毕业论文-年产30万吨的煤制乙二醇工艺设计

I年产30万吨的煤制乙二醇工艺设计摘要乙二醇简称EG,化学式为(CH₂OH)₂。乙二醇是重要的有机化工原料，主要用于制合成纤维和配制润滑油等。中国乙二醇市场大量依赖进口，石油制乙二醇成本被欧美完全控制，通过煤化工工艺工业生产乙二醇才是中国的唯一出路。本设计为年产30万吨用煤制合成气生产乙二醇装置工艺流程设计。本设计采用煤气化耦合合成DMO然后加氢生成乙二醇的方案，用亚硝酸甲酯反应精馏塔制备耦合前产物亚硝酸甲酯。使用AspenPlus化工流程模拟软件对该工艺进行模拟计算，通过对工艺过程的模拟，从而得到最佳回流比、塔板数以及塔径等相关参数。根据模拟出的工艺参数以及相关资料，对塔进行水力学核算，绘制出塔板负荷性能图，并对冷凝器、再沸器、泵等化工设备进行设计和选型，简要对泵和反应进行计算和选型。运用AutoCAD制图软件绘制出工艺流程图、带控制的的工艺流程图、设备装配图、车间布置图和工程布置图，并在设备选型的基础上，简要的对整个生产过程进行经济评价。为以后更精细且深入的化工设计项目做参考。关键词：乙二醇，煤，DMO,Aspen30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计Ⅱisanimportantorganicchemicalrawmaterials,mainlyusedintheproductionofEuropeandtheUnitedStates,theproductionofethyleneglycolthrougoutputof300thousandtonsofcoalproductionofethyleneglycolplantprocessdesign.Inthisdesign,weusethemethodofcoalgasificationtosynthesizeDMOandthenaddhydrogentoproduceethyleneglycol,andpreparethecouplingproductofmethylnitritebythereactionofmethylnitrite.PlusAspenchemicalprocesssimulationtraysandthetowerdiameterwereobtainedbysimulatingtheprocess.Accordingtothesimulationofprocessparametersandrelateddata,thetowerforhydraulicchemicalequipmentforthedesignandselectionofbrieflyofthepumpandtheflowdiagramoftheprothewholeproductionprocessofeconomicevaluation.Forthefutureofamoredetailedandin-depthchemicaldesignprojectsto30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计 1 11.1.1乙二醇的性质 11.1.2乙二醇的用途 11.2乙二醇的生产方式 21.3乙二醇的工业生产现状 41.3.1世界范围乙二醇生产状况 41.3.2国内乙二醇生产状况 51.4煤制乙二醇生产技术进展 71.4.1催化剂的研究 71.4.2工艺流程 81.5DMO法制乙二醇简介 81.5.1反应机理 81.5.2酯化工艺 91.5.3羰化工艺 1.5.4加氢工艺 1.6Aspenplus软件简介 第二章设计过程 2.1.1生产目标 2.1.2原料流量 2.1.3分离指标(质量分数) 2.3.1流程简述 2.3.2相关物质的物理性质 2.3.3物料定义 30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计2.3.4设备参数设定 2.3.5Aspen流程模拟小结 第三章主要设备的工艺计算与选型 3.1.1板式塔主要参数模拟 393.1.2精馏塔操作条件 3.2.1塔板数 3.2.2塔径 443.2.3塔的有效高度 3.2.4溢流装置 3.2.6塔板流体力学计算 3.3.1雾沫夹带 3.3.2液泛线 3.3.3液相负荷上限 3.3.4液相负荷下限 3.3.6T-101负荷性能图 3.4.1催化剂装填量 3.4.2反应管长度的计算 3.4.3管束尺寸和反应管的排列 593.4.4反应器设计汇总 3.5.1流程中换热器的选型 3.6.1选用原则 3.6.2各类泵的性能要求 3.6.3泵的计算 第四章车间的整体布置 30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计V4.2厂房的立体布置 4.3.1室内布置部分 4.3.2设备具体布置情况 第五章经济核算 5.1.1建厂费用、公用工程费用 主要设备及价格 基建投资 递延资产 5.1.2原材料成本估算 5.1.3公用工程 80第六章安全与环保 6.1废渣、废气处理 6.1.1废酸的处理 6.1.2废油的处理 6.1.3废气处理 6.3设计编制依据 第七章结论 错误!未定义书签。 30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计1第一章综述乙二醇：无色、有甜味、粘稠液体，主要性质如下表。性质说明中文名英文名别称化学式分子量CAS登录号EINECS登录号熔点沸点水溶性密度闪点危险性描述临界压力临界温度偏心因子临界摩尔体积乙二醇与水互溶吞食有害乙二醇是重要的有机化工原料。主要用于聚酯工业，少量用于防冷液和不饱和树脂等领域，由于国内产能严重不足，市场需求缺口巨大，成为多年来国内进30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计2表1-2乙二醇的主要用途用途说明聚酯主要用于制聚酯涤纶，聚酯树脂。可生产合成树脂PET,纤维级PET即涤纶防冻剂可生产醇酸树脂、乙二醛等作防冻剂。除用作汽车用防冻剂外，还用于工业有机溶剂乙二醇甲醚系列产品是性能优良的高级有机溶剂，作为印刷油墨、工业用清洗剂、涂料(硝基纤维漆、清漆、瓷漆)、覆铜板、印染等的溶吸湿剂湿润剂化妆品炸药农药医药占乙二醇总消费量的90%以上。我国聚酯产品主要包括聚酯纤维(涤纶)和非纤聚酯纤维(涤纶)是以聚酯为原料经熔融纺丝及后加工制成的纤维。涤纶的液体产品包装方面的应用将快速增长。2015年国内聚酯需求量达到2800万吨，可消费乙二醇达到1120万吨[2]。当今EG合成的方法主要有：直接水合法(亦称加压水合法)[3、催化水合3其中乙烯合成法、合成气合成法和甲醇甲醛合成法属于C1化学法，是以天然气或煤炭代替石油制备MG的新方法。乙烯合成法先采用C1化学法合成乙烯，然后继续使用传统的直接水合法工艺路线生产EG,或者用乙烯直接合成EG。