年产3万吨正丁烷任务说明书.doc

目录目录2第一章 总论11.1 项目综述11.2 设计依据11.3 工序组成及名称21.4 原料性质及技术规格21.4.1 混合碳四性质及技术规格21.4.2 氢气31.5 催化剂、化学品性质及技术规格31.5.1 烯烃加氢催化剂性质及技术规格31.5.1.1 烯烃加氢催化剂性质及技术规格31.5.1.2 烯烃加氢催化剂对碳四加氢原料杂质的要求41.5.1.3烯烃加氢催化剂对氢气纯度及杂质的要求41.5.2 3分子筛性质及规格41.5.3 SBSS-2复合氧化锌脱硫剂性质及规格51.5.4 Ras998脱砷剂性质及规格51.6 产品的性质及技术规格61.7 公用工程规格及消耗6第二章 总图运输72.1 设计依据72.1.1 相关标准、规范及 法规72.2 厂址选择72.2.1 厂址介绍72.2.2 厂址优势92.2.3 总平面布置92.2.4 总平面布置的要求92.2.5厂区总体布局概述112.2.6厂区面积计算112.2.7工艺生产区的布置122.2.8 车间布置132.3 场内运输设计142.3.1场内运输设计要求14第三章 工艺说明163.1 生产方法、工艺技术路线163.1.1 原料精制生产方法、工艺技术路线163.1.2 烯烃加氢生产方法、工艺技术路线163.1.2.1 烯烃加氢的必要性163.1.2.2 烯烃加氢的催化剂选择163.1.2.3 工艺原理173.1.2.4 主要工艺参数173.1.2.5 工艺特点173.1.3 脱异丁烷生产方法、工艺技术路线183.2 工艺流程简述183.2.1 原料精制工艺流程简述183.2.2 烯烃加氢工艺流程简述193.2.3 脱异丁烷工艺流程简述203.3 三废处理方案203.3.1 废气处理方案203.3.2 废水处理方案203.3.3 废渣处理方案213.4 安全与卫生213.4.1 生产过程中主要物料的危险、危害性分析213.4.2 噪声危害因素及分析223.4.3 高温、酸碱腐蚀和放射源等危害分析223.4.3.1 高温危害性分析223.4.3.2 酸碱腐蚀223.4.3.3 防火、防爆安全措施223.4.4 工艺、安全专业233.5 自控及电气专业233.6 土建专业24第四章 ASPEN PLUS 流程模拟254.1 Aspen Plus 简介254.2 流程模拟254.2.1 C4原料加氢工艺254.2.2精馏工艺流程274.2.3 精馏塔优化274.2.3.1理论塔板数（N）的影响274.2.3.2回流比（R）的影响304.2.3.3进料塔板位置（Feed Stage）的影响34第五章 管道布置与设计375.1 设计依据375.2 管道布置设计375.2.1 管道布置的一般要求37第六章 设备设计与选型396.1 塔设备设计396.1.1 概述396.1.2脱异丁烷塔的设计396.1.3 塔附件设计556.1.4塔总体高度的设计586.1.5塔附属设备的设计586.2 反应器的设计596.2.1 概述596.2.2 反应器的设计636.2.2.5 封头656.3 换热器的设计666.3.1确定设计方案666.3.1.1选择换热器的类型666.3.1.2流体空间及流速的确定666.3.2确定物性数据666.3.3计算总传热系数676.3.4 计算换热面积686.3.5工艺结构尺寸686.3.6 换热器核算71第七章 空压站、氮氧站和冷冻站767.1 设计标准767.2 空压站767.3 氮氧站767.4 冷冻站77第八章 自动控制系统设计788.1 设计依据788.2 自动控制方案概述788.2.1 自动控制的目的788.2.2 自动控制系统常用术语798.2.3 自动控制系统的组成798.2.4 自动控制系统的分类798.2.5 自动控制设计的范围808.2.6 自动控制设计的思路808.3 工艺控制方案设计818.3.1 反应器的控制81第九章 供电与通信829.1 设计依据829.2 供电电源829.3变电所和配电站839.3.1 高压供电系统设计839.3.2 总降压变电所设计839.3.3 继电保护的选择与整定849.3.4 车间变电所设计849.3.5 厂区高压配电系统设计849.4 动力和照明849.5 室外线路859.6 电信工程859.6.1 集团电话方案设计859.6.2 广播站869.6.3 互联网869.7 防爆和防火879.8 防雷和接地879.8.1 厂区建筑物防雷措施889.8.2 露天储罐、气罐及户外架空管道防雷措施889.8.3 防静电与接地保护88第十章 