丙烷脱氢制取丙烯项目任务说明书大学毕设论文

TOC\o"1-4"\h\z\u395目录 225190第一章总论 997901.1项目概括 99381.2设计依据 971621.3项目使用的专业标准规范 9325111.4工艺特点 10278931.5产品及原料方案 1024531.6产品营销策略 1112025第二章市场分析 11325002.1国内情况 12309162.2.1生成情况 1239652..12进出口情况 1314978第三章工程项目设计 15145523.1生成乙二醇工艺 173.1.2乙二醇生产工艺比较1763583.2工艺流程概述 17190543.3生产工艺流程介绍 17282923.3.1工艺流程图 1715732第四章过程模拟与优化 18287964.1概述 18223584.2流程模拟软件的选择 18153334.3合成气制乙二醇流程及相关物性估算 1998184.3.1亚硝酸甲酯的物性估算 21209174.3.2偶联合成二甲酯过程设计与模拟 215214.4亚硝酸甲酯再生过程设计分析 214.4.1再生工艺模拟214.4.2塔顶采出量及回收量的模拟优化224.5氧化偶联反应过程的模拟224.5.1循环气回收过程的模拟224.6草酸二甲酯与甲醇与甲醇分离过程分离设计与模拟244.7加氢制乙二醇过程的设计与模拟2415789第五章总图运输 24104295.1设计依据 24232685.2厂区概况 255.2.1地理优势255.2.2地貌255.2.3地质255.2.4气候255.2.5水文26263935.3厂区布置方案 2793245.3.1总平面布置的要求 27104445.3.2工厂组成 27215.3.3厂区布置要求 27165575.3.4总平面布置 2842175.4.5厂区布置概括 28321405.4.6竖向布置 28116125.4工艺装置的布置 29213835.4.1工艺装置布置要求 30123225.4.2罐区布置 3074625.5公用工程及设施 30156285.5.1总变电所的布置、供电及电讯 3067145.5.2锅炉房的布置 31140855.6通道的布置 31171045.6.1消防车道的布置 31151905.6.2人行道的布置 31304035.6.3供设置全厂系统性的道路 32111255.6.4绿化带的布置 3257925.7仓储设施的布置 32145955.7.1储存原料及产品的仓库布置 3289925.7.2运输设施的布置 3219495.8安全疏散设施 32107785.8.1方案 3226995第六章自动控制 33130386.1控制系统 3431006.2控制室 34112836.3主要控制方案 3456766.3.1DCS系统 34154346.3.2SIS系统 3428536.4主要仪表选型 35203876.5仪表用空气源、电源等动力供应要求 36207136.5.1仪表电源 36314936.5.2仪表气源 36256896.5.3仪表用热源 36238306.6具体设备控制方案 36208966.6.1离心泵的控制 368432控制要求 364262离心泵控制方案 36151726.6.2换热器的控制 3722040控制要求 3724006换热器的温度控制方案 3714516.6.3压缩机的控制 3715071控制要求 376025控制方案 37173906.6.4反应器的控制 374611控制要求 387848控制方案 385126.6.5精馏塔的控制 3812880控制要求 3828614控制方案 38296666.6.6抽提蒸馏塔控制 3831492控制要求 384200控制方案 38246587.1概述 39202317.1.1化工管道设计的法规 39316107.1.2化工车间管道设计与布置的要求 3942487.1.3相关等级表 42136437.2管道选型 44165717.2.1管路尺寸的确定 441987.2.2管道编号 45278437.3管路布置 49273607.3.1布置规定 495886液化烃管道的布置 5164517.3.2化工装置设备布置设计规定 5220759设备间的最小净距 5314160泵的布置 533989塔的布置 5326922换热器的布置 5313229空冷器的布置 5322795卧式容器的布置 5331277立式容器和反应器的布置 5417225加热炉的布置 54481离心式压缩机的布置 55230440装置内管廊的布置 55124921罐区的布置 55322692安全疏散通道的布置 555102第八章物料和能量衡算 56169148.1物料衡算能量衡算 5623196第九章换热网络集成 64206189.1概述 6430359.2工艺网络的信息 66119139.2.1热量目标 661228第十章管道及设备保温 672113410.1保温的功能及范围 67546310.1.1保温的功能 671222810.1.2保温的范围 671723210.2保温材料的性能和种类 683241410.2.1基本性能及选用要求 682613010.2.1常用保温材料的性能 684267第十一章设备选型及计算 682662711.1化工用泵 691440311.1.1泵的选用说明 7229087选泵原则 7299泵选型的要求： 7214329泵及驱动设备型式的选择 722669311.1.2装置扬程的计算 7226866第十二章储运系统 731838312.1设计依据 732699012.2储存系统 73335512.2.1.储罐的分类 733248512.2.2罐体附件的设计 732861512.2.3球型储罐支撑支柱的设计 732977412.2.4卧式储罐的构造 73906512.3储罐的安全防护 742290412.3.1防火间距 741659812.3.2防雷设计 742169912.3.3防静电设计 742945612.3.4防爆设计 74213912.3.5防毒设计 741838612.4产品的包装 752345012.4.1包装标准 753101912.4.2包装要求 752647812.4.3包装说明 754786包装标签 753563包装标志 751833612.5原料存储 762895012.6产品储存 76995712.7运输系统 76334812.7.1原料运输 761053512.7.2产品运输 7630908第十三章给水排水 761215813.1设计说明 771021413.1.1概述 7828313.1.2设计原则 78944013.2节水 78187113.2.1节水途径 78895513.2.2节水措施 781702313.2.3其他 782060第十四章采暖通风及空气调节 782336914.1设计标准与依据 782259214.2设计范围 782099714.3设计目标 792167814.4通风系统 793045614.4.1车间空气有害物质标准 792527314.4.2通风系统设计 792951114.5采暖系统 79898214.6采暖和通风标准 79625714.6.1.排风系统放置 802828414.6.2事故排风的排风口的设置规定 811553914.6.3事故排风系统设置 811867514.6.4采暖系统的防火防爆 811836014.6.5通风与空气调节系统的防火防爆 81212814.6.6生产厂房内房间设置 8122915第十五章供电和电讯 82406915.1设计依据 82153115.2设计范围 832111015.3设计原则 831267215.4供配电系统 83534715.4.1供电方式 841623515.4.2负荷等级及供电方案选择 8432561负荷等级 842420应急电源 841404215.5防雷及接地 84391415.5.1防雷措施 842163715.5.2接地保护 84201715.6电讯系统 8422678第十六章化工设备维护与检修制度 85262916.1设计说明 85748616.1.1概述 852917116.1.2TPM定义 853120616.1.3TMP特点 8577316.1.4设计原则 8511060设备维护、维修的基本途径 851349216.2检修前停车的安全技术处理 862764316.2.1严格按照预定的停车方案停车 863200116.2.2泄压要缓慢适中 862017416.2.3装置内物料务必排空、处理 86371116.2.4控制适宜的降温、降量速度 86949016.2.5开启阀门的速度不宜过快 862656516.2.6高温真空设备停车步骤 872783116.2.7停炉作业严格依照工艺规程规定 873054716.3化工检修的实施 881928916.3.1严格办理安全施工签证 882948216.3.2消除设备的危险因素 882092016.3.3作业现场的安全管理 881202416.4维修的基本内容 903166016.4.1换热器的维护和检修 901501916.4.2泵的维护与检修 902228616.4.3塔设备的维护与检修 902347316.4.4压缩机的维护与检修 902011116.5维修人员的要求 91232216.6维修人员的工作职责 918166第十七章安全与消防 911875917.1设计依据 9118517.2消防现状 91206217.3主要有毒有害、易燃、易爆物的特性及毒性 912041717.3.1生产过程中的主要危险有害因素 912752017.3.2工艺主要危险物的防护 922352817.3.3建筑耐火情况 931106217.4消防安全措施 952289617.4.1厂区消防布置 951670817.4.2火警探测系统 95754117.4.3火警报警系统 951953117.4.4消防栓 961490817.4.5消防给水系统 962943717.4.6消防广播和消防电话 971105117.5其它灭火措施 972374117.5.1泡沫灭火系统 973005317.5.2移动式灭火设备 971235617.5.3其它灭火系统 9724089第十八章环境保护 981284118.1厂区概况及厂址环境现状 983272218.1.1厂区概况 981253718.1.2区域环境质量 981025518.2设计依据 982261918.2.1法律法规 981004818.2.2参考标准 983120918.2.3污染物排放标准 982658118.3主要污染源及污染物 991652118.4环保治理措施 100471918.4.1废气治理措施 1003236018.4.2废水治理措施 1002980518.4.3固体废物的处理 100198518.4.4噪声的防治 10016272第十九章企业组织与劳动定员 1001200019.1企业组织 1012046719.2企业组织形式 1012889919.3企业工作制度 1011997819.4劳动定员和生产培训 1012083119.4.1劳动定员 101996619.4.2生产培训 102第一章总论1.1项目概括项目名称：丙烷脱氢制取丙烯投资项目性质：新建项目类型：化工项目建设地：山东省淄博中国石油齐鲁化工工业园区1.2设计依据(1)2014年“中国石化——三井化学杯”第八届大学生化工设计竞赛指导书；(2)国家地区建设、税收等有关法律、法规；(3)山东省淄博中国石油齐鲁化工工业园区地理、人文、经济等因素；(4)发改投资[2006]1325号《建设项目经济评价方法与参数》(第三版)；(5)《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国劳动安全法》、《建设项目环境保护管理条例》、《中华人民共和国城乡规划法》等相关的国家法律、法规；(6)《化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定》(化工部2005年修订版)、《投资项目可行性研究指南》、《化工建设项目可行性研究投资估算编制办法》（修订本）及有关专业的国家标准；(7)项目建议书及其审批文件。(8)化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定1.3项目使用的专业标准规范《中华人民共和国安全生产法》；《建设项目（工程）劳动安全卫生监察规定》原劳动部第3号令（1996）；《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2010）；《工作场所有害因素职业接触限值》（GBZ2.2-2007）；《石油化工企业设计防火规范》（GB50160-2008）；《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）；《建筑物防雷设计规定》（GB50057-2010）；《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058-92）；《石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》（SH3063-1999）；《化工企业安全卫生设计规定》（HG20571-95）；《压力容器安全技术监察规程》（1999年版）；《压力管道安全管理与监察规定》劳动部发[1996]140号；《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）；《工业粉尘排放标准执行》（GB16297-1996）；《工业企业厂界噪声标准执行》（GB12348-2008）；《污水综合排放标准执行》（GB8978-1996）；《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）；《危险废物焚烧污染控制标准》（GB18484-2001）；《化工建设项目可行性研究投资估算编制办法》（国家石化局（1999）第195号文）。1.4工艺特点采用工业级原料煤制乙二醇工艺技术的最大特点是采用工业级原料，更适合我国国情。有较好市场前景和利润空间。目前世界各国开发这项技术，都是以纯CO、纯H2、纯NO、纯O2和精醇为原料。由于纯CO、纯NO等成本高，难以推广应用。我们全部采用工业CO、工业NO、工业H2、工业O2、工业醇类为原料进行开发，使反应所需要各种原料，都有更加广阔的来源、更加便宜的价格和更加丰富的资源，

