甲苯氧化装置

2024-09-28

甲苯氧化装置（精选7篇）

甲苯氧化装置篇1

引言

随着石油石化行业对化工装置生产过程中的节能要求越来越高,各种节能技术应运而生。20世纪70年代末,英国学者Linnhoff等提出的过程系统节能中的夹点技术令人瞩目,该技术已成功地应用于世界范围内,并取得了显著的节能效果。采用这种技术对于新装置设计而言,比传统方法节能30%～50%;近几年逐渐应用于老装置的节能改造中,其改造投资低,且能取得较好的节能效果[1,2]。

夹点技术一经提出,就首先发展成为一整套换热网络的优化设计方法。该技术是以热力学原理为基础,从宏观的角度分析过程系统中能量流沿温度的分布,从中发现系统用能的“瓶颈”所在,并给以解决“瓶颈”的一种方法[3]。夹点技术将整个系统作为一个有机的整体,综合考虑热流体间的合理匹配,使能量利用更趋合理,从而降低了成本,在世界范围内得到了广泛的应用[4]。

采用夹点技术对装置或企业进行诊断、分析、改造,能准确地诊断出能源使用的薄弱环节和部位,能明确地指出能源使用不合理的原因,揭示出可实现的节能潜力与改造效果。遵循夹点节能技术的用能准则和具体改进方法,可提出可行并有效的改造方案,并对改造方案的节能效益做出准确的预测[2]。

本文拟采用夹点分析方法对某厂甲苯氧化装置换热网络进行分析,在得到合格产品苯甲酸的条件下,基于现行换热网络结构,对换热网络进行优化。

1 基础物流数据的提取

某化纤厂甲苯氧化装置的主要任务是生产并提纯苯甲酸,分为以下部分:反应和空气压缩、反应气处理—芳烃吸附—苯蒸馏、苯甲酸蒸馏、重副产物蒸馏、催化剂制备及回收、导热油加热炉及苯甲醛的分离。苯甲醛分离装置(图1中虚框部分)是将氧化过程中副产的苯甲醛分离出来,作为产品出售,以增加企业效益,并可提高甲苯氧化单元的甲苯氧化能力(减少了苯甲醛的重复氧化量)。甲苯氧化装置的基本流程见图1。

经过对甲苯氧化装置操作参数和过程工艺流程的分析,提取到10股热流、13股冷流,如表1所示。

2 现行换热网络的分析

综合考虑热回收能量、换热面积、换热网络改造费用和工况稳定操作等因素,本单元的分析和优化中取最小传热温差为10℃[5]。将上述数据输入Aspen energy analyzer软件,计算得到如下结果:夹点平均温度为270℃,即夹点处热物流温度为275℃,冷物流温度为265℃。最小冷却公用工程24 310 kW,最小加热公用工程5 555 kW;而现行冷却公用工程总计27 860.6 kW,换热网络加热公用工程总计9 108.7 kW,由此可算得该装置的节能潜力为3 553.7 kW,约占现行加热公用工程量的39%,占现行冷却公用工程量的13%。

图2为现行换热网络图,该图具体反映了现行换热网络中换热器的分布。

根据夹点技术三原则(夹点之上不能有冷却公用工程,夹点之下不能有加热公用工程,不能有跨越夹点的传热)分析实际工况。冷物流C9、C10、C11、C12和C13在夹点之下分别使用了加热器E17、E18、E19、E-20和E21。不合理换热量总计为3 553.7 kW,不合理加热器的负荷见表2。

3 优化方案

对现有换热网络的优化改造不同于新设计,应充分考虑现行换热网络已有的结构,尽可能少作变动,充分利用原有换热器,减少改造投资费用。另外,还应考虑距离限制、操作安全等因素。根据实例分析,在现行换热网络的改造中,主要考虑消除不合理换热量较大的换热设备。改造方案如下:

1)C11位于夹点之下的加热器E19加热量1 050 kW。为了节省夹点之下的加热公用工程,在C11和H9之间新增一换热器E-A,换热量1 050 kW,H9物流潜热很大,经换热后物流温度253℃;同时C11达到工艺要求温度。

2)C10位于夹点之下的加热器E18加热量1 100 kW。为了节省夹点之下的加热公用工程,在H9流股换热器E-A后与C11间新增换热器E-B,H9出口温度为176℃,换热量1 100 kW,H9继续流入原换热器E13,E13较原来减少2 150 k W冷却公用工程;C10达到工艺要求温度。

3)C9位于夹点之下的加热器E17加热量702 kW。为了节省夹点之下的加热公用工程,在C9和H8之间新增一换热器E-C,换热量517.8 k W,C9从157℃被加热至167℃,继续流入原换热器E17,E17较原来减少517.8 k W加热公用工程,相应地节省冷却公用工程517.8 k W。

4)C13位于夹点之下的加热器E20加热量234.2 kW。为了节省夹点之下的加热公用工程,在C13和H7之间增加一新换热器E-D,换热量222.6kW,C13继续流入原换热器E-0103,E-0103较原来减少加热公用工程222.6 kW。

5)C12位于夹点之下的加热器E21加热量467.5 kW。如果为了节省这部分的加热公用工程,将H7和C12换热,就必须将E10拆除,而现行工况是H7和C5通过E10完全换热,从而又必须为C5寻找合适的换热流股;如果优化流股C12的换热则对网络结构的改动较大,故不考虑加热器E21的改造。

根据上述方案优化的换热网络见图3。

换热网络优化后减少加热公用工程高压蒸汽2 667.8 kW、中压蒸汽222.6 k W,由于改造前高温流股是用副产低压蒸汽回收热量的,所以改造后相应地减少了2 890.4 kW副产的低压蒸汽。也就是说,同现行公用工程的情况相比,改造后节省了高压和中压蒸汽,相应也减少了同样数量的副产低压蒸汽。高中低压蒸汽价格分别为0.63元/kWh、0.56元/kWh,0.48元/kWh,年装置运行时间按8 000 h,每年可以节省334.4万元。

