1-2010版2-设计文档0-项目摘要

河北农业大学威风堂堂团队 团队名称：河北农业大学威风堂堂队指导老师：李继文、刘祺凤、刘红蕾、纪晓婧、刘媛团队成员：赵雅琦、靳晓悦、杜学朴、李军豪、陈宇翔完成时间：2017年7月2017“东华科技-陕鼓杯”第十一届全国大学生化工设计竞赛8.64亿立方米每年废气脱硫项目项目摘要目录第一章 项目简介1第二章 工艺介绍3第三章 生产过程控制和机械化程度4第四章 清洁生产54.1清洁生产简介54.2本项目清洁生产分析64.3清洁生产措施64.4本项目中的三废处理64.5生产中三废处理一览表7第五章 节能技术与创新85.1换热网络的分析与优化85.2三效蒸发技术8第六章 设备设计及选型10第七章 厂址选择与厂区布置117.1厂址概况117.2总平面布置12第一章 项目简介本项目是中海石油中捷石化120万吨重油催化裂化烟气深度脱硫并予以资源化的利用项目，位于河北省沧州市渤海新区黄骅港。目的是利用氧化镁湿法烟气脱去化工厂排放的烟气中的二氧化硫、固体颗粒等对环境有害的组分。通过脱硫后蒸发结晶生成产品工业级无水硫酸镁同时副产碱式碳酸镁。此项目经济合理、清洁环保，十分有市场前景。我国二氧化硫排放量居世界首位，已连续多年超过2000万吨，石油化工行业的二氧化硫排放量居高不下，两控区二氧化硫排放量占总量的60%。我国酸雨和二氧化硫污染严重，酸雨面积已经占国土面积的30%，酸雨和二氧化硫污染造成经济损失每年在1000亿元以上。烟气脱硫(Flue Gas Desulfurization，FGD)技术是目前世界上商业化应用最为广泛的脱硫方式,是控制酸雨和二氧化硫污染的主要技术手段。在我国近30年内所兴建的烟气脱硫工程中,北京一热、太原一热、重庆路磺电厂、深圳西部电厂、安顺电厂等均采用的湿法脱硫工艺。其中，氧化镁湿法烟气脱硫工艺因其装置小型化，建设费用低，占地面积小，运行费用低，副产物可再生回收，提高经济效益，且在我国拥有丰富的适合制造脱硫剂的菱镁矿资源等优势，被认为是一种极具潜力的工艺。所以，氧化镁法湿法烟气脱硫工艺在我国得到越来越多的重视与应用。氧化镁湿法烟气脱硫工艺是一种使用氧化镁作为脱硫剂，经过反应生成氢氧化镁浆液，吸收二氧化硫生成七水硫酸镁经过蒸发结晶生成工业级无水硫酸镁的湿法脱硫工艺。经过氧化镁湿法烟气脱硫后，有主产物硫酸镁，副产碱式碳酸镁，前者可以用于制药工业及印染工业以及体操、举重运动员抹在手上防滑用的“白粉”，后者主要用作透明或浅色橡胶制品的填充剂和补强剂，且能增强橡胶的耐磨性，抗弯曲性和拉伸强度。也可用作油漆、石墨和涂料的添加剂，也可用于牙膏、医药和化妆品等工业。本项目符合当今国家节能减排的要求和“十三五”规划，该项目是为解决近年来SO2污染，使绿色化学最大程度实现而设立的，目前来看，此项目有较大的发展前景，在全球经济的大背景下参与竞争，能实现企业效益的最大化和企业长远健康的发展。第二章 工艺介绍本设计采用的工艺经过反应生成氢氧化镁浆液，吸收二氧化硫生成七水硫酸镁经过蒸发结晶生成工业级无水硫酸镁的湿法脱硫工艺。氧化镁法脱硫工艺至今已经累积了丰富的经验，在国外有大量应用，该工艺的特点是：装置小型化，建设费用低，占地面积小，运行费用低，多用于处理中小型的电厂烟气。且就脱硫效率方面，要达到相同的脱硫效率，镁法脱硫所需喷淋水量（即液气比）只相当于钙法脱硫的三分之一到五分之一之间。本项目就是使用氧化镁湿法脱硫工艺，涉及工段为烟气脱硫工段、硫酸镁纯化工段和碱式碳酸镁生产工段三个主要工段。烟气脱硫工段是指从化工厂排除的未经处理的烟气，经过水洗除尘，通过增压风机加压鼓入脱硫塔。硫酸镁纯化工段是指用湿法氧化镁脱硫，将烟气中主要污染源SO2与吸收塔中氢氧化镁浆液进行反应，得到中间产物亚硫酸镁。将亚硫酸镁输送到氧化塔中，与空气进行氧化反应，得到高纯度的七水硫酸镁。碱式碳酸镁生产工段是指将反应中过量的氢氧化镁浆液以及烟气中大量的二氧化碳经过碳化、热解等过程，生成碱式碳酸镁，该工艺不产生额外的废气，遵循绿色化学的原则，提高经济效益。