Analysis,Synthesis,andDesignofChemicalProcesses化学工业特点分析

1、Analysis,Synthesis,andDesignofC hemicalProcesses化学工业特点分 析 化学工业的特点化学工业的特点 n化学工业是国民经济支柱产业化学工业是国民经济支柱产业 能源和原材料工业，生产过程是最典型的物质转化过程。能源和原材料工业，生产过程是最典型的物质转化过程。 n20102010年全国化工总产值年全国化工总产值 8.88 8.88 占工业总产值占工业总产值 12.7%12.7%；经济总量；经济总量 位居世界第二，是产能大国，非技术强国位居世界第二，是产能大国，非技术强国 n化工能耗基数大：化工能耗基数大：20092009年化工全行业能源消耗占全国总量年

2、化工全行业能源消耗占全国总量 15.215.2，占工业能源消耗量，占工业能源消耗量 22.622.6 化工既是能源消耗者又是能源提供者。化工既是能源消耗者又是能源提供者。 渗透到社会建设、人民生活、国防等各个领域渗透到社会建设、人民生活、国防等各个领域 n化学工业的地位化学工业的地位 Analysis,Synthesis,andDesignofC hemicalProcesses化学工业特点分 析 n乙烯工业是石油化工的乙烯工业是石油化工的“龙头龙头” ” 和发展标志。和发展标志。 n我国乙烯产能我国乙烯产能 14301430万吨，居世界第二，但自给率仅有万吨，居世界第二，但自给率仅有 404

3、0。迫切需要发展有竞争力的乙烯工业。迫切需要发展有竞争力的乙烯工业。 n预计到预计到20202020年我国将新建年我国将新建 68 68 套百万吨级乙烯工程，套百万吨级乙烯工程， 一套百万吨乙烯需投资约一套百万吨乙烯需投资约 200200亿元亿元 。 约有约有7575化工产品化工产品 来自乙烯工业生产来自乙烯工业生产 化学工业的特点化学工业的特点 Analysis,Synthesis,andDesignofC hemicalProcesses化学工业特点分 析 n现有现有 26 26 套乙烯装置套乙烯装置“工艺包（关键技术）工艺包（关键技术）” ” 全部从国全部从国 外引进，缺乏自主创新技术；

4、外引进，缺乏自主创新技术； n由于缺乏优化运行技术，与国际先进水平相比，装置由于缺乏优化运行技术，与国际先进水平相比，装置 能耗平均高能耗平均高 20% 20% 左右、主要产品收率低左右、主要产品收率低 4 4； n即使同类引进的乙烯装置，其运行水平亦参差不齐，即使同类引进的乙烯装置，其运行水平亦参差不齐， 能耗差异为能耗差异为 1313 左右；左右； n产品存在结构性过剩。国内聚烯烃产品存在结构性过剩。国内聚烯烃低端产品过剩，高低端产品过剩，高 端技术及产品仍然依赖引进。端技术及产品仍然依赖引进。 我国乙烯工业面临的主要问题：我国乙烯工业面临的主要问题： 化学工业的特点化学工业的特点 Ana

5、lysis,Synthesis,andDesignofC hemicalProcesses化学工业特点分 析 化学工业特点 产产 品品 液 气天然气天然气/ /油气油气 固煤炭煤炭 固生物质生物质 固矿产资源矿产资源 石油石油 炼制炼制 平台化学品平台化学品 燃料燃料 精细化学品精细化学品 日用化学品日用化学品 动力动力/ /电力电力 精细化学品精细化学品 日用化学品日用化学品 化学转化化学转化 平台化学品平台化学品 燃料燃料动力动力/ /电力电力 种类繁多、构成复杂 加工路径多变、流程 冗长、设备种类繁杂 Analysis,Synthesis,andDesignofC hemicalProc

6、esses化学工业特点分 析 化学工业特点 1.装置型工业 设备投资占产能的设备投资占产能的151525%25% 2.资金密集型工业 投资大、维修费高、流动资金占用时间长投资大、维修费高、流动资金占用时间长 3.技术密集型工业 产品繁多、原料广泛、工艺技术具有多样性复杂性产品繁多、原料广泛、工艺技术具有多样性复杂性 4.资源和能源密集型工业 原料成本是产品成本的主要构成，能耗为产值的原料成本是产品成本的主要构成，能耗为产值的15-20%15-20%。平均能耗高。平均能耗高 于国际先进水平于国际先进水平15%15%25%25%。如：乙烯工业，。如：乙烯工业，20102010年国内平均综合能年国内