土建9010.1 总述9010.2 设计依据9010.3 设计原则9110.4 设计方案9210.5 厂区自然条件9410.6 厂区布置96第十一章 给水排水9711.1 概述9711.2 编制依据9711.3 给水排水系统设计9811.3.1 给水系统设计9811.3.2 厂区给水汇总10111.3.3 排水系统10111.3.4 排水系统汇总103第十二章 环境保护10412.1 总述10412.2 设计依据10412.3 主要污染物10412.4 环保治理措施10512.5 厂区绿化10512.6 环境风险评估及建设意见106第十三章 采暖通风与空气调节10713.1 总述10713.2 设计标准与依据10713.3 设计范围10813.4 设计目标10813.5 采暖系统10813.6 通风系统10913.6.1 通风要求10913.6.2 通风设计10913.6.3 厂区各处通风设计110第十四章 储运11214.1 设计依据11214.2 储存系统11214.3 运输系统11314.3.1 物料运输11314.3.2 运输线路布置114第十五章 维修11515.1 总述11515.2 设计原则11515.3 设备维护11515.3.1 巡回检查11515.3.2 同步检修与协同检修11615.3.3 压力容器、管道的定期检修11615.3.4 泵的检查与处理11715.3.5 安全检修要求11715.4 维修管理118第十六章 消防11916.1 总述11916.2 设计依据11916.3 主要危险物11916.4事故发生可能性及危险性分析12016.4.1 危险特性12016.4.2 燃烧爆炸的原因12016.5消防安全措施12116.5.1 基础消防措施12116.5.2 厂区消防布置12116.5.3 生产过程的防火防爆12216.6消防系统12216.6.1 稳高压消防给水系统12216.6.2 泡沫灭火系统12216.6.3 其它灭火系统123第十七章 职业安全及工业卫生12417.1 总述12417.2 设计规范12417.3 职业安全12517.3.1 工业毒物12517.3.2燃烧与爆炸12517.3.3噪声12617.3.4 腐蚀12717.4工业卫生12717.4.1 车间的卫生特征分级12717.4.2 工作场所12817.4.3 辅助用室12817.4.4 浴室、存衣室、盥洗室的设置129附录一 物料衡算说明书1301.1 物料衡算的意义1301.2 物料衡算遵循的原则1301.3 物料衡算1301.3.1 合成工段物料衡算1301.3.2 预分离工段物料衡算1321.3.3 压缩工段物料衡算1341.3.4 闪蒸工段物料衡算1361.3.5 精馏工段物料衡算139附录二 能量衡算说明书1412.1能量衡算的意义1412.2 能量衡算应遵循的原则1412.3热量衡算任务1422.4热量衡算1422.4.1合成工段热量衡算1422.4.2预分离工段热量衡算1432.4.3 闪蒸工段热量衡算1442.4.4 精馏工段热量衡算145附录三 Aspen Plus灵敏度分析1473.1理论塔板数（N）的影响1473.2回流比（R）的影响1503.3进料塔板位置（Feed Stage）的影响153附录四 换热网络设计1564.1概述1564.2换热网络设计1564.2.1工艺物流信息1564.2.2夹点提取1574.2.3工艺换热网络设计158附录五 典型的标准设备选型1615.1概述1615.1.1化工装置对泵的要求1615.1.2泵的分类1615.1.3选型参数1635.1.4泵的类型的确定1655.2泵的选型1655.2.1烯烃加氢进料泵1655.2.2烯烃加氢产品循环泵1665.2.3精馏塔进料泵1675.2.4精馏塔回流泵1675.2.5各个泵的性能参数1685.3压缩机选型1695.3.1压缩机主要分类1695.4罐的选型规范1725.4.1常用储罐类型1725.4.2储罐的选型173毕业论文（设计）诚信声明本人声明：所呈交的毕业论文（设计）是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，论文中引用他人的文献、数据、图表、资料均已作明确标注，论文中的结论和成果为本人独立完成，真实可靠，不包含他人成果及已获得 或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。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了谢意。