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年產(chǎn)十萬噸丙烯酸項目設(shè)計說明書西北大學(xué)-展示頁

2024-08-21 10:06本頁面
  

【正文】 統(tǒng) 111 生產(chǎn)過程控制 112. 流程其他部分的控制 120第十章 電氣電信 122 設(shè)計范圍 122 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范 122 設(shè)計原則 122 供配電系統(tǒng) 122 供電方式 122 負(fù)荷等級及供電方案選擇: 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 冬季室外計算氣象參數(shù) 130 夏季室外計算氣象參數(shù) 130第十二章 消防設(shè)計專篇 132 危險性物質(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)境保護專篇 138 建設(shè)地點環(huán)境狀況 138 自然條件 138 交通運輸 138 編制依據(jù)及采用標(biāo)準(zhǔn) 138 環(huán)境評價 138 主要污染源及污染物 139 環(huán)境保護措施 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 勞動安全衛(wèi)生專篇 143 設(shè)計依據(jù) 143 生產(chǎn)過程中危險有害因素分析 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 火警探測系統(tǒng) 146 火災(zāi)自動報警系統(tǒng) 146 消防聯(lián)動系統(tǒng) 146 自動噴水系統(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 勞動保護用品及衛(wèi)生安全管理 147第十五章 工廠組織與勞動定員 149 工廠組織 149 勞動定員 151 生產(chǎn)班次 151 勞動定員 151第十六章 概算 153 投資估算 153 投資估算編織說明 153 154 項目投資和投資估算 155 158 財務(wù)評價 159 產(chǎn)品成本估算 159 銷售收入估算 164 項目財務(wù)評價 165 敏感性分析 166 168第一章 總論 項目概括本項目為弘運化工有限公司開發(fā)的年產(chǎn)10萬噸丙烯酸項目,該公司由中國石油化工集團公司、與寧波市政府牽頭的國家基金合資成立。本項目旨在對于火電廠煙氣中的CO2進(jìn)行回收利用,采用CO2與乙烯合成得到丙烯酸產(chǎn)物。本項目為CO2的回收利用項目,積極響應(yīng)國家對于“低碳環(huán)保”的號召,為緩解全球變暖做出了一些貢獻(xiàn)。項目建設(shè)進(jìn)度在考慮建設(shè)過程中的各環(huán)節(jié)時間安排情況和干擾因素的影響,建設(shè)期定為兩年。2)《化工建設(shè)項目可行性研究報告內(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)的國家標(biāo)準(zhǔn)。 工藝特點本設(shè)計項目采用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。CO2轉(zhuǎn)化利用是近年來研究開發(fā)的熱點技術(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)難以實現(xiàn)CO2的有效轉(zhuǎn)化。本設(shè)計采用的工藝中,催化劑及催化反應(yīng)器均為實驗室開發(fā)的新技術(shù),工藝設(shè)計中面臨較大的困難和挑戰(zhàn),本設(shè)計屬于創(chuàng)新性設(shè)計。表11 產(chǎn)品規(guī)格一覽表產(chǎn)品名稱本廠規(guī)格國家規(guī)定產(chǎn)量(萬噸/年)單價(元/噸)丙烯酸質(zhì)量分率工業(yè)級1013000乙醛質(zhì)量分率工業(yè)級7600CO本廠用作輔助燃料丙烯酸、乙醛主要銷售市場以浙江省為中心的東南地區(qū),東南地區(qū)是我國化工發(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)成為我國化工行業(yè)重要的力量。本項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題作出一定貢獻(xiàn)和探索。廠址選擇對工廠的建設(shè)進(jìn)度﹑投資數(shù)量﹑經(jīng)濟效益﹑環(huán)境保護及社會效益等方面都有重大影響。需要考慮原料、能源、水源、運輸和環(huán)境等方面的條件。2) 能源化工廠需要大量的動力和蒸汽,應(yīng)靠近燃料的供應(yīng)點。4) 運輸條件慮靠近盡量考鐵路樞紐以及利用河流、運河、湖泊或海洋進(jìn)行運輸?shù)目赡苄?,公路運輸可用作鐵路和水路的補充。因此,廠址必須靠近水量充足和水質(zhì)良好的水源。7) 協(xié)作條件選擇在貯運、機修、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)。 廠址選定我們將選擇浙江省寧波市北侖區(qū)。 