【正文】 2010年化工設(shè)計(jì)大賽——年產(chǎn)十萬(wàn)噸丙烯酸項(xiàng)目《初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)》年產(chǎn)年產(chǎn)十萬(wàn)噸丙烯酸項(xiàng)目年產(chǎn)噸————2010年全國(guó)大學(xué)生化工設(shè)計(jì)大賽初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)團(tuán) 隊(duì)：Never Again組 長(zhǎng)：田蛟隊(duì) 員：蔣孟菲 潘蘭 于婷 王珊指導(dǎo)老師：陳立宇日期：2010年10月本廠俯視圖169西北大學(xué)——Never again目 錄第一章 總論 1 項(xiàng)目概括 1 設(shè)計(jì)依據(jù) 1 工藝特點(diǎn) 1 產(chǎn)品方案 2第二章 廠址選擇 3 選擇原則 3 廠址選定 4 地理位置 4 原料和市場(chǎng) 4 自然條件 5 交通運(yùn)輸 5 政策環(huán)境 6 總述 7 附圖 7第三章 工藝說(shuō)明 8 工藝方案的選擇與比較 8 CO2分離回收技術(shù) 9 CO2轉(zhuǎn)化利用技術(shù) 12 CO2合成丙烯酸工藝 20 20 20 丙烯酸生產(chǎn)工藝比較 21 工藝方案比較 23 本項(xiàng)目選擇工藝方案 24 流程模擬說(shuō)明 24 25 反應(yīng)工段 26 精制工段 26第四章 原料及輔助原料采購(gòu)與產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo) 28 原料及輔助原料采購(gòu) 28 主要原料 28 輔助原料 28 主要產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) 28第五章 物料衡算與能量衡算 30 概述 30 全局物料衡算 30 37 全局能量衡算 39 熱集成與換熱網(wǎng)絡(luò) 48 48 50第六章 車(chē)間布置 536. 1 原料預(yù)處理車(chē)間 53 整體布置 53 分離車(chē)間布置圖 54 反應(yīng)車(chē)間 56 整體布置 56 反應(yīng)車(chē)間各類(lèi)設(shè)備設(shè)計(jì) 56 反應(yīng)車(chē)間布置圖 576. 3 精制車(chē)間 59 整體布置 59 分離車(chē)間布置圖 61第七章 總圖運(yùn)輸 64 工廠布局 64 廠區(qū)布置的基本任務(wù) 64 廠區(qū)設(shè)計(jì)參照標(biāo)準(zhǔn) 64 本廠布置 64 廠區(qū)組成 65 布局說(shuō)明 66 生產(chǎn)安全 66 供水、供電、供氣 67 運(yùn)輸 67 綠化 68 發(fā)展預(yù)留地 68 建筑設(shè)計(jì)范圍 68 設(shè)計(jì)原則 68 建筑設(shè)計(jì)范圍 68 建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 68 建筑設(shè)計(jì) 68 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 69 布局指標(biāo) 70 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 70 各區(qū)域面積 70 產(chǎn)品包裝 71 運(yùn)輸 72第八章 設(shè)備及維修說(shuō)明 73 泵設(shè)計(jì) 73 塔設(shè)備設(shè)計(jì) 74 二氧化碳精餾塔塔器設(shè)計(jì)計(jì)算與選型 74 丙烯酸精餾塔塔器設(shè)計(jì)計(jì)算與選型 87 一氧化碳變壓吸附器 100 二氧化碳膜分離器 101 101 換熱器設(shè)計(jì) 101 E0303選型說(shuō)明 102 E0203的選型說(shuō)明 103 換熱器選型列表 104 105 設(shè)備選型一覽表 106 設(shè)備維修方案 107 維修體制的確定 107 維修人員要求 108 維修人員職責(zé) 109第九章 自動(dòng)控制 111 自控水平和方案 111 自動(dòng)控制系統(tǒng) 111 生產(chǎn)過(guò)程控制 112. 