为降低生产成本和大面积推广应用创造了条件，使这项工艺技术更具有实用性和先进性。

(2)

能生产多种重要化工原料

第二个特点是可以连续大量生产多种重要化工原料。草酸酯是一种重要化工原料和中间体，广泛用于制药、香料、农药、染料及有机合成.除加氢生产乙二醇外，草酸酯水解可生产草酸、氨解可生产缓效化肥草酰胺等，同时可以用于生产具有很高附价值的精细化工产品如乙醇酸甲酯(或乙酯)、乙醇酸、乙醛酸、乙二醛等，并具有原料成本和工艺技术优势，可自动化连续大量生产，形成一个很大的新兴产业群，提供大批就业机会，创造巨大的经济和社会效益。煤制乙二醇工艺技术可实现资源的综合利用，是真正资源节约型产业本工艺技术全部采用工业原料进行生产，既可在有煤、天然气或油田气的地方大量建厂生产，又可充分利用各种回收的CO、NO资源(如合成氨铜洗回收CO、炼钢转炉尾气、黄磷炉尾气、密闭电石炉尾气、铁合金炉尾气、炼焦炉尾气、硝酸工业尾气等)，还可以利用许多生物质、城市废弃物制成合成气，使大部分CO资源都得到充分利用，从而实现资源的有效综合利用，是真正资源节约型产业。这对充分有效利用资源、减少能源浪费、减轻环境污染、改善人类生存环境和健康条件，促进经济社会的可持续发展等，意义重大。节能

本工艺技术是能源节约型产业，合成草酸酯是在常压和低于160℃条件下进行的；草酸酯加氢制乙二醇是在低压和低于210℃条件下进行的，并有反应余热可回收利用。和用乙烯经环氧乙烷生产乙二醇路线相比，能耗大大降低，是真正能源节约型产业。本工艺技术用于生产草酸酯，和传统的用草酸与醇类在甲苯中高温酯化的间歇法相比，每生产1t产品可省去1t草酸和70kg甲苯，并可以连续大量生产，成本可降低40%以上。本技术用于生产草酸，和现有用甲酸钠法相比，每生产1t草酸，可省去1t烧碱和1.1t硫酸(这两者都高能耗)，能耗大大降低，产品无需重结晶就可达到化学试剂的质量标准。因此，本工艺过程能耗低，设备投资省，可自动化连续生产，是真正意义的“能源节约型产业”。

(4)

循环经济产业

本工艺技术是真正的循环经济产业在本技术过程中，所有反应原料CO、H2和醇类都回收循环利用；反应尾气中的NO气体也经再生成亚硝酸酯回收循环使用，并且可直接利用各种回收的CO、NO资源，是真正意义的循环经济产业。