改造后需要新增4台换热器。在计算投资费用时,取钢材价格为3.6万元/t,按200 kg/m2计算,即0.72万元/m2。经计算换热器设备总投资费用为145.7万元。由于每年节约能量费用334.4万元,简单计算投资回收期为0.44年,即5个月。

4 结论

1)从某化纤厂甲苯氧化装置现行换热网络入手,运用夹点技术分析发现该装置节能潜力为3 553.7 kW,占现行加热公用工程量的39%。

2)在夹点分析的基础上,根据夹点原则并充分考虑换热网络的现行结构,对该装置进行了节能改造。改造后的换热网络可以节省加热公用工程2 890.4 k W,年节省费用334.3万元,投资回收期仅5个月。

参考文献

[1]王利文,陈保东,王利权.夹点理论及其在换热网络中的应用[J].辽宁石油化工大学学报,2005(6):54-58.

[2]冯霄.化工节能原理与技术[M].3版.北京:化学工业出版社,2009.

[3]Ahmad S,Linnhoff B,Smith R.Cost optimum heat-exchanger networks(2):Targets and Design forDetailed Capital-Cost Models[J].Computers&Chemical Engineering,1990,14(7):751-767.

[4]Linnhoff B.Use pinch analysis to knock downcapital costs and emissions[J].Chemical Engi-neering Progress,1994,90(8):32-57.

[5]Yoon S-G,Lee J,Park S.Heat integration analy-sis for an industrial ethylbenzene plant usingpinch analysis[J].Applied Thermal Engineering,2007,27(5-6):886-893.

二氧化氯杀菌装置应用效果分析篇2

【关键词】混合型二氧化氯；杀菌效果；运行费用

1、现状

A联合站注水站日平均回注分离后水量4500吨，日均补充清水1200吨，回注水当中含S含量平均8.633mg/L，PH值为7.8，硫酸盐还原菌、铁细菌、腐生菌含量在2.5×103—3.0×105之间，处理后的要求是：SRB≤25个/ml，IB，TGB≤9×102个/ml。共有4口用于观察的注水井口，其中最远的距离8km，最近的距离2km，注水标准要求细菌杀灭率要达到99%以上。A联合站为了保证注水井井口细菌达标开展加药杀菌试验。

2、二氧化氯现场试验

2.1工艺流程

站内工艺流程为二次滤罐出口经2座污水700m3缓冲水罐进入注水泵注入地下。

2.2试验过程

1）采用常规水驱杀菌剂杀菌试验，加药点选在过滤罐进口，加药浓度50mg/l、100mg/l、200mg/l，试验结果是加药浓度50mg/l时加药8天，水处理站硫酸盐还原菌不达标，加药浓度100mg/l时加药8天，水处理站硫酸盐还原菌达标，注水井井口不达标，加药浓度200mg/l加药8天时，注水井口仍然不达标。

2）采用高浓度有机杀菌剂（1227）进行试验，加药点选在过滤罐进口，加药浓度为5mg/l、25mg/l，试验结果是加药浓度5mg/l时加药8天，水处理站硫酸盐还原菌不达标，加药浓度25mg/l时加药加药12天，加药结果是水处理站细菌达标，注水井口细菌指标不稳定。

有机高浓杀菌剂（1227）试验化验数据（加药浓度为25mg/l，检测细菌为硫酸盐还原菌。

3）开展了高纯二氧化氯（两元法）杀菌试验，加药点选在注水泵进口前管线上，药剂为盐酸和亚氯酸钠，原理是两种药剂1：1比例，分别进入反应装置中与水一起反应产生二氧化氯进行杀菌。试验23天，试验结果是水处理站硫酸盐还原菌没有效果，注水井井口有一定效果但不达标。

4）采用OTH-10000混合型二氧化氯设备（氯酸钠、盐酸法）进行杀菌试验，加药点选择多点投加，分别在清水罐前、注水泵前进口管线上和补充水罐进口。药剂为盐酸和氯酸钠，原理是两种药剂2：1比例，在反应釜里发生反应后产生二氧化氯和氯气的混合物再进入水体进行杀菌。试验21天。试验结果是水处理站、注水井井口硫酸盐还原菌均能达标。

由前面在采油五厂的四项杀菌实验对比中可以看出，采用OTH-10000混合型设备产生的二氧化氯和氯气联合投加，且投加方式采用多点投加，吨水成本只有0.21元，取得了良好的效果。

二氧化氯和氯气对硫酸盐还原菌、铁细菌、腐生菌等均有較好地杀灭作用，同时控制好投加量还可把S2-氧化成S，在污水缓冲罐内形成沉淀，提高回注水出水水质。

在A联合站回注水的应用当中，由于回注水当中的含硫量较高（平均8.633mg/L），S2-的还原性极强，会消耗大量的氧化剂，加上从污水缓冲罐到注水泵口的距离较远（2-8公里），水在管线当中的流动时间为20分钟到60分钟之间，因此若只是从从污水缓冲罐出口管线投加药剂，水在流动期间S2-会很快的消耗掉氧化剂，若投加药剂浓度太高易造成前端余氯值偏高，虽然对灭菌有益，但对管线有一定的腐蚀作用；若投加浓度太低，到井口时已很难再保持杀菌剂的余量，细菌很容易继续滋生。多点投加指的是首先在清水罐和污水罐前设投加点，其作用在于：投加到罐内的氧化剂首先把大部分的S2-进行了氧化，生成单质S⑵，使之沉降到罐的底部（待反冲洗时再把这些沉淀物带走），罐出口流出的则是沉淀后的清水，这样再在罐出口处的杀菌剂仅需投加维持杀菌的剂量即可，对投加管线的腐蚀也可以降到最低。

