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广西广维化工有限责任分公司 10万吨/年VAC项目 项目概要28目录第一章 项目简介1第二章 工艺流程简介32.1 秸秆发酵工段32.2 乙烯合成工段42.3 VAC合成工段42.4 VAC精制工段5第三章 项目创新点63.1 原料创新63.2 工艺与碳排放63.3 分离技术创新73.3.1 复合膜分离热泵精馏脱水技术73.3.2 静置倾析分离93.3.3 控制系统创新103.3.4 热泵技术103.3.5 设备创新12第四章 换热网络优化及节能17第五章 设备设计20第六章 自动控制21第七章 车间厂区布置227.1. 车间布置227.2 厂区布置24第八章 经济分析25第九章 项目总结25第一章 项目简介 当今我国高度重视能源安全，强调着力发展非碳能源，形成了煤、油、气、核、新能源、可再生能源多轮驱动的能源供应体系。其中，生物质是可再生能源的主要组成部分，能够推动能源革命和创新驱动。由于全国生物燃料乙醇产业总体布局方案（发改能源20181271号）等相关文案的印发，生物燃料乙醇和车用乙醇汽油得到大力发展。同时石油资源的日益枯竭和石油价格的不断攀升，使石油制乙烯的成本日益剧增，这为生物乙醇制乙烯的发展带来了巨大的契机。该方法以可再生的资源乙醇为原料，彻底改变乙烯生产对石油资源的依赖，符合可持续发展战略，同时石化行业、酒精行业有多年的工程经验和雄厚的技术力量，使用户在建设、生产中得到强有力的技术支持。本项目原料生物质是一种新型能源，目前我国的生物质多用于焚烧产热，但生物质组成中的纤维素、半纤维素和木质素都不能够得到高效利用，浪费了很多资源，因此将生物质能源高效利用是目前的重要任务。本项目产品醋酸乙烯酯是一种重要的有机化工原料，是饱和酸和不饱和醇的简单酯，它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-乙烯共聚物(EVA)、聚醋酸乙烯(PVAc)、醋酸乙烯-氯乙烯共聚物(EVC)等聚合物。这些产物的用途十分广泛，可用于粘接剂、纸张或织物的上胶剂、油漆、墨水、皮革加工、乳化剂、水溶性膜以及土壤改良剂等，在化工、纺织、轻工、造纸、建筑以及汽车等领域具有广泛的应用。目前我国生产醋酸乙烯主要是乙烯法和乙炔法并存，乙炔法占主流。其中，乙炔法分为电石乙炔法和天然气乙炔法，电石乙炔法工艺技术成熟、原料资源丰富易得，但综合能耗高，环境污染较为严重，且由于其污染大、成本高，在国外已属逐步淘汰的技术 。天然气乙炔法有工艺环境友好、能耗低、催化剂廉价等优点，但工艺相对不成熟，原料价格贵。乙烯法主要是石油乙烯法，虽然石油乙烯法具有许多优点，如产品质量好、工艺流程较短、设备较少等，但是我国能源结构的特点是“富煤、贫油、少气”，天然气乙炔法和石油乙烯法只有在天然气和石油资源相对丰富的地方占优势。由于考虑了我国的能源结构，我们选择了生物质乙烯法来制取我们的产品醋酸乙烯酯。 本项目装置安全环保，符合国家化工安全生产以及节能减排的要求。该项目不仅仅对于广西广维产业的健康发展有利，同时也对我国当前的环境形势做出了巨大贡献，并能充分利用资源，无论从经济效益角度还是可持续发展角度都有着极其重要的战略意义。本10万吨/年醋酸乙烯酯生产项目未列入产业结构调整指导目录（2011年本）及产业结构调整指导目录（2019年本，征求意见稿）中的限制类或淘汰类，同时本项目符合产业结构调整指导目录（2019年本，征求意见稿）中的第一类鼓励类第一项农林业第19条农作物秸秆综合利用（秸秆能源化利用，秸秆原料化利用等）；第五项新能源第5条油气伴生资源综合利用。