（化学工程专业论文）从老厂扩能改造设计中研究设备布置和管道设计.pdf

中文摘要：介绍了扬子石化芳烃联合装置技术改造的原则、改造的主要内容以及 新技术应用，并对改造后装置运行情况进行了分析。通过对比，改造后能耗物耗下 降，经济效益显著，投资省，建设周期短，为同类装置的改造提供技术基础。首 次革新运用设计新体制模式，同时采用国内国外标准，设计深度和质量以及速度 大力提升。结合扬子芳烃改造工程的设计工作经历，从精馏塔系统中再沸器的布 置、支撑方式、塔的管口方位及梯子平台位置的确定、工艺管线及消防水管线的 设计等，详尽地阐述了精馏塔及再沸器设备布置和管道设计。首次创新将再沸器 支耳上的圆形螺栓孔设计修改为长圆形螺栓孔且适当增加直连管口长度，并在支 耳下部加设滚动支座，结构简单，且省去了弹簧支座，节约投资，实践证明可行。 研究了芳烃抽提装置工艺物料密闭排放系统的管沟设计、配管布置、以及阀门的 选用。探讨了芳烃联合装置工程中，消防系统作为辅助的公用工程对实现工艺流 程的保障作用。该系统符合德国标准和中国消防标准，并通过对两种标准的比较， 找出各自的特点和长处。研究和总结了运用e d aa u t o p l a n t 系列软件i s o m e t r i c s 程序来绘制衬里管道空视图的步骤，以及提取单线材料表和综合材料表的优点， 带来一个全新的思想，提高了效率和准确度，通过运用进而改进了程序，为以后 工程提供了捷径。 关键词：改造工程设计；设备布置；管道设计；消防系统；管道空视图 a b s t r a c t ：t h i sp a p e rd e s c r i b e sp r i n c i p l e sa n dm a i nc o n t e n t so fr e v a m p i n g o fy a n g z ip e t r o c h e m i c a lc o m p a n y 7 sa r o m a t i c sc o m p l e x ， i n t r o d u c e sn e w t e c h n o l o g ya p p l i c a t i o n si nt h i sr e v a m p i n g ，a n da n a l y s e sa r o m a t i c sc o m p l e x o p e r a t i o ns t a t u sa f t e rr e v a m p i n g t h r o u g h o u tc o m p a r i s o n ，t h ee n e r g ya n d m a t e r i a l sc o n s u m p t i o na r er e d u c e d ，e c o n o m i cb e n e f i t sa r ep r o m i n e n c e ， i n v e s t m e n ti ss a v e d ，t h ec o n s t r u c t i o np e r i o di ss h o r t e na f t e rr e v a m p i n g i tp r o v i d e st h er e c o n s t r u c t i v et e c h n o l o g yb a s i sf o rt h es i m il a rk i n do f u n i t s t h en e wr e f o r m e dd e s i g nm o d e li sp u ti n t oo p e r a t i o nf o rt h ef i r s t t i m e t h ep r o j e c ta d o p t sh o m ea n da b r o a de n g i n e e r i n gs t a n d a r d sa tt h es a m e 中文摘要：介绍了扬子石化芳烃联合装置技术改造的原则、改造的主要内容以及 新技术应用，并对改造后装置运行情况进行了分析。通过对比，改造后能耗物耗下 降，经济效益显著，投资省，建设周期短，为同类装置的改造提供技术基础。首 次革新运用设计新体制模式，同时采用国内国外标准，设计深度和质量以及速度 大力提升。结合扬子芳烃改造工程的设计工作经历，从精馏塔系统中再沸器的布 置、支撑方式、塔的管口方位及梯子平台位置的确定、工艺管线及消防水管线的 设计等，详尽地阐述了精馏塔及再沸器设备布置和管道设计。首次创新将再沸器 支耳上的圆形螺栓孔设计修改为长圆形螺栓孔且适当增加直连管口长度，并在支 耳下部加设滚动支座，结构简单，且省去了弹簧支座，节约投资，实践证明可行。 研究了芳烃抽提装置工艺物料密闭排放系统的管沟设计、配管布置、以及阀门的 选用。探讨了芳烃联合装置工程中，消防系统作为辅助的公用工程对实现工艺流 程的保障作用。该系统符合德国标准和中国消防标准，并通过对两种标准的比较， 找出各自的特点和长处。研究和总结了运用e d aa u t o p l a n t 系列软件i s o m e t r i c s 程序来绘制衬里管道空视图的步骤，以及提取单线材料表和综合材料表的优点， 带来一个全新的思想，提高了效率和准确度，通过运用进而改进了程序，为以后 工程提供了捷径。 