此外，杀菌费用方面比较，两元法高纯二氧化氯是混合型二氧化氯的两倍，首先来看两种产生消毒剂的方法。

两元高纯法：5NaCLO2+4HCL=4CLO2+5NaCl+2H2O

两元混合法：2NaClO3+4HCl=2ClO2+CL2+NaCl+2H2O

从以上方程式当中可以看出，两元高纯法的NaClO2最多只有80%转化为CLO2，而两元混合型理论上是100%的NaCLO3可以转化CLO2，实际上有70%可转化CLO2，产生的消毒剂CLO2与Cl2的摩尔约比为1：1（市场上NaCLO2的价格是NaCLO3的2.5倍）。在氧化S2-时，1摩尔CLO2可以得到1摩尔的电子，而1摩尔的Cl2可以得2摩尔的电子，由此可以看出，在对含硫较高的油田回注水进行杀菌时（回注水PH值≤8），两元混合型二氧化氯在较低成本时可以产生更多的消毒剂总量，比两元高纯二氧化氯能更好的节省运行费用。

3、结论

甲苯氧化装置篇3

石墨烯是一种理想二维材料,做为载体没有孔径限制。另一方面,石墨烯通常由氧化石墨烯还原得到,而氧化石墨烯表面大量的羟基和羧基基团可为氧化物催化剂提供键合位,将其锚定于石墨烯表面,从而制备出稳定的催化剂材料。最近也有研究指出石墨烯对甲苯具有很强的吸附能力[6]。这些都为石墨烯应用于臭氧催化氧化甲苯提供了可能。传统上经常使用肼来实现氧化石墨烯的还原,由于其具有剧毒性,因此迫切需要开发非肼还原法。本研究拟用一步水热合成法制备出新型催化材料Mn O2/ 石墨烯,利用二氧化锰良好的臭氧催化氧化性能和石墨烯对甲苯良好的吸附性,达到较好的臭氧催化氧化降解甲苯的效果。

1 实验部分

1. 1 复合材料的制备

所用试剂均为分析纯。氧化石墨烯( GO) 由天然石墨粉末采用改进Hummers法[7]制得。Mn O2/ 石墨烯由氧化石墨烯与高锰酸钾在水热条件下直接氧化还原反应制得,具体方法如下:按照质量比Mn O2/ ( Mn O2+ 氧化石墨烯) = 0. 3称取一定量的氧化石墨烯和高锰酸钾,将二者悬浮液超声分散1 h后移入配有温控和压力测试装置的高压釜中,180℃水热老化12 h后,所得产物抽滤,去离子水反复洗涤,120℃真空干燥12 h,即得二氧化锰/石墨烯 ( 标记为Mn O2/ G) 。作为对比,同样条件下制备纯Mn O2和石墨烯。

1. 2 复合材料的表征

催化剂的晶体结构用荷兰PANalytical公司的X'Pert PRO衍射仪测定。Co Kα射线,Fe滤波器,λ = 0. 1789 nm,管电压40 k V,管电流40 m A,扫描范围2θ为5° ~ 90°。复合材料的粒度由日本JEM - CX - II型透射电子显微镜直接观察。样品颗粒研磨后制成乙醇悬浮溶液,并经超声波震荡分散3 h,然后滴于铜网表面进行观察。材料的红外谱图用Themo Nicolet公司的NEXUS型红外光谱仪测定,扫描次数32,波数范围4000 ~400 cm- 1,分辨率为4 cm- 1。BET比表面积采用美国Quantachrom公司的CHEMBET3000脉冲气相色谱化学吸附仪测定。

1. 3 臭氧催化性能评价

图1为实验装置流程示意图。甲苯由氮气作为载气通过VOC发生器 ( VICI Metronics Dynacalibrator,model 150,USA) 产生,臭氧由氧气通过臭氧发生器 ( MEDOZONS Ltd. ,Medozons- BM - 02,Russia) 产生,二者浓度分别设定为4. 13×10- 6mol·L- 1和8. 26×10- 6mol·L- 1,气体在进入反应器前,在预混室内充分混合。反应在室温下进行,气体流速为150 m L/min。原料及反应产物用Bruker Tensor 27型红外光谱仪进行分析。

2 结果与讨论

2. 1 复合材料的形态与结构

图2是不同样品的XRD谱图。对比氧化石墨烯( GO) 谱图,石墨烯( G) 谱图上位于10. 1°( 001) 的氧化石墨烯特征峰消失,同时在24. 5°( 002) 和43°( 100) 处出现了较强的衍射峰,这些结果证明氧化石墨烯已经完全转化为石墨烯[8]。在Mn O2/ G的谱图上,对比标准XRD谱,12°、37°和66°的衍射峰对应的二氧化锰的晶型为α - Mn O2[9],而25°的宽峰是粒径较小的无定型二氧化锰。这些结果表明Mn O2/ G内存在晶体及无定型二氧化锰和石墨烯。

图3是Mn O2/ G复合材料的TEM图。可以看到二氧化锰较为均匀地分散于石墨烯表面。特别地,虽然在TEM分析前Mn O2/ G样品在乙醇中超声分散3 h,但二氧化锰依然牢固地锚定于石墨烯表面,表明二者之间存在着较强的相互作用。这是由于石墨烯中的碳原子和高锰酸根之间发生氧化还原反应,从而使得生成的二氧化锰可以较为均一且稳固地沉积在石墨烯片上[9]。与此同时,生成的二氧化锰也可以阻止多层石墨烯的复合。

图4是不同样品的红外谱图。在GO谱图中有C = O( 1719 cm- 1) 、C = C( 1619 cm- 1) 、环氧C - O( 1222 cm- 1) 和烷氧C - O( 1042 cm- 1) 的特征吸收振动峰,位于3420 cm- 1处的吸收峰是由吸附的水所引起[10]。而在石墨烯和Mn O2/ G样品中,位于3420 cm- 1、1719 cm- 1、1619 cm- 1、1222 cm- 1、和1042 cm- 1的吸收峰消失或大幅减弱,说明水热处理后氧化基团大部分被去除。特别地,Mn O2/ G谱图上,在707 cm- 1处出现一个新的吸收峰,可以归属为碳和二氧化锰反应产生的结构单元Mn - O - C键的吸收振动,这更进一步验证了石墨烯和二氧化锰之间存在紧密复合。

