70kta甲基丙烯酸甲酯合成提纯车间工艺设计

70kt/a甲基丙烯酸甲酯合成提纯车间工艺设计摘要：本设计是山东齐旺达石化有限公司70kt/a甲基丙烯酸甲酯（MMA）合成提纯车间工艺设计以及对整个甲基丙烯酸甲酯项目进行环境评价与安全性预评价。合成车间以甲醇、甲基丙烯醛和氧气为原料，采用一步氧化的方法制得甲基丙烯酸甲酯（MMA），经过精制提纯，最终产品纯度甲基丙烯酸甲酯（MMA）为99.99%。使用AspenPlus对车间进行工艺设计并建立模型，对工艺流程中的塔设备进行分析与优化，对流程中各个系统进行能量衡算与物料衡算。关键词：AspenPlus；MMA；模拟；分析与优化

70kt/methylmethacrylateSynthesisandPurificationProcessDesignWorkshopAbstract:Thisdesignistheprocessdesignofthe70kt/amethylmethacrylate(MMA)synthesisandpurificationworkshopofShandongQiwangdaPetrochemicalCo.,Ltd.andtheenvironmentalassessmentandsafetypre-assessmentoftheentiremethylmethacrylateproject.Thesynthesisworkshopusesmethanol,methacroleinandoxygenasrawmaterialstoobtainmethylmethacrylate(MMA)byone-stepoxidation.Afterpurificationandpurification,thefinalproductpurityofmethylmethacrylate(MMA)is99.99%.UseAspenPlustoprocessdesignandbuildamodelfortheworkshop,analyzeandoptimizethetowerequipmentintheprocess,andperformenergybalanceandmaterialbalanceforeachsystemintheprocess.Keywords:AspenPlus;MMA;simulation;analysisandoptimization

目录第一章总论 第一章总论设计任务设计任务是山东齐旺达石化有限公司70kt/a甲基丙烯酸甲酯（MMA）合成提纯车间工艺设计以及对整个甲基丙烯酸甲酯项目进行环境评价与安全性预评价。合成车间以甲醇、甲基丙烯醛和氧气为原料，采用一步氧化的方法制得甲基丙烯酸甲酯（MMA），经过精制提纯，最终产品纯度甲基丙烯酸甲酯（MMA）为99.99%。设计依据（1）《化工工厂初步设计文件内容深度规定》（HG/T20688-2000）（2）《产业结构调整指导目录2011年本（2013年修订）》（3）《国家环境保护标准“十三五”发展规划》（4）《淄博市生态环境保护“十三五”规划》（5）《化工投资项目可行性研究报告编制办法》（2012年修订版）（6）淄博齐鲁化学工业区有关供水、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。（7）《中华人民共和国环境保护法》（8）《中华人民共和国劳动安全法》建设规模及产品方案建设规模项目主要工艺装置由高纯异丁烯制备车间、异丁烯氧化制备甲基丙烯醛车间和甲基丙烯酸甲酯制备提纯车间组成。根据国家相关政策、经济规模的需要，以及原料、公用工程的供应能力，原料供给情况和市场需求情况，确定项目的建设规模为年产7万吨甲基丙烯酸甲酯，项目占地总面积57.77亩（38512.9m2）。为了保证项目各工艺装置间协调操作，同时参考国内同类装置运行的实际情况，项目装置的年操作时间按每年7200小时计。产品方案本项目的主要产品为甲基丙烯酸甲酯，无副产品，年产量为7万吨，含量为99.99%，属于优等品。查阅到甲基丙烯酸甲酯相关的产品质量标准，甲基丙烯酸甲酯国家标准HG2305-1992，主要参数指标如下表1-1所示：表1-1甲基丙烯酸甲酯国家标准项目指标优等品一等品合格品色度≤102030密度g/cm30.942~0.9460.938~0.9480.938~0.948酸含量(以甲基丙烯酸计）≤0.0100.040.08水分%≤0.050.30.5甲基丙烯酸甲酯含量%≥99.899.098.0主要原料来源本项目中所涉及的主要原料为甲基叔丁基醚（MTBE）裂解车间生产的甲基丙烯醛（MAL），辅助原料为新型硫酸氢盐负载型催化剂（M1HSO4/γ-Al2O3），MgO负载Pd催化剂。MTBE和催化剂来源于山东齐旺达石化总厂。厂址概况本项目厂址为山东齐旺达石油化工有限公司，坐落在齐国古都临淄——齐鲁化学工业区。这里历史悠久、文化底蕴深厚，是齐商文化的发源地，是世界足球起源地；这里交通便利，资源丰富，是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山东省会城市群经济圈的重要交汇处；这里毗邻胜利油田，是全国重要的石油化工基地；这里是“21世纪海上丝绸之路”枢纽城市青岛的辐射区；这里有着优越的发展环境和地理条件。