【正文】 原則確定112 供熱117第十二章 消防設(shè)計專篇117121 危險性物質(zhì)概述及其他物化性質(zhì)117 事故發(fā)生的可能性急危險性分析11 消防系統(tǒng)121 編制依據(jù)及采用標準122 主要污染源及污染物127第十四章 勞動安全衛(wèi)士專篇127129 設(shè)計依據(jù)127 安全防范措施128 工業(yè)衛(wèi)生129131第十六章 概算132137 投資估計137148 / 156第一章 總論本項目為陜西省渭南市大荔國家級高科技工業(yè)園區(qū)新建以高氣煤為原料年產(chǎn)20萬噸二甲醚的生產(chǎn)項目。 設(shè)計依據(jù)化工工程設(shè)計相關(guān)規(guī)定。2010年西北大學化工學院課程設(shè)計指導書。高氣煤來源于本省及周邊省市煤源基地，原料充足。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）二甲醚摩爾分率燃料級203650甲醇摩爾分率工業(yè)級2100蒸汽中壓級200表 11 產(chǎn)品分析二甲醚、甲醇主要銷售市場在以渭南為中心的關(guān)中地區(qū)，關(guān)中地區(qū)主要燃料依舊是煤及天然氣，二甲醚作為新型節(jié)能環(huán)保燃料，在此地區(qū)有廣大的發(fā)展前景，本項目聯(lián)系其他化工廠，構(gòu)成聯(lián)合生產(chǎn)線，合作生產(chǎn)。因此，廠址必須靠近水量充足和水質(zhì)良好的水源。 廠址選擇及優(yōu)勢陳述本項目目標：以高氣煤為原料年產(chǎn)20萬噸二甲醚。第三章 工藝說明 工藝方案的選擇與比較（1） 二甲醚的性質(zhì)二甲醚又稱甲醚，簡稱DME。二甲醚具有惰性、無腐蝕性、無致癌性、幾乎無毒。在常壓下是一種無色氣體，有醚類特有氣味。二甲醚為環(huán)保染料，在取代柴油等染料上很有發(fā)展前景，為未來可利用理想能源之一。1 甲醇液相脫水法傳統(tǒng)生產(chǎn)二甲醚的方法是以甲醇為原料．在濃硫酸的催化作用下，生成硫酸氫甲酯，硫酸氫甲酯再與甲醇反應生成二甲醚。操作簡單。對環(huán)境污染嚴重；中間體硫酸氫甲酯毒性較大，危害人體健康。上海石油化工研究院在傳統(tǒng)的甲醇液相脫水裝置上。同時硫不受損耗而被封閉在反應器中供長期使用(首次使用時間達6年多)．大大降低了成本．減少了污染121。其基本原理是在固定床催化反應器中使甲醇蒸汽通過固體酸性催化劑(氧化鋁或結(jié)晶硅酸鋁)，發(fā)生非均相反應，甲醇脫水生成二甲醚，脫水后的混合物再進行分離、提純，得到燃料級或氣霧劑級的二甲醚。解決了酯化脫水、催化劑再生和反應過程同步等技術(shù)問題。并建成2 000t／a甲醇氣相催化脫水制二甲醚工業(yè)裝置。該裝置的甲醇轉(zhuǎn)化率≥60％，二甲醚選擇性I99％，催化劑使用壽命大于6個月．產(chǎn)品規(guī)格達到氣霧劑級的高純度二甲醚131。中科院大連化物所近年來在合成氣一步法合成二甲醚方面研制出了性能良好的雙功能催化劑。該工藝采用固定床反應器．合成氣原料njco為1～2，CO／C02為15—25，操作壓力2．5—4．0MPa，反應溫度230—3000C．原料合成氣進氣空速700～l 500h1．所用催化劑為自制的金屬沸石催化劑。一步法合成二甲醚。與傳統(tǒng)甲醇脫水工藝相比．工藝裝置結(jié)構(gòu)簡單，便于移出反應熱，易于實現(xiàn)恒溫操作，可以使反應與傳熱過程耦合，從而達到最佳反應溫度。它可直接利用CO含量高的煤基合成氣。目前。4 加氫直接合成法近年來，加氫制含氧化合物的研究越來越受重視，有效利用可以減少工業(yè)排放對環(huán)境的污染。壓力4～10MPa，采用專利雙功能催化劑，小試轉(zhuǎn)化率達90％，二甲醚選擇性為45％。中科院蘭州化物所利用研制的功能催化劑，采用固定床管式反應器，在240℃、的條件下。二甲醚選擇性為60．7％；華東理工大學房鼎業(yè)等人采用國產(chǎn)C302型銅基催化劑和CM一3—1改性分子篩組成的復合催化劑，在260℃、5．0MPa、為4的原料氣條件下，考察了在攪拌釜反應器中加氫合成二甲醚的反應性能，轉(zhuǎn)化率為65％，二甲醚選擇性為60％。甲醇脫水法以精甲醇為原料。該工藝比較成熟．可以依托老企業(yè)建設(shè)新裝置，也可單獨建廠生產(chǎn)。流程較長。