表1是不同的样品的BET比表面积。石墨烯的BET比表面积是53 m2/ g ,这相较于其理论比表面积 ( 2700 m2/ g) 相差很大,这是由于水热条件下,石墨烯层间发生大量复合现象导致生成的多为多层石墨烯[11]。Mn O2/ G的比表面是294 m2/ g,这是由于生成的二氧化锰沉积于石墨烯表面,阻止了石墨烯的层间复合,使得石墨烯层数减少,从而使得比表面增加,这一结果与TEM结果相符。

2. 2 复合材料的臭氧催化氧化性能

不同样品的臭氧催化氧化甲苯的反应性能列于表1。为了排除物理吸附的影响,转化率均是在反应稳定后1 h后测定。纯石墨烯对于甲苯和臭氧的转化率均很低,分别为5. 4% 和3. 2% ,这说明虽然石墨烯对甲苯具有较强的吸附能力,但单纯石墨烯的臭氧催化氧化活性依然很差,这与其对臭氧的吸附能力差有关。同时,可以看到纯二氧化锰对臭氧具有较好的降解作用,其转化率达到49% ,这与文献报道一致[12],但与纯石墨烯一样,其对甲苯的降解性能也较差,仅为9. 4% ,这是由于虽然一方面二氧化锰具有较好的吸附臭氧的能力,但另一方面,其对甲苯的化学吸附能力却较差,从而无法有效降解甲苯。但Mn O2/ G对甲苯和臭氧都具有很好的降解能力,转化率分别达到56% 和89% ,这可以归结于二氧化锰和石墨烯的协同作用。一方面二氧化锰的存在可以很好地吸附臭氧分子,并进而形成过氧根自由基·O-2[13]。另一方面,石墨烯中的碳原子是以六边形结构存在,同层六边形内碳原子是以σ键形式联系起来,而不同层间却存在着π键[14],这种π键的存在使得其可以与甲苯分子间形成大π 键耦合效应,从而可以有效吸附甲苯分子。而二氧化锰和石墨烯间的紧密结合使得吸附产生的过氧根自由基可以较为有利地进攻吸附的甲苯分子,从而使得二者得到有效降解。

Condition: toluene: 4. 13 × 10- 6mol·L- 1; ozone: 8. 26 × 10- 6mol·L- 1; reaction temperature: 22 ℃ ; catalyst mass: 0. 08 g; total gas flow rate:150 mL / min.

3 结论

甲苯氧化装置篇4

1 材料与方法

1.1 实验动物

健康昆明小鼠 (由北华大学实验动物中心提供) , 体重18~24 g, 雌雄各半。

1.2 主要试剂

甲苯, 分析纯, 天津市化学试剂三厂;乙酸 (冰醋酸) 北京化工厂;考马斯亮蓝试剂盒, SOD试剂盒, T-AOC试剂盒, GSH试剂盒, MDA试剂盒。

1.3 实验方法

1.3.1 动物分组及染毒

将18只小鼠根据体重随机分为3组, 每组6只, 雌雄各半。根据甲苯对小鼠经呼吸道染毒的LC50资料, 该次实验各组染毒剂量分别为:对照组、甲苯组 (低剂量组500 mg/m3、高剂量组1 000 mg/m3) 。采用50 L静式染毒柜 (顶置风扇) 进行吸入染毒, 每天染毒2 h, 连续30 d。动物染毒期间禁食禁水, 其他时间自由进食和饮水。对照组也在同等条件下的玻璃染毒柜内, 但不染毒。染毒结束次日, 对小鼠称重后断头, 处死后立即用冷生理盐水冲洗头部血液并取出脑, 剖腹取出小鼠肝脏、肺脏、肾脏、心脏等器官放入冷的PBS (p H 7.2±0.2) , 并反复冲洗。

1.3.2 小鼠组织匀浆的制备

取组织重量9倍的生理盐水与组织制备成10%的匀浆 (利用组织匀浆器) ;将制备好的10%匀浆用低温离心机3 000 r/min离心10~15 min, 将离心好的匀浆留上清弃下面沉淀。各组织处理方法相同。

1.3.3 组织器官氧化损伤测定

采用分光光度法。

1.4 统计学处理

采用SPSS 13.0统计软件对数据进行统计处理, 实验数据以均数±标准差 (±s) 表示。组间比较采用单因素方差分析。

2 结果

2.1 甲苯暴露对小鼠肝脏的氧化损伤作用

由表1可见, 与对照组比较, 甲苯暴露后小鼠肝脏中的GSH、SOD、MDA含量差异有统计学意义 (均P<0.05) ;且GSH、SOD含量随着染毒浓度的增加呈现下降趋势 (P<0.05) , 而MDA含量随着染毒浓度的增加呈现升高趋势 (P<0.05) , 以上差异均有统计学意义。

2.2 甲苯暴露对小鼠肾脏的氧化损伤作用

由表2可见, 与对照组比较, 甲苯暴露后小鼠肾脏中的GSH、MDA含量差异有统计学意义 (P<0.05) ;且随着染毒浓度的升高GSH含量显著降低 (P<0.05) , 而MDA含量逐渐升高 (P<0.05) , 以上差异均有统计学意义。

注:a与对照组相比, P<0.05。表2~表5同。

2.3 甲苯暴露对小鼠心脏的氧化损伤作用

由表3可见, 与对照组比较, 甲苯暴露后小鼠心脏中的GSH、MDA、SOD含量差异有统计学意义 (P<0.05) ;且随着甲苯浓度的升高, MDA含量显著升高 (P<0.05) , 而GSH、SOD量明显降低 (P<0.05) , 以上差异均有统计学意义。

