非石油资源来制取低碳烯烃初步设计说明书

1目录一、总论2二、技术经济2三、总图运输3四、化工工艺及系统14五、布置与配管21六、空压站、氮氧站、冷冻站21七、厂区外管21八、分析化验21九、设备（含机泵、工业炉）21十、自动控制和仪表24十一、供配电24十二、电信24十三、土建24十四、给水、排水24十五、供热系统24十六、采暖通风与空气调节24十七、维修24十八、液体原料、产品储运24十九、固体原料、产品储运24二十、全厂设备、材料仓库24二十一、消防专篇24二十二、环境保护专篇24二十三、劳动安全卫生专篇24二十四、节能专篇24二十五、行政管理设施及居住区24二十六、概算242一、总论迄今为止，制取乙烯、丙烯等低碳烯烃的重要途径，仍然是通过石脑油、轻柴油（均来自石油）的催化裂化、裂解制取，作为乙烯生产原料的石脑油、轻柴油等原料资源，面临着越来越严重的短缺局面。发展非石油资源来制取低碳烯烃的技术日益引起人们的重视。甲醇生产过程比较简单,原料来源多样，煤、石油和天然气均可制甲醇。因此有甲醇制烯烃是个不错的选择。甲醇制乙烯、丙烯的MTO工艺和甲醇制丙烯的MTP工艺是目前重要的化工技术。该技术以煤或天然气合成的甲醇为原料，生产低碳烯烃，是发展非石油资源生产乙烯、丙烯等产品的核心技术。我国是一个富煤缺气的国家，采用天然气制烯烃势必会受到资源上的限制。因此，以煤为原料，走煤甲醇烯烃聚烯烃工艺路线符合国家能源政策需要，是非油基烯烃的主流路线。二、技术经济略3三、总图运输一）概述经过对工艺流程的打通和反应器设备等部件设计的逐步推进，设计具体MTO工厂及厂区布置的工作提上日程。开发化工区是当前国内经济建设一个热点，从南到北，从沿海到内地，比比皆是，引起政府部门自上而下的重视，纷纷指出，开发化工区首先制定好规划。化工区规划如同城市规划和企业规划一样，它的意义在于通过规划对化工区发展进行指导和控制，其过程是确定目标、制定途径、步骤和行动纲领，通过对开发实践的引导和控制来干预发展。化工区规划的作用发挥主要是通过对化工区空间，尤其是土地使用的分配和安排来实现的。它的作用结果是满足投资商要求，降低开发成本。二）选址经由对于本项目具体要求的综合考量，我们确定在贵州六盘水市进行项目建设，具体位置位于贵州六盘水市钟山区石桥工业集中区。如图所示（红色箭头及红圈处为具体厂址）4六盘水市工程建设及生产相关条件煤炭资源素有“江南煤都”之称，是我国长江以南14个省/直辖市/自治区/特别行政区中最大的煤炭资源基地，同时也是江南地区重要的煤炭钢铁工业基地。煤炭预测储量569亿吨，品种全、质量好、易开采，其中炼焦煤保有储量95亿吨。煤层气和浅层天然气的储量在1万亿立方米以上。水资源过境客水主要为北盘江及三岔河干流客水。北盘江多5年平均入境径流总量235亿立方米，三岔河多年平均入境径流总量13亿立力米，总量365亿立方米。水能资源理论丰富，蕴藏量117万千瓦，平均每平方公里118千瓦，高于全国平均值。电力生产已有盘江煤电（集团）有限责任公司、水城发电厂、盘县发电厂等企业，通过西电东送的建设，将形成装机容量1000万千瓦的电力生产体系。6交通资源铁路随着株六铁路复线、水柏铁路、内昆铁路、六盘水南编组站的建成，加上滇黔铁路、内昆铁路，六盘水将处于华南、西南铁路大通道交汇点，形成北上四川入江，南下广西入海，东出湖南到华东，西进云南进入东南亚的铁路大“十”字，六盘水将成为西南地区又一重要的铁路枢纽城市，不仅彻底改变西南路网结构，增加路网的灵活性，增加内陆省份与沿海港口城市的联系，而且对保证铁路四通八达，安全营运，促进相关地区的物资交流、繁荣市场及发展区域经济都有着重要作用；高速公路镇胜高速公路、水盘高速公路、瑞杭高速；机场“六盘水市机场”正在建设中；高铁近日已获得批准，六盘水即将建设覆盖全国的高铁车站，盘县红果将建设沪昆高铁车站。