(5)环保本工艺过程符合绿色环保工程标准，本工艺生成的废水：包括氨空气氧化生产氮氧化物时生成少量硝酸和硝酸铵废水；反应尾气NO与氧和醇类进行氧化酯化反应时副产的少量含硝酸工艺水，以及排放反应尾气在消除污染环境处理时生成的少量工艺废水。这些含硝酸的工艺废水经中和后排放,对环境无害。本工艺排放的废气：由于全部采用工业原料，虽然整个生产过程中CO、NO和醇类都在循环回收利用，但工业原料中的非反应气体(N2、Ar、CH4、CO2)随反应尾气对外排放时，会同时带走部分CO气体。这部分含CO的反应尾气可直接送锅炉燃烧或送变压吸附分离系统重新回收CO气体，不会给环境造成污染。以上这些技术特点完全符合“既环境友好又综合利用，既低物耗又低能耗，既高效益又多联产”的现代C1化工发展模式。因此，本工艺的工艺代表着当代世界C1化工的重要发展方向。1.5产品营销策略（1）产品质量的保证化工产品的产品质量主要有以下三个尺度，即国家标准的要求、产品质量的持久稳定性、产品销售的服务性。不仅要严格执行分析化验程序保证出厂产品的质量，还要建立完善的客户意见反馈系统。（2）产品成本的降低现今国内化工市场激烈竞争的结果就是价格越来越接近成本、利润空间越来越小。生产技术的领先代表着产品质量的提升和生产成本的降低。本厂利用合成气草酸酯制得乙二醇一个社会效益、经济效益并举的项目，在完善生产工艺的同时，也须注重后续经济效益，努力降低产品成本。（3）销售网络的建立首先打入国内沿海及中西部地区的消费市场，然后还可以向周边国家出口。或者先建立一个省级市场，逐渐确立自己的主要销售目标市场和客户群。与原料供应商确立产业链结构，进一步稳定市场占有率。保持和大客户的良好关系，通过这些客户，去影响和渗透其它的外围市场和客户，逐步建立起完善的销售网络。（4）售后服务的完善客户在使用化工产品过程中受他们生产工艺、设备装置、技术水平的不同会出现不同的问题，本厂会派出工程技术人员帮助客户查找和解决问题，这也是本厂树立负责任良好形象、拓展客户关系的好机会。（5）品牌效应的推广化工产品的品牌宣传不同于传统消费品的品牌宣传，它只涉及专业群体，特定行业，所以需要更具有针对性的品牌宣传。①参加业内颇有影响力的行业展会；②邀请客户到企业参观先进的生产基地和管理方式；③在客户群中形成良好的口碑；④与行业协会和行业媒体和记者保持良好的关系；⑤利用电视，报纸和网络对企业品牌进行宣传。第二章市场分析2.1国内生产消费和市场情况2.1.1生产情况2011年我国\t"/news/201312/22/_blank"乙二醇产能已达357.8万吨/年，相比2008年产能提高近140万吨/年。近两年，我国仍有多套新建乙二醇装置建成投产，尤其是煤制乙二醇生产装置发展迅速。2013年1月，\t"/news/201312/22/_blank"新疆天业(集团)有限公司利用电石炉尾气建设的5万吨/年乙二醇项目投产；2月，\t"/news/201312/22/_blank"浙江天圣控股集团有限公司的下属全资子公司宁波禾元化学有限公司50万吨/年乙二醇项目建成投产，成为国内首个由甲醇制乙二醇的工厂，该项目采用国内自主研发、具有自主知识产权的甲醇制取低碳烯烃工艺进行生产，具有清洁高效、低碳、“三废”排放少等优点；7月，中石化武汉\t"/news/201312/22/_blank"石油\t"/news/201312/22/_blank"化工公司80万吨/年乙烯项目主体装置——28万吨/年乙二醇装置建成投产。截至2013年7月底，我国乙二醇的总生产能力超过500万吨/年。由于目前我国乙二醇的生产能力和产量还不能满足实际生产的需求，因而有多家企业准备新建或扩建乙二醇生产装置。在2013～2016年新建或者扩建项目中，中石化和中石油的项目大都采用石油乙烯路线，装置新增生产能力约为152万吨/年。由于煤制乙二醇相比煤制油、煤制烯烃的\t"/news/201312/22/_blank"投资要少得多，产业链也比后两者短，市场需求明确，准入门槛低，推广起来更加容易，加上发展煤或天然气通过合成气制备乙二醇，符合我国缺油、少气、\t"/news/201312/22/_blank"煤炭资源相对丰富的特点，是国家鼓励类示范性项目，因而掀起了项目投资热。据初步统计，目前在建或者计划建设的煤制备乙二醇装置生产能力约600万吨/年，但由于我国煤制乙二醇技术为自创技术，还没有经过长时间的工业运行考验，技术还存在不完善之处，因而，装置完全建成投产的可能性不大。在众多的煤化工制备乙二醇项目中，2016年以前最多50%产能能够建成投产。预计到2016年，我国乙二醇的总生产能力最多能够达到约950万吨/年。

随着我国聚酯工业的快速发展，我国乙二醇的消费量不断增加。2003年我国乙二醇的表观消费量只有346.2万吨，2007年增加到658.3万吨，2012年进一步增加到1097.8万吨，表观消费量的年均增长率为10.8%。近几年，虽然我国乙二醇的生产能力和产量有较大提高，但由于需求量的不断增长，产品自给率仍较低，2012年仅为27.5%。聚酯是我国乙二醇的主要消费领域，约占总消费量的93.0%，其中大部分用于纤维，小部分用于片基、薄膜与瓶子。另外7.0%主要用于生产防冻剂、粘合剂、油漆溶剂、耐寒润滑油、表面活性剂以及聚酯多元醇等。我国聚酯产业目前产能过剩严重，装置开工率逐年下降，一些小企业逐步退出竞争。另外，受人民币升值，出口退税率调整以及世界金融危机等的影响，我国\t"/news/201312/22/_blank"纺织品的出口量减少，对乙二醇等原料的需求量也相应减少。我国纺织行业还同时面临劳动力成本、生产原料、能源成本上升，环境资源约束等影响，未来一段时间内发展速度将会放缓，由此将会导致对乙二醇需求量的减少。但随着我国\t"/news/201312/22/_blank"汽车工业的发展和汽车保有量的迅速增加，乙二醇在防冻液上的应用量将会有所增长。总之，今后几年，我国乙二醇的需求仍将有所增长，但幅度会放缓，预计2017年我对乙二醇的需求量将达到1300万吨，届时的生产能力不会超过1000万吨/年，产不足需，仍需要通过进口才能满足国内实际生产的需求。2014年我国乙二醇主要生产厂家

万t/a厂家名称生产能力投产年份中石化284.4\t"/data/2015/04/11/_blank"北京燕山\t"/data/2015/04/11/_blank"石油\t"/data/2015/04/11/_blank"化工公司(1)8.01998北京东方石油化工有限公司(1)4.01996，现停产中石化扬子石油化工公司(1)26.21999中石化\t"/data/2015/04/11/_blank"上海石油化工公司(1)60.52002/2007中石化茂名石油化工公司(2)10.51996\t"/data/2015/04/11/_blank"天津联合化学有限公司(2)6.21996南京扬子-巴斯夫有限公司(1)30.02005中石化镇海炼化公司(3)55.02010中沙(天津)石化有限公司(3)36.02009中国石化武汉石油化工公司(1)28.02013中国石化\t"/data/2015/04/11/_blank"湖北\t"/data/2015/04/11/_blank"化肥厂(4)20.02014中石油82.9辽阳石油\t"/data/2015/04/11/_blank"化纤公司(2)20.02007抚顺石油化工公司(2)6.02000\t"/data/2015/04/11/_blank"吉林石油化工公司(1)15.91996/2002独山子石油化工公司(1)5.01996/2002中国石油\t"/data/2015/04/11/_blank"四川石化有限责任公司(2)36.02014中海油

中海-壳牌石油化工有限公司(2)35.02006其它200.0\t"/data/2015/04/11/_blank"辽宁北方化学工业有限公司(1)20.02010\t"/data/2015/04/11/_blank"内蒙古通辽金\t"/data/2015/04/11/_blank"煤化工有限公司(4)20.02009\t"/data/2015/04/11/_blank"河南煤化新乡永金化工公司(4)20.02012河南煤化濮阳永金化工公司(4)20.02012河南煤化安阳永金化工公司(4)20.02012河南煤化洛阳永金化工公司(4)20.02014河南煤化商丘永金化工公司(4)20.02014\t"/data/2015/04/11/_blank"新疆天业(集团)有限公司(5)5.02013\t"/data/2015/04/11/_blank"浙江宁波禾元化学有限公司(6)50.02013\t"/data/2015/04/11/_blank"山东华鲁恒升集团有限公司(5)5.02012合计602.3注：生产工艺(1)SD氧化法；(2)Shell氧化法；(3)DOW化学工艺；(4)煤化工；(5)合成气制乙二醇；(6)MTO甲醇法。2.1.2进出口情况2014年2月我国乙二醇进出口数据统计单位：吨，万美元，美元

2014年2月我国MEG进口量在64.2万吨，同比去年增加1.7万吨，环比今年1月份减少29.4万吨；2月份进口平均单价为1015.15美元/吨，较1月份下降43.37美元/吨，乙二醇进口在1月份大幅上涨之后快速回落至合理水平。

1月份受国外厂家年底集中清罐出货影响，港口远洋货到港集中，加之受国家外管局发布文件，对贸易公司开转口信用证及美金卖人民币方式的融资方式多有限制。使得保税货源大量报关入境，乙二醇1月份进口达近年来最高点，二月份虽相对大幅下滑但仍位于全年高位，后续美国与中国套利窗口基本处于关闭状态，后期到港量将逐步减少，报关货源相对下滑。