地理位置北侖區(qū)位于浙江省陸地的最東端,全國海岸線中樞,是全國重點沿海港口之一。27′40″至122176。41′44″至29176。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。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。北侖境內(nèi)設(shè)有北侖區(qū)一個行政區(qū)和寧波經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)、寧波保稅區(qū)、寧波出口加工區(qū)、大榭開發(fā)區(qū)、寧波梅山保稅港區(qū)5個國家級開發(fā)區(qū),是浙江省、寧波市對外開放時間最早、程度最高、國家級開發(fā)開放功能區(qū)最為集中的區(qū)域。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。北侖電廠建設(shè)規(guī)模為5臺60萬千瓦火力發(fā)電機組,總裝機容量為300萬千瓦,年發(fā)電量達(dá)165 億千瓦時。2)原料乙烯浙江省寧波地區(qū)由臺塑企業(yè)獨資興建年產(chǎn)量為120萬噸的乙烯廠,可為本廠提供充足的原料乙烯。最近幾年,中國丙烯酸生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)過幾輪擴能改造,產(chǎn)量增幅較大,與此同時,市場消費也進(jìn)入高速增長期,%的速度增長,據(jù)預(yù) 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,四季分明,光照充足,雨量充沛,無霜期長,氣候是假變化較大。北侖港水深、流順、不凍不淤、腹地大,主航道水深50米以上。有優(yōu)越的港口條件,北侖港水深、流順、不凍、不淤、腹地大,是中國大陸第二大港口——寧波港的主干港。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。形成以北侖城區(qū)為中心,輻射街道鄉(xiāng)鎮(zhèn),全區(qū)259個行政村公路貫通的公路運輸網(wǎng)絡(luò)。沿線設(shè)寧波東、寶幢、大碶、北侖等4站。3)港口與航運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)良錨地與防臺之天然良港。2003年統(tǒng)計,北侖區(qū)(除北侖港埠公司)有海運企業(yè)12家,貨船23艘,計163459噸位,;客船3艘,計662噸位,;危險品船10艘,計9857噸位;有定期航線5條;有碼頭104個,117個泊位,靠泊能力783475噸級。區(qū)政府堅持把抓項目作為促發(fā)展、保增長、保民生的第一要素,實施重點項目帶動戰(zhàn)略,加強領(lǐng)導(dǎo)、狠抓落實,形成了抓項目、促發(fā)展的良好氛圍。今后的幾年,北侖區(qū)政府將要繼續(xù)狠抓項目促投資,努力增強發(fā)展后勁。并且強化政府引導(dǎo),努力激活和擴大社會投資。并會深入實施優(yōu)勢企業(yè)培植和中小企業(yè)扶持計劃,促進(jìn)工業(yè)經(jīng)濟全面復(fù)蘇。進(jìn)一步落實企業(yè)的減負(fù)措施,盡快到位扶持資金以幫助企業(yè)應(yīng)對危機。而且北侖區(qū)的工業(yè)比較發(fā)達(dá),工業(yè)園區(qū)的發(fā)展為本廠的建設(shè)和發(fā)展提供了很好的保障。在改革開放30年中,北侖這塊“海濡之地”經(jīng)歷了翻天覆地變化,如今已成為華東地區(qū)新崛起的現(xiàn)代化港口城市,享譽五大洲。 附圖圖21 廠址位置 第三章 工藝說明 工藝方案的選擇與比較二氧化碳(CO2)俗稱碳酸氣,也稱碳酸酐或碳酐,是碳的高價氧化物;;常溫、常壓下為無色、無臭、無味、無毒的氣體,;℃( MPa),℃;微溶于水,溶液呈弱酸性。 表31 全球CO2排放量的統(tǒng)計數(shù)據(jù) 單位:億t/a統(tǒng)計年份199019952000200220032004全球總量美國中國歐盟25國俄羅斯聯(lián)邦日本印度加拿大韓國南非伊朗目前,全世界每年向大氣中排放的二氧化碳總量接近300億t。實際上,CO2是一種豐富的可利用資源,并且已經(jīng)在食品工業(yè)、機械加工、石油開采、化學(xué)工業(yè)等許多行業(yè)中得到應(yīng)用。2001年7月,178個國家通過《京都宣言》,同意共同采取行動,通過降低碳排放量來緩解全球氣候變暖問題,要求碳排放量在2012年至少比1990年降低5%。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,能源供需矛盾日趨嚴(yán)重,我國二氧化碳的排放量逐年增大;同時,《京都議定書》已經(jīng)于2005年2月16日正式生效,我國所面臨的二氧化碳減排的環(huán)保壓力和國際壓力也越來越大;因此,急需尋找適合我國國情的、控制CO2排放的能源戰(zhàn)略和技術(shù)路線;從而在減排二氧化碳的同時,充分利用這一寶貴的、特殊的資源。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。一、物理吸收法物理吸收法是在加壓條件下用有機溶劑對酸性氣體進(jìn)行吸收來分離脫除酸氣成分。