年产6万吨年苯加氢制环己烷项目可研

山东菏泽玉皇化工有限公司6万吨/年苯加氢制环己烷项目可行性研究报告常州化工设计院有限公司二零一零年四月 1 11.2编制项目可行性研究报告的依据和原则 11.3项目背景、经营意义、投资意义 2 41.5研究结果 4第二章市场分析和价格预测 82.1产品市场分析和价格预测 82.2原料供求及价格预测 2.3辅助材料、燃料的供应 第三章生产规模、总工艺流程及产品方案 3.1生产规模 3.3产品方案 3.4全厂自控水平 第四章工艺装置 4.1工艺原理 4.2工艺技术选择 224.3环己烷装置工艺流程 274.4自控水平 4.5主要设备的选择 4.6消耗指标 374.7装置界区内的公用工程设施 384.8装置“三废”排放 38第五章建厂地区条件和厂址选择 5.1建厂条件 405.2厂址选择 第六章总图运输、储运、土建、厂内外管网 6.1总图运输 6.4厂区外管 第七章公用工程 7.1给排水 7.2供电、电信 7.3供热、供风 7.4脱盐水站 7.5采暖通风及空气调节 58 8.1消防设施 8.2维修设施 8.4中心化验室 第九章能耗分析及节能措施 649.2能耗构成分析 9.3工艺装置节能措施 第十章环境保护 10.2设计采用的环境质量标准和排放标准 10.3建设地区环境现状 6710.4建设项目主要污染物状况及治理 10.5环境保护工程所需投资和定员 10.6环境影响评价分析 第十一章劳动保护与安全卫生 11.3建筑和场地布置 11.4生产过程中职业危险、危害因素的分析 11.5设计中采用的主要安全和劳动保护措施 11.6预期效果评价 11.7劳动安全卫生机构设置及人员配备情况 第十二章企业组织及定员 12.1企业经营体制 12.2企业管理体制 12.3装置定员 第十三章企业管理设施和生活福利设施 13.2生活福利设施 第十四章项目实施规划 14.1建设周期的规划 14.2实施进度规划 第十五章投资估算和资金筹措 15.3资金运筹计划 第十六章生产成本费用估算 16.1成本费用估算依据 16.2成本费用估算及分析 第十七章财务评价 9117.1财务评价的依据和说明 17.2效益及财务评价指标计算 第十八章不确定性分析 18.1盈亏平衡分析 18.2敏感性分析 第十九章综合评价 19.1综合评价 19.2研究报告结论 1.1概述1.1.1项目名称：6万吨/年苯加氢制环己烷项目1.1.2主办单位：山东菏泽玉皇化工有限公司1.1.3法定地址：山东菏泽市经济技术开发区1.1.4企业性质：民营企业1.1.5法人代表：王金书1.1.6注册资金：35000万元1.1.7项目建设投资(估算):2689.6万元1.2编制项目可行性研究报告的依据和原则1.2.1编制可行性研究报告的依据(1)山东菏泽玉皇化工有限公司提供的6万吨/年环己烷工程可行性研究报(2)与山东菏泽玉皇化工有限公司签订的“6万吨/年环己烷工程可行性研究”设计合同。(3)山东菏泽玉皇化工有限公司提供的有关开展可行性研究的设计条件。(4)中国石油化工总公司《石油化工项目可行性研究报告编制规定》1997(5)山东菏泽玉皇化工有限公司提供的6万吨/年环己烷装置有关资料。1.2.2编制可行性研究报告的指导思想和原则(1)采用国内成熟先进的工艺技术和设备，尽量消化吸收国外引进装置的先进技术，并力求稳妥、先进、可靠。自动控制采用先进的集散型控制系统(DCS)以减轻操作强度，并确保生产安全。(2)本项目原材料和产品涉及易燃、易爆的气体和液体，装置建设必须安全可靠，装置布置合理，并严格执行国家防火规范。(3)根据原材料的供应情况及产品的市场需求，确定合理的建设规模。(4)在设计中严格贯彻执行国家环境保护和工业安全卫生的有关规定，采取(5)节约能源、节约动力，做到充分利用装置内的余热。(6)充分依托山东荷泽玉皇化工有限公司原料以及公用工程、维修、消防力1.3项目背景、经营意义、投资意义化工有限公司始建于1986年，目前已发展成为集开发、生产、销售于一体的中型精细化工企业。现有员工750余人，总资产7.2亿元，固定资产3.98亿元，是混合苯、精苯、精C5、丙烯、轻油、化工原料油及化工中间体。产品主要应用2006年公司实现销售收入10.5亿元，利税7000万元。南，占地107公顷。北临日东高速、南临菏兰高速、京九铁路，新石铁路横贯东发展规划总体目标：重点建设10万吨/年苯加氢项目、20万吨/年苯乙烯项目、40万吨/年芳构化项目、40万吨/年柴油加氢项目、120万吨/年甲醇制低碳烯烃项目和60万吨/年煤制甲醇项目。十一五末，实现销售收入80亿元，利税8.2山东菏泽玉皇化工有限公司自身具有生产环己烷所需的苯、氢气等原料，装置加热热源使用，减少苯乙烯的生产成本，而且通过采用技术成熟的工艺技术方案，达到降低装置能耗物耗的目的，因此从自身的建设、公用工程条件、采用的工艺技术以及原材料供应的优势来说也是可行的，因此建议新建6万吨/年环山东荷泽玉皇化工有限公司是一家集研发、生产、销售于一体的民营股份制企业1.3.3投资意义(1)本项目投资的意义在于充分利用山东菏泽玉皇化工有限公司现有的原料及公用工程，通过低价格原料及低能耗生产环己烷，成本优势明显，市场竞争力强。山东荷泽玉皇化工有限公司具备建设环己烷装置良好的建厂条件，现有厂区有足够的空闲土地，不需另外征地，环己烷所需的主要原料苯及氢气通过现有装置得到供应，现有的公用工程(水、电、蒸汽等)均能满足6万吨/年环己烷项目的要求，而不需要新建或扩建。山东菏泽玉皇化工有限公司仅需投入装置部分投资以及很少的配套工程便可建设6万吨/年环己烷装置，生产市场上急需的化工及精细化工中间体环己烷。做到少投入、多产出，这样既充分利用了企业现有的资源，又可以得到良好的经济效益。(2)本项目采用国内较先进的工艺流程，消耗定额低，环己烷生产成本也低，在市场上具有一定的竞争力。(3)本项目利用苯乙烯装置的尾气，通过变压吸附装置处理后，送至环己烷装置，原料苯由厂区粗苯精制装置供应，减少了该项目原料由外商操纵的风险。(4)本项目具有较好的经济效益，项目的新建对山东荷泽玉皇化工有限公司产品结构的调整和整个公司的盈利极为重要。(5)从能源综合利用来看，原料氢气来源为苯乙烯装置的脱氢尾气，现有的设施未对该尾气进行充分利用，而是通过火炬进行燃烧，一方面造成能源浪另一方面对环境造成一定影响，通过建设环己烷项目，可以通过PSA提氢充分利用该脱氢尾气，使能源得到综合利用；另外装置副产大量的低压蒸汽，应用到苯乙烯装置的加热设备中，减少苯乙烯装置的蒸汽消耗，降低苯乙烯生产成本。因此，新建环己烷项目对整个公司的节能将耗有重要意义。