对于化纤的主要原料乙二醇仍维持70%以上的进口依存度，多因国内资源及技术的制约，我国乙二醇发展缓慢，而近年来随着煤质乙二醇的兴起使得国内供应比重逐步增加，而多受技术壁垒影响下国内煤制乙二醇装置多维持相对偏低的开工率，后续技术攻关仍是乙二醇发展的关键。而另一主要化纤原料产品PTA面临的是国内产能过剩的局面，后期仍将陆续有新PTA装置开启，未来三年，PTA产能过剩现象依旧较为严重，涨跌乏力，续投增多竞争加剧，进口依存度继续下降，整体供大于求，生产利润空间有限，贸易活跃度降低。

目前多受人民币贬值影响，乙二醇进口市场操作积极性降低，加之上游成本表现坚挺，部分工厂表示面临亏损，后续国外工厂多有检修计划，乙二醇后续进口量或将维持走低态势。第三章工程项目设计中国石油化工有限公司齐鲁分公司（简称中国石化齐鲁股份有限公司）始建于1966年，是一家集石油化工、盐化工、煤化工、天然气化工为一体的特大型炼油、化工、化纤联合企业。

公司坐落于山东省淄博市，占地面积24.8平方公里。过40多年的建设发展，目前固定资产原值357亿元，年营业收入600亿元，拥有大型石油石化生产装置112套。3.1乙二醇生产工艺比较乙二醇的生产方法主要有石油路线和非石油路线两大类，石油路线是乙烯为原料，经环氧乙烷制取乙二醇，非石油路线以天然气或煤为初始原料制取合成气，再用合成气通过直接或间接合成法器制取乙二醇。由于石油资源日益短缺，油价增长迅猛，非石油路线制取乙二醇成本优势明显，各国纷纷开始研究，并取得了一定的成果1合成气直接合成法合成气直接合成乙二醇的方程式2CO2+3H2==C2H6O2该工艺需要经过高温，高压和催化剂作用下运行，催化剂的选择是该工艺的技术关键，常用的催化剂有钴，钌，钌铑等催化体系。该工艺在理论上具有最佳的经济价值，目前世界各国都在研究开发之中，由于该工艺压力需求较高，副产物较多，催化剂回收率较低，产品分离困难，距离实现工业化仍然有一段很大的距离。2.合成气经甲醇，甲醛间接合成乙二醇。由于合成气直接合成乙二醇的难度较大，采用合成气先合成甲醇和甲醛间接合成乙二醇的方法，就成为目前研究开发的重点之一。目前经甲醇，甲醛间接合成乙二醇的研究路线主要有：甲醛羰化法，甲醛氢甲酰化法，甲醇二聚法，甲醛电化二聚法，甲醛和甲酸甲酯偶联法等。甲醛羰化法以甲醛，二氧化碳，和水为原料，在酸性催化剂作用下缩合成羟基乙酸，然后羟基乙酸与甲醇进行酯化反应，再进一步加氢生成乙二醇。该法主要的缺点是以硫酸和氢氟酸为羟基化催化剂，污染和设备腐蚀比较严重，并且催化加氢的研制还存在很多不确定因素。甲醛氢甲酰化法是在钴和铑催化剂作用下，使甲醛与合成气甲醛合成气进行甲醛氢甲酰化制得羟基乙酸，然后加氢制得乙二醇，该法中原料甲醛来源成本较高，并且两步催化反应催化剂研究发展缓慢。甲醇二聚法是通过自由基反应来实现的。在引发剂存在下由甲醇生成CH2OH自由基，然后两个自由基最终生成乙二醇。该法具有原料甲醇便宜易得，乙二醇收率较高等明显的技术经济优势。如果生产规模比较大，此工艺路线具有一定优越性。甲醛电化加氢二聚法是以低浓度甲醛水溶液为原料，反应在连续电解槽中进行，反应条件温和，原料成本比较低，乙二醇收率为90%以上 ，缺点主要是耗电量大，如电力资源充足，利用该技术生产乙二醇应该是一条可行路线。甲醛与甲酸甲酯偶联法是在催化剂的作用下，是甲醛与甲酸甲酯进行缩合反应制得乙酸甲酯，然后加氢得到乙二醇。该方法的优点是原料价格低廉，而且资源丰富，无需贵金属作为催化剂，产品种类多，经济效益好，具有很好的产业推广价值3.合成气经草酸脂加氢制得乙二醇合成气经草酸酯加氢制取乙二醇，主要原料为NOCOH2醇类等，包括一氧化碳催化偶联合成草酸脂和草酸酯催化加氢两步反应，反应原料是NO与O2生成三氧化二氮再利用乙醇和三氧化二氮反应生成亚硝酸甲酯，在Pd催化作用下CO亚硝酸脂氧化偶联得到草酸二脂，草酸二酯再经催化加氢得到乙二醇。反应方程式：第一步：一氧化碳催化偶联合成草酸酯2CO+2RONO(COOR)2+2NO2NO+1/2O2+2ROH2RONO+H2O该步反应为CO和亚硝酸脂气相催化合成草酸酯，反应尾气中的NO气体和氧气以及醇类反应再生成亚硝酸脂回收利用。第二步：草酸酯催化加氢生成乙二醇（COOR)2+4H2(CH2OH)2+ROH两步总反应方程式：2CO+1/2O2+4H2(CH2OH)2+H2O该工艺路线为自封闭循环过程，反应条件温和，催化剂选择性高且稳定性好，所得产品质量好，三废污染少。只要用煤和天然气制成的合成气（CO和H2)以及空气中的氧气就能合成乙二醇，应用前景广阔。通过综合比较乙二醇生产工艺选择合成气经草酸脂加氢制得乙二醇，因为该工艺路线为自封闭循环过程，反应条件温和，催化剂选择性高且稳定性好，所得产品质量好，三废污染少。只要用煤和天然气制成的合成气（CO和H2)以及空气中的氧气就能合成乙二醇，应用前景广阔。3.2工艺流程概述在之前的工艺比较与工艺的描述中，根据我们的实际条件可以确定合成气经草酸脂加氢制得乙二醇主要原料为NOCOH2醇类等。3.2.1反应方程式（1）一氧化碳催化偶联合成草酸酯2CO+2RONO(COOR)2+2NO2NO+1/2O2+2ROH2RONO+H2O（2）：草酸酯催化加氢生成乙二醇（COOR)2+4H2(CH2OH)2+ROH两步总反应方程式：2CO+1/2O2+4H2(CH2OH)2+H2O3.3工艺流程介绍3.3.1工艺流程图合成气草酸酯法制备乙二醇的流程示意图1.原料气的制备、净化及变换：1、一氧化碳气体的制备，通过空分制得氧气与炉内煤反应制得炉气，炉气经脱硫净化送到下一工序；2、氢气的制备，通过间歇制气法制得半水煤气，炉气经脱硫净化，接着进行高温变换和低温变换，制得氢气。

第二步，一氧化碳原料气的再净化处理：从合成气净化装置出来的一氧化碳原料气，采用催化氧化技术除去氢和氧，最后以分子筛脱水。再按一定比例混入普氧或空气，并送入载有催化剂的固定床反应器中，催化反应同时除去所含的氢气和氧气。其催化剂是负载有铂族金属或它们的盐的载体催化剂。金属主要是铂、钯或铂-钯合金。其盐可以是硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐、碳酸盐、草酸盐、醋酸盐、卤化物及其络合物等。金属含量为载体重量的0.05～5%。载体可采用硅胶、浮石、硅藻土、活性碳、分子筛及氧化铝等物质。反应温度在50～400℃，最好在80～250℃。接触时间在0.5～10秒。最后再导入分子筛床层常温脱水。气体中所含氮、二氧化碳、甲烷、氩不必除去。净化后气体中有害杂质含量控制在硫化物≤1.15ppm，NH3≤200ppm，H2≤100ppm，O2≤1000ppm，H2O≤100ppm。该混合气体即可作为合成草酸酯的一氧化碳原料气。

第三步，草酸酯的合成：将净化后的一氧化碳原料气与亚硝酸酯混合，其含量（体积比）为：一氧化碳为25～90%，亚硝酸酯为5～40%，导入装有以氧化铝作载体的钯催化剂的列管反应器中进行催化反应。金属含量为载体中的0.1～5%,接触时间为0.1～20s。反应温度为80～200℃。反应产物经冷凝分离后得草酸酯。