故本拟建项目符合国家产业政策要求。表1-1 项目简介项目名称广西广维化工有限责任分公司年产10万吨醋酸乙烯项目企业性质国有企业项目类型化工所属区域西南地区项目建设性质新建项目项目建设规模本项目利用广西广维初步处理后的生物质，经酶催化反应后得到生物乙醇，而后利用生物乙醇二步式脱水法得到乙烯，再利用乙烯氧乙酰化反应得到粗产醋酸乙烯，再将醋酸乙烯经倾析、精馏后得到10万吨/年醋酸乙烯及15万吨/年粗乙烯。第二章 工艺流程简介本项目利用以总厂回收处理后的玉米秸秆为原料，经酶催化反应后得到生物乙醇，而后利用生物乙醇二步式脱水法得到乙烯，再利用乙烯氧乙酰化反应得到粗产醋酸乙烯，再将醋酸乙烯经倾析、精馏后得到醋酸乙烯及粗产乙烯。本项目共划分为四个工艺车间，具体车间：秸秆发酵车间、乙烯合成车间、醋酸乙烯合成车间、醋酸乙烯精制车间。图2-1全厂工艺图2.1 秸秆发酵工段秸秆发酵制生物乙醇工艺可以分为预处理、水解、发酵等部分。预处理的目的是去除阻碍糖化和发酵的生物质内在结构, 粉碎木质素对纤维素的保护, 瓦解纤维素的晶体结构, 使之与生物酶充分接触, 取得良好的水解效果。水解过程是利用酸或酶水解聚合物, 使之成为可溶性的单糖。目前, 酶水解以其较高的转化率 (接近理论值) , 被认为是最具商业前景的水解方法。发酵过程:对水解产物 (五碳糖和六碳糖) 进行发酵, 获得乙醇。我们的原料是从总厂运输而来的经过预处理、水解后的生物质，在本厂直接进行发酵。2.2 乙烯合成工段纤维素制备生物乙醇的基本工艺可以分为预处理、水解、发酵等部分。预处理的目的是去除阻碍糖化和发酵的生物质内在结构, 粉碎木质素对纤维素的保护, 使之与生物酶充分接触, 取得良好的水解效果。目前, 酶水解以其较高的转化率 (接近理论值) , 被认为是最具商业前景的水解方法。发酵过程:对水解产物 (五碳糖和六碳糖) 进行发酵, 获得乙醇。乙烯合成工段主要包括生物乙醇精制单元、生物乙醇脱水反应单元、二氧化碳静电捕集单元。生物乙醇精制单元：包括膜分离塔和乙醇热泵精馏塔，自总厂来的1bar，25的生物乙醇经闪蒸罐（V0101）除去二氧化碳，罐底经泵（P0101）升压至1.1bar后送入膜分离塔，膜分离塔操作压力为1.1bar，脱去部分水后送入乙醇热泵精馏塔内，塔釜经闪蒸罐（V0102）后罐底送去污水处理厂，罐顶循环，塔顶经分流器（X0101）送入二步式脱水反应器，闪蒸罐(V0101)灌顶进入静电捕集器去除少量乙醇和水送去污水处理厂，并产出高纯度的二氧化碳。生物乙醇通过精馏提纯到90.95。生物乙醇脱水反应单元：精馏后的生物乙醇压力过低，经增压至10.1bar后送入乙醇换热器（E0104），出口温度为139.64，将其乙醇气化后送入二步式反应器内。生物乙醇通过二步式反应器转化率达到96.7%。得到的乙烯送入VAC合成工段。 二氧化碳静电捕集单元：闪蒸罐（V0101）顶部排出的二氧化碳送入静电捕集器（D02），经静电捕集器（D02）吸收后，塔顶送去污水处理，底部采出高纯度的二氧化碳产品。2.3 VAC合成工段乙酸乙烯酯合成工段主要包括乙烯气相氧化单元、HAC蒸发单元和废气处理单元，该工段对来自第一工段的乙烯水溶液与醋酸混合后进行气相氧化反应，氧化得到VAC，并进行二氧化碳吸收及乙烯回收，用于后续工段进行精制。乙烯气相氧化单元：来自第一工段的乙烯水溶液经加热炉（E0202）加热至175，进入列管式固定床反应器后进行气相氧化，乙烯与醋酸混合氧化后得到醋酸乙烯。