根据工艺步骤具体将C1合成乙烯的工艺分为一步法、二步法和三部法。因为传统乙烯生产乙二醇工艺比较成熟，乙烯合成法是最先规模化的C1化学合成乙二醇法。但是在成本上，乙烯合成法对比石油化工工艺并不具有太大优势。甲醇甲醛合成法合成EG的工艺路线较多，可细分为甲醛电化学加氢二聚法、DME氧化偶联法、甲醇脱氢二聚法和甲醛氢甲酰法共五种方法。合成气合成法制备EG的工艺路线有两种：其一为合成气直接合成法，该工艺的关键是催化剂，现在研究出来的催化剂造价过高且产率太低，无法工业化生其二，也是本设计使用的方法是气相偶联合成法。该方法主要利用醇类与N2O反应生成亚硝酸酯，然后在Pd催化剂上氧化偶联得到草酸二酯，再催化加氢得到EG。整个过程中醇和亚硝酸并不消耗，完全只通过CO、O₂和H₂合成EG。本设计使用的是甲醇制备亚硝酸甲酯，与CO偶联制备DMO,再加氢制备液相合成草酸酯法作为合成气偶联合成法之一首先由美国UCC公司的Fenton于1966年提出，也称Fenton法。1978年日本宇部兴产公司对其进行了改进15),以2%(质量分数)Pd/Cd为催化剂，在反应条件下引入亚硝酸酯,解决了Fenton法的腐蚀问题，并提高了草酸二丁酯的收率，实现了工业化，建成了6千吨/年草酸二丁酯工业装置。日本宇部兴产公司和美国UCC公司联合开发了通过草酸9.8MPa下，通过液相反应合成草酸二丁酯，然后再采用液相加氢合成EG。1986年，美国UCC公司首先申请了草酸二乙酯加氢制EG的专利，开发了铜铬催化剂，EG收率为95%。日本宇部兴产公司与UCC公司联合开发Cu/SiO₂30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计41.3.1世界范围乙二醇生产状况据统计，2014年全球乙二醇总产能为2972.3万吨/年，较去年相比增长主要集中在亚洲、中东及北美，全球乙二醇产能分布情况如图1-1。中东欧[百分比]图1-12005年世界各地乙二醇生产能力美国陶氏(Dow)化学公司和壳牌化学公司是世界上最大的两个乙二醇生产厂家，2005年生产能力达到372.2万吨/年年世界前10家乙二醇生产厂家见表1-3。表1-32005年世界前10家乙二醇生产厂家排序生产厂家生产能力万t/a占全世界生产能力的比例/%1陶氏(Dow)化学公司2壳牌化学公司3SABIC公司5 排序生产厂家生产能力万t/a占全世界生产能力的比例/%4台塑集团56湖南石油化工公司7信赖工业公司8巴斯夫公司9PIC公司莱昂戴尔化学公司合计20世纪70年代末期，国内一批科研机构开始对CO催化制备草酸酯及衍生物技术进行研究，主要有中国科学院福建物质结构研究所、华烁科技股份有限公司、华东理工大学、天津大学、中石化上海石油化工研究院、上海戊正工程技中国科学院福建物质结构研究所从20世纪80年代早最开展“CO气相催2006年与江苏丹化集团、上海金煤化工新技术有限公司合作，开展了300t/a乙二醇中试，2008年完成万吨级工业实验。2009年在内蒙古通辽市建成了200kt/a煤制乙二醇工业示范项目，成功制得工业级乙二醇，在世界范围内率先实现了全套煤制乙二醇技术的工业化应用。以此技术为基础，河南煤业化工集团与丹化工科技股份有限公司在河南布局了5套200kt/a煤制乙二醇装置，打造国内最大的煤制乙二醇生产基地。公司名称所在地产能万t/a备注通辽金煤通辽已投产通辽金煤通辽拟建河南煤业/通辽金煤濮阳已投产30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计(续表1-4)6公司名称所在地产能万t/a备注河南煤业/通辽金煤新乡已投产河南煤业/通辽金煤安阳已投产河南煤业/通辽金煤商丘在建河南煤业/通辽金煤洛阳试车鹤壁宝马集团鹤壁在建鹤壁宝马集团鹤壁拟建华鲁恒升德州已投产安徽淮化淮南在建新疆天业石河子已投产新疆天业石河子在建开滦化工鄂尔多斯拟建中石化湖北化肥厂枝江在建黔西煤化工贵州毕节拟建博源控股集团锡林郭勒在建亿利资源集团鄂尔多斯在建惠生集团鄂尔多斯拟建内蒙古易高煤化鄂尔多斯拟建华维能源鄂尔多斯拟建东海新能源鄂尔多斯拟建陕西延长石油榆林拟建陕西煤业化工集团陕西渭南拟建榆林天鸿煤化工榆林拟建贵州开阳化工贵阳拟建新疆宝泰隆昌吉州拟建新疆生产建设兵团农十师阿勒泰拟建国电盛世煤电双鸭山拟建襄矿泓通长治在建7 30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计(续表1-4)公司名称所在地产能万t/a备注阳泉煤业阳泉拟建埃新斯新气体公司枣庄拟建世界范围内的乙二醇消费主要集中于聚酯，中国高达90%以上，下游消费领域单一，产业链过短。随着全球市场竞争的加剧，中国纺织业出口频繁遭遇贸易摩擦，一旦下游受阻，市场压力会迅速向上游传导，可能对中国乙二醇产业可在我国聚酯行业需求旺盛、价格上涨的市场趋势下，乙二醇的消费量也将保持上升态势，乙二醇产能不足、需要大量进口的供应局面和国际油价高位企稳也将有力地支撑乙二醇的市场价格，推动煤制乙二醇的发展1]。乙二醇气相耦合制备法，先由天然气或煤制备CO和H₂,然后再由CO氧化偶联合成草酸二甲酯，草酸二甲酯进一步催化加氢生产乙二醇。草酸二甲酯加氢制乙二醇过程发生如下反应：(1)草酸二甲酯加氢生成中间产物乙醇酸甲酯；(2)乙醇酸甲酯再进一步加氢得到目标产物乙二醇；(3)乙二醇继续加氢生成乙醇或发生其它副反应生成其它二元醇等；(4)乙二醇又可与其他其中加氢催化剂关系着DMO最终转化为EG的转化率。由于Cu基催化剂活性高，廉价易得，且制备简单，受到研究者越来越多的重视。但Cu基催化剂存在抗中毒性能较弱、易发生烧结和生成高聚物等缺点[12]。针对上述问题，许多学者对催化剂制备方法、载体选择和助剂改性等进行研究，以达到提高催化剂稳定性和选择性的目的。目前，草酸二甲酯加氢Cu基催化剂的制备方法有蒸氨法、沉积沉淀法、浸渍法、离子交换法以及化学吸附水解法等。其中，Popa等人利用铵沉淀法制备出了一种高性能的Cu/SiO₂催化剂[13]。30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计8煤气化经过脱硫吸附得到的CO和H₂,CO经压缩与亚硝酸甲酯混合进入偶联反应器进行CO偶联反应，反应后进入脱草酸二甲酯塔，将草酸二甲酯从塔底脱去，塔底液体草酸二甲酯进入加氢反应器。塔顶气相产品经进入亚硝酸甲酯再生工段(酯化反应段),同时补充O₂、CH₄O,进入反应精馏塔，反应后塔釜液相为甲醇和水溶液，进入甲醇精馏塔，精馏后的甲醇进入甲醇罐区，塔底液相亚硝酸甲酯流入CO偶联工艺段继续参与反应。草酸二甲酯进入加氢反应器制得乙二醇，乙二醇进入以二醇精馏塔得到较高纯度的产品，反应生成的甲醇进入亚硝酸甲酯再生工段。此工艺无副产物生成，其中CO偶联工段与亚硝酸甲酯再生工段实现了循环再生，节约了成本。