第四步，尾气再生：将分离了草酸酯的反应尾气导入再生塔，按NO与O2分子比为4.1:6.5，配入氧气氧化，按醇与NO的分子比为2～6送入20%以上的醇水溶液接触反应，控制塔温在相应酯的沸点以上，分离醇的水溶液循环使用。当醇的浓度低于20%时，更换新的醇液。

第五步，亚硝酸酯的回收：将再生塔得到的亚硝酸酯气相导入冷凝分离塔，控制温度在相应酯的沸点以上，将亚硝酸酯气体中的醇和水进一步分离，其大部分亚硝酸酯（含未反应气体）送回合成塔循环使用，另小部分转入压缩冷凝塔处理。

第六步，非反应气体的排放：将含有非反应气体的亚硝酸酯导入压缩冷凝塔，控制冷凝温度在-20～40℃，压力在0.5～4MPa，使亚硝酸酯完全液化回收，经气化后再导入合成塔循环使用，不凝气体主要是氮气和少量的甲烷、氩、一氧化碳、一氧化氮，放空排除。2.草酸二甲酯加氢生产乙二醇流程

在反应器中装填40～60目的催化剂，并在反应器两端各装入20～40目的石英砂，防止反应器内气体沟流并固定催化剂床层。催化剂由氢气在特定条件下还原活化，然后设定好反应温度和压力。DMO溶液由高压计量泵打入汽化器汽化，氢气由高压质量流量计控制流量，进入汽化器与汽化的DMO溶液充分混合后进入反应器进行反应。产物由循环水冷却，液体产物进精馏装置精制生产高纯乙二醇，尾气经回收有用组分后送入加热炉或锅炉燃烧。过程模拟与优化4.1模拟与优化的概述化工系统过程模拟是计算机化工应用中最为基础、发展最为成熟的技术之一。一个化工厂流程模拟的象在十儿米至上百米的规模范围，而其单元程子系统则为几厘米至几米大小。进一步深模拟每个单元过程设备的内部传递过程和反过程，则模拟对象小到毫米至亚微米级，而在计算分子物性或研制新的药品时，要模拟分子的性能，这时模拟对象可小到纳米级。分子模拟，化工过程的模拟和化工流程模拟。在实际的工程优化中还经常遇到一些需要同时兼顾，但又相互矛盾的具有多个优化目标的优化命题。如装置设计中的精馏塔，反应釜设计，既希望用料尽可能节省，同时又希望使用使安全度要大，而这两个目标是相互制约的。此外，流程工业的大规模生产中还存在着追求经济效益最大化与满足日益强烈的环保要求，即社会效益之间的矛盾。因此我们对于该工艺中过程或系统，在满足一定约束条件下寻找其最佳结果。为了对“最佳结果”进行量化，需定义目标函数以作为评价某一特定解下过程或系统“好”的程度。典型的目标函数可为产量最大，操作成本最低，原料利用率最高，能量消耗最小，经济效益最大，投资成本最低等一系列经济指标函数。此外，化工过程中理想，非理想混合物的自由能及熵值计算等也可作为目标函数；为确定目标函数值，还需要定义决策变量，这些变量一般具有明确的物理意义，如装置的尺寸，操作温度，压力，进料流量等；而过程操作中的一些限制，设计规定，产品纯度要求，相关的质量平衡，能量平衡，相平衡方程，变量的上下界约束的相关之间的关系等则构成了优化命题的约束条件。寻优过程中，将从全局着想，将所有生产操作成本，进料成本与产品价值同时考虑，找到少投多产的生产条件，最终目标是使企业获得最佳经济效益。4.2主要的化工模拟软件及选择现在化工过程模拟软件已经广泛地被应用于化工过程的设计、测试、优化和过程的整合。目前常用的化工模拟软件为AspenPlus11.1版，本项目在当前的研究成果基础上，对合成气制备乙二醇的过程进行流程模拟与优化。主要工作是基于化工过程模拟系统AspenPlus来完成的。在使用AspenPlus进行模拟计算时，基本的步骤为：(1)构建流程；(2)进行全局设定；(3)规定流程中涉及的组分；(4)选择计算的物性方法；(5)输入物流的输入及各操作单元的设定：(6)运行模拟计算；(7)查看模拟结果。AspenPlus在流程模拟计算上具有强大的用途，可以进行关于精馏、吸收、换热、反应等各通用化工过程的模拟计算。但是基于化学工程学科的认识，我们知道化学工程学科不是一门纯计算的理论学科，它是--f-]理论结合实践的综合学科。所以这门学科在任何时候都不可能在模拟计算的软件平台上简单的完成想要的设计方面或其他方面的模拟计算，因为很多的化工过程中涉及很多参数需要通过实验装置进行测定甚至关联得到。所以随着学科的不断完善和发展，该模拟软件的用途也会越来越普遍。正因为化学工程是一门实验学科，所以在进行任何模拟计算之前，我们需要知道很多关于待模拟的工艺过程所涉及的物质的基本性质。如果涉及分离过程，还要知道待分离物质之间的交互作用参数以及该模拟体系适宜的热力学物性方法；另外如果模拟过程涉及到反应过程，想要考察温度、压力、反应器大小、空速等因素对反应转化率的影响，还需要实验研究得到该反应的动力学方程，对于更符合实际的模拟要求，一些副反应也是需要考虑的，但这样过程就变得复杂多了。4.3合成气制乙二醇流程及相关物性估算采用AspenPlus进行流程模拟计算所使用的物质的物性都是从软件自带的数据库中调用的，但对于数据库中目前没有收录的物质或者已收录的物质的性质不完整的，需要通过查询或进行估算进行补充，否则模拟计算过程是无法进行的。合成气制乙二醇过程中涉及到的亚硝酸甲酯和草酸二甲酯两个组分的物性不完善，其中AspenPlus的数据库没有组分亚硝酸甲酯，而草酸二甲酯则是物性不全，都需要借助AspenPlus中的物性估计系统进行估算补充。4.3.1亚硝酸甲酯的物性估算亚硝酸甲酯与硝基甲烷是同分异构体，它们的结构式见图32。亚硝酸甲酯在常温常压下是一种有毒、无色无味、比空气重的气体，易燃易爆，在受热和光照的条件下容易分解。亚硝酸甲酯有毒的原因是它能和血液中的红细胞作用形成高铁血红蛋白，使红细胞丧失携带氧的能力，轻度中毒者症状为为嘴唇、指甲呈现紫绀色，严重者若不及时抢救将死亡。亚硝酸甲酯的可查阅到的基本物性很少，目前可以知道的是其沸点．12。C，由网上数据库【99】查询得亚硝酸甲酯的气相标准生成焓为．65．444-0．84kJ／mol(byRayandGershon，1962)，其标准汽化热为22．64-0．2kJ／lnol(byGrayandPratt，1958)。下面在AspenPlus中进行亚硝酸甲酯的基本物性估计。在估计计算过程运行之前，需要亚硝酸甲酯的结构式、分子量和沸点等基本数据。其结构式见图3．2，分子量为61．04，沸点为．12。C。物性估算不仅可以估算出一些基本的标量物性，还可以推测出一些与温度相关的。I'k-质的关联方程参数。亚硝酸甲酯的物性估计结果见表3．1。这里只列出了估算出的纯物质的标量物性，而随温度变化的物性的关联方程的参数没有列出，因为它们与具体的关联方程有密切关系，单独列出这些参数没有具体的意义。标量性质是设计计算中必需的，但是在模拟计算过程中使用的更多的还是与温度相关的一些性质，所以对于数据库中没有的物质，这些性质的估算结果很重要，缺少它们模拟计算过程就无法进行。