7气候及地理条件六盘水地处云贵川交接，地理位置优越，气候宜人，有“凉都”之美誉六盘水市现辖钟山区、六枝特区、盘县、水城县四个县级政区，位于贵州省西部，界于北纬251944“265533“、东经1041820“1054250“之间，总面积9926平方公里。规避不可抗破坏因素地震震级大于5级，造成一定的人员伤亡和建筑物破坏或造成重大的人员伤亡和建筑物破坏的地震灾害称为破坏性地震。破坏性地震对于化工厂区的设计提出了相应地的抗震需求，根据中国地震网（HTTP/WWWCEICACCN/）截止2011/6/29信息，自1941年以来，在中国境内发生的破坏性地震均远离六盘水市，虽然地处山区，但是六盘水市地质结构构成比较稳定，为岩溶性卡斯特地貌，有利于大型厂区的稳定建设和生产。见下图。8洪水、干旱MTO项目用水量为40005000M3/H，对供水系统的供水能力要求较高，目前选定的贵州六盘水市六盘水钟山区石桥工业集中区为双水片区，毗邻当地重要径流，有良好的水源条件，且经过充分处理的污水有良好的排放条件。由全国水资源分布情况图可以看到，当地水资源分布比较平衡，尤其是当地双水片区以及相应工业区不存在在雨季发生洪涝的情况。风向分布盛行风向的判定对于厂区的应急处理有重要的意义，在厂区出9现不可控的非正常操作时，风向直接影响有毒气体的扩散，应当根据盛行风向设计疏散路线。六盘水市属于中国西南亚热带季风气候，全年有盛行风向分布，且根据历年气象记录，盛行风向比较稳定，可据此作厂区设计。人力资源；根据2010年11月1日第六次全国人口普查的数据，六盘水市常住人口为2851180人，同第五次人口普查2000年的2744085人相比，十年共增加107095人。目前六盘水居住在城镇的人口为816863人，占全市常住人口的2865；居住在乡村的人口为2034317人，占全市常住人口的7135。同2000年得第五次人口普查相比，城镇人口增加183565人，乡村人口减少76470人，城镇人口比重上升559个百分点。六盘水市由于具有三个较大规模的工业区，外来务工人员也有相当数量，用工问题比较容易解决。同时，由于六盘水市的人均GDP在全贵州属于中上，生活水平10在贵州省内也位于前列，有利于相关人才引进。当地政策附贵州六盘水市六盘水钟山区石桥工业集中区文件1石桥工业集中区功能布局和规划情况石桥工业集中区位于市中心区东部片区，规划面积827平方公里，以钟山区凤凰办事处三个行政村为主体，现有人口约1万人。功能布局以周边大企业（如水钢、水矿、水泥厂、电厂等）为依托，围绕六盘水及周边地区支柱产业，积极发展配套工业，充分发挥“四省立交桥”陆路口岸优势，大力扶持一、二类口岸加工业（物流加工园区）。深度挖掘山区优势特色资源积极发展“绿色产业”。该工业集中区以“煤炭、钢铁、建材、电力”四大支柱产业的配套工业中高技术、新技术产品加工为主导，以口岸工业中适应辐射半径200公里范围及毕水兴经济带生产、生活需求的工业品、生活必须品转口、加工、物流配送为核心，全面促进经济区产业结构调整，推动200公里经济圈和毕水兴经济带健康有序、可持续发展，使石桥工业集中区建成为现代制造业的集中区、引进外资的集聚区、体制改革的先导区、循环经济的示范区，集中区重点产业布局，一是以矿山机械机电产品生产，电缆、电力设备生产，耐高温绝缘材料生产，汽车、摩托车制造，粮农产品保鲜、加工、运输设备开发与制造，农用机械设备制造等为主的机械制造业；二是以药材、药品、医用材料研发生产为主的医药制造业；三是以农林、畜、禽产品和饮品、饲料生产加工为主的绿色食品生产；四是以化工、新能源材料、电11子信息材料、新型建筑材料、高性能金属材料、纳米材料为主的新材料开发；五是以皮革制品、磨料磨具产品、竹木制口、劳保用品为主的其他制造业，以及煤化工产品深加工、高载能产品集群研发、物流配送、加工。