7、平均综合能 耗耗628628千克标油千克标油/ /吨，国外已达吨，国外已达500500千克标油千克标油/ /吨。吨。 5.高污染行业 废水、废固、废气排放分别居全国工业排放量第废水、废固、废气排放分别居全国工业排放量第1 1、5 5、4 4位。位。 6.高危险行业 安全事故频发，有毒、腐蚀、高温高压、低温真空安全事故频发，有毒、腐蚀、高温高压、低温真空 Analysis,Synthesis,andDesignofC hemicalProcesses化学工业特点分 析 化学工业特点 装置大型化 乙烯单套装置百万吨级别有: 天津石化天津石化 100100万吨万吨/a/a（乙烯裂解装（乙烯裂解装 置

8、为国内规模最大单套装置，置为国内规模最大单套装置，4545 万吨万吨/a/a聚丙烯为全球规模最大的聚丙烯为全球规模最大的 单套装置）单套装置） 独山子独山子 100100万吨万吨/a /a 镇海炼化镇海炼化 100100万吨万吨/a/a 茂名石化茂名石化 100 100 万吨万吨/a/a 炼油单套装置千万吨级别有: 中海油惠州炼油中海油惠州炼油12001200万吨万吨/a/a 大连石化大连石化 10001000万吨万吨/a/a 大连西太平洋石化大连西太平洋石化 10001000万吨万吨/a/a 青岛炼油化工有限公司青岛炼油化工有限公司10001000万吨万吨/a/a 独山子石化公司独山子石化公

9、司10001000万吨万吨/a/a 广西石化广西石化 10001000万吨万吨/a/a 四川石化四川石化 10001000万吨万吨/a/a 台湾中油股份有限公司台湾中油股份有限公司12001200万吨万吨/a /a 和和15001500万吨万吨/a/a各一套各一套 Analysis,Synthesis,andDesignofC hemicalProcesses化学工业特点分 析 Analysis,Synthesis,andDesignofC hemicalProcesses化学工业特点分 析 Analysis,Synthesis,andDesignofC hemicalProcesses化学工

10、业特点分 析 化学工业特点 技术密集型工业加工路径冗长、品种繁多加工路径冗长、品种繁多 石油 开采 原油 常常 压压 蒸蒸 馏馏 减减 压压 蒸蒸 馏馏 合成气合成气蒸汽转化蒸汽转化 油气伴生气油气伴生气 热裂解热裂解 甲烷甲烷 乙烷乙烷 丙烷丙烷 丁烷丁烷 戊烷戊烷 乙烯乙烯 催化裂化催化裂化 炼厂气炼厂气 液化石油气液化石油气 苯、甲苯、二甲苯苯、甲苯、二甲苯催化重整催化重整 丙烯丙烯 正丁烯正丁烯 异丁烯异丁烯 加氢裂化加氢裂化 生产乙烯裂解原料生产乙烯裂解原料 加氢减压油加氢减压油 正丁烷、异丁烷正丁烷、异丁烷 生产乙烯裂解原料生产乙烯裂解原料 重柴油重柴油 氯代甲烷氯代甲烷 乙烯乙烯

11、 醋酸醋酸 乙烯下游产品乙烯下游产品 干气干气 拔顶气拔顶气 聚氨酯树脂、表面活性剂聚氨酯树脂、表面活性剂 合成纤维、合成纤维、ABSABS树脂、增树脂、增 塑剂、医药、溶剂、甘油塑剂、医药、溶剂、甘油 生产乙烯裂解原料生产乙烯裂解原料 溶剂、酚醛树脂溶剂、酚醛树脂 农药、医药等农药、医药等 轻柴油轻柴油 轻柴油轻柴油 煤油煤油 减压馏分油减压馏分油 减压渣油减压渣油 顺酐、合成橡胶、抗氧剂顺酐、合成橡胶、抗氧剂 乙烯、丙烯、表面活性剂乙烯、丙烯、表面活性剂 甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲酯 Analysis,Synthesis,andDesignofC hemicalProcesses化学工业特