区气分离NO分离副产物越气偶联加教再生图1-2煤制乙二醇工艺流程总图草酸二甲酯法是典型的气相反应体系，根据文献的报道，该方法主要发生一4NO+4CH₃OH+O₂=4CH₃ONO+2H₂O(1-2)30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计9图2-1气相偶联合成草酸酯的反应机理并释放出两个NO分子，最后配合物偶联生成草酸酯，活性中心又变回Pd°。该本设计在亚硝酸甲酯再生部分没有使用“酯化反应器+净化塔+干燥器”的组合，而是“预反应器+反应精馏塔”的组合。选择后者不但提高了转化率，加酯化反应器组合反应精馏塔组合设备数量能量消耗反应程度物资消耗设备和技术要求六个反应釜、两个塔、三个换热器、五个压力容器、三组泵预热器能源消耗高，反应热难以及时移除，反应热利用困难。净化器需要消耗大量水，两个反应釜、三个压力容器、五个换热器、四组泵预热器以反应热提供热能，反应热移除效果较好，反应热利用效果好。80%左右几乎不要额外消耗。可见，反应精馏塔组合的优势非常明显，故本设计选择反应精馏塔组合。亚硝酸甲酯在Cu催化剂的催化下与一氧化碳进行气相偶合反应，生成草酸二甲酯和碳酸二甲酯，本流程主要需要草酸二甲酯，通过控制反应温度，尽可能的减少碳酸二甲酯的生成。生成的草酸二甲酯经过分液冷凝后由泵打到草酸二甲酯精馏塔，进入下一工段，未反应的气相通过洗气塔洗后通往回收工段。草酸二甲酯在Pt催化剂的催化下与氢气反应，生成乙二醇，副产物有乙醇和水等。未反应的氢气通过压缩机循环，废气通过火炬燃烧，反应生成的乙二醇进入精馏工段精馏。在制备亚硝酸甲酯过程中，存在如下反应：NO+1/2O₂=NO₂NO₂+NO=N₂O₃应，即由于反应生成水，而且水又可能同MN反应生成亚硝酸[14]。因此，水的及时分离很重要。为此，必须借助于精馏的原理，彻底分离水和MN,最大限度限制副反应。塔顶产出低沸点的MN(MN沸点为一12℃),塔顶产品中还含有N2、CO、甲醇和过量NO。塔釜主要是水，其中含有少量硝酸和过量的甲醇。NO氧化酯化反应器实际上属于反应+吸收+精馏塔，因NO、O₂等反应气体要给予足够的气相空间，确保相应的气相停留时间。N₂O₃很容易溶解在甲醇中，氧化反应是液相反应。因此，这个气液两相的反应估计属于气、液两相控制的反应。2CH₃ONO+2CO=DMO+2N0+180.6kJ该反应在Pd/Al₂O₃催化剂作用下进行，温度在120-1在华东理工大学已经进行了的催化剂的1000小时寿命实验中，催化剂的话性稳转化率稳定在80%,DMO选择性大于90%[4。DMO反应过程特定为：反应温度窗口小，120-140℃,超过140℃后DMO选择性会下降；反应热效应明显，1吨DMO可产蒸汽0.7吨。为了保证反应器结构简洁耐用，采用列管式固定床反应器。AspenPlus是大型通用流程模拟系统，源于美国能源部七十年代后期在麻省理工学院(MIT)组织的会战，开发新型第三代流程模拟软件。该项目称为“过程工程的先进系统”(AdvancedSystemforProcessEngineering,简称ASPEN),并于1981年底完成。1982年为了将其商品化，成立了AspenTech公司，并称之为AspenPlus。该软件经过20多年来不断地改进、扩充和提高，已先后推出了十多个版本，成为举世公认的标准大型流程模拟软件，应用案例数以百万计。全球各大化工、石化、炼油等过程工业制造企业及著名的工程公司都是AspenPlus的用户。它以严格的机理模型和先进的技术赢得广大用户的信赖，它具有以下特1.ASPENPLUS有一个公认的跟踪记录，在一个工艺过程的制造的整个生命周期中提供巨大的经济效益，制造生命周期包括从研究与开发经过工程到生产。2.ASPENPLUS使用最新的软件工程技术通过它的MicrosoftWindows图形界面和交互式客户-服务器模拟结构使得工程生产力最大。3.ASPENPLUS拥有精确模拟范围广泛的实际应用所需的工程能力，这些实际应用包括从炼油到非理想化学系统到含电解质和固体的工艺过程。4.ASPENPLUS是AspenTech的集成聪明制造系统技术的一个核心部分，该技术能在你公司的整个过程工程基本设施范围内捕获过程专业知识并充分利5.在实际应用中，ASPENPLUS可以帮助工程师解决快速闪蒸计算、设计一个新的工艺过程、查找一个原油加工装置的故障或者优化一个乙烯全装置的操作等工程和操作的关键问。人们普遍认为AspenPlus具有最适用于工业、且最完备的物性系统。许多公司为了使其物性计算方法标准化而采用AspenPlus的物性系统，并与其自身的工程计1.纯组分数据库，包括将近6000种化合物的参数。2.电解质水溶液数据库，包括约900种离子和分子溶质估算电解质物性所需的参数。3.固体数据库，包括约3314种固体的固体模型参数。4.Henry常数库，包括水溶液中61种化合物的Henry常数参数。5.二元交互作用参数库，包括Ridlich-KwongSoave、PengRobinson、LeeKeslerPlocker、BWRLeeStarling,以及Hayden'Connell状态方程的二元交互作用参数约40,000多个，涉及5,000种双元混合物。6.PURE10数据库，包括1727种纯化物的物性数据，这是基于美国化工学会开发的DIPPR物性数据库的比较完整的数据库。7.无机物数据库，包括2450种组分(大部分是无机化合物)的热化学30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计8.燃烧数据库，包括燃烧产物中常见的59种组分和自由基的参数。9.固体数据库，包括3314种组分，主要用于固体和电解质的应用。10.水溶液数据库，包括900种离子，主要用于电解质的应用。AspenPlus是AspenTech工程套装软件(AES)的一个成员，它是一套非常完整产品，特别对整个工厂、企业工程流程工程实践和优化和自动化有着非常重要的促进作用。自动的把流程模型与工程知识数据库、投资分析，产品优化和其它许多商业流程结合。AspenPlus包括数据、物性、单元操作模型、内置缺省值、报告以及为满足其它特殊工业应用所开发的功能。比如像电解质模拟，AspenPlus主要·Windows交互性界面：界面包括工艺流程图形视图，输入数据浏览视图，独特的"NEXT"专家向导系统，来引导用户进行完整的、一致的流程的定义。·图形向导：帮助用户很容易地把模拟结果创建成图形显示。·EO模型：方程模型有着先进参数管理和整个模拟的灵敏分析或者是模拟特定部分的分析。序贯模块法和面向方程的解决技术允许用户模拟多嵌套流程。即使很小问题也能很快地、精确的解决，比如像塔的dividedsumpsimulation。·ActiveX(OLEAutomation)控件，可以和微软Excel和VisualBasic方便的连接，支持OLE(对象链接与嵌入)功能，比如像复制，粘贴或链接。