关键词：改造工程设计；设备布置；管道设计；消防系统；管道空视图 a b s t r a c t ：t h i sp a p e rd e s c r i b e sp r i n c i p l e sa n dm a i nc o n t e n t so fr e v a m p i n g o fy a n g z ip e t r o c h e m i c a lc o m p a n y 7 sa r o m a t i c sc o m p l e x ，i n t r o d u c e sn e w t e c h n o l o g ya p p l i c a t i o n si nt h i sr e v a m p i n g ，a n da n a l y s e sa r o m a t i c sc o m p l e x o p e r a t i o ns t a t u sa f t e rr e v a m p i n g t h r o u g h o u tc o m p a r i s o n ，t h ee n e r g ya n d m a t e r i a l sc o n s u m p t i o na r er e d u c e d ，e c o n o m i cb e n e f i t sa r ep r o m i n e n c e ， i n v e s t m e n ti ss a v e d ，t h ec o n s t r u c t i o np e r i o di ss h o r t e na f t e rr e v a m p i n g i tp r o v i d e st h er e c o n s t r u c t i v et e c h n o l o g yb a s i sf o rt h es i m il a rk i n do f u n i t s t h en e wr e f o r m e dd e s i g nm o d e li sp u ti n t oo p e r a t i o nf o rt h ef i r s t t i m e t h ep r o j e c ta d o p t sh o m ea n da b r o a de n g i n e e r i n gs t a n d a r d sa tt h es a m e t i m e ，s ot h a tt h ed e s i g nd e e p n e s s ，q u a li t ya n ds p e e di m p r o v er a p i d l y a c c o r d i n gt od e s i g ne x p e r i e n c e so fy a n g z ir e v a m p i n gp r o j e c t ，e x p l a i n p a r t i c u l a r l yt h el a y o u to fe x t r a c tc o l u m na n de x t r a c tc o l u m nr e b o il e r s a n dt h e i rp i p i n ga r r a n g e m e n tf r o mt h ep e r s p e c t i v e so fr e b o i l e rl a y o u to f t h ee x t r a c tc o l u m ns y s t e m ，s u p p o r tm e t h o d s ，c o l u m nn o z z l e so r i e n t a t i o n ， l a d d e r sa n dp l a t f o r m sa r r a n g e m e n t ，p r o c e s sa n df i r ep r o t e c tp i p i n g a r r a n g e m e n t t h ei n i t i a lu s eo fs l o t t e db o l th o l eo nt h er e b o il e rs u p p o r t s i n s t e a do fr o u n db o l th o l e ，l e n g t h e n i n gs t r a i g h tc o n n e c tn o z z l ep r o p e r l y a n da d d i n gr o l l i n gb r a c k e tu n d e r s i d es u p p o r t sm a k et h es t r u c t u r e s i m p l e n e s sa n dl e a v e so u ts p r i n gs u p p o r t s i tp r o v