论文（设计）作者签名： 日期： 年 月 日 毕业论文（设计）版权使用授权书本毕业论文（设计）作者同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文（设计）的复印件和电子版，允许论文（设计）被查阅和借阅。本人授权青岛农业大学可以将本毕业论文（设计）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毕业论文（设计）。本人离校后发表或使用该毕业论文（设计）或与该论文（设计）直接相关的学术论文或成果时，单位署名为 。论文（设计）作者签名： 日期： 年 月 日指 导 教 师 签 名： 日期： 年 月 日第一章 总论1.1 项目综述鉴于石油、天然气、煤等的化石类自然资源的有限性日渐突出，对以上述资源为原料的初加工烃产物进行深度利用，已成烃化工行业提高资源利用率和综合经济效益，实现可持续发展所面临的一项重要任务。其中混合C4烃类的综合利用技术则是我国烃化工科技界的一个研发热点。正丁烷除直接用作燃料外，还用作溶剂、致冷剂和有机合成原料。丁烷在催化剂存在下脱氢生成丁烯或丁二烯，在硫酸或无水氢氟酸存在下异构成为异丁烷，异丁烷催化脱氢生成异丁烯，异丁烷可作为烃化剂与烯烃反应生成抗爆性能好的支链烃。丁烷经催化氧化可制顺丁烯二酸酐、乙酸、乙醛等；经卤化可制卤代丁烷；经硝化可得硝基丁烷；在高温下催化可制取二硫化碳；经水蒸气转化可制取氢气。此外，丁烷还可做马达燃料掺和物以控制挥发成分；也可做重油精制脱沥青剂；油井中蜡沉淀剂；用于二次石油回收的流溢剂，树脂发泡剂，海水转化为新鲜水的致冷剂，以及烯烃剂格勒聚合溶剂等本项目依据当今市场需求，为兰州炼油化工总厂设计了年产3万吨正丁烷项目。1.2 设计依据1）2012年三井化学杯大学生化工设计竞赛指导书；2）兰州理工大学丝绸之路设计组的可行性报告书；3）中华人民共和国安全生产法；4）中华人民共和国环境保护法；5）当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录。1.3 工序组成及名称原料预处理工序分为原料精制、烯烃加氢和脱异丁烷三部分。1.4 原料性质及技术规格1.4.1 混合碳四性质及技术规格原料预处理工序加工的原料为甲乙酮装置尾气、烷基化装置原料、烷基化装置高浓度正丁烷尾气等三部分。这三股原料采用SH/TO230分析方法进行分析，具体的规格如下：表1-1甲乙酮装置尾气组成丙烯丙烷异丁烷正丁烷1-丁烯异丁烯顺-2-丁烯反-2-丁烯戊烷合计wt%0.950.030.2363.131.210.877.0626.380.14100.0注：其中砷含量为601ppb，硫含量为3ppm。表1-2烷基化装置原料规格组成丙烯丙烷异丁烷正丁烷1-丁烯异丁烯顺-2-丁烯反-2-丁烯戊烷合计wt%0.15/58.428.4319.263.127.862.76/100.0注：其中砷含量为567ppb，硫含量为10ppm。表1-3烷基化装置高浓度正丁烷尾气规格组成异丁烷正丁烷1-丁烯合计wt%13.4686.040.50100.0注：其中砷含量为33ppb，硫含量为1ppm。 设计采用的碳四原料为以上三种原料的混合物，具体组成为：表1-4设计采用的碳四原料规格组成丙烯丙烷异丁烷正丁烷1-丁烯异丁烯顺-2-丁烯反-2-丁烯戊烷合计wt%0.170.4733.6937.0311.421.976.428.80.03100.0注：其中砷含量为466ppb，硫含量为6.4ppm。1.4.2 氢气 本工序所用氢气为兰州石化公司连续重整装置的氢气，其规格如下： 表1-5兰州石化公司连续重整组分氢气甲烷乙烷丙烷异丁烷正丁烷戊烷己烷合计组成mol%90.001.683.742.940.710.580.250.10100.0注：氢气中cl-含量6ppm1.5 催化剂、化学品性质及技术规格1.5.1 烯烃加氢催化剂性质及技术规格1.5.1.1 烯烃加氢催化剂性质及技术规格 本工序碳四烯烃加氢采用的催化剂是中国石油天然气股份有限公司兰州石化分公司石油化工研究院开发研制的，型号为LY-0504，是一种以独特方法制备的、以SiO2/Al2O3为载体的高镍含量的加氢催化剂。其物性数据如下：表1-6催化剂性质及规格序号项目单位指标1外观黑色圆柱体2规格mm（1.53.0）（38）3活性组分Ni4NiO含量wt%605载体SiO2/Al2O36堆积密度Kg/m37007507比孔容ml/g0.290.408比表面积m2/g1451809颗粒平均压碎强度N/mm3510最小颗粒孔直径nm5.811保证寿命年21.5.1.2 烯烃加氢催化剂对碳四加氢原料杂质的要求v 砷含量小于50ppb；v 不含游离水；v 对cl、pb等含量不作要求；v H2S等无机硫含量小于5ppm，对加氢原料中有机硫含量不作要求。