1.4.1本项目可行性研究的范围包括：6万吨/年环己烷装置的市场预测、生产规模和生产工艺流程选择；技术和设备的先进性、适用性、可靠性；财务上的盈利性、合法性；消防和环境上的可行性；对本项目建设上的可行性进行1.4.2项目范围主要生产装置：6万吨/年环己烷装置，包括8000立方变压吸附提氢工段山东荷泽玉皇化工有限公司建设6万吨/年环己烷装置可以利用现有的原料1.5.2环己烷装置主要技术经济指标表(见附表1-1)(1)山东荷泽玉皇化工有限公司建设6万吨/年环己烷工程，充分利用现有的(2)环己烷生产采用变压吸附提氢及苯气相加氢工艺，工艺路线先进成熟可(3)采用的工艺流程中，尽量采取回收措施，减少三废排放量，同时对装置附表1-16万吨/年环己烷装置主要技术经济指标表序号项目名称生产规模1环己烷二产品方案环己烷三年操作时小时四主要原材料、燃料用量苯含氢尾气(体积含量91%)五公用工程消耗量1水工业水1间歇循环水2供电年耗电量8.8×10⁶3供汽副产蒸汽消耗蒸汽4冷冻水六三废排放量处理前1废水间歇2废气3废催化剂开车装填量100.1t七运输量1运入量序号项目名称2运出量八装置定员人其中：生产工人人管理人员人5九总占地面积十单位产品综合能耗kg标油/t十一工程项目投资1本项目建设总投资万元资本金占筹措资额100%建设投资万元固定资产投资方向调节税万元0建设期利息万元0流动资金万元2本项目筹资额万元十二年销售收入(不含税)万元十三成本和费用年平均总成本(不含税)万元十四年平均利润总额万元十五年平均销售税金及附加万元十六财务评价指标1年平均投资利润率%2年平均投资利税率%3年平均资本金利润率%4贷款偿还期年0含建设期5投资回收期所得税前年含建设期所得税后年含建设期6所得税前内部收益率%序号项目名称7所得税后内部收益率%8自有资金内部收益率%9所得税前净现值万元所得税后净现值万元盈亏平衡点%用生产能力利用率表示第二章市场分析和价格预测2.1产品市场分析和价格预测2.1.1国内外生产能力与产量的历史及现状(1)国外生产能力与产量的历史及现状1898年首次用苯加氢制得环己烷，发展至今环己烷已经成为一种重要的石油化工原料。据有关资料报道：1992年全世界环己烷的生产能力约为300万t/a,主要的环己烷生产厂家是美国菲利浦石油公司、英国帝国化学工业公司、美国埃克森化学公司、美国德士古公司、日本宇部工业公司，以上生产能力约占世界总生产能力的43%,2004年世界环己烷生产能力约350万t/a,2010年将达390万t/a。主要增长点在亚洲，亚洲的平均增长率约4%。(2)国内生产能力与产量的历史及现状我国早期的环己烷装置为国外引进技术，生产产量较少，随着下游产业的发展，我国环己烷产能、产量不断增长。2004年我国环己烷产能21.2万t/a左右，到2007年，我国有10家环己烷生产企业，总产能44万t/a左右，其中巴陵石化公司是国内最大的生产企业，产能达到10t/a。近几年，随着环己烷产量的提高，我国进口数量呈现递减趋势，近几年国内环己烷产能见表2-1。表2-1近几年国内环己烷产能年份产能年份产能目前国内环己烷生产厂家主要有以下公司：江苏扬农化工集团有限公司、河南神马、河北石焦化集团有限公司、山东昌邑大安、山东洪业化工有限公司、中石化巴陵分公司、浙江巨化集团公司、南京东方化工公司等，总产量占全国产能的90%以上。我国环己烷生产能力如表2-2。表2-2我国环己烷生产能力现状生产能力万吨/年中石化巴陵分公司自用为主江苏扬农化工集团有限公司自用为主河南神马集团1自用为主河北石焦化集团有限公司外销山东昌邑大安精细化工有限公司外销浙江巨化集团公司9自用为主山东洪业化工有限公司6自用为主山东海力化工有限公司自用为主山东方明南京东方化工公司8自用为主目前，由于环己烷市场前景看好，许多厂家纷纷增加环己烷产量，预计2010年我国环己烷生产能力将达到68万t/a。2.1.2国内外市场需求和价格的历史及现状环己烷主要用于制备环己醇和环己酮，另外，在涂料工业中广泛用作溶剂，是树脂、脂肪、石蜡油类、丁基橡胶等的极好溶剂。环己烷90%用于环己酮生产，环己酮为己内酰胺生产的中间产品，通常由己内酰胺厂生产，自产求量猛增，2002年全世界环己烷需求量为240万t/a,2005年达到330万t/a预计2010年需环己烷390万t/a。需求稳步增加，预计2010年国内需环己烷75万吨。随着扩建及新建产能的投产，不断扩大生产能力，其中有部分生产能力是针对我国市场扩建的。这些大公司有着明显的规模效益和低成本优势，势必对国内环己烷市场构成较大冲击。国内企业不得不早作打算，及早制定应对措施，保持竞争的主动地位。2.1.2.2国内外产品价格环己酮的行情同原料苯的价格密切相关，2009年1月份国内环己烷价格为4200元/吨，基本无生产利润，生产情况在8月份逐步好转，至2009年底价格达到7500元/吨左右，在2010年价格稳步攀升，最高达到10000元/吨，最近回落并稳定在8600元/吨左右，2009-2010年价格趋势，见表2-3:表2-32009-2010年价格趋势月份23价格/元/吨月份45678价格/元/吨2.1.3目标市场分析和价格预测2.1.3.1目标市场分析本项目产品环己烷主要的用户是山东及周边地区环己酮生产厂商，山东地区有多家环己酮生产商，生产原料为环己烷，由于不具备环己烷生产所需的原料等因素，生产的环己烷价格较高或需要外购环己烷，因此为山东荷泽玉皇化工有限公司环己烷销售提供广阔市场，因此荷泽玉皇化工生产的环己烷可以在山东及周边地区的市场上销售。2.1.3.2价格预测今年1月份环己烷价格为8400元/吨，并逐步增长到5月份最高达到10000元/吨，到8月份价格在8500元/吨，总体看来，2010年的价格相对稳定在8500以上，由于环己烷的主要下游产品环己酮，需求继续增大，预计环己烷的价格会2.2原料供求及价格预测2.2.1原料市场供求和价格的历史及现状2、石油炼制过程中得到的C₆-C烃馏分，在催化剂作用下芳构化再经分离得到纯苯；3、乙烯装置副产的裂解汽油，经过两次催化加氢再经分离纯苯的主要消费领域是苯乙烯(占50%)、苯酚、己内酰胺、苯胺、顺酐、表2-4纯苯下游产品2005/2010年纯苯需求量(万吨)年年产品苯乙烯苯酚己内酰胺顺酐苯胺、硝基苯氯苯烷基苯合计*为实际消耗值**按下游产品需求值折算中国的纯苯主要是中国两大石油一石化企业垄断，仅自供平衡。2005年纯苯产量为306.11万吨，进口25.5万吨，表观消费330万吨。2006年纯苯产能超过380万吨/年，产量达到360万吨/年。由于乙烯产能和石油炼制能力扩大，2010年中国石油纯苯总产能有望突破500万吨/年，另从焦化苯的精制，经加氢脱硫可得到纯苯。2005年我国焦炭产量为2.25亿吨，可得粗苯225万吨。现建计到2010年焦化纯苯可达100～150万吨/年，预计到2010年石油纯苯和焦化纯苯的总产能将达到600万吨/年以上。2005年全球纯苯产能为4450万吨/年，需求量为3840万吨/年，预计2006年～2010年均增速为2.4%。到2010年全球纯苯产能将达到5010万吨/年。2006～2010年需求量的增速为3.7%,到2010年全球纯苯需求量将达到4610万吨/年。世界纯苯的生产和消费主要集中在亚洲、北美和西欧。2000～2010年中国纯苯供需状况见表2-5。表2-52000～2010年中国纯苯供需状况(单位万吨)进口量出口量99产量表观需求*为预测值根据国内苯价格走势图，2003年苯平均价格在3350元/吨，2006年均价基本上为7500元/吨以上。苯市场的价格起伏较大，与国际原油价格变化有关，另外还与苯的下游产品市场需求有关，若市场平淡，国内苯市场价格将会平移或下降。前年，受到世界金融风暴的冲击，国际原油价格一路走低，纯苯价格也跌倒谷底，最低价达3600元/吨。去年9月份开始较快回升，后价格稳定在6300-6500元/吨。2006至2010年的平均价(见表2-6)。2010年前8月的市场价格一直比较稳定，维持在5800-6300之间。表2-62005~2009年各年苯平均价格年份2006年2007年2008年2009年5年均价价格(元/(2)氢气企业均自产自用，其价格取决于制造成本。本项目氢气来源于20万吨/年苯乙烯装置乙苯脱氢产生的含氢尾气，该尾气的氢气体积含量为91%左右，经过变压吸附装置处理后供苯加氢使用，生产的氢气量基本满足环己烷装置生产需要。