产18万吨丙烯及54万吨环氧丙烷项目初步设计说明书

初步设计说明书

目录

第一章项目总论................................................1

1.1项目概览................................................1

1.2设计依据和原则.........................................3

1.2.1设计依据..........................................3

1.2.2设计原则..........................................3

1.3原料及燃料消耗.........................................4

1.3.1原料来源及其规格..................................4

1.3.2燃料及公用工程消耗................................4

1.4产品方案...............................................4

第二章总图运输................................................6

2.1设计依据...............................................6

2.1.1总图布置采用的规范................................6

2.1.2理由..............................................6

2.2设计范围...............................................7

2.3厂址概况...............................................7

2.4总平面布置.............................................8

2.4.1总平面布置的要求..................................8

2.4.2厂区布置流程.....................................12

2.4.3厂区布置结果概述.................................14

2.4.4各建筑物面积指标.................................14

2.4.5总平面布置技术经济指标...........................15

2.4.6设计理念.........................................16

2.4.7工艺装置的布置...................................18

2.4.8辅助生产及公用工程设施...........................19

2.4.9储罐区...........................................21

2.4.10运输设置的布置..................................22

2.4.11生产管理及生活设施服务...........................22

2.5厂内运输设计..........................................24

2.5.1厂内运输设计要求....................................24

2.5.2本厂运输设计........................................24

第三章化工工艺与系统..............................................26

3.1工艺路线设计目标及原则...................................26

3.2丙烷脱氢生产工艺选择.....................................26

3.2.1Oleflex工艺..........................................27

3.2.2Catofin工艺..........................................28

3.2.3FBD工艺............................................30

3.2.4STAR工艺...........................................31

3.2.5不同技术方案投资比较...............................32

326不同工艺技术指标比较................................32

3.2.7工艺确定.............................................33

3.3丙烯环氧化生产工艺选择...................................34

3.3.1丙烯环氧化基本工艺..................................34

3.3.2氯醇工艺.............................................34

3.3.3共氧化工艺..........................................35

3.3.4直接氧化工艺........................................37

3.3.5氧气直接氧化工艺....................................38

336不同技术方案投资比较................................38

3.3.7不同工艺技术指标比较...............................39

3.3.8工艺确定.............................................39

3.4工艺路线介绍..............................................40

3.4.1脱氢反应车间........................................41

3.4.2丙烯精制车间........................................42

3.4.3环氧化反应车间......................................51

3.4.4环氧丙烷精制车间....................................53

3.4.5副产物分离车间......................................55

第四章控制系统及仪表设计........................................59

4.1工厂装置简况及控制概述....................................59

4.2化工自动化内容........................................59

4.2.1自动检测系统.....................................59

4.2.2信号联锁系统.....................................60

4.2.3自动操纵及自动开停车系统.........................60

4.2.4自动控制系统.....................................60

4.3控制系统选择..........................................62

4.3.1简单控制系统.....................................62

4.3.2复杂控制系统.....................................63

4.3.3计算机控制系统...................................63

4.4过程控制与检测........................................64

4.4.1工艺流程简介.....................................64

4.4.2泵和压缩机的控制方案.............................70

4.4.3换热器的控制方案.................................72

4.4.4反应器的控制方案.................................76

4.4.5气液分离器的控制方案.............................77

4.4.6精储塔的控制方案.................................78

4.4.7储罐控制.........................................79

4.4.8其他控制方案.....................................80

4.5紧急停车系统(ESD)......................................................................81