上面估算出的数据中的理想气体的标准生成焓为．66．990kJ／mol，与查询得到的一65．444-o．84kJ／tool(byRayandGershon，1962)q艮接近，相对误差为2．4％；标准汽化热的估算值为24．962kJ／1nol，查询得到的值为22．64-0．2kJ／lnol(byGraymadPratt．1958)，相对误差为10．5％。4.3.2草酸二甲酯的物性估算与亚硝酸甲酯相比，可获得的草酸二甲酯(DMO)的数据相对来说要丰富一些，至少草酸二甲酯在AspenPlus的数据库中是可以检索到的。但是数据库中带有的只是草酸二甲酯的少量的基本物性。因此为了模拟过程的顺利进行，对草酸二甲酯的物性进行估算也是很有必要的。草酸二甲酯的结构式如图3．3所示。草酸二甲酯在常温下为单斜形结晶，其熔点为54。C，沸点163．5℃，溶解于醇和醚中。在开发合成气革酸酯法制备乙二醇工艺之前，草酸二甲酯有很多用途，是重要的有机化工原料，其可用于制备各种染料、医药、萃取剂、重要的溶剂以及其他中间体。例如，草酸二甲酯水解得到草酸可用于生产金霉素、土霉素，也可以用于合成维生素B13的中间体；草酸二甲酯在轻工业中可以用来制取麦芽糖、制革、除锈、抛光和漂白；另外在冶金工业中用于钛粉还原和沉淀分离稀土金属：草酸酯氨解可以制备草酰胺用作缓效氮肥。H3CO、∥≯一≮cH；由于草酸二甲酯在AspenPlus自带的数据库中可以检索到，所以先将看由数据库中检索得到的物性数据列于表3．2中。由表3．2中可以看出，草酸二甲酯的基本物性不够完整，例如缺少汽化热和焓等数据，因此有必要对草酸二甲酯进行物性估算。在物性估算前输入草酸二甲酯的结构式、分子量、沸点等最基本的物性，通过Aspen中的PropertyEsthnation估算得到的草酸二甲酯的基本物性见表3．3。将表3．2与表3．3进行比较，可以看出，估算出的草酸二甲酯的基本物性与Aspen数据库中自带的基本物性很接近。表3．3中只列出了估算出的一些基本标量性质，还有一些随着温度变化的基本性质，如热容参数方程、汽化热方程参数等基本性质，这里就不另外列表给出了。在模拟计算中，数据库中自带的数据优先采用，缺少的数据才采用估算的值。4.3.3偶联合成草酸二甲酯过程的设计与模拟由一氧化碳进行氧化偶联反应合成草酸二甲酯是合成气路线制备草酸二甲酯的第一步。CO氧化偶联制备草酸二甲酯(DM0)的过程还能够分为CO羰化偶联反应和亚硝酸甲酯(MN)的再生过程。这整个过程中涉及到的与反应有关的主要物质有CO、甲醇、02、NO、H20亚硝酸甲酉目、碳酸二甲酯(DMC)以及草酸二甲酯，另外N2在体系中充当惰性气体。在整个CO偶联合成草酸二甲酯的过程中，实际被不断消耗的原料是CO、02以及甲醇，NO和亚硝酸甲酯是在CO偶联反应器和亚硝酸甲酯再生反应器之间循环的。其实站在整个工艺的角度里考虑，甲醇也是不断循环的：在合成草酸二甲酯工段，甲醇充当的是反应物。其中碳酸二甲酯是CO偶联反应过程中主要的副产物，其反应式如式4．1。2CH30NO+CO斗CO(OCH3)2+2NO(4．1)本论文拟对2．5万t／a的合成气制乙二醇的工艺进行设计与模拟。下面分别对亚硝酸酯的再生过程、CO偶联合成草酸二甲酯过程以及甲醇与碳酸二甲酯的分离过程进行设计与模拟。4.4亚硝酸甲酯再生过程的设计与模拟4.4.1再生工艺及模拟再生反应精馏塔中体系复杂，涉及甲醇、亚硝酸甲酯、水、CO、NO、02等多种组分，是高度非理想的体系。拟采用活度系数物性模型NRTL—RK进行过程的模拟计算。亚硝酸甲酯的再生反应是气相快速反应，设计在一个反应精馏塔中完成。反应精馏塔中发生的主反应见式4．2。NO+0．250，+CH，OH--+CH，ONO+O．5H，0(4．2)其动力学方程见式413所示。r：0．03815exp(一竿)碌。硭，，(4．3)上式中7．为亚硝酸甲酯的生成速率，单位为kmol／(m3-s)；PNO*[IPo：分别为NO和02的气相分压，单位为Pa。以上方程根据文献【】00，1叫结果修正得到。进入反应精馏塔有两股进料，一股来自于羰化偶联反应后的不凝气，另外一股为液相甲醇。其中气相从塔的下部进入，液相甲醇则从塔的上部进入。进料的组成参考文献【loo】，气相进料中之所以会有氮气，是因为亚硝酸甲酯在反应温度下为气态，容易发生爆炸，且其有毒。在反应体系中加入氮气充当惰性气体，起到保护作用。亚硝酸甲酯再生反应的塔的模拟图见图4．1。模拟的条件如下：反应精馏塔的总塔板数为20块，液相甲醇自塔的上部第6块板进料，来自于偶联反应后含有NO的不凝气从塔下部第14块板下部入塔，即设置的反应段级数为9级；反应的停留时间设置为8second；塔顶气相采出量为1204．4lanol／h，塔顶液相回流量为424lqnol／h。4．4.2塔顶采出量及回流量的模拟优化下面在以上模拟的基础上，对反应精馏塔的塔顶采出量和回流量进行优化。优化的目的在于使反应充分进行，并使生成的亚硝酸甲酯尽可能多的从塔顶采出，即提高反应中生成的亚硝酸甲酯的回收率；另外反应中生成的副产物H20尽可能的由塔底排出。在完成以上目标的同时，也希望装置的能耗较低，在这里反映出来就是采用较小的回流比。在模拟时，笔者先对回流量进行考察，以确定适宜的回流量。然后调整塔项的采出量以使反应精馏塔中气相进料的甲醇量与气相采出中的甲醇量大致相当，也就是液相的甲醇进料由反应和从塔底排出两部分消耗。首先固定塔顶采出量为39800kg／h，考察回流量对塔顶物流H20的含量、塔釜物流MN的含量，02转化率以及塔顶塔釜热负荷的影响。随着回流量的增大，塔顶采出物流中H20的含量及塔釜物流中MN的含量均降低，尽管影响不是很显著。在回流量的变化范围内，塔顶物流中H20的含量均小于6。5ppm，塔釜物流中MN的含量均小于100ppm。由图4．8可知，在考察范围内，随着回流量的增加，02的转化率开始增加，当回流量增加到410hnol／11时，02的转化率达基本达到100％，再继续增加回流量，其转化率维持不变。其中回流量超过400kmol／h后，02的转化率就达到99．99％以上。由图4．9可知，塔釜再沸器的热负荷随着回流量的增加而呈现线性增加，且回流量的改变对塔釜再沸器的热负荷影响较大。从这个角度考虑，在达到目标的前提下回流应越小越好4.5氧化偶联反应过程的模拟前面已经提及，反应部分的模拟由于缺乏较好的动力学参数，采用转化率模型代替动力学过程表示反应过程。这里参考文献，合理假定基于所使用的催化剂，以亚硝酸甲酯为基准，其转化率为81％，而草酸二甲酯的选择性为90％。含有亚硝酸甲酯的混合气与CO混合后，预热至135。C，然后通过固定床反应器进行催化偶联反应。另外反应器中发生的反应产生的热量为3．345x106W。在反应过程中，产生的这些热量需要通过产生水蒸气带走。另外从模拟结果计算，反应器中基于亚硝酸甲酯的转化率为81．