2.4 甲苯暴露对小鼠肺脏的氧化损伤作用

由表4可见, 与对照组比较, 甲苯暴露后小鼠肺脏中GSH、MDA、SOD含量差异有统计学意义 (P<0.05) , 以上差异均有统计学意义。随着甲苯浓度的升高 (P<0.05) , 以上差异均有统计学意义, 肺组织中MDA含量显著升高, 而SOD、GSH含量显著降低 (P<0.05) , 以上差异均有统计学意义。

2.5 甲苯暴露对小鼠脑组织的氧化损伤作用

由表5可见, 与对照组比较, 随着甲苯浓度的升高, 脑组织中MDA含量逐渐升高 (P<0.05) , 而GSH、SOD含量逐渐降低 (P<0.05) ;高浓度染毒组, 小鼠脑组织中GSH含量显著低于对照组 (P<0.05) , MDA含量显著高于对照组 (P<0.05) ;以上差异均具有统计学意义。

3 讨论

GSH和SOD是机体内广泛存在的两种主要抗氧化酶, 生物学作用是清除组织中的脂质过氧化物, 并在过氧化物氢酶或H2O2阻断O2通过间体H2O2生成高活性的膜过氧化剂 (·OH) , 从而保护组织细胞免受损伤[1]。本研究分别用低浓度甲苯和高浓度甲苯对小鼠进行染毒, 则小鼠体内可产生大量自由基, 并引起小鼠肝脏、肺脏组织中GSH活力显著下降。甲苯暴露浓度达到一定水平时, 可以引起小鼠脑组织的脂质过氧化, 并可抑制抗氧化酶GSH的活力, 进一步加重脂质过氧化程度, 进而对小鼠脑组织造成不同程度的损害, 发挥神经毒性作用[2,3]。

MDA作为一种脂质过氧化物, 其含量则反映了机体内脂质过氧化的程度, 间接地反映出细胞受损的程度[4]。MDA的测定常与GSH、SOD的测定相互配合进行, GSH、SOD的活力间接反映了机体清除自由基的能力, 而MDA的含量又间接反映了机体细胞受自由基攻击的严重程度[5,6]。本研究表明, 染毒组小鼠肝肾MDA含量升高, 而GSH和SOD的活力下降明显, 同时MDA含量进一步升高, 呈现剂量-效应关系趋势, 说明吸入甲苯等苯的同系物可导致肝肾等机体的氧化损伤, 且氧化损伤程度与染毒剂量有关[7]。

当甲苯进入机体后, 一方面, 可产生活性中间产物 (特别是自由基) 攻击细胞膜而引起细胞膜脂质过氧化, 使脂质过氧化产物积聚而对机体产生损害;另一方面, 甲苯及其代谢产物直接抑制或破坏机体的抗氧化系统, 使机体多组织、器官的抗氧化酶活力降低, 抗氧化物质含量减少, 氧化系统和抗氧化系统的动态平衡被打破, 从而引起氧化应激, 并导致各种病理过程[8]。本研究表明不同浓度甲苯暴露下, 小鼠各脏器均有氧化损伤, 提示可通过研究甲苯对氧化系统的损伤效应的机制, 进一步寻找其敏感指标, 为人群的健康监测提供科学依据。

摘要：目的探讨甲苯暴露对小鼠肝脏、肺脏、肾脏、心脏、脑组织等靶点氧化损伤情况, 探寻甲苯对机体作用的敏感、早期检测指标。方法将18只染毒小鼠根据体重随机分成甲苯高剂量组、低剂量组和对照组, 采用静式吸入染毒方式, 每天染毒2 h, 共染毒30 d。实验结束后, 测定小鼠各脏器中的氧化损伤指标。结果各脏器中SOD、GSH含量随染毒浓度的增加而减少 (P<0.05) , MDA含量随染毒浓度的增加而增加 (P<0.05) , 染毒组和对照组的肺脏脏器系数明显不同 (P<0.05) , 以上差异均有统计学意义。甲苯高剂量染毒组肝脏、心脏和肺脏中GSH、SOD含量均低于对照组 (P<0.05) , 脑组织中GSH含量低于对照组 (P<0.05) , 肾脏中GSH含量低于对照组 (P<0.05) ;低剂量组心组织中SOD含量低于对照组 (P<0.05) ;以上差异均具有统计学意义。结论不同浓度甲苯暴露下, 小鼠各脏器均有氧化损伤;随着甲苯浓度的增加:小鼠肝脏、心脏、肺脏的GSH、SOD含量显著降低, MDA含量显著升高, 且肝脏最为敏感;小鼠肾脏、脑组织的GSH含量逐渐降低, MDA含量逐渐升高。

关键词：甲苯,脏器,氧化损伤

参考文献

[1]Ahmad#space2;#S, Singh#space2;#V, Rao#space2;#GS.Antioxidant#space2;#potential#space2;#in#space2;#serum#space2;#and#space2;#liver#space2;#of#space2;#albino#space2;#rats#space2;#exposed#space2;#to#space2;#benzene[J].J#space2;#Exp#space2;#Biol, 1994, 32 (3) :203-206.

[2]于日安.镉与DNA损失、癌基因表达、细胞凋亡[J].国外医学卫生分册, 2000, 27 (6) :359-363.

[3]于建乐, 王志萍.甲苯对中枢神经系统的损伤[J].国外医学卫生分册, 1998, 25 (3) :135-137.

[4]唐德成, 徐雷.接触苯、甲苯、二甲苯对工人脂质过氧化作用的影响[J].中国职业医学, 2005, 32 (2) :39-40.