HAC蒸发单元：总厂来的醋酸送入醋酸蒸发罐（T0201），使醋酸气化，用于后续工段与乙烯进行气相氧化反应。废气处理单元：自列管式固定床反应器来的反应气体冷凝至5，8的醋酸乙烯冷凝至液态，经过汽提塔（T0202），废气从塔顶流出，一部分循环至第二工段用于气相氧化，一部分通过吸收塔（T0203）将产生的二氧化碳吸收，并回收部分乙烯,同时对吸收剂进行解析将吸收剂循环利用。2.4 VAC精制工段自VAC合成工段来的HAC-VAC-乙烯混合物经粗分塔（T0301）升温至184，与乙烯分离，分离出来的乙烯送入吸收塔内，其余物料，经过减压后送入醋酸乙烯分离塔（T0302），塔顶流出VAC水溶液经过加热后送入VAC精馏塔（T0303），经VAC精馏塔（T0303）后，塔釜得到的产品VAC纯度99.90%，醋酸乙烯分离塔（T0302）塔釜流出HAC水溶液经过泵（P0301）升压至10.1bar后送入HAC热泵精馏塔（T0304），经HAC热泵精馏塔（T0304）后，塔釜得到的HAC送入缓冲罐。第三章 项目创新点3.1 原料创新本项目采用乙烯法合成醋酸乙烯路线，并以生物乙醇制备乙烯以解决石油乙烯成本过高问题。以宜州市广西广维化工有限责任公司的处理后的生物质为原料，生物酶催化产生生物乙醇，并利用二步式脱水生成乙烯，并且利用乙烯气相氧乙酰化合成醋酸乙烯酯。一方面合理解决了生物质没有市场，减轻玉米秸秆被焚烧污染环境的问题，另一方面更大程度的改变了传统的电石乙炔法产生废渣污染环境，降低能源的浪费，增加产值。总体而言，这是一个响应国家可持续发展经济方针的化工项目。近年来我国醋酸乙烯酯产能过剩，选择新型乙烯法代替传统乙炔作为原料可以在一定程度上解决生产醋酸乙烯能耗过大，原料废渣对环境污染大的问题，同时利用了新型的乙烯生产路线。3.2 工艺与碳排放在生物乙醇路线中，得到乙烯后，由两种不同的工艺路径，分别是液相法和气相法，液相法最早于1960年提出,前苏联发表研究报告,声称用氯化钯和乙酸钠在冰醋酸溶液中,通入乙烯加压密封静置过夜可制得醋酸乙烯酯。但由于该法的催化剂中的氯离子对生产装置有强烈的腐蚀性，现已被淘汰。第二种方法便是气相乙烯法，1968年第一套乙烯气相Bayer法装置在日本投产,1972年乙烯气相USI法装置也开车成功。 1998年BPAmoco公司开发出了流化床乙烯气相法Leap工艺,并于2001年在英国Hull地区采用该工艺建设了一套2.5万吨/年的生产装置。该装置的投资费用比同等规模采用传统工艺建设的装置降低约30%。 经过分析比较后，本项目创新地使用气相乙烯法，该工艺绿色环保，具有广阔的生产前景。本工艺的碳排放部分来源于乙烯合成工段，主要来自醋酸乙烯合成工段，其余部分来源于生产公用工程（蒸汽、电能等）所产生的碳排放。为了降低氧乙酰化工段的碳排放，本项目选用上海石化研究院研发的具有微孔结构的KAC-Pt-Pd-SiO2催化剂，相较于Bayer-和杂多化合物催化剂，醋酸乙烯酯选择性提高5-10，减少副产物CO2、醋酸甲酯和乙醛的生成，有效减少单产碳排放。此外，为了保护环境，本工艺采用静电捕集技术，获取99.98%的二氧化碳副产品。3.3 分离技术创新3.3.1 复合膜分离热泵精馏脱水技术乙烯合成工段中，在生物质被酶催化生成生物乙醇后，生物乙醇中还有较高的水分。过高的水分会对后续脱水合成乙烯反应产生不良影响，应通过先进的分离技术将生物乙醇进行提纯，但是由于生物乙醇的处理量太大，若使用能量分离剂则能耗会非常巨大，在考察了现有的工艺后，我们选用复合膜分离热泵精馏技术来解决这一问题。