·ACMModelExport选项：用户可以在AspenCustomModeler(ACM)创建模拟模型和编译。编译好的模型可以应用在AspenPlus静态模拟中，可以是序贯模块法模式下或面向方程的解决方案的模式下。·热力学物性：物性模型和数据是得到精确可靠的模拟结果的关键。Aspen方法，它涵盖了非常广泛的范围——从简单的理想物性流程到非常复杂的非理想混合物和电解质流程。内置数据库包含有8500种组分物性数据，包括有机物，无机物，水合物，和盐类；还有4000种二元混合物的37,000组二元交互数据，二元交互数据来自于Dortmund数据库，获得DECHEMA授权。·收敛分析：自动分析和建议优化的撕裂物流、流程收敛方法和计算顺序，即使是巨大的具有多个物流和信息循环的流程，收敛分析非常方便。·Calculatormodels计算模式：包含ad-hoc计算与内嵌的FORTRAN和30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计·灵敏度分析：非常方便地用表格和图形表示工艺参数随设备规定和操作条件的变化而变化。·案例研究：用不同的输入进行多个模拟，比较和分析。功能：自动计算操作条件或设备参数，满足指定·数据拟合：将工艺模型与真实的装置数据进行拟合，确保精确的和有效的真实装置模型。·优化功能：确定装置操作条件，最大化任何规定的目标，如收率、能耗、物流纯度和工艺经济条件。·开放的环境：可以很容易地和内部产品互相整合，或者是第三方软件。可以是实用微软的Excel,FORTRAN或者AspenCustomModeler来创是CAPE-OPEN实验室网络的会员。·详细的换热器设计和核算AspenPlus在整个工艺装置的从研发、工程到生产生命周期中，提供了经过验证的巨大的经济效益。它将稳态模型的功能带到工程桌面，传递着无与伦比的模型功能和方便使用的组合。利用AspenPlus公司可以设计、模拟、故障诊断和管理有效益的生产装置。第二章设计过程2.1.1生产目标本文的设计题目为30万吨/年乙二醇生产装置工艺流程设计。即产物粗乙二醇流量为620kmol/hr,一年生产时间为8000组分流量2.1.3分离指标(质量分数)乙二醇水甲醇1、用Aspen化工软件进行全流程物料衡算等过程的模拟；2、设计塔的塔径、塔高等工艺参数；3、进行塔的水力学计算；4、单元设备的计算与选型；30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计2.3设计方案首先，设计出整个工艺流程的方案。本设计采用上述文献所述工艺，即煤炭气化制备合成气，合成气中CO与亚硝酸酯偶联合成DMO,再与H₂催化加氢制列管式反应器催化剂床层中存在温度分布和浓度分布，难以精确计算，因此反应器模拟中采用化学计量反应器Rstoic操作模型。反应精馏塔用Radfrac操作模拟，并对反应精馏单元进行优化。煤气化经过脱硫吸附得到的CO和H₂,CO经压缩与亚硝酸甲酯混合进入偶联反应器进行CO偶联反应，反应后进入脱草酸二甲酯塔，将草酸二甲酯从塔底脱去，塔底液体草酸二甲酯进入加氢反应器。塔顶气相产品经进入亚硝酸甲酯再生工段(酯化反应段),同时补充O₂、CH₄O,进入反应精馏塔，反应后塔釜液相为甲醇和水溶液，进入甲醇精馏塔，精馏后的甲醇进入甲醇罐区，塔底液相亚硝酸甲酯流入CO偶联工艺段继续参与反应。草酸二甲酯进入加氢反应器制得乙二醇，乙二醇进入以二醇精馏塔得到较高纯度的产品，反应生成的甲醇进入亚硝酸30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计来自甲醇罐区30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计流的液相主要是甲醇，以喷淋的方式重新回到塔里的时候，会携带着没有反应完全的氮氧化物下落的反应区重新反应，提高转化率。侧线出料的气相通过冷凝水冷凝到45℃左右，同时这股热物料会将冷凝水升温到95℃,同时塔釜会有少部分甲醇无法反应采出，也用冷凝水冷却，将冷凝水升温到75℃左右，两股热的冷凝水混合后作为热源为亚硝酸甲酯反应精馏塔甲醇进料预热器提供热量，将甲醇温度提高到50~60℃。随后这股温水与塔顶冷凝器的冷凝循环水混合，两者温度比较接近，混合后进入管网循环。酯化车间里的反应热利用主要通过自动化控制系统控制，计算机可以通过控制冷凝水的进出管道控制阀门，调节冷凝水的流量和混合比，找出最佳反应热利同时氮氧化物里一氧化氮和二氧化氮的比例也影响着转化率，而且还影响着副产物硝酸的生成量。本套设备里预反应器的一氧化氮来自于循环一氧化氮，二氧化氮来自循环一氧化氮氧化压缩成四氧化二氮再转化为二氧化氮，通过调整一氧化氮、二氧化氮和空气的比例来调整一氧化氮和二氧化氮的比例，最佳比例为1:1。一氧化氮氧化的过程是一个放热过程，计算机会通过温度、流量传感器的数据和计算公式来调整阀门的开度，从而调整氮氧化物里的氮氧比例，从而提高第二部分为羰基化工段，亚硝酸甲酯在Cu催化剂的催化下与一氧化碳进行气相偶合反应，生成草酸二甲酯和碳酸二甲酯，本流程主要需要草酸二甲酯，通过控制反应温度，尽可能的减少碳酸二甲酯的生成。生成的草酸二甲酯经过分液冷凝后由泵打到草酸二甲酯精馏塔，进入下一工段，未反应的气相通过洗气塔洗后通往回收工段。酯化工段再生的亚硝酸甲酯在羰基化工段中与煤气化工段生产的CO偶联化合生产草酸二甲酯(DMO),如图2-3。30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计草酸二甲酯在Pt催化剂的催化下与氢气反应，生成乙二醇，副产物有乙醇进入精馏工段精馏。如图2-4所示。图2-4Aspen模拟催化加氢工段生产装置工艺流程图从酯化、羰基化和粗馏工段产生的废甲醇(主要是甲醇水溶液，夹带着一些气体),在这个工段先经过闪蒸进行气液分离。然后分别进入脱重塔脱水，脱轻30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计图2-5Aspen模拟甲醇回收工段生产装置工艺流程图回收的甲醇可以直接进入循环，或者在需要的情况下储存在罐区。表2-1相关组分的物理性质名称分子式密度沸点℃乙二醇一氧化碳1.25g/L(标况)氢气0.0899g/L(标况)甲醇亚硝酸钾质草酸二甲酯碳酸二甲酯硝酸模拟中需要定义的物流，如图2-6所示。图2-6物料定义计算物性使用的方法，选择NRTL-RK活度系数物性方法，液相活度系数30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计方法为NRTL,气相逸度系数方法为Redlich-Kwongl⁹.20。运行，无错误，无警告。具体物料汇总如下。