2.2.2原料来源及供应状况本工程所需的原料苯由公司粗苯加氢装置供应，由罐区经管道输送至环己烷装置区，原料氢气来源于苯乙烯装置的含氢尾气，经变压吸附吸附后送苯加氢反应器使用，因此，两种基本原料可由厂区自行解决，减少原料外购带来的风险。原材料来源见表2-7:表2-7原材料来源表序号1苯粗苯加氢装置56240吨/年纯苯2氢气苯乙烯装置尾气经变压吸附6.4×10⁷Nm³/年2.2.3产品价格确定的原则为使项目在经济上具有较强的抗风险能力，本项目在财务分析中原料和产品不使用十年平均价格，而是采用市场现行价格，即原料苯按6500元/吨，产品环己烷价格按市场价格8500元/吨计。2.3辅助材料、燃料的供应2.3.1主要辅助材料来源见表2-8表2-8主要辅助材料来源表序号数量备注1加氢催化剂外购10.5吨/次寿命2年2吸附剂外购69.8吨/次寿命15年3除油剂外购8.3吨/次寿命2年4预处理剂外购12.7吨/次寿命3年第三章生产规模、总工艺流程及产品方案生产规模：6万吨/年环己烷。3.2总工艺流程本工程利用公司粗苯加氢生产的纯苯、苯乙烯装置的含氢尾气为原料，通过8000m³变压吸附提氢工段(PSA)、苯气相加氢工段生产环己烷。3.2.18000m³变压吸附提氢工段流程简述：苯乙烯装置含氢尾气经过压缩机增压后，原料气在P=1.3MPa、t≤40℃条件下进入变压吸附提氢工段。首先进入气液分离器除去游离水，然后经过两台可串并联操作的除油器除去压缩机油，再进入由两台预处理器和一系列程控阀组成的预处理系统，除去芳烃等高沸点组分，从预处理出来的净化气送往PSA后系统。除油器一开一备，吸附饱和后一次性更换吸附剂，约两年一换。预处理再生时，先用经换热器加热到150℃的PSA解吸气进行加热，再用未经加热的解吸气进行冷吹。PSA后系统由6台吸附器和一系列程控阀等组成，采用6-2-3/V工艺流程。在变压吸附系统中，任一时刻总有2台吸附器处于吸附步骤，由入口端通入原料气，在出口端获得氢气。每台吸附器在不同时间依次经历吸附(A)、多级压力均衡降(EiD)、逆向放压(D)、抽空(V)、多级压力均衡升(EiR)和最终升压(FR)等步骤，采用多次均压的目的使尽可能的回收有效组分。逆放步骤排出了吸附器中吸附的部分杂质组分，剩余的杂质通过冲洗抽空步骤进一步完全解吸。产品气3.2.2苯气相加氢工段流程简述：原料苯经换热器预热，加热器加热汽化后，再送至汽化器中与氢气一起过热进入反应器，其中氢气由新鲜氢和循环氢混合而成。蒸发后的苯氢混合气由两台前反应器顶部进入并进行反应，反应热用于副产低压蒸汽，未反应的原料在后反应器中完全反应，从后反应器出来的反应物料，经冷凝冷却后在分离器中进行气液分离。气相经深冷器和吸附器回收微量环己烷后，未反应的氢气经压缩机增压后循环使用，液相环己烷则送入稳定塔处理后，经冷却储存在环己烷贮槽中。3.3产品方案3.3.1环己烷表3-1产品环己烷规格表指标试验方法色度(Hazen)≤密度纯度%(m/m)≥苯mg/kg≤正己烷mg/kg≤甲基环己烷mg/kg≤甲基环戊烷mg/kg≤馏程℃≤硫≤2产品环己烷为液态，年产环己烷60000吨，以槽车运输的形式出厂销售。3.3.2中间产品氢气表3-2氢气规格表指标备注氢气≥体积分率≤压力温度℃3.4全厂自控水平环己烷装置主要分为PSA工段及环己烷工段，PSA工段程控阀多、动作频繁，操作对自动化要求高，本项目采用S7-300冗余控制系统；环已烷工段采用集散型控制系统(DCS)对整个生产过程进行监视、操作、报警、联锁和控制，同时对关键的电气设备进行远距离控制。为保证装置安全生产，所有现场仪表均选择符合安装地点的危险区域等级划分的防爆仪表，并在危险区域内设置可燃气体报警传感器，此信号送至DCS系统进行监视和报警。第四章工艺装置4.1工艺原理吸附是指当两种相态不同的物质接触时，其中密度较低物质的分子在密度较高的物质表面被富集的现象和过程。有吸附作用的物质(一般为密度相对较大的多孔固体)被称为吸附剂，被吸附的物质(一般为密度相对较小的气体或液体)称为吸附质。吸附按其性质的不同可分为四大类，即：化学吸着、活性吸附、毛细管凝缩、物理吸附。化学吸附是指吸附剂与吸附质间发生有化学反应，并在吸附剂表面生成化合物的吸附过程。其吸附过程一般进行的很慢，且解吸过程非常困难。活性吸附是指吸附剂与吸附质间生成有表面络合物的吸附过程。其解吸过程一般也较困难。毛细管凝缩是指固体吸附剂在吸附蒸气时，在吸附剂孔隙内发子间的分子力(即范德华力)进行的吸附。其特点是：吸附过程中没有化学反应，吸附过程进行的极快，参与吸附的各相物质间的平衡在瞬间即可完成，并且这种吸附是完全可逆的。PSA制氢装置中的吸附主要是物理吸附。在实际工业应用中，吸附分离一般分为变压吸附和变温吸附两大类。从吸附剂的吸附等温线可以看出，吸附剂在高压下对杂质的吸附容量大，低压下吸附容量小。同时从吸附剂的吸附等压线可以看到，在同一压力下吸附剂在低温下吸附容量大，高温下吸附容量小。利用吸附剂的前一性质进行的吸附分离称为变压吸附(PSA),利用吸附剂的后一性质进行的吸附分离就称为变温吸附在物理吸附中，各种吸附剂对气体分子之所以有吸附能力是由于处于气、固来自各方向的分子吸引力是相同的，气体分子处于自由运动状态；而当气体分子运动到气、固相分界面时(即撞击到吸附剂表面时),气体分子将同时受到固相、分子引力F=C1/rm-C2/rn(m>n)C2表示电磁力常数，主要与分子的极性和瞬时偶极矩有关r表示分子间距离力离开吸附相；当一定时间内进入吸附相的分子数和离开吸附相的分子数相等时，吸附过程就达到了平衡。对于物理吸附而言，动态吸附平衡很快就能完成，大量吸附原料气中除氢以外的杂质组分，然后降低压4.1.2.1热力学分析苯加氢反应是一个复杂的反应体系。在反应条件下，除主反应生成目标产物环己烷外，苯与氢可能发生以下各种反应：a.苯的加氢裂解，最终产物为碳和甲烷；b.环己烷的异构化反应生成甲基环戊烷对于主反应及各副反应而言，主反应和反应a是平行反应。主反应和反应b为可逆反应，但前者为放热反应，后者为吸热反应。各反应的平衡常数相差较大，温度对各个反应的影响不一。苯加氢制环己烷的主反应是一个放热的、体积减小的可逆反应，反应的平衡常数在高温下显著降低，因此，低温和高压对该反应是有利的。当温度超过560K否则只有提高系统压力才能保证高的转化率，而这无疑将增加设备投资和操作费用。反应b是一个可逆吸热反应，低温有利于反应向逆方向进行。因此，苯加氢制环己烷的反应温度不宜过高；当然也不能太低，否则反应分子不能很好地活化，进而导致反应速率比较慢。4.1.2.2反应机理关于苯催化加氢的反应机理，众说纷纭。分歧主要集中在：1)作用物在催化剂表面是发生单位吸附还是多位吸附。一种观点认为苯分子在催化剂表面发生多位吸附，然后与氢反应，生成环己烷；另一种观点则认为苯分子只与催化剂表面的1个活性中心发生化学吸附，形成键合吸附物，然后吸附的氢逐步加到吸附的苯分子上。2)大多数研究者均认为表面化学反应为速率控制步骤，但涉及到具体哪一步则产生了分歧。有人认为往苯环上加第1个氢原子或第1个氢分子是速率控制步骤，因为这要破坏苯环的共振结构。但也有文献指出，同时往苯环上加3个氢分子才是控制步骤。是分子吸附还是解离吸附、吸附活性位是一类还是两类等问题，研究者们持有不同的观点。但目前被大多数研究者接受的反应机理如下：苯加氢按L-H机理进行.苯为非解离吸附，氢为解离吸附，解离产生的吸附态氢原子逐步加到苯环上。假设催化剂表面存在一类活性中心，用*表示，则：根据各步的热力学分析，向苯环上加第一个氢原子需破坏苯环的共振结构，在热力学和动力学上都较困难，故吸附态苯分子和吸附态氢原子间的表面反应式(c)为控制步骤，得到bg为苯的吸附平衡常数。