齐鲁化工区享受国家级化工区的优惠政策。新建工业企业，固定资产投资超过1000万元的，从实现第一笔销售收入起，2年内按企业实际上缴所得税地方留成部分的全部、第三至第五年度按50%给予企业资金扶持；对进区企业，各项行政事业性收费给予减免或优惠，对工业项目免收人防异地建设费、工程交易费、综合开发费等费用；土地出让期可按国家规定的最高期限进行办理，对技术含量高、投资额大的项目，土地价格等相关事宜实行一事一议。本厂区整体布置为规则多边形，东西长338m，南北长250m，总面积75797.5m2，本厂按照生产功能分区集中布置，分为储存区、生产区、辅助生产区、行政生活区及其他设施等。

第二章生产方法与工艺流程生产工艺综述及选择C4氧化法制备MMA主要采用以下两条路线，第1条路线简称“两步氧化法”，由异丁烯或叔丁醇气相催化氧化为甲基丙烯醛(MAI)，甲基丙烯醛再催化氧化为甲基丙烯酸(MAA)，然后甲基丙烯酸与甲醇在催化剂作用下发生酯化反应生成MMA，它的优点在于充分利用了原料丰富的C4馏分，减少了环境污染，但也存在设备多、工艺复杂、使用腐蚀性硫酸以及制酸步骤催化剂寿命短、整体产率低等缺点。第2条路线，简称“直接甲基化法”，异丁烯或叔丁醇催化氧化为MAI，MAL再一步氧化酯化为MMA。该工艺不经过甲基丙烯酸步骤，有效地避免了甲基丙烯酸聚合等副反应，原子经济性高、设备简单，是当今世界上最具吸引力的MMA生产工艺之一。由于直接甲基化法工艺合成路线短，基建费用低，可大幅度地降低生产成本，产品MMA的性质也十分稳定，具有物耗及能耗小，投资少，见效快，环境友好等特点。本设计采用“直接甲基化法”技术生产MMA。工艺流程简述将原料MAL与甲醇和空气按一定比例混合后送入全混釜反应器R0301中进行MAL氧化酯化成MMA的反应。之后对该物流采用闪蒸罐+精馏塔手段进行分离。MAL氧化酯化成MMA反应的主要产物有甲基丙烯酸甲酯（MMA）、少量的水和二氧化碳，还有未反应的原料甲基丙烯醛（MAL）及大量的氮气、氧气等杂质，本工段分离工艺的主要目的是脱除反应液中的氮气、氧气、二氧化碳、水及MAL等杂质，以得到产品质量达到优等品的MMA产品。反应产物经压缩机加压至用于闪蒸所需的压强，进入闪蒸罐F0301，将气液两相实现分离，即使物流中的氮气、氧气、二氧化碳与MMA实现初步分离，之后将液相物流送入萃取精馏塔T0301、MMA提纯塔T0302，MMA精制塔T0303从而脱除体系中的甲醇，MAL等杂质，使塔顶产物MMA达到分离要求，使产品达到优等品产品质量标准（≥99.9%）。图2-1MMA合成提纯车间工艺流程工艺流程优化在工艺流程优化中，使用AspenPlus软件进行模拟，需完整定义体系所包含的所有组分，组分及编号如表所示。表2-1各流股组分流股组分流股组分0301MAL、甲醇与空气0309MMA与水0302MMA与氮气0310塔顶废水0303MMA与氮气0311MMA与水0304MMA与氮气0312塔顶废水0305MMA与氮气031399.5%MMA0306氮气废气031499.9%MMA0307MMA与甲醇0315塔顶废液0308水脱盐水萃取塔T0301的优化该塔的作用是水萃取除去粗MMA中未反应的甲醇、甲基叔丁基醚等轻组分，塔底得到74%的MMA送往MMA提纯塔进行进一步提纯。塔板数的优化对理论塔板数与塔顶MMA质量分率、塔顶甲醇质量分率的灵敏度分析，优化结果如表2-2所示表2-2脱盐水萃取塔T0301理论塔板数灵敏度分析表理论塔板数塔底MMA质量分率塔底甲醇质量分率180.7357680.00727243190.7387620.00204016200.7401560.000527161210.7409280.000131473220.7414063.23264e-05230.7417247.89789e-06240.7419441.92556e-06250.7420864.6788e-07图2-2塔板数灵敏度分析曲线分析上述图2-2可知，随着塔板数增加，塔底MMA质量分率逐渐增加，塔顶甲醇质量分率随之减小。当塔板数大于等于25块时，两者分离效果已接近达到饱和状态，考虑设备投资的费用、设备的操作弹性，最终设计脱盐水萃取塔的塔板数为25块。