表2-2酯化工段进出物料情况一览表温度℃10物质流量kg/hr0000质量分率 30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计0000000030万吨/年煤制乙二醇的工艺设计表2-3羰基化工段进出物料一览表DMO产品温度℃2011000000000000000000030万吨/年煤制乙二醇的工艺设计001000000000000000030万吨/年煤制乙二醇的工艺设计表2-4催化加氢工段进出物料一览表乙二醇产品温度℃3300100000000000000乙二醇产品000000000000001000000030万吨/年煤制乙二醇的工艺设计表2-5甲醇回收工段进料一览表温度℃21体积流量cum/hr物质流量kg/hi000000030万吨/年煤制乙二醇的工艺设计00000000000000030万吨/年煤制乙二醇的工艺设计表2-6甲醇循环工段出口物料一览表温度℃111010物质流量kg/hi000000循环气000000030万吨/年煤制乙二醇的工艺设计1.亚硝酸甲酯反应精馏塔模拟及灵敏度分析亚硝酸甲酯反应精馏塔所选用的塔类型为RedFrac。该塔可以通过添加反应方程进行反应精馏模拟计算。Convergence:StandardFreewaterrefluxrati图2-7亚硝酸甲酯反应精馏塔参数设置(1)回流比对MN产量的影响选定馏出率为2000kmol/hr,理论板数为31快，通过Aspen灵敏度分析，分析了不同回流比对最终MN产量的影响，见图2-8。很容易的看出，回流比在1.5左右时，MN产率最高。但是仔细观察纵坐标发现，实际上回流比在1.0~2.0之间，回流比的增加对MN产率的促进影响非常低，最高值与最低值差值不到0.35%,但是回流比的增加实际上大大的增加了能源的消耗，从而严重的影响了工厂的经济效益。所以在选择回流比的时候，并没有选择MN产率最高的1.5,而是选择了MN产率变化率最高的1.1,尽可能的提高工厂的经济效益。30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计图2-8回流比对MN收率的影响(2)侧线采出量对MN收率的影响侧线采出可以移走过多的反应热，增加反应效率，但是侧线采出不可能无限制的增加，通过灵敏度分析结果不难看出，侧线采出量对MN收率有正影响，其函数曲线是一个凸函数，拐点大约在1200kmol/hr,如图2-9。30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计图2-9侧线采出量对MN收率的影响键特性在Aspen中模拟出来的，如图2-10。所以在利用热力学反应方程式模拟30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计0C203N40图2-10利用Aspen中MolecularStructure模拟亚硝酸甲酯结构式在反应精馏塔中设计的反应为：NO₂+NO+CH₃OH→2CH₃ONO+H₂O(2-1)其中(2-2)会产生副产物硝酸，硝酸会侵蚀设备，并与氮氧化物反应产生更多的副产物。化工厂一般通过严格控制NO和NO₂的比例，并通过更均匀的原料混合，来减少(2-2)反应的发生，一般控制NO和NO₂的比例在1:1~5:根据模拟可知，反应停留时间为20s。利用AspenPlus对反应停留时间进行灵敏度分析，变化范围为5~50s,间隔5s,如图。30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计图2-11反应停留时间对MN产率的影响可知，当反应停留时间达到20s时，产物MN的量基本保持不变，所以该反应精馏塔反应停留时间设定为20s。NO氧化酯化反应器实际上属于反应+吸收+精馏塔，因NO、O₂等反应气体在该反应嚣中，多个反应同时进行。同时为了快速移除反应热，在反应精馏塔中段取出一股热气流，通过热交换冷却后，再打回塔内。塔的进出物流如图2-11。30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计62PhaseBasis1Ⅲ图2-12利用Aspen模拟亚硝酸甲酯反应精馏塔进出塔物流设定塔压力设定为2bar,全塔压降设定为0.1bar。barbarbar2bar2图2-13利用Aspen模拟亚硝酸甲酯反应精馏塔压力设定主反应2CO+2CH₃ONO=(COOCH₃)₂+2NO30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计2CH3ONO(MIXED)+2CO(MIXED)->2Nelete2图2-14利用Aspen模拟耦合反应器反应方程设定C图2-15利用Aspen模拟耦合反应器反应基本参数设定2SpecificationtypeFrac.conversionDMO(MIXED)+5H2(MIXED)…>2MA(MIXED)+C2HSOH(MIXED)+H2O2-16利用Aspen模拟催化加氢反应器反应方程设定30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计C3图2-15利用Aspen模拟加氢反应器基本参数设定在流程模拟上顺利运行。从中得到的大量数据将用于下面的主要设备设计、选型当中。30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计第三章主要设备的工艺计算与选型3.1板式塔设计利用RadFrac模型下的塔板设计(TraySizing)为塔段的级规定设计参数并①规定Staringstage为2,Endingstage为30。这是由于此塔具有冷凝器和再沸器，它们在精馏塔中也算塔板，则真正的塔板是从第2块开始，第30块结数为1。③将默认的Trayspacing更改为需要的0.6meter,即板间距为0.6米。1图3-1利用Aspen模拟T101塔板设计运行后得到塔的内径(Columndiameter)、对应最大塔内径的塔板序号30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计2图3-2TraySizing运行结果通过RadFrac模型下的塔板核算(TrayRating)为塔段的塔板设计进行核算。30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计4图3-3TrayRatingSpecifications设定参数图3-4TrayRationLayout设定参数高度等参数。StraightheightDistancetowall塔板核算结果如下图，其中应当关注的重点参数为：①最大液泛因子(Maximumfloodingfactor),最大液泛因子应当小于0.8;②塔段压降(Sectionpressuredrop);③最大降液管液位/板间距(Maximumbackup/Trayspacing),其中降液管液位应当在0.25~0.5之间。