年产35万吨乙二醇项目初步设计说明书

XX35万吨/年乙二醇项目初步设计说明书2015年8月12日XXXX35万吨/年乙二醇项目初步设计说明书φ38mm的管子；对于有气液两相流的工艺物流，一般选用较大的管径。（2）管心距管心距为管径的1.25～1.5倍。常用换热管中心距一般按照表8.29选取。

表8.29换热管中心距/mm换热管外径193238换热管中心距254048分程隔板槽两侧相邻管中心距385260（3）管长在满足换热面积和设计要求的条件下，尽量选用较短的管子，以降低压降。（4）管程数管程数增加，管内流速增加，传热系数增加，但不选用过高的管程数，以免压力降过大，一般选在1～6。（5）排布方式：正三角形排布，相同的面积可以排布最多的换热管，管外传热系数增加，但流动阻力相对较大。正方形排布，排布的管数较少，但清洗方便。正方形旋转45度，可获得两者折中的效果。一般来说，固定管板式换热器采用正三角形排布，浮头式换热器采用正方形旋转45度和三角形排布。5.换热面积有些物流所需的换热面积大，采用多个换热器并联，而不采用串联，避免压力降过高，影响传热系数。6.裕量对于工艺物流间的换热，留有40～50%的裕量；对于工艺物流与公用工程间的换热，留有15～25%的裕量。7.密封条数按照换热器设计建议，每五排管设置一对密封条。8.折流板数目和间距按照《化工工艺设计手册》的推荐值设定。表8.30折流板间距公称直径DN管长折流板间距≤500≤3000100200300450600—4500~6000—600~8001500~1600150200300450600—900~1300<6000—200300450600—7500,90007501400~16006000——3004506007507500,9000—1700~18007500,9000———450600750换热器类型的选择换热器的类型多种多样，不同类型的换热器各有优缺点，性能各异。根据工艺要求，选择适用的换热器类型。1.板翅式换热器的选用板翅式换热器通常由隔板、翅片、封条、导流片组成。在相邻两隔板间放置翅片、导流片以及封条组成一夹层，称为通道，将这样的夹层根据流体的不同方式叠置起来，钎焊成一整体便组成板束，板束是板翅式换热器的核心，配以必要的封头、接管、支撑等就组成了板翅式换热器。其结构图见下：图8.25板翅式换热器结构图考虑到板翅式换热器具有传热效率高、结构紧凑，占地面积小等优点，且为多流股换热器，故其被广泛应用于深冷工艺领域。然而在合成气分离工段涉及到的深冷分离所涉及的温度很低，最低温度可达-180℃左右，而且传热温差较小，进行换热涉及的流股较多，传统的列管式换热器已经不能满足深冷分离换热的要求，因此在这里选用一种能够适用低温、传热温差小、结构紧凑的板翅式换热器来替代传统的列管式换热器。2.板式换热器的选用板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。板式换热器是液-液、液-汽进行热交换的理想设备。它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便、应用广泛、使用寿命长等特点。在相同压力损失情况下，其传热系数比列管式换热器高3-5倍，占地面积为三分之一，热回收率可高达90%以上。其结构图见下：图8.26板式换热器结构图在进行了换热网络优化后，发现部分流股可以相互换热，如羰化反应器出口流股（130℃，5bar）与T301塔底液体（69.4℃，1.06bar）。工艺流股间的有效换热，虽然可以降低公用工程的用量，降低了能耗，但同时也增加了换热器的台数，增加了设备投资，且部分换热器的换热面积也较大，若采用列管式换热器，难免占地面积会较大。故在这里，采用兼备换热效率高、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便等优点(但其局限性在于其承压能力和工作温度较低，而这里流股的最大温度＜150度，最大压强远小于2.0MPa，故采用板式是合适的）3.再沸器的选用再沸器是精馏装置中的重要附属设备其作用是塔底釜液部分汽化，从而实现精馏塔内气、液两相间的热量及质量传递。再沸器的种类很多，主要有热虹吸式再沸器、强制循环式、釜式再沸器以及内置式再沸器等。不同形式的再沸器有自身相应的优缺点。现将各种形式的再沸器的优缺点列于表8.31：表8.31再沸器优缺点一览表再沸器形式示意图优点缺点立式热虹吸式再沸器传热系数高、结构紧凑、安装方便、釜液在加热段的停留时间短、不易结垢、调节方便、占地面积小。壳程不能采用机械方法洗涤，因此，不适宜采用高粘度或较脏的加热介质。卧式热虹吸式再沸器传热面积大时，再沸器的金属消耗量最低，可控性好，热负荷高气化率一般不大于30%，占地面积大。釜式再沸器对流体力学参数不敏感，可靠性高，可在真空下操作，维护与清理方便传热系数小，壳体容积大，占地面积大，造价高，塔釜液在加热段停留时间长，易结垢。内置式再沸器再沸器的管束置于塔釜内而成，其结构简单，造价比釜式再沸器低由于塔釜空间容积有限，传热面积不能太大，传热效果不够理想。强制循环式再沸器可以满足输送高粘液体的需要、可以通过增加流速减轻结垢、传热面积大投资和操作费用最高，气化率很低，泵的密封处容易泄露。在乙二醇的精制工段中，为了得到优等品乙二醇，需要多台塔设备和再沸器。通过查阅文献，发现由于乙二醇在常压下的沸点比较高，在精制过程中如果塔釜温度过高（超过140℃）就使得乙二醇发生脱水以及聚合反应，因此乙二醇精制塔中所有的塔都是在真空条件下操作。有很多乙二醇厂精制工段的再沸器在起初设计时均采用了热虹吸式再沸器，但开工后普遍存在物料在管内结垢致使传热效率低的问题。针对上述问题，在乙二醇精制工段采用降膜式再沸器。其结构示意图如下：图8.27降膜式再沸器的结构立式降膜式再沸器与其他再沸器相比，主要有以下特点：传热系数高，在小温差范围里也有很高的传热系数；特别适用热敏性物质的提纯，物料在蒸发管内壁上一次性流过，停留时间在管内壁上时间很短，管内物质还来不及分解；蒸发过程中不易结垢；适合在真空条件下操作。综合以上考虑，在乙二醇精制工段的粗产品预分离塔和乙二醇精制塔，均采用降膜式再沸器。列管式换热器的设计（利用EDR软件）1.设计步骤换热器的选型计算按如下三步进行：第一步，在AspenPlus软件中用HeatX模块进行简捷计算，关键是传热系数的估计，有关物系的K值经验数据如表8.32所示。

表8.32K值的经验数据管程壳程传热系数K值W/(m2·℃)水水850~1700水气体17~280水轻有机物470~815水中有机物290~700水重有机物115~470有机溶剂水280~850有机溶剂有机溶剂115~340轻有机物轻有机物230~465中有机物中有机物115~350重有机物重有机物60~230水水蒸气冷凝(加压)2330~4650水水蒸气冷凝(常压或负压)1745~3490气体水蒸气冷凝30~300水沸腾水蒸气冷凝2000~4250水溶液(μ<0.002Pa·s)水蒸气冷凝1160~4070水溶液(μ>0.002Pa·s)水蒸气冷凝580~2910轻有机物水蒸气冷凝580~1190中有机物水蒸气冷凝290~580重有机物水蒸气冷凝115~350水轻有机物蒸汽冷凝580~1160水重有机物蒸汽冷凝115~350查对应物系估值，计算得到换热器所需的粗略的换热面积。第二步，在AspenPlus软件中用HeatX模块进行详细核算，此处冷热流体两侧污垢热阻的估计是重点，常见流体的污垢热阻见表8.33。