渗透汽化(Pervaporation，PV)膜分离方法是一种新兴环保、有望替代蒸馏、精馏的新型的分离方法，对于恒沸溶液或近沸体系以及常规方法分离困难或分离成本高的体系较适用。与传统的精馏、蒸馏和萃取等分离过程相比，渗透汽化技术不受汽液平衡的限制，具有分离过程简单、分离效率高、无二次污染等优势，能分离许多传统方法无法分离的体系。在发酵法生产乙醇的过程中，采用渗透汽化膜分离技术，可将发酵液中乙醇和水以及脱除，而营养物质、酵母菌和基质仍保留在发酵营养液中，若分离膜能选择性脱除乙醇，则可得到浓度较高的乙醇；另外，渗透汽化过程的能耗只有恒沸精馏的l3l2，能大规模降低分离过程的能耗，且不使用苯等夹带剂，在取代恒沸精馏及其他脱水技术上具有很大的经济优势，因此受到国内外研究者的普遍重视，渗透汽化膜与分子筛吸附复合脱水的示意图如图3-1所示。图3-1 渗透汽化膜与热泵精馏复合脱水发酵罐热泵精馏技术优先透醇膜乙烯合成反应器原料10%wt乙醇50%wt乙醇90%wt乙醇渗透汽化膜分离过程会发生相变，膜的上游是料液混合物，下游的透过侧是透过的蒸汽，因此，渗透汽化分离过程需要一定的热量，以促进渗透汽化分离过程的进行。水与乙醇会形成恒沸体系，制取高浓度乙醇时，需要分子筛脱水或恒沸精馏，这些过程的能耗都很高，所以，对于传统的分离方法分离困难或分离的成本较高或分离消耗的能量很高的混合物体系，特别是共沸物体系和热不稳定体系，渗透汽化膜分离特别有利。一定条件下，渗透汽化膜具有很高的选择性，但是，在渗透汽化过程中存在着浓差极化和膜污染现象，会使膜的渗透速率降低，故目前主要还处于实验室研究阶段，如渗透汽化膜的填充改性，制膜条件、过程条件的优化调整等。本工艺中膜分离塔的控制与模拟流程表如下：图3-2、图3-3复合渗透汽化膜与热泵精馏塔控制与模拟示意图3.3.2 静置倾析分离本项目的工艺采用的反应体系是用乙烯和醋酸作原料，在乙烯在合成醋酸乙烯酯时也会生成水，对反应产物用精馏塔进行粗分后，得到含水和醋酸乙烯酯的混合物。其中醋酸乙烯酯的摩尔分率为80%，水的摩尔分率为20%。通过查阅物性手册，并通过Aspen共沸物查询功能，发现醋酸乙烯与水在高浓度下存在共沸。因此使用常规精馏很难讲醋酸乙烯酯进行提纯，所以本团队考虑利用醋酸乙烯酯在水的溶解度的原理，在低浓度醋酸乙烯酯和水下形成分层的现象，将醋酸乙烯酯和水形成的两相溶液从通过倾析器分离，通过倾析器分离提纯后，醋酸乙烯酯中水含量低于5%，再通过精馏手段进行分离时能耗则大大降低。与现有工艺方法相比较，本工艺的采用醋酸乙烯酯与水的静置分层分离技术，简单易操作，且能耗较低，很好地解决了醋酸乙烯酯水含量高的问题，简化工艺流程，从而降低了设备投资和操作费用。3.3.3 控制系统创新精馏塔压力热旁路控制主要用于塔顶气相全冷凝的工况。其主要优点有：回流罐置于冷凝器之上可提供给回流泵较高的净正吸入压头；冷凝器可安装在地面，不需要设置支撑构架，降低了投资费用，且使冷凝器检修和清洗更加方便；调节阀安装在热旁路管线上，尺寸可大幅度降低。由于具有以上优点，热旁路控制塔压已被广泛用于石油化工装置中。在本项目中的醋酸精馏塔，由于回流罐的液位波动会引起冷凝器液位的变化，使回流罐和塔顶压力控制不稳定，故本团队决定使用热旁路控制使回流罐液位保持稳定。图3-4热旁路控制系统3.3.4 热泵技术在优化换热网络后未添加热泵技术时，组合曲线如图3-5所示。