0％，其中草酸二甲酯的选择性为90．0％，碳酸二甲酯的选择性为i0．0％，与设计相符合。4.5.1草酸二甲酯精馏分离的模拟经洗涤吸收后草酸二甲酯、碳酸二甲酯、甲醇及少量气体成分的混合液需要通过精馏将中间合成目标产物草酸二甲酯分离出来，以用于后续加氢。本模拟过程中完成此任务的装置是COLUM—O1精馏塔，此精馏塔塔顶设置的是一个分凝器，冷凝的液相用于回流，气相直接采出去后续的气提工段回收不凝气体，用于循环。采用的精馏塔的理论板数为23块，11块为进料板，摩尔回流比为0．36，塔顶气相的摩尔采出率为O．7086，精馏塔在常压下操作。在此条件下的模拟结果见表4．5。由结果可知草酸二甲酯全部经塔底排出，塔顶碳酸二甲酯的回收率达到98．7％。表草酸二甲酯精馏塔的模拟结果4.5.2循环气回收过程的模拟草酸二甲酯分离出去以后，要回收甲醇和碳酸二甲酯混合液中的少量CO、MN等气体，与甲醇洗涤冷凝塔的气相物流汇合后，循环用于反应精馏过程中亚硝酸甲酯的再生。此部分少量气体从甲醇与碳酸二甲酯的混合液中分离出来，采用没有再沸器的精馏塔来完成。来自草酸二甲酯精馏塔上部的气相物流直接进入精馏塔的底部，塔顶采用分凝器，塔项得到回收的混合气体，塔的下部则主要是甲醇与碳酸二甲酯的混合液，后续过程中将碳酸二甲酯与甲醇分离开，碳酸二甲酯作为副产品，而甲醇则可以循环用于洗涤冷凝过程。由于甲醇与碳酸二甲酯存在共沸点，它们的分离需要采用特殊的方法，将在后面单独讨论。此精馏塔在常压下操作，塔顶气相采出率为0．1591。模拟发现，随着精馏塔理论级数的增多，塔顶排出的气体中碳酸二甲酯的含量就越少。当理论级数为35时，塔顶气相物流中碳酸二甲酯的摩尔含量仅为306ppm。4.6碳酸二甲酯与甲醇分离过程的设计与模拟在上一部分已经提到副产物碳酸二甲酯和甲醇需要进行分离，一方面甲醇可以回收用于吸收洗涤过程，另一方面分离得到的碳酸二甲酯可以作为产品出售带来附加经济效益。由于碳酸二甲酯和甲醇的混合液存在共沸点，它们的分离不是常规方法所能实现的。目前研究的用于分离碳酸二甲酯和甲醇的特殊方法主要有变压精馏、共沸精馏和萃取精馏三种。文献[i04]对以上三种分离碳酸二甲酯和甲醇的方法进行了比较，表明变压精馏的方法最可行，共沸精馏流程复杂、能耗高，萃取精馏分离出的碳酸二甲酯纯度低，而变压精馏过程不需引入溶剂，流程相对简单，得到的DMC产品纯度高。所以本文采用变压精馏的方法来分离碳酸二甲酯和甲醇。有学群105,1061对变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的混合物已经做了研究。但是这些研究主要是针对常压下的碳酸二甲酯与甲醇的共沸体系，其中碳酸二甲Nfl"J质量分数为30％，甲醇的质量分数为70％。而本文中所涉及的碳酸二甲酯与甲醇的混合液中碳酸二甲酯的质量分数较低，为15％以下，其分离的难度更大。文献【107】和专利【1081专门针对合成气生产乙二醇过程中低含量碳酸二甲酯的甲醇溶液的分离做了研究。但是，文献【107】中只是提供了模拟的方法并进行模拟分离得到了高纯度的碳酸二甲酯，却并未进行甲醇和碳酸二甲酯完全分离的模拟。而专利【108】中提供了很好的基本方法思路，但两个精馏塔分别在减压和加压的条件下操作。本文的研究的是以常压-7J口压精馏流程分离碳酸二甲酯与甲醇。4.7加氢制乙二醇过程的设计与模拟由合成气制备乙二醇主要分为草酸二甲酯的合成与草酸二甲酯的加氢两个部分，前面已经对草酸二甲酯的合成以及碳酸二甲酯的分离等过程进行了模拟讨论，本章对草酸二甲酯的加氢以及产物乙二醇的分离纯化过程进行模拟研究。草酸二甲酯加氢制备乙二醇是连串反应，首先是草酸二甲酯(DMO)JJfl氢制备乙醇酸甲酯(MG)，然后乙醇酸甲酯继续加氢生成目标产物乙二醇(EG)，而产物乙二醇继续加氢则会生成乙醇(ETOH)另外在反应器中，除了以上三个反应外，还会发生很复杂的其他副反应，生成少量如l，2．丙二醇(PG)、1，2一丁二醇(BDO)、二甘醇(一缩二乙二醇，DEG)等物质。本部分研究的模拟工艺简述如下：由草酸二甲酯合成工段合成得到的草酸二甲酯先加压，然后与加压后的氢气混合预热至反应器入口温度，经过反应器反应后进入冷凝器进行冷凝，冷凝器上部出来的不凝气主要是氢气，加压后与入口氢气汇合循环进入反应器进行反应，反应后的乙二醇及其他副产物冷凝液进入分离工序进行分离纯化，其中先分离得到的甲醇回收后可循环用作亚硝酸甲酯再生反应的原料，然后分离乙醇、水、乙醇酸甲酯、草酸二甲酯等轻组分，此轻组分中的乙醇酸甲酯和草酸二甲酯可以回收用做继续加氢制各乙二醇的原料。剩下的重组分中则是合成得到的乙二醇粗产品，含有少量1，2．丙二醇、1，2．丁二醇和二甘醇等难以分离的杂质。第五章总图运输5.1设计依据《工业企业总平面设计规范》GB5018739《石油化工企业厂区总平面布置设计规范》SH/T30532002《化工企业总图运输设计规范》GB504892009《建筑设计防火规范》GB500162006《厂矿道路设计规范》GBJ2287《压缩机厂房建筑设计规定》HG/T206732005《化工管道设计规范》HG/T2069587《化工设备管道外防腐设计规定》HG/T2067990《化工工厂总图运输施工图设计檔编制深度规定》HG/T2056194《标准轨距铁路建筑限界》GB146.283《厂矿道路设计规范》GBJ2287《化工企业总图运输设计规范》HGJ1-85《建筑设计防火规范》GBJ16-87《石油化工企业设计防火规定》GB50160-1999《化工企业安全卫生设计标准》HG20571-1995《工厂企业厂房噪音标准》GB2348-1990《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规定》GB50058-92《化工企业总图运输设计规范》HG/T206411-1998《化工工厂总图运输工图设计文件编制深度规定》HG/T20561-1994《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008《石油化工行业标准：企业厂区总平面布置设计规范》SH/T3053-2002《总图制图标准》GBJ103-87《工业企业总平面设计规范》GB50187-935.2厂区概况5.2.1地理优势：淄博位于中国华东地区、山东省中部，地处黄河三角洲高效生态经济区、山东半岛蓝色经济区两大国家战略经济区与省会城市群经济圈的重要交汇处，南依沂蒙山区与临沂接壤，北临华北平原与东营、滨州相接，东接潍坊，西与省会济南接壤。淄博为山东第三座省辖市，是齐文化的发祥地、中国历史文化名城、全国文明城市、中国城市GDP40强，位列社科院2014年中国城市综合经济竞争力排行榜第34名。[1-2]

