【正文】 ，受熱力學(xué)平衡的限制，CO2轉(zhuǎn)化率難以達(dá)到較高值。日本東京瓦斯公司開(kāi)發(fā)了用CO2合成甲醇的技術(shù)，這種新工藝的關(guān)鍵是采用氧化鋁加銅和鋅制成的新型催化劑，反應(yīng)生產(chǎn)甲醇收率約為25%。采用焦炭部分氧化還原法不但可制取高濃度CO，還可同時(shí)實(shí)現(xiàn)CO2向CO的轉(zhuǎn)化。輕質(zhì)氧化鎂是一種重要的原料，主要用于制備陶瓷、搪瓷、耐火坩鍋和耐火磚等，也用作磨光劑、粘合劑和紙張的填料，氯丁橡膠和氟橡膠的促進(jìn)劑和活化劑、制造催化劑、鎂鹽、燃料、酚醛塑料等的原料。此方法具有流程短、能耗低、質(zhì)量好的特點(diǎn)，可充分利用合成氨廠生產(chǎn)中的氨和CO2，適合于合成氨廠聯(lián)產(chǎn)。研發(fā)和大力推廣CO2基聚合物符合經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的迫切要求。隨后，采用該技術(shù)在內(nèi)蒙古蒙西高新技術(shù)集團(tuán)公司建立了3000 t/a的二氧化碳基全降解塑料顆粒生產(chǎn)線，并于2004年2月通過(guò)了中科院高技術(shù)研究與發(fā)展局組織的驗(yàn)收。華東理工大學(xué)用二氧化碳與環(huán)氧乙烷合成碳酸乙烯酯，再與甲醇酯交換法生產(chǎn)DMC，該技術(shù)特點(diǎn)是利用了國(guó)內(nèi)價(jià)廉易得的工業(yè)廢氣二氧化碳和甲醇為原料生產(chǎn)DMC，以環(huán)氧乙烷作為載體聯(lián)產(chǎn)生成乙二醇。二、合成有機(jī)碳酸酯有機(jī)碳酸酯是一類用途廣泛的化學(xué)品，目前合成碳酸酯的光氣法所用的原料為劇毒的光氣和鹵代烷烴，這種方法正處于淘汰階段。此外，其在精細(xì)化工領(lǐng)域占有相當(dāng)重要的地位。因此，我們對(duì)于電廠煙氣中CO2的分離回收選用化學(xué)吸收法進(jìn)行，采用的吸收劑為MDEA水溶液。近年來(lái)，一些性能優(yōu)異的新型膜材質(zhì)正不斷涌現(xiàn)，如聚酰亞胺膜、聚苯氧改性膜、二胺基聚砜復(fù)合膜、含二胺的聚碳酸酯復(fù)合膜、丙烯酸酯的低分子含浸膜等，均表現(xiàn)出優(yōu)異的CO2滲透性。近年來(lái)，利用吸附劑在高溫下吸附CO2受到廣泛的關(guān)注。該法蒸汽消耗量比熱鉀堿法低，其吸收劑具有高極性、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、吸收能力大等特點(diǎn)。MDEA法以N甲基二乙醇胺水溶液MDEA和哌嗪為吸收劑，并添加3％的活化劑以加大CO2的吸收速度。MEA法該法反應(yīng)快，吸收能力強(qiáng)，熱降解小，容易從污染的溶液中回收CO2，但存在腐蝕嚴(yán)重，蒸汽消耗大和MEA損失等缺點(diǎn)。工業(yè)上采用的氣體吸收法，可分為物理吸收法和化學(xué)吸收法。2004年，我國(guó)二氧化碳排放量居世界第二，占全球CO2排放量的17%。 總述寧波市北侖區(qū)自然條件優(yōu)越，交通四通八達(dá)，原料來(lái)源豐富，產(chǎn)品具有一定的市場(chǎng)。北侖區(qū)政府出臺(tái)了擴(kuò)大政府投資和一系列扶持企業(yè)發(fā)展的政策。甬北鐵路另接北侖港港區(qū)專用鐵道和鄞州區(qū)鐵路營(yíng)運(yùn)處專用線。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?；痣姀S產(chǎn)生的大量煙氣可作為本廠的原料，來(lái)源豐富。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。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)。3) 氣候溫度適宜，濕度適中。丙烯酸的下游產(chǎn)品眾多，丙烯酸市場(chǎng)需求大、產(chǎn)品銷路廣，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。3）國(guó)家經(jīng)濟(jì)、建筑等相關(guān)政策。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 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 車間布置 536. 1 原料預(yù)處理車間 53 整體布置 53 分離車間布置圖 54 反應(yīng)車間 56 整體布置 56 反應(yīng)車間各類設(shè)備設(shè)計(jì) 56 反應(yīng)車間布置圖 576. 3 精制車間 59 整體布置 59 分離車間布置圖 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。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)專業(yè)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。表11 產(chǎn)品規(guī)格一覽表產(chǎn)品名稱本廠規(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。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)。 