进料板位置的优化对进料板位置与塔顶MMA质量流率、塔顶甲醇质量流率的灵敏度分析，优化结果如表2-3所示表2-3脱盐水萃取塔T0301进料板位置灵敏度分析表粗MMA进料板位置萃取剂进料板位置塔底MMA质量流率（kg/h）塔底甲醇质量流率（kg/h）11210295.71.33475e-0611310292.21.32377e-0611410287.71.32202e-0611510280.91.32289e-0612210298.15.4866e-06123102965.45137e-0612410293.35.44416e-0612510289.35.44651e-0613210299.52.25867e-0513310298.32.24656e-0513410296.72.24432e-0513510294.32.24475e-0514210300.49.30019e-0514310299.79.26352e-0514410298.79.25547e-0514510297.39.25558e-0515210300.90.00038326615310300.50.00038195715410299.90.000381695155102990.00038169916210301.20.00157945163103010.0015744216410300.60.0015735816510300.10.0015735217210301.40.0065020617310301.30.00648561174103010.0064824417510300.70.006482318210301.50.026734618310301.40.026680518410301.30.026674318510301.10.026670819210301.60.10971819310301.50.1095619410301.50.10953319510301.30.10953220210301.60.44894620310301.60.44840420410301.50.44833820510301.50.448335图2-3脱盐水萃取塔T0301进料板位置灵敏度分析曲线由灵敏度分析曲线可知，当粗MMA物料进料板位置为第17块，萃取剂进料板位置为第三块时，塔底MMA质量流率较大，同时塔底甲醇质量流率较小。最终设计粗MMA进料板位置为第17块，萃取剂进料板位置为第3块。回流比优化对摩尔回流比与塔顶MMA质量流率、塔顶甲醇质量流率、能耗进行灵敏度分析，优化结果如表所示表2-4脱盐水萃取塔T0301摩尔回流比灵敏度分析表摩尔回流比塔底MMA质量流率（kg/h）塔底甲醇质量流率（kg/h）能耗（kW）0.810301.40.008932546053.890.910301.30.006458976348.99110301.20.004875986644.311.1103010.00377596939.61.210300.90.002993357234.941.310300.80.00241657530.291.410300.70.001981317825.641.510300.60.001646428120.991.610300.50.001384348416.361.710300.40.001176188711.721.810300.30.001008659007.11.910300.20.0008722559302.48210300.10.0007600419597.872.110300.10.0006668399893.262.2103000.00058877110188.72.310299.90.00052284310484.12.410299.80.00046677210779.52.510299.70.0004191511074.92.610299.70.00037770511370.42.710299.60.00034181711665.82.810299.60.00031056311961.32.910299.50.00028320912256.8310299.50.00025915612552.3图2-4脱盐水萃取塔T0301摩尔回流比灵敏度曲线由摩尔回流比灵敏度曲线可知，随着回流比的增大，分离效果越好，同时能耗也在增大，综合考虑选择脱盐水萃取塔T0301摩尔回流比为0.9。MMA提纯塔T0302的优化该精馏塔的作用是除去MMA中的水以及少量甲基丙烯醛，塔底得到99.5%的MMA送至MMA精制塔T0303进一步提纯，塔顶为除去的水、甲基丙烯醛。图2-5为MMA提纯塔的模拟图。图2-5MMA提纯塔模拟图T0302初始设置参数如表表2-5T0302初始参数总板数N进料板回流比（mol）总能耗（kW）63475.324062塔底MMA纯度为99.533%，在保持塔底MMA纯度一定的情况下，优化进料板位置、塔板数与回流比。进料板位置优化使用AspenPlus灵敏度分析工具，做进料板位置与塔底MMA质量分率、水质量分率的分析，模拟结果如表2-6。