1.5.1.3烯烃加氢催化剂对氢气纯度及杂质的要求v 氢气含量大于75%v；v （co+co2）5ppm；v 对其它杂质含量不作要求。1.5.2 3分子筛性质及规格表1-7 3分子筛性质及规格序号项目单位指标分析方法1外观灰白球状/2规格mm4.06.0GB6288-893堆积密度Kg/m3760GB6286-894径向抗压强度N/粒59GB10505.1-895磨耗率%0.4GB10505.2-896静态水吸附%20GB6287-891.5.3 SBSS-2复合氧化锌脱硫剂性质及规格表1-8 SBSS-2复合氧化锌脱硫剂性质及规格序号项目单位指标分析方法1外观兰灰白条/2规格mm3415/3堆积密度Kg/m31100/4径向抗压碎力N/cm40HG/T2782-19965磨耗率%60HG/T2976-1999650穿透硫容%10HG25087灼烧严重%2.0/1.5.4 Ras998脱砷剂性质及规格 表1-9 Ras998脱砷剂性质及技术规格序号项目单位指标分析方法1外观/黑色圆柱圈/2规格mm（1.53.0）（38）游标卡尺测量3堆积密度Kg/m313001500GB6286-864抗压强度N/cm120GB10505.1-895脱砷容量%(m/m)10GB7686-87(IS02590-1973)6脱硫容量%(m/m)12HG/T2513-937化学组成/以CuO为主活性组分/8使用温度常温/9使用空速h-137/10床层高径比L/D/3.5/11原料砷含量ppb10003000/12处理后砷含量ppb30/1.6 产品的性质及技术规格原料经过预处理工序处理后，正丁烷的规格如下：表1-10正丁烷的性质及规格序号项目单位指标分析方法1正丁烷含量wt%97 SH/T02302异丁烷含量wt%平衡量3烯烃含量wt%0.54丙烷等轻组分含量wt%0.35戊烷等重组分含量wt%2.06硫含量ppm20.0GB3397-821.7 公用工程规格及消耗表1-11 原料预处理工序公用工程规格及能耗序号名称温度压力MPa能耗指标物料消耗综合能耗NJ/t产品备注t/t产品t/a10.3MPa蒸汽1200.32763MJ/t0.101944276.392循环水250.14.28MJ/t31.00619928130.233脱盐水200.196.35MJ/t0.641280061.634低温冷冻水40.1/17.6035200/5电/12.62MJ/kw.H102.6120522701292.93第二章 总图运输2.1 设计依据2.1.1 相关标准、规范及 法规石油化工企业设计防火规范 GB 50160-2008 化工企业安全卫生设计标准 HG 20571-1995 工厂企业厂房噪音标准 GB 2348-1990 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规定 GB 50058-92 化工企业总图运输设计规范 HG/T 20641-1998 化工工厂总图运输工图设计文件编制深度规定 HG/T 20561-1994 石油化工行业标准：企业厂区总平面布置设计规范 SH/T 3053-2002 建筑设计防火规范 GB50016-2006 厂矿道路设计规范 GBJ2287 压缩机厂房建筑设计规定 HG/T20673-20052.2 厂址选择厂址选择是化工装置建设的一个重要环节，也是一项政策性、技术性很强的工作。厂址选择对估算基建投资额和投产后的生产成本及工厂的建设进度、投资数量、经济效益、环境保护及社会效益等方面都有重大影响。加之厂内许多化学物质具有易燃、易爆、有毒及腐蚀等特性，对环境和广大人民的生命财产安全有很大的威胁。因此，对化工厂的选址进行安全设计是非常重要的。2.2.1 厂址介绍根据本项目的具体情况，厂址最终拟定在甘肃省兰州市西固新城工业园区。新城工业园区是2006年8月经甘肃省人民政府批准的省级工业园区，隶属于西固区人民政府。四至范围：东至新联村农路，南至青石山山脚，西至兰州煤制气西围墙，北至兰州煤制气厂前公路。规划面积66.26公顷（994亩）。园区距兰州中川机场60公里，国道109、312线穿区而过。现区内供水量为3600吨/日，供电能力为10.3万千瓦/小时，程控电话10000部，涩宁兰天然气已通入区内,交通便利，基础设施完备。