4.6SIS设计...............................................82

4.6.1SIS简介..........................................82

4.6.2SIS设计..........................................84

4.7仪表选型..............................................88

4.7.1仪表选型原则.....................................88

4.7.2主要仪表选型.....................................88

第五章公用工程一一空压站、氮氧站、冷冻站.....................91

5.1设计依据..............................................91

5.2空压站................................................91

5.2.1空压站系统组成...................................91

5.2.2空压站设备布置...................................92

5.2.3电气、热工测量仪表和保护装置.....................93

5.3氮氧站................................................95

5.3.1氮气站...........................................95

5.3.2氧气站...........................................95

5.4冷冻站................................................96

5.4.1冷公用工程.......................................96

5.4.2冷冻站主要设备...................................96

第六章供电系统...............................................98

6.1设计依据与原则........................................98

6.1.1设计依据.........................................98

6.1.2设计原则.........................................98

6.2电力负荷性质..........................................99

6.2.1一级负荷.........................................99

6.2.2二级负荷........................................100

6.2.3三级负荷........................................100

6.2.4本厂各级负荷说明................................100

6.3供电电源.............................................101

6.4配电所和变电所.......................................101

6.4.1高压供电系统设计................................101

6.4.2总降压变电所设计................................102

6.4.3继电保护的选择与整定............................103

6.4.4车间变电所设计..................................104

6.4.5厂区高压配电系统设计............................104

6.5配电线路.............................................104

6.6动力和照明...........................................105

6.7防雷和接地...........................................106

6.7.1厂区建、构筑物防雷措施..........................106

6.7.2露天储罐、气罐及户外架空管道防雷措施............107

6.7.3防静电与接地保护................................107

第七章通信系统..............................................109

7.1设计依据.............................................109

7.2设计原则.............................................109

7.3设计范围.............................................109

7.4通信系统方案.........................................110

7.4.1生产调度电话....................................110

7.4.2行政管理电话....................................110

7.4.3无线通信........................................110

7.4.4广播系统........................................110

7.4.5火灾报警系统....................................111

7.4.6综合布线系统....................................111

7.5全厂电信网络..........................................111

第八章土建..................................................113

8.1设计依据..............................................113

8.2厂区自然条件.........................................113

8.2.1气象条件........................................114

8.2.2地形条件........................................115

8.3建筑、结构设计.......................................115

8.3.1主要设计原则和技术规定..........................115

8.3.2防火............................................116

8.3.3防水防腐........................................117

8.3.4防噪防尘........................................117

8.3.5建筑设计对采光、通风、日晒、节能等的考虑........117

8.3.6厂区布置小结....................................117

8.4对地区性特殊问题（如地震等）的说明及相关措施.........118

8.4.1防震抗倒塌说明..................................118

8.4.2施工建设说明....................................119

第九章给排水工程............................................120

9.1设计依据.............................................120

9.2设计原则.............................................120

9.3给水工程.............................................121

9.3.1给水水源........................................121

9.3.2给水系统........................................121

9.3.3生活给水系统....................................122

9.3.4工艺用水系统....................................122

9.3.5冷却用水系统....................................122

9.3.6消防用水系统....................................123

9.3.7杂用水系统......................................124

9.3.8厂区给水汇总....................................124

9.4排水工程.............................................124

9.4.1生活污水系统....................................125

9.4.2生产废水系统....................................125

9.4.3冷却水排放系统..................................126

9.4.4雨水排放系统....................................126

9.4.5排水汇总表......................................128

第十章环境保护..............................................129