流程其他部分的控制 120第十章 電氣電信 122 設(shè)計(jì)范圍 122 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范 122 設(shè)計(jì)原則 122 供配電系統(tǒng) 122 供電方式 122 負(fù)荷等級(jí)及供電方案選擇： 122 變電所的配置 124 防雷措施： 124 電信方案 126 生活用電 126 工業(yè)用電 126第十一章 公用工程及輔助設(shè)施 127 公用工程初步方案和原則 127 給排水工程 127 設(shè)計(jì)規(guī)格與依據(jù) 127 給水 127 排水 128 供熱 128 蒸汽系統(tǒng) 129 蒸汽系統(tǒng)供熱能力要求 129 本廠供熱系統(tǒng) 129 鍋爐給水系統(tǒng) 129 采暖通風(fēng) 130 冬季室外計(jì)算氣象參數(shù) 130 夏季室外計(jì)算氣象參數(shù) 130第十二章 消防設(shè)計(jì)專(zhuān)篇 132 危險(xiǎn)性物質(zhì)概述及其物化性質(zhì) 132 丙烯酸 132 乙醛 133 其他 134 事故發(fā)生的可能性及危險(xiǎn)性分析 135 消防安全措施 136 消防系統(tǒng) 136 廠區(qū)消防布置 136 137第十三章 環(huán)境保護(hù)專(zhuān)篇 138 建設(shè)地點(diǎn)環(huán)境狀況 138 自然條件 138 交通運(yùn)輸 138 編制依據(jù)及采用標(biāo)準(zhǔn) 138 環(huán)境評(píng)價(jià) 138 主要污染源及污染物 139 環(huán)境保護(hù)措施 139 關(guān)于廢氣 140 關(guān)于廢水 140 關(guān)于廢渣 141 關(guān)于噪聲 141第十四章 勞動(dòng)安全衛(wèi)生專(zhuān)篇 143 設(shè)計(jì)依據(jù) 143 生產(chǎn)過(guò)程中危險(xiǎn)有害因素分析 143 安全防范措施 143 安全生產(chǎn)責(zé)任 143 生產(chǎn)車(chē)間防火安全管理規(guī)定： 144 安全操作 145 消防與急救 145 火警探測(cè)系統(tǒng) 146 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng) 146 消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng) 146 自動(dòng)噴水系統(tǒng) 146 消火栓 146 消防給水系統(tǒng) 147 泡沫滅火系統(tǒng) 147 工業(yè)衛(wèi)生 147 衛(wèi)生管理 147 勞動(dòng)保護(hù)用品及衛(wèi)生安全管理 147第十五章 工廠組織與勞動(dòng)定員 149 工廠組織 149 勞動(dòng)定員 151 生產(chǎn)班次 151 勞動(dòng)定員 151第十六章 概算 153 投資估算 153 投資估算編織說(shuō)明 153 154 項(xiàng)目投資和投資估算 155 158 財(cái)務(wù)評(píng)價(jià) 159 產(chǎn)品成本估算 159 銷(xiāo)售收入估算 164 項(xiàng)目財(cái)務(wù)評(píng)價(jià) 165 敏感性分析 166 168第一章 總論 項(xiàng)目概括本項(xiàng)目為弘運(yùn)化工有限公司開(kāi)發(fā)的年產(chǎn)10萬(wàn)噸丙烯酸項(xiàng)目，該公司由中國(guó)石油化工集團(tuán)公司、與寧波市政府牽頭的國(guó)家基金合資成立。本項(xiàng)目旨在對(duì)于火電廠煙氣中的CO2進(jìn)行回收利用，采用CO2與乙烯合成得到丙烯酸產(chǎn)物。