第三章 生产过程控制和机械化程度本装置采用集散控制系统（DCS），在控制室对整个脱硫过程进行监视和自动控制。所选用的DCS系统应是整个工厂管理和控制系统的一部分，现场仪表检测所得各种工艺参数，通过现场监视和控制站连到总线上，实时数据可通过网络接口连接到工厂数据管理网上。重要的参数集中到中央控制室由DCS系统显示和控制。重要的参数都集中到中央控制室由DCS系统显示和控制，次要的参数，因其设定点不经常调整，可采用就地显示和控制。必须在现场操作和监视的机组或设备，则应在机组或设备附近的现场安装仪表或操作盘，例如压缩机、大型机泵等。第四章 清洁生产4.1清洁生产简介清洁生产是指不断采取改进设计，使用清洁的能源和原料，采用先进的工艺技术与设备，改善管理，综合利用等措施，从源头消减污染，提高资源利用效率，减少或者避免生产服务和产品使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。清洁生产从本质上来说，就是对生产过程与产品采取整体预防的环境策略，减少或者消除它们对人类及环境的可能危害，同时充分满足人类需要，使社会经济效益最大化的一种生产模式。具体措施包括：不断改进设计；使用清洁的能源和原料；采用先进的工艺技术与设备；改善管理；综合利用；从源头削减污染，提高资源利用效率；减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放。清洁生产是实施可持续发展的重要手段。清洁生产的定义包含了两个清洁过程控制：生产全过程和产品周期全过程。 对生产过程而言，清洁生产包括节约原材料和能源，淘汰有毒有害的原材料，并在全部排放物和废物离开生产过程以前，尽最大可能减少它们的排放量和毒性。对产品而言，清洁生产旨在减少产品整个生命周期过程中从原料的提取到产品的最终处置对人类和环境的影响。清洁生产思考方法与前不同之处在于：过去考虑对环境的影响时，把注意力集中在污染物产生之后如何处理，以减小对环境的危害，而清洁生产则是要求把污染物消除在它产生之前。根据经济可持续发展对资源和环境的要求，清洁生产谋求达到两个目标：(1)通过资源的综合利用，短缺资源的代用，二次能源的利用，以及节能、降耗、节水，合理利用自然资源，减缓资源的耗竭。(2)减少废物和污染物的排放，促进工业产品的生产、消耗过程与环境相融，降低工业活动对人类和环境的风险。4.2本项目清洁生产分析镁法脱硫的工艺本身就具有环保清洁的特点，本项目采用先进的工艺技术，生产过程中只产生极少的废液及废固，并且所有的废水、废固均采取了可行的处理方法进行处理，处理后的废水、废气可以达到国家标准规定的排放指标，本项目符合清洁生产的要求。4.3清洁生产措施第一，各种节能降耗技术，包括产品的三效蒸发技术等，不断提高节能率。第二，各种物料回收与综合利用技术，包括废水、废固处理技术等。通过这些技术的研制与开发利用，不断提高自然资源和垃圾资源的综合利用程度，实现净化环境与提高效益的双重目标。本厂采用少废、无废的生产工艺技术和高效生产设备，不用有毒有害的原料；减少生产过程中的各种危险因素和有毒有害的中间产品；使用简便、可靠的操作和控制；建立良好的卫生规范(GMP)、卫生标准操作程序(SSOP)和危害分析与关键控制点(HACCP)；组织物料的再循环；建立全面质量管理系统(TQMS)；优化生产组织；进行必要的污染治理，实现清洁、高效的利用和生产。4.4本项目中的三废处理本项目的吸收烟气中二氧化硫并予以资源化利用过程，以少量能源消耗及废液废固为代价来实现的，具有的环保、经济效益。（1）废气处理：本项目主旨在脱除废气中的二氧化硫，以废气为原料，以氢氧化镁浆液为喷淋液，可脱除其中几乎所有固体颗粒、99%的二氧化硫，以及大量的其他酸性气体。所排出的废气洁净、符合国家标准。而在生成资源化利用的装置废气实现零排放。（2）废水处理：项目在运行中会产生三种废水分别是含硫酸根、亚硫酸根的喷淋液、碳酸镁生产工段碱性滤液以及生活废水。水洗除尘的喷淋液之中含有少量固体颗粒，通过水力旋流澄清池加上絮凝剂使其沉淀，将之分离。