10.1设计依据.............................................129

10.2主要污染源与污染物..................................129

10.3环保治理措施........................................130

10.3.1废气...........................................130

10.3.2废液...........................................133

10.3.3废固...........................................136

10.3.4噪声...........................................137

10.3.5绿化...........................................138

第十一章供热工程............................................139

11.1蒸汽系统.............................................139

11.1.1蒸汽系统供热能力要求...........................139

11.1.2蒸汽系统设计原则................................139

11.2本厂热量供需情况.....................................140

第十二章采暖通风与空气调节..................................142

12.1设计依据.............................................142

12.2设计参数............................................142

12.3设计范围............................................142

12.4设计目标............................................143

12.5室外计算参数........................................143

12.5.1冬季室外计算参数...............................143

12.5.2夏季室外计算参数...............................143

12.6通风系统............................................144

12.6.1车间空气有害物质标准...........................144

12.6.2通风系统设计...................................145

12.7采暖系统设计........................................145

第十三章布置与配管..........................................146

13.1设计依据.............................................146

13.2管道选型............................................146

13.2.1管径的一般要求.................................146

13.2.2管径计算的依据.................................149

13.2.3经济的管径选定.................................149

13.2.4管壁厚度.......................................149

13.3管道编号............................................150

13.3.1管道号组成.....................................150

13.3.2管道号各部分含义说明...........................151

13.4管道布置............................................153

13.4.1管道铺设原则...................................153

13.4.2泵的管道布置...................................154

13.4.3换热器的管道布置...............................154

13.4.4塔的管道布置...................................155

13.4.5管廊上的管道布置..................................155

13.4.6其他管道布置......................................156

13.4.7安全措施..........................................156

第十四章储运.....................................................157

14.1设计原则.................................................157

14.2储存系统................................................157

14.2.1储存物质...........................................157

14.2.2储罐区设计........................................157

14.2.3储罐安全管理......................................158

14.3运输系统................................................159

14.3.1物料运输...........................................159

14.3.2线路布置..........................................159

14.3.3装卸区布置........................................160

14.3.4厂内管廊设计......................................161

14.3.5运输注意事项......................................161

第十五章消防系统................................................162

15.1设计依据.................................................162

15.2工艺及物料危险分析......................................162

15.2.1危险性物质及存在的装置工序.......................162

表15.1危险性分析一览表.................................162

15.2.2主要危险物的燃爆性和毒性.........................163

15.3事故发生可能性及危险性分析.............................164

15.3.1危险特性..............................................................................164

15.3.2燃烧爆炸的原因....................................164

15.4消防安全措施............................................165

15.4.1基础防火防爆安全措施..............................165

15.4.2总图运输..........................................166

15.4.3建筑物防火........................................166

15.4.4厂区消防布置......................................167

15.4.5生产过程的防火防爆.............................168

15.5消防系统............................................168

15.5.1稳高压消防给水系统.............................168

15.5.2气体灭火系统...................................170

15.5.3泡沫灭火系统...................................170

15.5.4灭火器配置.....................................170

15.6消防值班............................................171

第十六章维修................................................172

16.1设计原则.............................................172

16.2TPM维修管理模式....................................172

16.2.1TPM定义......................................172

16.2.2TPM特点......................................172

16.2.3TPM体制中的5s................................................................172