园区内产业布局分为三部分，一是天然气化工区：依托兰州昆仑燃气化集团建设的日生产30万立方米的液化天然气，同时发展甲醇等技术含量高、附加值高的天然气化工项目。二是新材料基地：依托蓝星公司发展特种纤维等新型材料。三是产品加工区：重点发展塑料加工和新型建材等加工项目。园区入住企业9家，分别有蓝星西北分公司兰州蓝星纤维有限公司、蓝星西北分公司兰州蓝星化工有限公司、兰州昆仑燃气化集团、兰州中凯公司、甘肃宏洋化工产业有限公司、兰州银河压延玻璃有限公司、甘肃凯尔生物科技有限责任公司、甘肃吉发化工有限公司、甘肃星辰无纺布有限公司，主要产品有甲醇、碳纤维、特种碳纤维、液化天然气、水泥添加剂、工业无纺布、针刺地毯、压延玻璃、干酪素、PPC、PVA管材等。图2-1 兰州市西固新城工业园区地理位置 2.2.2 厂址优势兰州西固新城工业园,（原名称为兰州韩国工业园区）兰州市政府2002年9月批准成立，甘肃省政府于2006年8月批复为省级开发园区，并更名为兰州西固新城工业园区。园区位于西固区东川乡和新城镇界内，规划面积2500亩，建成面积480亩。 现园区内涩宁兰天然气已通入，交通便利，基础设施完善。园区依托中国石油兰州石化公司和西北铝业集团，以石化聚烯烃、铝材、天然气等产业为重点，集中发展塑料加工和机械加工产业，形成了三大产业和五大产品链。 园区内现有各类企业56家，兰州煤制气厂、甘肃宏洋化工有限公司、甘肃凯尔生物工程有限公司、兰州新西部维尼纶有限公司、兰州吉发有限公司等重点支柱企业13家，从业人员2300人，累计总投资18000万元，主要产品有石油添加剂、水泥添加剂、碳纤维、工业无纺布、工业土工布、针刺地毯、压延玻璃、干酪素、PPC、PVA管材、乙炔、氯化铵等。园区内产业布局分天然气化工区、塑料加工区、机械加工区三部分。至2020年，该园区将建设成为黄河上游最大的综合性化工基地。2.2.3 总平面布置2.2.4 总平面布置的要求v 从工程角度来看，工厂总平面布置应该注意满足以下要求： v 工厂总平面布置应该满足生产和运输要求； v 工厂总平面布置应该满足安全和卫生要求； v 工厂总平面布置应该考虑工厂发展的可能性和妥善处理工厂分期建设问 题；v 工厂总平面布置必须贯彻节约用地的原则； v 工厂总平面布置应考虑各种自然条件和周围环境的影响； v 工厂总平面布置应为施工安装创造有利条件； v 工艺流程顺直，物料管线短捷，尽量缩短各装置和设施之间的物料输送距离。 本项目的厂区总平面布置是严格遵照所列设计规范的要求进行设计的。并且 在进行化工厂总平面布置之前，分析了全厂生产流程顺序、各部分的生产特点和火灾危险性，同时考虑了厂区地形和风向，选择了合理的朝向，使人员集中的建筑物有良好的采光及自然通风条件。 根据设计规范的要求，为了节约土地，提高土地利用率，需要按照功能分区集中布置。其中工艺装置，在满足生产、操作、安全和环保的要求许可时，应联合集中布置，集中控制，建筑物宜合并布置。街区需要合理划分，厂区通道宽度需要确定，街区及建筑物、构筑物的布置宜规整。 生产管理及生活服务设施，宜按使用功能合理组合，设计为多功能综合性建筑。 设计规范还规定总平面布置应当防止和减少有害气体、烟、雾、粉尘、振动、噪音对周围环境的污染，污染大的设施应远离对污染敏感的设施，并避免环境重复污染。产生噪音污染的设施，宜相对集中布置，并应远离生产管理设施和有安静要求的场所。 在进行总平面布置设计时需要预留发展用地，一方面可以使前期建设的项目集中、紧凑、布置合理，并与后期工程合理衔接；另一方面可以满足辅助生产设施、公用工程设施、仓储和管线铺设等相应后期配套建设。2.2.5厂区总体布局概述图2-2厂区全貌2.2.6厂区面积计算化工厂总平面布置设计的各项技术指标如下表所示：表2-1 化工厂总平面布置设计的各项技术指标一览表厂区占地面积37500平方米建构筑物占地面积8370平方米道路用地面积14531平方米出入口个数1个绿化面积7028平方米绿化系数18.74%围墙长度1000米2.2.7工艺生产区的布置 设计规范要求工艺装置在厂区内布置应相对集中，形成一个或几个装置街区。本设计中将反应车间和分离车间集中布置，设置在同一街区内，这样有利于集中铺设公用工程管线以及集中控制管理，而且工艺生产流程顺畅、衔接短捷，紧凑合理，与相邻设施也协调得很好。除了有利于生产管理和安全防护等优点外，集中布置工艺装置还便于施工、安装和检修。 工艺生产区：宜布置在人员集中场所全年最小频率风向的上风侧，并位于散发可燃气体的储运设施全年最小频率风向的下风侧。