e sf e a s i b l ea n db e n e f i t s f o rt h ei n v e s t m e n t i ts t u d i e st h et r e n c hd e s i g nm e t h o d s ，p i p i n gl a y o u t o fp r o c e s ss t r e a m sc l o s e dd r a i ns y s t e ma n di t sv a l v e sc h o i c ei na r o m a t i c s c o m p l e x i td i s c u s s e sf i r ef i g h t i n gs y s t e ma st h ea s s i s t a n tu t i l i t ys y s t e m i na r o m a t i c sc o m p l e xw h i c hp l a y st h es a f e g u a r dr o l ei na c h i e v i n gp r o c e s s f l o w t h i ss y s t e mm e e t sg e r m a na n dc h i n e s es t a n d a r d s i ts h o w st h e f e a t u r e sa n ds t r o n g p o i n tr e s p e c t i v e l yt h r o u g ht h e s et w os t a n d a r d s c o m p a r i s o n i tr e s e a r c h e st h ed e s i g ns t e p so fl i n i n gp i p ei s o m e t r i c sw h i c h i st h ep a r to fp i p ei s o m e t r i c sd r a w i n gp r o g r a mb e l o n g i n gt oe d aa u t o p l a n t s e r i e ss o f t w a r ea n ds u m m a r i z e st h ea d v a n c e sf o ra b s t r a c t i o no n e - 1 i n e m a t e r i a ll i s ta n db i l lo fm a t e r i a l s t h i sp h i l o s o p h yb r i n g sa ne n t i r e l y a r e n at h a ti m p r o v e se f f i c i e n c ya n da c c u r a t e n e s s t h ep r o g r a mi sm o d i f i e d b yp r a c t i c e s i ts u p p l yt h es h o r t c u tf o rt h ef u r t h e rp r o j e c t k e y w o r d s ：r e v a m p i n ge n g i n e e r i n gd e s i g n ；e q u i p m e n tl a y o u t p i p i n g a r r a n g e m e n t ；c l o s e dd r a i n ：f i r e l 。f i g h t i n gs y s t e m ；p i p i n e i s o m e t r i c s 2 西北大学化学工程硕士研究生胡家蓉 指导老师：李稳宏 2 0 0 8 1 0 8 西北大学学位论文知识产权声明书 本人完全了解西北大学关于收集、保存、使用学位论文的规定。 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。 本人允许论文被查阅和借阅。本人授权西北大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研 究所等机构将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库或其它 相关数据库。 保密论文待解密后适用本声明。 学位论文作者签名：塑里垒! 整指导教师签名：奎奎墨塞 翮年i 月8 日 2c 叩彦年t 2 月f2 日 西北大学学位论文独创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本论文不包含其他人已经 发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西北大学或其它教育机构的学位或证书而 使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确 的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：叼q 玺荪 7 , , 0 8 年t 2 - 月8 日 第一章概述 p x ，p - x y l e n e ，中文名称为对二甲苯，其结构简式：c h 3 ( 吼) 一c h 3 ；分子 式： c 8 h 。