表8.33常见流体的污垢热阻℃流体名称污垢热阻m2·℃/W流体名称污垢热阻m2·℃/W流体名称污垢热阻m2·℃/W有机化合物蒸汽0.000086有机化合物0.000172石脑油0.000172溶剂蒸汽0.000172盐水0.000172煤油0.000172天然气0.000172熔盐0.000086汽油0.000172焦炉气0.000172植物油0.000516重油0.000086水蒸气0.000086原油0.000344~0.001210沥青油0.000172空气0.000034柴油0.000344~0.000516参照国家标准预选换热器几何尺寸进行详细计算，查看换热器的各项计算结果，验证其是否符合所需换热面积、压降、流速的要求，如不满足，可对部分几何参数略作改动，或重新选择不同的换热器几何尺寸，反复计算直至令人满意。第三步，新建EDR文件，将AspenPlus软件的相关计算数据及几何尺寸导入，进行校核计算，根据EDR中的警告对换热器结构略作改动以得到更准确、更合适的换热器机械数据。2.设计实例——脱甲醇塔冷凝器此处以脱甲醇塔冷凝器为例进行选型计算。（1）设计条件的确定表8.34换热器设计条件管程壳程进口物流冷却水甲醇产品进口温度/℃2550出口物流冷却水甲醇产品出口温度/℃3040压力MPa0.40.1（2）确定主要物性数据a.定性温度的确定壳程的定性温度为℃管程的定性温度为℃b.流体有关物性数据1）壳程甲醇产品在定性温度T下的物性数据：热导率：粘度：比热：密度：2）管程流体在定性温度t下的物性数据：管程流体在定性温度t下的物性数据：热导率：粘度：比热：密度：（3）工艺过程计算a.热流量由换热初步模拟可以确定此换热器所通过的热流量为b.计算平均传热温差℃其中c.根据《传热传质过程设备设计》中对K值的范围，假设根据AspenEnergyAnalyzer得出了换热面积为50.9m2。根据以上进出口温度参数及平均传热温差，选择立式固定管板式换热器。参阅相关化工与石油化工单元设备标准JBT4715-92《固定管板式式换热器型式与基本参数》，初步选定换热器换热面积为50.9m2，其中公称直径，传热管规格为φ25×2.5（mm×mm），传热管总长，传热管排管数NT为245根，中心排管数为14，折流板间距为450mm。（4）平均传热温差校正对于单管程的换热器结构，无需进行平均传热温差的校正。（5）传热管排列方式及管心距传热管按正三角形排列，如图所示。根据φ25×2.5（mm×mm）的传热管规格，取常用的管心距t为32mm。图8.27传热管正三角形排列方式（6）壳体内径换热器壳体内径取决于传热管数、管心距和传热管的排列方式。选用标准换热器，忽略壳体壁厚，其壳体内径约为D=600mm，采用无缝钢管制作筒体。（7）折流板采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%，切去的圆缺高度为取折流板间距为折流板数NB为折流板数NB=9块，折流板圆缺面水平配置（8）传热系数的校核a.壳程表面传热系数α0由克恩法计算可得其中，——壳程流体的热导率，；——当量直径，；——管外流动雷诺数；——流体在定性温度下的普朗特数；——流体在定性温度下的粘度，；——流体在壁温下的粘度，。则管子为正三角形排列时的当量直径为壳程的流通截面积为壳程流量mc由AspenPlus模拟得到壳层流速μ0：则壳程流体的雷诺数Re为前式中Re的适应范围为2×(103~106)，符合前式要求。普朗特数Pr为粘度矫正则壳程表面传热系数b.管内表面传热系数管程为冷物流，无相变传热，则管程表面传热系数为此公式的适用范围是：低粘度流体；雷诺数；普朗特数；管长管径之比；管程流体被加热，n=0.4。管程流体的流通截面积Si为管程流量mb为管程流体流速μi为管程流体的雷诺数为管程流体的雷诺数，适用于前式。普朗特数为以上各物性数据符合前式的适用范围，可用于计算管程表面传热系数。则管程表面传热系数c.污垢热阻和管壁热阻对于有机物流体，污垢热阻一般取0.172，对于冷却水，污垢热阻一般取0.086管外侧污垢热阻管内侧污垢热阻此换热器管程选用较高级冷拔碳钢传热管材料，其热导率约为50，则管壁热阻为d.总传热系数Kc的确定经计算得到的Kc与假设的大致符合，所选用的换热器可以达到换热要求。e.换热面积的裕度换热器所需要的换热面积Ac可用式估算传热面积换热器实际的传热面积AP=55.8m则换热器的面积裕度H为：换热器的换热面积裕度在15%-25%之间较为合适，可以满足冷热物流的换热要求。同时使用AspenExchangeDesign&Rating进行辅助设计，所得结果见设计源文件EDR换热器设计。换热器强度设计根据反应器结构参数与相关设计标准，分别对筒体壁厚、封头、法兰等主要部件进行设计、选材及强度校核。1.强度设计（1）反应器筒体壁厚的设计1）设计参数的确定①设计压力的相关确定设计压力P：此处取：②设计温度的相关确定Q345R的使用条件为-20~475℃，故可以选用经济耐用的Q345R。该换热器操作温度为50℃，取设计温度60℃，取焊接接头系数（双面焊对接接头，100％无损探伤），则查化工设备设计手册可知Q345R材料在150℃时的许用应力；腐蚀裕量。2）筒体的壁厚计算厚度h==0.88mm设计厚度=0.88+2=2.88mm已知钢板腐蚀裕量；负偏差，则：名义厚度根据GB150-2011中最小厚度要求，取名义厚度6mm。3）筒体封头设计换热器的封头选用标准椭圆型封头，内径与筒体相同，封头采用不锈钢材料制造。标准椭圆形封头是中低压容器中经常采用的封头形式,其最新的标准为JB/T4746-2002.该标准规定以内径为公称直径的标准椭圆形封头(代号EHA)的直边高度只与公称直径有关DN≤2000mm时,直边高度为25mm；DN>2000mm时,直边高度为40mm。由于所设计的筒体公称直径DN=600mm<2000mm，所以直边高度为25mm，又根据《EHA椭圆形封头内表面积及容积》查得：DN=600mm时，总深度H=175mm，内表面积A=0.4374，容积V=0.0353所以，封头设计为EHA600×6-16MnRJB/T4746-2002。4）容器的压力试验所谓压力试验，就是用液体或气体作为工作介质，在容器内施加比它的设计压力还要高的试验压力，以检查容器在试验压力下是否有渗漏、明显的塑性变形以及其他缺陷。压力试验分为液压试验和气压试验两种，一般采用液压试验，而且普遍采用水为液压试验介质，故本次设计采用水压试验。根据GB150-2011标准的规定，液压试验时式中，——容器元件材料在试验温度下的许用应力，；――容器元件材料在设计温度下的许用应力，。所以而圆筒的应力。式中――试验压力下圆筒的应力，；――圆筒内直径，mm；――圆筒的有效厚度，mm；――圆筒材料在试验温度下的屈服点，；――圆筒的焊接接头系数。液压试验的强度校核该材料的屈服极限，则：所以水压强度足够,厚度校核合格。管板厚度设计根据《化工设备机械基础》P337，管壳式换热器的主要部件与结构设计，取管板厚度30mm。3.筒体法兰设计根据筒体内操作压力、温度和筒体直径，查《压力容器法兰分类和规格表》和《压力容器法兰分类与技术条件》（JB/T4700-2000），选带衬环的甲型平焊法兰，法兰材料为16MnR。查标准JB/T4701-2000《甲型平焊法兰》，公称压力PN=0.6MPa，公称直径DN=800mm，标记为：垫片800-0.6JB/T4704-2000。表8.35脱甲醇塔冷凝器数据汇总设备名称管程壳程流体名称冷却水热物流总流量（kg/s）23.6021.34进出进出液体量（kg/s）23.6023.6021.2421.24气体量（kg/h）不凝性物流（kg/h）蒸发或冷凝（kg/h）操作压力（绝压）（MPa）0.1设计压力（MPa）0.60.35定性温度（℃）27.545.0设计温度（℃）6060密度（kg/m3）991.64845.74黏度（Pa.s）0.0008640.0008600.00048170.000502导热系数（W/(m.K)）0.5990.6000.1350.145比热（kJ/(kg.℃)）3.793.802.482.31设备结构参数型式固定管板式壳体公称直径（mm）600壳程数1管径（mm）Φ25×2.5管心距(mm)32管长（mm）4500管子排列方式正三角形管数目245折流板数（个）9传热面积（m2）55.8折流间距(mm)300管程数1材质碳钢流速（m/s）0.3090.640污垢热阻（m2.K)/W）0.0001720.000086平均对数温差(℃)17.4总传热系数(W/(m2.K))431.8换热所需面积(m2)47裕度(％)18.7（注：强度校核结果见SW6源文件）8.9氢气变压吸附设备设计氢气净化装置采用四个吸附塔，塔内装的分别是NA型络合吸附剂和5A分子筛。8.9.1吸附材料的选择——分子筛分子筛是一种微孔型具有立方晶格硅铝酸盐的多水化合物，有人工合成的，也有天然的，称为泡沸石。合成沸石亦称为沸石分子筛，目前制造方法主要采用的是水热合成法，其次是碱处理法。沸石分子筛具有以下特点：1.选择性好，净化效果高微孔孔径分布单一、均匀，凡被处理的流体中分子直径大于微孔尺寸的都不能进入微孔，吸附发生在孔穴内部，能把直径小于孔穴尺寸的分子吸入孔内，把直径大于微孔尺寸的分子挡在孔外，可以起到筛分的作用，所以称为分子筛，故能按照气体分子大小进行选择性吸附；2.吸附能力强，是一种强极性吸附剂对极性分子、不饱和分子和极化率大的分子有很高的亲和力，对水、二氧化碳和乙炔的吸附能力都很强；3.吸附效率高在低吸附质分压、高温、高气体线速度条件下，仍能保持较高的吸附容量；4.共吸附性能好在吸附水的同时，还可以吸附其它气体，如烃类、氨、H2S、SO2等；5.各种杂质气体分子的吸附能力顺序如下：吸附酸碱性气体的顺序：H2O＞H2S＞NH3＞SO2＞CO2吸附碳氢化合物的顺序：H2O＞C3H5＞C2H2＞C2H4，CO2，C3H8＞C2H6＞CH46.CO2动吸附容量对压力变化不敏感，对温度变化敏感当温度从278K升高至318K时，分子筛对CO2的动吸附容量减小70％。分子筛的种类繁多，目前主要有A型、X型和Y型三种类型，每一类型的分子筛按其阳离子的不同，孔径和性质也有所不同。表8.36给出了各种组分分子的大小和分子筛的选择性。表8.36常用分子筛的化学组成及孔径型号SiO2/Al2O3分子比孔径Å典型化学组成3A(钾A型)23～3.34A(钠A型)24.2～4.75A(钙A型)24.9～5.610X(钙X型)2.3～3.38～913X(钠X型)2.3～3.59～10Y(钠Y型)3.3～59～10钠丝光沸石3.3～6约58.9.2吸附设备尺寸的确定操作条件:原料进气压力为P=2.94MPa,此时总体积流量为Vs=1106.095m3/h,根据工程经验，变压吸附的空塔气速一般为0.03m/s—0.06m/s,此处取u=0.05m/s。塔内径的确定（采用四塔流程）:D=