30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计24周从AspenPlus中调取精馏塔的操作条件，见表3-1表3-1Aspen模拟的T-101水力学数据液相体积流量表面张力精馏段提馏段30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计3.2板式塔核算图3-1史密斯关联图通过史密斯关联图的C₂o=0.145,所以：取安全系数为0.8,则u₁=0.8×3.494=2.795m/s通过史密斯关联图的C2o=0.125,所以：取安全系数为0.8,则u₂=0.8×3.182=2.45m/s精馏塔塔径及空速计算结果见下表，圆整后塔径符号D单位m计算数据精馏段提馏段44塔截面积实际空塔气速u根据塔板数和板间距计算得：人孔应采用HG21514标准，从塔体的应力考虑，板式塔每隔4~6块板设置一个人孔。在设置人孔处，板间距的大小应根据人孔的直径确定，该处板间距应≥人孔直径+塔板，支撑梁高度+50mm,且不小于600mm。裙座高度取3m,因此，此反应精馏塔应开6个人孔，人孔直径为0.8m。所以，塔的有效高度：Z=Z精+Z提+6×0.8+3+1.2=33.6m选用双溢流弓形降液管，不设进口堰精馏段：取lw=0.7D=0.7×4=2.8m提馏段：取lw=0.7D=0.7×4=2.8m2.出口堰高hw本设计采用平直堰，堰上高度how按下式计算，E近似取1。3.弓形降液管的宽度和截面已知l/D=0.7,通过查《化工原理》下册P138图11-16得ApAr=0.09,验算降液管内停留时间：提馏段：停留时间θ>5s,故降液管可用。4.降液管底隙高度精馏段：取降液管底隙的流速uo=0.1m/s,则：提馏段：取降液管底隙的流速u'o=0.1m/s,则：本设计塔径D=7000mm,采用分块式塔板，塔板分3块，以便通过人孔装拆塔板。2.筛孔数目与排列取筛孔的直径为5mm,正三角形排列，一般碳钢厚度δ取3mm,取t/d₀=3.0,故孔的中心距t=3.0×5=15mm。取边缘区宽度Wc=0.06m,泡沫区宽度Ws=0.1m。板上开孔率：计算塔板上的鼓泡区面积，即：其中根据Aspen模拟结果，精馏段和提馏段的Vs平均值为：精馏段Vs=63953.534(m³/h)提馏段Vs’=67026.982(m³/h)精馏段提馏段孔径55开孔率筛孔气速m/sh₁取0.06m根据h₁取0.06m根据Aspen模拟结果查得σ=55.093mN/m(2)板上液层高度取φ=0.5,已选定Hr=0.6m,hw=0.025m可见Ha₁≤φ(Hr+hw)₁,不会发生液泛，符合要求。(1)液体通过降液管的压头损失(2)板上液层高度h₁=0.08m,则Ha₂=0.083+0.08+0.00139取φ=0.5,已选定Hp=0.6,h'w=0.034m可见Ha₂≤φ(H₁+hw)₂,不会发生液泛，符合要求。上升气流穿过塔板上液层时，将板上液体带入上层塔板的现象称为雾沫夹带。雾沫的生成固然可以增大气液两相的传质面积，但过量的雾沫夹带造成液相在塔板间的返混，进而导致塔板效率严重下降。为了保证板式塔能维持正常的操作效果，成产中将雾沫夹带限制在一定限度以内，规定每kg上升气体夹带到上层塔板的液体量不超过0.1kg,即控制雾沫夹带量ey<0.1kg/kg(液/气)。通常用操作时的空塔气速与发生液泛时的空塔气速的比值作为估算雾沫夹带量的指标，此比值称为泛点百分数，或称泛点率。泛点率可由下式计算：或上两式中：对双溢流塔板Ap=Ap-2Ar则板上液体流经长度：取物性系数K=1.0,泛点负荷系数Cr=0.145取物性系数K=1.0,泛点负荷系数Cr=0.145对于塔为避免过量雾沫夹带，应控制泛点率不超过85%,由上两式计算出的泛点率都在85%以下，故可知本设计中精馏段的雾沫夹带量能满足cv<0.1kg/kg(液/气)的要求。3.3T101塔板负荷性能图由上式可计算出负荷性能图中的雾沫夹带线，按泛点率80%计算3.3.2液泛线φ(Hr+hw)=hp+h₁+ha=h精馏段：提馏段：在操作范围内任取若干个Ls值，可算出Vs值。作出雾沫夹带线。3.3.3液相负荷上限液体的最大流量应保证降液管中停留时间不低于3~5s。液体在降液管内的停留时间以θ=5s作为液体在降液管内停留时间的下限，则：据此可作出液相负荷上限线。以θ=5s作为液体在降液管内停留时间的下限，则：据此可作出液相负荷上限线。取堰上液层高度how=0.02m作为液相负荷下限条件，作出液相负荷下限线。精馏段：取E=1.0,则据此可作出液相负荷下限线。提馏段：取E=1.0,则据此可作出液相负荷下限线。30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计据此可作出漏液线。根据以上各线方程，可分别作出浮阀塔精馏段及提馏段的塔板负荷性能图。一—溺液绪一—设保灭带统一一液相多荷工限一—没相公前上所一—政污接—一挥作建图4-2T-101精馏段负荷性能图30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计图4-3T-101提馏段负荷性能图(1)具有适宜的流体力学条件，流动性能好，有利于热量传递和质量传递；(2)合理的结构，能有效的加速反应；(3)保证压力和温度符合操作条件；(4)操作稳定，调节方便，能适应各种操作条件的变化。产，但工艺流程长，设备多，投资大，对催化剂要求苛本项目是气相CO偶联反应，催化剂选用Pd/a-Al₂O₃,催化剂使用寿命长，进料出料温度(℃)压力(MPa)气相分率总质量流量(Kg/hr)气相体积流量(cum/hr)焓值(Gcal/hr)原料气体体积流量(标况):取体积空速S=5000h¹,则催化剂装填量3.4.2反应管长度的计算取空床速度为5m/s,则床层截面积为：则催化剂床层高度为：根据《化工原理》取床层空隙率为0.3,则反应管长为H=4.39+4.39×0.3所以d=0.043m,取管尺寸为φ50×3mm反应管的排管采用正三角形排列，取管心距为do=0.044,则单管所占面积为：3.4.4反应器设计汇总反应器设计计算结果如表3-5所示30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计表3-5反应器设计结果汇总表反应器项目参数反应温度(℃)反应压力(MPa)反应器类型催化剂类型空速(h-¹)催化剂填充量(m²/h)催化剂填充高度(m)反应管长度(m)规格材料个数(根)排列封头形状材料深度(mm)直边高度(mm)焊接系数筒体材料高度(m)壁厚(mm)固定床反应器正三角形标准椭圆形1830万吨/年煤制乙二醇的工艺设计记录AspenPlus中换热器的相关参数，根据《化工工艺手册》对换热器进行进行模拟计算，计算出来的换热器参数见下。