16.3设备维护............................................173

16.3.1巡回检查.......................................174

16.3.2同步检修与协同检修.............................174

16.3.3压力容器、管道的定期检修.......................175

16.3.4泵的检查与处理.................................175

16.3.5安全检修要求...................................176

16.4维修人员的管理......................................176

16.4.1维修人员的主要任务.............................176

16.4.2维修人员的能力要求.............................177

16.4.3维修人员的管理要求.............................177

第十七章职业安全与工业卫生..................................178

17.1设计规范.............................................178

17.1.1安全生产和工业卫生防护的原则与要求.............178

17.1.2设计依据.......................................178

17.2职业安全............................................179

17.2.1工业毒物.......................................179

17.2.2燃烧与爆炸.......................................181

17.2.3噪声..............................................181

17.2.4腐蚀..............................................182

17.2.5触电及机械伤害...................................182

17.2.6其他危害.........................................182

17.3重大危险源分析及相应安全措施...........................183

17.3.1危险化学品重大危险源物质分析.....................183

17.3.2危险化学品重大危险源分析.........................186

17.3.3HAZOP分析.......................................190

17.3.4采取的安全措施....................................202

17.4工业卫生................................................203

17.4.1车间的卫生特征分级...............................203

17.4.2工作场所..........................................204

17.5劳动保护用品及卫生安全管理.............................205

17.6安全生产责任制度.......................................205

17.7企业管理理念............................................206

第十八章能耗计算与节能分析.....................................210

18.1计算依据................................................210

18.2项目能耗计算............................................210

18.2.1综合能耗..........................................210

18.2.2每吨产品能耗及计算表.............................211

18.2.3每吨产品能耗比较表...............................212

18.2.4万元产值综合能耗.................................212

18.3能源选择合理性分析.....................................214

18.3.1热电选择合理性分析...............................214

18.32冷却水选择合理性分析.............................215

18.3.4换热网络..........................................216

18.5节能措施.................................................219

18.5.1节约冷量和热量措施...............................219

18.5.2节水节电措施......................................223

第十九章概算....................................................224

19.1总概算...................................................224

19.2资金来源................................................224

