全国大学生化工设计竞赛金奖作品答辩(国赛)课件

中国-云南-玉溪170kt/a黄磷尾气制乙二醇项目全国大学生化工设计竞赛ACEmazinghemicalngineers中国-云南-玉溪170kt/a黄磷尾气制乙二醇项目ACEmContents

目录04

过程设备ProcessEquipment01

项目简介ProjectIntroduction

02

工艺设计ProcessDesign03

控制方案ControlPrograms05厂区及车间布置PlantandWorkshopLayout06经济评价

EconomyAnalysis08

项目总结ProjectSummary07环境保护

EnvironmentalProtectionContents目录04过程设备Proce1项目简介ProjectIntroduction1项目简介ProjectIntroduction万吨/年年份我国近年乙二醇供需情况SupplyandDemandSituationofEthyleneGlycolinChina项目简介ProjectIntroduction市场分析MarketAnalysis设计理念DesignIdea工艺路线ProcessRoute万吨/年年份我国近年乙二醇供需情况Supplyand年产17万吨黄磷尾气制乙二醇项目170kt/aEGProjectFromYellowPhosphorusTailGas

项目简介ProjectIntroduction市场分析MarketAnalysis工艺路线ProcessRoute设计理念DesignIdea清洁Clear环保EnvirProtection安全safety年产17万吨黄磷尾气制乙二醇项目项目简介ProjectI乙二醇合成

生物质路线合成气路线石化路线市场分析MarketAnalysis设计理念DesignIdea项目简介ProjectIntroduction工艺路线ProcessRoute合成气路线市场竞争力强环境污染较小国家政策大力支持4.能耗较低乙二醇合成生物质路线合成气路线石化市场分析设计理念项目简介工业排放气减轻环境污染资源回收利用煤煤储量丰富环境污染严重天然气清洁环保资源匮乏生产成本较高

合成气来源市场分析MarketAnalysis设计理念DesignIdea项目简介ProjectIntroduction工艺路线ProcessRoute工业排放气减轻环境污染煤煤储量丰富天然气清洁环保合成气来工业排放气CO(v%)热值(kcal/Nm3)废气量(Nm3/t)CO量(t/t产品)黄磷尾气85-95280030003.34电石炉气70-8529004000.34炼钢转炉气50-702000800.06氨厂铜洗再生气55-7021001750.14乙炔尾气25-303000100003.42炼钢高炉气24-2685023000.78焦炉气5-940004300.04工业排放气CO含量情况表净化后直接排空处理作为燃料利用其热值黄磷尾气应用现状COContentofIndustrialExhaustGas市场分析MarketAnalysis项目简介ProjectIntroduction工艺路线ProcessRoute设计理念DesignIdea工业排放气CO热值(kcal/Nm3)废气量CO量黄磷尾气8黄磷尾气成分COCO2O2H2H2SH3P其他含量（v%）85-951-40.5-11-82-31-11黄磷尾气成分COCO2O2H2H2SH3PH20质量分数98.6%32ppm51ppm1%10ppm17ppm0.4%《产业结构调整指导目录（2011年本）》(修正)《石化和化学工业“十二五”发展规划》项目简介ProjectIntroduction市场分析MarketAnalysis工艺路线ProcessRoute设计理念DesignIdea净化前尾气成分TailGasCompositionbeforePurification净化后尾气成分TailGasCompositionafterPurification黄磷尾气成分COCO2O2H2H2SH3P其他含量（v%）8回收利用节能减排清洁生产循环经济可持续发展市场分析MarketAnalysis项目简介ProjectIntroduction工艺路线ProcessRoute设计理念DesignIdea回收利用节能减排清洁生产循环可持续发展市场分析项目简介Pr2工艺设计ProcessDesign工艺设计ProcessDesign2工艺设计ProcessDesign工艺设计Proce流程简述ProcessDescription流程优化ProcessOptimization节能工艺EnergySavingTechnology创新小结InnovationSummary工艺设计ProcessDesign流程简述Process流程优化ProcessOptimiz流程简述ProcessDescription产品名称规格（wt％）级别年产量（万吨）乙二醇≥99.80优等品17液态CO2