本厂分布设计中，人员集中的场所诸如办公楼、医疗站、食堂、分析化验室、控制中心等等都位于西南角，正处于全年最小频率（东北风）的下风侧。储罐设备区：对液化烃、可燃液体和可燃气体要分布在厂的边缘区域。本设计中，罐区在厂区的北边缘。同时，在具有良好通风的前提下，靠近工艺生，图2-3 储罐设备区产装置区的地段内，有利于服务毗邻的对象；把装卸区也设计在罐区附近有利于交通运输，便利快捷。此外，产品罐区和原料罐区处于工艺生产装置的东北侧，这一方向上全年的风频率都最小。 控制中心：控制室的位置应该靠近主要工艺装置或主要控制设备，控制中心距离工艺生产区比较靠近，又在一定的安全距离以外。控制室朝向高压或者有爆炸危险的生产设备区一侧的外墙，应为密闭式或控制室整体采用抗暴型结构。此外，控制室还应该避免噪音、振动以及电磁干扰较大的场所对其的干扰。本设计中，使用较多的树木作为隔音屏障，使得控制中心与噪音较大的工艺装置区以及仪修车间隔开。 图2-4控制中心道路：生产工艺区的道路布置应该满足生产操作、物料运输、设备检修、消防安全和事故急救等的要求下，应力求减少道路的面积；工艺装置的内部道路应与街区外的厂区道路连接。工艺生产的生产区不宜进行绿化。2.2.8 车间布置2.3 场内运输设计2.3.1场内运输设计要求v 运输线路的布置，应符合下列要求： v 满足生产、运输、安装、检修、消防及环境卫生的要求，线路短捷，人流、货流组织合理； v 划分功能分区，并与区内主要建筑物轴线平行或垂直，宜呈环形布置，使厂区内、外部运输、装卸、贮存形成一个完整的、连续的运输系统； v 与竖向设计相协调，有利于场地及道路的雨水排除； v 与厂外道路连接方便、短捷； v 建设工程施工道路应与永久性道路相结合。第三章 工艺说明3.1 生产方法、工艺技术路线3.1.1 原料精制生产方法、工艺技术路线 原料精制部分包括脱水、脱H2S及脱砷等过程，与兰港公司4万吨/年聚丙烯装置丙稀原料精制的过程相同。3.1.2 烯烃加氢生产方法、工艺技术路线3.1.2.1 烯烃加氢的必要性 本项目的原料来源为三部分，一部分为兰州石油化工公司助剂厂甲乙酮装置副产混合C4，一部分为兰州石化分公司烷基化装置碳四原料，另一部分为兰州石化分公司烷基化装置高浓度正丁烷尾气。其中助剂厂甲乙酮装置副产混合C4中含有28.3143.47%wt的烯烃，烷基化装置碳四原料中含有27.8937.83%wt的烯烃，致使混合碳四原料中烯烃含量高达28.05%wt左右，必须对原料中的烯烃进行深度加氢饱和。3.1.2.2 烯烃加氢的催化剂选择为确保烯烃深度加氢工艺和催化剂性能稳定、可靠，原兰州炼油化工总厂曾委托有关单位对碳四烯烃深度加氢催化剂进行筛选，通过多个月的实验，中国石化上海石油化工股份有限公司化工研究所已完成C4单烯烃加氢催化剂及工艺的研究的实验报告。在该实验报告中指出使用中国石油天然气股份有限公司兰州石化分公司石油化工研究院的LY-0504加氢催化剂，在一定的温度、压力、空速、氢油比，碳四烯烃的转化率在98%wt以上，即加氢后混合碳四中的烯烃含量小于0.5%wt。本项目烯烃加氢工艺是根据中国石化上海石油化工股份有限公司化工研究所提供的C4单烯烃加氢催化剂及工艺的研究的数据及中国石油天然气股份有限公司兰州石化分公司石油化工研究院提供的高镍含量加氢催化剂LY-0504的数据来进行设计的。同时为避免风险，确保装置安全、平稳运行，兰州石油化工公司已委托中国石油润滑油研发中心使用本项目的原料及中国中国石油天然气股份有限公司兰州石化分公司石油化工研究院工业生产的LY-0504加氢催化剂进行烯烃深度加氢的实验，以进一步验证烯烃加氢的深度。3.1.2.3 工艺原理烯烃加氢主要是利用催化剂活性中心降低氢气与不饱和化合物反应的活化能，是加氢反应在较温和的条件下进行，主反应是如下： CH3CH=CHCH3+H2=CH3CH2CH2CH3 CH2=CHCH2CH3+H2=CH3CH2CH2CH3 (CH3)2C=CH2+H2=(CH3)3CH CH2=CH-CH=CH2+H2=CH3CH2CH2CH33.1.2.4 主要工艺参数 烯烃加氢条件： 入口压力：2.83.0 MPaG 反应初期入口温度：室温50 反应末期入口温度：100150 空速（针对新鲜原料）：1h-1 3.1.2.5 工艺特点 （1） 烯烃加氢反应器采用绝热固定床反应器； （2） 采用二级加氢反应器，确保烯烃加氢的深度要求； （3） 为控制反应器催化剂床层的温升，采用烯烃加氢产品稀释原料中烯 烃含量，工艺流程及反应器结构简单； （4） 采用循环的烯烃加氢产品与反应混合物充分换热，减少蒸汽的消耗。