图3-5组合曲线（含复合脱水技术，不含热泵精馏）T0304如采用普通精馏，塔顶温度为177，塔底温度为212，塔顶塔底温度相差45，且由组合曲线图可以看出，在170和210左右存在较长的平台区，蓝色线的热流体平台表示T0304中间再沸器沸腾过程的相变热，红色线的冷流体平台表示T0304塔顶冷凝器冷凝过程的相变热，两者温差40左右，相差并不大，大于最小传热温差，因此为获得更大经济效益，可以采用热泵技术。结合以上原因，我们设计了塔顶汽相直接压缩式热泵精馏的方式进行有效的能量回收。塔顶汽相直接压缩式热泵精馏是以塔顶汽相为工质，通过外部压缩机提高塔顶汽相的能位，使其可以作为塔底再沸器的高温热源，从而减少公用工程的用量。这样，消耗少量电能（用以做功）便可以节省大量的冷量与热量，从而节能。通过对T0304塔顶蒸气进行加压升温，提高蒸气的温位，将其用于塔底再沸器的加热，其结构如图3-6所示。图3-6 热泵精馏模拟流程图COOLER-塔顶冷凝器 REBOILER-塔底再沸器 C1-压缩机 ASSREB-辅助冷凝器表3-1有无热泵技术对比表项目无热泵技术热泵技术冷公用工程能耗（kW）12666.291523.19热公用工程能耗（kW）12822.930压缩机功耗（kW）01679.81总能耗（kW）25189.223203由表3-1可知，考虑压缩机做功和冷却器能耗，热泵技术比无热泵技术节省能耗21986.22kW，节省幅度达87.28%。热泵技术节省热耗100%，节约冷耗87.97%。3.3.5 设备创新3.3.5.1醋酸乙烯精馏塔塔板创新由于醋酸乙烯精馏时，醋酸乙烯易发生自聚合，所以我们采用了新型复合斜孔塔板，防止醋酸乙烯发生自聚合堵塞孔道。复合斜孔塔板是将斜孔塔板的气相通道斜孔的排列方向做一定的调整,使板上气相对液相流动产生一定的推动作用,缩短液相在板上的停留时间,使板上液层厚度降低,板压降减小,从而达到增加液相处理能力的目的。试验表明,该塔板的板上液层厚度低、塔板压力降小、雾沫夹带量少,尤其适用于大液相负荷工况。复合斜孔塔板的主要特点有:处理能力更大;塔板阻力更低;保持了较高的板效率;结构简单,造价低;结构适用于易堵易自聚体系;塔板水平度要求高。图3-7复合斜孔塔板结构示意图3.3.5.2新型节能压缩机为了贯彻绿色节能的理念，本项目所用压缩机通过市场调查决定采用新型节能压缩机，该系列泵由上海阿特拉斯科普柯有限公司生产，使用了VSD+变速驱动技术，从而替代了以往高耗能的常规压缩机产品。由于传统的定速压缩机无法适应压缩气体需求的频繁波动，而阿特拉斯科普柯的变速驱动（VSD）能够通过自动调节电机转速来紧密匹配气量需求。压缩机体系中所有组件的设计，包括后弯式叶轮、碳环式气封和气导流叶片等，均能够显著减少压缩机组中的压降与泄漏，和普通压缩机相比，能耗最多降低可达7%。该设计使压缩机的整体效率提高，利用哈氏合金、钕铁硼永磁材料，使电机效率高、功率因数高及功率密度大、过载能力强，且温升低，噪声小，长期高温运行时可靠性高，无泄漏、防爆、耐腐蚀等特点，且可以在200下稳定运行。图3-8 新型压缩机3.3.5.3新型换热管本项目所采用的部分换热器中的换热管为无锡德利达换热器制造有限公司生产的双金属铜铝复合翅片管换热器。该公司所产的双金属铜铝复合翅片管换热器有以下特点：1.总传热性能好。翅片管换热器依靠内部工作介质相变来实现传热，在热管外侧的翅片，大大的增加了传热面积， 大大减小了两侧的对流换热热阻，用于低品位热能的回收非常经济；另外，翅片管换热器很容易实现流体管外垂直外掠流动和冷热流体的纯逆流流动，在不改变冷热流体入口温度的条件下，增大了冷热流体换热的平均温压。 2.冷、热流体两侧的传热面可自由布置。