由式(c)得到动力学方程为因氢为弱吸附，bg<<bg,bgPg>>(bμPa)¹2,所以(bgPH)¹²可忽略，上式简化为r=k(bgPa)¹2bgPg/[1+此公式为苯加氢催化剂的动力学机理方程式。对于其他研究，也提出了若干动力学方程式，选择其中一部分列于表4-1。表4-1镍基催化剂气相苯加氢反应的动力学方程催化剂(工业级)N/硅藻土(工业品)r=kp₈”(式中的m=4.4×10³T-1.45)Ni/Al₂O₃(工业品)Ni/Al₂O₃(工业品)4.2工艺技术选择4.2.1变压吸附工艺4.2.1.1变压吸附生产工艺变压吸附气体分离与提纯技术成为大型化工工业的一种生产工艺和独立的单元操作过程，是在本世纪六十年代迅速发展起来的。这一方面是由于随着世界能源的短缺，各国和各行业越来越重视低品位资源的开发与利用，以及各国对环境污染的治理要求也越来越高，使得吸附分离技术在钢铁工业、气体工业、电子工业、石油和化工工业中日益受到重视；另一方面，六十年代以来，吸附剂也有了重大发展，如性能优良的分子筛吸附剂的研制成功，活性炭、活性氧化铝和硅胶吸附剂性能的不断改进，以及ZSM特种吸附剂和活性炭纤维的发明，都为连续操作的大型吸附分离工艺奠定了技术基础。由于变压吸附(PSA)气体分离技术是依靠压力的变化来实现吸附与再生的，因而再生速度快、能耗低，属节能型气体分离技术。并且，该工艺过程简单、操作稳定、对于含多种杂质的混合气可将杂质一次脱除得到高纯度产品。因而近三十年来发展非常迅速，已广泛应用于含氢气体中氢气的提纯，混合气体中一氧化碳、二氧化碳、氧气、氮气、氩气和烃类的制取、各种气体的无热干燥等。而其中变压吸附制取纯氢技术的发展尤其令人瞩目。在工业变压吸附(PSA)工艺中，吸附剂通常都是在常温和较高压力下，将混合气体中的易吸附组分吸附，不易吸附的组分从床层的一端流出，然后降低吸附剂床层的压力，使被吸附的组分脱附出来，从床层的另一端排出，从而实现了气体的分离与净化，同时也使吸附剂得到了再生。4.2.1.2工艺技术方案的选择对于从苯乙烯尾气中提纯H₂的变压吸附装置，由于原料气的压力较高，原料变压吸附(PSA)分离技术是依靠压力的变化来实现吸附与再生，主流程的工序包括：吸附、均降、顺放、逆放、冲洗、均升、终升等工艺步减压工序：通过一次或多次的均压降压过程，将床层死空间氢气回收。逆放工序：逆着吸附方向减压使吸附剂获得部分再生冲洗(抽真空)工序：用产品氢冲洗(或抽真空)降低杂质分压，使吸附剂完成最1)对均压次数的选择在变压吸附中进行均压过程的目的实际上是回收吸附床死空间内的产品气。足够、再生效果优良，我们推荐采用的总吸附塔数为6塔。所以本系统采用6-2-3/V工艺流程。在变压吸附系统中，任一时刻总有2台4.2.2环己烷生产工艺相反应的氢气利用率仅为85%。液相苯加氢典型工艺有IFP法、Arosat法和在工业上苯加氢装置多采用此工艺路线。气相苯加氢法典型工艺有：Bexane、置，据资料介绍，当产品规模大于10万吨/年时，可节省投资。苯气相加氢工艺和液相加氢工艺的比较见表4-2:表4-2苯加氢的各种工艺技术比较国内技术IFP技术BASF技术℃力，MPa催化剂及寿命Pt-AL₂O₃>5年Ni-AL₂O₃>2年NiPS,,3~6月化剂，连续消耗%100(催化剂活性高时)技术特征固定床气相加氢工艺固定床气相加氢工艺液相加氢工艺工艺反应热用热油移去，副产0.9MPa蒸汽副产低压蒸汽反应热用水移去，副产低压蒸汽水移去，副汽为防止催化剂结块，原料苯经衡沸蒸馏脱水催化剂在气体鼓泡和液体用泵循环的联合作用下呈悬浮状态，产品烷经稳定塔除去轻反应温度控制在不高于420℃,以免发生烷的异构化反应反应温度严格控制在不高于260℃,以免发生副反应，并损坏催化剂更换催化剂蒸馏精制两种苯加氢工艺，各有其优缺点，各国根据技术掌握的情况和产品规模的大小，选取合适的工艺。苯加氢反应常用催化剂的活性金属组分为Pt,Ni,其活性排列为：Pt>Ni,加氢活性的比例为：KPt:KNi=18:7,这表明铂的活性比镍高2.6倍，但铂的价格为镍的几百倍，因此选择镍作为催化剂活性组分更经济，而且镍作为催化剂活性组分的催化剂研究和开发工作取得一定进展，主要集中在以下三个方面：改良催化剂载体、加入新组分来调变镍基催化剂的催化性能和新型催化剂开发。通过以上三方面对催化剂研发，镍催化剂的经济性和良好的选择性使得镍作为苯加氢催化剂在目前的工业生产中得以广泛运用。铂催化剂和镍催化剂优缺点的比较见表4-3:表4-3两种不同催化剂苯气相加氢工艺比较序号铂催化剂镍催化剂备注1反应温度/℃2反应压力/Mpa3转化率/%4液体空速5催化剂寿命/年6催化剂来源进口或国内研制进口或国内研制7产品环己烷质量8操作维护反应温度范围较宽反应温度范围较窄铂催化加氢法的优点是转化率高，空速大，催化剂使用寿命长。但催化剂价格昂贵，装置投资大。镍催化加氢法的优点是装置投资较少，催化剂较便宜，催化剂的活性及选择性能满足苯加氢装置的要求，因此推荐本项目采用镍催化加氢综合上述情况，我们对各种工艺技术进行了分析比较，权衡利弊得失，并根据我们掌握的技术和操作经验，选择如下成熟、先进、适用的工艺技术方案：以苯为起始原料，在镍催化剂存在下苯蒸汽和氢气在固定床反应器中进行气相加氢反应生成环己烷。4.2.2.2主要操作条件1)变压吸附工段：预处理吸附压力：1.3Mpa;再生压力：0.02Mpa;吸附温度：常温；再生温度：150℃;2)环己烷工段：苯加氢反应：反应温度130～220℃;反应压力0.6～1.0MPa444.2.2.3工艺技术特点(1)PSA采用成熟的PSA流程，装置占地面积小，工艺简单、运行可靠。(2)PSA采用专用吸附剂，具有良好的解吸性能，在吸附碳烃类后，可以采用直接降压加抽空解吸的方式实现完全的解吸。(3)PSA采用选用专利防冲刷自补偿第五代平板阀，具有动作寿命长，动作100万次以上无泄露，关闭速度快，开启速度慢，并具有阀位状态现场指示和远程传送信号的性能。(4)环己烷采用固定床反应气相加氢，工艺成熟，操作控制容易，转化率高。4.3环已烷装置工艺流程4.3.1工艺流程图4.3.1.1PSA工段1计4.3.1.2环己烷工段难t距租妇。?丽睡丽口4.3.2.1PSA工段本工段主要包括100#压缩工序、200#预处理工序、300#变压吸附工序。原料气在0.05MPa(G)、40℃下，进入本装置100#压缩工序，将原料气压缩至1.3MPa,该工序由3台原料气压缩机(两开一备)组成。压缩后的原料气送往200#预处理工序。200#预处理工序由1台气液分离器、2台除油器、2台预处理器、1台再生得到符合变压吸附原料气要求的净化气。2台除油器可串并联操作，除油剂不再生，约2年更换；2台预处理器并联操作，预处理吸附剂可再生，约3年更换一预处理器采用变温吸附工艺，再生时，解吸气经加热器到150℃对预处理器预处理气进入变压吸附系统，获得氢浓度~99.99%的产品氢气。装置主程序采用6-2-3/V工艺，主要由6台吸附塔、1台中间罐、1台氢气缓冲罐、1台解吸气缓冲罐、1台解吸气混合罐、3台真空泵、1台真空泵后冷却器和一系列程控阀组成。6-2-3/V工艺的特点是任何时刻总有2个吸附塔处于吸附状态，进行3到解吸气，经解吸气缓冲罐和解吸气混合罐稳压后送到200#工序作再生气或直接送出界区。吸附器吸附剂~15年更换。