3.1.3 脱异丁烷生产方法、工艺技术路线 烯烃加氢后的混合碳四中主要组分为正丁烷、异丁烷，正丁烷的常压沸点为-0.5，异丁烷的常压沸点为-11.73，采用常规的精馏可以实现正丁烷与异丁烷的分离。在本设计中脱异丁烷塔采用栅板塔盘，塔顶采用分凝器。3.2 工艺流程简述3.2.1 原料精制工艺流程简述从原料罐区送来的混合碳四经流量控制阀控制流量后进入脱水塔（T1101AB）脱水。脱水塔内装填3A分子筛。脱水塔一开一闭，切换操作。从脱水塔出来的混合碳四进入脱H2S塔（T-1103A）.脱H2S塔中填料SBSS-2复合氧化锌脱硫剂。脱H2S塔一具，SBSS-2复合氧化锌脱硫剂失效后短期停工更换。从脱H2S塔出来的混合碳四进图脱砷塔（T-1106A|B）。脱砷塔内装填Ras998脱身催化剂。经过脱水、脱H2S、脱砷精制的原料经减压后进入烯烃加氢原料缓冲罐（D-1102）。脱水塔中的3A分子筛每周再生一次，再生时采用250高温热氮。SBSS-2复合氧化锌脱硫剂不能再生，在初次装填后需要用90120的高温热氮进行干燥。干燥、再生时的热氮采用氢气|氮气加热器加热循环使用。具体见工艺管道及自控流程图。3.2.2 烯烃加氢工艺流程简述 精制混合碳四有烯烃加氢进料泵（P-1102A|B）加压，与从烯烃加氢产品缓冲罐（D-1103）来的加氢产品按一定的比例计量后混合，经烯烃加氢原料预热器（E-1103）加热到一定温度后，再和氢气稳压管（D-1105）来的氢气按比例惊醒混合，然后混合碳四与氢气混合物进入一级加氢反应器（R-11010），在感应器中发生烯烃加氢反应。在混合碳四原料混入加氢产品是对混合碳四原料进行稀释，降低混合碳四中烯烃的含量，达到限制加氢反应温升的目的。从一级加氢反应器出来的反应混合物，进入二级加氢反应器（R-1102），在二级加氢反应器中继续进行烯烃饱和。二级加氢反应混合物在二级反应物与加氢碳四换热器（E-1104A/B）中与烯释原料的加氢产品换热，换热后的加氢产品与烯烃加氢进料泵来的原料混合，二级加氢反应混合物再经二级加氢反应器后冷器（E-1106A/B/C）冷却至一定温度后，进入防高温分液罐（SP-1101）进入气液分离，液相经控制阀流至烯烃加氢产品缓冲罐；气象进入深冷器（E-1107A/B）用低温冷冻水冷到15摄氏度左右进入低温分液罐（）进行气液分离，液相经也为控制阀流至烯烃加氢产品缓冲罐，气相进入循环压缩机缓冲罐（D-1106）缓冲，经新氢/循环氢压缩机（C-1101A/B）循环压缩部分后，与新氢/循环压缩机（C1101A/B）新氢uyasuobufen来的新鲜氢气进入氢气稳压罐。新鲜氢气来自系统管网，经过流量控制阀后进入心情压缩机入口缓冲罐（D-1104）。加氢碳四子烯烃加氢产品缓冲罐出来经流量控制阀和减压阀后进入脱异丁烷塔进料加热器（E-1111）。在一、二级加氢反应器间设置一级加氢反应器（E-1105）、冷氢加入，使操作人员根据烯烃加氢的情况及时调整操作。在开发初期及反应末期R-1101的进料温度通过E-1103的加热蒸汽量进行控制。将催化剂还原采用高温热氮及氢气，再生采用高温热氢气。氢气用氢气/氮气加热器进行加热，还原及再生时的尾气经废气焚烧炉排入大气。3.2.3 脱异丁烷工艺流程简述 加氢碳四在脱异丁烷塔精料加热器中加热至一定温度后，进入脱异丁烷塔（T-1107）。脱异丁烷塔为106层的浮阀塔盘，在塔的中上部设置三个进料口，操作人员可根据原料组成调整进料位置。塔顶异丁烷等轻组分经脱异丁烷塔顶冷却器（E-1112）冷却至45摄氏度左右进入脱异丁烷塔回流管（D-1108），在回流罐中进行气液分离，罐内不凝气经压力控制阀降压后进入装置燃料气管网。罐内液体被脱异丁烷塔回流泵（P-1104A/B）抽出，一部分作为回流送至塔顶，一部分送出装置。塔底一部分物流依靠流体密度差进入脱异丁烷塔底再沸器（E-1113）加热后返回塔底，另一部分物流经塔底液位控制阀降压、正丁烷冷却器（E-1114）冷却后，进入正丁烷中间罐（D-1109A/B）。正丁烷中间罐内的物料经满罐分析合格后，用正丁烷进料泵（P-1105A/B）输送至顺酐氧化工序。3.3 三废处理方案3.3.1 废气处理方案在正常生产过程中原料与处理工序产生的废气主要是3A分子筛再生时排出的废气。分子筛再生时的氮气循环使用。再生前产生的含较高浓度混合碳四的气体排入系统火炬管网，再生结束时产生的氮气高空排入大气。这部分气体的主要组分为氮气，每年排放量为82800Nm3。此外，在加氢催化剂还原及再生过程中还产生一部分尾气。