翅片管换热器的换热元件是翅片管，其蒸发段，冷凝段长度及翅化比按给定的传热量，流体温度，流量以及各流体的性质及清洁程度等各侧独立决定，两侧互不牵连。在结构上确保翅片管换热器能使用于温度，流量及清洁度相差悬殊的两种流体间的传热。 3.传热面局部破坏时，能确保两流体彼此不掺混.翅片管换热器在运行过程中，冷热两种介质完全分开，在运行过程中单根翅片管因为磨损，腐蚀，超温等原因发生破坏，也只是单根热管失效，而不会发生冷热流体的掺杂，并且单根翅片管损坏后更换方便。因此，更适用于易燃，易爆，腐蚀等流体的换热场合，且具有很高的可靠性。 4.有较高的防积灰堵灰能力 烟气在管外横掠流动换热，烟气的扰动性加强，再加上翅片管壁温高，管外始终呈干燥状态，因此不会结焦，不宜粘灰尘，能有效地防止堵塞。 5.具有高效的抗低温腐蚀能力.当翅片管换热器用于腐蚀性烟气的余热回收时，可以通过调整传热面积来调整换热管管壁温度。使换热管尽可能避开最大的腐蚀区域。综合节能与经济效益，我们团队决定采用这种换热管。图3-9 新型双金属翅片换热器3.3.5.4醋酸乙烯合成反应器结构创新 由于乙烯合成醋酸乙烯的反应为放热反应，为了使反应器中的催化剂不因为温度过高而失活，并且考虑到合成反应的温度在反应列管内分布不均匀，我们采用比热较高的二甲基硅油对反应器进行移热，再使用加压水对热二甲基硅油进行冷却，同时制备低压蒸汽供其他设备使用。由于二甲基硅油的粘度较大，所以我们采用圆盘-圆环型折流板，其结构为圆环形加圆盘形折流板交替排列，此结构的折流板压降较低，减小了旁路流动，可以使换热更加均匀。其结构如图3-10所示。图3-10醋酸乙烯反应器内部结构为了能量的循环利用，经过换热后的二甲基硅油将被低压蒸汽冷凝水进行冷却，冷凝水形成的蒸汽将前往公用工程管网进行利用。冷却系统如图3-11所示。图3-11 二甲基硅油冷却系统第四章 换热网络优化及节能本项目通过使用Aspen Energy Analyzer V9软件，完整绘制了实施热集成技术前后的过程组合曲线图，分析了夹点温度与节能综合经济效益（能耗成本和装置成本）的关系，以此为依据选定了合理的夹点温度，先分别对三个车间各个工艺流股以及公用工程进行热量的匹配，以节能综合经济效益为目标进行换热网络优化设计，去除回路、不经济的小换热器、距离太远管路成本过高的换热关系，综合考虑能量和设备换热面积变化对于总投资的影响关系。然后调试设计出全装置最优的冷热流股匹配方案。并将换热网络方案应用到工艺流程设计中。初始换热网络及优化后最终换热网络图4-1优化前的设计方案图4-2优化后的设计方案在优化后，分析换热网络发现T0304如采用普通精馏，塔顶温度为177，塔底温度为212，塔顶塔底温度相差45，且由组合曲线图可以看出，在170和210左右存在较长的平台区，蓝色线的热流体平台表示T0304中间再沸器沸腾过程的相变热，红色线的冷流体平台表示T0304塔顶冷凝器冷凝过程的相变热，两者温差40左右，相差并不大，大于最小传热温差，因此为获得更大经济效益，可以采用热泵技术。结合以上原因，我们设计了塔顶汽相直接压缩式热泵精馏的方式进行有效的能量回收。塔顶汽相直接压缩式热泵精馏是以塔顶汽相为工质，通过外部压缩机提高塔顶汽相的能位，使其可以作为塔底再沸器的高温热源，从而减少公用工程的用量。这样，消耗少量电能（用以做功）便可以节省大量的冷量与热量，从而节能。通过对T0304塔顶蒸气进行加压升温，提高蒸气的温位，将其用于塔底再沸器的加热，其结构如图4-3所示。