筒体壁厚的计算：1.设计参数的相关确定已知吸附器的操作压力为2.94MPa,操作温度为30℃2.计算压力PC的相关确定计算压力=设计压力+液柱静压力由于此反应为气相反应，其中液柱静压力=0设计压力P：P=(1.05--1.1)×Pi此处取：Pc=1.1Pi=1.1×2.94=3.234MPa故计算压力Pc=3.234MPa3.设计温度的相关确定4.Q345R的使用条件为-20~475℃，故可以选用经济耐用的Q345R。5.该吸附塔操作温度为30℃，取设计温度35℃，取焊接接头系数φ=1.0（双面焊对接接头，100％无损探伤），则查化工设备设计手册可知Q345R材料在150℃时的许用应力；腐蚀裕量C2=2mm。6.筒体的壁厚计算厚度h==20.6mm设计厚度=20.6+2=22.6mm已知钢板腐蚀裕量C2=2mm；负偏差C1=0.3mm，则：名义厚度δn=δd+C1圆整23mm。8.9.3吸附器内吸附剂装填表8.37吸附塔内各类填料装填量（单吸附塔）序号名称规格装填量kg装填体积m3作用1HX5A-98分子筛φ2～3mm球状，灰白色500010吸附CH4.等2NA型络合吸附剂φ2×4mm圆柱状，黑色20204.825.256保护吸附剂8.9.4吸附器高度的确定H=H1+H2(H1:填料层高度H2:塔空间预留高度)吸附塔的横截面积S=0.785d2=4.52m2。故：H1=（10+25.256）/4.52=7.8m，H2=4.2m，总塔高H=7.8+4.2=12m。表8.38H2吸附塔参数表项目数据吸附剂种类NA型络合吸附剂、HX5A-98分子筛吸附塔直径/m2.2吸附剂层高/m7.8装剂总质量/t25.2装填密度/（kg/m³）800操作温度摄氏℃30操作压力/MPa2.94使用寿命/年58.9.5吸附器细节设置吸附塔在使用期内要承受数十万次（每年交变次数30000）全幅度交变压力的频繁变化，属于疲劳压力容器，设计使用寿命20年。吸附塔底部气体进口处设有特殊结构的气流分布器，力求使吸附塔内气流分布均匀，防止发生返混现象，在吸附塔顶部气体出口处设有气体收集器，防止吸附塔内的吸附剂随气流带出。

第九章车间布置9.1设计依据表9.1车间布置依据依据标准标准编号《化工工艺设计施工图内容和深度统一规定》HG/T20519-2009《化工装置设备布置设计规定》HG/T20546-2009《圆形塔平台通用图》HG/T21543-2009《建筑设计防火规范》GB50016-2014《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008《工业企业设计卫生标准》GBZ1-2002《工业企业噪声控制设计规范》GB87-1985《工业企业厂界噪声标准》GB12348-1990《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-1992《石油化工工艺装置布置设计通则》SH3011-20009.2基础资料工艺管道及仪表流程图（初步设计阶段）及管道和仪表流程图（施工图设计阶段）；物料衡算数据及物料性质（包括原料、成品的数量及性质，三废的数量以及相应的处理方法）；设备一览表（含设备外形尺寸、重量、支承形式以及保温情况）；公用系统耗用量，包括给排水、供电、供热、压缩空气等；车间定员表；厂区总平面布置图；建厂地形和气象等资料。