[5]Filley#space2;#C, Halliday#space2;#W, Kleinschmidt#space2;#D, et#space2;#al.The#space2;#effects#space2;#of#space2;#toluene#space2;#on#space2;#the#space2;#central#space2;#nervous#space2;#system[J].J#space2;#Neuropathol#space2;#Exp#space2;#Neurol, 2004, 63 (1) :1-12.

[6]王取南, 孙美芳.混苯对大鼠肝肾功能影响的研究[J].工业卫生与职病, 2000, 26 (3) :146-149.

[7]宋祥福, 栗学军, 李玲, 等.甲苯对小鼠肺组织超氧化物歧化酶活性、丙二醛含量的影响[J].中国比较医学杂志, 2004, 14 (3) :145.

甲苯氧化装置篇5

从上世纪70年代起, 多家国内外公司竞相开展该技术的研发, 但迄今没有商业化运行的报道。在我国能源结构“缺油、少气、富煤”以及国际原油价格高企的大背景下, 中国石化提出了“积极发展煤化工”的战略部署和规划。根据产业发展的形式以及中国石化的发展战略, 上海石油化工研究院于2009年正式立项, 开展甲苯甲基化技术的工业侧线试验研究。为提高技术开发效率, 尽快缩短与国外公司的差距, 上海院有效整合催化剂开发、工艺研究和工程设计等多学科的技术力量, 经过3年多的不懈努力, 相继完成了工业侧线试验和20万吨/年工艺包的开发设计工作, 先后成功开发了高性能的甲苯甲基化催化剂、多床层反应工艺、废水处理工艺、热联合及低温热利用工艺等, 申请了涵盖催化材料、催化剂和工艺技术的国内外专利, 具备了在国际上率先实现甲苯甲基化技术工业化的条件。

2010年9月, 中国石化总部在化工行业普遍不景气、投资压缩的背景下, 高瞻远瞩, 果断决定在扬子石化开展工业示范试验。本着确保催化剂、工艺和装置安全的原则, 上海院与扬子石化、洛阳工程公司组织了多次技术讨论, 确认了相应的操作方案和应急处理预案, 并派出了催化剂、工艺和分析骨干常驻现场, 及时解决开工过程中遇到的一个又一个技术问题。在没有可借鉴工业运行经验的情况下, 甲苯甲基化装置一次投料开车成功, 反应系统与换热网络运行平稳, 工程设计满足要求, 实现了“开起来、稳起来、提起来”的预期目标, 示范装置的工艺方案切实可行, 为芳烃系列产品的“甲基管理”提供了有效的手段。

二甲苯装置联动试车工作技术探讨篇6

1. 水冲洗、水联运的主要目的是:

(1) 清除管道内的泥沙、焊渣、铁锈等赃物, 进一步检查装置的施工质量。 (2) 对设备管线冲洗贯通, 保证装置畅通无阻。

(3) 考验机泵等设备的工程质量, 技术性能。

(4) 检查水、电、气、风系统为主体的系统配合的可靠性。

2. 水运期间要注意的关键点:

(1) 装置在水冲洗阶段用临时垫片代替孔板位置, 以防止系统内有杂物而损坏孔板等测量元件。

(2) 调节阀、切断阀全部拆下, 作为冲洗口, 将管线中的泥沙冲到系统外, 尤其要检查截口处周边位置的清洁程度。

(3) 脏管线冲洗时不能通过换热器、泵、容器等设备, 要在设备接口处加挡板, 防止脏物进入设备造成设备损坏或者堵塞, 待管线全部冲洗干净之后, 再拆下挡板, 将设备与管线相连接进行水联运。

(4) 充水或者是排水时, 尤其要注意塔和容器的放空要打开, 防止容器造成憋压或者真空。

(5) 水冲洗时单向阀要拆除其阀芯, 避免使其损坏。

(6) 水冲洗要遵循从上至下或水平进行, 先冲总管, 后冲支管等依次冲洗。

3. 在水冲洗过后要进行水联运, 水联运是对装置设备、机泵以及仪表的第一次全方位考验。我们要注意:

(1) 水的密度比油大, 在水联运的过程中要用泵的出口阀进行限流, 控制电机电流。在芳烃联合装置罐区水联运期间, 泵出口阀的开度很小, 曾发生过几次超电流现象, 均为开出口阀一次用力过大所至。

(2) 要观察各容器、塔液面, 适当补水, 防止泵抽空。

(3) 在水联运过程中, 白土塔、吸附塔、临氢系统均应用盲板隔离。

(4) 调节阀、液位计、压力表等仪表投用, 投用调节阀前应先冲洗其旁路, 整个系统用DCS进行控制。

(5) 水联运过程中要注意巡检, 当发现泵出口流量和电流下滑则证明泵入口过滤网堵塞, 要先进行切泵, 然后清理故障泵入口过滤网。例如二甲苯塔底泵P-8005在水运过程中, 由于此泵为二甲苯装置的核心设备, 带的系统大。尤其在二甲苯加热炉F-8001炉管水冲洗阶段, 由于炉管打压试验时的水不能完全排干净, 再低点的水长时间氧化结垢, 冲洗时P-8005泵频繁抽空、在水运期间大约抽空上百次。

(6) 水联运结束后要对装置的盲肠死角分别进行清理。

(7) 由于水运的重要性, 对二甲苯装置的抽余液塔C-6001、二甲苯塔C-8002以及邻二甲苯塔C-8003安装了水洗线, 保证水联运的联系供水以及持续进行。

(8) 确认水运各设备处于良好备用状态, 检查流程, 投用压力表、液位计根部阀、安全阀、塔以及容器顶排空阀, 底部排凝阀全部关闭。

(9) 将整个装置分为若干个小单元, 以每个单元尾个体进行水冲洗, 水联运, 单元与单元之间用盲板隔离, 每个单元的每条线都进行前期的审定, 按计划逐一进行处理, 做到“不漏”。

4. 不能水运的系统:

反应系统不参与水运, 而且反应系统的附属管线在后期也没有办法做介质的冲洗。只能在爆破的时候尽量将管线爆破的干净一些。即使爆破处理完所有相关管线, 但是在后期二甲苯装置异构化单元投油升温经运行停工后, 用蒸汽吹扫异构化产物分离罐的时候发现在产物分离罐底部排水还是比较脏, 由此说明管线在爆破吹扫的时候还是没处理干净。管线带锈是否能对产物分离罐的破膜网造成损害还需要在分离罐打开以后才能确定。

二、芳烃原料罐区水冲洗、水联运、浮盘实验以及单机试运方面

1. 成品油储罐和原料储罐在开工前必须做浮盘实验, 用胶带接生产水进罐的入口管线 (罐区接到T-002A罐, 即对二甲苯检查罐) , 由于每个储罐内部都有一个浮盘, 待罐内液体升高时, 浮盘会漂浮在液体上方, 浮盘上充氮气以保证罐体压力并且防止罐内油气泄漏到罐外。

2. 把水接进罐内后用充水量的多少以衡量浮盘在罐内的升降量的多少, 由此来检查浮盘是否好用。待第一个罐T-002A罐检查完毕后, 为了节省装置生产水, 我们用 (罐T-002A-泵P-002A-泵出口管线-P-002A返回至T-002B管线) 流程把T-002A中的水转到T-OO2B罐中以节省水资源。为了节省动力资源, 我们可以通过罐区的污油系统将水以自身重力从T-002A转至T-002B罐, 待T-002A和-T-002B的液位相近时, 再通过泵P-002A将T-002A剩余的水转至T-002B以节省动力资源。以此类推, 对每一台储罐做浮盘实验。

3. 待储罐做完浮盘实验后, 装置工程师要切断罐的出入口阀门以及与罐所有的相关管线, 开储罐人孔, 进罐检查:

(1) 要检查罐内浮盘是否有缺陷, 支腿是否好用, 螺栓是否把紧, 测量孔是否贯通以及浮盘盖是否关闭。

(2) 检查浮盘内是否清洁没有油污, 尤其要重点检查罐的明排和密排的地点是否有污垢堆积。罐底的污垢在开工前一定要彻底打扫干净。

(3) 检查罐内管线支撑以及卡卡子是否合适、紧固。

4. 在对每一个罐进行浮盘实验时, 间接地对罐区的每一台泵进行单机试运, 机泵单机试运的目的是为了检测每台设备的机械性能, 供配电系统的投用和仪表组件的单校, 联锁保护等。单机试车阶段的划分一般是从配电所第一次送电开始直到该设备试车完毕。从而尽早发现设计、制造、安装过程中存在的缺陷并予以消除。

三、气密置换方面

1. 气密置换是为了检查装置的严密性, 对装置设备、管线的全部法兰、阀门、低点放空、压力表、液面计、流量计、流量孔板、活接头、仪表及其引压线、热点偶和换热器头盖等部位进行检查。

我们在进入现场检查之前把所有静密封点进行逐一统计、列表, 保存底案, 对检查的不合格项进行登记和备案处理, 避免发生遗漏之处。

2. 二甲苯装置气密分为四个单元, 每个单元分为若干个系统, 相互用盲板隔离。

分为歧化单元、异构化单元、吸附分离单元和二甲苯分馏单元。歧化单元又分为歧化反应系统、歧化汽提塔系统、歧化燃料气外送系统。吸附分离单元分为抽余液塔系统、抽出液塔系统、成品塔系统、解析剂再生塔系统、放空罐和地下罐系统以及吸附塔旋转阀系统。异构化单元分为异构化精馏系统和异构化反应系统。二甲苯分馏单元分为二甲苯塔系统、邻二甲苯塔系统和重芳烃塔系统。

3. 前后进行了3遍气密工作。

班组人员分工明确, 按照PID流程图划分, 每人负责一部分, 细分到每一个法兰面和密封点。进行第二次和第三次气密时候, 责任区域互换。班长定期抽查气密质量。

存在的问题:气密阶段, 不同压力等级下的密封点外漏都能及时处理。但部分系统存在保压不合格, 分析为阀门内漏。比如塔、罐底部切断阀和机泵出入口阀门。虽然部分阀门经总包协调进行了阀芯清洁和研磨处理, 但没有从根本上解决问题。给随后油运投料阶段清理机泵过滤网带来了难度。

4. 气密工作总体进行的比较顺利, 但也有一些我们值得注意的地方。

(1) 公用工程供给量不足或协调不好, 许多气密冲压工作, 只能分开来进行, 延误时间.

(2) 对一些密封点考虑不周, 造成气密过程中的盲点, 在以后工作带来麻烦, 如加热率炉前手阀至火嘴的软连和法兰等。

(3) 气密工程中一些设备本体漏, 如阻火器等, 难以处理。

(4) 另外一些设备, 控制阀的法兰所在位置, 很难气密到, 在气密前或施工时应提前考虑到。

摘要：二甲苯装置联动试车工作是装置以水为原料, 模拟装置投料试车的开车、停车、正常操作、参数调节、故障处理等操作, 进一步发现装置安装和设计缺陷, 以便在正式投料试车前加以完善和改正, 全面检查装置的动、静设备能否满足工艺要求以及现场各仪表的精准性。

甲苯氧化装置篇7

关键词：苯酐装置,邻二甲苯雾化器,事故分析,改进措施

苯酐(邻苯二甲酸酐)是重要的有机(合成)化工原料之一,利用其容易进行脱酸、酰化、磺化、酯化的化学特性,被广泛用作增塑剂、聚酯树脂、醇酸树脂及医药、食品、染料、农药等的原料和中间体,其衍生物可加工成品种繁多、性能优越、用途广泛的化工产品[1],以满足化工、电子、机械、航天、纺织等工业部门的需求,同时其新的衍生物正在不断增加,应用范围也正日益拓宽。