廠址選定我們將選擇浙江省寧波市北侖區(qū)。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。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)。北侖港水深、流順、不凍不淤、腹地大，主航道水深50米以上。沿線設(shè)寧波東、寶幢、大碶、北侖等4站。區(qū)政府堅(jiān)持把抓項(xiàng)目作為促發(fā)展、保增長(zhǎng)、保民生的第一要素，實(shí)施重點(diǎn)項(xiàng)目帶動(dòng)戰(zhàn)略，加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)、狠抓落實(shí)，形成了抓項(xiàng)目、促發(fā)展的良好氛圍。進(jìn)一步落實(shí)企業(yè)的減負(fù)措施，盡快到位扶持資金以幫助企業(yè)應(yīng)對(duì)危機(jī)。 表31 全球CO2排放量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) 單位：億t/a統(tǒng)計(jì)年份199019952000200220032004全球總量美國(guó)中國(guó)歐盟25國(guó)俄羅斯聯(lián)邦日本印度加拿大韓國(guó)南非伊朗目前，全世界每年向大氣中排放的二氧化碳總量接近300億t。工業(yè)上CO2的分離回收技術(shù)種類很多，主要有吸收法（物理吸收發(fā)和化學(xué)吸收法）、吸附法、低溫蒸餾、膜分離、化學(xué)循環(huán)燃燒、空氣/煙氣再循環(huán)和電化學(xué)法等幾種。該法是國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣的脫碳方法，其主要特點(diǎn)是成本低。與MEA和DEA法相比，溶液吸收能力強(qiáng)，循環(huán)量小。該法已廣泛用于天然氣、煉廠氣和合成氨的脫CO脫H2S。吸附法可分為物理吸附和化學(xué)吸附兩種類型，可采用變壓吸附、變溫吸附和真空吸附三種方式，已廣泛用于化工、石化企業(yè)中CO2的回收與純化。目前，工業(yè)上用于CO2分離的膜材質(zhì)主要有：醋酸纖維、乙基纖維素、聚苯醚及聚砜等。采用MDEA吸收劑的吸收法，吸收劑的發(fā)泡傾向和腐蝕性均低于同類型的伯胺和仲胺吸收劑，具有吸收能力強(qiáng)，溶劑損失少，腐蝕小等特點(diǎn)。一、合成丙烯酸丙烯酸是一種重要的化學(xué)用品，在工業(yè)上丙烯酸主要用來(lái)生產(chǎn)丙烯酸酯類，占丙烯酸總消費(fèi)量的62％左右，丙烯酸及其下游產(chǎn)品應(yīng)用于建筑、造紙、皮革、紡織、塑料加工、包裝材料、日用化工、水處理、采油、冶金等領(lǐng)域。丙烯酸下游衍生物中，需求最為強(qiáng)勁的是丙烯酸酯類產(chǎn)品，這些產(chǎn)品主要用于黏合劑，和密封劑、塑料添加劑和表面涂料產(chǎn)品等領(lǐng)域；應(yīng)用于衛(wèi)生品領(lǐng)域的高吸水性樹(shù)脂市場(chǎng)，正在以年均3～4%的速度增長(zhǎng)，帶動(dòng)原料丙烯酸需求快速增長(zhǎng)；特別是亞太(不包括日本)、東歐、拉美，和中東地區(qū)的超吸水性樹(shù)脂需求增速更快，年均增長(zhǎng)速度為5～7%。華南理工大學(xué)的研究者以甲醇、鎂為催化劑，在180 ℃、 MPa條件下實(shí)現(xiàn)了由二氧化碳直接合成DMC，DMC的選擇性可高達(dá)到98%以上，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率接近30%。他們使用稀土三元催化劑催化CO2與環(huán)氧丙烷共聚?？傊?，CO2基聚合物的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，既可變廢為寶、有效利用資源，其產(chǎn)品又可替代傳統(tǒng)塑料，消除環(huán)境污染，具有雙重環(huán)保的作用。通常是以COKCl為原料，采用離子交換法生產(chǎn)碳酸鉀（可聯(lián)產(chǎn)碳酸氫鉀）。四、輕質(zhì)氧化鎂白云石經(jīng)煅燒、硝化處理后，再經(jīng)CO2碳化、熱解等一系列后處理即得輕質(zhì)氧化鎂。焦炭部分氧化還原制CO是以焦炭作原料，CO2和O2為氣化劑，經(jīng)部分氧化還原法連續(xù)氣化制備粗CO氣，凈化精制，制得高純CO氣的新技術(shù)。Topsje公司實(shí)現(xiàn)了由CO2和H2直接合成甲醇的工業(yè)化生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)外相關(guān)報(bào)導(dǎo)也多局限于實(shí)驗(yàn)室研究，研究重點(diǎn)大多集中在反應(yīng)機(jī)理、催化劑活性組分篩選、載體選擇以及優(yōu)化催化劑制備方法和反應(yīng)條件等方面。目前實(shí)驗(yàn)室研究較多的是Rh/SiO2催化劑。Solymosi等系統(tǒng)地比較了Al2O3負(fù)載貴金屬Pt、Pd、lr、Rh和Ru時(shí)的催化性能，發(fā)現(xiàn)催化劑的比活性順序?yàn)椋篟uRhPtIr~Pd[33]。但由傳統(tǒng)費(fèi)托法合成得到的低碳烯烴選擇性差，近來(lái)的研究集中在如何提高催化劑的選擇性上。烷烴直接脫氫中存在著由結(jié)焦而引起催化劑的失活問(wèn)題，引入CO