9.3车间布置原则1.车间布置设计要适应总图布置要求，与其他车间、公用工程系统、运输系统组成有机体。总图规划设计表示了场地与道路情况，公用工程系统管道、污水排放点及有关的车间位置，由此可以从物料的输送关系和本车间与其他车间的关联来确定本车间与各个工段的位置，以使本车间的布置能适应总图设计的需要。如主导风向将会影响各工段的相应位置，烟囱、散发有害物质的工段要布置在下风向，泄露的可燃气体不能吹向工业炉等。2.最大限度地满足工艺生产包括设备的维修要求，了解其他专业对本车间的布置要求。3.经济效果要好。车间平面布置设计应简洁、紧凑，以达到最小的占地面积；车间立面设计应尽量将高大的设备布置在室外，如不能布置在室外的尽量单独处理，诸如利用天窗的空间，或将设备穿过屋顶采用部分露天化处理，尽量降低厂房的高度，以减少建设费用，降低生产成本。4.便于生产管理，安装、操作、检修方便。在车间布置设计时，除考虑各个生产工段外，对生产辅助用房如车间配电室、机修间、化验室等生活办公用房，如车间办公室、更衣室等，都要合理安排，相互协调，以便于生产管理；设备布置的同时要考虑到日后的施工安装、操作检修，要尽量创造良好的工作环境，给操作人员留有必要的操作空间和安全距离，如经常联系的设备要尽量靠近，以便操作；需要经常检修、更换的设备附近要留有一定的检修空间的设备搬运宽度。5.要符合有关的布置规范和国家的有关法规，妥善处理防火、防爆、防毒、防腐等问题，保证生产安全，还要符合建筑规范要求。厂房的大小高度、形制等要符合建筑规范。人流和货物尽量不要交错。6.要留有发展余地。为便于将来扩建或增建，设计中要留有发展余地。另外留有适当的空间，可补救设计中可能出现的不足，如当生产规模不够时，有增加设备的空间。9.4车间组成1.生产设施，包括生产工段、原料和产品仓库、控制室、露天场地或储罐区；2.生产辅助设施，包括除尘通风室、机修间、化验室；3.生活行政设施包括车间办公室、更衣室、浴室、厕所等；4.其他特殊用室，如劳动保护室，健身室等。9.5车间布置方案设备布置尽量满足工艺流程顺序，要保证水平方向和垂直方向上的连续性，充分利用位差压差，以减少动力设备消耗，相同或同类设备尽量布置在一起，便于统一管理，振动设备，如泵类，均放置在车间底层，压缩机按照HG/T20673-2005《压缩机厂房建筑设计规定》统一布置在压缩机厂房内。为了便于管道的安装并考虑到美观效果，立式塔和缓冲罐按照其设备中心线取齐，卧式换热器以管程接管口取齐，泵及压缩机按其出口中心线取齐。9.5.1本厂所涉及设备布置原则1.塔（1）布置塔时，应以塔为中心把与塔有关的设备如中间槽、冷凝器、回流泵、进料泵、进料泵等就近布置，尽量做到流程顺、管线短、占地少、操作维修方便。（2）大直径塔宜用裙座式立地安装，用法兰连接的多节组合塔及直径不大于600mm的塔一般安装在框架内。（3）塔的安装高度必须考虑塔釜泵的净正吸入压头、自然流出的压头及管道、阀门、控制仪表的压头损失。（4）根据生产需要，塔有配管侧和维修侧，配管侧应靠近管廊，而维修侧则布置在有入口且靠近通道和吊装空地之处；爬梯宜位于两者之间，常与仪表协调布置。（5）在满足工艺要求的情况下，塔类设备既可单独布置，也可集中布置。（6）单塔或塔群常布置在设备区外侧或单独框架。为便于安装施工、配管和维修，塔的操作面常对着道路，配管对着管廊。（7）塔身上每个人孔处需设置操作平台，以便检修塔板用。（8）成排布置的塔，各塔人孔方位宜一致并位于检修侧，单塔有多个人孔时，尽量使人孔方位一致。人孔的中心高度一般距平台面不高于1.5m。（9）确定塔的管口方位时，要首先确定人孔的方位及位置，然后根据塔盘位置，明确奇数板和偶数板的降液管位置，再从上到下依次确定各管口的位置和方位，回流管口应设在距离降液管板最远的位置。2.换热器（1）布置时要考虑换热器抽管束或检修所需的场地（包括空间）和设施。当检修时，汽车吊不能接近换热器时，应设吊车梁、地面轨道或其他检修用设施。（2）卧式换热器的安装高度应保证其底部连接管线的最低点净空不小于150mm。（3）换热器可以单独布置也可以成组布置，成组布置可以节约空间，而且整齐美观。对多台换热器，通常是按流程成组安装，多组换热器应排列成行，并使管箱管口处于同一垂直面上。对于卧式换热器，无论是串联的、非串联的、相同的或不同的都可以重叠布置（尽量避免直径较大的两个以上的换热器叠放在一起布置），但最多不宜超过三层，既节约面积，又可以合用上下水管，但不应有维修困难，要留有抽出管束的位置和空间，为便于抽出管束，上层换热器不能太高，一般管壳顶高不大于3.6m为宜，将进出口管改成弯管可降低安装高度。（4）换热器管束抽出端可布置在检修通道侧。（5）换热器与换热器、换热器与其他设备之间至少要留出1m水平距离，位置受限时，最少也不得小于0.6m。（6）卧式换热器布置时应避免换热器中心线正对管架或框架柱子的中心线，以利于换热器管层的污垢清理及更换单根管子。在管廊两侧成组换热器的布置，要求所有换热器封头与管廊柱之间的距离几乎一样。（7）立式换热器顶部如有液相中的小排气阀时，操作人员应能够接近它。如不易接近，则应设置直梯。（8）位于立式设备附近的换热器，其间应有1m的通道。（9）换热器布置高度要满足工艺配管的要求，并适当留有余地。3.容器（1）立式容器特别是大型立式容器布置应考虑运输、吊装等因素，留有余地。（2）容器位于泵前时，其安装高度应符合泵的NPSH要求。（3）大型容器应尽量在地面支承。（4）立式贮罐布置时，按罐外壁取齐，卧式贮罐按封头切线取齐。（5）为便于操作、检修等要求应设置平台，多台布置在一起可设置联合平台。（6）易燃、可燃液体贮罐周围应按规定设置防火堤，贮存腐蚀性物料的罐区的地坪应作防腐处理。（7）液位计、进出料接管、仪表尽量集中于贮罐一侧，另一侧供通道与检修用。（8）在室外布置易挥发液体贮罐时，应设置喷淋冷却装置。（9）立式贮罐安装高度应根据接管需要及输送泵的净正吸入压头的要求决定。卧式贮罐的安装高度除按上述条件确定外，对多台不同大小的贮罐，其底部宜布置在同一标高上。4.泵和压缩机（1）泵的吸入管线尽可能短，同时泵的吸入标高和储罐或塔类设备的标高的关系应满足净正吸入压头的要求。（2）泵的检修通道，若考虑用小型叉车搬运零件，其宽度一般不应小于1250mm，但对于大泵应适当加大净距。（3）往复式压缩机布置在控制室或其他建筑物附近时，往复式压缩机的驱动机需设消音措施等。（4）为了控制往复式压缩机的管道振动，通常将吸入和排出管道敷设在管墩上，一般采用防震支架。（5）压缩机常是功率消耗最大的关键设备，所以在平面布置时应尽可能是压缩机靠近与其相连的主要工艺设备，压缩机的进出管线应尽可能地直和短。（6）压缩机组散热量大，应有良好的自然通风条件，压缩机厂房的正面最好迎向夏季的主导风向。空气压缩机厂房为使空气压缩机吸入较清洁的空气，必须布置在散发灰尘的场所的主导风向之上的位置，并保持一定的距离，处理易燃易爆的气体压缩机的厂房应有防爆的安全措施，如事故通风、照明、安全出口等。9.5.2生产工艺对设备的要求设备布置应遵循工艺流程的前后、上下、左右顺序，确保工艺流程在设备上体现出连续性，是由原料到产品的路线最短，并且最为合理。具体布置要求如下。1.在布置设备是一定要满足工艺流程顺序，要保证水平方向和垂直方向的连续性。对于有压差的设备，应充分利用高位差布置，以节省动力设备及费用。在不影响流程顺序的原则下，将较高的设备尽量集中布置，充分利用空间，但在保证垂直方向连续性的同时，应注意在多层产房中要避免操作人员在生产过程中过多的往返于楼层之间。2.凡属相同的几套设备或同类型的设备操作性质相似的有关设备，应尽可能布置在一起，这样可以统一管理，集中操作，还可以减少备用设备，互为备用，如塔体集中布置在塔架上，热交换器、泵成组布置在一起等。3.设备布置时除了要考虑设备本身所占的地位外，必须有足够的操作、通行及检修需要的位置。4.设备之间距离的确定主要取决于设备的和管道的安装、检修、安全生产以及节约投资等因素。间距过小会导致操作、检修、安装的困难，甚至发生安全事故。设备之间或设备与墙之间的净距离大小尚无统一规定，本作品在设计是参考了以表9.2中的数据：表9.2车间布置设计的有关尺寸和设备之间的安全距离序号项目尺寸/m1泵与泵间的间距不小于0.72泵列与泵列间的间距不小于2.03泵与墙间的净距不小于1.24回转机械离墙距离不小于0.8~1.05回转机械彼此间的距离不小于0.8~1.26往复运动机械的运动部分与墙面距离不小于0.57被吊车吊动的物件与设备最高点的距离不小于0.48贮槽与贮槽间的距离不小于0.4~0.69计量槽与计量槽间的距离不小于0.4~0.610换热器与换热器间的距离不小于1.011塔与塔间的距离1.0~2.012反应罐盖上的传动装置里天花板的距离不小于0.813通道﹑操作平台通行部分的最小净空不小于2.0~2.514操作台梯子的坡度（特殊时可为60°）一般不超过45°15一人操作设备与墙面的距离不小于1.016一人操作并有人通过时两设备的净距不小于1.217一人操作并有小车通过时两设备的距离不小于1.918工艺设备与道路间的距离不小于1.019平台到水平人孔的高度0.6~1.520人行道﹑狭通道﹑楼梯﹑人孔周围的操作台宽0.7521换热器官箱与封盖端间的距离，室内/室外0.6/1.222管束抽出的最小距离（室外）管束长+0.623离心机周围通道不小于1.524过滤机周围通道1.0~1.825反应罐底部与人行道距离不小于1.8~2.026反应罐卸料口只离心机的距离不小于1.0~1.5车间划分及布置1.厂房的平面布置平面布置是根据生产工艺条件(包括工艺流程、生产特点、生产规模等)以及建筑本身的可能性与合理性(包括建筑形式、结构方案、施工条件和经济条件等)来考虑的。厂房的平面设计应力求简单，这会给设备布置带来更多的可变性和灵活性，同时给建筑的定型化创造有利条件。由于生产及设备需要，厂房采用6m×6m的柱网。2.厂房的型式车间厂房的平面布置，其外形一般有长方形、L型、T型和Π型等。长方形一般作为优先考虑的布置形式。其优点是施工方便，设备布置有较大灵活性，有利于今后的发展，也有利于采光和通风。故而采用长方形布置原则。全厂生产车间包括合成气分离车间、酯化再生车间、羰化偶联车间、催化加氢车间、精制车间。9.6.1合成气分离车间车间半露天布置，分四层，每层间距为6000mm，车间宽18000mm，长42000mm，该车间内包括甲烷洗涤塔、气提塔、甲烷回收塔、变压吸附塔A/B/C/D。为保证良好的通风及散热效果，同时节约建筑面积，减少建筑投资，厂房仅由支柱及楼板构成。厂房共四层，在厂房两侧设置楼梯，供维修人员通行。9.6.2酯化再生车间车间半露天布置，分三层，每层间距为6000mm，车间宽24000mm，长30000mm，该车间内包括酯化塔、甲醇高效精馏高压塔、甲醇高效精馏常压塔。为保证良好的通风及散热效果，同时节约建筑面积，减少建筑投资，厂房仅由支柱及楼板构成。厂房共四层，在厂房两侧设置楼梯，供维修人员通行。9.6.3羰化偶联车间车间半露天布置，分四层，每层间距为6000mm，车间宽18000mm，长36000mm，该车间内包括羰化反应器A/B、甲醇洗涤塔、草酸二甲酯回收塔、常压恒沸精馏塔、加压恒沸精馏塔，为保证良好的通风及散热效果，同时节约建筑面积，减少建筑投资，厂房仅由支柱及楼板构成。厂房共四层，在厂房两侧设置楼梯，供维修人员通行。9.6.4催化加氢车间车间半露天布置，分三层，每层间距为6000mm，车间宽18000mm，长36000mm，该车间内包括四个并联的加氢反应器。为保证良好的通风及散热效果，同时节约建筑面积，减少建筑投资，厂房仅由支柱及楼板构成。厂房共三层，在厂房两侧设置楼梯，供维修人员通行。9.6.5精制车间车间半露天布置，分四层，每层间距为6000mm，车间宽24000mm，长48000mm，该车间内包括粗产品分离塔、甲醇精馏塔、萃取塔、甲苯回收塔、乙二醇塔、丙二醇塔。为保证良好的通风及散热效果，同时节约建筑面积，减少建筑投资，厂房仅由支柱及楼板构成。厂房共四层，在厂房两侧设置楼梯，供维修人员通行。以精制工段的布置图图为例：图9.1精制工段0.000平面图图9.2精制工段6.000平面图图9.3精制工段12.000平面图图9.4精制工段18.000平面图图9.5精制工段A-A剖面图图9.6精制工段B-B剖面图图9.7精制工段C-C剖面图图9.8精制工段D-D剖面图图9.9精制工段E-E剖面图图9.10精制工段F-F剖面图

