广东石油化工学院-烯时代

团队成员：黄小婵刘洪彬黄健敏凌高业林金鸿指导老师：陈辉黄燕青,2018“宏达威-东方仿真杯”第十二届全国大学生化工设计竞赛,110kt/aMethylMethacrylateProject,惠州炼化年产11万吨甲基丙烯酸甲酯项目,广东石油化工学院,烯时代团队,黄小婵,文档整理、环境安全、厂区布置,刘洪彬,凌高业,林金鸿,文档整理、工艺设计、设备选型,文档整理、工艺模拟、设备选型,文档整理、经济分析、控制设计,机械制图、厂区布置、厂区建模,黄健敏,2,目录Contents,项目概述ProjectIntroduction,工艺系统ProcessSystem,设备选型EquipmentSelection,厂区厂址FactoryLayout,环境&安全EnvironmentandSafety,经济分析EconomicAnalysis,项目总结ProjectSummary,1,2,3,4,5,6,7,3,1.1项目背景,1.2市场分析,1.3厂址定位,1.4产品方案,4,政策导向,关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案印发，到2020年，我国全国范围将推广使用车用乙醇汽油。,面临问题,当推广应用乙醇汽油而不再需要甲基叔丁基醚（MTBE）类的辛烷值添加剂后，需要利用异丁烯生产其他既有使用价值又有市场需求量的下游产品。,1.1项目背景,国家大气污染防治行动计划：强化移动源污染,5,1.2市场分析,全球产能持续增长,2011-2020年全球MMA产能及预测图/万吨,6,1.2市场分析,MMA市场缺口大，自给率低,7,万吨,1.2市场分析,MMA产品消费占比提高了30.9%，具有良好的市场前景,8,1.3厂址选择,惠州大亚湾石化区,湛江临港工业区,茂名石化工业园区,9,区位优势,政策优惠,原料充足,市场广阔,交通便利,1.3厂址选择,10,1.3厂址选择,惠州大亚湾石化区,11,1.4产品方案,2016-2017年我国MMA新增产能表,12,1.4产品方案,20万吨抽余C4,10万吨TBA,7万吨高纯IB,11万吨MMA,塑料助剂,表面涂料,PMMA片材,有机玻璃,13,2-工艺系统ProcessPresentation,14,腐蚀设备、污染环境,副产物多、催化剂要求高,原子利用率高、流程简单,15,原料预处理,异丁烯,99.5%,IB氧化酯化,MMA精制,高纯MMA11万吨,甲醇回收,粗MMA,93%甲醇,粗甲醇,抽余C4+水,2.2工艺流程,16,2.2工艺流程,原料预处理单元,静态混合器,水合反应器,反应精馏塔,叔丁醇分离塔,反应精馏塔,异丁烯精制塔,高纯异丁烯,抽余C4+水,剩余C4组分,创新点：抽余C4和水混合进料节约成本适应市场变化,创新点：采用新型文丘里静态混合器,1.文丘里管2.喉部3.第二液体入口4.第二液体分布环5.第二液体分布孔6.固定轴7.导流叶轮8.导向叶片9.反射托盘10.导流板11.连接板,强化混合提高传质效果,17,2.2工艺流程,原料预处理单元,静态混合器,水合反应器,反应精馏塔,叔丁醇分离塔,反应精馏塔,异丁烯精制塔,高纯异丁烯,剩余C4组分,抽余C4+水,创新点：采用新型填料减少操作压力增加转化率简化结构,18,粗MMA,2.2工艺流程,IB氧化酯化单元,高纯异丁烯,氧化反应1#器,氧化反应2#器,水吸收塔,共沸精馏塔,氧化酯化反应器,水,氧气等,甲醇,创新点：采用新型反应器减少反应器体积增大转化率增加生产能力,1.壳体2.进料3.出料口4.上绝热反应床层5.等温反应床层6.下绝热反应床层7.换热列管8.上管板9.下管板10.第一气体混合分布器11.多孔壁板12.第二气体混合分布器13.冷却介质进口14.冷却介质出口,19,粗MMA,2.2工艺流程,IB氧化酯化单元,高纯异丁烯,氧化反应1#器,氧化反应2#器,水吸收塔,共沸精馏塔,氧化酯化反应器,水,氧气等,甲醇,创新点：采用新型杂多酸催化剂增加转化率缩短反应时间,20,2.2工艺流程,MMA精制单元,气液分离罐,萃取塔,粗MMA,废气,正己烷回收塔,产品精制塔,正己烷,正己烷,MMA产品,甲醇混合液,加强分离效果结构简单,21,创新点：增设振动器加强分离效果结构简单,1.