合成氣法生產(chǎn)二甲醚工藝是一項適合中國國情的技術(shù)路線。合成氣法所用的合成氣可由煤、重油、渣油氣化及天然氣轉(zhuǎn)化制得，原料經(jīng)濟易得，因而該工藝可用于化肥廠和甲醇廠。形成規(guī)模生產(chǎn)。 本項目工藝說明本項目采用的原料是傳統(tǒng)的煤炭資源，由于所選廠區(qū)自然資源豐厚可進行大規(guī)模采集，因此原料采集不是本廠生產(chǎn)瓶頸，初步計算本廠規(guī)模可在年產(chǎn)二甲醚20萬噸，大型的生產(chǎn)規(guī)模保證了生產(chǎn)成本的大幅度降低進而使二甲醚能在經(jīng)濟上與LPG媲美。但由于該工藝尚處于研發(fā)過程中，有許多技術(shù)難題需攻克，本項目根據(jù)根據(jù)現(xiàn)有資料進行了初步設(shè)計。由于二氧化碳加氫直接合成二甲醚是一個復雜的化學反應體系，體系中共有6個化學物種，即、CO、和，用原子矩陣法確定立反應數(shù)?，F(xiàn)將二氧化碳加氫合成甲醇反應、逆水煤氣變換反應和甲醇脫水反應選作獨立反應：反應器出口氣中含有CO、HCH3OH、COCH3OCHH2O，經(jīng)過三次換熱后進入吸收工段。在260℃，4Mpa下，：為1:3的條件下進行合成二甲醚。原料氣在第一反應段達到一定轉(zhuǎn)換率后，由于該反應放熱，物料溫度升高，進入第一換熱段換熱，換熱后物料進入第二反應段繼續(xù)反應，在第二反應段達到一定轉(zhuǎn)化率后進入第二換熱段換熱，換熱后進第三反應段。反應后的物料經(jīng)多級換熱后進吸收塔吸收。根據(jù)報道在260℃，4Mpa，CO2：H2=1:3的條件下，CO2轉(zhuǎn)化率：%，DME選擇性：68%，DME的收率：%。Zn和烈是Cu基催化劑最常用的助劑，加入zn以后可以增加Cu的表面積，使Cu2+不易被還原；Al起著結(jié)構(gòu)助劑的作用，可使Cu晶粒均勻分布，尺寸減小。與貴金屬(如Pt、Pd、Au等)催化劑比較，Cu／ZnO／催化劑價格要便宜得多，在經(jīng)濟上更具優(yōu)勢。b. 甲醇脫水階段對于復合催化劑中甲醇脫水催化劑組分的選擇，大致應滿足以下幾條要求：①具有較高的脫水活性和較好的DME選擇性；⑦具有較好的穩(wěn)定性，遇水不易失活；③脫水活性溫度與Cu基催化劑的甲醇合成活性溫度匹配性好；④具有酸強度適當?shù)谋砻嫠嶂行?，且表面酸性易于調(diào)變；⑤具有較大的比表面積和適當?shù)目捉Y(jié)構(gòu)；⑥實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的基礎(chǔ)。在類似的合成氣直接合成DME的研究中，HZSM．5分子篩作為復合催化劑中的脫水組分已經(jīng)得到應用，且效果良好，故本項目選擇HZSM一5分子篩作為加氫合成DME的甲醇脫水催化劑組分。同時看到，隨著氫碳摩爾比的不斷增大，在原料氣中的濃度降低，催化劑的生產(chǎn)強度會有所下降。經(jīng)過DME吸收塔被吸收到塔釜液中，塔頂出來的混合氣體變壓吸附CO，脫CO后的氣體（凈化氣）循環(huán)到混合器V101進行循環(huán)利用。圖 34 吸收工段3 、精制階段精制工段包括三個精餾塔：T20T205和T206，分別用于預精餾、DME精餾、甲醇精餾。，經(jīng)過分離后得到符合質(zhì)量要求的DME，送入DME產(chǎn)品儲罐。T206的操作壓力為常壓，經(jīng)分離后塔頂?shù)玫郊状?，?jīng)泵送入甲醇儲罐，塔底的水送入水處理中心。2） 輔助原料采購 Cu／ZnO／甲醇合成催化劑及HZSM一5分子甲醇脫水催化劑均可在附近購買獲得。在設(shè)計中利用chemcad完成了對全流程的模擬，并在此基礎(chǔ)上完成物料衡算、能量衡算。從反應器出來的混合物進入吸收塔T201，塔頂主要有未反應的原料氣和生成的一氧化碳，該混合氣進入一氧化碳變壓吸附塔T20T203進行分離一氧化碳；塔頂?shù)幕旌弦旱骄s車間進行精制。T204精餾塔塔頂采出二甲醚和二氧化碳，塔底采出甲醇水溶液，塔頂?shù)幕旌蠚膺M入T205進行分離二氧化碳和二甲醚，塔底采出產(chǎn)品二甲醚，塔頂?shù)亩趸佳h(huán)到二氧化碳原料罐進行循環(huán)利用；從T204塔底采出的甲醇水溶液一部分作T201的吸收劑使用，另一部分在塔T206精制甲醇。