表2-6MMA提纯塔T0302进料板位置灵敏度分析表进料板位置塔底MMA质量分率塔底水质量分率200.991120.00482239210.9919310.00402546220.9926750.00329528230.993360.00262166240.9939920.00200109250.9945550.00144774260.9950670.00094523270.9954770.000542261280.9957260.000297305290.9958250.000200403300.9958590.000166379310.9958710.000155163320.9958680.000158012330.9958550.000170106340.9958360.000189386350.9958080.000216673360.9957710.000252999370.9957230.000300294380.9956610.000361036390.9955830.00043822400.9954830.000535959410.9953570.00065949420.9951960.00081806430.9949960.00101443440.9947460.0012603450.9944330.00156754460.9940440.00194907470.9935630.00242123480.9929730.00300075490.9922520.00370893500.9913790.00456658200.991120.00482239210.9919310.00402546220.9926750.00329528图2-6进料板位置灵敏度分析曲线由曲线可知，当进料板位置为第30块时，分离效果达到最优，所以重新设计进料板位置为第30块。塔板数优化使用AspenPlus灵敏度分析工具，做塔板数与塔底MMA质量分率、水质量分率、总能耗的分析，模拟结果如表2-7。表2-7MMA提纯塔T0302理论塔板数灵敏度分析表塔板数塔顶MMA质量分率塔顶水质量分率总能耗（Kw）460.9949340.00087504324033.2470.9951560.00065662624045.5480.9953250.00049115824062.9490.9954530.00036584224076.9500.9955490.00027163624087.4510.9956210.00020113124095.4520.9956750.00014806324098.5530.9957140.00010961224105.6540.9957448.04209e-0524107.5550.9957655.90295e-0524109.9560.9957814.34366e-0524112570.9957933.18979e-0524113.6580.9958022.34522e-0524114.8590.9958081.72131e-0524115.7600.9958131.2648e-0524116.3610.9958169.28086e-0624116.8620.9958196.81717e-0624117.1630.9958215.00182e-0624117.3图2-7塔板数灵敏度分析曲线随着塔板数增加，塔底MMA质量分率逐渐增加，塔顶甲醇质量分率随之减小，总能耗增加。当塔板数大于等于58块时，两者分离效果已接近达到饱和状态，考虑设备投资的费用、总能耗，最终优化MMA提纯塔的塔板数为58块。回流比优化使用AspenPlus灵敏度分析工具，做回流比与塔底MMA质量分率、水质量分率、总能耗的分析，模拟结果如表2-8。表2-8MMA提纯塔T0302回流比灵敏度分析表塔板数塔顶MMA质量分率塔顶水质量分率总能耗（Kw）0.60.8090620.1819023281.680.80.828960.1626284082.0410.8473320.1451394887.031.20.8641430.1290455707.621.40.8794680.11414465935680.1003387367.491.80.9066320.08752528210.7120.9187690.075616690300620.064534999405660.0542281107503070.0446682116593170.035826512578.830.9675440.027753613474950.0204855144814460.0141108153869020.00875761163911730.0045661417391.640.9941270.00166921184954120.000408345193956740.00014963620957448.07027e-0521957735.17189e-0521972.750.9957893.62708e-05228957982.7017e-05236958022.36076e-0524958042.09879e-05245958081.68204e-052540958121.38116e-0526256.560.9958141.15638e-0527958169.83895e-06279958178.51675e-06288256.60.9958187.42713e-06296958196.5418e-0630537.270.995825.81272e-0631395825.20493e-0632958214.69271e-0633958214.25694e-06339958223.88298e-0634817.380.9958223.55954e-0635673.3图2-8摩尔回流比灵敏度分析图随摩尔回流比的增加，分离效果提高，但总能耗增加。