苯酐生产有两种原料路线,即萘法和邻二甲苯法。目前国内苯酐生产90%以上采用邻二甲苯法。现在的邻二甲苯法生产工艺中,大致有以下几种方法:单固定床空气氧化、双固定床空气氧化、熔融马来酸酐回收苯酐、流化床空气氧化。国内绝大多数厂家采用的邻法固定床空气氧化工艺,它总结和消化吸收了国内外苯酐装置的先进技术,是目前一种最成熟的工艺。目前,我们公司2万t/a苯酐装置以邻二甲苯为原料,采用中国华陆工程公司自行设计的80 g /m3固定床气相催化氧化法生产工艺,设计生产时间7200 h/a,年生产能力在2300 t左右。该装置于2001年7月一次开车成功,至今已经运行了接近7年。

苯酐生产工艺具有高温、高压、易燃、易爆、设备密集、控制复杂等特点,如果设计、处理不当,极易发生危险,尤其是邻二甲苯雾化单元,由于邻二甲苯在空气中的爆炸极限为44～300 g/m3,我们的正常负荷为80 g/m3 左右,浓度范围在邻二甲苯的爆炸范围内,因此,只要外界因素具备了点燃邻二甲苯的条件,就会发生着火、爆炸等事故,给公司造成严重的财产损失,甚至会引起人员伤亡。因此,如何预防和控制该类事故,对苯酐生产厂家来说具有很现实的意义。现把我们公司2万t/a苯酐装置开车后发生的该类事故及其防范措施汇总如下,供广大同行参考借鉴。

1.邻二甲苯雾化器介绍

邻二甲苯雾化器上部为圆筒形,下部位锥形,四个喷嘴呈水平均匀分布在下部锥体上,空气由最下部锥形口处吹入,邻苯经四个喷嘴进入雾化器并完全气化。雾化器外部通过盘管由2.0MPa蒸汽加热。雾化器至反应器共有四个防爆膜,其中雾化器上部一个,反应器顶部封头处三个。

邻二甲苯与空气的混合气经雾化器顶部的除沫网后进入反应器中生成苯酐。

我装置邻二甲苯雾化器技术参数见表1。

2邻苯雾化器的常见事故

从初次开车至今,邻苯雾化器已发生多次事故,比较典型的事故分别为2002年5月、2003年11月发生、2004年3月分别发生燃烧爆炸事故,这些事故后果严重,破坏性大,给广大职工造成了很大的心理压力。现分别把这几次事故情况介绍如下:

2002年5月,邻二甲苯雾化器至反应器管线上一个DN800的防爆膜以及反应器上封头上的三个DN600的防爆膜同时爆破,装置被迫紧急停车处理。雾化器冷却后进入检查,发现雾化器与其底部空气管线密封用金属缠绕垫片散落在底部,垫片内的金属钢丝可拉到喷嘴处,入口过滤丝网脱落。

2003年11月,邻二甲苯雾化器至反应器管线上的1个防爆膜及反应器上封头的3个防爆膜同时爆破,防爆膜的爆破导致反应器入口压力过低而使氧化单元联锁停车。

发生这次事故后,通过打开雾化器和反应器检查发现雾化器内部除沫网全部烧损,下部有很多铁渣;除沫网下部支撑的固定螺栓断裂,落在雾化汽器底部,支撑板搭垂在雾化器壁上。防爆膜爆破的同时,可看到雾化器至反应器管线上的防爆膜处冒出红火,两三秒后,不再有红火冒出,开始喷出烧红的铁渣块,铁渣块有大有小,最大的在1公斤左右,铁渣块喷出时带有火苗,较大的铁渣块落地后还在着火。邻二甲苯喷嘴由于温度过高严重变形。

2004年3月,氧化器组防爆膜爆破,停车后,打开雾化器发现其除沫网上下支撑严重变形,但未脱落,除沫网基本上全烧为铁渣,其框架已严重变形,并落入设备底部。

3事故原因分析

这些事故发生后,通过察看DCS记录,发现氧化系统各项控制参数在事故发生前均无异常现象,邻二甲苯雾化器出口温度的变化和防爆膜的爆破-即反应器的入出口压力的变化是同时的,不具备任何预防性,这些事故可定性为突发性事故。我们在检修中发现,发生这些事故前,反应器本身无熔盐泄漏和温度异常等引起着火的因素,由此我们可推断是由于钢铁撞击或剪切造成打火等原因而引这些事故的。通过这些现象及装置DCS记录,我们可以推测能引起邻苯雾化器着火爆炸的可能原因有以下几种:

1、由于金属缠绕密封垫损坏脱落或金属丝网在喷嘴处被风吹动摩擦打火所致;

2、除沫网下部支撑的螺栓剪切断裂时打火或下垂支撑板撞击雾化器壁时打火所致;

3、除沫网在运行中要积累一定量的邻二甲苯和其它可燃物质,该物质高温自燃造成着火事故;

4、除沫网滤过的邻二甲苯有液滴或局部高浓度进入反应器,在反应点位上由于负荷严重超高导致高温点火引起事故。

5、邻二甲苯中的杂质在除沫网中积累或雾化器雾化效果不好也有可能是造成事故的原因。在行业中多次发生类似事故,绝大部分发生在利用国产低纯度邻二甲苯和国产雾化器的装置上。

4改进措施

1、邻二度上加强控制,保证最低纯度98%的要求,防止除沫网内结焦;

2、邻二甲苯雾化器出口管线加伴热,以保证高负荷邻二甲苯的雾化效果,防止不均匀浓度的邻二甲苯进反应器;

3、U型管防爆膜加防护装置,保护人员安全。

4、每次开车前检查所有静电接地合格后方允许开车;

5、输送易燃易爆物料的管线,密封垫片不再使用金属缠绕丝垫片;

6、邻二甲苯除沫网支撑将螺栓固定改为焊接固定。