化工设计大赛醋酐初步设计说明书.doc

醋酐初步设计说明书 1 目录 第一章第一章总论总论 6 1 1 项目概况 6 1 2 设计依据 6 1 3 设计指导思想 6 1 4 产品方案 6 1 5 主要原材料 燃料规格及其消耗量 6 1 6 全厂综合经济技术指标 7 第二章第二章产品营销产品营销 7 2 1 营销战略目标 7 2 2 营销策略 8 2 2 1产品定位与策略 8 2 2 2定价策略 8 2 2 3营销方式 8 2 2 4促销策略 9 第三章第三章化工工艺化工工艺 9 3 1 工艺方案的选择 9 3 1 2 醋酐的主要合成方法 9 3 1 4 本厂使用工艺 11 3 2 工艺流程 11 3 2 1 反应原理 11 3 2 2 工艺流程简图 11 3 3 本厂工艺条件的选择 12 3 3 4反应压力 12 3 3 5苯溶液的浓度 12 3 3 6催化剂 12 3 4 全厂物料能量衡算 12 3 5 中央化验室 12 3 5 1 原料和产品的分析测试方法 12 第四章第四章总图运输总图运输 12 4 1 设计依据 12 4 1 1采用的法规和标准 规范 12 4 1 2设计基础资料 13 4 2 设计范围 13 4 3 厂址概况 13 4 4 总平面布置 14 4 4 1总体布局 14 4 4 2布置理念 14 4 4 3绿化布置 15 醋酐初步设计说明书 2 4 5 技术经济指标 15 4 6 全场运输定员 15 4 7 工厂运输 16 4 7 1厂内运输 16 4 7 2厂外运输 17 第五章第五章布置与配管布置与配管 17 5 1 设计范围 17 5 2 车间装置设备布置 18 5 2 1精馏车间 18 5 2 2合成车间 18 5 2 3吸收车间 19 5 3 管路布置 19 5 3 1管路布置的工作内容 19 5 3 2管道布置的原则和要求 20 5 4 管子直径的选择 21 5 5 管壁厚度 22 5 6 管道材质 22 5 7 单元设备的管道布置 22 5 7 1塔的配管 22 5 7 2储罐的配管 23 5 7 3泵的配管 23 5 7 4换热设备的配管 23 5 7 5管廊布置 24 第六章第六章空压站 氮站 冷冻站空压站 氮站 冷冻站 25 6 1 设计依据 25 6 2 空压站 25 6 3 氮站 26 6 4 冷冻站 27 6 4 1冷公用工程系统 27 6 4 2冷冻站主要设备 27 第七章第七章 设备设计设备设计 28 7 1 反应精馏塔设计 28 7 2 其他设备设计 29 第八章第八章 自动控制自动控制 30 8 1 涉及范围及概述 30 8 2 控制方案说明 30 8 2 1反应器的控制 30 8 2 2分离器的控制 30 8 2 3吸收塔的控制 31 醋酐初步设计说明书 3 8 2 4反应塔的控制 31 8 2 5提浓精馏塔的控制 32 8 2 6加压精馏塔的控制 32 8 2 7加压精馏塔的控制 32 8 2 8离心泵的控制 32 8 2 9换热器的控制 33 8 2 10进料流量的控制 33 8 3 详见附录自动控制 33 第九章第九章 储运系统储运系统 34 9 1 储罐设计依据和选择原则 34 9 1 1设计依据 34 9 1 2选择原则 34 9 2 储罐选型 34 9 3 储罐区管理 34 9 4 物料运输系统 35 9 4 1产品运输情况 35 9 4 2锅炉用煤 35 第十章第十章维修维修 36 10 1 维修任务 36 10 2 维修人员职责 36 10 3 化工设备维护检修 36 10 3 1 巡回检查 36 10 3 2 同步检修与协同检修 37 10 3 3 压力容器 管道的定期检修 37 10 3 4 更高的安全检修要求 38 第十一章第十一章 供电和电信供电和电信 39 11 1 电力消耗及供应 39 11 1 1 设计依据 39 11 1 2 电力供应规格 39 11 1 3 全厂电力消耗 39 11 1 4 电力供应 40 11 2 电信 41 11 2 1 行政通信和调度通信 41 11 2 2 广播站 42 11 3 防雷接地设计 42 11 3 1 变电所的防雷措施 42 11 3 2 建筑物的防雷措施 43 第十二章土建第十二章土建 44 12 1 设计依据 44 醋酐初步设计说明书 4 12 2 厂区地理情况 45 12 2 1 气象 45 12 2 2 设计范围 45 12 2 3 建筑标准 45 12 2 4 设计主要内容 45 12 2 5 装修标准 46 第十三章第十三章 供热供热 47 13 1 蒸汽系统 47 13 2 热公用工程 47 13 3 锅炉给水系统 47 第十四章第十四章 给水和排水给水和排水 49 14 1 设计依据 49 14 2 室外给水排水工程 49 14 2 1 给水系统 49 14 2 2 排水系统 50 14 2 3 冷冻站循环水系统 51 14 2 3 1 冷公用工程系统 51 14 2 4 消防用水 51 14 3 建筑物内给水排水设计 52 14 3 1 生活给水系统 52 14 3 2 生活污水系统 53 14 3 3 生产 废水系统 53 14 3 4 室内消防系统 53 第十五章第十五章 消防消防 54 15 1 设计依据 54 15 2 设计范围 54 15 3 主要有毒有害 