当回流比大于等于4.5时，两者分离效果已接近达到饱和状态，最终优化MMA提纯塔T0302的摩尔回流比为4.5。优化结果将上述优化后参数填入全流程中，在达到分离要求时，总能耗减少3379kW，同时减少5块塔板，优化效果显著。表2-9优化前后结果对比塔板数N进料板位置回流比总能耗（kW）优化前63475.324062优化后58304.520683优化前-优化后5--3379MMA精制塔T0303的优化塔板数优化用AspenPlus中的Sensitivity做理论塔板数与塔塔顶MMA质量分率、塔顶甲基丙烯酸（MAA）质量分率的灵敏度分析，优化结果如表2-10所示：表2-10MMA精制塔T0303理论塔板数灵敏度分析表理论塔板数塔顶MMA质量分率塔顶MAA质量分率180.9984801660.00175807347190.99914440.000985931025200.9994466770.000634492478210.9995572530.000505924745220.999593820.00046340761230.9996078850.000447055215240.999615620.000438063828250.999621330.000431426687260.9996262130.000425751667270.9996306050.000420647296280.9996346250.000415976313图2-9塔板数灵敏度分析曲线分析上述表2-10、图2-9可知，随着塔板数增加，塔顶MMA质量分率逐渐增加，塔顶MAA质量分率随之减小。当塔板数大于等于26块时，两者分离效果已接近达到饱和状态，再考虑设备投资的费用，我们最终选择甲基丙烯酸甲酯精制塔T0303塔板数为26块。进料板位置优化用AspenPlus中的Sensitivity做进料板位置与塔顶MMA质量分率、塔顶MAA质量分率的灵敏度分析，优化结果如下表2-11所示：表2-11MMA精制塔T0303进料板位置灵敏度分析表进料板位置塔顶MMA质量分率塔顶MAA质量分率100.9995825440.000476552351110.9996028710.000452912119120.9996176040.000435776203130.9996279220.000423774484140.9996346430.000415955192150.9996383460.000411646287160.9996394470.000410362869170.9996381960.00041181559180.9996345610.000416039603190.99962760.000424132019图2-10进料板位置灵敏度分析曲线分析上述图2-10可知，当物料进料位置为16块塔板之后时，塔顶MMA质量分率最大，塔顶MAA质量分率最小，我们最终选择甲基丙烯酸甲酯精制塔T0303进料塔板数为16块。回流比的优化用AspenPlus中的Sensitivity做摩尔回流比与塔顶MMA质量分率、塔顶MAA质量分率、塔顶冷凝器热负荷以及塔釜再沸器热负荷的灵敏度分析，优化结果如下表2-12。表2-12MMA精制塔T0303摩尔回流比灵敏度分析表摩尔回流比塔顶MMA质量分率塔顶MAA质量分率塔顶冷凝器热负荷（KW）塔釜再沸器热负荷（KW）0.10.9982027640.00178960679-180130.09167491.0290.150.9985626290.00142973709-188245.768175615.8450.20.998925070.00106729125-196354.44183735.4260.250.9992792480.000713108328-204458.385191851.880.30.9995837430.000408609116-212567.265199973.1630.310.9996346280.000357722989-214223.162201631.420.350.9997895560.000202792783-220694.085208109.3220.40.9998984969.38513182E-05-228841.111216261.4510.450.999948744.3606992E-05-237001.168224424.1230.50.9999711862.1160352E-05-245167.687232591.8270.550.9999814721.08739689E-05-253336.729240760.9610.60.9999864435.90394222E-06-261507.693248932.4060.650.9999889673.37920473E-06-269679.177257104.1390.70.9999903182.02834431E-06-277850.92265276.0080