WORD3-设计文档0-项目摘要

中煤陕西10万吨/年醋酸乙烯、副产6千吨食品级二氧化碳项目项目摘要团队名称：酯向未来指导老师：汪广恒 李建伟 刘国阳 张亚婷 余翔团队人员：张豪豪 杜志鹏 沈磊 张欢 张娜娜I1 项目简介本项目的设计目标是利用中煤陕西榆林能源化工有限公司煤制烯烃装置生产的高纯乙烯用来生产下游高附加值的醋酸乙烯产品，而专门设计的一套年产10万吨醋酸乙烯、副产6千吨食品级二氧化碳的装置。本项目主办单位为中煤陕西榆林能源化工有限公司，选址于陕西省榆林市榆横工业园区。本项目以中煤陕西榆林能源化工有限公司提供的乙烯、醋酸、氧气为原料，结合下游醋酸乙烯产业的大量市场需求，采用乙烯气相氧乙酰化法来生产醋酸乙烯，并利用反应系统残余的粗工艺气来副产食品级二氧化碳。本项目生产的醋酸乙烯产品，是一种重要的有机原料，目前市场需求量大，供不应求。醋酸乙烯，又名乙酸乙烯，英文名称Vinyl Acetate，简称或VAc，是一种重要的单体。其化学结构中含有不饱和双键，故极易发生聚合反应，通过自身聚合或与其它单体共聚，可以生成聚乙烯醇(PVA)、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液(VAE)或共聚树脂(EVA)、聚醋酸乙烯(PVAc)、醋酸乙烯-氯乙烯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)等。其最主要的用途是合成聚醋酸乙烯，继而醇解得到聚乙烯醇。聚醋酸乙烯乳液和树脂主要用于胶粘剂、涂料、纸张涂层、纺织品加工、树脂胶等领域；聚乙烯醇则是生产维纶纤维的主要原料，并可用于胶粘剂、纺织浆料、纸张涂料、内墙涂料、精细化工和高吸水树脂等领域。除自聚外，醋酸乙烯还能与其它单体进行二元或三元共聚，生产很多具有特殊性能的高分子合成材料，如乙烯-醋酸乙烯共聚物、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物等，广泛用于发泡鞋材料、功能性棚膜、包装膜、热熔胶、电线电缆、玩具等生产领域。因此醋酸乙烯在国内的工业化生产有广泛的发展前景。本项目符合当今中国制造2025对于环境保护的要求和“十三五”规划，为社会、经济可持续发展做出重要贡献，具有突出的社会效益；结合我国“富煤、贫油、少气”的资源格局，充分利用陕北榆林丰富的煤炭资源，生产具有高附加值的化工产品，项目经济效益明显。经济发展和社会可持续发展两者紧密结合，实现了双赢局面。2 工艺介绍本项目包括四个工段，分别为：醋酸乙烯（VAc）合成工段、二氧化碳捕集与纯化工段、乙烯净化工段、精制工段。各工段的工艺流程图及说明如下：2.1 总工艺流程图图2-1 总工艺流程图2.2 醋酸乙烯（VAc）合成工段图2-2 醋酸乙烯（VAc）合成工段流程图2.3 二氧化碳捕集与纯化工段图2-3 二氧化碳捕集与纯化工段流程图2.4 乙烯净化工段图2-4 乙烯净化工段流程图2.5 精制工段图2-5 精制工段流程图3 安全设施防护安全是工业生产最重要的考虑因素。本项目贯彻“安全第一，预防为主，综合治理”的指导思想，设计了从上至下的五个安全保护层次。我们在厂内专门设置安全总工程师岗位，负责全厂安全教育与检查工作，在各级生产调度中也指定安全代表，保证安全意识落实到每一个岗位。高级操作员将对生产现场负完全责任，并要对发生在生产现场的任何活动（包括例行维护）进行审批。必须为所有的雇员配备保护装备，必须强制使用安全眼镜和安全帽。控制室内应随时装备尘雾呼吸器和过滤器。将制定监控程序来保证工人对于有毒有害物质的暴露量不超出安全标准。相似的规定对于来访者一样适用。 在生产中我们使用“海因里希事故法则”（安全金字塔）为原则来消除几乎发生的事故及小事故（两者均需要向上一级汇报并进行记录），它们都有可能导致未来的严重事故。对于全厂安全采用系统安全体系进行指导，系统安全工程是运用科学和工程技术手段辨识、消除或控制系统中的危险源，实现系统安全的工作。系统安全工程包括系统危险源辨识、危险性评价、危险源控制等基本内容。 