≥99.80优等品40碳酸二甲酯≥99.60一等品2.81,2-丁二醇≥99.70优等品0.3产品一览表Product

List工艺设计ProcessDesign物料来源年用量黄磷尾气总厂提供7×108Nm3氧气外购1.14×106Nm3甲醇外购96kt原料一览表ListofRawMaterials流程优化ProcessOptimization节能工艺EnergySavingTechnology创新小结InnovationSummary流程简述Process产品名称规格（wt％）级别年产量（万吨AspenPlus全流程模拟AspenPlusProcessSimulation工艺设计ProcessDesign流程简述ProcessDescription流程优化ProcessOptimization节能工艺EnergySavingTechnology创新小结InnovationSummaryAspenPlus全流程模拟工艺设计ProcessDe回流比对产品纯度影响EffectofRefluxRatioonProductPurity进料位置对产品纯度影响EffectofFeedPositiononProductPurityRfluxratio=6.0Feedstage=7工艺设计ProcessDesign流程简述ProcessDescription流程优化ProcessOptimization节能工艺EnergySavingTechnology创新小结InnovationSummary脱轻组分塔回流比对产品纯度影响进料位置对产品纯度影响Rfluxrat床层压力变化图Bedpressurevariation床层温度变化图Bedtemperaturevariation组分含量随时间变化曲线ComponentcontentchangecurvewithtimeH2+CO、CO2工艺设计ProcessDesign变压吸附制氢PSAHydrogenProductiont=700s99.9%H2流程简述ProcessDescription流程优化ProcessOptimization节能工艺EnergySavingTechnology创新小结InnovationSummary床层压力变化图床层温度变化图组分含量随时间变化曲线H2+CO能耗/kW单塔精馏双效精馏双效精馏技术DoubleEffectDistillation47.99％0.7MPa0.1MPa工艺设计ProcessDesign流程简述ProcessDescription流程优化ProcessOptimization节能工艺EnergySavingTechnology创新小结InnovationSummary能耗/kW单塔精馏双效精馏双效精馏技术47.99％0.7MP热泵精馏普通精馏能耗/kW58.7℃67.5℃△T=9.8℃60.26％热泵精馏技术HeatPumpDistillation工艺设计ProcessDesign流程简述ProcessDescription流程优化ProcessOptimization节能工艺EnergySavingTechnology创新小结InnovationSummary热泵精馏普通精馏能耗/kW58.7℃67.5℃△T=9.8℃项目一塔二塔理论板数1858回流比0.596.3D：F（塔顶采出）0.330.54进料板数823塔的操作压力MPa0.10.1冷凝器类型全凝器全凝器冷凝器负荷（kW）12854783在沸器负荷（kW）14935443项目副塔主塔理论板数1635回流比022D：F（塔顶采出）00.35进料板数80塔的操作压力MPa0.10.1冷凝器类型无全凝器冷凝器负荷（kW）04105在沸器负荷（kW）05156常规双塔精馏分隔壁塔精馏能耗/kW27.91％设备投资节省约10%

-30%分隔壁塔精馏技术DividingWallColumnDistillation工艺设计ProcessDesign流程简述ProcessDescription流程优化ProcessOptimization节能工艺EnergySavingTechnology创新小结InnovationSummary项目一塔二塔理论板数1858回流比0.596.3D：F（塔顶△Tmin=15℃工艺设计ProcessDesign流程简述ProcessDescription流程优化ProcessOptimization节能工艺EnergySavingTechnology创新小结InnovationSummary△Tmin=15℃工艺设计ProcessDesign流程冷热负荷温焓图HeatandCoolingLoadTemperatureChart夹点热端：144.8℃冷端：129.8℃工艺设计ProcessDesign流程简述ProcessDescription流程优化ProcessOptimization节能工艺EnergySavingTechnology创新小结InnovationSummary冷热负荷温焓图夹点热端：144.8℃冷端：129.8℃工集成换热网络HeatIntegratedNetwork

工艺设计ProcessDesign流程简述ProcessDescription流程优化ProcessOptimization节能工艺EnergySavingTechnology创新小结InnovationSummary集成换热网络