第十章管道布置10.1概述管道设计布置工作量约占工厂工艺设计工作总量的40%，管道安装工作量约占工程安装工作总量的35%，管道的费用约占工程总投资的20%。可见管道布置在设计中有着举足轻重的地位。管道在化工厂中，除了在各种公用系统管网中运用外，还广泛利用于许多物料原料、半成品和成品的输送中。因而化工厂内往往有庞大复杂的工程技术管网。由于本项目物流较多，涉及到设备间的输送也较多，为了合理的利用全厂的热量，不同车间之间的换热使整个工厂管网的复杂性进一步增加，故设计好管网有着非常重要的意义。工程技术管网的布置、敷设等会对工厂的总平面布置、竖向布置和工厂建筑群体以及运输设计产生影响。工厂管道布置需要避免各专业管网间的拥挤和冲突，确定合理的间距和相对位置，使之与工厂总体布置协调，并减少生产过程中的动力消耗，节约投资、节约用地、保证安全、方便施工和检修、便于扩建。10.2设计依据表10.1管道布置依据依据标准标准编号《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008《工业企业噪声控制设计规范》GB12348-2008《建筑设计防火规范》GB50016-2014《化工装置管道布置设计规定》HG/T20549-1998《化工装置管道材料设计规定》HG/T20646-1999《管道仪表流程图设计规定》HG20559-1993《石油化工给水排水管道设计规范》SH3034-2012《石油化工管道布置设计通则》SH3012-2011《石油化工设备和管道隔热技术规范》SH3010-2000《化工工艺设计手册》第四版