来自罐区的原料苯在流量控制调节下，送入E101苯预热器的管程，经壳侧低压蒸汽预热至105℃左右，进入苯加热器E102的管程，用壳程低压蒸汽加热至汽化，然后导入苯汽化器E103中与化器的氢气来自氢气混合罐V103,由新鲜氢和循环氢气混合而成后，进入氢气换热器E104的管程，通过反应器出料加热至140℃左右进入苯汽化器。从苯蒸发器E103出来的苯氢混合气分成两股，分别由两台加氢前反应器R101顶部进入反应器并进行反应。反应器为列管式反应器，列管中内装填以氧应温度最高不得超过250℃。热水首先进入热水循环泵P101的入口，与来自汽进入汽水分离器V101,实现汽水分离，气体送入管网使用，未蒸发的热水循环使用。流出反应器R101的物流，进入加氢后反应器苯完全转化为环己烷，加氢前反应器R101与加氢后反应器R102的控制方案相加氢后反应器R102的出料经过氢气换热器后，进入气体冷凝器E105壳侧，经循环水冷凝后，液体进入烷中间罐V107,气体进入分离器V105分离出夹带的液体后，进入尾气冷凝器E106,同样的冷凝液进入烷中间罐V107,气体进入分离器V106分离出夹带的液体后，主要组分为未反应的氢气，进入循环氢气缓冲罐V104,用压缩机K101增压后与新鲜氢进入氢气缓冲罐V103,然后作为反应原料循环使用。进入烷中间罐V107的液相为产品环己烷，经过热回收换热器加热环己烷后，进入稳定塔T101脱除溶解在环己烷中的氢气，稳定塔在正压条件下操作，塔顶经冷却水冷却后不凝气排放到火炬系统，塔釜100℃左右的环己烷经过热回收换热器降温后，液相环己烷在E107经过循环水冷却后，送入贮罐中。4.4.1设计范围本设计包括6万吨/年环己烷装置的全部自控系统及仪表装置，包括PSA工段及环己烷工段。4.4.2工艺装置对自动控制的要求环己烷装置原料苯和氢气以及产品环己烷均为易燃、易爆介质，而且生产过程连续性强，控制指标和防爆要求非常严格，因此本装置采用集散型控制系统(DCS)对整个生产过程进行监视、操作、报警、联锁和控制，同时对关键的电气设备进行远距离控制。为保证装置的安全生产，所有现场仪表均选择符合安装地点的危险区域等级划分的防爆仪表，并在危险区域内设置可燃气体报警传感器，此信号送至DCS系统进行监视和报警，其中PSA工段由于程控阀多、动作频繁，且装置操作对自动化水平要求较高，采用S7-300冗余控制系统，装置操作全部由控制系统完成。重要参数在计算机屏幕上设有指示及历史趋势和实时趋势记录，可实现各种报表的打印。装置关键参数均在计算机上实现声光自动报警。4.4.3关键设备的检测和控制本装置约有控制回路19套，其中关键的控制系统有：1.尾气增压机压力控制尾气增压机压力控制，通过调节阀用于原料气入口低压返流调节来实现。2.苯进料流量控制来自罐区的苯流量经过流量指示控制，准确计量进入反应系统的苯量，防止3.反应器温度控制苯汽化器顶部的换热器，通过调节蒸汽流量控制进入反应器的苯氢气混合物的温度，保证反应起始温度。4.蒸汽采出系统控制反应器壳侧采出蒸汽采用压力控制，蒸汽采出后热水补充量通过液位控制。5.反应压力控制反应器的压力通过调整尾气的流量来控制。4.4.4仪表的选型现场仪表的防爆形式采用本安结构。在满足工艺控制和测量要求的前提下，本着节约投资的原则，尽可能在国内采购，国内无生产厂家或产品质量不能满足要求的仪表及关键部位的仪表检测元件，考虑进口。压缩机的成套仪表，由供货现场变送器选用智能电动型产品，传输信号为4～20信号除外)。调节阀的气动信号为0.02～0.1MPa。4.4.4.1压力仪表压力、差压变送器：采用智能式变送器，输出信号为4～20mADC,数字通讯加载在4～20mADC信号上。就地压力测量一般选用普通压力表或不锈钢压力表。4.4.4.2温度仪表就地温度测量采用抽芯式防护型双金属温度计，万向型。远传温度测量采用流量测量元件的选用一般根据下列原则：蒸汽及气体：孔板液体：电远传金属管转子流量计或涡街流量变送器就地：金属管转子流量计原料及产品：采用质量流量计准确计量4.4.4.4液位仪表容器液位测量采用远传外浮筒液位变送器，贮罐液4.4.4.5调节阀、切断阀阀，在正常情况下，电磁阀带电。另外，PSA工段采用相应的预处理措施，预处理系统由分析仪表供应商配套提供。4.4.5集散型控制系统本装置有I/0约210点，其中AI:80,A0:20,DI:60,DO:50。配置3个操作站，其中1个兼作工程师站，每个操作站都是一个独立的计算4.4.5.2PLC系统本装置的PSA工段选用先进的现场仪表配合先进的PLC控制系统完成过程检表4-4控制点数表序号类型监控信号总点数1无源触点23压力流量2分析5温度546合计本装置设置一个UPS,要求双路电源供电，具有自动切换功能，后备电池维持时间不少于30分钟。4.4.7仪表动力供应含尘粒径不应大于3um,含尘量<1mg/m³,露点为-40℃,4.4.8主要仪表表4-5主要仪表汇总表仪表名称数量备注液位计调节阀电磁阀温度计压力表流量计分析仪2H2浓度分析、在线CO分析仪4.5.1加氢反应器苯加氢反应为加压反应，反应为强放热反应，反应器的选型应该考虑到反应热容易移走，反应容易控制，防止出现飞温等不正常现象，影响催化剂使用寿命及产品质量，所以选用固定床列管式反应器，传热面积大，管内装填催化剂，用热水为载体，通过副产蒸汽的方法将反应热移走。反应器结构简单，制作难度较小，这种结构形式的反应器在工业生产中被广泛采用，成熟可靠。4.5.2主要设备制造标准表4-6制造标准1GB50236《现场设备、工业管道焊接工程及验收规范》2HGJ209《中低压化工设备施工及验收规范》6SYJ4012-87《立式圆桶形钢制焊接拱顶储罐施工及验收规范》表4-7设备汇总表设备类型数量备注反应器32台前反应器，1台后反应器换热器容器压缩机2塔1稳定塔泵合计4.6消耗指标1.原材料、辅助材料消耗定额及消耗量表表4-8原材料、辅助材料消耗定额及消耗量表序号消耗定额(以每吨环己烷计)消耗量(t)每小时每年1苯纯苯2氢气3苯加氢催化剂初装量：10.5t4吸附剂初装量：89.6t寿命15年2、公用工程消耗定额及消耗量表表4-9公用工程消耗定额及消耗量表序号消耗定额(以每吨环己烷计)消耗量每小时每年1电2蒸汽消耗量3消耗量4生成量5工业水6循环水7仪表空气8氮气置换系统每次用量4.7装置界区内的公用工程设施4.8装置“三废”排放1、废气方式处理，另外为PSA装置解吸气，通过排放火炬或者作为燃料气使用。表4-10本装置主要废气排放量及组成表来源排放量组成(mol%)稳定塔尾气H₂:83%,环己烷：17%解吸气H₂:54.3%.CH4:3.4%,CO₂:25.5%,N2:14.5%,其他：2.3%汽液分离罐H₂:97.3%,CH4:1.27%,CO₂:0.2%,环已烷：1.2%主要组分99%为水，送入污水处理系统。环己烷工段工艺本身无废水产生，主要的废水来源为生活用水、雨水及冲洗水，可以收≥15年；除油吸附剂使用寿命≥2年；预处理吸附剂使用寿命≥3年，定期更换第五章建厂地区条件和厂址选择5.1.1厂址地理位置本项目拟建于山东菏泽玉皇化工有限公司厂区内。菏泽市地处山东省的西南部，与苏、豫、皖三省接壤，属中国中西部平原地山东省菏泽市经济技术开发区是菏泽市唯一的省级经济开发区，位于京九铁路与新亚欧大陆桥(太平洋西岸的日照港-西安-新疆阿拉山口-大西洋东岸的鹿特丹港)十字交汇的黄金坐标上。开发区东依津沪铁路，西邻京九铁路，新石铁路穿境而过，327国道与聊商公路等15条公路纵横交错，高等级日东高速公路贯穿东西，是菏泽交通枢纽地段。菏泽市经济开发区建设与时代同步，正在成为功能完善、产业集中、环境优美的城市新区。