.750.9999910771.2700775E-06-286022.799273447.9550.80.9999915218.25618338E-07-294194.753281619.9470.850.9999917925.547944E-07-302366.749289791.9660.90.9999919633.83947204E-07-310538.772297964.0020.950.9999920752.72770646E-07-318710.809306136.048图2-11摩尔回流比灵敏度分析图分析上述图2-11可知，随摩尔回流比的增加，分离效果提高，但总能耗增加，综合考虑，我们选取MMA精制塔T0303的摩尔回流比为0.5。

第三章物料衡算与能量衡算物料衡算物料衡算分别取MMA提纯塔T0302、MMA精制塔T0303、氧化酯化反应器R0301以及全车间作为系统，衡算结果如表MMA提纯塔T0302表3-1T0302物料衡算流股输入输出031103120313温度/℃169.264159.091181.727压力/bar767蒸汽分率010摩尔流量/(kmol/h)298.787199.26999.5181质量流量/(kg/h)139073952.939954.04体积流量/(m3/h)18.1971193.513.574组分质量流量/(kg/h)MTBE2.23E-062.23E-064.24E-22MEOH0.02991220.02991229.45E-31IB0.0005860310.0005860318.94E-33Water3507.083506.490.58719DME3.51E-073.51E-079.17E-43DIB0.01753461.26E-050.0175221TBA1.84E-051.84E-056.65E-18MSBE25.130625.13063.25E-08H2S2.53E-1300O21.35E-1900N28.84E-1900MAL31.651731.65172.14E-07CO27.11E-1400MMA10301.5389.6239911.89MAA41.54580.0024013741.5434总计/(kg/h)1390713906.97误差/(kg/h)0.03进出物流总质量差0.03kg/h，误差在工程允许范围之内，可认为进出物料守恒。MMA精制塔T0303表3-2T0303物料衡算流股输入输出031303140315温度/℃181.727124.421158.901压力/bar723蒸汽分率000摩尔流量/(kmol/h)99.518198.36981.14827质量流量/(kg/h)9954.049845.79108.254体积流量/(m3/h)13.57412.0510.13327组分质量流量/(kg/h)MTBE4.24E-2200MEOH9.45E-3100IB8.94E-3300Water0.587190.5869650.00022488DME9.17E-4300DIB0.01752210.0171570.000365038TBA6.65E-1800MSBE3.25E-083.25E-081.70E-15H2S000O2000N2000MAL2.14E-072.14E-071.67E-13CO2000MMA9911.899844.867.091MAA41.54340.38045641.1629总计/(kg/h)9954.0409954.044误差/(kg/h)0.004进出物流总质量差0.004kg/h，误差在工程允许范围之内，可认为进出物料守恒。氧化酯化反应器R0301表3-3R0301物料衡算流股输入输出03010302温度/℃7474压力/bar11蒸汽分率10.97摩尔流量/(kmol/h)725671.042质量流量/(kg/h)25968.725968.7体积流量/(m3/h)20925.818786.8组分质量流量/(kg/h)MTBE121.352121.352MEOH5423.211965.38IB295.893295.893Water905.5622849.68DME25.831825.8318DIB0.01823430.0182343TBA1.015051.01505MSBE331.813331.813H2S0.07222710.0722271O22533.55806.969N28450.398450.39MAL7734.04170.166CO2145.963145.963MMA010804.2MAA00总计/(kg/h)25968.725968.7误差/(kg/h)0进出物流总质量差为0，进出物料守恒。