，相对分子质量：1 0 6 1 7 ；比重0 8 6 1 9 c m 3 ，熔点1 3 2 ，沸点 1 3 8 5 ，闪点2 5 ，外观为无色透明液体，具有芳香气味，低温时凝固成 片状或棱柱状结晶。能与乙醇、乙醚、丙酮等有机溶剂混溶；易燃，有毒， 其蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限1 1 - - - 7 o ( 体积) 。工业生产 方法主要有：芳烃联合装置的重整液、加氢汽油分馏以及甲苯歧化得到的混 合二甲苯，经吸附分离制取。执行标准：s h1 4 8 6 1 9 9 8 ，其相关参数见表1 1 。 表1 1 对二甲苯p x 相关性质 指标 项目 优等品一等品 外观清澈透明，无沉淀物 纯度，( m m ) 9 9 59 9 2 非芳烃含量，( m m ) 0 1 00 2 0 甲苯b z 含量。( m m ) 0 1 0 乙苯e b 含量，( m m ) o 3 0 同二甲苯蜮含量，( m m ) o 3 0 郫二甲苯o x 含量，( m m ) 0 1 0 颜色( 铂一钴色号) ，号 1 02 0 酸层颜色应不深于重铬酸钾酸层颜色应不深于重铬酸 酸洗比色 含量为0 1 0 9 1 标准比色液钾含量为0 2 5 9 l 标准比 的颜色色液的颜色 溴指数，m g b r l o o g 2 0 0 2 0 0 总硫含量，( m m ) 0 0 0 0 20 0 0 0 5 馏程在( 1 0 1 3 k p a ) 下。 包括1 3 8 3 ， 1 02 0 1 1 对二甲苯的国内外发展现状 p x 是一种重要的有机化工原料，主要用作生产聚酯纤维和树脂、可作为 涂料、染料、农药、香料、医药、杀虫剂、油墨、粘合剂等的原料，同时在 车用离辛烷值汽油的掺和组分及溶剂领域也有着十分广泛的应用前景。 世界聚酯工业的发展对p x 的需求保持着较高增长势头。目前，全球p x 产能约在3 0 ，0 0 0 ，0 0 0 t 左右，我国在3 ，5 0 0 ，0 0 0 t ，占全球市场的1 0 以上。 从2 0 0 2 年- - 2 0 0 7 年，全球p x 产能以1 ，0 0 0 ，0 0 0t a 的幅度增长，预计从2 0 0 8 年- - 2 0 1 3 年，这一趋势将达到l ，1 0 0 ，0 0 0 t a 。2 0 0 0 年以前，国内默国产蟊 给率一直保持在9 0 以上，但此后逐年下降，目前国产自给率不足5 0 ，即 一半得依靠进口，反映出国内对p x 需求的增长趋势。目前，国内建成在产的 p x 装置已有7 套，但到2 0 1 0 年，国内对p x 需求自给率仍不足8 0 。 1 2 工程背景 随着我国化纤工业的迅速发展，以p x 为原料的p t a 供不应求，每年需要 大量进口。经过国家批准，扬予石化p t a 生产线项目即将实施。p t a 产能增 加后，其原料p x 用量将相应增加。为了保证p x 供应，经中国石化总部批准， 该公司实施了以增加默产能为主要目的的芳烃改扩建工程，使兰苯 ( 对 二甲苯p x + 邻二甲苯o k + 苯b z ) 年总产能达到8 5 0 ，0 0 0 t 。这一项目有利于该公 司发挥炼油化工一体化的优势，实现以新带老，提升芳烃装置的整体技术水 平，大幅降低成本，提高装置竞争力。 扬子8 5 0 ，0 0 0 t 芳烃改扩建工程是国家重点技改项目，也是扬予公司三大 改造工程之一，是继扬子乙烯改造完成后的重点项目。其改造的规模和难度 都是空前的。这就需要我及我的同仁们尽一切努力去满足改造工程的要求。 芳烃改扩建工程依托自身的资源优势，采用磊油化工科学研究院开发的 工艺技术和催化剂以及美国u o p 公司的专利技术，改造工程与原生产装置成 为一体，不颞增用地，公用工程及辅助设施充分依托现有设施解决。项墨建 成后按原生产管理系统组织生产和行政管理，不新增定员，所需的生产和管 理人员由企业内部挖潜解决。芳烃改扩建工程投产后，将依照环境保护法 处理产生的废气、含油污水、废渣，不会对环境造成污染。 1 3 设计概况 本项目名称为扬予年产8 5 0 ，0 0 0 t 芳烃改扩建工程，工程设计由我所供职 2 的中国华陆工程公司( 原化工部第六设计院，以下简称“我院 ) 承担。这项 改造由美莺u o p 公司提供技术，没有外匿承包商，丽由我院根据专利商的基 础设计直接进行工程设计。所有公用辅助系统的改造设计则全部由我院承担。 项霉参加总人数为4 s 人。本人在本工程中担任重要的设计角色，负责6 0 0 # 单元吸附分离装置的设计和项因组其他单元的设计图纸校核，部分公用工程 系统如消防系统的设计，以及管道空视葱的绘制。通过开车试验以及后来的 工程后评价，证明本人运用化学工程的理论圆满地完成了设计任务。 这项改造工程技术复杂，工作量大，进度很紧。