易燃易爆物质的燃爆性及毒性 54 15 4 事故发生可能性及危险性分析 55 15 4 1 危险性 55 15 4 2燃烧爆炸的原因 55 15 5 消防安全措施 55 15 5 1 基础消防措施 55 15 5 2 厂区消防布置 56 15 5 3 生产过程的防火防爆 58 15 6 消防系统 58 15 6 1 火灾自动报警系统 58 15 6 2 消防联动系统 59 15 6 3 自动喷水系统 60 15 6 4 消火栓 60 15 6 5 消防给水系统 60 醋酐初步设计说明书 5 第十六章第十六章 采暖通风及空气调节采暖通风及空气调节 61 第十七章第十七章 环境保护环境保护 75 17 1 设计依据和标准 75 17 2 执行的环境质量标准及排放标准 75 17 3 环保治理措施 76 17 3 1 废气 76 17 3 2废水 76 17 3 3 废渣 77 17 3 4 噪声 77 第十八章第十八章 劳动安全卫生专篇劳动安全卫生专篇 78 18 1 安全技术规则 78 18 2 安全生产责任 78 18 3 劳动保护用品及卫生安全管理 79 第十九章第十九章 节能节能 81 19 1 设计思路 81 19 2 主要换热线路 82 19 2 1常压提浓塔再沸器 Reboiler D1 82 19 2 2常压精馏塔再沸器 Reboiler D3 82 醋酐初步设计说明书 6 第一章第一章 1 11 1 项目概况项目概况 醋酐 又名乙酸酐 无水乙酸 是一种重要的有机化工原料 化学性质非 常活泼 主要用于制造醋酸纤维素 醋酸纤维漆 醋酸塑料 不燃性电影胶片 香烟过滤嘴和塑料制品等 在医药上用于制备合霉素 地巴 阿司匹林等 在 染料工业中用于生产分散深蓝 HGL 分散大红 S SWEL 分散黄棕 S 2REC 等 在 香料工业中用于生产香豆素 乙酸龙脑酯 葵子麝香 乙酸柏木酯 乙酸松香 酯 乙酸苯乙酯 乙酸香叶酯等 此外 醋酐还可用于制备漂白剂 乙酰化剂 脱水机和聚合反应的引发剂等 用途十分广泛 本项目为山西阳高醋酐合成股份有限公司年产 8 万吨 建址于 山西 1 2 设计依据设计依据 1 化工工程设计相关规定 2 国家经济 建筑等相关政策 1 3 设计指导思想设计指导思想 坚持设计工作的科学性和公正性 严格执行国家 部门和项目所在省 区 市颁布的标准 规范 规定 认真贯彻 工厂布置一体化 生产装置露天化 公用工程社会化 引进技术国产化 的基本设计原则 1 4 产品方案产品方案 本厂产品主要有 醋酐 氢气 表 二 4 1 产品方案 产品名称本厂规格国家规定产量 万吨 年 单价 元 吨 醋酐摩尔分率 0 999 工业级86500 氢气工业级0 440000 1 5主要原材料 燃料规格及其消耗量主要原材料 燃料规格及其消耗量 表 二 5 1 主要物料规格及消耗 序号项目规格数量 万吨 年 1原料 1 1甲醇工业级5 5 醋酐初步设计说明书 7 1 2炭工业级5 5 1 3水5 5 1 4碘化钾工业级0 0006 2公用工程 190 31 68 2 1蒸汽 65 85 0 67 2 2冷冻水 25 32 87 1 6全厂综合经济技术指标全厂综合经济技术指标 表 二 6 1 综合经济技术指标 序号指标名称单位数量 醋酐8 氢气万吨 年0 41设计规模 乙醛0 85 2年操作日日 年300 3原料及辅助材料消耗万元 年9531 55 4工厂用地面积平方米50000 5建筑面积平方米10053 6 6总定员人134 7总投资万元10936 47 8全厂总产值万元 年18450 9产品年总成本万元 年1404 38 10投资回收期年4 11全投资净现值万元9268 21 12贷款偿还期年4 年 2 个月 13盈亏平衡点 12 93 第二章第二章 产品营销产品营销 2 1营销战略目标营销战略目标 根据深入的市场调查和缜密的目标市场分析 根据 SMART 明确 可测量 可行动 现实的和具有挑战性 原则制定公司的营销目标 醋酐初步设计说明书 8 总目标 良好的经济效益 社会效益和知名度的提升 分目标 经济效益 每年销售 社会效益 树立绿色 环保形象 引领消费新潮流 2 2营销策略营销策略 2 2 1 产品定位与策略产品定位与策略 我厂生产的醋酐产品定位于采用有利于环境保护的新原料 而且原料价廉 易得 成本低 可大规模生产 生产流程短 产品质量好 能耗低 三废排放 少 因此在产品的优质方面我厂是有绝对优势的 对于消费者来说 最重要的是性价比要高 由于我厂采用的醋酸甲酯羰基 合成法 是目前醋酐生产的先进技术水平 不仅成本低而且又稳定的产品质量 优越的性能特征 专利产权优势 2 2 2 定价策略定价策略 我厂采用的是醋酸甲酯羰基合成法 相对于其他工艺来说成本低廉 而且 我们生产的醋酐质量好 作为一个中小型企业且处于初创期 我厂的首要目的 就是迅速进入市场 获得一份份额 以实现逐渐稳定的现金流 因此为了更好 的打入国内国际市场我们的定价稳定在 6500 元 吨左右 2 2 3 营销方式营销方式 2 2 3 1 直接销售渠道直接销售渠道 直销方式是我公司采用的主要销售方式 以 直销 为主是基于公司行业 的特殊性 而且公司处于成立初期 很多方面还不够成熟 处于建立客户网络 的阶段 分销网络还不健全 因此主要采用直销 这样既可以保证良好的客户 关系 