10.3管道布置要求1.管道布置设计应符合管道及仪表流程图的要求；2.管道布置应统筹规划，做到安全可靠、经济合理、满足施工、操作、维修等方面的要求，并力求整齐美观；3.对于需要分期施工的工程，其管道的布置设计应统一规划，力求做到施工、生产、维修互不影响；4.永久性的工艺、热力管道不得穿越工厂的发展用地；5.在确定进出装置（单元）的管道的方位与敷设方式时，应做到内外协调；6.厂区内的全厂性管道的敷设，应与厂区的装置（单元）、道路、建筑物、构筑物等协调，避免管道包围装置（单元），减少管道与铁路、道路的交叉；7.管道应架空或地上敷设；如确有需要，可埋地或敷设在管沟内；8.管道宜集中成排布置，地上管道应敷设在管架或者管墩上；9.在管架或者管墩上（包含穿越涵洞）应留有10%～30%的空位，并考虑其荷重；装置主管廊架宜留有10%～20%的空位，并考虑其荷重；10.全厂性管架或者管墩上（包含穿越涵洞）应留有10%～30%的空位，并考虑其荷重；装置主管廊架宜留有10%～20%的空位，并考虑其荷重；11.输送介质对距离、角度、高差等有特殊要求的管道以及大直径管道的布置，应符合设备布置设计的要求；12.管道布置设计应满足现行《石油化工企业非埋地管道抗震设计通则》SHJ39的要求；13.管道布置不应妨碍设备、机泵及其内部结构的安装、检修和消防车辆的通行；14.管道布置应使管道系统具有必要的柔性；在保证管道柔性及管道对设备、机泵管口作用力和力矩不超出过允许值的情况下，应使管道最短，组成件最少；15.应在管道规划的同时考虑其支撑点设置；宜利用管道的自然形状达到自行补偿；16.管道系统应有正确和可靠地支撑，不应发生管道与其支撑件脱离、管道扭曲、下垂或立管不垂直的现象；17.管道布置宜做到“步步高”或“步步低”，减少气袋或液袋；否则应根据操作、检修要求设置放空、放净；管道布置应减少“盲肠”；18.气液两相流的管道由一路分为两路或多路时，管道布置应考虑对称性或满足管道及仪表流出图要求；19.管道除与阀门、仪表、设备等要用法兰或螺纹连接者外，应采用焊接连接；下列情况应考虑法兰、螺纹或者其他可拆卸的场合：（1）因检修、清洗、吹哨需拆卸的场合；（2）衬里管道或者夹套管道；（3）管道由两段异种材料组成且不宜用焊接连接者；（4）焊缝现场热处理有困难的管道连接点；（5）公称直径小于或等于100的镀锌管道；（6）设置盲板或“8”字盲板的位置。20.管道布置时管道焊缝位置的设置，应符合下列要求；（1）管道对接焊口的中心与弯管起弯点的距离不应小于管子外径，且不小于100mm；（2）管道上两相邻对接焊口的中心间距：1）对于公称直径小于150mm的管道，不应小于外径，且不得小于50mm；2）对于公称直径等于或大于150mm的管道，不应小于150mm。21.各种弯管的最小弯曲半径应符合表10.2的规定：表10.2弯管最小弯曲半径管道设计压力MPa弯管制作方式最小弯曲半径＜10热弯3.5DN冷弯4.0DM≥10冷、热弯5.0DN22.管道穿过建筑物的楼板、屋顶或墙面时，应加套管，套管与管道间的空隙应密封。套管的直径应大于管道隔热层的外径，并不得影响管道热位移。管道上的焊缝不应在套管内，并距离套管端部不应小于150mm。套管应高出楼板、屋顶面50mm。管道穿过屋顶时应设防雨罩。管道不应穿过防火墙或防爆墙。23.布置腐蚀性介质、有毒介质和高压管道时，应避免由于法兰、螺纹和填料密封等泄漏而造成对人身和设备的危害。易泄漏部位应避免位于人行通道或者机泵上方，否则应设安全防护。24.有隔热层的管道，在管墩、管架处应设管托。无隔热层的管道，如无要求，可不设管托。当隔热层厚度小于或等于80mm时，选用高100mm的管托；隔热层厚度大于80mm时，选用高150mm的管托；隔热层厚度大于130mm时，选用高200mm的管托。保冷管道应选用保冷管托。25.全厂性管道敷设应有坡度，并宜与地面坡度一致，管道的最小坡度宜为2%。管道变坡点宜设在转弯处或固定点附近。26.对于跨域、穿越厂区内铁路和道路的管道，在其跨越段或穿越段上不得装设阀门、金属波纹管补偿器和法兰、螺纹接头等管道组成件。27.有热位移的埋地管道，在管道强度允许的条件下可设置挡墩，否则应采用热补偿措施。10.4管道布置及布置原则10.4.1泵的管道布置1.离心泵进口管线应尽量缩短，尽量少拐弯，并避免突然缩小管径，以降低介质流动的压力降，改善泵的吸入条件；2.离心泵进口管线应尽量避免“气袋”而导致离心泵抽空，若不能避免时，需在“气袋”顶添加DN15~20放气阀；3.离心泵进口管线若在水平管段上变径，需采用偏心“大小头”，管顶取平，以避免形成气袋；4.蒸汽往复泵、计量泵、非金属泵的吸入口须设过滤器，避免杂物进入泵内；5.泵的进出口管线和阀门的重量不得压在泵体上，应在靠近泵的管段上装设恰当的支吊架，尽可能做到在泵移走时不加临时支架；6.蒸气往复泵的排汽管应少拐弯，不设阀门，在可能积聚冷凝水的部位设置排放管，放空量大的还要装设消声器，乏气应排至户外适宜地点，进汽管应在进汽阀前设冷凝水排放管，防止水击汽缸。10.4.2换热器的管道布置1.配管应使换热器内气相空间无积液，液相空间无气阻；2.换热器的配管要满足工艺和操作的要求。同时还应便于检修和安装。管道应避免妨碍管箱端抽出管束和拆卸换热器端盖法兰，并留出足够空间；3.对于几台并联的换热器，为了使流量分配均匀，管道宜对称布置；4.换热器一般应布置使管箱对着道路，顶盖对着管廊，便于抽出管箱，配管时首先留出换热器的两端和法兰周围的安装与维修空间，在这个空间内不能有任何障碍物；5.换热器的接管应有合适的支架，能让管道重量都压在换热器管口上，热应力也要妥善解决。10.4.3塔的管道布置塔的配管比较复杂，它涉及的设备多，空间范围大，管道数量多，而且管径大，要求严格，所以在配管前应对流程图作一个总体规划。要考虑主要管道走向及布置要求，仪表和调节阀的位置，平台的设置和设备布置要求等。1.人孔应设在安全、方便的操作区，常将一个塔的几个人孔设在一条垂线上，并对着道路，人孔吊柱的方位，与梯子的设置应统一布置；2.再沸器返回管或塔底蒸汽进口中流体都是高速进入的，为保持液封板的密封，气体不能对着液封板，最好与它平行；3.沿塔布置的主管应尽量靠近塔，穿过平台处管道保温层不得与平台内圈构件相碰，也不应与其他平台的梁相碰；4.管道应避免交叉与绕走，排出气体通入大气的安全阀安装在排放总管上面的最低的那层平台上，使安全阀排出管道最短。10.4.4管廊的管道布置敷设在管廊上管道种类有：公用工程管道、公用管道、仪表管道及电缆。1.大直径输送液体的重管道靠近管架柱子的位置或布置在管架柱子的上方，以使管架的梁随较小的弯矩，小直径的轻管道，宜布置在管架的中央部位；2.管廊在进出装置处通常集中有较多的；3.个别大直径管道进入管廊改变标高有困难时可以平拐进入，此时该管道应布置在管廊的边缘；4.管廊在进出装置处通常集中有较多的阀门，应设置操作平台，平台宜位于管道的上方。

10.4.5其他管道布置1.凡管道上的最高点应设置放气阀，最低点应设排空阀，在操作停止时可能产生积液的管道也应设排空阀；2.取样口应设在操作方便、取样有代表性的地方，气体取样在水平敷设的管道时，取样口应从管顶引出，在垂直敷设的管道时，可设任意侧引出；3.在某些间歇的化工生产中，当反应进行时如果漏进某种介质有可能引起爆炸、着火或严重的质量事故，则应在该介质的管道上设置双阀，并在两阀间的连接管道上设置放空阀。10.5管道设计10.5.1管子直径根据常用流体速度计算管径：式中：V—流体在操作条件下的体积流量（m3/s）u—流体的流速（m/s）d—管子内径（m）流速选择可参照表10.3：表10.3流速选择表液体流速<4m/s，避免管道的磨损、震动和噪声气体流速<85%的临界速度，真空不超过100m/s含固流体考虑固体沉积、管道的磨损和冲蚀，选择合适流速10.5.2管壁厚度利用各种公称压力，查取管道数据。10.5.3管材常用的管道有铸铁管、硅铁管、水煤气管、无缝钢管、有色金属管、有衬里的钢管，非金属管等。铸铁管常用于埋在地下的给水总管及污水管等，亦可输送碱液和浓硫酸，不可用于铸铁管输送蒸汽及在压力下输送爆炸性与有毒性的气体。无缝钢管被广泛应用于很多化工装置中，特点为品质均匀和强度高，可用于输送有压力的物料、蒸汽、高压水、过热水及输送燃烧性、爆炸性和有毒物料，极限工作温度435℃。10.5.4安全措施1.从主干线上分出的支管上，一般情况下应设置截断阀门，以便当建筑物内部管道系统发生故障时，可进行截断检修，不影响全厂供热、供气；2.安全阀应直立安装并靠近被保护设备或管道，如不能靠近不止，则从被保护设备或管道到安全阀入口管道总压降，不应超过安全阀定压值3%；3.易燃、可燃气体管道应有消除由于管道内气体流动与管壁摩擦而产生静电，管道应全部可靠接地，电阻不应大于10欧姆，所有法兰及螺纹连接处应焊有导电的跨线，管道每隔80m接地一次。10.5.5管道一览表管道一览表详见初步设计说明书附录第三章。