工艺设计ProcessDesign流程简原料创新分隔壁塔技术热泵精馏双效精馏变压吸附工艺设计ProcessDesign流程简述ProcessDescription流程优化ProcessOptimization节能工艺EnergySavingTechnology创新小结InnovationSummary原料分隔壁塔技术热泵双效变压工艺设计ProcessDes3控制方案ControlPrograms3控制方案ControlPrograms控制方案ControlPrograms温度压力流量液位集散控制系统(DCS)集中管理分布控制控制系统ControlSystem主要设备控制方案EquipmentControl安全控制SafetyControl控制方案ControlPrograms温度压力流量液位集控制方案ControlPrograms控制系统ControlSystem主要设备控制方案EquipmentControl安全控制SafetyControl换热器·载热体旁路流量控制HeatExchanger•HeatCarrierBypassFlowControl控制方案ControlPrograms控制系统主要设备控控制方案ControlPrograms控制系统ControlSystem主要设备控制方案EquipmentControl安全控制SafetyControl压缩机·防喘振回流控制Compressor•TheAntiSurgeControlofReflux防喘振回流流量控制控制方案ControlPrograms控制系统主要设备控控制方案ControlPrograms控制系统ControlSystem主要设备控制方案EquipmentControl安全控制SafetyControlNaClO原料储罐·液位分程控制NaClOStorageTank•LiquidLevelControl控制方案ControlPrograms控制系统主要设备控控制方案ControlPrograms控制系统ControlSystem主要设备控制方案EquipmentControl安全控制SafetyControl`进料流量控制塔釜温度控制塔顶压力控制塔釜液位控制回流罐液位控制控制方案ControlPrograms控制系统主要设备控安全仪表系统SIS传感器逻辑控制器最终执行元件控制方案ControlPrograms控制系统ControlSystem主要设备控制方案EquipmentControl安全控制SafetyControl安全仪表系统SIS传感器逻辑控制器最终执行元件控制方案Co执行器逻辑控制器TSH温度传感器原料气冷激500℃480℃410℃SIS安全仪表系统控制方案ControlPrograms控制系统ControlSystem主要设备控制方案EquipmentControl安全控制SafetyControl执行器逻辑控制器TSH温度原料气冷激500℃480℃410HAZOP分析选定节点（化工装置）选定工艺参数+引导词研究偏差原因以及偏差后果提出新的安全措施控制方案ControlPrograms控制系统ControlSystem主要设备控制方案EquipmentControl安全控制SafetyControlHAZOP分析选定节点选定工艺参数+引导词研究偏差原因提出新控制方案ControlPrograms控制系统ControlSystem主要设备控制方案EquipmentControl安全控制SafetyControl偏差：温度过高后果：甲醇挥发为气体、罐内压力升高、严重时发生爆炸节点4：甲醇储罐工艺参数：温度引导词：moreHAZOP分析措施：管道设置隔热保温层、罐顶设置安全泄压阀、定期检查、更换设备原因：设备、管线因日照升温、喷淋水系统发生故障、温度指示计损坏控制方案ControlPrograms控制系统主要设备控4过程设备ProcessEquipment4过程设备ProcessEquipment过程设备ProcessEquipment设备设计EquipmentDesign设备选型EquipmentSelection设备创新EquipmentSelection设备分类EquipmentClassification泵、标准罐等Pump,StorageTank,etc反应器Reactor塔器Tower换热器HeatExchanger标准设备StandardEquipment非标准设备Non-StandardEquipment设备Equipment过程设备ProcessEquipment设备设计设备选型查阅文献选定催化剂查阅反应的动力学方程反应特点确定反应器类型体积模拟COMSOL计算反应器体积尺寸优化COMSOL软件优化反应器尺寸过程设备ProcessEquipment设备分类EquipmentClassification设备设计EquipmentDesign设备选型EquipmentSelection设备创新EquipmentSelection反应器设计ReactorDesign催化剂床层体积（m³)VolumnofCatalystbedMN转化率与催化剂床层体积模拟图RelationshipbetweenMNConversionRateandVolumeofCatalystBedMN转化率（%）