又可以有时间逐步建立完善的分销网络 等到公司逐步步入正轨 有了 一定的知名度之后再适当的发展其他营销渠道 2 2 3 2分销渠道分销渠道 选择好的分销商不仅可以提高公司产品的销售额 更可以拓展产品的销售 范围 在很大程度上提升公司品牌 在以直销为主要渠道的同时 我们将根据不同地域的经济发展程度 对产 品的需求量 交通运输的便利性以及分销商之前销售同行业产品的经验 来选 择那些从前就已经有成熟的销售渠道的分销商 这些分销商相对来说专业性更 强 队伍稳定 热情高 醋酐初步设计说明书 9 2 2 4 促销策略促销策略 一个新成立的公司要为大家了解 必要的宣传手段是必不可少的 除了广 告宣传 一个更重要的手段就是要进行网络宣传 网络是 21 世纪的一个象征 它的到来很大程度上改变了我们的生活方式 因此 网络营销非常重要 首先要做的就是建立公司自己的网站 并安排相关 人员进行维护 并将自己公司在搜索引擎上注册 并在有影响力的网站上做电 子广告来提高知名度 从而让大家熟悉你的公司 你的产品 第三章第三章 化工工艺化工工艺 3 1工艺方案的选择工艺方案的选择 3 1 1 醋酐的性质醋酐的性质 性状 无色透明液体 有刺激气味 其蒸气为催泪毒气 有强烈的乙酸气味 味酸 有吸湿性 折光率极高 溶于氯仿和乙醚 缓慢地溶于水形成乙酸 与乙 醇作用形成乙酸乙酯 低毒 半数致死量 大鼠 经口 1780mG kG 易燃 有腐蚀性 勿接触皮肤或眼睛 以防引起损伤 有催泪性 醋酐的主要物理性质见表 1 表 3 1 1 醋酐的主要物理性质 相对 分子量 熔点 沸点 闪点 折光率 ND 相对密度自燃点 102 09 73139541 39041 080400 3 1 2 醋酐醋酐的主要合成方法的主要合成方法 醋酐的合成方法有很多 主要有 乙烯酮法 乙醛氧化联产法 醋酸甲酯羰基 合成法 3 1 2 1 乙烯酮法 乙烯酮法工艺流程复杂 副反应多 能耗大 但由于技术相当成熟 我国 普遍采用 反应方程式为 CH3COOH CH2 C O H2O CH3COOH CH2 C O CH3CO 2O 醋酐初步设计说明书 10 乙烯酮法工艺中醋酸转换为醋酐分二阶段进行 首先醋酸脱水转化为乙烯 酮 为吸热反应 反应热约 35 1kcol mol 乙烯酮产率最高的最佳反应温度为 730 750 醋酸的转化率为 85 90 然后是分离气体乙烯酮与醋酸反应 转化为醋酐 在第二阶段反应中 乙烯酮的选择性为 100 3 1 2 2 乙醛氧化联产法 乙醛氧化联产法一般都在液相中进行 联产品是醋酸 反应发程式为 CH3CHO O2 CH3COOH 过氧乙酸 CH3COOH CH3CHO CH3CO 2O H2O CH3CO 2O H2O 2CH3COOH 此法流程简单 工艺成熟 但装置腐蚀严重 消耗指标较高 3 1 2 3 醋酸甲酯羰基合成法 醋酸甲酯羰基合成法具有流程短 产品质量好 消耗指标低 三废 排放 少等优点 代表了当前醋酐成产的先进技术潮流 国外普遍采用此生产技术 反应方程式为 CH3OH CH3COOH CH3COOCH3 CH3COOCH3 CO CH3CO 2O 醋酸甲酯羰基合成法有液相羰基合成法和气相羰基合成法两种 由于气相 羰基合成法不必从羰化反应中回收催化剂 故生产装置的投资比液相羰基合成 法低 3 1 3 工艺优缺点的比较工艺优缺点的比较 乙烯酮法 液相羰基合成法 气相羰基合成法是目前生产醋酐常用的方法 此三种生产工艺的技术经济分析见表 1 表表 1 醋酐技术经济分析醋酐技术经济分析 工艺路线乙烯酮法液相羰基合成法气相羰基合成法 产品规模 kt a227227227 投资 百万美元162 896 493 5 原料19 217 216 5 公用工程7 31 52 4 可变费用26 518 718 9 折旧费用11 26 86 6 产品 成本 美分 kg 净生产成 本 44 730 429 96 由表 1 可知 乙烯酮法生产醋酐投资较大 成本较高 原料费用和公用工 程消耗较高 折旧费用也较高 同样规模的醋酐生产装置 乙烯酮法为投资 醋酐初步设计说明书 11 1 63 亿美元 而液相羰基合成法为 0 96 亿美元 仅为乙烯酮法的 60 同时液 相羰基合成法的净生产成本也仅为乙烯酮法的 68 目前虽然生产醋酐的方法 仍是乙烯酮法为主 但由于乙烯酮法 750 左右的裂解温度常常会引起反应管 结炭而阻塞 而且该法的能耗也较高 故未来必将被醋酸甲酯羰基合成法取代 随着羰基合成催化剂的不断开发利用 羰基合成技术必将大大向前推进一步 无论是装置的投资还是生产成本都会有所下降 是羰基合成法醋酐生产工艺更 具有吸引力 3 1 4 本厂使用本厂使用工艺工艺 由上表各种工艺优缺点的比较总结出 醋酸甲酯羰基合成法中的气相羰基 合成法的更有利于生产醋酐 减少能耗 降低投资等等 本分厂决定采用气相羰基合成法合成醋酐 醋酐初步设计说明书 12 3 2 工艺流程工艺流程 3 2 1 反应原理反应原理 3 2 2 工艺流程简图工艺流程简图 3 2 2 1 反应工艺反应工艺 固体催化剂加入列管式反应器中 固体催化剂采用铹和碘催化剂两种 将甲醇和一氧化碳按摩尔比为 1 1 进入反应器 在中温中压下经催化剂反 应 反应的副产物回收利用或净化排放 3 2 2 2 分离工艺分离工艺 醋酐初步设计说明书 13 3 3 