菏泽玉皇化工有限公司厂址位于菏泽市经济技术开发区的东北角，西边是上海路，东邻澳门路，南靠洪泽路，北依淮河路，地理位置优越，区位优势突出，道路、供水、排水、热力、电力、通讯、宽带等基础设施配套完善。本拟建6万吨/年苯加氢制环己烷项目，包括PSA工段及环己烷工段，装置拟建设在厂区的中部。总体为L型布置，项目西侧是EPS装置，东北侧为苯乙烯装置，南侧为芳构化装置，西侧为消防设施。5.1.2气象及水文地质资料年平均气温年平均最高气温极端最高气温极端最低气温2)大气压力3)相对湿度年平均相对湿度冬季主导风向夏季主导风向5)降水量年平均降水量年最大降水量年最小降水量年最大积雪厚度6)雷、电日数7)大雾及日照年平均雾日数年最多雾日数年平均日照8)地温、冻土最大冻土深度无霜期9)工程地质40天12天20天2496小时213天菏泽市在大地构造单元上属华北地台(一级),鲁西台背斜(二级),郓城一徐州拗断带中部偏西(三级)。市周围为断层切割。地壳上部全部为第四系地层900m,分别不整合在奥陶系、石炭系、二叠系之上。菏泽市第四系沉积物为山前河道式、大陆湖泊式和河流冲积式沉积。由下而上可分为三个旋回：下部主要是细纱、粉沙、粘质沙土、沙质粘土和粘土，厚度250m,多为红色、紫红色的碎屑岩；中部是细沙、极细沙、粉沙、沙质粘土、结晶石膏、粘土等，厚度110～600m,主要为灰色、灰绿色的碎屑沉积和化学沉积物；上部是中沙、细沙、沙层粘土、粘土，厚度20～110m,多为紫红色和灰黄色的碎屑岩、裂缝粘土。粉西沙和中沙是上部的主要含水层。菏泽市城东组团分区处于鲁西隆起的西南部，西部有聊考大断裂，北侧有近东西向的菏泽断层。土壤种类为以冲积物河流相沉积为主的层粉土层、层淤泥质粘土、层粘土层、层粉细砂，地基承载力强，工程地质条件较好。10)水文地质土裂隙水。多年平均埋深2m左右，年均pH值7.45。境内地下水流向大致自西向东方向。菏泽市地下水多年平均总补给量为21.39亿立方米，其中可利用的浅层地下水资源量为18.12亿立方米。浅层地下水多属碳酸钠型及碳酸盐硫酸钠型水，矿化度一般为1克/升，小于2克/升的占全区总面积的90%以上。11)地震条件依据《中国地震烈度区划图》(1990),菏泽市抗震设防烈度基本值为7度，场区抗震设防烈度为7度，丙类建(构)筑物按7度设防。甲、乙类建(构)筑物按8度采取抗震措施。5.1.3交通运输状况连通河南、江苏两省，直接与霍连高速相连接。菏泽市境内各类公路通车里程赵新河约2010年通航，通航后可直达京杭大运河，并且开发区内规划有配套的专用铁路线。公司厂址周围良好的公路、铁路及其它运输设施，为本项目原料、5.1.4公用工程状况玉皇化工厂区内水、电、汽等公用工程设施完善，且均有富余，同时该装置在厂的总体规划中，现有的公用工程设施能满足新建装置的需要，不需另建。5.2.1厂址选择原则1)满足国家有关规范、标准要求；2)运输及物料输送短捷顺畅；3)尽量利用现有公用工程设施。5.2.2厂址选择1.本项目生产的环己烷产品，符合国家及地方产业政策，属于国家及地方鼓励发展的项目；2.项目选址地菏泽玉皇公司，在菏泽市经济技术开发区内，是化工企业的化工集中园区，选址符合城市规划要求；3.项目所在地具有优越的自然条件和良好的投资环境，园区的开发规划具有系统性和完善性，交通与市政等配套设施的规划完备且建设速度很快；4.项目选址地，在交通运输、能源供给、环卫配套等方面都非常便利；5.项目选址地在菏泽玉皇化工有限公司预留地内，符合现有厂区总体规划，并且本项目主要原料苯及氢气可由本公司现有装置通过管道输送至本装置，原材料供给方便，可最大限度利用厂区现有资源、设施；6.项目选址地地基承载力强，工程地质条件较好，地形条件良好，场地整平量小。综上所述，该项目选址地是较为理想的建设场地。第六章总图运输、储运、土建、厂内外管网6.1总图运输6.1.1总平面布置2)满足生产工艺要求，使物流顺畅，管道输送短捷；3)方便生产、生活、维修和管理，注意环境保护；4)在满足国家有关防火等工程技术规范的要求下，布置紧凑，节约用地，力5)充分利用老厂原有运输、公用工程设施，以节省投资。表6-1设计遵循的标准和规范《化工装置设备布置设计规定》《石油化工企业设计防火规范《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》6.1.2总平面布置方案拟建装置利用荷泽玉皇化工内的空置预留土地，装置区占地约2324m2,由于其他公用工程及辅助设施均利用厂区装置原有设置，因此本装置只考虑装置区内的设备布置。具体布置方案为：装置罐区集中布置在拟建场地内，工艺装置按L型布置，上部为环己烷工段，下部为PSA工段。环己烷工段设备布置：根据工艺流程将反应器布置在场地的东侧，依次布置三台反应器及辅助设备，反应器出料处理系统及原料预热系统紧靠反应系统，布置在场地的中部，场地的西部为管廊。PSA工段设备布置：非标设备分成两排南北两排非标设备之间为阀门布置操作区，装有吸附剂设备顶设有装吸附剂的钢平台，每个钢平台均设有钢梯。装有吸附剂的设备已集中布置，设备的靠外一侧应本方案装置区基本能集中布置，装置区内总图布置较为顺畅，对今后的生产管理较为方便。具体的布置见总平面布置图6.1.3装置运输装置运输详见表6-2表6-2装置年运输量表序号物料名称单位数量运输方式来源或去向输入1含氢尾气吨管道苯乙烯装置2苯加氢催化剂吨汽车厂外3苯吨管道罐区4吸附剂吨汽车厂外吨输出1环己烷吨汽车厂外2解吸气吨管道燃烧气系统吨合计万吨由上表可知，本装置每年运输量合计14.03万吨，其中运入71404.1吨，运出68904吨，运输依托公司内的汽车车辆以及管廊。6.1.4工厂道路本装置道路设计按环状布置，以满足生产和检修、运输及消防的要求。道路结构均采用城市型水泥混凝土路面，主要道路宽6米，次要道路宽4米。本装置需要储运的主要原料为苯及氢气，主要产品品种为环己烷。(1)根据装置中原材料和成品的来源和去向6.2.2储运系统规划方案6.2.2.1储存系统以上物料的储存规划如下，详见表6-3。贮罐配置设施详见表6-4。表6-3物料贮存情况表物料名称物料状态储存量储存设施规模储存周期(天)储存方式环己烷液态内浮顶贮罐表6-4贮罐配置一览表设备名称详细规格台数材质备注环己烷贮罐26.3土建6.3.1设计依据详见总说明，依据《中国地震烈度区划图》(1990),菏泽市抗震设防烈度基本值为7度，场区抗震设防烈度为7度，丙类建(构)筑物按7度设防。甲、乙类建(构)筑物按8度采取抗震措施。6.3.2建筑设计建筑设计在满足工艺生产要求的前提下，力求简洁明快，既要考虑经济、适用，又要考虑美观、大方，以体现出时代的气息，并要与厂区内老建筑及周围6.3.3结构设计(1)结构布置、结构选型及构造处理必须满足生产和使用要求，保证有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。力求技术先进、经济合理、施工方便、构造简单。(2)因装置位于厂界区内，且许多大型、重型设备坐落于楼面上，故考虑采用钢筋砼框架结构，设备支架及操作平台等采用钢结构。(3)地基与基础参照已建装置地质勘测报告，必须进行处理。框、排架拟采用钢筋混凝土泵基础采用素混凝土基础。基础具体选用应待补充详细地质资料后，根据地质情6.3.4设计原则6.3.4.1建筑设计原则：1).严格执行现行的建筑结构设计规范、规程、标准及规定。2).建筑与结构布置合理，首先满足工艺生产及使用的要求。3).建筑结构有足够的强度、刚度、抗震和耐久性，造型美观经济适用，并与4).根据工艺生产不同要求，设计分别考虑防火、防爆、防腐和良好的通风采5).