图4-3热泵精馏模拟流程图图4-4加入热泵技术后的设计方案从整个工艺流程来看，本项目需要较大量的冷公用工程，热量有极大的盈余，在充分考虑物流间换热的基础上，利用一些温位较高的热物流使一些工艺流体发生系相变，极大的节省了所需公用工程的用量，达到最终回收能量，节能降耗的目的。最终的节能优化结果对比如表4-1所示。表4-1 节能优化结果对比项目冷公用工程/MW热公用工程/MW总计/MW直接公用工程220.2252.1472.3换热网络设计125.95126.44252.39优化后使用热泵技术91.0289.62180.64能耗减少量/%58.764.561.8第五章 设备设计本项目主要根据Aspen的模拟结果以及经验对乙烯二段反应器R0101和VAC合成反应器R0201、分离塔T0302以及换热器E0104和E0305进行了设计和计算。此外利用SW6-2011软件对流程中的VAC合成反应器进行了工艺设计、基本参数设计、流场模拟和机械强度校核，充分利用反应过程放热，设计撤热系统，提高能量利用率，利用SW6-2011对乙烯分离塔T0301以及分离塔T0302塔设备进行了强度校核，利用Aspen Plus对所有塔进行了参数设计、水力学校核，并对填料塔的填料、分布器，筛板塔的塔板类型、塔板排布方式等细节进行了选择和设计。利用Exchanger Design and Rating对全部的换热器进行了工艺设计、选型、基本参数设计，并用SW6-2011进行了换热器E0104和E0305的强度校核。此外还对泵、闪蒸罐、气液分离罐、压缩机、储罐、缓冲罐、回流罐、管路等设备进行了设计选型。具体详见设备设计及选型说明书以及设备选型一览表。第六章 自动控制本工厂为广西广维化工有限责任公司10万吨/年醋酸乙烯生产项目，涉及易燃易爆、危险的化工生产，且部分反应为强放热反应，应配套可靠、先进的控制方案。厂区内的生产装置、公用工程及辅助设施利用DCS集散控制系统进行集中操作、控制和管理。此外，为了应对生产过程中可能发生的危险，全厂采用了ESD紧急停车系统，事故一旦发生能够得到有效控制，充分保障了生产过程安全。选择的控制系统除满足以上要求之外，还从醋酸乙烯、高品质乙烯产品的生产规模、系统投入、系统性能及实用性等多方位考虑。设计中对各工段详细绘制了P&ID工艺管道及仪表流程图，具体详见AutoCAD图纸源文件及项目图纸。第七章 车间厂区布置7.1. 车间布置对于车间整体布置，主要考虑设备布置安全及施工方便；对于车间设备平立面布置，以工艺为主导，采取流程式布置的方式。在保证水平和垂直方向上的连续性，减少物料的交叉往返的同时；尽可能充分利用厂房的垂直空间布置设备，做到经济合理；最后本项目按照相关国家标准以及流程模拟结果进行车间设备平立面布置，具体详见AutoCAD源文件及项目图纸集。本项目设计过程中采用AutoCAD Worx软件对醋酸乙烯酯精制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及管道轴测图。具体详见AutoCAD Worx源文件及项目图纸集。醋酸乙烯酯精制车间AutoCAD Worx配管图如图5-1所示：图5-1 醋酸乙烯酯精制车间三维配管图图5-2 醋酸乙烯酯精制车间管路图7.2 厂区布置本厂拟建在南宁明阳工业区，厂区占地面积150000m2。总图设计时充分考虑与总厂原有布局的协调统一。合理确定安全防火间距，优化管廊排布，充分保证了安全生产、人车分离、节约用地、合理绿化等要求。本厂按照生产功能分区集中布置，分为储运区、生产区、辅助生产区、厂前区及其他设施等。区域间以绿化带及公路进行隔开，以保证安全，为职工提供货良好、适宜的生产生活条件。在设计过程中，先用Au