12、点分 析 惠州炼油厂工艺简图 Analysis,Synthesis,andDesignofC hemicalProcesses化学工业特点分 析 煤炭资源洁净利用过程煤炭资源洁净利用过程 系统技术路线图系统技术路线图 煤炭煤炭 液化液化 气化气化 焦化焦化 化工化工 发电发电 焦炭焦炭 煤焦油煤焦油 煤气煤气 直接液化直接液化 间接液化 柴油柴油汽油汽油车用燃油车用燃油 FTFT 柴油柴油 异丁醇异丁醇 、异丁烯 异丁烯 乙烯乙烯 、丙烯 丙烯PEPE、PPPP 甲醛甲醛聚甲醛聚甲醛 、甲醛树脂 甲醛树脂 甲醇甲醇 甲酸甲酸 甲酸甲酯甲酸甲酯 醋酸酐醋酸酐 醋酸醋酸 草酸草酸 二甲醚二甲醚 氢

13、气氢气 气化燃烧气化燃烧 直接燃烧直接燃烧 IGCCIGCC PCPC CFBCCFBC PFBCPFBC -CC CC 电力电力热热 合成气合成气 Analysis,Synthesis,andDesignofC hemicalProcesses化学工业特点分 析 天天 然然 气气 合成气合成气 氨氨尿素尿素 甲醇甲醇乙酸、甲酸甲酯、醋酐、甲酸、甲醛等乙酸、甲酸甲酯、醋酐、甲酸、甲醛等C1C1化学品化学品 C1C6C1C6混合醇混合醇 人造液体燃料人造液体燃料 蒸汽转化蒸汽转化 氨氧化氨氧化氢氰酸氢氰酸 裂解裂解 炭黑炭黑 氯化、硝化、硫化氯化、硝化、硫化 甲烷的各种衍生物甲烷的各种衍生物 乙

14、炔乙炔乙炔化学品乙炔化学品 选择性氧化选择性氧化 甲醇、甲醛甲醇、甲醛 有氧或无氧转化有氧或无氧转化 芳烃芳烃 氧化偶联氧化偶联 乙烯、乙烷乙烯、乙烷 双酚双酚A A 染料中间体染料中间体 甲苯二异氰酸酯甲苯二异氰酸酯 苯酐苯酐 天然气化工产业链 Analysis,Synthesis,andDesignofC hemicalProcesses化学工业特点分 析 醋酸乙烯酯 醋（酸）酐 阿司匹林 醋酸纤维素 除莠剂 羧甲基钠 氯醋酸 纤维素 醋酸乙酯 氢硫基醋酸 醋酸 调味品 醋酸盐 香料 溶剂 聚醋酸乙烯酯 醋酸乙烯酯 聚氯乙烯-醋酸乙烯酯 树脂 乙酰乙酸乙酯 双乙烯酮 色酚AS-G 1，3，

15、5吡唑酮 醋酸的部分产品树 Analysis,Synthesis,andDesignofC hemicalProcesses化学工业特点分 析 1. 乙炔 2. 乙醇 乙醛 3. 乙烯 乙 酸 4. 丁烷 5. 甲醇 水合 氧化 氧化 氧化 氧化 羰基化 乙酸（醋酸）的原料路线 Analysis,Synthesis,andDesignofC hemicalProcesses化学工业特点分 析 化学工业特点 高危险行业 l化学品的危险性 易燃、易爆；易燃、易爆； 有毒、腐蚀有毒、腐蚀 l化学反应危险性 氧化、还原、硝化、氧化、还原、硝化、 磺花、聚合磺花、聚合 l运行过程危险性 流程复杂、高温高

16、压、工况波动流程复杂、高温高压、工况波动 生产事故导致的人员伤害和财产损失 十万从业十万从业 人员事故人员事故 死亡率死亡率 我国安全事故造我国安全事故造 成的直接经济损成的直接经济损 失失(2006)(2006) 我国我国美美 国国 总值总值( (亿亿 元元) ) 占行业占行业 GDP 工矿商工矿商 贸行业贸行业 3.92.1 2400 3% 化工化工/ /石石 化行业化行业 12.44.0 750 5% Analysis,Synthesis,andDesignofC hemicalProcesses化学工业特点分 析 Safety Issues in DesignSafety Issues