就地取材，施工方便。6.3.4.2结构设计原则：结构设计与工艺、建筑等专业密切配合，充分考虑建、构筑物的使用要求、工程特点(如易燃、易爆等)、地质情况、材料供应和施工条件等因素，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。积极采用新结构、新技术和新工艺，并有利于加快建设进度。主要单元建筑面积约2324m2,占地面积约2780m2。6.4厂区外管6.4.1设计任务及分工范围本设计包括6万吨/年环己烷工程装置外部的工艺及供热管道。外部工艺及供热管道与装置的管道在装置界区外一米处交接。6.4.2设计能力及远景规划外部工艺及供热管道的设计能力完全满足化工厂生产的需要，考虑到今后的发展，设计时管廊上将预留10~20%敷设管道的位置。6.4.3管道的敷设原则及敷设方法管道的敷设以方便交接，尽量节省投资为原则。管架的布置尽可能避开埋地管道较多的区域，以免管架基础与埋地管道相碰。管道跨越主要道路时，架底标高不小于5.5米；跨越次要道路时，架底标高不小于5米。主要管架为连续梁式，架宽约4.5米；次要管架为独立式，架宽约1.5米。6.4.4管道系统的叙述本设计主要包括氢气、仪表空气、蒸汽(1.0Mpa及0.4Mpa)、苯、环己烷、氮气、解吸气、热水、冷凝水、废水管道等，详见表6-5。6.4.5管道材料的选择1)工艺介质及公用工程管道选用的碳钢无缝钢管采用《流体输送用无缝钢2)管件按国家标准GB/T12459-2005《钢制对焊无缝管件》选用，所有管件采用与管道材质相同的钢管制作。高压与低压、高温与低温管道相连时，在连接处应按较苛刻的条件选用。3)管道法兰、密封、紧固件标准采用《钢制管法兰、垫片、紧固件》HG/T20592~20635-2009欧洲体系B系列。(1)与设备接口、阀门法兰相配的法兰，其密(4)输送公用工程物料管道的法兰紧固件选用商品级螺柱及螺母；输送工艺物料管道的法兰紧固件选用专用级全螺纹螺柱和螺母。4)本装置所用阀门均选用国家标准阀门。所用阀门的材质由输送物料的性质决定，原则上是选用钢阀，整个装置不选用铸铁阀门。6.4.6管道的特殊要求及保温情况等蒸气管道要求设置补偿器和疏水器，锅炉给水管道亦要设置补偿器；苯管道等要求蒸汽伴热；蒸汽管道、锅炉给水管道要进行保温，保温材料为岩棉，外护表6-5主要管道表介质流量(kg/h)管径温度(℃)压力(kPaA)管道材质备注含氢尾气解吸气常温废水低压最大流量环己烷1.0MPa蒸汽0.4MPa蒸汽蒸汽冷凝水热水苯仪表气常温次常温一次置换用量第七章公用工程7.1给排水7.1.2设计依据：7.1.3设计范围：7.1.4给水设计：7.1.4.1生产(消防)给水系统：7.1.4.2生活给水系统：7.1.4.3循环冷却水系统：循环冷却水系统主要服务于苯加氢反应出料冷却器及PSA工段冷却器，用水量为271m3/h,供水温度tl=33℃,回水温度t2=43℃,温差△t=10℃,供水压力要求不小于0.40MPa,有压回水，管材采用焊接钢管，钢管采用加强级绝缘胶带防腐，循环冷却水由相配套的循环水装置提供。7.1.5排水设计7.1.5.1排水系统划分根据清污分流的原则，结合厂区实际，排水系统划分为：雨水、清净下水合流排水系统和生产污水(含初期污染雨水)排水系统。7.1.5.2生产污水(含初期污染雨水)排水系统生产污水(含初期污染雨水)排水系统主要收集各化工工段设备及地坪冲洗污水、初期污染雨水等，工艺正常排水量约为0.22m3/h,最大排水量约为5m3/h(含罐区和露天生产污染区的初期污染雨水)。该水送到装置区污水处理站处理，7.1.5.3雨水、清净下水排水系统雨水、清净下水排水系统主要收集各工段没有污染的雨水、清净生产废水，污水处理站处理合格后的下水，正常排水量约为2m3/h(间歇),最大排水量约管材采用钢筋混凝土排水管，该管线直接排入附近的雨水、清净下水排水系统。7.1.6.1尽快落实拟建装置附近的相应管线的具体位置、埋深和管径，便于后续7.2.1.用电负荷及负荷等级6万吨/年环已烷装置主要为苯加氢装置区及相应配套的辅助生产设施和公用工程组成。由于辅助生产设施和公用工程的用电由现有供电设施提供，所以只考虑装置用电情况，常用容量约1104kW、备用容量约563kW。装置以100%的设量约为142kW.h/t。本装置用电负荷计算结果见表7-1。根据国家标准《工业与民用供电系统设计规范》(GB50052—92)中关于负荷分级的规定，装置区内大部分负荷为二级负荷，少量为三级负荷。(3)用电负荷谐波及其防治设想拟建的环已烷装置的高低压用电设备均为三相对称的线性负荷，预计本装置界区内所有用电设备投运后所产生的高次谐波的最大允许值符合《电能质量公7.2.2.电源状况本项目供电电源由荷泽玉皇化工有限公司原有变配电所引来，玉皇化工有限公司整个厂区的供电能力35800kvA,已用负荷4600kvA,还剩负荷31200kvA,已能满足本工程的用电负荷要求.(2)电源可靠性分析厂内原有变配电所的输配电设施完善，能为环已烷装置提供可靠的电源，本项目全部采用双电源双回路式供电，满足本装置用电可靠性。7.2.3.供配电方案及其原则确定(1)供电方案按高低压用电负荷对供电可靠性的要求，以及环已烷装置电力负荷的实际情况，在生产装置附近设置0.4kV车间配电室，车间配电室采用双电源双回路式供各动力设备电动机均采用空气断路器、交流接触器和电动机保护器等相应的组合，满足保护和操作方面的要求。上述电器集中安装在配电室配电柜内.爆星三角起动方式，用电设备的控制均包括有工艺或自控的联锁。φ不低于0.9,灯具效率不应低于75%。(1)电气照明灯具选用高效型灯具，光源选用气体放电灯、荧光灯等高效光源；(2)装置变压器选用节能型变压器。7.2.5.占地面积7.2.6.采用标准供配电系统设计规范低压配电设计规范3～110kV高压配电装置设计规范石油化工企业设计防火规范电力工程电缆设计规范化工企业照明设计技术规定化工企业供电设计技术规定(1)选择原则①开关柜②变压器配电变压器选用节能防腐SCB-2000/10/0.4型电力变压器。腐蚀环境：0类选用保护型，1类选用F1(户内)、WF1级(户外),2类选用④电线和电缆低压电力电缆选用：交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯电力电缆，照明线路选用：铜芯塑料绝缘护套电线BV—⑤灯具腐蚀环境：0类选用保护型，1类和2类选用防腐型；爆炸危险环境：根据国家相关规范，选用合适的防爆电气产品。⑥辅助材料配电线路敷设用的电缆桥架、保护管以及防雷接地装置的材料均展辅助。保护管选用镀锌管、可挠性金属套管或无增塑刚性塑料管；(2)主要电气设备，依托原有配电设备，不需要外购。表7-1380/220V用电负荷计算表序号设备容量(kW)需要容量(kW)备注1苯加氢工艺用电23照明计及同时系数0.9变压器损耗注：设备容量一栏中，分子为常用容量，分母为备用容量，二者之和即为总装机设7.2.9电信(1)通信系统设置根据本装置通信系统设置的工艺特点，在本工程中设置电话系统、步话机呼1)电话系统2)步话机呼叫系统为保证设备的运行和给予检修人员提供移动通讯的手段，装置内配置450MHZ₄波段输出1瓦的防爆型步话机。3)火警系统自动报警器安装于中控室、电控室、变压器室、计算机室等重要生产岗位。手动报警按钮安装于主要人流通道处。(2)电信网络(3)设备选型2)在正常环境范围内的电信设备按常规考虑。