子去守高去389子去守高去38924①E-101的选型Date:RevNo.JobNo.:Fluidquantity.Total0000Noncondensablekg/h00Dew/BubblepointfMolecularwt,NCVelocity2LPressuredrop,allow/calckgf/cm20Heatexchanged899076kcal/hTransferrate.Service395.5Dirty529[Design/vac/testpre1Expansionjoint利用AspenExchangerDesign&Rating软件对换热器进行结构设计，模拟出来的结果如图。30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计A里3m。2出交me116mm证0DrawingNumberEmgtHoe图3-5E-101结构图o62成成何高于要其品引恐或成的的别留2成成何高于要其品引恐或成的的别留2 30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计②E-102的选型Date:RevNo.:JobNo.:00000Temperature(In/Out)CViscosityVelocityms0Design/vac/testpre00ConnectionsTubesheet-stationaryImpingementprotectionBaffle-longBypassseal30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计AspenShell&TubeExchana_S2180ANS3ig11mDgsgnCadaa7如图3-8E-102结构图u50B图3-9E-102换热管布局图佑们69佑们6941[成子高530万吨/年煤制乙二醇的工艺设计③E-103的选型Date:RevNo.:JobNo.:Vapor(l/Out)0000000ConnectionsTExpansionjpint图3-10E-102工艺参数图""a五m如mmm3.6泵的设计泵应尽量靠近供料设备以保证良好的吸入条件。它们常集中布置在室外、建筑底层或泵房，小功率的泵(7kW以下)可布置在楼面或框架上。室内的泵沿墙布置能节省面积，如将工艺罐放在墙外，管道穿过墙与泵相连则空间更省，操泵与泵的间距视泵的大小而定，一般不宜小于0.7m,双排泵电机端与电机端之间的间距不宜少于2m,泵与墙间的净间距至少为0.7m,以利通行。成排布置的泵，其配管与阀门应排成一条直线，管道避免跨越泵和电动机。对于本工艺，综合考虑各影响因素最终选择采用离心泵作为液体的输送设备。按叶轮吸入方式，可分为单吸泵和双吸泵；按叶轮数目，又可分为单级泵和双级3.6.2各类泵的性能要求30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计表3-6泵性能参数表泵名称特点选用要求进料泵一般扬程较高；泵入口一般为常温，但某些中间进料泵入口温度也可大于工作时不能停车；流量变动范围大，扬程较低；一般选用离心泵；扬程很高时可考虑容积式泵或高备用率为100%;回流泵工作可靠性要求高；一般选用单级离心泵；泵的备用率为50%~100%;流量变动范围大(一般用液位控制流量);流量较大；一般选单级离心泵，流量大时可选用双吸泵；塔底泵液体一般处于汽液两相态；工作可靠性要求高；选用低汽蚀余量泵，并采用必要地灌注头；泵的备用率为100%;循环泵流量稳定，扬程较低；介质种类繁多；选用单级离心泵；按介质选用泵的型号和材料；泵的备用率为50%~100%;输送介质：液体甲醇(99.8%)选用125×10mm的热轧无缝钢管。取无缝钢管的绝对粗糙度为ε=0.15mm相对粗糙度为：查莫狄图得摩擦系数λ=0.025泵进口与出口速度相等，则取直管长度为100m,则直管阻力为根据伯努力方程，计算得出扬程液体由换热器流出经泵输送到精馏塔，入塔高度h=10.8m,根据流量Q=83.1m³/h及扬程H=21.45m,并考虑管路损失及工作效率，实际的流量和扬程考虑流量可选型号为100-80-160的泵。30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计第四章车间的整体布置工厂布置设计的对象是生产过程中使用的机器设备、各种物料(如原材料、工厂布置的基本任务是结合厂区的各种自然条件和外部条件确定生产过程理的生产和生活环境，组织全厂构成一个能高③要为车间的技术经济指标先进合理以及节能等要求创造条件。在工厂车间设计中根据工艺流程需求可以建一个单层与多层相结合的厂房。4.1厂房的平面布置道安装，便于安排交通和出入口，有较多可供和施工进度。4.2厂房的立体布置厂房的立面布置主要根据生产工艺特点决定，另外也要满足建筑上采光、通符合经济合理及便于施工原则。厂房层高采用一般框架或混合结构的单层厂房，高度约为10m。厂房设计成单层，其中包括流程部分设备，对设备进行检修与维护的维修间。根据常用设计标准及规范进行设计。本设计中精馏塔都在室外，室内布置有反应器、压缩机、部分储罐和压缩机、泵等。室内布置的其优点是：受气候影响小，劳动条件好。本设计中精馏塔放在车间外，冷凝器和再沸器设置在塔的两侧。冷凝器通常在近塔的两侧，以大口径的管道与它直接连接。本设计中储罐包括原料储罐和成品储罐。相应的输送泵房排在储罐附近。储罐按规定设置防护围堤，对于防腐蚀物料的管区，地坪应做防腐蚀处理。本设计中塔釜再沸器、流体运输等都需要用泵，因此安装在被抽吸装置附近。30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计第五章经济核算(1)按照设备选型、尺寸及材料价格计算设备价格，部分参照市场估算；(2)塔设备、储罐的价格以材料费(钢材费)乘以系数1.2的方式估算设(3)压缩机，风机，旋风分离器由专业人士提供；(4)无形资产投资按照《编制方法》有关规定结合本设计具体情况估算。