【正文】 共聚生成脂肪族聚碳酸酯共聚物的研究。三、合成高分子材料以CO2為原料合成高分子材料已成為目前高分子材料研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。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。目前，國(guó)內(nèi)許多科研院所、高校對(duì)以CO2為原料合成碳酸酯進(jìn)行了大量的研究。間接法：間接法合成DMC分兩步，先使CO2與環(huán)醚反應(yīng)，然后再與甲醇進(jìn)行酯交換反應(yīng)，并富產(chǎn)二醇。以CO2為原料合成碳酸酯（DMC）可分為直接法和間接法。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。近年來，在亞洲的引領(lǐng)下，全球的丙烯酸需求穩(wěn)增，最新的研究報(bào)告及其數(shù)據(jù)顯示，2006～2011年全球粗丙烯酸市場(chǎng)需求、%的速度增長(zhǎng)，冰丙烯酸市場(chǎng)增速更快、%。目前，國(guó)內(nèi)許多科研院所、高校對(duì)以CO2為原料合成丙烯酸的工藝進(jìn)行了大量的研究。其方程式如下：CO2+C2H4→CH2 =CHCOOH （31）該反應(yīng)為光催化反應(yīng)，采用的催化劑為Cu /ZnO2TiO2，目的產(chǎn)物選擇性為90%以上，反應(yīng)溫度為90—120℃，—。此外，其在精細(xì)化工領(lǐng)域占有相當(dāng)重要的地位。工業(yè)上CO2的轉(zhuǎn)化利用技術(shù)種類很多，主要有合成有機(jī)化工產(chǎn)品如丙烯酸、高分子材料，生產(chǎn)無機(jī)化工產(chǎn)品如白炭黑、硼砂，以及在C1化學(xué)中的應(yīng)用。綜上，我們采用的電廠煙氣中CO2的分離回收工藝為，首先采用CuO/A12O3干法脫除電廠煙氣中的硫化物，然后進(jìn)行MDEA吸收劑的吸收法分離回收電廠煙氣中CO2，吸收富液采用加熱解吸的方法解吸出富液中的CO2。在電廠煙氣脫硫工藝中，我們選擇的是干法脫硫技術(shù)，采取的脫硫劑為CuO/A12O3，脫硫工藝在常溫常壓下操作。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。MDEA吸收劑的解吸過程為加熱解吸，通過加熱將吸收富液中的CO2解吸出來，該方法分離CO2純度高，且再生容易，能耗低，再生CO2純度可以達(dá)到99%。吸收法分離回收CO2可以采用多種吸收劑，其中采用MDEA吸收劑的吸收法具有明顯的優(yōu)勢(shì)：該方法采用MDEA水溶液作為吸收劑，該吸收過程為化學(xué)吸收過程，吸收劑中的MDEA與CO2生成亞穩(wěn)定的氨基甲酸氫鹽，為增加MDEA與CO2反應(yīng)速率，我們采用在吸收液中添加哌嗪的方法，取得混合吸收劑，該混合吸收劑分離回收CO2效率高，尾氣中CO2濃度低達(dá)%。上述幾種CO2的分離回收方法各有特點(diǎn)，吸收法對(duì)于電廠煙氣中CO2的分離效果好，吸收法分離回收電廠煙氣中的CO2的分離效率高，%以上。近年來，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。膜分離法是利用某些聚合材料制成的薄膜，根據(jù)不同氣體滲透率的差異來分離氣體。石油開采時(shí)向油層注入CO2，可以提高原油回收率，為了降低采油成本，提高采油量，必須從伴生氣中把CO2分離出來，再注入油井中。鋰基吸附劑存在的主要問題是反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)、吸附容量較低；而鈣基吸附劑具有較高的理論吸附量。近年來，利用吸附劑在高溫下吸附CO2受到廣泛的關(guān)注。吸附法是利用固態(tài)吸附劑對(duì)原料混合氣中的CO2的選擇性可逆吸附作用來分離回收CO2的。該法的脫除效率和吸收容量均優(yōu)于MEA法，脫除率可達(dá)99%。噴氨法即用氨水為吸收劑吸收CO2。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)。Sulfinol法利用環(huán)丁砜－醇胺作吸收劑。吸收劑吸收CO2能力強(qiáng)，容易再生，并且再生溫度低。該法具有吸收能力強(qiáng)，熱耗低，再生CO2純度高（99%），溶劑損失少，腐蝕小等特點(diǎn)，是世界上最有發(fā)展前途的方法之一，已用于大、中、小型合成氨廠。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。通常，采用較濃的二異丙醇胺溶液（30%～40%），基本無腐蝕。目前，該法已用于天然氣脫碳、脫硫，但是，當(dāng)氣體中含有大量CO2時(shí)很少選用此法。DEA法二乙醇胺的蒸氣壓低，因此，該法適合于低壓條件下使用。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)。典型的化學(xué)吸收法如下：熱鉀堿法以高濃度K2CO3水溶液為吸收劑吸收酸性氣體CO2，在體系中加入活化劑哌嗪、硼酸、二乙醇胺、氨基乙酸等可提高吸收反應(yīng)速度，降低再生熱量，加入V2O5可防腐蝕。物理吸收法的優(yōu)點(diǎn)是能耗低，溶劑可用閃蒸再生，一般在常溫下操作；但是，物理吸收法選擇性較低，分離效果并不理想，回收率也低。該過程不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，通過降壓實(shí)現(xiàn)溶劑再生，因此，所需能量相當(dāng)少。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。 CO2分離回收技術(shù)CO2的分離、回收是對(duì)低濃度CO2排放源加以利用時(shí)必須考慮的技術(shù)問題之一。盡管該協(xié)議目前只是針對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家，發(fā)展中國(guó)家并未相應(yīng)做出承諾，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來看，隨著發(fā)展中國(guó)家能源消費(fèi)的大幅增長(zhǎng)，碳排放量也將隨之大幅提高，從而帶來巨大的環(huán)保壓力，必將受到國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注。但是，目前二氧化碳的利用率仍然較低，全球年利用量則僅為1億t左右。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%。