17、 in Design Analysis,Synthesis,andDesignofC hemicalProcesses化学工业特点分 析 化工行业是我国社会经济发展的重要支柱产业，产值1.5万亿 元，占工业总产值的12. 近年来我国化工行业的规模、产值和 利润均以20%以上的增速发展。主要化工产品生产规模居世界 前三位。 化工生产涉及高温高压和各种化学品，设备爆炸、物料泄漏 等事故常有发生，危及人身安全，生产损失巨大，环境污染严 重。 17 Analysis,Synthesis,andDesignofC hemicalProcesses化学工业特点分 析 1984年 印度 UniCarbon农

18、药厂毒气泄漏，2万人死亡，20多万人中毒，5万 人失明，10万人终身致残。 1997年 北京东方化工厂爆炸事故，8人遇难，经济损失十多亿人民币。 2000年 科威特 Al-Ahmedhi 炼油厂爆炸事件，损失4亿美元。 2005年 美国德州BP炼油厂爆炸，15死亡，180人受伤，损失逾15亿美元。 2005年 吉林石化双苯厂爆炸事故，68人伤亡。硝基苯泄漏流入松花江，大 面积流域被污染，影响人民生活，造成重大的国际影响。 重大化工安全事故案例 18 Analysis,Synthesis,andDesignofC hemicalProcesses化学工业特点分 析 2003年12月23日，重庆市

19、开县的川 东北气矿16号井发生特大井喷事 故，大量含有剧毒硫化氢的天然 气四处弥漫。243人中毒死亡， 2142人入院治疗、65000人被紧急 疏散安置。此次灾难造成的直接 经济损失高达6400余万元。 2004年4月16日，重庆天原化工厂 冷凝管破裂，氯气罐发生爆炸， 导致氯气外泄。该厂位于人口稠 密地区，氯气的毒性较强，共造 成9人死亡，15万群众被转移。 Analysis,Synthesis,andDesignofC hemicalProcesses化学工业特点分 析 l 2006年7月28日，江苏射阳 氟源化工厂石化车间，氟 化反应釜发生爆炸，死亡 人，受伤人，疏 散群众多人； l 2

20、006年6月16日，安徽盾安 化工有限公司发生爆炸， 造成至少人死亡， 人受伤； l 2006年月日，宁夏鑫尔特化学有限公司发生液氯泄漏事故，导 致123人中毒； l 2007年5月11日13时28分，中国化工集团公司沧州大化TDI公司硝化 装置发生爆炸事故，5人死亡，80人受伤，几千名群众疏散转移。 Analysis,Synthesis,andDesignofC hemicalProcesses化学工业特点分 析 21 一、立项依据 我国我国20062006年年 工矿商贸行业安全事故损失工矿商贸行业安全事故损失24002400亿元，占行业亿元，占行业GDPGDP的的3%3%。 其中石油化工安

21、全事故损失其中石油化工安全事故损失 750750亿元，占行业亿元，占行业GDPGDP的的5 5。 生产事故导致的人员伤害和财产损失 化工事故死亡人数 中国：2002-2007年均 298人 美国：2001-2006年均 52人 发达国家(2002年)10万人死亡率 4.0 英国英国 0.90.9 澳大利亚澳大利亚 2.02.0 德国德国 2.92.9 美国美国 4.24.2 日本日本 4.54.5 中国 全行业全行业1010万人死亡率万人死亡率 9.09.0 工矿商贸业工矿商贸业3.9 3.9 化学工业化学工业 12.412.4 1 1交通运输业；交通运输业； 2 2采矿业；采矿业； 3 3化

22、学工业。化学工业。 Analysis,Synthesis,andDesignofC hemicalProcesses化学工业特点分 析 化学工业生产安全问题的特征：化学工业生产安全问题的特征： 化工生产涉及大量易燃易爆化学；化工生产涉及大量易燃易爆化学； 大多化工原料和产品具有毒性和污染性；大多化工原料和产品具有毒性和污染性； 化工生产过程和装置多处于高温高压；化工生产过程和装置多处于高温高压； 许多化工反应过程是强放热、非线性的。许多化工反应过程是强放热、非线性的。 化工生产安全特性与过程装置的基础设计密切相关。化工生产安全特性与过程装置的基础设计密切相关。 Analysis,Synthes