7.3供热、供风7.3.1供热(5)主要设备规格《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235-97《火力发电厂汽水管道技术规范》DL/T5054-96《电力建设施工及验收技术规范》(管道篇)DL5031-94《电力建设施工及验收技术规范》(管道焊接超声波检验篇)SDJ67-83《电力建设施工及验收技术规范》(焊接篇)DL5007-927.3.2供风(1)本工程需要的仪表空气均由公司供应，通过管道送至界区外1米。正常用量：130Nm²/h最大用量：180Nm³/h供压：0.6MPa(G)含油量：无7.3.3供氮本工程不设制氮站，需要的氮气均由本公司总制氮站供应，供应压力为0.6MPa,通过管道送至界区外1米。正常用量：无最大用量：2000Nm³/次(装置置换用)7.4脱盐水站本装置不设脱盐水站，供反应器采出蒸汽用热水，能力为7.6m³/h。装置开车时，由总厂供应使用。本项目只在场地上建装置区，所以不设置采暖。7.5.2通风设计方案根据不同生产操作过程中散发的有害气体的性质与防火防爆要求，分别采用局部通风与全面通风两种方式。生产厂房原则上采用框架式敞开构筑物，以利自第八章辅助生产设施8.1消防设施8.1.1设计采用的消防标准和规范中华人民共和国公安部令第30号GBJ16—87(1997年修改版)GB50160—92(1999年修改版)GBJ140-90(1997年修改版)8.1.2拟建工程消防设施现状(1)本工程建于荷泽玉皇化工厂内，距公司专业消防站0.5公里，符合《石油化工企业设计防火规范》第7.2.2条“接到火警后消防车到达火场的时间不宜超(2)荷泽玉皇化工邻近的大型企业，均有较强的消防力量，有较强的消防协作能力。8.1.3拟建工程的火灾危险性分析苯乙烯装置含氢尾气经过压缩机增压后，原料气在P=1.3MPa、t≤40℃条件下进入变压吸附提氢工段。首先进入气液分离器除去游离水，然后经过两台可串并联操作的除油器除去压缩机油，再进入由两台预处理器和一系列程控阀组成的预处理系统，除去芳烃等高沸点组分，从预处理出来的净化气送往PSA后系统。PSA后系统由6台吸附器和一系列程控阀等组成，采用6-2-3/V工艺流程。在变压吸附系统中，任一时刻总有2台吸附器处于吸附步骤，由入口端通入原料气，在出口端获得氢气。每台吸附器在不同时间依次经历吸附(A)、多级压力均衡降(EiD)、逆向放压(D)、抽空(V)、多级压力均衡升(EiR)和最终升压(FR)等步骤，采用多次均压的目的使尽可能的回收有效组分。逆放步骤排出了吸附器中吸附的部分杂质组分，剩余的杂质通过冲洗抽空步骤进一步完全解吸。产品气原料苯经换热器预热，加热器加热汽化后，再送至汽化器中与氢气一起过热进入反应器，其中氢气由新鲜氢和循环氢混合而成。蒸发后的苯氢混合气由两台前反应器顶部进入并进行反应，反应热用于副产低压蒸汽，未反应的原料在后反应器中完全反应，从后反应器出来的反应物料，经冷凝冷却后在分离器中进行气液分离。气相经深冷器和吸附器回收微量环己烷后，未反应的氢气经压缩机增压后循环使用，液相环己烷则送入稳定塔处理后，经冷却储存在环己烷贮槽中。环己烷，火灾危险性类别：甲B类可燃液体；环已烷生产过程中使用的原料如苯、氢气；产品如环己烷等均属易燃易爆物质，苯加氢生产过程中均存在较严重的火灾、爆炸危险性。根据《石油化工企业设计防火规范》和《建筑设计防火规范》,环己烷生产过程中的火灾危险性类别8.1.4拟建工程的主要防火措施根据本工程生产工艺过程和火灾危险性的特点，贯彻消防设计“以防为主，防消结合”的原则，采取了许多有效的防火措施，如工艺系统设计中设置安全联锁系统，可燃气体检测报警系统；在总图布置中严格执行《石油化工设计防火规范》,满足防火间距的要求；建筑结构设计中，满足建筑物耐火等级不低于二级的要求：电气设计中，满足防雷、防静电的要求。整个设计过程中，力求使火灾危险性降低到最低限度。为有效地扑灭初起火灾，控制火灾和火势，最大限度地降低火灾所造成的损失，根据《石油化工企业设计防火规范》和《建筑设计防火规范》的要求，本工程中设计了以下消防设施：(1)依托原有稳高压消防给水系统。消防水供水压力1.0MPa,消防水池有效容积5000m,分设成2个能独立使用的水池，泵房内设消防水泵2台，1开1备，稳压泵2台，1开1备，的压力在0.8MPa,火灾时，启动消防水泵供水。(2)装置设事故火炬，当操作不正常时，可燃液体蒸气释放到火炬。(3)在苯、环己烷罐区和有易燃气体、易燃液体蒸气泄漏的场合按规定配置(4)根据《石油化工企业设计防火规范》的要求，按照《建筑灭火器配置设酸氢钠干粉灭火器，二氧化碳灭火器等),用于扑救各建筑物及罐区的初起火灾。(5)各工序消防保护设施列于表8-1:表8-1消防保护设施表1压缩机房室外消火栓十灭火器2苯加氢装置区室外消火栓十室内消火栓+固定式水炮十灭火器3PSA装置区室外消火栓+室内消火栓+固定式水炮+灭火器8.1.5拟建工程消防站设置情况本工程隶属于荷泽玉皇化工有限公司，系公司内的一个装置，属依托老厂建设的工程，根据中石化“依托老厂建设的工程，要充分挖掘老厂辅助生产和公用设施的潜力，用技术改造或更换原有设备的方法满足新增能力，原则上不另新建”的精神，本工程不再新建消防队，也不新增消防车辆，消防队依托公司的消防力量，不再新增消防定员。8.2维修设施8.3仓库本装置环己烷用槽车运输销售，不设置库房。8.4中心化验室环己烷工程建成后隶属于荷泽玉皇化工有限公司，按车间级编制，故新建环己烷装置不设中心化验室，而且不装置需要分析的项目较少，常用的仪器气相色谱仪等依托公司分析室得到解决，所以分析工作在公司分析室完成。为了确保装置的安全，装置尾气排放至火炬系统，由于正常生产时只有少量尾气需要排放，所以装置的火炬系统依托原有系统，不需要另建。第九章能耗分析及节能措施(3)《基本建设项目可行性研究节能篇(章)》,国家计委资源司文件(1992)(4)《关于固定资产投资项目可行性研究节能篇(章)编制及评估规定》国家计委、国家经贸委、建设部文件，计交能[1997]2542号；(2)合理利用反应热，用于能源再生；(4)尽量使用效率高、能耗小的机电产品，减少能量消耗。9.2能耗构成分析6万吨/年环己烷装置能耗和能耗构成见表9-1:表9-1能耗及能耗构成表消耗定额(每吨产品)吨产品能耗小时能耗年能耗小时消耗量年消耗量能耗t标油中压蒸汽电工业水循环水冷冻水仪表空气氮气0.75Nm3(平均)低压蒸汽综合能耗9.2.2能耗构成分析从装置能耗构成看，本项目主要能耗电及中压蒸汽，占总能耗的93%以上，另外，装置副产大量低压蒸汽，可以用于苯乙烯装置加热设备，能量得到综合利用。9.3工艺装置节能措施9.3.1采用节能型工艺流程和技术(1)选择工艺优化的PSA工艺，提氢效率高。(2)采用转化率和选择性高的催化剂，使产品环己烷无需分离。(3)反应出料通过热交换器加热原料，回收热量。(4)反应氢苯比低，循环氢气量少，减少压缩机电能消耗。9.3.2优化工艺参数节能采用专用吸附剂，具有良好的解吸性能，在吸附碳烃类后，可以采用直接降压加抽空解吸的方式实现完全的解吸。程控阀选用防冲刷自补偿第五代平板阀，具有动作寿命长，动作100万次以上无泄露，关闭速度快，开启速度慢，并具有阀位状态现场指示和远程传送信号的性苯加氢采用镍催化剂固定床气相加氢，反应温度130-250℃,反应压力0.6~1Mpa;在该反应条件下，转化效率高，反应完全，化学反应热可副产0.32Mpa的高质量蒸汽约6.8t/h。9.3.3提高能量转换设备效率第十章环境保护1)《石油化工项目可行性研究报