通常情況下，二氧化碳化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不燃燒，也不助燃；但是，在一定條件下或適宜的催化劑作用下，二氧化碳也能參與一些反應(yīng)。所以我們的廠址選在北侖區(qū)。政府對(duì)工業(yè)發(fā)展的支持和對(duì)中小企業(yè)發(fā)展的引導(dǎo)給本廠提供了一定的便利條件。 總述寧波市北侖區(qū)自然條件優(yōu)越，交通四通八達(dá)，原料來源豐富，產(chǎn)品具有一定的市場(chǎng)。實(shí)施各類扶持政策也要兼顧公平，規(guī)定科學(xué)的決策程序來保證財(cái)政稅收的持續(xù)增長(zhǎng)。結(jié)合深化投資體制改革，加快研究出臺(tái)鼓勵(lì)引導(dǎo)社會(huì)投資的優(yōu)惠政策，引導(dǎo)和動(dòng)員社會(huì)資金上項(xiàng)目，或以合資、合作、聯(lián)營(yíng)、參股等方式參與到大項(xiàng)目建設(shè)中來，放大政府投資的功能效應(yīng)。加快推進(jìn)園區(qū)建設(shè)，擴(kuò)大招商引資，大力促進(jìn)生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)發(fā)展，努力為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)積蓄后勁。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。自2009年底區(qū)委、區(qū)政府《關(guān)于擴(kuò)大投資服務(wù)企業(yè)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)較快增長(zhǎng)的實(shí)施意見》下達(dá)以來，全區(qū)實(shí)施一系列關(guān)于擴(kuò)大投資服務(wù)企業(yè)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的政策措施和工作計(jì)劃，積極主動(dòng)應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)。 政策環(huán)境為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)又好又快的發(fā)展，政府支持各企業(yè)在北侖區(qū)投資建廠，并出臺(tái)了各項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)政策。20世紀(jì)70年代中，北侖港興建，海運(yùn)進(jìn)入興盛期。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。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)。、連通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)車程。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。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。測(cè)，到2020年全國(guó)丙烯酸需求量將達(dá)100萬噸。3）產(chǎn)品市場(chǎng) 丙烯酸及其下游系列產(chǎn)品以優(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)重要門類?；痣姀S產(chǎn)生的大量煙氣可作為本廠的原料，來源豐富。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)。 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)。經(jīng)過近20年的開發(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。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。58′48″。10′22″，北緯29176。地理坐標(biāo)為東經(jīng)121176。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)。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、有開采價(jià)值的礦藏、文物保護(hù)等地區(qū)。6) 對(duì)環(huán)境的影響應(yīng)得到當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的認(rèn)可，以便于妥善處理廢物。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。3) 氣候溫度適宜，濕度適中。 選擇原則1) 原料和市場(chǎng)廠址應(yīng)靠近各種原料產(chǎn)地和銷售市場(chǎng)。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。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。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。 產(chǎn)品方案本廠產(chǎn)品主要有丙烯酸，副產(chǎn)乙醛。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)。3）國(guó)家經(jīng)濟(jì)、建筑等相關(guān)政策。 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。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，并通過寧波市政府向銀行貸款籌措資金。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)10萬噸。2010年化工設(shè)計(jì)大賽——年產(chǎn)十萬噸丙烯酸項(xiàng)目《初步設(shè)計(jì)說明書》年產(chǎn)年產(chǎn)十萬噸丙烯酸項(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)說明書團(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選型說明 102 E0203的選型說明 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