物理吸附法的關(guān)鍵是選擇和使用優(yōu)良的吸收劑。二、化學(xué)吸收法化學(xué)吸收法是使原料氣和化學(xué)溶劑在吸收塔內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),CO2被吸收至溶劑中成為富液,富液進(jìn)入脫析塔加熱分解出CO,從而達(dá)到分離回收CO2的目的。該法是國內(nèi)外應(yīng)用最廣的脫碳方法,其主要特點是成本低。通過加入緩蝕劑,活性胺和采用濃MEA工藝等方法以達(dá)到防腐、降低能耗等目的。該法的缺點是溶液回收需要真空蒸餾。ADIP法可用于脫除COH2S。與MEA和DEA法相比,溶液吸收能力強,循環(huán)量小。該類吸收劑凈化度高,CO2濃度低達(dá)%,同時也可脫除H2S。Amisol法該法以甲醇和MEA或DEA、ADIP等為吸收劑,屬物理-化學(xué)吸收法。該法主要用于煤、重油為原料所制合成氣的凈化。該法已廣泛用于天然氣、煉廠氣和合成氨的脫CO脫H2S。該法缺點是吸收劑價格昂貴,吸收過程中會發(fā)生降解?;噬a(chǎn)中常用氨水為吸收劑吸收CO2并生產(chǎn)碳銨;另外,用氨水也可吸收煙道氣中的CO2。此法生成的各種鹽可作混合肥,因此,采用該法不僅可以實現(xiàn)CO2脫除,還通過生產(chǎn)的混肥將CO2固定到土地和植物有機體內(nèi)。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,高溫吸附劑的研究主要集中在鋰基、鈣基吸附劑。低溫蒸餾法主要用于分離回收油田伴生氣中的CO2。低溫蒸餾法回收CO2的典型工藝是美國Koch Process公司的Ryan Holmes工藝,設(shè)備龐大、能耗較高,一般很少使用,只適用于油田開采現(xiàn)場采油率的提高。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。膜分離法難以得到高純度CO2。而且吸收法工藝成熟、運行穩(wěn)定、成本低廉、無污染等,因此我們選擇了吸收法回收電廠煙氣中CO2。該吸收劑在吸收CO2的同時也可吸收電廠煙氣中的H2S。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,溶劑損失少,腐蝕小等特點。采用MDEA收劑法的吸收法,不僅可以分離回收電廠煙氣中的CO2,還可以有效脫除電廠煙氣中的H2S,電廠煙氣中的酸性氣體不僅含有H2S而且還有少量的SO2,是故,在進(jìn)行吸收操作之前,我們先進(jìn)行SO2的脫除工藝。該干法脫硫技術(shù)所用的脫硫劑價格較低,脫硫效果良好,工藝簡單,適于在含硫量較低的情況下使用。 CO2轉(zhuǎn)化利用技術(shù)CO2的轉(zhuǎn)化利用是解決全球變暖問題的有效途徑。一、合成丙烯酸丙烯酸是一種重要的化學(xué)用品,在工業(yè)上丙烯酸主要用來生產(chǎn)丙烯酸酯類,占丙烯酸總消費量的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。通常以CO乙烯為原料,采用光催化法合成丙烯酸。該反應(yīng)充分利用了CO2中的碳元素和氧元素,CO2利用率高達(dá)90%。CO2和C2H4在固體催化劑Cu /ZnO2TiO2表面分別形成具有高反應(yīng)活性的臥式吸附態(tài)和非解離雙點吸附態(tài),能夠高選擇性的促進(jìn)丙烯酸的光合成。丙烯酸下游衍生物中,需求最為強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)域的高吸水性樹脂市場,正在以年均3~4%的速度增長,帶動原料丙烯酸需求快速增長;特別是亞太(不包括日本)、東歐、拉美,和中東地區(qū)的超吸水性樹脂需求增速更快,年均增長速度為5~7%。以CO2為原料的合成路線表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢,具有誘人的工業(yè)前景,必將產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益。直接法:CO2和CH3OH直接反應(yīng)生成DMC。由于CO2和環(huán)醚的反應(yīng)比與醇反應(yīng)容易進(jìn)行,而且整個過程無毒物產(chǎn)生,因此,該技術(shù)得到快速發(fā)展,目前國外相關(guān)研究已進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)階段。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%。采用了催化反應(yīng)精餾新技術(shù),提高轉(zhuǎn)化率至99%以上。以CO2作為共聚單體合成高分子材料,不僅價格低廉,而且在調(diào)整皮革化工原材料結(jié)構(gòu)、環(huán)境保護等方面有著重要的意義。1969年,井上祥平首次報道了二乙基鋅/水催化CO2與環(huán)氧丙烷共聚生成交替型脂肪族聚碳酸酯共聚物,20世紀(jì)80年代后期,中科院、浙江大學(xué)、蘭州大學(xué)相繼開展了將CO2固定為可降解塑料的研究。他們使用稀土三元催化劑催化CO2與環(huán)氧丙烷共聚。這一成果標(biāo)志著我國CO2共聚物研究水平和生產(chǎn)能力已躋身于世界前列
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