集中区初步规划为三大功能区西部高新技术产业集聚区，中部综合服务区和东部轻工业集聚区，设计建设二大核心项目，一是六盘水物流中心项目，设计理货能力为150万吨/年，建设用地面积为404公顷，总建筑面积为257303平方米，集装箱转运站面积为34000平方米，货场堆场面积为36984平方米，道路及广场面积为27450平方米，绿化面积为55858平方米，这个项目以提高物流服务水平，为实现六盘水现代化城市物流打下坚实基础，为六盘水市提供安全、高效、优质的城市物流服务，形成规模化、网络化的物流格局，最大限度地发挥基础设施的整体功能和效益。二是生产力促进中心项目，本项目建设用地面积为2192公顷，总建筑面积为301122平方米，道路广场面积为64906平方米，绿化面积为75418平方米，项目总投资为39949万元，细分项目为中心大楼占地7696平方米，建筑面积54304平方米，中小企业孵化大厦占地5317平方米，建筑面积31902平方米，培训中心占地面积3306平方米，建筑面积23904平方米，公寓占地面积4998平方米，建筑面积34986平方米，餐饮服务楼占地1760平方米，建筑面积5280平方米，标准厂房占地38016平方米，建筑面积114048平方米，以及辅助办公楼，后勤综合楼等，本中心以市场为导向，引进高新技术，改造传统产业，创办新型产业，推动高新技术产业化发展，帮12助中小企业建立健全创新机制，完善技术创新体系，提高核心竞争力，帮助企业申报国家级、省级、市级各类科技计划项目，管理运作孵化器，为入住企业创造良好的创业及环境条件，为政府提供信息咨询服务，使培训促就业、就业带培训的机制初步形成。2石桥工业集中区前期工作和基础设施建设情况凉都大道东段贯穿该区域东部片区，铁路自东向西处于该区域偏北位置，贯穿全境，六盘水铁路编组站座落于区域西地块中心，已投入使用多年，相关仓储区正在建设中，区域内有大型变电站一座，与明湖水库，玉源水厂相邻，钟山开发区国土分局按照省国土厅意见已编制该区域土地利用规划，拟定石桥、石龙组团为石桥工业集中区工业及服务设施用地，钟山开发区开发总公司委托贵省城乡规划设计研究院进行“石桥工业集中区（石龙组团）控制性详细规划”设计，规划方案经市政府批准，同意组织实施。红山一号线（石桥段）已完成初步设计，钟山区、钟山开发区成立了石桥工业集中区前期建设筹备工作领导小组和石桥工业集中区管理处等机构开展工作，目前已完成安置区（石桥兴城）修建性详细规划的编制，下一步将对第一期约15万平方米安置房进行施工图设计，完成六盘水物流中心可行性研究报告和修建性详规的编制，完成生产力促进中心可行性研究报告和修规方案的编制，完成石桥工业集中区供水管网工程可行性研究报告的编制，目前已投入前期资金1500万元全力展开征地、规划、报批等工作，投入资金1500万元征用土地500亩，强制拆除“抢搭抢建”共13户，房屋拆迁、征地丈量、项目用地调查、13土地报批等基础工作正在紧张有序进行，红山一号路（钟山段）全长6500米，概算投资16099万元，目前已完成投资1300万元，完成“石桥兴城”规划设计条件的审批工作，同时完成了集中区中心区域山体平整70的工作，完成土方量约15万立方米，以及完成凉都大道东段与石桥小学接口处的道路路基辅设工作，完成土石方量约4万立方米，完成整个区域与水城县交界部份的对接工作等。综上分析六盘水市该工业区的基本情况，我们可以发现与我们的要求基本吻合，确定为企业厂址选择的候选地。14四、化工工艺及系统我们组采用的是目前应用最广泛的UOP/HYDROMTO技术，以下是它的工艺流程图RX反应器R再生器S分离器CS碱洗塔D干燥塔DM脱甲烷塔DE脱乙烷塔C2乙烯分离塔C3丙烯分离塔DP脱丙烷塔该工艺采用一个带有流化再生器的流化床反应器。