催化剂还原和再生时使用的主要是高温的氢气，还原时间在催化剂初次装填结束后进行，再生时间大约为2年再生一次，因此这部分尾气通入废气焚烧炉烟囱排入大气。还原时排放的废气量为200476Nm3/次，其中氮气含量为48604Nm3/次；再生时排出的废气量为58760Nm3/次。3.3.2 废水处理方案在正常生产过程中原料预处理工序不产生工艺气废水，只有打扫卫生时产生的少量废水，这部分废水每天大约为1吨，排入系统含油污水管网处理达标后排放。3.3.3 废渣处理方案在正常生产过程中原料预处理公里工序不产生工艺废渣，吸附剂、催化剂失活性时产生的废渣及处理。3.4 安全与卫生3.4.1 生产过程中主要物料的危险、危害性分析 原料预处理工序使用的物料为混合碳四及氢气。混合碳四每年加工量为38100吨，氢气的使用量为每年6009316Nm3。混合碳四中主要组份及氢气的理化特性见表3-1.混合碳四及氢气的操作压力为0.33.3MPaG，温度为常温425。根据国家标准石油化工企业设计防火规范（GB50160-92 1999年修订版）和爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范（GB50058-92），混合碳四属于甲A类可燃液体、氢气属于甲类可燃气体。装置的防火防爆等级划分如下：v 装置区火灾危险级别：甲类v 装置区防爆等级划分：2区爆炸危险环境表3-1 主要生产介质物化特性名称性状理化常数危险特性氢气无色无臭，不溶于水不溶于乙醇乙醚沸点：-252.8d204比重：0.07爆炸极限：4.1-74.1%（V/V）易燃易爆高浓度易窒息高分压麻醉异丁烷无色有气味，微溶于水，溶于乙醚沸点：-11.8d204比重：0.56爆炸极限：1.8-8.5%（V/V）遇明火高温易燃、易爆低毒、窒息异丁烯无色有气味，不溶于水，溶于乙醚沸点：-6.9d204比重：2.0爆炸极限：1.8-8.8%（V/V）遇明火高温易燃、易爆低毒、窒息1-丁烯无色有气味，不溶于水，溶于乙醚乙醇沸点：-6.9d204比重：2.0爆炸极限：1.8-8.8%（V/V）遇明火高温易燃、易爆低毒、窒息正丁烷无色有气味，不溶于水，溶于乙醚沸点：-6.3d204比重：0.58爆炸极限：1.86-8.41%（V/V）遇明火高温易燃、易爆低毒、窒息顺式-2-丁烯无色有气味，不溶于水，溶于乙醚乙醇沸点：3.72d204比重：0.62遇明火高温易燃、易爆低毒、窒息反式-2-丁烯无色有气味，不溶于水，溶于乙醚乙醇沸点：0.88d204比重：0.60遇明火高温易燃、易爆低毒、窒息3.4.2 噪声危害因素及分析 泵工序最大电机为新氢/循环氢压缩机电机功率为160KW，可能对人体产生危害。3.4.3 高温、酸碱腐蚀和放射源等危害分析3.4.3.1 高温危害性分析在正常的生产过程中本工序的操作温度为常温150摄氏度，在分子筛再生干燥时操作温度为250摄氏度，在加氢催化剂还原及再生温度为425摄氏度。温度较高可能会对人体造成伤害。3.4.3.2 酸碱腐蚀本工序不使用酸碱等腐蚀性介质3.4.3.3 防火、防爆安全措施3.4.4 工艺、安全专业（1）在进行设备平面布置过程中充分防火、防爆规范所要求的设备、建筑物间以及相邻装置的安全距离。（2）工序内各部分均设置可靠地压力排放系统，压力设备均设置了安全阀，设备一旦超压，可以讲易燃易爆气体排入密闭的燃料气管网或火炬系统。（3）设备借口法兰及阀门等按照操作条件，选择相应级别的阀门和法兰，关键设备上经常开关的气体放空或排液阀及采样阀要设置双阀，以防止气体外泄。（4）工序设有从主管道上引出的灭火蒸汽专用管道，立式容器的联合平台和多层框架的各层设有半固定式灭火蒸汽街接头，管廊下设有公用工程软管站，所有这些接头的阀门均安装在明暗、安全、方便操作的地点。（5）装置四周有消防水管网，塔区联合平台设消防水炮。（6）装置内可燃气体、液态烃、可燃液体在近处装置处，设有静电接地设施。（7）表面温度超过60摄氏度的管道在距地面或平台面高度2.1米、四周0.75米的范围内，均设置防烫隔热层。.3.5 自控及电气专业 （1）按爆炸与火灾危险环境电力装置设计规范（GB50058-92）的要求，本工序区域内电气设备选用防爆电器及元件。 （2）为防止设备、管道内景电积聚或遭到雷电，设置可靠的静电接地系统和防雷击系统。 （3）为确保工序安全，本工序内设置了可燃气体、有毒气体检测报警仪。 （4）自控设备选型满足工序介质防火、防爆的要求，现场仪表均选用负荷安装地点危险区域等级的防爆仪表。 （5）关键设备设置检测和控制系统，对其进行及时检测、监视和控制，保证设备、管道的压