本項(xiàng)目采用的原料為處于同一地區(qū)的火電廠煙氣及周邊乙烯廠的乙烯，利用了目前最具發(fā)展?jié)摿Φ墓獯呋潭ù卜磻?yīng)器，產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模定位在年產(chǎn)10萬(wàn)噸。本項(xiàng)目為CO2的回收利用項(xiàng)目，積極響應(yīng)國(guó)家對(duì)于“低碳環(huán)?！钡奶?hào)召，為緩解全球變暖做出了一些貢獻(xiàn)。本項(xiàng)目注冊(cè)資金為1億元人民幣，由公司注入部分自有資金，并通過(guò)寧波市政府向銀行貸款籌措資金。項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度在考慮建設(shè)過(guò)程中的各環(huán)節(jié)時(shí)間安排情況和干擾因素的影響，建設(shè)期定為兩年。 設(shè)計(jì)依據(jù)1）2010年三井化學(xué)杯大學(xué)生化工設(shè)計(jì)大賽邀請(qǐng)賽參賽指導(dǎo)書(shū)。2）《化工建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告內(nèi)容和深度的規(guī)定》（1992年12月28日化工部發(fā)布）及有關(guān)專(zhuān)業(yè)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。3）國(guó)家經(jīng)濟(jì)、建筑等相關(guān)政策。 工藝特點(diǎn)本設(shè)計(jì)項(xiàng)目采用CO2與乙烯為原料，在催化劑作用下合成丙烯酸產(chǎn)物，采用的催化劑為Cu /ZnO2TiO2，采用的反應(yīng)器為光催化固定床反應(yīng)器。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)工藝路線較短，反應(yīng)條件較為溫和，原料采用火電廠煙氣，可適當(dāng)降低成本，并且為保護(hù)環(huán)境做出貢獻(xiàn)。CO2轉(zhuǎn)化利用是近年來(lái)研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)技術(shù)之一，但由于CO2分子化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定，且CO2的轉(zhuǎn)化反應(yīng)受到熱力學(xué)平衡的限制，常規(guī)的催化反應(yīng)技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)CO2的有效轉(zhuǎn)化。根據(jù)我們對(duì)于CO2轉(zhuǎn)化技術(shù)的分析比較，我們選擇的工藝路線為，在紫外光條件下，采用金屬負(fù)載的復(fù)合型固體催化劑Cu /ZnO2TiO2，CO2與C2H4催化反應(yīng)合成丙烯酸。本設(shè)計(jì)采用的工藝中，催化劑及催化反應(yīng)器均為實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的新技術(shù)，工藝設(shè)計(jì)中面臨較大的困難和挑戰(zhàn)，本設(shè)計(jì)屬于創(chuàng)新性設(shè)計(jì)。 產(chǎn)品方案本廠產(chǎn)品主要有丙烯酸，副產(chǎn)乙醛。表11 產(chǎn)品規(guī)格一覽表產(chǎn)品名稱(chēng)本廠規(guī)格國(guó)家規(guī)定產(chǎn)量（萬(wàn)噸/年）單價(jià)（元/噸）丙烯酸質(zhì)量分率工業(yè)級(jí)1013000乙醛質(zhì)量分率工業(yè)級(jí)7600CO本廠用作輔助燃料丙烯酸、乙醛主要銷(xiāo)售市場(chǎng)以浙江省為中心的東南地區(qū)，東南地區(qū)是我國(guó)化工發(fā)展較為發(fā)達(dá)的地區(qū)，大化工企業(yè)以及精細(xì)化工企業(yè)成為我國(guó)化工行業(yè)重要的力量。