本厂工艺条件的选择本厂工艺条件的选择 3 3 4反应压力反应压力 3 3 5苯苯溶液的浓度溶液的浓度 3 3 6催化剂催化剂 碘化钾 3 4 全厂物料能量衡算全厂物料能量衡算 见附录相关章节 3 5 中央化验室中央化验室 3 5 1 原料和产品的分析测试方法原料和产品的分析测试方法 第四章第四章 总图运输总图运输 4 1设计依据设计依据 4 1 1 采用的法规和标准 规范采用的法规和标准 规范 1 原化工部文件 化工企业总图管理规定 2 化工企业总图运输技术规定 HG T20649 98 3 建筑设计防火规范 GBJ16 87 2001 版 4 工业企业总平面设计规范 GB50187 93 4 1 2 设计基础资料设计基础资料 4 2设计范围设计范围 厂内总平面布置 竖向布置 交通运输设计 醋酐初步设计说明书 14 4 3厂址概况厂址概况 龙泉工业园区位于阳高县城南部 8 公里处 紧傍京包铁路 大张公路和正 在建设的天大高速公路 西距大同市区 36 公里 2008 年 6 月 园区被确定为 山西省循环经济试点园区 2010 年 与大同的装备制造业园区 医药园区 塔 山循环经济园区 左云的煤化工园区成为大同市重点扶持建设的五大园区 正 在成为大同资源型城市转型发展 承接产业转移的重要平台 2008 年 9 月 市政府专门出资聘请中国城市规划设计研究院对工业园区进 行规划设计 规划总面积 26 平方公里 涉及王官屯 下深井 大白登 3 个乡镇 的 7 个行政村 规划目标 资源节约 高效产出的省级循环经济示范园区 职 能定位 煤化工产业发展基地 新型能源开发基地 材料加工生产基地 废气 物再生利用基地 空间结构布局 一核二轴七区 一核 即以中心生态绿 化景观公园为核心 二轴 即建设以白登河生态绿化景观 东西向隔离绿化带 生态景观为十字相交的生态主次轴线 七区 即化工产业区 能源产业区 材 料产业区 静脉产业区 物流区 生活区 服务区 近年来 通过开放招商 已经引进一批科技含量较高 市场前景看好 产 业关联度紧密 高效节能环保 符合循环经济发展要求的项目 总投资 32 38 亿元 现已完成投资 15 26 亿元 山纳合成橡胶有限责任公司年产 3 万吨氯丁 橡胶 大同天岳化工有限公司为氯丁橡胶异地技改配套回收甲苯这 2 个项目已 经建成 恒源化工有限公司年产 2 万吨片碱项目 瑞鑫塑业有限公司年产 5000 万条编织袋等 3 个项目正在建设 山纳公司年产 3 万吨氯丁橡胶二期扩建项目 大同市晨昀特种合金有限公司建设年产 10 万吨锰合金项目 银湖供水公司工业 污水处理及中水回用这 3 个项目已经开展前期工作 2500t d 熟料新型干法水泥 生产线项目正在进行招商 这些项目全部建成投产后 年可实现销售收入 30 90 亿元 实现利润 4 72 亿元 上交税金 4 02 亿元 另外 中国蓝星集团投资 30 亿元年产 10 万吨 TDI 项目 同煤钢铁公司投 资 135 亿元 300 万吨钢铁项目 大同化纤有限责任公司投资 6 亿元年产 8 万吨 化纤整体搬迁等一批有投资意向的项目也将陆续落户园区 争取用 5 年左右的 时间 园区实现年销售收入 100 亿元 逐步打造成资源节约 高效环保的一流 循环经济示范园区和环境优美 生态园林式新型工业发展基地 4 4总平面布置总平面布置 4 4 1 总体布局总体布局 厂区为布置矩形 东西方向长为 250m 南北方向长为 200m 总面积为 50000m2 厂的四周是一条宽大的主通道 通向厂内的各个地方 四通八达 醋酐初步设计说明书 15 4 4 2 布置理念布置理念 以人为本 达到环境与生产的和谐以人为本 达到环境与生产的和谐 厂区四周种植有各种植物 洋槐 国槐 柳树 榆树和葡萄树还有一些适合在当地生长的其他植物 保持厂区的 空气清新 环境优美 在行政楼前还有一个大型的圆形喷泉 可供员工休息与 欣赏 致力把工厂打造成一个现代化的公园式的工厂 运输线路运输线路 一一 字形布置字形布置 厂内车辆不允许掉头逆向行驶 在厂的西面 开有两扇门专供货车通过 使得厂区的运输井然有序 消防站位置佳消防站位置佳 消防站与车间和储罐区都相近 并且位于主道边上 交 通极是方便 在危险发生时能近水救近火 一 生产区与辅助生产区 生产区在厂区的西北面 生产辅助区在厂区的西南面 生产区主要分成 两部分 合成车间和精馏车间 生产辅助区主要包括化验楼 机修楼 工厂 总变电所 仓库 公用工程站 消防站 锅炉房 在仓库的北面是储罐区 它的西面是一条围绕厂区的主干道 西墙开有 两扇门 便于仓库的原料等与储罐区的产品快速畅通的运输 储罐区由两个 储量 300 m3立式圆筒形固定顶储罐 四个储量 500 m3立式圆筒形固定顶储 罐 二个储量 500 m3立式圆筒形固定顶储罐 一个储量 300 m3立式圆筒形 固定顶储罐 储罐区设有防火 防静电 防雷等措施 同时在精馏车间设有 高压防水系统 罐区的其他空间种植草坪 仓库的两边是装卸台 便于货物的装卸 仓库的南面是机修楼与工厂总 变电所 变电所设在厂区的边缘 便于高压进线与低压出线 消防站位于厂区的东边 配有消防停车场 位于贯穿厂区东西的主干道 旁 并且离生产车间和储罐区都很近 锅炉房位于厂区的东北角 处于厂区的下风向 旁边设有堆煤场和蓄水 池 还有一块草坪 也可作为预留地 