19.3概算定额依据............................................224

第一章项目总论

1.1项目概览

人类对能源的利用历程在不断发展，从薪柴时代到煤炭时代，再过渡到油气

时代，能源时代的每一次变更都伴随着生产力的巨大飞跃。能源已经成为推动各

个国家不断发展的引擎。进入21世纪，中国经济仍将以全球领先的水平增长发

展。能源是国家发展经济和开展各项社会活动的基础，人类社会的进步与发展都

与能源供应有着密切的关系。农业、交通、机械、电子、纺织、轻工、建筑、建

材等领域和人们日常生活的各个方面都离不开能源的供应。在当今的网络信息时

代，离开了能源，国家和社会的各个部门都将难以运转。能源的消耗量可以反映

出国家的经济水平和人们的生活水平，能源是每个国家经济发展的命脉。能源是

当前最重要的资源，其重要性体现在如下几个方面：（1）能源是现代经济社会发

展的基础，没有能源作为支撑，就没有现代社会和现代文明；能源是经济社会发

展的重要制约因素，经济社会持续发展和人民生活水平不断提高，能源需求还会

继续增长，供需矛盾将长期存在；（3）能源安全事关经济安全和国家安全，国际

石油市场的稳定，对能源安全、经济安全和国家安全的影响会越来越大；（4）能

源消耗对生态环境的影响日益突出，解决好能源问题，不仅要注重供求平衡，也

要关注由此带来的生态环境问题。

20世纪90年代，随着全球石油化工的快速发展，我国丙烯的生产能力有了

较大幅度的增长。随着我国大型乙烯生产装置的建成及现有乙烯生产装置的挖潜

改造工作完成，我国乙烯装置联产丙烯的生产能力得到了增加；同期，炼厂丙烯

的产出也在逐渐提高。我国的丙烯生产根据来源可分为两类，一是裂解丙烯，来

自于乙烯裂解装置，是乙烯的联产品；二是炼厂丙烯，是从催化裂化炼厂气中分

离出来的。这两种来源的丙烯都占着相当重要的地位。

目前，中国丙烯的生产企业有60多家，产能已达到1380万吨/年。丙烯生

产企业基本建有下游配套生产装置，商品量很少。XX石油化工股化工公司是中

国最大的丙烯生产企业，其次是北京燕山石油化工公司，扬子石油化工公司的位

居第三。2005〜2015年间，我国丙烯产能年均增长率为12.3%,高于全球平均增

长率4.1%。

未来数年内，我国还将新增几套大型乙烯生产装置，同时炼厂生产能力还将

继续扩大，这将显著增加丙烯的产量。在今后相当长的时间内，我国丙烯生产能

力将以较快的速度增长。

国内丙烯的产量远远不能满足市场需求。近年来，由于丙烯下游产品的快速

发展，丙烯需求量增长迅速，从当量需求来看，丙烯供需矛盾十分突出。近年来

随着石化快速的发展，丙烯需求的增长已经超过乙烯，但目前乙烯整体供应过剩

的局面，使得丙烯增产新工艺表现的如火如荼。丙烯市场格局方面，江苏地区正

在逐步崛起，成为继山东之后，第二个较为完善的丙烯产业集散地。依托港口有

力支持，进口甲醇以及丙烷制烯姓有序进行中。

随着国内大型环氧丙烷装置的建设，"十二五''期末环氧丙烷的市场由供不应

求趋于供求平衡，而市场价格的回落，逐步打开了下游通道，进一步使得下游如

聚醒、丙二醇行业在原料资源充沛的前提下，产量大大提高。

由于涂料、胶粘剂、密封剂、弹性体等产品市场快速增长，特别是随着我

国汽车工业的发展，聚醴在车用聚氨酯部件中的需求迅速增加。因此，聚醒消费

结构逐渐走向多元化，已成为该行业向纵深发展的重要因素之一。亟待拓展应用

领域的聚醒行业，是从根本上改变聚醛市场需求情况的有效办法，也是拉动环氧

丙烷的一个重要因素。与此同时环氧丙烷下游衍生物的进口替代及实际消费能力

的增长，也成为拉动我国环氧丙烷消费增长的强劲动力。

由于现有氧化工艺过程，存在工艺复杂、反应条件苛刻、对环境污染严重等

缺陷，限制了含氧有机化合物的生产和应用，在母类选择氧化反应中，丙烯选择

性氧化合成环氧丙烷占据重要的位置，环氧丙烷作为石油化工生产中重要的大宗

有机化工产品，是精细化工中最重要的中间产品之一，它的消耗量代表了一个国

家的精细化工水平，每年我国都要进口几十万吨的环氧丙烷以满足市场需求，年

需求增长速度超过，而我国采用的生产工艺以传统的氯醇法为主。而氯醇法对环

境有一定的影响。因此开发丙烯环境友好一步法生产环氧丙烷一直是国内外化学

化工工作者长期以来努力追求的一个重要目标。

而在现阶段的工艺技术中，尤以丙烷为原料合成丙烯，然后多效利用制备环

氧丙烷的工艺路线尤具重大的战略意义。

本项目为依托XXXX石油化工有限公司建立的子公司，年产18万吨丙烯和

54万吨的环氧丙烷，建厂在XX化学工业园区，占地81000平方米。地理位置

优越，拥有航运、铁路、水路等多种运输方式，毗邻总厂，具有良好的地理环境。

本项目使用进口丙烷脱氢催化制取丙烯，产品质量为99.9%以上的纯品，一

部分丙烯去往母厂，另一部分丙烯与双氧水反应制备环氧丙烷。同时，本项目还

能产生有较高工业价值的副产物丙二醇和丙二醇单甲醛等。

本项目不仅能缓解国内对丙烯、环氧丙烷供不应求的情况，也对稳定国内丙

烯、环氧丙烷市场、国家丙烯、环氧丙烷产业的健康长久发展有着重要意义，经

济效益、社会效益明显。

1.2设计依据和原则

1.2.1设计依据

1、2016“东华科技-陕鼓杯”第十届大学生化工设计竞赛相关指导意见书。

2、XXXX石油化工有限公司原料、产品、供水、供电、项目征用土地意见

和建设项目环境保护意见的批文及资料；

3、本组编制的可行性报告；

4、化工工程设计相关规定；

5、国家经济、建筑、环保等相关政策。

1.2.2设计原则

1、认真贯彻落实国家基本建设的有关政策、法规，合理安排建设周期；

2、严格控制工程建设项目的生产规模和投资；

3、严格遵循现行消防、安全、卫生、劳动保护等有关规定、规范，保障；

4、生产安全顺利进行和操作人员的安全；

5、产品生产和质量指标符合国家及地方颁发的各项相关标准；

6、注重环境保护，设计中选用清洁生产工艺，在生产过程中减少“三废”排

放，同时采用行之有效的“三废''治理措施，严格执行“三废”治理、“三同时”的方

针;