丙烯酸的下游產(chǎn)品眾多，丙烯酸市場(chǎng)需求大、產(chǎn)品銷(xiāo)路廣，丙烯酸及其下游系列產(chǎn)品在國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防軍隊(duì)和人民生活水平的提高發(fā)揮著重要作用。本項(xiàng)目旨在利用電廠排放的煙氣中CO2，努力為大氣污染治理及全球變暖問(wèn)題作出一定貢獻(xiàn)和探索。第二章 廠址選擇廠址選擇是化工裝置建設(shè)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是一項(xiàng)政策性﹑技術(shù)性很強(qiáng)的工作。廠址選擇對(duì)工廠的建設(shè)進(jìn)度﹑投資數(shù)量﹑經(jīng)濟(jì)效益﹑環(huán)境保護(hù)及社會(huì)效益等方面都有重大影響。由于只有廠址選擇確定之后，才能估算其建投資額和投產(chǎn)后的生產(chǎn)成本，才能對(duì)經(jīng)濟(jì)效益﹑環(huán)境影響﹑社會(huì)效益進(jìn)行分析評(píng)估，判斷項(xiàng)目的可行性，因此廠址選擇工作是可行性研究的一部分。需要考慮原料、能源、水源、運(yùn)輸和環(huán)境等方面的條件。 選擇原則1) 原料和市場(chǎng)廠址應(yīng)靠近各種原料產(chǎn)地和銷(xiāo)售市場(chǎng)。2) 能源化工廠需要大量的動(dòng)力和蒸汽，應(yīng)靠近燃料的供應(yīng)點(diǎn)。3) 氣候溫度適宜，濕度適中。4) 運(yùn)輸條件慮靠近盡量考鐵路樞紐以及利用河流、運(yùn)河、湖泊或海洋進(jìn)行運(yùn)輸?shù)目赡苄裕愤\(yùn)輸可用作鐵路和水路的補(bǔ)充。5) 供水化工廠使用大量的水，用于產(chǎn)生蒸汽、冷卻、洗滌，有時(shí)還用做原料。因此，廠址必須靠近水量充足和水質(zhì)良好的水源。6) 對(duì)環(huán)境的影響應(yīng)得到當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門(mén)的認(rèn)可，以便于妥善處理廢物。7) 協(xié)作條件選擇在貯運(yùn)、機(jī)修、公用工程（電力、蒸汽）和生活設(shè)施等方面具有良好協(xié)作條件的地區(qū)。8) 災(zāi)害及其他避免低于洪水水位或在采取措施后仍不能確保不受水淹的地段，以及地震、泥石流、滑坡、有開(kāi)采價(jià)值的礦藏、文物保護(hù)等地區(qū)。 廠址選定我們將選擇浙江省寧波市北侖區(qū)。此地臨海，交通便利，并且有較多的石油化工廠，資源豐富，是政府發(fā)展經(jīng)濟(jì)的重點(diǎn)地區(qū)。 地理位置北侖區(qū)位于浙江省陸地的最東端，全國(guó)海岸線中樞，是全國(guó)重點(diǎn)沿海港口之一。地理坐標(biāo)為東經(jīng)121176。27′40″至122176。10′22″，北緯29176。41′44″至29176。58′48″。東北兩面瀕臨東海，與定海、普陀縣交界，南與鄞縣接壤，西隔甬江與鎮(zhèn)海區(qū)相望。東西長(zhǎng)約56公里，南北寬約40公里，陸地面積585平方公里，由寧紹平原的延伸部分和穿山半島組成。境內(nèi)平原廣闊，河網(wǎng)交叉，山海延綿，有“四山一地一分水”之稱(chēng)。經(jīng)過(guò)近20年的開(kāi)發(fā)建設(shè)，北侖已融入“長(zhǎng)三角”經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)，成為中國(guó)重要的航運(yùn)、物流、加工制造和貿(mào)易中心，工業(yè)化步伐不斷加快，一大批臨江大工業(yè)迅速崛起，現(xiàn)代化濱海新城區(qū)的雛型已經(jīng)建成。北侖境內(nèi)設(shè)有北侖區(qū)一個(gè)行政區(qū)和寧波經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)、寧波保稅區(qū)、寧波出口加工區(qū)、大榭開(kāi)發(fā)區(qū)、寧波梅山保稅港區(qū)5個(gè)國(guó)家級(jí)開(kāi)發(fā)區(qū)，是浙江省、寧波市對(duì)外開(kāi)放時(shí)間最早、程度最高、國(guó)家級(jí)開(kāi)發(fā)開(kāi)放功能區(qū)最為集中的區(qū)域。 