表5-1塔费用塔流程图位号重量(吨)材料单价(元/吨)数量总价(万元)反应精馏塔1甲醇脱重塔1DMO脱轻塔1EG粗镭塔1甲醇脱水塔甲醇脱轻塔合计630万吨/年煤制乙二醇的工艺设计表5-2反应器费用反应器类型流程图位号单价(万元)数量安装费(万元)总价(万元)固定床反应器1固定床反应器1固定床反应器1固定床反应器1合计430万吨/年煤制乙二醇的工艺设计表5-3换热器费用编号名称类型换热面积材料单价/万元安装费总价/万元/万元R-101进料预热器管板式T-101冷凝器管板式铸钢T-101再沸器管板式铸钢T-101侧线冷却器管板式T-101再循环冷却器管板式铸钢进出物料换热器管板式铸钢R201进料预热器管板式铸钢R201出料冷却器管板式T-201冷凝器管板式铸钢T-201再沸器管板式铸钢T-202冷凝器管板式铸钢T-202再沸器管板式铸钢进出物料换热器管板式铸钢R-301进料预热器管板式铸钢R-301出料冷却器管板式铸钢R-401进料预热器管板式铸钢T-401冷凝器管板式铸钢T-401再沸器管板式铸钢闪蒸罐预热器管板式R-501进料预热器管板式铸钢R-501出料冷却器管板式T-501冷凝器管板式铸钢T-501再沸器管板式铸钢T-503预热器管板式铸钢T-502冷凝器管板式铸钢合计T-502再沸器管板式铸钢30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计表5-4储罐费用用途储罐类型材料用钢(t)单价(元/t)总价(万元)甲醇钢制立式圆筒形内浮顶储罐1球罐球罐球罐球罐1l1闪蒸罐立式椭圆形1合计封头容表5-5压缩机费用设备号型号排气量电机功率压力个数公司价格(万元)DA型51上海鼓风机有限公司30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计表5-6泵费用设备号型号流量扬程电机功率单价/万元安装费/万元总价/万元5383353853853833合计设计占地面积15000平方米，平均土地基准价402元/m²,则土地费用共计为603万元。备品备件采购费取设备价格的10%,工、器具及生产家具购置费按设备价格的5%估算，仪表控制费用为其15%,电气装备为16%,附属装置及管道为25%,则该项费用共计650万元。建筑工程费包括土建工程及场地建设，取设备总费用的45%,共计800万元。递延资产包括建筑单位管理费、生产准备费以及联合运行费等：其中单位管理费取3%,生产准备费包括进厂费和培训费以人均5000计算。联合试运转费取2.0%。则共计120万元。预备费用取设备费用，基本设施投资以及递延资产总和的10%,则流动资金为200万元。材料包括主要原材料和辅助材料。本项目的主要原材料有CO、O₂亚硝酸甲酯和甲醇。辅助原材料有催化剂、工艺水。考虑到市场的行情并分析其涨跌情况，材料费用取均值。下面按全负荷生产情况下计算，见下表表5-7直接材料费用一览表编号材料名称年消耗量单价年度成本/万元数量单位金额单位1万吨元/吨2甲醇万吨元/吨3万吨元/吨4万吨元/吨总计本项目的公用工程包括循环冷却水、蒸汽、电等具体估算见下表：30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计表5-8公用工程费用一览表编号材料名称年消耗量单价年度成本/万元数量单位金额单位1水吨元/吨2蒸汽吨元/吨3电度元/度总计固定投资成本(人民币/年):FCI:4.96×10⁸原料成本(人民币/年):CRM:8.31×10⁸废物处理成本(人民币/年):CWT:1.53×10⁵公用工程成本(人民币/年):CUT:9.01×10⁶劳动力成本(人民币/年):COL:1.31×10⁵DMC=CRM+CWT+CUT+1.33COL+0.069FCI总操作费用(人民币/年):DMC+FMC+GE=1.266×10⁹5.2销售收入表5-9销售收入表数量(吨/年)单价(元/吨)·收入(元/年)乙二醇13.8亿第六章安全与环保在本设计中主要所发生的3个反应，仅亚硝酸甲酯反应精馏工段会产生硝酸，硝酸含量很低，故生产之后统一储存，作为废料整顿，或者交给其他化工厂做提纯生产处理。6.1.2废油的处理对于废油，如不再打算回收其中的某些可利用组分，则可考虑与废酸相同的处理方式，即进行统一储存，作为废料整顿。含量最多的是氮气和水蒸气。这两种主要尾气作为循环气循环使用，为整体工程提供载气。还有一部分CO用氢氧化钠吸收。本工艺需要处理的废液主要来甲醇精馏塔流出的水相，虽然大部分组成为水，但依然有其它杂质，需经吸附处理后方可用于提供反应的临水条件或其他用途。生活污水须经处理达到《污水综合排放标准》(GB8978-2001)二级标准，同时满足《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)标准后，灌溉季节用于矿区绿化、洗车等杂用，非灌溉季节可储存于储水池中次年再用。表6-1水质标准浊度外观及嗅味指标透明无味30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计《压力容器安全技术监察规程》国家质量技术监督局年开工时数为8000h。(1)原料管道进厂：储存天数8.5天公路进厂：储存天数8.5天。铁路进厂：储存天数15天水运进厂：储存天数15天。(2)中间原料中间原料：储存天数2~4天。(3)液体产品管道出厂：储存天数6.5天铁路出厂：储存天数12.5天。公路出厂：储存天数12.5天水运出厂：储存天数15天。30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计取足够的安全措施，他主要体现以下几个方面。总图布置：在总图布局中，要考虑到物料的火灾危险性，严格按照国家相应的规范标准，在诸如安全技术距离、设置消防通道、有害气体的扩散等方面作统筹综合考虑。罐区安全措施：要根据不同物料的性质进行储罐的排布，设置必要范围、高度的围堰，设立安全进出口。设置可燃气体自动监测设施是必要的。建筑及框架：要尽量采用敞开或半敞开式厂房，主要承重构件要采用非燃烧体，混凝土或钢柱承重构件外表面要有防火保护层。可作为泄压通道的房屋门窗的面积要足够大。安全消防系统：在装置的不同部位，配备一定密度的灭火器材(如干粉灭火器等),如有条件在装置区设置固定消防系统，它可包括消防水栓、消防水枪、消防泡沫发生送出和注入系统、控制室的哈龙灭火装置等。关键控制系统的不间断供电。电气设备的房雷击：防静电设计和设施。工艺装置中压力监测(报警)点、卸压安全阀、防爆孔的设置以及自动联锁乙二醇生产过程中涉及的物料大多具有毒害性质，所以要特别注意对操作人员的保护，在从事接触有毒有害物质的操作时一定要配备和穿戴必要的防护用具。手防护：戴防化学品手套。防护服：穿相应的防护服。眼睛防护：戴化学安全防护眼镜。呼吸系统防护：空气中浓度超标时，应该佩带防毒口罩。必要时佩带自给式呼吸器。高于NIOSHREL浓度或尚未建立REL,任何可检测浓度下：自携式正压全面罩呼吸器、供气式正压全面罩呼吸器辅之以辅助自携式正压呼吸器。逃生：装有机蒸气滤毒盒的空气净化式全面罩呼吸器(防毒面具)、自携式逃30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计第七章结论1、完成了30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计，并进行了相应地工艺流程模Plus进行模拟。模拟结果：乙二醇99.9%以上(要求99%以上),达到了预期的3、根据运算结果，使用AutoCAD软件，绘制出相应的PID、此完成了主要设备(换热器、塔、反应器以及泵)的设计与选型。30万吨/年煤制乙二醇的工艺设计参考文献[3]沈景余.世界环氧乙烷、乙二醇生产现状及技术进展[J].石油化工，1994,23(9):611~616[5]Ube