淄博是一座组群式城市，在山东省内建成区面积及城镇化率仅次于济南、青岛，为中华人民共和国国务院批准具有地方立法权及辖县权的“较大的市”和山东半岛经济开放区城市，是山东区域中心城市之一、山东半岛城市群的核心城市之一和省会城市群经济圈次中心城市。淄博是全国首批科技兴市试点市和国家级星火技术密集区，为全国重要的石油化工基地；市内建有齐鲁化学工业区，是继上海、南京之后，国家发改委正式批准设立的国内第三家专业化工园区；市内设有齐鲁股权托管交易中心（齐鲁股权交易中心）。\o"山东城市夜景地图（卫星图）"淄博市位于北纬35°55′20″～37°17′14″，东经117°32′15″～118°31′00″之间，地处鲁中山区与华北平原的接合部，南依沂蒙山区与临沂接壤，北临华北平原与东营、滨州相接，东接潍坊，西与省会济南接壤。5.2.2地貌淄博市地势南高北低，南部及东西两翼山峦起伏，中部低陷向北倾伏，南北高差千余米。以胶济铁路为界，以南大部分为山区、丘陵，岩溶地貌发育；以北大部分为山前冲积平原和黄泛平原，土地平坦肥沃。北部有黄河、小清河流经，发源于市域内的河流有沂河、淄河、孝妇河等。淄博市山区、丘陵、平原面积分别占市域面积的42.0%、29.9%和28.1%淄博南北狭长，南北最大纵距151公里，东西最大横距87公里；地理位置处山东中部，交通发达，是沟通中原地区和山东半岛的咽喉要道，是山东省重要的交通枢纽城市5.2.3地质\o"淄博市自然风景"淄博市以齐河－广饶断裂为界，以南属鲁西台背斜鲁中隆起区，以北属济阳坳陷区。鲁中隆起区由基底岩系和盖层组成。基底岩系由泰山岩群和新太古代—古元古代花岗岩构成，经历多期变质作用。盖层以寒武纪、奥陶纪地层为主，淄博盆地、沂源盆地、鲁村盆地内发育石炭纪、二叠纪及中生代的沉积。济阳坳陷区完全被第四纪地层覆盖。境内岩浆岩分布较广，前寒武纪变质岩浆岩分布于市区南部的基底岩系中，中生代燕山期岩浆岩分布于中北部的断裂交汇或褶皱发育区。5.2.4气候地处暖温带，属半湿润半干旱的大陆性气候。淄博市年平均气温12.5℃～14.2℃，年平均日照时数为2209.3～2523.0小时，年平均无霜期190～210天5.2.5水文河流。淄博市河流均为雨源型河流。主要有沂河水系的沂河，大汶河水系的新汶河、汶河、牛角河，弥河水系的三岔河，小清河水系的淄河、孝妇河、乌河、猪龙河、涝淄河；此外还有支脉河水系的支脉河、北支新河。黄河与小清河为过境河流。淄博市超过10公里的大小河流78条，平均河流密度0.295公里/平方公里。湖泊。淄博市主要有马踏湖、锦秋湖、青沙湖、大芦湖4个湖泊，湖区面积13926.8公顷。其中马踏湖、锦秋湖、青沙湖皆分布在桓台东北、西北部,处于鲁山北麓山前冲积平原和黄泛平原迭交地带。青沙湖为小清河水系非常滞洪区,胜利河穿过此湖入小清河。大芦湖处于黄泛平原区的高青县东北部。泉群。淄博市内的地下径流，由于受地貌、岩性、构造因素的制约影响，一部分以天然泉的形式，沿构造破碎带和碳酸盐岩类与上覆弱透水层的迭夹带上升溢出，形成许多岩溶地下水上升泉群及其他岩组泉群。泉群在60年代以前，常年涌水，水质良好。自20世纪80年代后，由于大量开采地下水，加之干旱年份偏多，多数泉群干涸消失，少数涌水量大减或呈季节泉。5.3厂区布置方案5.3.1总平面布置的要求(1)在符合生产流程、操作要求和使用功能的前提下，建筑物、构筑物等设施，应联合多层布置；采用联合化、露天化、一体化布置。(2)工艺流程顺直，物料管线短捷，尽量缩短各装置和设施之间的物料输送距离。生产装置管理及控制采取相对集中的布置原则。(3)根据生产特点，厂区按功能要求分区布局，合理地确定通道宽度；(4)厂区、功能分区及建筑物、构筑物的外形宜规整；(5)功能分区内各项设施的布置，应紧凑、合理；(6)合理组织人流和物流，避免相互干扰。(7)严格执行有关国家防火、安全，卫生规范和规定(8)分期建设的工业企业，近远期工程应统一规划。近期工程应集中、紧凑、合理布置，并应与远期工程合理衔接。辅助生产设施及公用工程尽量靠近负荷中心；(9)远期工程用地宜预留在厂区外，只有当近、远期工程建设施工期间隔很短，或远期工程和近期工程在生产工艺、运输要求等方面密切联系不宜分开时，方可预留在厂区内。其预留发展用地内，不得修建永久性建筑物、构筑物等设施。本工程总图设计根据厂区地理位置、交通运输、地形、地质、气象等条件及工厂经营和发展的要求，本着有利生产、方便管理、确保安全、保护环境、节约用地的原则布置的，并遵循我国有关的防火、安全、消防等规范。5.3.2工厂组成本工程根据功能分区，主要包括以下几个部分：1.行政管理区包括综合办公楼（含办公、环保监测站、中央调度室）、消防站、车库等。2.仓库区包括综合仓库、化学品库、备品备件库。3.生产装置区生产工段、再生工段、冷却工段、压缩工段、干燥工段、精馏工段及其附属的集中控制室。4.辅助生产及公用工程区包括热电车间、总变电站、循环水系统、净水站、消防水系统等。5.罐区包括石脑油贮罐、甲醇贮罐、甲苯贮罐、C9芳烃贮罐、苯、氢气储罐等原料及成品对二甲苯贮罐。6.产品运输区包括公路装卸设施及火炬系统。5.3.3厂区布置要求厂区总平面布置，应在总体布置的基础上，根据工厂的性质、规模、生产流程、交通运输、环境保护、防火、防爆、安全、卫生、施工、检修、生产、经营管理等要求、结合场地自然条件、厂内设施、远期发展等因素，紧凑、合理的布置。厂区的通道宽度，应根据下列因素确定：(1)通道两侧建筑物、构筑物及露天设施对防火、安全与卫生间距的要求；(2)铁路、道路与带式输送机通廊等工业运输线路的布置要求；(3)各种工程管线的布置要求；(4)绿化布置的要求；(5)施工、安装与检修的要求；(6)竖向设计的要求；(7)预留发展用地的要求。应为该通道计算宽度的10%-20%厂区总平面按功能分区布置，并符合下列要求：(1）各个功能区之间具有经济合理的物料输送、动力供应和交通运输等条件，并便于经营管理；(2）各个功能区内部布置紧凑、合理并与相邻功能区相协调；(3）辅助生产和公用工程设施按具体条件，可布置在工艺装置生产区内，也可自成一区布置。5.3.4总平面布置本厂的总平面布置，是在总体规划的基础上，贯彻“十分珍惜和合理的利用每寸徒弟，切实保护耕地”的基本国策，因地制宜，节约用地，提高土地利用率。并结合国情做相符合和合理的布置，做到生产安全、技术先进、保护环境、节省投资、运营费低等。同时有利于提高企业经济效益、社会效益和环境效益。通过技术经济比较后设计多种方案后择优确定而来的。图5-1厂区总平面布置图5.4.5厂区布置概括厂区布置呈矩形，具体长宽预计东西长460米，南北宽330米，总面积约150000平方米。本厂的道路能顺利的通到厂区的每个角落，道路宽阔，道路两旁没有障碍物遮挡，装卸台都位于主干道路上，便于装卸运输。总控制中心位于行政楼对面，便于人员管理。控制中心背靠工艺装置，便于制动化控制。维修站与变电站和控制中心相对，便于及时采取控制措施。5.4.6竖向布置竖向布置原则1.考虑厂外道路，合理确定厂区内场地、道路和建构筑物的设计标高，满足装置间相互联系、地上地下管线敷设和货物运输要求，并为其创造良好条件；2.在满足各项工程技术要求的前提下，因地制宜，使场地设计标高尽量与自然地形相适应，以减少土石方工程量；3.合理选定场地设计标高和排水方式，确保场地不受山洪及洪水的威胁；4.本项目竖向设计采用平面布置方式，厂区内场地设计标高及各装置的设计标高将根据现有地形、并结合周边道路标高合理确定，充分满足装置布置、管线联系、厂内外道路衔接和场地排雨水要求。5.4工艺装置的布置5.4.1工艺装置布置要求一、工艺装置在厂区内的布置，应符合以下要求：(1)工艺装置应相对集中，形成一个或多个装置街区；(2)工艺生产流程顺畅、布置紧凑合理，衔接