AnalysisSynthesisandDesignofChemicalProcesses化学工业特点

1、AnalysisSynthesisandDesignofChemicalProcesses化学工业特点n现有现有 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；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% 左右、主要产品收率低左右、主要产品收率低 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 13 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

2、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

3、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。平均能耗高于国际先进水平高于国际先进水平15%15%25%25%。如：乙烯工业，。如：乙烯工业，20102010年国内平均综合年国内平均综合能耗能耗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

4、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（乙烯裂解装置为国内规模最大单套装置，装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聚丙烯为全球规模最大的单套装置）的单套装置） 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

5、/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/

6、a各一套各一套 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

7、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惠州炼油厂工艺简图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

8、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气氢气气化燃烧气化燃烧直接燃烧直接燃烧IGCCIGCCPCPCCFBCCFBCPFBCPFBC-CCCC电力电力热热合成气合成气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C1化学品化学品C1C6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

9、甲烷的各种衍生物乙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 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 1，3，5吡唑酮醋酸的部分产品树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）

10、的原料路线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%Safety Issues

11、 in Design化工行业是我国社会经济发展的重要支柱产业，产值万亿元，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。161984年 印度 UniCarbon农药厂毒气泄漏，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

12、，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172003年12月23日，重庆市开县的川东北气矿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。 l 2006年7月28日，江苏射阳氟源化工厂石

13、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 2006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。20一、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G

14、DPGDP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 英国英国 澳大利亚澳大利亚 德国德国 美国美国 日本日本 中国全行业全行业1010万人死亡率万人死亡率 工矿商贸业工矿商贸业3.9 3.9 化学工业化学工业 1 1交通运输业；交通运输业；2 2采矿业；采矿业；3 3化学工业。化学工业。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

15、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。Four Phases of Emergency Management! Prevention Preparedness Response Recovery“As the professional with the best knowledge of the risks of a chemical operation, the chemical en

16、gineer has a responsibility to communicate those risks to employers, employees, clients, and the public”Role of the Chemical Engineer安全生产的安全生产的洋葱模型洋葱模型 多层次的保护措施多层次的保护措施23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) 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

17、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 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Inherently Safe Design 牢记预防为主，迈向本质安全牢记预防为主，迈向本质安全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：亿48名责任人纪律处分，15名

18、责任人追究法律责任抢修现场共有中石化施工人员21人。其中，除1人站位较远外，17人遇难，3人受伤。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工厂应避免定位在下列地区：工厂应避免定位在下列地区：(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、选址和布局工厂的定位、选址和布局四、工厂布局的安全问题四、工厂布局的安全问题工