工厂的中心有中心控制室和冷冻站公用工程站和空压站 与生产车间 和精馏车间并列 二 行政生活区 醋酐初步设计说明书 16 行政区位于厂区的南面 厂区大门的西部 处在上风向 行政楼周围是大量 的绿化带 前面是一个大型的广场 广场中央是一个圆形的喷泉池 周围是草 坪于鲜花 是整个厂区看起来就像是一个美丽的公园 为工人提供良好的工作 环境 在行政区的东面分别是食堂 医疗室 职工宿舍 保证员工的日常生活 尽 量使他们工作的舒适 舒心 三 厂区道路 厂区设有四个出口 南北各一个 在西面还开有两扇供物流进出的门 其 中南面的门主要供人员进出 厂区的周围围绕着一圈主干道 与东西向和南北 向的主干道联通 厂区内也有公路相连 没有死角 4 4 3绿化布置绿化布置 厂区进行了充分的绿化 首先在所有的建筑物的四周植有草坪 其次在行 政大楼的前有一绿化地 4 5技术经济指标技术经济指标 表 四 5 1 技术经济指标 序号名称单位数量 1厂区占地面积50000平方米 2建筑占地面积 10053 6 平方米 3道路面积 19432 平方米 4建筑系数 20 1 5利用系数 58 97 6绿化系数 12 33 全厂货物运输量及运输方式的确定见下表 表 四 5 2 全厂货物运输量及运输方式 4 6全场运输定员全场运输定员 表 四 6 1 全场运输定员表 部门定员基本工资 万元 年 总经理120 总工程师115 副总经理214 总经理助理210办公室 干事55 人事部经理110 醋酐初步设计说明书 17 干事55 经理110财务部 出纳 会计55 经理110 副经理18 市场部 业务员105 经理110 车间主任28 合成车间153 精馏车间153 监测中心103 生产部 维修中心53 经理110研发部 员工45 经理110审计部 员工25 主管18供应部 员工53 主管110保卫部 保安151 5 经理18后勤部 后勤人员101 5 经理13运输部 驾驶员92 总计134214 4 7工厂运输工厂运输 4 7 1厂内运输厂内运输 厂区内每条道路都与主干道连通 设有四个大门 南北各一个 西面有两 个供货流通过的门 厂内内部所有的道路最窄处超过 5m 可允许检修车辆的通行 同时 消防 车能够迅速的抵达失火地点 4 7 2 厂外运输厂外运输 运输地图运输地图 醋酐初步设计说明书 18 三废处理 本厂产生的污染少 几乎是零排放 对废气可采用高烟囱排放 扩散稀释 对于水污染要厂区集中 便于统一 集收到污水处理厂 通过改进操作 加强管理 提高操作工人的素质来减少污染的排放 第五章第五章 布置与配管布置与配管 5 1设计范围设计范围 合成 精馏车间装置设备布置 工厂管网铺设 管网公称直径计算 5 2车间装置设备布置车间装置设备布置 5 2 1 精馏车间精馏车间 5 2 1 1 整体布置整体布置 醋酐初步设计说明书 19 车间半露天布置 分 2 层 以减少投资和维修费用 根据流程方向 车间 采用一字形布置 按照顺序依次是常压提浓塔 加压精馏塔 常压精馏塔 北 面设置楼梯 物料走向如图绿线所示 5 2 1 2 精馏车间各类设备布置精馏车间各类设备布置 1 塔设备 所有的塔设备为半露天 用裙座支承安装于基础环上 与塔设备相关的设 备如冷凝器 回流泵等按轴线就近布置 减少管线占地 三个塔成组布置 位于同一轴线上冷凝器布置在二层 2 换热器 产品物料的冷凝器置于一层吸收塔的附近 便于出管 3 泵 精馏车间的泵出口轴线对齐 减少管道铺设的难度 泵之间的距离在 1200mm 方便检修 5 2 1 3 精馏车间布置图精馏车间布置图 1 车间平面图包括 各个平台俯视图共 2 张 装置区的范围 方位 尺寸 和坐标 2 车间立面图包括 精馏车间立面图 1 张 塔设备立面图 1 张 各层的相 对标高 设备编号 5 2 2 合成车间合成车间 5 2 2 1 整体布置整体布置 合成车间采用半封闭式二层结构 5 2 2 2 合成车间布置图合成车间布置图 1 车间平面图包括 两层俯视图共 2 张 装置的方位 尺寸 2 车间立面图包括设备立面图 1 张 各层的相对标高 设备编号 3 详见工艺设计施工图内合成车间平面立面图 醋酐初步设计说明书 20 5 2 3 吸收车间吸收车间 5 2 3 1 整体布置整体布置 5 2 3 2 合成车间布置图合成车间布置图 4 车间平面图包括 平面图共 1 张 装置的方位 尺寸 5 车间立面图 1 张 相对标高 设备编号 6 详见工艺设计施工图内合成车间平面立面图 5 3管路布置管路布置 在化工企业中 除各种公用系统管网外 许多物料原料 半成品和成品也 利用管道输送 因而厂区内有庞大复杂的工程技术管网 工程技术管网的布置 铺设方式等总是对工厂的中平面布置 竖向布置和 工厂建筑群体以及运输设计产生影响 因此 合理的进行管道布置是至关重要 的 工厂管道布置的目的是避免各专业管网之间的拥挤和冲突 确定合理的间 距和相对位置 使它们与工厂总体布置相协调 并减少生产过程中的动力消耗 节约投资 节约用地 保证安全 方便施工和检修 便于扩建 5 3 1 管路布置的工作内容管路布置的工作内容 1 确定各类管网的铺设方式 在确定铺设方式时 除按规定必须埋设地下 的管道外 厂区管道应尽可能布置在地上 并按照条件采用集中管架或管墩铺 设 以节约投资 减少占地和便于施工 检修 2 确定管道走向和具体位置 