前两者废水分别呈现酸性和碱性，将两者混合中和，调剂pH使废水达标排放。此外还有生活废水，成分复杂，处理困难，需送去污水厂集中处理。（3）废固处理：澄清池中的沉淀物经压滤形成废固，这些颗粒物成分为不溶于水的惰性无机物，可以送去填埋。生活垃圾，分复杂，处理困难，需送去垃圾场集中处理。4.5生产中三废处理一览表表4-1三废处理表序号有害物质名称及来源含量治理工艺去向排放标准(mg/L)排放浓度（t/h）备注1含硫酸根、亚硫酸根的喷淋液0.11%两废液混合混合，调pH直接排放pH:6.58.50.350.42碳酸镁生产工段碱性滤液碳酸镁3.9%氢氧化镁9.6 10-2%2生活废水：有机污染物、无机污染物、病原体COD 400800mg/L 送去污水厂处理GBOD 100400mg/LNH3 50100mg/LSS 100400mg/L4水洗除尘后，脱出的烟气中的颗粒物65%（含水量35%）无机惰性固体颗粒产量低，危害小，无须治理填埋处理0.02775生活垃圾垃圾杂物送至垃圾处理站处理0.005 0.006第五章 节能技术与创新5.1换热网络的分析与优化本设计使用了夹点分析和热集成节能技术，运用了Aspen Energy Analyzer V9.0软件，通过该软件实现了较大能量回用的换热网络设计。使厂区内的冷热物流在合理范围内进行主动换热，从而达到节省能量的目的。这项改进与不采用热集成技术直接用公用工程进行换热的换热网络相比，能量回收率（节能率）达到38.66%。使用Aspen Energy Analyzer能量分析器对全流程进行热集成网络分析，结果表明全流程能进行比较合理的能量匹配利用，经过对换热网络的改造，最终得到了如下图所示的热集成方案。进行冷热流股匹配后，全流程公用工程耗量下降明显，达到了较好的节能效果。最终获得一个能量较大回用的换热网络，如图5-1所示：图5-1Aspen Energy Analyzer换热网络5.2三效蒸发技术本设计采用平流加料三效蒸发器。三效蒸发反应器物料受热时间短、蒸发速度快、浓缩比重达，能有效保持原料的物性，并且节能效果显著，比单效蒸发器节约蒸发量约蒸发量的70%左右，同时该设备还社优独特的除沫装置，防治跑料现象的发生。当多效蒸发器的各效都有晶体析出时，晶体在效与效之间的输送会发生困难，这时可采用平流操作流程，原料液分别输入各效，完成液也分别自各效放出，溶液不在效间流动。第六章 设备设计及选型本项目设计过程中主要对吸收塔、氧化塔、水化反应器等进行了设计。对储罐、泵、换热器等进行了选型。具体计算及选型见典型设备选型计算说明书。第七章 厂址选择与厂区布置7.1厂址概况本项目建设在沧州市渤海新区黄骅港，黄骅港是近年来环渤海港口群中最具成长性的深水亿吨综合大港。它位于渤海湾穹顶处，区位优势独特，是中西部地区最便捷的出海口，自宋金时期就是海上丝绸之路的北起始点。尤其是其腹地范围广阔，覆盖冀中南、晋陕鲁豫蒙及西北等广大地区，与荷兰鹿特丹之间更是形成了世界上最短的亚欧大陆桥，沧州市渤海新区黄骅港因此被誉为“亚欧大陆桥新通道桥头堡”。黄骅港综合港区地处渤海湾，毗邻京津，背靠大西北，是河北省南部沿海的地区性重要港口，是环渤海的新兴港口，是冀中南地区最便捷、最经济的出海口，拥有广阔的发展空间。综合港区位于河北省与山东省交界处、沧州市区以东约90公里的渤海之滨，陆上距黄骅市区约45公里，水上北距天津60海里、东距山东龙口149海里。本项目建设符合国家法律法规要求，原料运输便捷，燃料充足，靠近水源，土地充裕。本项目依托黄骅港便利条件，得到了全省和国家的许多政策支持，发展前景一片光明。图7-1黄骅港工业园区交通图7.2总平面布置石油化工企业厂区总平面设计应作到：符合国情，布置合理，生产安全，技术先进，保护环境，节省投资，运营费低，有利于提高企业的经济效益、社会效益和环境效益。化工园区总平面布置，都是在总体规划的基础上，根据企业的性质、交通运输、环境保护以及防火、卫生、施工等要求，结合场地自然条件，通过技术经济比较后