合成工段新鮮原料和循環(huán)原料在混合器V101混合后，經(jīng)過原料器預熱器E101和費熱鍋爐E102,進入絕熱床反應器,出口的高溫高壓能量換熱后溫度升至240℃。表56二甲醚原料反應E101單元能量衡算表反應前物料反應后物料FromV101E101ToV101E101Phase: liquidVaporTemperature ℃82120Pressure MPAMolar Enthalpy MJ/h29071822871174表57二甲醚原料混合加壓E102與 R101單元能量衡算表加熱前加熱后FromE102E102ToR101R101Phase: VaporVaporTemperature ℃240260Pressure MPAMolar Enthalpy MJ/h27542332828849吸收循環(huán)工段粗產(chǎn)品經(jīng)過E20E202分別和原料、閃蒸罐進料、冷鹽水換熱至20℃后進入吸收塔T201，在其中用甲醇溶液吸收DME。吸收塔T202塔底采出經(jīng)過吸收塔T203,從塔頂采出物料去副產(chǎn)物CO的儲罐.表58吸收工段T201單元能量衡算表吸收前塔頂采出塔底采出FromE102ABSORBABSORBToR101ABS21SepPhase: MixedLiquidLiquidTemperature ℃20Pressure MPA33Molar Enthalpy MJ/h317027216585655963516表59吸收工段T202單元能量衡算表吸收前塔頂采出塔底采出FromT201T203T202ToT202T203V201Phase: LiquidLiquidLiquidTemperature ℃Pressure MPA333Molar Enthalpy MJ/h16585651569134表510吸收工段V201單元能量衡算表解析前FromT203ToV204Phase: LiquidTemperature ℃Pressure MPAMolar Enthalpy MJ/h6064218精制工段粗產(chǎn)品進入預精餾塔T204，除去剩余的CO2。塔釜采出經(jīng)過預精餾塔再沸器E205進料換熱后，進入T205。換熱器較多，分別布置在2層和3層。一層設(shè)有配電控制室。壓縮機，為了降低噪音對工作人員的不良影響，把壓縮機放入壓縮機房，獨立開來，并且方便操作與維修。換熱器封頭離設(shè)備間距不小于1000mm，有管道相連的臥式換熱器之間最小凈距不小于750mm，沒有操作關(guān)系的臥式換熱器之間最小凈距不小于600mm 換熱器封頭對齊，方便檢修。臥式換熱器底部距離平臺不小于600mm。2）設(shè)備外型尺寸和設(shè)備編號；3）設(shè)備定位尺寸和尺寸線；4）操作臺主要尺寸2．車間立面圖包括：1）車間正面立面圖1張；2）設(shè)備外型尺寸和設(shè)備編號；3）設(shè)備外形尺寸及尺寸線；如圖61所示，詳見反應車間立面圖吸收車間整體布置吸收車間主要為2個CO吸附塔和1個DME吸收塔，一層設(shè)有控制室。與操作臺間隔2m，另外吸收塔搭設(shè)有1m寬的操作平臺方便操作維修。換熱器 吸收車間兩個換熱器均布置在2層。2）設(shè)備外型尺寸和設(shè)備編號；3）設(shè)備定位尺寸和尺寸線，設(shè)備管口方位；4）操作臺主要尺寸車間立面圖包括：1）車間正面立面圖1張；2）設(shè)備外型尺寸和設(shè)備編號；3）設(shè)備外形尺寸及尺寸線，設(shè)備管口方位；4）操作臺主要尺寸和臺面相對標高；圖61 合成吸收車間立面圖二、精餾車間整體布置半露天布置精餾設(shè)備生產(chǎn)中不需要經(jīng)?？垂?，受氣候影響小，因此車間采用半露天布置，自然采光和通風好，平臺搭建相連，起支撐作用，使得整體建筑更加穩(wěn)固，將不同的塔布置在一個塔架上，可減少投資和維修費用。平面布置精餾車間有3個精餾塔，包括冷凝器和再沸器在內(nèi)的換熱設(shè)備較多，因此塔設(shè)5層操作臺，每層高6m。一層設(shè)有配電控制室。方便操作。冷凝器冷凝器放置在塔上方，三塔回流液可依靠重力回流。1．車間平面圖包括：1）各個平臺俯視圖共1張。因此，工廠布置是為尋求物料和人員的最佳運輸方案。廠區(qū)布置的具體設(shè)計內(nèi)容為：（1）根據(jù)工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)特性，工藝要求、運輸及安全衛(wèi)生要