10万吨碳四综合利用项目设计说明.ppt

队长：张圣夫 队员：易横、李辰锴、蒋浩、毕敏达,10万吨/年 碳四综合利用项目,清华大学 超临界队,石脑油蒸汽 裂解装置,乙烯、丙烯 等基础原料,下游产品,碳四处理 子系统,5万吨丁二烯,1万吨lpg,3万吨丙烯,2万吨异丁烯,高效利用+提高丙烯乙烯之比,合成橡胶项目增加，丁二烯供不应求,异丁烯：丁基橡胶、烷基化汽油、汽油添加剂，每年810的增长速度,初步设计说明 predesign specification,工艺 方案,设备 设计,流程 模拟,热量 集成,自动 控制,丁烯-2+乙烯2丙烯,异丁烷 正丁烷 异丁烯 丁烯-1 丁烯-2 丁二烯,原料：蒸汽裂解碳四,碳四抽余液,粗反应气,反应气,异丁烷 正丁烷 异丁烯 丁烯-1 丁烯-2,正丁烷 丁烯-1 丁烯-2,正丁烷 丁烯-2,丁二烯,异丁烯,丁烯-1 丁烯-2,产品,丙烯 lpg,碳四分离,丙烯合成,丁二烯分离,n-甲基吡咯烷酮 （nmp）,乙腈 （acn）,二甲基甲酰胺 （dmf）,生产成本,技术水平,理化性质,碳四抽余液,粗反应气,反应气,异丁烷 正丁烷 异丁烯 丁烯-1 丁烯-2,正丁烷 丁烯-1 丁烯-2,正丁烷 丁烯-2,异丁烯,丁烯-1 丁烯-2,精馏段,反应段,提馏段,粗异丁烯,去丙烯合成工段,抽余碳四,保证异丁烯和 丁烯-2分离,进入精馏段之前， 丁烯-1完全反应,保证丁烯-1和丁烯 -2分离，打破平衡,碳四分离,丙烯合成,丁二烯分离单元,异丁烯分离单元,丙烯合成单元,冷热 流股,温焓图,夹点 分析,换热 网络,非低温段、 低温段 分别设计,aspen energy analyzer,夹点报告,循环nmp,氨制冷系统,冷热 流股,非低温段： 总共27个 温度区间：41250 aspen energy analyzer处理,低温段： 总共5个 温度区间：-18.941 aspen energy analyzer处理 氨制冷系统,温焓图,非低温段 组合温焓图,夹点 分析,换热 网络,以循环nmp为例,-30,5,氨制冷系统,设计换热网络,不设计换热网络,换热器,塔设备,反应器,催化剂,操作温度,操作压力,质量空速,8%wo3/sio2负载型催化剂,250,3.0mpa,2 kg/(kg cath）,丙烯合成反应器反应条件,催化剂易磨损,反应微放热,轴向 绝热式固定床反应器,催化剂易失活 需频繁再生,多台反应器 并联,丙烯合成反应器反应特点,进料速率g=6025kg/h,质量空速whsv=2h-1,催化剂质量w=3.41t,催化剂体积v=3.09m3,床层高度l=3.93m 内径d=1.00m,操作气速 u=0.0735m/s,床层压降 p=193.0kpa,圆通壁厚sn=22mm 椭圆形封头厚sn=22mm 裙座高度hb=2.75m 人孔数目n=2 总高度h=9.28m,热点温升 t=8.02,保温材料：石棉 厚度s=70mm,16mnr钢材,thiele模数 =1.219,内扩散有效因子 =0.913,mears判据：,外扩散影 响可忽略,丙烯合成反应器计算过程,催化剂填充量：3.41t,催化剂颗粒大小：46mm,床层压降：193.0kpa,内扩散有效因子：91% 外扩散可忽略不计,在tt+dt时间内： 反应放热量： qin= 28.797103 6560 （ kj ） 管壁散热量： qout 总 dl= 5.03107 5.93 3.93 47.219 dt（ kj ） 床层顶部温度： 0=250 5.03107 5.93 1 1 2485.7266025 =249.43 时间t与轴向位置距床层顶部长度l成正比： = 3.93 47.219 （） 停留时间与转化率tx关系已知,l=2.347m，热点温升8.02,反应气进料口,反应气出料口,催化剂床层,封头,再生气入口,再生气出口,保温层,450,再生 温度,0.2mpa,再生 压力,18.1kg/h,平均烧炭速度,热空气与氮气混合气，混合比由体积比1:8开始不断增大,再生气组成,丙烯合成反应器再生条件,以热空气与氮气体积比1:4为例进行衡算,设计校核,强度设计及稳定校核,整体结构设计,基本尺寸设计,塔盘结构设计,设备选型,丙烯分离塔,板式塔,板间距：0.45m 直径：1m,自身梁式塔盘板 v-1型重阀 可拆式垂直弓形降液管 凹形受液盘 等腰三角形排布： 中心距75mm 排间距77mm,负荷性能图,塔高：26.35m 材料：20r 壁厚：10mm 封头：标准椭圆封头 裙座：圆锥式,丙烯分离塔负荷性能图,精馏段,提馏段,0-0截面风弯矩： nmm,操作载荷：18901.0kg 水压试验载荷：37636.4kg 设备安装载荷：16686.2kg,外径：2270mm 内径：1670mm 厚度：30mm 地脚螺栓： m424.5 24个,0-0截面地震弯矩 nmm,强度设计及稳定校核,基础环及地脚螺栓,地震载荷及风载荷,质量 载荷,强度及稳定性,丙烯分离塔再沸器设计 立式热虹吸再沸器,操作条件 物性参数,立式热虹吸,热负荷 传热温差 传热面积 型号初选,显热段传热系数 蒸发段传热系数 显热段和蒸发段长度 平均传热系数 面积裕度,校核,设备 初选,方案 论证,设计条件,单元设备自控方案,离心泵,换热器,储罐,上海化学 工业区,齐全的 公用设施,丰富的 原料来源,良好的 自然环境,便捷的 交通运输,辅 助 生 产 区,生产区,碳四分离车间,碳四分离车间0-0平面,碳四分离车间立面图,固定资产投资：102971.8万元 其中：工程费用： 73616.7万元 递延资产： 3204.0万元 预备费： 13431.1万元 无形资产： 12720.0万元,项目总投资11.89亿元,01,贷款总额5亿元,02,建设期贷款利息3525.0 万元,03,流动资金12356.6万元,04,投资利润率 roi 28.9% 投资利税率 investment profit rate 37.4% 投资收益率 investment rate of return 21.7% 投资回收期 payback period 4年,静态效益指标 static benefit index：,财务内部收益率（irr）： 25%,财务净现值（npv）： 158507.06万元,动态效益指标 dynamic benefit index,10年，10%折现率,盈亏平衡点 1.4万吨 盈亏平衡点率 13.8%,10万吨/年碳四综合利用项目,以综合处理为重