第十一章电气工程11.1设计依据与原则11.1.1设计原则表11.1供电系统设计依据依据标准标准编号《供配电系统设计规范》GB50052-2009《35~110kV及以下变电所设计规范》GB50059-2011《3～110kV及以下变电所设计规范》GB50060-2008《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB50062-2008《通用用电设备配电设计规范》GB50055-2011《工业企业照明设计规范》GB50034-2004《低压配电设计规范》GB50054-2011《化工企业静电接地设计规程》HG-T20675-1990《化工企业腐蚀场所电力设计规程》HG-T20666-1999《石油化工企业工厂电力系统设计规范》SH/T3060-2013《石油化工企业生产装置电力设计技术规定》SH3038-2000《石油化工企业电气设备抗震鉴定标准》SH/T3071-2013《化工企业电缆线路设计技术规定》CD90A8-85《标准电压》GB/T156-2007《建筑防雷设计规范》GB50057-2010《爆炸和火灾危险场所电力装置设计规范》GB50058-2014《工业与民用电力装置接地设计规范》GB/T50065-2011《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008《化工厂电力设计常用计算规定》HG20551-199311.1.2设计原则在本次设计中，应从从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，遵守相关规范，合理确定设计方案；根据工程特点、规模和发展规划，远近期结合，以近期为主；采用效率高、能耗低、性能先进的电气产品。在设计电气设备和选择材料时，应充分考虑工厂当地的气候和环境条件。除非特殊说明，配电电压等级应该按基础工程设计数据中所列执行，务必满足全厂用电需求。配电系统的设计、安装应满足最大短路要求，且方便运行和经济可靠。11.2电力负荷性质11.2.1一级负荷1.中断供电将造成人身伤亡者。例如医院手术室的照明及电力负荷、婴儿恒温箱、心脏起搏器等单位或设备。2.中断供电将在政治、经济上造成重大损失者。例如国宾馆、国家级会堂以及用于承担重大国事活动的场所，中断供电将造成重大设备损坏、重大产品报废、连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复的重点企业、一类高层建筑的消防设备等用电单位或设备。3.中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作者。例如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、不低于四星级标准的宾馆、大型体育场馆、大型商场、大型对外营业的餐饮单位以及经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等重要用电单位或设备。4.中断供电将造成公共秩序严重混乱的特别重要公共场所。例如大型剧院、大型商场、重要交通枢纽、重要的通信枢纽、国宾馆、国家级及承担重大国事活动的会堂、国家级大型体育中心、经常用于重要国际活动的大量人员集中的公共场所等的

中断供电将影响实时处理计算机及计算机网络正常工作或者中断供电将会发生爆炸、火灾、严重中毒以及特别重要场所中不允许中断供电的一级负荷为特别重要负荷。11.2.2二级负荷1.中断供电将造成较大政治影响者。例如省部级办公楼、民用机场中处特别重要和普通一级负荷外的用电负荷等。2.中断供电将造成较大经济损失者。例如中断供电将造成主要设备损坏、大量产品报废的企业、中型百货商场、二类高层建筑的消防设备、四星级以上宾馆客房照明等用电单位或用电设备。3.中断供电将影响正常工作的重要用电单位或用电设备。例如小型银行（储蓄所）、通信枢纽、电视台的电视电影室等。4.中断供电将造成公共秩序混乱的较多人员集中的公共场所。例如丙级影院剧场、中型百货商场、交通枢纽等用电单位或用电设备。11.2.3三级负荷不属于一级负荷和二级负荷的电力负荷。对一级负荷由两个电源供电。当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。对二级负荷，由两回线路供电。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回6kV及以上专用的架空线路或电缆供电。当采用架空线时，可为一回架空线供电。当采用电缆线路时，采用两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受100%的二级负荷。11.2.4本厂用电负荷说明本项目工艺装置生产过程连续性强，自动化水平高，且生产过程中的大部分物料为易燃易爆物质，突然中断供电可能造成爆炸及火灾，危及人身和设备安全，造成重大或较大经济损失，所以工艺生产装置用电设备大部分为二级用电负荷，部分为一级、三级用电负荷。一级用电负荷主要包括应急照明、关键仪表负荷、开关柜的控制电源、消防负荷及部分重要的工艺负荷，其余工艺部分为二级用电负荷，行政区域部分为二级用电负荷，但大部分为三级用电负荷。11.3供电电源工厂厂址初步定在安徽省淮南市，厂区供电系统电力主要来源于华东电网。根据总供电容量的要求，由园区内变电所提供110kV的额定电压，使用架空线输送入厂。导线型号和避雷线型号分别为LGJ‐120/20钢芯铝绞线和GJ‐35钢绞线，输送距离2～3km。电源进线为双回路内桥结线方式，以保障工厂供电可靠。考虑到供电突然中断的危险，厂内设置有静止型UPS保安电源系统，以保障工厂供电的连续性。UPS在电源切换过程中一般在5ms以下，频率稳定度在2％以内，谐波失真度不大于5%。11.4配电站和变电站根据淮南市的气候条件和厂区内的作业环境，变压器采用半户内布置方式。半户内布置方式是一种除主变压器以外的全部配电装置集中布置在一幢主厂房不同楼层的电气布置方式。该种布置方式结合了全户内布置变电所节约占地面积、与周围环境协调美观、设备运行条件好和户外布置变电所工程造价低廉的优点。主变压器户外布置不仅便于安装和维护，而且还利于散热和消防等特点。此外，由于半户内布置方式将主变压器安装在户外，取消变压器室，即减少土建工程量，缩短建设周期，又降低了对通风散热、消防灭火系统的资金投入，从而降低了变电所的造价，变电所本体投资可降低8％～16%。11.4.1高压供电系统设计工作电源采用35千伏，用架空线路引入，厂内总降压变电所中装设一台主变压器，变压器高压侧装设断路器，备用电源为10千伏，接在总降压变电所内的10千伏母线的一个分段上。11.4.2总降压变电所设计总降压变电所采用电气主结线。它的主要特点如下：总降压变电所设一台5000kVA35/10kV的降压变压器，变压器于35kV架空线路接成线路变压器组。在变压器高压侧设SF6断路器。这便于变电所的控制、运行和维修。总降压变电所的10kV侧采用单母分段接线，用10kV少油断路器将母线分成两段。主变压器低压侧经SF6断路器接在10kV母线的一个分段上，而10kV备用线路也经少油断路器接在另一分段上。各车间的一级负荷都由两段母线供电，以保证供电可靠性。根据规定，备用电源只有在主电源停止运行及主变压器故障或检修时才能投入，因此备用电源进线开关在正常时是断开的，而10kV母线的分段断路器在正常时则是闭合的。在10kV母线侧，工作电源与备用电源之间设有备用电源自动投入装置（BZT），当工作电源因故障而断开时，备用电源会立即投入。当主电源发生故障时，变电所的操作电源来自备用电源断路器前的所用的变压器。图11.1大中型工厂供电系统主接线示意图11.4.3继电保护的选择与整定电力继电保护的任务是自动的，快速的，有选择性地将电力系统中的故障设备通过断路器从电力系统中切除，使得无故障部份继续运行.继电保护的原理:是利用被保护设备故障前在某些突变的物理量，当突变达到一定值时，经逻辑判断环节，发出相应的跳闸的脉冲或信号。总降压变电所的继电保护装置设置如下：1.主变压器的保护（1）瓦斯保护：对变压器油箱内部的各种故障进行保护。①瓦斯保护是反应变压器内部气体的数量和流动速度而动作的保护，保护变压器油箱内部各种短路故障，这里采用FJ3-80型瓦斯继电器，当油箱内部变压器绕组轻微故障时，电弧使油产生的气体顺着油箱顶部进入联通管，聚积在瓦斯继电器的上部迫使油面下降，上开口，也下降，使永久磁铁趋近于干簧接点，当气体的体积达到继电器250～300cm3范围内时，干簧接点接通，发出轻瓦斯信号，当油箱内部严重故障时，绝缘油在电弧作用下，剧烈膨胀，油气流的流速达到0.7～1.2m/s，重瓦斯继电器发出跳闸脉冲。②安装在变压器油箱与油枕之间的连接管道中。（2）纵差动保护：保护变压器本体及其引出线。采用BCH-1型差动继电器，它能可靠的躲过变压器励磁涌流及保护区外故障时的不平衡电流，差动保护可用于两绕组，三绕组变压器。（3）电流速断保护：①整定计算：a按躲开变压器负荷出口，最大短路电流来整定流过继电器的电流为:Idzj=Kk*Kjx*Idz/Ki=84.7A。动作电流为:Idz=Idzj×Ki=169≤A。按躲开变压器空载设入时间的励磁涌流:Idz=(3~5)IeB=(3~5)×8000×1.05/60=242.52~404.2A。在AB两值取较大的169≤A为速断的起动电流。②灵敏度：采用三继电接线，即Kem=Kmnd×Imin/Idz=3.99。所以满足灵敏度要求，动作时限取为0s。③过流保护选用电磁型继电器DL-30型LJ、DS-22型SJ，DZB型ZJ。2.备用电源进线保护。3.变电所10KV母线保护。4.10KV馈电线保护。5.备用电源自动投入装置和绝缘监察装置。当正常供电的工作电源，由于电源本身或供电线路发生故障而失去电源时，依靠备用电源自动投入装置自动投入备用电源，代替工作电源，以提高供电的可靠性。11.4.4厂区高压配电系统设计为了便于管理，实现集中控制，尽量提高用户用电的可靠性，在本降压变电所馈电线路不多的条件下，考虑采用放射式配电方式，每个车间变电所由两回电缆路供电，分别接在总降压变电所10kV的两段母线上。各车间变电所与总降压变电所的距离较近，厂区高压配电网络决定采用直埋电缆线路。11.5配电线路配电线路一般采用电缆线路，并采用放射式供电。高压电缆按电压、电流、经济电流密度、敷设环境、使用条件及短路电流热稳定条件选择和校验。低压电缆按电压、电流、允许电压损失、敷设环境、使用条件等选择，低压电力电缆的截面不小于2.5mm2，低压控制电缆的截面不小于1.5mm2（电流回路不小于2.5mm2）。所有电缆一般选用阻燃型，铜芯。电力电缆选用交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套的电缆，控制电缆一般选用聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯扩套型电缆，与计算机系统相连的控制电缆可选择计算机屏蔽电缆。电缆将根据敷设方式和环境条件决定是否带铠装。