7、坚持体现“社会经济效益、环保效益和企业经济效益并重'’的原则，按照

国民经济和社会发展的长远规划，行业、地区的发展规划，在项目调查、选择中

对项目进行详细全面的论证。

1.3原料及燃料消耗

1.3.1原料来源及其规格

本工艺原料主要采用丙烷、过氧化氢、甲醇等，具体原料规格等如下表。

表1.1原材料及辅助材料用量表

材料名称规格消耗量（万吨/年）来源

丙烷工业级71.79外购

甲醇工业级0.37外购

双氧水工业级92.27外购

苯工业级0.0028外购

Pt-Sn/A12O3催化剂工业级0.0326外购

TS-1催化剂工业级0.010外购

1.3.2燃料及公用工程消耗

本项目所用到的热公用工程有燃气、4MPa高压蒸汽、1.6MPa中压蒸汽、

0.5MPa低压蒸汽；所用的冷公用工程有循环冷却水和冷冻盐水。

1.4产品方案

本项目主要产品有：

1、年产17.8万吨纯度达99.9%的丙烯；

2、年产53.4万吨纯度达99.9%的环氧丙烷。

3、年产0.28万吨纯度达99.9%的丙二醇。

4、年产1.02万吨纯度达99.9%的丙二醇单甲醛。

第二章总图运输

2.1设计依据

2.1.1总图布置采用的规范

《化工企业总图运输设计规范》GB50489-2009

《工业企业总平面设计规范》GB50187-93

《石油化工企业厂区总平面布置设计规范》SH/T3053-2002

《建筑设计防火规范》GB50016-2006

《厂矿道路设计规范》GBJ22-87

《压缩机厂房建筑设计规定》HG/T20673-2005

《化工管道设计规范》HG/T20695-87

《化工设备管道外防腐设计规定》HG/T20679-90

《化工工厂总图运输施工图设计文件编制深度规定》HG/T20688-2000

《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008

2.1.2理由

本项目厂区位于xx化学工业园区。厂区的工程地质与水文地质资料、地震

烈度等，参考初步设计说明书的第八章“土建”，有关气象资料等参考可行性论证

第四章“厂址选择”。

本场总图布置参照以上规范，规范内容详实，设计合理，具有权威性和可靠

性，适用于石油化工企业新建、扩建、改建工程的防火设计。

此外，以上规范处处体现“以人为本的设计原则，遵循“预防为主、防消结

合”的理念，保护人身和财产的安全。因此选用以上规范。

2.2设计范围

本章主要介绍厂内总平面布置、厂内交通运输设计规范及特点。

2.3厂址概况

本项目厂区位于XX漕泾的XX化学工业区(SCIP)o项目公用工程充分依

托化工区的公用工程和配套设施，发挥XX化学工业区的基地作用。工业水、生

活水、生产和生活废水生化处理、电力供应、电信、氮气和高纯氢气、公路和铁

路，海运码头和内河码头、消防、急救等服务依托XX化工区。住宿、餐饮、医

疗、交通等服务依托当地社区。

详见可行性论述第六章“厂址选择

北

图2.1XX风玫瑰图

金山区区域总体规划实施方案（局部调整）

ThefetcrPlanningOfJinshenDistrict

图2.2项目厂址所在地

2.4总平面布置

本厂的总平面布置，是在总体规划的基础上，根据企业的性质、规模、生产

流程、交通运输、环境保护以及防火、安全、卫生、施工及检修等要求，结合场

地自然条件，通过技术经济比较后，设计多种方案后择优确定而来的。

2.4.1总平面布置的要求

本项目的厂区总平面布置是严格按照2.1节中所列设计规范的要求进行设计

的。并且在进行化工厂总平面布置之前，分析了全厂生产流程顺序、各部分的生

产特点和火灾危险性，同时考虑了厂区地形和风向，选择了合理的朝向，使人员

集中的建筑物有良好的采光及自然通风条件。

根据设计规范的要求，为了节约土地，提高土地利用率，需要按照功能分区

集中布置。其中工艺装置，在满足生产、操作、安全和环保的要求许可时，应联

合集中布置，集中控制，建筑物宜合并布置。

街区需要合理划分，厂区通道宽度需要确定，街区及建筑物、构筑物的布置

宜规整。

各类仓库，宜按储存货物的性质和要求，宜合并设计为大体量或多层仓库,

并提高机械化装卸作业程度，有效地利用空间。

生产管理及生活服务设施，宜按使用功能合理组合，设计为多功能综合性建

筑。

设