MNConversionRate

20（1-0.2）25m320m3查阅文献选定催化剂查阅反应的动力学方程反应特点确定反应器类型D=60mmH=2.5mD=40mmH=4mD=50mmH=3m反应管尺寸ReactionTubeSize10.0mol/m311.5mol/m310.8mol/m3过程设备ProcessEquipment设备分类EquipmentClassification设备设计EquipmentDesign设备选型EquipmentSelection设备创新EquipmentSelectionD=60mmD=40mmD=50mm反应管尺寸1过程设备ProcessEquipment设备分类EquipmentClassification设备设计EquipmentDesign设备选型EquipmentSelection设备创新EquipmentSelection塔设备设计TowerDesignAspenPlus模拟数据尺寸计算Cup-Tower

水力校核以T0302脱轻组分塔为例TakeT0302RemovalofLightComponentTowerforexample塔板数Stage液相

温度Liquid

Temperature

℃气相温度VaporTemperature℃液相体积

LiquidFlowVolume

m³/h

气相体积VaporFlowVolumem³/h

液相密度LiquidDensitykg/m³气相密度VaporDensitykg/m³液相表面张力LiquidSurfaceTensionmN/m10195.5195.955.6417718949.131.6732.38理论塔板工艺学参数表TheoreticalPlateProcessParamenterList机械参数设计SW6-2011强度校核水力学计算结果

HydraulicsResults项目

Porject数值及说明

Details塔径

D/m2.4塔间距

HT/m0.50塔板类型TrayType双溢流降液管适宜气速u’/m·s-11.716溢流堰长lw/m1.68溢流堰出口高hw/m0.037板上液层高度HL/m0.05降液管底隙高度h0/m0.030浮阀数/个453阀孔动能因数F011.7627临界阀孔气速u0c/m·s-17.925单板压降ΔPp/Pa555.84液体在降液管内停留时间τ/s11.855泛点率%48.8液相负荷上限(VS)max/m3·s-10.137液相负荷下限(VS)min/m3·s-10.00135水力学数据校核合格强度校核合格过程设备ProcessEquipment设备分类设备设计设计思路DesignMethodAspenPlus模拟数据确定类型、换热管规格、排列方式由AspenEDR模拟设计根据GB/T28712-2012进行圆整机械参数设计SW6-2011强度校核设备分类EquipmentClassification设备设计EquipmentDesign设备选型EquipmentSelection设备创新EquipmentSelection过程设备ProcessEquipment换热器设计HeatExchangerDesign设计思路AspenPlus模拟数据确定类型、AspenPlus模拟数据得到物料的体积流量确定储存周期计算储存容积结合储存条件、选取标准储罐的材料、类型、个数设备分类EquipmentClassification设备选型EquipmentSelection设备创新EquipmentSelection过程设备ProcessEquipment储罐选型StorageTankSelection选型思路SelectionMethod设备设计EquipmentDesignAspenPlus模拟数据得到物料的体积流量确定储存周期亚硝酸甲酯反应精馏塔MethylNitriteReactiveDistillationColumn发明专利：CN203999449U再生反应与精馏同时进行精馏段采用双向曲波填料提馏段采用喷射式导向梯形阀1.反应热得到有效利用，节能2.反应器与精馏塔耦合，降低