原料和市場(chǎng)1）原料煙氣北侖電廠是我國(guó)最大的火力發(fā)電廠，于2000年12月16日全部建成投產(chǎn)。它位于浙江省寧波市的北侖港畔，北隔杭州灣與浙江省海鹽縣的秦山核電站相望。電廠所在的北侖港位于寧波甬江口以東的金塘水道南岸，大量的鐵礦石、煤炭、石油在此中轉(zhuǎn)。北侖電廠建設(shè)規(guī)模為5臺(tái)60萬(wàn)千瓦火力發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量為300萬(wàn)千瓦，年發(fā)電量達(dá)165 億千瓦時(shí)?；痣姀S產(chǎn)生的大量煙氣可作為本廠的原料，來(lái)源豐富。2）原料乙烯浙江省寧波地區(qū)由臺(tái)塑企業(yè)獨(dú)資興建年產(chǎn)量為120萬(wàn)噸的乙烯廠，可為本廠提供充足的原料乙烯。3）產(chǎn)品市場(chǎng) 丙烯酸及其下游系列產(chǎn)品以?xún)?yōu)異的性能為國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防軍隊(duì)和人民生活水平的提高發(fā)揮著重要作用，得到世界各國(guó)的青睞，也成為我國(guó)精細(xì)化工的一個(gè)重要門(mén)類(lèi)。最近幾年，中國(guó)丙烯酸生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)過(guò)幾輪擴(kuò)能改造，產(chǎn)量增幅較大，與此同時(shí)，市場(chǎng)消費(fèi)也進(jìn)入高速增長(zhǎng)期，％的速度增長(zhǎng)，據(jù)預(yù)測(cè)，到2020年全國(guó)丙烯酸需求量將達(dá)100萬(wàn)噸。 自然條件北侖氣候：北侖區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，溫和，濕潤(rùn)，四季分明，光照充足，雨量充沛，無(wú)霜期長(zhǎng)，氣候是假變化較大。氣象如下：年平均氣溫 ℃ 最熱月平均氣溫 ℃最熱月最熱小時(shí)平均溫度 ℃ 最冷月平均氣溫 ℃極端最高氣溫 ℃ 極端最低氣溫 ℃年平均氣壓 多年平均速 夏季主導(dǎo)風(fēng)向 ESE 冬季主導(dǎo)風(fēng)向 NW水文地質(zhì)：北侖地處中國(guó)大陸海岸線的中部，位于寧波市東部，瀕臨東海，三面環(huán)海，北臨杭州灣，南臨象山港。北侖港水深、流順、不凍不淤、腹地大，主航道水深50米以上。水文條件：年平均降雨量 月最大降雨量 一小時(shí)最大降雨量 年最大積雪深度量 年平均相對(duì)濕度 % 多年平均雷暴日數(shù) 交通運(yùn)輸北侖是鑲嵌在東海之濱的一顆明珠，區(qū)位獨(dú)特、交通便捷。有優(yōu)越的港口條件，北侖港水深、流順、不凍、不淤、腹地大，是中國(guó)大陸第二大港口——寧波港的主干港。滬杭甬高速公路直達(dá)北侖，中心城區(qū)距寧波櫟社機(jī)場(chǎng)只有半小時(shí)車(chē)程。1）公路鎮(zhèn)?？h修建的寧（波）穿（山）公路，為今北侖區(qū)境內(nèi)第一條公路。，、連通，形成以北侖城區(qū)為中心，輻射街道鄉(xiāng)鎮(zhèn)，全區(qū)259個(gè)行政村公路貫通的公路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)。2）鐵路北侖區(qū)境內(nèi)的甬北鐵路是蕭甬鐵路的延長(zhǎng)線，西起鐵路寧波站，東至北侖港礦石堆場(chǎng)。沿線設(shè)寧波東、寶幢、大碶、北侖等4站。，甬北鐵路另接北侖港港區(qū)專(zhuān)用鐵道和鄞州區(qū)鐵路營(yíng)運(yùn)處專(zhuān)用線。3）港口與航運(yùn)20世紀(jì)初，穿山港建輪埠；1930年，梅山港建道頭，以泊帆船；年軛港適于?？针[蔽，是小艇優(yōu)良錨地與防臺(tái)之天然良港。20世紀(jì)70年代中，北侖港興建，海運(yùn)進(jìn)入興盛期。2003年統(tǒng)計(jì)，北侖區(qū)（除北侖港埠