气体收集罐2.第二连接管3.出气接口4.罐体5.第一连接管6.液体收集罐7.出液接口8.固定接口9.密封阀11.气液混合进口,2.2工艺流程,MMA精制单元,气液分离罐,萃取塔,MMA反应液,废气,正己烷回收塔,产品精制塔,正己烷,废液,MMA产品,甲醇混合液,创新点：采用新型塔板增加操作弹性不易堵塞,1.塔板2.出气阀3.磁铁4.空楔形顶面5.侧面6.出气孔7.挡钩,增加操作弹性不易堵塞,22,2.2工艺流程,甲醇回收单元,热泵精馏塔,闪蒸罐,甲醇精制塔,甲醇循环液,高纯甲醇,废水,气体冷凝回流,粗甲醇,23,2.2工艺流程,24,项目其他工艺特色,1.外筒2.内筒3.挡环4.压套5.气嚢6.气咀7.充气装置8.螺栓9.阀体10.引气孔11.阀室12.阀杆13.阀盖14.密封圈15.阀座16.阀芯17.密封18.出气孔,新型补偿节能技术,新型管壳式换热器,1.换热管2.进液口3.出液口4.冷水出口5.冷水进口6.弓形折流板7.螺旋折流板,新型氧化反应系统,增加转化率改善产品质量,24,异丁烯氧化反应器,泵,除水系统,2.1工艺流程,创新点小结,采用新型静态混合器,采用新型规整填料,采用新型氧化反应系统,采用新型杂多酸催化剂,采用新型组合型塔板,采用热泵精馏技术,25,2.3物料&能量衡算,MMA工艺,原料预处理单元,26,2.3物料&能量衡算,异丁烯氧化酯化单元,MMA工艺,27,2.3物料&能量衡算,MMA精制单元,MMA工艺,28,2.3物料&能量衡算,MMA工艺,甲醇回收单元,29,入方(Input),出方(Output),30,31,32,33,34,节能技术热泵精馏,35,温度,流量,压力,液位,36,控制系统ControlSystem,安全Safe,快速Quick,准确Accurate,稳定Stable,37,单闭环比值控制,温度-流量串级控制,38,温度检测,压力检测,塔顶压力-流量串级控制,塔底液位-流量均匀控制,39,40,防喘振的分程控制方案,41,SIS安全仪表控制系统,42,机械校核Mechanicalchecking,采集数据，分析任务CollectData&TaskAnalysis,对比选型ContrastSelection,结构设计MechanicalDesign,AspenPlus,Sulpak,SW6-2011,GB150-2011钢制压力容器,AspenExchangerDesignRating,智能选泵,机械设计手册,化工工艺设计手册,3-设备选型EquipmentDesign,43,R0201反应器设计条件,R0201反应器设计结果,R0201反应器装配图,44,反应器一览表（共4个）,45,AspenV9.0设计,SW6强度校核,选择依据标准,设计结果,T0202共沸精馏塔设计,46,T0202共沸精馏塔设计,47,最大负荷塔板的负荷性能图,塔设备一览表（共11个）,48,换热器一览表（共33个）,49,泵一览表（共29台）,50,压缩机一览表（共3台）,51,容器一览表（共29个）,52,部分管道一览表,53,4-厂区布置PlantLayout,54,4-厂区布置PlantLayout,55,辅助生产区,辅助生产区,生产区,装卸区,生活行政区,储罐区,物流线,人流线,生产集中物流合理,逃生通道,原料预处理车间,设备平面布置图EL+0.000m,第一层,第二层,设备平面布置图EL+6.000m,设备平面布置图EL+12.000m,第三层,56,车间剖面图A-A面,车间剖面图B-B面,57,车间剖面图C-C面,58,原料预处理车间三维效果图,59,原料预处理车间轴测图,60,61,5-安全与环境SafetyAndEnvironment,三废治理Wastetreatment,环境风险评价RiskSystem,安全评价Safety,噪声预测评价NoiseSystem,62,HAZOP,偏差波动deviation,解决对策countermeasures