即确定管道坐标或相对尺寸 3 协调各专业管网 避免它们之间的拥挤和相互冲突 5 3 2 管道布置的原则和要求管道布置的原则和要求 工厂管道布置要尽可能达到技术上和经济上的合理 具体要注意以下各点 1 一般宜平直铺设 与道路 建筑 管线之间互相平行或成直角交叉 醋酐初步设计说明书 21 2 应满足管道最短 直线铺设 减少弯转 减少与道路 铁路的交叉和管 线间的交叉 3 为了压缩管道占地 应利用各种管道的不同埋设深度 由建筑物基础外 缘至道路中心 由浅入深地一次布置 一般情况下 其顺序是 弱电电缆 电 力电缆 管架 给水管 循环水管 雨水管 污水管 照明电杆 缆 4 管道不允许布置于铁路线路下面 并尽可能布置于管道外面 只在施工 顺序许可的条件下或者布置有困难的情况下 可将检修次数较少的雨水管 污 水管埋在道路下面 5 管道不应重叠布置 6 干管应靠近主要使用单位 并应尽量布置在连接支管最多的一边 7 地下管道可布置在绿化带下 但不允许布置于乔木下面 8 应考虑企业的发展可能 预留必要的管线位置 9 各种管道间的相互关系及它们与建 构筑物 公路 铁路的关系应保证 满足下列要求 管道敷设 修建检查井 膨胀伸缩节等所要求的间距 翻修时 不至损坏相邻管道或建 构筑物基础 不妨碍公路 铁路的正常通行 不至发 生管内液体冻结 管道受机械损伤 电流损害地下构筑物 管道损坏时液体冲 刷或侵蚀建构筑物基础 污水污染生活饮用水 易爆炸或有毒气体深入下水道 管沟 地下室 易挥发的液体及电缆收到热力管道的作用易变热 损害地面绿 化等现象 尽可能满足机械化施工 而又不使邻近的管道 建构筑物 铁路 公路遭受损坏 10 管道交叉时的避让原则是 小管让大管 易弯曲的让难弯曲的 压力 管让重力管 软管让硬管 临时管让永久管 施工量小让施工量大的管 新管 让旧有管 除此之外 管道敷设应该满足各有关规范 规程 规定的要求 地下管道 之间 地下管道与建筑物之间的水平 垂直 净距应符合下表要求 表 五 3 1 管架与建筑物 构筑物之间的最小水平间距 建筑物 构筑物名称最小水平间距 M 建筑物有门窗的墙壁外缘或突出部分外缘3 0 建筑物无门窗的墙壁外缘或突出部分外缘1 5 铁路 中心 3 75 道路1 0 醋酐初步设计说明书 22 人行道外缘0 5 厂区围墙 中心线 1 0 照明及通信杆柱 中心 1 0 注 1 表中间距注明外 管架从最外边线算起 道路为城市型时 自路面边缘 算起 为公路型时 自路肩边算起 2 本表不适用低架式 地面式 及建筑物支撑式 3 火灾危险性属于甲 乙 丙类的液体 可燃气体与液体石油气介质管道 与建筑物 构筑物之间最小水平间距应符合有关规范的规定 表 五 3 2 架空管道 管架跨越铁路道路的最小垂直间距 1 名称最小垂直间距 M 可燃气体与液化石油气管道6 0 其他一般管线 5 5 道路 从路拱算起 5 0 人行道 从路面算起 2 2 2 5 表中间距除注明者外 管线自防护设施的外缘算起 管架自最低部分算 起 架空管道 管架跨越电气化铁路的最小垂直间距 应符合有关规范规定 有大件运输要求或在检修期间有大型起吊设备通过的管道 应根据需要 确定 困难时 在保证安全的前提下可减至 4 5m 街区内人行道为 2 2m 街区外人行道为 2 5m 5 4管子直径的选择管子直径的选择 可由常用流体速度计算管径 根据流体在管内的常用速度 可用下式求取 管径 4 醋酐初步设计说明书 23 式中d 管子直径 m Vs 通过管道的流体流量 m3 s 通过管道的流体常用速度 m s 5 5管壁厚度管壁厚度 在各种公称压力下 常用的管壁厚度可查取得到 5 6管道材质管道材质 常用的管道有铸铁管 硅铁管 水煤气管 无缝钢管 有色金属管 有衬 里的钢管 非金属管等 铸铁管常用于埋在地下的给水总管及污水管等 也可用来输送碱液及浓硫 酸 不可用铸铁管输送蒸汽及在压力下输送爆炸性与有毒性的气体 无缝钢管在化工中得到广泛应用 它的特点是品质均匀和强度高 可用于 输送有压力的物料 蒸汽 高压水 过热水以及输送燃烧性 爆炸性和有毒性 的物料 极限工作温度为 435 5 7单元设备的管道布置单元设备的管道布置 5 7 1 塔的配管塔的配管 1 进料 出料 回流等管口方位应遵循管路最短原则 主要由塔结构及冷 凝器 回流罐 再沸器等设备的位置决定 2 塔顶气体管道应从塔顶引出在塔的侧面垂直向下布置 3 沿塔铺设管道时 管道支架应设在管道热应力最小处附近位置上 当塔 径较小而塔较高时 塔体一般置于钢架结构中 这时塔的管道就不傍塔设置 而置于钢架的外侧为宜 4 为避免操作人员在泄漏物料时躲不及而造成事故 塔底管道的法兰和阀 门不应装置在狭小的裙座内 回流罐往往要在开工前先装入物料 因此要考虑 安装相应的装料管道 5 为使阀门关闭后无积液 上述这些管道上的阀门应直接与塔体开口相接 塔体侧面管道一般有回流 进料 侧线抽出 汽提蒸汽 再沸器入口和返回管 醋酐初步设计说明书 24 道等 进 出 料管道在同一角度有两个以上的进 出 料开口时 不应采用 刚性连接 而应采用柔性连接 5 7 2 储罐的配管储罐的配管 1 容器底部排出管道沿墙铺设离墙距离应小些 可节省占地面积 设备间 距要求大些 以便操作人员切换阀门与检修 2 排出管在设备前引出 设备间距离及设备离墙距离均可以小些 排出管 通过阀门后一般应立即引至地下 