首先我院与美国u o p 公 司进行了合同谈判，接着召开了总图会议，随后完成了初步设计，接着进行 设计联络，之后很快提供了土建基础等图纸及部分订货资料，紧接着与工艺 装置有关的专业人员全部到现场，集中进行现场设计，在现场收集资料，落 实条件，确宠方案，与生产进行了充分的结合，为顺利完成设计任务创造了 有利条件。同时，在现场密切配合设备材料订货，提供了多种国内外订货资 料。随后回院突击旄工图设计，接着又奔赴现场进行了设计交底和设计复查， 使设计进一步完善。整个设计过程与设备材料订货及现场施工交叉进行，我 院按照新体制的设计程序和方法运行，经过各专业入员长达数个月的艰苦奋 战，克服了种种困难，终于圆满地完成了设计任务，满足了现场需要，受到 了好评。在现场施工安装过程中，我作为设计代表积极进行配合。由于是改 造设计，在施工中不断碰到一些新的问题，加之生产上不叛提出一些新的要 求，增加一些新的内容，所以设计代表工作一直很紧张。设计完成后利用6 7 天的大修期间施工安装，终于开车成功，提前5 天生产出了合格产品，且运 行一直比较稳定，产量迅速上升，很快达到设计能力。本项目最大限度地挖 掘出了原有裟置潜力，使之达到当时的国际先进水平。 本次扩能改造的核心和难点就是“二台大塔( d a 一6 0 4 、d a - 8 0 4 ) 三台炉 子( b a 一3 0 2 、b a - 3 0 3 、b a 一3 0 4 ) 秽设计和改造。其中一台大塔就在我负责设计 6 0 0 # 单元吸附分离装置内，为新增的抽出液塔( d a 一6 0 4 ) ( e x t r a c tc o l u m e ) ( 直径为d5 9 0 0 舳，高度为 l5 1 7 0 0 雕，设计瀣度为t = 2 4 0 0 c ，设计压力为 p = o 4 m p a ( g ) ，有5 0 块塔盘，从第1 块塔盘到第2 5 块塔盘为双溢流型，从 第2 6 块塔盘刘第5 0 块塔盘为圜溢流型，上面2 5 块塔盘与下瑟2 s 块塔盘呈 3 9 0 0 角布置，全塔周身分布3 2 个管口，塔结构复杂，是囡内最大的塔；与其 相配套的抽逝液塔再沸器( e x t r c tc o l u m er e b o i l e r ) ( e a - - 6 2 1 a b ) 采用 美国u o p 公司的专利_ 产品高通量管做为高效的换热管。在塔的管道设计、塔盘 布置、再沸器与塔的连接、再沸器的支撑等设计方面，本人具有独特的构思， 创新的设计，项目后评价证明是可靠地、先进地，同时也是经济地，得到了 业主和项目组的肯定。 1 4 设计依据 1 】国家经贸委函经贸改( 1 9 9 5 ) 5 9 6 号文，关于审批扬子石化公司精 对苯二甲酸及配套芳烃技术改选项目可行性研究报告的请示； 2 中石化( 1 9 9 5 ) 建审字2 9 3 号文，关于扬子石化公司精对苯二甲酸 ( p t a ) 及配套芳烃改扩建项目初步设计的批复； 3 】扬子石化工程公司签订的工程设计合同； 4 与美国u o p 公司签订的扬子芳烃装置改造技术引进合同； 5 u o p 公司提供的工程设计规格书。 1 5 产品方案及建设规模 1 本次改造目标 一是提高产品纯度，p x 纯度由9 9 2 w t $ 提高到9 9 ，6 w t 以上；镢纯度蠡 9 5 w t 提高到9 8 w t 以上。 二是扩大生产能力，芳烃总产量从原设计6 4 0 ，0 0 0 t a ( p x + o x 8 z ) 增加 到8 5 0 ，0 0 0 t a 。 【2 改造看的生产能力( 见表1 2 ) 表1 2 改造前后生产能力 序号产品原设计改造蓐 l p x ( t a ) 4 0 0 ，0 0 05 0 0 ，0 0 0 2 o x ( t a )5 0 ，0 0 08 0 ，0 0 0 3 b z ( t a )1 9 0 ，0 0 0 2 7 0 ，0 0 0 3 改造后的产品规格( 见表1 3 ) 4 表1 3改造前后产品规格 项目原设计改造后 ( 1 ) p x 纯度w t 最小9 9 2晟小9 9 7 冰点最低1 2 9 5 馏程( 包括1 3 8 3 ) 最大2最大1 重组分( c 9 + ) 霄t 最大0 0 5最大0 0 5 非芳烃叽最大0 0 5最大0 0 5 博士试验通过通过 溴指数最大2 0 0最大2 0 0 1 1 2 s0o 鼢0o 总氯w t p p m最大0 4最大0 4 酸洗色度最大2最大2 s a y b o l t 色度最少3 0 最少3 0 p t - c o 色度最大1 0 最大1 0 邻二甲苯1 r t 最大0 1 间二甲苯w t 最大o 3 甲苯霄t 最大0 1 乙苯霄t 最大0 3 外观( 3 0 y ：时)透明，无沉淀透明，无沉淀 ( 2 ) 0 x 纯度w t 最小9 5 0最小9 8 0 非芳烃w t 最大0 5最大0 5 c 9 + aw t 最大1 0待定 比重d 1 5 61 5 6 0 8 7 8 - 0 8 8 5 馏程( 包括1 4 4 4 )最大3最大2 5 硫含最w t p p i n最大l 最大5 酸度 无游寒酸 溶解酸和碱 无 不挥发物r a g l o o m l 最大2 p t - c o 色度 最大l o 酸洗色度 最大3 ( 3 ) 既 冰点最低5 4最低5 3 5 比重 0 。