罐，改為間歇精餾。將裝置產(chǎn)生的粗丁烯收集至儲罐中，每20天精餾1次。需要調(diào)整管路結構，新增儲罐、泵、流量計等設備。BYD初品儲存在現(xiàn)有儲罐及新增儲罐中，通過現(xiàn)有BYD輸送泵輸送至低沸塔進料預熱器入口，經(jīng)過預熱后進入低沸塔，頂部出料后經(jīng)冷凝，分液、回流、采出產(chǎn)品，現(xiàn)有配套設施全部滿足控制需求，完全實現(xiàn)自動化控制。

2.5 生產(chǎn)成本的影響分析

在優(yōu)選方案二間歇精餾基礎上，我們比較了不同工段下可能影響生產(chǎn)成本的因素。詳細分析如下。

首先，為了儲存收集粗丁烯，需額外新增100m3儲罐1臺，以儲罐投入100萬元計，折舊10年，年產(chǎn)BED 3000t計，增加成本33.3元/t。在儲存中為降低BED雙鍵等基團的常溫緩慢氧化，需充裝氮氣。以每天消耗50m3氮氣計，氮氣0.5元/m3，折合BED成本上升約2.6元/t。

其次，間歇精餾會增加每次開車期間的蒸汽預熱費用及每次停車過程中的熱量損失費用，每次開車預熱蒸汽耗量約27.69t，每次停車熱量損失約46.15t，開停車消耗及損失合計73.84t/次，主裝置停車按3次/年計，本方案多增加開停車次數(shù)為6次/年，每年增加的蒸汽耗量為443.06t，蒸汽價格按151.33元/t，合計約6.7萬元/年。

同時，還會增加停車沖洗廢水，單次沖洗量按73.4t估算，合計廢水量為440.4t/年，廢水COD濃度約610mg/L，屬于低濃度廢水，當前弛源化工現(xiàn)有污水處理站處理能力能滿足，但對現(xiàn)有污水排放總量有一定的影響。

再次，本項目需新增主要管線兩條，一條為BYD粗品儲罐→BYD輸送泵→E8403A/B，另一條為P8405A/B→BYD產(chǎn)品儲罐，配套相關管件、閥門，費用估算約15萬元。

最后，間歇精餾后，為防止殘余物料腐蝕精餾塔，以及殘余物料氧化變質(zhì)影響產(chǎn)品品質(zhì)，需考慮精餾后的設備維保。若精餾后不清洗精餾塔，則為降低氧氣等對精餾塔及其塔內(nèi)殘留粗丁烯的影響，需要在每次精餾后，充氮保護塔柱。以每天消耗50m3氮氣計，氮氣0.5元/m3，折合BED成本上升2.6元/t。

3 結語

從技術可行性層面，基于現(xiàn)有模擬數(shù)據(jù)，確認V8402可實現(xiàn)白丁烯、精丁烯甚至99%精丁烯的精制需要，從技術上論證了V8402精制BED在技術上是可行的?？蓪8402低沸塔作為有利于后期BED擴能后的備選生產(chǎn)精餾塔，也可作為BED擴能后，出現(xiàn)應急條件的應急精餾塔使用。同時有利于閑置設備利舊，有利于BED擴能工作的后續(xù)開展，對于BED后續(xù)擴能具有一定支撐意義。