使管道走地沟或楼面下 3 排出管在设备底中心引入 适用于设备底离地面较高 有足够距离可以 安装和操作阀门 这样铺设高度短 占地面积小 布置紧凑 4 卧式槽的进出料口位置应分别在两端 一般进料在顶部 出料在底部 5 进入容器的管道铺设在设备前部 5 7 3 泵的配管泵的配管 1 泵体不宜承受进出口管道和阀门的重量 故进泵前和出泵后的管道必须 设置支持装置 尽可能做到泵移走时不设临时支架 2 吸入管道应尽可能短 少拐弯 并避免突然缩小管径 3 吸入管道的直径不应小于能的吸入口 采用的泵的吸入口为垂直方向 可配置同心异径管 4 为防止泵停时物料倒冲 泵的排出管上应设止回阀 止回阀应设在切断 阀之前 停车后将切断阀关闭 以免止回阀阀板长期受压损坏 5 7 4换热设备的配管换热设备的配管 1 管壳式换热器工艺管道布置应注意冷热物流的流向 一般被加热介质 冷流 应由下而上 被冷凝或被冷却介质 热流 应由上而下 2 不妨碍设备的检修 3 不影响设备的抽芯 管束或内管 醋酐初步设计说明书 25 4 不妨碍设备的法兰和阀门自身法兰的拆卸或安装 5 7 5 管廊布置管廊布置 1 装置内管廊应处于易与各类主要设备联系的布置上 要考虑能使多数管 线布置合理 少绕行 以减少管线长度 典型的位置是在两排设备的中间或一 排设备的旁侧 2 布置管廊时要综合考虑道路 消防的需要 以及电线杆 地下管道和电 缆布置以及临近建 构筑物等情况 并避开大 中型设备的检修场地 3 管廊上部可以布置空冷器 仪表和电气电缆槽等 下部可以布置泵等设 备 4 管廊上设有阀门 需要操作或检修时 应设置人行走道或局部的操作平 台和梯子 5 管廊的布置形式 A 对于小型装置 通常采用盲肠式或直通式管廊 B 对于大型装置 可采用 L 形 T 形和 形等形式的管廊 C 对于大型联合装置 一般采用主管廊 支管廊组合的形式 6 装置内管廊的管架形式一般分为单柱独立式 双柱联系梁式和纵梁式 7 管廊的结构材料 一般采用混凝土柱与钢梁的混合结构 也可全部采用 钢结构 8 管廊的宽度 管廊的宽度应根据管道直径 数量及管道间距来决定 同 时要考虑仪表和电气电缆槽 架 所需的位置 提供土建条件时 要考虑预留 20 30 的增添管道所需宽度余量 以备后期配管需要时可利用此余量 管 廊下维修通道的宽度参见 HG 20546 2 1992 9 管廊的高度 A 管廊底层净高主要考虑下列因素 1 管廊下面的布置的设备所需要的净高 2 管廊下面有检修通道时 要考虑有汽车或吊车通过的要求 一般通道 最小净高及底层梁至地面最小净空建 HG 20546 2 1992 醋酐初步设计说明书 26 B 管廊两层之间的距离 应根据管道直径的的大小及管架结构尺寸 检 修要求等具体情况而定 但最小净距为 1 5m 管道较多时 常用的两层之间的 距离为 2m C 两管廊 T 形相交时应取不同的标高 其高差可根据管道直径确定 一般以 750 1000m 为宜 10 管架柱间距 一般为 4 6m 最常见为 6m 因有些管道必须采用柱子 支承 A 管廊第一个柱子和最后一个柱子应设在距离装置边界线 1m 处 一般情 况为固定管架 以便于装置内 外热力管道的热补偿计算 B 直爬应仅靠管廊柱子设置 C 多层管廊上如需要人行过道 宜设在顶层 第六章第六章 空压站 氮站 冷冻站空压站 氮站 冷冻站 6 1设计依据设计依据 压缩空气站设计规范 GB50029 2003 工业企业设计卫生标准 GBZ 1 2002 洁净厂房设计规范 GB50073 2001 工业企业噪声控制设计规范 GB50072 2001 仪表供气设计规定 HG T 20510 2000 6 2空压站空压站 化工生产中 压缩空气广泛应用于自控仪表操作 工艺物料的输送 设备 和组件的吹扫及气动操作等 不同的用途对压缩空气有不同的要求 工艺用压 缩空气由一般空压机产生即可 仪表用压缩空气由无油润滑空压机产生并经脱 湿处理 本厂共有两台离心式压缩机 根据两台离心压缩机的排气量和压力要求 其电耗为 450kW 醋酐初步设计说明书 27 压缩空气站需设置机器间 辅助间 根据国家现行的 工业企业噪声控制 设计规范 和 城市区域环境噪声标准 等要求 还需设置隔声值班室 吸声 消声器等 空气压缩机的吸气系统 设置相应有效的过滤器或过滤装置 活塞空气压缩机与储气罐之间 宜装止回阀 在压缩机与止回阀之间 应 设置放散管 放散管上宜设消声器 活塞空气压缩机与储气罐之间 不宜装切 断阀门 如装设时 在压缩空气与切断阀门之间 必须装设安全阀 储气罐上 必须装设安全阀 安全阀的选择 应符合国家现行的 压力容器安全监察规程 的有关规定 储气罐与供气总管之间 应装设切断阀门 空气干燥装置设在储气罐之后 进入吸附式空气干燥装置的压缩空气温度 不能超过 40 空气干燥装置和过滤器的出口 应设分析取样阀 活塞空气压缩机的排气口与储气罐之间 应设后冷却器 各空气压缩机 不宜共用后冷却器和储气罐 6 3氮站氮站 氮气一般用于设备 管道内物料或空气的置换 也可用来隔离密封贮罐 氮封装置主要用于保持物料容器顶部保护气 通常为氮气 的压力恒定 避免容器内物料与空气直接接触 阻止物料的挥发 被氧化 同时保护容器的 安全 它主要由快速泄放阀及微压调节阀两大部分组成 本厂采用 NC 100 系列高精度微压氮封装置 全气控操作 