11.6动力与照明本厂的照明系统分为室内照明和厂区照明。在室内照明系统中，生产车间照明设置独立的照明系统，灯具按照集中和分散控制相结合的方式进行控制，集中控制采用照明开关箱分工段、分回路进行。反应器等视孔灯照明选用电压为4V的行灯，独立回路供电。工作照明灯具布置按照均匀布置的原则，并在某些场所辅以局部照明。为提高显色性（Ra>70），车间一般采用白炽灯和荧光灯相结合的混光照明方式，设计平均照度不低于50lx。楼道、重要生产工段及配电室均设置一定数量的应急灯作为事故照明用灯。车间办公室、更衣室内均安装2~3级双联单相插座。厂区照明中，用高汞灯照明，单列布置，杆高9米，杆距18米，路灯供电采用了XX大学自主研发的硅基纳米线太阳能电池，而其总体控制则采用了江苏省光伏科学工程协同创新中心设计的太阳能路灯管理系统。真正做到了环保节能。另外，变电所及消防水池周围各安装透光照明2只。11.7防雷和接地11.7.1防雷防雷设备防雷的设备主要有接闪器和避雷器。其中，接闪器就是专门用来接受直接雷击（雷闪）的金属物体。接闪的金属称为避雷针。接闪的金属线称为避雷线，或称架空地线。接闪的金属带称为避雷带。接闪的金属网称为避雷网。避雷器是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变配电所或其它建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。避雷器应与被保护设备并联，装在被保护设备的电源侧。当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压时，避雷器的火花间隙就被击穿，或由高阻变为低阻，使过电压对大地放电，从而保护了设备的绝缘。避雷器的型式，主要有阀式和排气式等。防雷措施1.架空线路的防雷措施（1）架设避雷线这是防雷的有效措施，但造价高。因此只有少部分线路加设。（2）提高线路本身的绝缘水平在架空线路上，可采用木横担、瓷横担或高一级的绝缘子，以提高线路的防雷水平。（3）利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线。（4）装设自动重合闸装置线路上因雷击放电而产生的短路是由电弧引起的。在断路器跳闸后，电弧即自行熄灭。如果采用一次ARD，使断路器经0.5s或稍长一点时间后自动重合闸，电弧通常不会复燃，从而能恢复供电。（5）个别绝缘薄弱地点加装避雷器

对架空线路上个别绝缘薄弱地点，如跨越杆、转角杆、分支杆、带拉线杆以及木杆线路中个别金属杆等处，可装设排气式避雷器或保护间隙。2.变配电所的防雷措施

（1）装设避雷针室外配电装置应装设避雷针来防护直接雷击。如果变配电所处在附近高建（构）筑物上防雷设施保护范围之内或变配电所本身为室内型时，不必再考虑直击雷的保护。（2）高压侧装设避雷器这主要用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所，损坏了变电所的这一最关键的设备。为此要求避雷器应尽量靠近主变压器安装。阀式避雷器至主变压器的最大电气距离如表11.2：表11.2避雷器至主变压器的最大电气距离雷雨季节经常运行的进线路数123≥4避雷器至主变压器的最大电气距离/m15232730避雷器的接地端应与变压器低压侧中性点及金属外壳等连接在一起。在每路进线终端和每段母线上，均装有阀式避雷器。如果进线是具有一段引入电缆的架空线路，则在架空线路终端的电缆头处装设阀式避雷器或排气式避雷器，其接地端与电缆头外壳相联后接地。（3）低压侧装设避雷器这主要用在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿电力变压器的绝缘。当变压器低压侧中性点不接地时（如IT系统），其中性点可装设阀式避雷器或金属氧化物避雷器或保护间隙。11.7.2接地电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体，或称接地极。专门为接地而人为装设的接地体，称为人工接地体。兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等，称为自然接地体。连接接地体与设备、装置接地部分的金属导体，称为接地线。接地线在设备、装置正常运行情况下是不载流的，但在故障情况下要通过接地故障电流。接地线与接地体合称为接地装置。由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一个整体，称为接地网。其中接地线又分为接地干线和接地支线。接地干线一般应采用不少于两根导体在不同地点与接地网连接。

第十二章通信系统12.1设计概述本厂工艺路线较长，所用设备多，厂区面积大，且各车间之间联系较为密切，发生情况时要及时与中控室进行联系，为了加强企业的管理，提高生产效率，增加组织和调度能力，在工厂内设置相应的通信工程是非常有必要的。本项目通信工程由淮南市电信局直接投资，代为管理，安徽淮南现代煤化工产业园区内也有相关企业单位负责建设、管理本分厂的通信工程，因此本项目的通信工程在此只做初步规划。本项目电信设施主要包括：行政管理电话系统、生产调度程控电话系统、火灾报警系统、闭路电视监控系统、扩音呼叫/对讲系统、综合布线系统等。12.2设计依据与原则12.2.1设计依据表12.1通信系统设计依据依据标准标准编号《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-2014《石油化工装置电信设计规范》SH/T3028-2007《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008《综合布线系统工程设计规范》GB50311-2007《工业企业扩音通信系统工程设计规范》CECS62-94《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013《建筑设计防火规范》GB50016-2014《电子信息系统机房设计规范》GB50174-2008《工业企业程控用户交换机工程设计规范》CECS09-1989《工业企业调度电话和会议电话工程设计规范》CECS36-1991《工业企业通信工程设计图形及文字符号标准》CECS37-1991《石油化工企业电信设计规范》SH/T3153-2007《石油化工企业生产装置电信设计规范》SHJ28-199012.2.2设计原则采用网络安全防范体系设计准则：（1）网络信息安全的木桶原则；（2）网络信息安全的整体性原则；（3）安全性评价与平衡原则；（4）标准化与一致性原则；（5）技术与管理相结合原则；（6）统筹规划，分步实施原则；（7）等级性原则；（8）动态发展原则；（9）易操作性原则。12.3设计范围本分厂需委托当地电信部门安装电信设备以加强企业管理，提高组织调度能力，保证工厂生产的快速有效进行。具体设计内容如下：电话系统（包括行政电话、调度电话）；火灾报警系统（FAS）；扩音对讲系统；闭路电视监视系统（CCTV）；信息网络系统（LAN）；无线通信系统。12.4通信系统方案12.4.1行政管理电话为了全厂行政管理和对外联络的需要，考虑用户数量和分布情况。在厂前区办公室内设一个电话总机站，厂区内需要行政电话约50部。在项目界区内不设置电话站。考虑到企业在发展的初期，人员较少，对网络的要求也不高，而且为了节约成本，厂区内的所有电话用户组成虚拟网。具体设备规格由中国移动淮南移动公司和总厂通讯公司相关部门指导确定。并在行政办公楼设立通信系统管理办公室，综合管理全厂通信设备。12.4.2生产调度电话由于生产管理机构设置情况，需要生产适度电话约30部，拟设90部程控电话交换机及其配置设备一套，作为全厂调度使用。控制室为了和现场通话联络，巡回检查时