8 8 2 0 。8 8 60 。8 7 8 - 0 。8 8 2 ( 2 0 ) 蒸馏范围( 包括8 0 1 ) l 最大1 菲芳烃w t 最大0 。2最大0 2 5 硫含鬣w t p p m最大l 。0最大1 氯化物w t p p 噩最大0 4最大o 4 酸度无游离酸无游离酸 p t c o 色度最大2 0最大2 0 1 a 或1 b 通过 铜腐蚀试验 ( a s 嘞8 5 2 ) 1 6 工程改造的范围和原则 1 6 1 改造的范围 改造包括2 0 0 莓单元预加氢装置、3 0 0 # 单元铂重整装置、3 5 0 嚣单元 催化剂再生装置、5 0 0 # 单元歧化装置、6 0 0 # 单元吸附分离装置、7 0 0 # 单元异构化装置、8 0 0 莓单元二甲苯分离装置及公用工程系统。 1 6 2 改造的原则 【圭】在原装置的反应器和德环氢压缩机不更换、不增加的前提下，充分利 用装置的潜能，采用高空速和低氢油比的新型催化剂，以达到提高装置处 理熊力的墨的。 2 重整装置以目前负荷的1 3 0 运行。 6 3 吸附分离装置吸附剂a d s 一7 不更换。 4 直径超过4m 的塔原则上不作大的改动。 5 全系统改为集散控制系统( d c s ) 。 6 在扩能及提高产品纯度时兼顾节能。 1 7 改造设计的特点、目的及意义 1 7 1 改造设计的特点 1 时间要求紧。列入国家“双加 技改重点项目，是扬子公司三大改 造之一，要求两年完成，所以进度很紧。“双加 工程指国家经贸委组织实 施的国家级重点技改项目，“双加一的含义为加大投资力度，加快技改进度。 2 改造难度大。牵涉到7 个工艺单元装置的新增、改造设备1 6 0 多台， 而且设备、管道大型化，新老管线交叉多，设计、订货、施工、生产深度交 叉，所以风险也很大。 3 技术含量高。引进了当今国际上芳烃生产的先进技术用于老装置的改 造，在工艺、设备、控制及节能等方面采用了许多最新技术，使整个联合装 置的技术水平大大提高一步。 4 经济效益好。改造后不仅产量增加，成本下降，而且产品质量提高， 因而大大增强了市场竞争力。 1 7 2 改造设计的目的 扬子芳烃装置自投产以来，产量逐年上升，经济效益十分显著。但是， 在生产中暴露出原设计产品p x 和o x 纯度较低，不能适应下游装置的要求； 根据石油化工科学研究院对芳烃联合装置进行的全面标定，由于原料芳烃潜 含量降低，在重整装置满负荷的情况下，下游装置原料不能满足，p x + o x 产 量达不到设计能力，不能充分发挥联合装置的产能。而当时国内外市场对p x 、 o x 和b z 的需求旺盛，价格成倍上涨。为此对芳烃装置进行扩能改造就显得 十分必要。 这次改造设计目的之一就是消除了各单元装置的“瓶颈 现象，最大限 度地挖掘了原有设备的潜力，使整个联合装置的能力得到充分发挥。改造后 的生产能力不只是由6 4 0 ，0 0 0 t a 达到8 5 0 ，0 0 0 t a ( 三苯产量) ，而有可能达 到9 5 0 ，0 0 0 t a 。其中p x 产量不只是由4 0 0 ，0 0 0 t a 达到5 0 0 ，0 0 0 t a ，而有可 7 能达到6 0 0 ，0 0 0 t a 。所以投资效益好。同时在节能上采取了有效措施，使单 位产品能耗降低了近2 0 。 这次改造的目的之二就是提高产品质量，改造后三种主要产品的质量都 达到了国际先进水平。 1 7 3 项目设计的意义 1 执行新体制方面 在开工报告中，对设计程序及技术文件的编制、内容、深度等都作了明 确规定，按新体制进行设计，各专业分工及设计程序基本上都按院颁设计手 册进行。所以所出图纸规格都符合院里规定和厂里要求。虽然没有基础工程 设计这一阶段，但这方面的工作还是做了。如p i d1 版，设备的工程图，管 道的平面研究图等。由于这是我院第一次做大型项目的改造设计，既有新设 计任务，还有与原设计衔接问题，所以各专业都重新编了专业设计统一规定， 使设计文件的规格及画法做到了统一不乱，并且经过了用户审查，得到了用 户认可。 在本项目之前，我院的大型工程设计体制基本采用前苏联的方式，随着 改革开放的深入进行，与欧美等国家的技术交流的广泛和深入，这种模式已 不适应我国设计行业的发展，需要革新和创新，因此结合欧美的设计理念， 保留原有模式中精华部分，创新出新体制设计模式，并首次通过这一大型工 程进行尝试，实践证明，新体制模式专业分工更加细致，设计阶段划分更加 合理，设计深度和质量更有利于满足建设目标，各专业都是在动态中工作， 可以有效的节省时间和设计力量，值得大力推广。为今后的工程设计积累了 宝贵的工程经验。本次尝试也是在这个行业设计单位中率先改革的，其他设 计单位后来也都借鉴实行了。 我在做6 0 0 # 单元吸附分离装置及公用工程系统的设计时，既有新增流程 和设备，又有老流程设备的改造，还有新老设计衔接。我根据老厂的原有设 备布置，以及后续几年的挖潜改造，充分运用新体制之基础工程设计的理念， 做了四个方案的设备布置图，做了大于1 2 管道的大管平面研究图和需应力 分析的管道平面研究图，供管道应力计算之用，通过应力分析设置弹簧支吊 架、波纹补偿器等管件，再通过多方案的管系比选，使装置布置更加合理， 8 管道敷设更加美观流畅，操作更加方便，节约了施工图设计的时阙，节省了 管件，减少了投资，缩短了采购施工周期，这是我做完此改造工程体会最深， 最感值得骄傲和自豪的地方。 