满足重负荷防爆应用要求 现场方便设定氮封压力 高精度膜 盒表直接指示 设定及系统控制压力精度高 重复性好 气信号设定压力灵敏 度可达 0 25 厘米水柱 约 0 25 mbar 添加排放阀的最高灵敏度可达 0 64 厘 米水柱 约 0 64 mbar 创新的反馈气控制回路设计 更高的设定精度和控制 精度 双重安全回路设计 确保万无一失 超强消除供应气源压力波动影响能 力 精巧膜片结构 高调节量程比和高速响应能力 NPT 制式螺纹及不锈钢卡 套接头配合 高气密性后处理 还有可选的排气回收及处理装置 醋酐初步设计说明书 28 6 4冷冻站冷冻站 6 4 1 冷公用工程系统冷公用工程系统 碳酸二甲酯生产系统中有很多物流需要冷却到 25 左右 常温水已经无法 达到要求 就必须由冷冻站提供适用温度更低的低温冷却介质 载冷剂 为 了防止载冷剂冻结 它的冰冻点要低于制冷剂的蒸发温度 使用温度通常比冻 结点要高 2 10 常用的载冷剂有以下三种 1 水 使用温度 5 2 冷冻水 常用的是氯化钙水溶液 适用于 0 45 场合 使用时应把 握氯化钙水溶液的浓度 浓度过低时有发生冻结的可能 浓度过高则粘度大 流动阻力大 热容量也下降 3 有机物 如乙二醇 丙醇等 适用于温度更低的场所 使用载冷剂的优点是 能集中供应 可远距离输送 使用方便 易于管理 比较经济 在满足工艺要求的前提下应尽量选用温度高的一级 根据本厂工艺条件及换热要求 我们使用了 25 的氯化钙水溶液 6 4 1 16 4 1 1 冷冻水系统冷冻水系统 冷冻水主要用于进入氨气分离器前的冷却 产品甲醇及碳酸二甲酯出料的 冷却 冷冻水总需要量 415164 5479kg hr 使用后循环至冷冻站 6 4 2 冷冻站主要设备冷冻站主要设备 冷冻站一般采用水冷螺杆式冷水机组 溴化锂吸收式冷热水机组或风冷螺 杆式冷热水机组 选择国产水冷螺杆式冷水机组 价格便宜 体积小 技术成熟 运行可靠 使用寿命长 但噪声大 振动大 耗电量大 虽然制冷量调节方便 但耗电量 减少不大 大 中型机房需不同冷量机组搭配使用 若采用半封闭压缩机或进 口压缩机 噪声 振动可减小 但价格却高得多 醋酐初步设计说明书 29 溴化锂吸收式冷 热 水机组 耗电量很少 转动部件少 故障率低 运 行可靠 噪声小 振动小 制冷量调节方便 中小型机房可单台使用 对大气 环境污染较少 寿命比螺杆式机组短 冷却水耗量比螺杆式机组大 国内风冷热泵螺杆式冷 热 水机组压缩机多为进口 且为多台压缩机组 合 运行可靠 操作管理方便 制冷量调节方便 噪声振动较小 无需冷却水 系统 可放置在屋顶或室外地坪上 减少机房面积 甚至可以不要机房 这一 点对于商业性建筑非常有利 但机组价格高 耗电量大 冬季供热受室外气温 影响较大 室外气温降低 机组制热量减少 效率降低 当空气换热器表面温 度低于 0 时 表面将结霜 机组需定期进行除霜 既耗能 又影响供热 供 热水温度较低 不超过 50 根据以上比较 选定溴化锂吸收式冷 热 水机组 第七章第七章 设备设计设备设计 7 1反应精馏塔设计反应精馏塔设计 本分厂采用多塔流程制备醋酐 参考中国专利 CN 23 1 484OY 公开的新型催化精馏塔 本工艺的反应精馏 塔塔身为圆柱状 包括精馏段 与精馏段下部相连的催化反应段和与催化反应 段下部相连的提馏段 催化反应段 绝热固定床内可以装催化剂 绝热固定床的下部有一层液体分布 器 液体分布器有排液孔和升气管 液体分布器上部有循环物料进料口 循环 物料进料口上部为气相甲醇进料口 气相甲醇进料口上部为绝热固定床 绝热 固定床层顶部有绝热固定床层的液体分布器 绝热固定床层的液体分布器上有 排液孔外和升气管 在绝热固定床层的液体分布器上有 MC 进料口 MC 进料 口以上为精馏段 醋酐初步设计说明书 30 7 2其他设备设计其他设备设计 见附录设备选型章节 醋酐初步设计说明书 31 第八章第八章 自动控制自动控制 8 1涉及范围及概述涉及范围及概述 PID 即是管道仪表流程图 在工程施工中 为了达到设计的各项要求 必 须对生产装置进行连续的监视和控制 由操作人员和控制设备 如测量仪表 传感器 控制器 执行器记录仪表 组成控制系统 共同的完成该项任务 对于本流程的自动控制 我们主要分分离吸收段 合成段和精馏段 3 个工 段进行 8 2控制方案说明控制方案说明 8 2 1 反应器的控制反应器的控制 本工艺中采用了夹套釜式搅拌反应器 在特定的操作条件下 使流体的停 留时间分布趋于接近于最优停留时间分布 反应器还配有包括清洗水 2bar 氮 气或空气的辅助系统 便于检修 对于本反应器的控制主要有 2 方面 一是停留时间 二是反应温度 1 停留时间的控制 停留时间的控制 在反应器一定的条件下 停留时间主要取决于进料速度 因此对于停留时 间的控制 我们采取了控制反应器进口甲醇流量和尿素流量大小和比例的方法 进而控制反应转化率 2 反应温度的控制 反应温度的控制 反应器采用夹套式 很大的缺点就是反应温度的控制存在一定的滞后现象 而反应需要的温度要求比较高 所以采取串级控制 即加热蒸汽流量 釜温度串 级控制 对反应器采取一定保温措施 采用连续生产方式 8 2 2 分离器的控制分离器的控制 对于本分离器的控制 为了达到连续的目的 必须保证在环隙内的停留时 间大于两相的分离时间 因此 分离器结构一定时