23、is,andDesignofC hemicalProcesses化学工业特点分 析 Four Phases of Emergency ManagementFour Phases of Emergency Management! Prevention Preparedness Response Recovery “As the professional with the best knowledge of the risks of a chemical operation, the chemical engineer has a responsibility to communicate tho

24、se risks to employers, employees, clients, and the public” Role of the Chemical EngineerRole of the Chemical Engineer Analysis,Synthesis,andDesignofC hemicalProcesses化学工业特点分 析 安全生产的洋葱模型安全生产的洋葱模型 多层次的保护措施多层次的保护措施 24 国家中长期科技发展规划纲要国家中长期科技发展规划纲要(2006-2020) (2006-2020) 安全领域的优先主题安全领域的优先主题 重点研究开发燃烧、爆炸、毒物泄漏

25、等重点研究开发燃烧、爆炸、毒物泄漏等重大工业事故防控重大工业事故防控与救援技术。与救援技术。 应急救援应急救援属于外围层次属于外围层次; ; 事故防控事故防控处于核心层次；处于核心层次； 过程设计处于模型中心过程设计处于模型中心 是安全生产的基础环节是安全生产的基础环节 一、立项依据 Analysis,Synthesis,andDesignofC hemicalProcesses化学工业特点分 析 根本解决安全 问题，必须从 过程设计入手 化工过程全生命周期的安全问题化工过程全生命周期的安全问题 Analysis,Synthesis,andDesignofC hemicalProcesses化

26、学工业特点分 析 从源头上来预防事故 强化 代替 缓和 简化 柔性 赋予过程在本质上具有维持其稳定运行及减少事故发生的特征 本质安全过程本质安全过程 Analysis,Synthesis,andDesignofC hemicalProcesses化学工业特点分 析 Inherently Safe Design Inherently Safe Design Analysis,Synthesis,andDesignofC hemicalProcesses化学工业特点分 析 Analysis,Synthesis,andDesignofC hemicalProcesses化学工业特点分 析 牢记预防为

27、主，迈向本质安全牢记预防为主，迈向本质安全 Analysis,Synthesis,andDesignofC hemicalProcesses化学工业特点分 析 Analysis,Synthesis,andDesignofC hemicalProcesses化学工业特点分 析 中石化青岛东黄输油管道泄漏爆炸事故 人员伤亡：共造成62人死亡，136人受伤。 经济损失：7.5亿 48名责任人纪律处分，15名责任人追究法律责任 Analysis,Synthesis,andDesignofC hemicalProcesses化学工业特点分 析 抢修现场共有中石 化施工人员21人。 其中，除1人站位较 远

28、外，17人遇难，3 人受伤。 Analysis,Synthesis,andDesignofC hemicalProcesses化学工业特点分 析 化学工业特点 我国化学工业存在的问题： 1. 1.产业结构：轻重比例产业结构：轻重比例 2. 2.技术落后，设备陈旧技术落后，设备陈旧 3. 3.投资效益差，重复建设多投资效益差，重复建设多 4. 4.管理水平低管理水平低 5. 5.污染严重污染严重 6. 6.安全水平低安全水平低 Analysis,Synthesis,andDesignofC hemicalProcesses化学工业特点分 析 工厂应避免定位在下列地区：工厂应避免定位在下列地区：

29、(1)(1)震断层地区和基本烈度震断层地区和基本烈度9 9度以上的地震区；度以上的地震区； (2)(2)厚度较大的厚度较大的IIIIII级自重湿陷性黄土地区；级自重湿陷性黄土地区； (3)(3)易遭受洪水、泥石流、滑坡等危害的山区；易遭受洪水、泥石流、滑坡等危害的山区； (4)(4)有开采价值的矿藏地区；有开采价值的矿藏地区； (5)(5)对机场、电台等使用有影响的地区；对机场、电台等使用有影响的地区； (6)(6)国家规定的历史文物、生物保护和风景游览地区；国家规定的历史文物、生物保护和风景游览地区； (7)(7)城镇等人口密集的地区。城镇等人口密集的地区。 需注意的是，工厂定位除考虑以上因素外，考虑的更多需注意的是，工厂定位除考虑以上因素外，考虑的更多 的是经济问题。的是经济问题。 工厂的定位、选址