2 执行标准、规范方面 在初步设计中，我院都是选用国内的标准、规范。在初设预审时，芳烃 厂提出为便于备品备件管理及维修方便，要求设计在选用标准时尽量与原装 置一致。因原装置为鲁奇公司设计，采鼹的都是美国标准。因此，我院在详 细设计中，所用的标准都是采用美国标准。既要符合国内标准，又要满足美 国标准，增加了设计复杂性。但在后来的订货及施工安装过程中均没有发生 问题。这为我熟练运用专业外语、采用国际标准积累了丰富的工程经验。时 闯证明，在嚣续的涉外工程中，特别是对国外项嚣报价投标的项霹，我能很 快进入角色，熟练运用国际标准，完成任务，取得良好的经济和社会效益。 1 3 对设计技术水平的评价方面 工艺改造方案先进可靠。采用u o p 芳烃工艺最新技术，最大限度地挖掘 原有装置潜力，使之达到九十年代的国际先进水平。主要体现在； a 对6 0 0 8 0 0 单元的精馏系统进行适当的调整组合，增) j n - - 台新塔 ( d a - 6 0 4 、d a - 8 0 4 ) ，扶面消除了“瓶颈，使整套装置畿力提高3 0 以上。 而本单元正是我所负责设计的主要内容。 b 产品质量显著提高。详见王7 2 节，从露大大提高了产最在市场上的 竞争力。 e 。弓| 进材料符合实际需要。 总之，这次芳烃改扩建工程设计，可以说：整个工程工艺技术先进，设 备布置紧凑，管道设计顺畅，材质选用得当、合理，应力分析可靠、安全， 特别是大口径、高温管设计及支吊架设置，均能正常运行。控制系统可靠， 公用系统完善，开车投产顺利，经济效益很好，达到可研的预期要求，工程 设计是成功的。从中可以看出，我所负责设计的6 0 0 # 单元吸附分离装置部分， 发挥了关键的作用。 4 经济效益分析方砸 氖装置生产情况芳烃装置改扩建后一次开车成功，生产一直比较稳 9 定，产量迅速上升，很快达到设计能力，产品质量也达到了预期要求。 据统计，建成后本年内，共生产出：p x2 6 4 ，7 0 0 r ；o x5 7 ，8 0 0 万t ：b z 1 3 9 ，3 0 0 t 。由上可见，开车后不到半年时间，三种主产品的累计产量均已超 过改造后设计能力的一半。其中，第五月份产量：p x4 8 ，7 0 0 t ；o x1 3 ，6 0 0 r b z2 5 9 万t 。其平均日产量与设计值比较见表1 4 表1 4 平均日产量与设计值比较表 产品设计平均日产量实际平均日产量 p x ( t ) 1 5 0 1 51 5 7 1 0 o x ( t )2 4 0 24 3 8 7 b z ( t ) 8 1 0 88 3 5 5 所以，当月三种主产品的平均日产量也已超过设计值。 b 产品成本分析在做初步设计时，根据当时情况估算出的单位成本 为：b z1 7 8 8 元t ；p x3 7 4 0 元t , o x3 0 6 6 元t 。由于改扩建后使单位产品 的比投资及能耗大幅度下降，据估算，可使该装置产品的可比成本下降约1 5 左右。 c 产品的价格及销售情况在改扩建项目做可研及初步设计时，当时 芳烃产品的价格及销售情况很好。几种主产品的价格为：b z2 7 9 6 元t , p x 5 8 5 0 元t ；o x4 7 9 7 元t 。由此算出的年平均利润总额为3 7 ，7 5 0 0 ，0 0 0 元， 所以效益相当好。 自东南亚爆发金融危机以来，国际上芳烃产品市场疲软，价格几乎是成 倍下降，对国内市场冲击很大。在这种情况下，扬子芳烃靠改造后的规模效 应，成本下降、适应性强及有效管理，仍取得了基本上不亏损的较好的经济 效益。 总之，这项改造工程投资省，其新增加的生产能力，如果新建一套相应 装置，所需投资至少要增加一倍；周期短，比新建一套同规模装置，至少要 缩短一年时间。可以说，这项大型石化装置的改造工程，从设计、施工到生 产，难度大、风险大，但是速度快、效益好，是一条成功之路。 l o 第二章精馏塔的布置及管道设计 本章结合扬子芳烃改造工程的设计工作经历，详尽地研究了精馏塔及再 沸器设备布置和管道设计、支撑方式、塔的管口方位及梯子平台位置的确定、 以及工艺管线及消防水管线工程设计等。本章是本研究论文的重点。 2 1 改造装置介绍 这次芳烃改造包括工艺装置1 0 0 # 力i i 氢裂化一空气预热系统，2 0 0 u n 氢处 理( 含预分馏) ，3 0 0 # 3 5 0 # 铂重整催化剂再生，5 0 0 # 歧化，6 0 0 # 吸附分离， 7 0 0 # 异构化，8 0 0 # _ - 5 甲苯分离，加上相应的公用、辅助工程。其中中控室i ) c s 系统改造、新增p 4 变电所和新增罐区部分区域( 5 0 0 0 # b ) 的设计返包给了扬 子石化工程公司设计室，但我院要负责整个芳烃改造的总体设计。 下面重点研究我负责设计的的6 0 0 # 单元吸附分离装置。 由于p x 产量增加较多，6 0 0 单元的精馏系统能力普遍不够。如何解决这 一难题? 