其反应温度由回收热量的蒸汽发生系统来控制,而再生器则用空气将废催化剂上积炭烧除，并通过发生蒸汽将热量移除。反应出口物料经热量回收后便得到冷却，在分离器将冷凝水排除。未凝气体压缩后进入碱洗塔，以脱除CO2，之后又在干燥器中脱水。接着在脱甲烷塔、脱乙烷15塔、乙烯分离塔、丙烯分离塔等分出甲烷、乙烷、丙烷和副产C4等物料后即可得到聚合级乙烯和聚合级丙烯。当MTO以最大量生产乙烯时，乙烯、丙烯和丁烯的收率分别为46、30、9，其余副产物为15。根据UOP/HYDROMTO技术进行工艺流程的初步优化，并用ASPEN软件进行模拟，得到下图以下是具体步骤下图是反应器的模拟流程，分为反应段、催化剂再生和提升管三个部分。反应段生成的焦炭附着在催化剂上使其失活，失活的催化剂送入到催化剂再生装置中进行焚烧，再生的催化剂通过提升管中的反应产物气体提升到一定高度后再次进入反应段进行催化反应。16反应后的气体经过换热器降温至100，然后经过初步的塔设备分离，脱去大部分的水，这实际上是模拟急冷塔的工艺，流股WATER1为脱去的废水。接着产物气体进入碱洗塔，改变碱液用量，考察其对出口产物流股中CO2含量的影响，发现在碱液浓度不变的情况下，随着碱液用量的增加，CO2含量随之减少，当碱液用量大于一定值时，出口产物流股中已基本不含CO2。而碱液浓度太高或太低都不利于工艺的持续性，本次模拟使用的是质量分数为7的NAOH水溶液。从碱洗塔出来的产物流股进入干燥塔，进行彻底脱水。调节回流比使丁烯的回收率达到0995，原因是丁烯在水中的溶解度较大，当它与水的分离效果好时，其他产物的在水中的含量也将降低。同时调节塔顶产品出料量，使废水中含水量尽可能大但是又不能带走17太多的有用产物。回流比为117，塔顶出料量为75125KG/HR。18从干燥塔出来的流股经过加压冷却之后，进入分离车间。未反应的甲醇已在上一步干燥塔的过程中随着水一起被分离，接下来的脱甲烷塔是为了分离甲烷的。同样地，使用调节回流比和塔顶出料量的方法来达到分离效果。下图中的SMET流股为分离出的甲烷流股，其中还包含CO成分。经过减压阀的流股再进入脱乙烷塔，这个塔的作用是将C2组分和C3组分分离。由于乙烷较乙烯的密度大，因此调节回流比的目标是乙烷在塔顶的回收率，然后同样也要调节塔顶出料量达到最优效19果。下图中的ETHG流股即为C2流股，基本上其中只含C2组分。此后塔顶底流股分别进行分离，塔顶流股先经过压缩然后进入乙烯分离塔，塔底流股经过减压阀后进入丙烯分离塔。通过回流比控制塔顶产物的质量分数达到要求。乙烯分离塔的分离结果如下图20（图中SEENE为乙烯流股）丙烯分离塔的分离结果如下图21（图中SPENE为丙烯流股）最后丙烯分离塔出来的塔底副产物再进行进一步分离可以得到丙烷和C4组分。22五、布置与配管（见附属文档）六、空压站、氮氧站、冷冻站（略）七、厂区外管（略）八、分析化验（略）九、设备（含机泵、工业炉）一）换热器选型设计1选型规范化工工艺设计手册下册2003年版管壳式换热器JB/T451519922选型原则换热器选型时需要考虑的因素是多方面的，主要有1热负荷及流量大小；2流体的性质；3温度、压力及允许压降的范围；4对清洗、维修的要求；5设备结构、材料、尺寸、重量等；6价格、使用安全性和寿命。下面以管壳式换热器的换热流体走壳程还是管程来举例说明23为了使管壳式换热器正常而有效地工作，应慎重地选择流体的走向，主要设计原则如下1当两流体温差大，高温流体一般走管程。可以节省保温层和减少壳体厚度；2较高压力的流体走管程，以减少壳体厚度；3腐蚀性较强的流体宜走管程，以节省耐腐蚀材料；4较脏和易结垢的流体尽可能走管程，以便于清洗和控制结垢。如必须走壳程，则应采取正方形排列，并采取可拆式（浮头式、填料函式、U型管式）的换热器；5黏度较大的流体应走壳程，以得到较高的传热系数；6流量较小的流体应走壳程，易使流