,引导词：MORE、LESS、NO、OtherThan,工艺参数：温度、压力、液位偏差=引导词+工艺参数,63,64,异丁烯储罐泄漏ALOHA模拟,蒸汽云中毒模拟,蒸汽云闪点模拟,蒸汽云爆炸模拟,喷火热辐射模拟,BLEVE火球爆炸模拟,65,66,废水,废气,废渣,锅炉房烟气MAL吸收塔尾气共沸精馏塔尾气气液分离罐尾气无组织排放,大孔磺酸型催化剂钼铋系催化剂磷钼酸杂多酸催化剂生活垃圾,烃类废液含甲醇废液含酯废水生活污水,67,68,容易造成二次污染,操作不稳定,能耗小不适合含尘的气体,净化效率高防止火灾及爆炸事故发生,69,烟气脱硝,SCR工艺所用还原剂为液氨，危险性较高。,70,5.3.1废气处理,烟气脱硝,改进措施:SCR工艺混合SNCR-SCR工艺,提高用氨安全性占地面积减小成本减少11%,71,5.3.1废气处理,电袋除尘器稳定性较差，投资较高。,烟气除尘,72,5.3.1废气处理,改进措施:选用布袋除尘器,投资减少50万元减少占地面积,烟气除尘,73,5.3.1废气处理,CO2减排,74,5.3.1废气处理,净化后废气满足石油炼制工业污染物排放标准（GB31570-2015）中表3大气污染物排放指标。,废气处理结果,75,5.3.1废气处理,废液处理流程图,一体化工艺,76,5.3.2废液处理,污水净化后已满足石油炼制工业污染物排放标准（GB31570-2015）中表1的相关标准,废液处理结果,77,5.3.2废液处理,金属钼回收,78,5.3.3废固处理,沉镍,金属铋、钴、镍回收,79,磷钼杂多酸回收,80,5.3.3废固处理,废固处理一览表,废固处理结果,81,5.3.3废固处理,噪声高分贝区主要集中在厂区，对厂区外基本无影响。,82,小结,环境,符合清洁生产要求，污染防治措施可行，对环境影响较小，不会改变拟建地的环境功能区要求，本项目在拟建地的建设是可行的。,安全,运用ALOHA软件对储罐泄露进行模拟，发生事故对周边单位生产、经营活动和居民生活的影响均处于可接受的程度。,采取合理的三废处理措施，经处理均达到排放标准。,运用HAZOP分析辨识系统主要危险源，找出系统设计潜在的薄弱环节，提出预防改进措施。,83,6-经济评价EconomicEvaluation,财务核算FinancialAccounting,财务评价FinancialEvaluation,不确定性分析UncertaintyAnalysis,1,2,3,84,单位：万元,85,准,销售收入,MMA销售收入245491.6,生产成本,成本合计：17775.6,收入合计：245491.6,销售收入,单位：万元,86,静态投资回收期,静态回收期：4.1年,动态回收期：4.7年,累计现金流量和累计折现现金流量图,87,静态盈利指标,投资利润率,投资利税率,资本金利润率,行业标准,行业标准,行业标准,88,财务净现值NPV5.52亿元,内部收益率28%,动态回收期4.7年,动态盈利指标,89,盈亏平衡分析Break-EvenAnalysis,盈利区,90,盈亏平衡分析,年产1.26万吨开工率：12%,敏感性分析,生产成本,91,具有良好的抗风险能力,92,原料方案创新,原料资源化利用创新提高原料利用率,11万吨高纯MMA,反应技术创新,原料预处理工段采用新型静态混合器氧化酯化工段采用新型组合式固定床反应器氧化酯化工段采用新型杂多酸催化剂,分离技术创新,原料预处理工段采用新型规整填料氧化酯化工段采用新型气液分离罐MMA精制工段采用新型组合型塔板,节能降耗创新,热泵精馏技术全厂换热网络,环保技术创新,过程设备创新,控制系统,控制系统,SIS安全仪表系统DCS集散控制,7-项目总结ProjectSummary,二氧化碳减排、废气脱硝除尘一体化系统处理废液改进系统回收废固,改善了反应器换热死区结构采用抗汽蚀离心泵采用高效能管壳式换热器采用不结垢板壳式换热器,93,采用抽余C4+水为原料，年产11万吨MMA。原料方案灵活可调，具有市场抗风险能力。,MMA工艺以日本旭化成工艺技术为基础，同时在工艺、催化剂、过程和设备强化、节能降耗、环境保护、安全控制等方面进