在设计中，根据u o p 意见，将成品塔( d a - 6 0 5 ) 与抽出液塔( d a - 6 0 4 ) 并联使用，新增一台较大的成品塔。然而不能根本解决问题，抽出液塔和抽 余液塔负荷太重，操作困难。我经过深入研究及多次反复研讨，最后决定新 建一台较大的抽出液塔( d a 一6 0 4 ) ( 直径d5 9 0 0 m m ) ，而将原抽出液塔改作成 品塔，原成品塔改作抽余液塔，与原抽余液塔并联使用。当然，对冷换设备 等要作相应的调整、改造或新增。这样就彻底解决了6 0 0 单元精馏系统能力 不足的问题，并增加了操作的灵活性。6 0 0 单元处理能力从改造前的2 8 0 0 万吨年增加到3 2 8 0 万吨年。使整套装置能力提高3 0 以上。 吸附分离装置的作用是利用吸收剂a d s 一7 优先选择吸附对二甲苯与其同 分异构体邻二甲苯、间二甲苯和乙苯的分离，生产出高纯度的对二甲苯。 工艺流程主要由三部分构成：第一部分是吸附部分，第二部分是抽出液蒸馏 部分，第三部分是抽余液蒸馏部分。 而抽出液蒸馏部分的作用是将抽出液中的解吸剂与粗对二甲苯分离，解 吸剂循环回吸附部分。抽出液塔的处理物料为解吸剂和粗对二甲苯的混合物， 塔顶馏出粗对二甲苯，塔底抽出纯解吸剂。为此，新建一台较大的抽出液塔 ( e x t r a c tc o l u m e ) ( d a - - - 6 0 4 ) ，直径为由5 9 0 0 衄，高度为h5 1 7 0 0 咖，设 计温度为t = 2 4 0 0 c ，设计压力为p = o 4 m p a ( g ) ，有5 0 块塔盘，与抽出液塔( d a - - - 6 0 4 ) 相配套的抽出液塔再沸器( e x t r c tc o l u m er e b o i l e r ) ( e a 一6 2 l a b ) 采用u o p 公司的专利产品一高通量管( h i g hf l u xt u b e ) ，管内做涂层， 管外做沟槽。换热面积为6 1 4 2 m 2 ，选用2 台，每台直径由1 2 0 0 m m ，高度h4 8 7 7 m m 。 2 2 流程简介 精馏系统的工艺流程p i d 为( 见下页图2 1 ) ：从吸附部分来的抽出液， 进入抽出液塔进料混合器( f a q l o ) ，在抽出液塔进料釜液换热器( e a - 6 0 7 ) 与塔底抽出液换热，进入抽出液塔( d a q 0 4 ) ，经过汽液传质，塔顶馏 出汽相的粗对二甲苯，去抽出液塔冷凝器( e c - - 6 0 8 ) 进行冷却，然后进入抽 出液塔接收器( f a - 1 - - 6 11 ) ，部分经抽出液塔顶馏分泵( g a 卅0 8a b c ) 回馏进抽出液塔( d a - - - 6 0 4 ) ，其余介质去成品塔部分。塔底抽出含解吸剂的 烃类介质，经抽出液塔釜液泵( g a 6 0 9 a b ) 进入抽出液塔进料釜液换 热器( e a 川0 7 ) 的管程，然后去脱附剂缓冲罐( f 川0 9 ) 。从二甲苯精馏装 置来的介质进入抽出液塔再沸器( e a 一6 2 l a b ) 的壳程，与抽出液塔( d a 川0 4 ) 塔釜液进行热交换。 2 3 抽出液塔( d a - - 6 0 4 ) 和两台抽出液塔再沸器( e a 一6 2 1 a b ) 的布置方案的确定 此部分在初步设计时的设备布置，我是结合老装置的设备布置以及按照工艺 流程p i d 的要求进行设计的( 见图2 2 ) 。图中实线为新增设备，双点划线为原有 设备。从图中可以看出，两台抽出液塔再沸器( e a 一6 2 l a b ) 布置在抽出液塔 ( d a 一0 4 ) 一东一西，在详细设计阶段初期查出，抽出液塔( d a 6 0 4 ) 和抽出 液塔再沸器( e a 一6 2 1 a b ) 的布置与u o p 的抽出液塔( d a - - - 6 0 4 ) 的条件图( 见 5 6 0 8 5 8 - - 3 0 1 - - 0 ，s h e e t8 ) 中要求的位置不符，u o p 的要求为：两设备的3 6 管口直接相连，方位介于塔盘降液管中间且平行( 见图2 3 ) 。于是将抽出液塔再 沸器( e a 一6 2 1 a b ) 重新布置在抽出液塔( d a - - 6 0 4 ) 的北边，其它设备位置不 1 2 n 一 匝帕屿aid吾|i煺舳h蛊螺髅露孵 一式匝 变( 见图2 4 ) 。这样布置便于安装、检修。在详细设计阶段进行大管设计时发现， 进出抽出液塔再沸器( e a 一6 2 1 a b ) 壳程的管道在向东去管廊时，不能从塔d a - - 6 0 3 b 和换热器e a - - 6 2 0 b 之间穿过，与e a - - 6 2 0 b 相碰，由于d a - - 6 0 3 b 是老塔 改作新用途，e a - - 6 2 0 b 是在原换热器e a 一6 1 2 基础上新增设备，原e a 一6 1 2 取消， 故两设备位置均不能改变，于是将抽出液塔再沸器( e a 一6 2 1 a b ) 重新布置在 抽出液塔( da 6 0 4 ) 的东边，其它设备位置不变( 见图2 5 ) 。安装检修同样能 满足要求，只是空间相对少些。至此较大的设备布置方