设备投资3.提高反应转化率4.增加反应速率，提高生产能力设备分类EquipmentClassification设备设计EquipmentDesign设备选型EquipmentSelection设备创新EquipmentSelection过程设备ProcessEquipmentD=4.2mD=2.2m亚硝酸甲酯反应精馏塔发明专利：CN203999449U再5厂区及车间布置PlantandWorkshopLayout5厂区及车间布置PlantandWorkshopLay云南省玉溪市华宁县磷化工循环经济特色工业园区资源黄磷产业发达，大量尾气急需处理地质条件良好，交通设施完善西南地区乙二醇市场缺口大云南省政府相关政策的支持市场政策地理/交通厂区及车间布置PlantandWorkshopLayout厂址选择PlantSiting厂区布置PlantLayout车间布置WorkshopLayout云南省玉溪市华宁县磷化工循环经济特色工业园区资源黄磷产业发达251米359米厂区占地总面积：90109平方米厂址选择PlantSiting厂区布置PlantLayout车间布置WorkshopLayout绿化率：16%厂区及车间布置PlantandWorkshopLayout251米359米厂区占地总面积：90109平方米厂址选择P厂前区辅助生产区工艺区罐区装卸区厂址选择PlantSiting厂区布置PlantLayout车间布置WorkshopLayout厂区及车间布置PlantandWorkshopLayout厂辅工艺区罐区装卸区厂址选择PlantSiting厂区布置平行布置人车分离紧凑集中厂址选择PlantSiting厂区布置PlantLayout车间布置WorkshopLayout厂区及车间布置PlantandWorkshopLayout平行布置人车分离紧凑集中厂址选择PlantSiting厂区黄磷尾气预处理车间PretreatmentofYellowPhosphorusTailGas厂址选择PlantSiting厂区布置PlantLayout车间布置WorkshopLayout厂区及车间布置PlantandWorkshopLayout黄磷尾气预处理车间厂址选择PlantSiting厂区布置车草酸二甲酯制备车间ManufacturingWorkshopofDMO厂址选择PlantSiting厂区布置PlantLayout车间布置WorkshopLayout厂区及车间布置PlantandWorkshopLayout草酸二甲酯制备车间厂址选择PlantSiting厂区布置车乙二醇合成及精制车间SynthesisandPurificationofEG厂址选择PlantSiting厂区布置PlantLayout车间布置WorkshopLayout厂区及车间布置PlantandWorkshopLayout乙二醇合成及精制车间厂址选择PlantSiting厂区布置6经济分析EconomicAnalysis6经济分析EconomicAnalysis总投资10.7亿Totalinvestment1.07billion8.28亿元建设投资

ConstructionInvestment1.37亿元建设期利息Interestinconstructionperiod21.07亿元流动资金投资Floatingcapitalinvestment31经济分析EconomicAnalysis经济评价EconomicEvaluation可行性分析FeasibilityAnalysis灵敏度分析SensitivityAnalysis盈亏平衡分析Break-evenAnalysis总投资10.7亿8.28亿元建设投资Constructio累计净现金流量表accumulativetotalofnetcashflow累计净现金流量/万元年份4.7年54.42亿元经济评价EconomicEvaluation可行性分析FeasibilityAnalysis灵敏度分析SensitivityAnalysis经济分析EconomicAnalysis盈亏平衡分析Break-evenAnalysis累计净现金流量表累计净现金流量/万元年份4.7年54.42亿静态分析StaticAnalysis经济分析EconomicAnalysis经济评价EconomicEvaluation可行性分析FeasibilityAnalysis灵敏度分析SensitivityAnalysis盈亏平衡分析Break-evenAnalysis静态分析StaticAnalysis经济分析Econo投资收益净现值NPV动态分析DynamicAnalysis=0.36>0.11(标准内部投资收益率)(Standard)=15.06亿元>0内部投资收益率IRR经济分析EconomicAnalysis经济评价EconomicEvaluation可行性分析FeasibilityAnalysis灵敏度分析SensitivityAnalysis盈亏平衡分析Break-evenAnalysis投资收益净现值NPV动态分析=0.36>0.11=15.06盈亏平衡分析Break-evenAnalysis产量/吨成本/万元（47370，30790）BEP经济分析EconomicAnalysis经济评价EconomicEvaluation可行性分析FeasibilityAnalysis灵敏度分析SensitivityAnalysis盈亏平衡分析Break-evenAnalysis盈亏平衡分析产量/吨成本/万元（47370，30790）BE销售价格产品产量经营成本敏感性分析SensibilityAnalysis灵敏度分析SensitivityAnalysis经济分析EconomicAnalysis经济评价EconomicEvaluation可行性分析FeasibilityAnalysis盈亏平衡分析Break-evenAnalysis销售产品经营敏感性分析灵敏度分析SensitivityAn7环境保护EnvironmentalProtection7环境保护EnvironmentalProtection环境保护EnvironmentalProtection废水WasteWater排放水名称排放量（m³/h）主要污染物治理措施水洗除尘塔废水35黄磷、粉尘送废水处理脱磷、脱硫塔废水36.61磷、硫MN反应精馏塔13甲醇DMO、EG回收塔1.04DMC、乙醇SBR生化处理和三级处理工艺保证污水排放达标废气ExhaustGas装置名称废气成分排放方式排放去向催化加氢反应气液分离器尾气甲醇蒸汽氢气连续送往加热炉和火炬变压吸附尾气氢气、CO等