主要采取的系统安全分析方法包括危险与可操作性研究（HAZOP）、故障类型及影响分析（FMEA）、事故树分析法、道化学火灾爆炸危险指数评价法等。此外我们还设计了设计安全检查表，主要包括：厂址选择和区域规划设计安全检查表 厂区总平面设计安全检查表 装置区设备布置安全检查表 工艺基础原则设计安全检查表 工艺流程图（PFD）设计安全检查表 管道及仪表流程图（PID）设计安全检查表 仪表和自动控制设计安全检查表 电气设计安全检查表 设备设计安全检查表 可燃性气体排放系统级火炬设计安全检查表 物料储运设计安全检查表 管道设计安全检查表 建筑结构设计安全检查表 通风设计安全检查表 给水排水设计安全检查表 消防设计安全检查表隔热和耐火保护设计安全检查表4 先进技术应用及技术自主创新在设备创新方面，本项目采用了新型醋酸乙烯合成反应器、新型输送泵、新型压缩机降噪技术、新型气液分离器装置等；在节能方面，我们进行了厂区热集成和能量分析，通过工艺流股之间换热的方式对热量进行回收，同时使用热泵精馏技术和双效精馏技术进行物质相变潜热的利用。具体详见4-创新性报告。5 设备选型与设计本项目设计过程中主要对反应器、塔、气液分离器等非定型设备进行了设计，对换热器、泵、压缩机、储罐等定性设备进行了选型。具体详见3-设备设计说明书。6 自动控制本厂所有的工艺装置和大部分公用工程、辅助设施等，均采用 DCS 控制系统进行过程控制和检测，辅助 SIS 安全仪表系统，实现分布式集中操作，并建立全厂实时数据库，同时对控制系统中检测的结果实施调节、报警、停车控制，为全厂计算机信息管理和生产调度建立基础。设计中对各工段均绘制了 PID 图，具体详见 Auto CAD 图纸绘制源文件及设计图册。7 车间布置与厂区设计本项目设计过程中采用CAD Worx 2015软件对精制工段车间进行了设备建模和详细的管道布置，并得到了各个方向的视图。利用 Auto CAD 2018绘制了车间布置图。具体详见图纸源文件及设计图册。本项目设计过程中根据相关规范对厂区进行了布置，利用 Auto CAD 2018绘制了厂区平面布置图。具体详见 Auto CAD 2018图纸绘制源文件及设计图册。8 经济评价本项目设计过程中通过 Aspen Process Economic Analyzer V11进行初步估算。从总投资估算、产品成本估算、收入分析、经济指标分析几个方面对本项目的经济性进行了分析，从投资利润率、投资利税率、静态投资收益率、投资回收期等指标可以看出本项目具有良好的经济效益，经济可行。详见5-经济分析。9 软件的应用本项目设计过程中应用了多种相关软件进行辅助设计。（1）流程模拟 Aspen Plus V11（2）换热网络设计与优化 Aspen Energy Analyzer V11（3）设备设计与选型 Aspen Plus V11（4）塔设备 Aspen Plus V11SW6-2011（5）换热器 Aspen Plus V11Aspen Exchanger Design and Rating V11（6）自动控制 Auto CAD 2018CAD Worx 2015（8）厂区设计 Auto CAD 2018（9）车间布置 Auto CAD 2018CAD Worx 2015（10） 泄漏扩散模型模拟 Phast 7.2（11） HAZOP分析 HAZOPkit（12）初步经济分析 Aspen Process Economic Analyzer V1110 项目总结本项目设计过程中，我们通过查阅文献结合Bayer法设计了以乙烯、氧气、醋酸来合成醋酸乙烯的煤乙烯Bayer法新工艺，完成了Aspen Plus V11流程设计与模拟，对设计的工艺流程进行了充分的验证。采用 Aspen Energy Analyzer V11对系统进行了换热网络的设计和优化；应用多种选型软件对各设备进行了设计与选型；设计了系统自动控制方案，绘制了流程 PFD 图、PID 图；对车间进行了布置，完成了三维立体设计、厂区布置三维图、车