全车间物料衡算表3-4全车间物料衡算流股输入输出0301030803060310031203140315温度/℃74177.5485139.39159.091124.421158.901压力/bar19.5157623蒸汽分率1011100摩尔流量/(kmol/h)72581.6811355.15100199.26998.36981.14827质量流量/(kg/h)25968.71528.2210690.62899.413952.939845.79108.254体积流量/(m3/h)20925.81.874705.0381193.512.0510.13327组分质量流量/(kg/h)MTBE5423.21053.576967.77462.23E-0600MEOH295.8935.59E-42443.5391521.810.0299100IB905.5620160.596135.2960.0005800Water25.83181451.89123.627749.5873506.490.586960.00022DME0.01823016.78859.043293.51E-0700DIB1.0150500.000698.47E-091.26E-050.017150.00036TBA331.81300.128180.886841.84E-0500MSBE0.07222089.5402217.14225.130600H2S2533.5500.058970.01324000O28450.390559.4166.72664000N27734.0408363.1587.2419000MAL145.96376.33833.3406975.379131.651700CO200374.07228.3224000MMA00502.4710.17741389.6239844.867.091MAA25968.700.252480.003500.002400.3804541.1629总计/(kg/h)27496.9227496.98误差/(kg/h)0.06进出物流总质量差0.06kg/h，误差在工程允许范围之内，可认为进出物料守恒。能量衡算脱盐水塔T0301表3-5T0301负荷计算表CONDENSERREBOILERHeatdutyGcal/hr-2.4732.914530066Q=0.442Gcal/hrW=0表3-6T0301物流焓变计算表INOUTStream0309022103100311TemperatureC49.9177.6-79.9171.4Pressurebar79.577VaporFrac0.008000MoleFlowkmol/hr220.89881.386100202.284MassFlowkg/hr12488.6771518.8862257.73811749.825VolumeFlowl/min337.81831.00937.174257.99EnthalpyGcal/hr-17.167-5.27-6.583-15.413ΣHGcal/hr-22.437-21.996表3-7T0301能量平衡计算表QGcal/hrWGcal/hrΣHinGcal/hrΣHoutGcal/hr0.4420-22.437-21.996Q+W=0.442Gcal/hrΣHout-ΣHin=0.441Gcal/hrMMA提纯塔T0302表3-8T0303物流焓变计算表INOUTStream031103120313TemperatureC171.4151.9181.7Pressurebar767VaporFrac000MoleFlowkmol/hr202.284106.22796.057MassFlowkg/hr11749.8252148.5629601.262VolumeFlowl/min257.9942.563218.207EnthalpyGcal/hr-15.413-7.047-8.354ΣHGcal/hr-15.413-15.401表3-10T0303负荷计算表CONDENSERREBOILERHeatdutyGcal/hr-5.3485.360Q=0.012Gcal/hrW=0表3-11T0303能量平衡计算表QGcal/hrWGcal/hrΣHinGcal/hrΣHoutGcal/hr00-15.413-15.401Q+W=0.012Gcal/hrΣHout-ΣHin=0.012Gcal/hr

第四章自动控制与仪表设计依据表4-1自动控制设计依据标准名称标准号《自动化仪表选型设计规定》HG/T20507-2014《化工厂初步设计文件内容深度规定》HG/T20688-2000《过程测量与控制仪表的功能标志及图形符号》HG/T20505-2014《过程检测和控制流程图用图形符号和文字代号》GB2625-1981《化工工厂初步设计文件内容深度规定》HG/T20688-2000《化工工艺设计施工图内容和深度统一规定》HG/T20519-2009《管道仪表流程图隔热、保温、防火和隔声代号》HG20559.6-1993设备的简单与复杂控制方案泵的控制方案对于本项目，选用的大多数泵为离心泵。对于液体离心泵的调节，通常情况下有三种调节方法，分别是直接调节法、改变泵的转速以及改变旁路回流量。对于本工厂所使用的泵，采用的均是直接调节法，即通过改变管路节流阀的开度，从而改变管路特性曲线，以达到控制的目的。直接调节法相对于其他两种调节方法，简便易行，适用于大多数情况。具体控制方案如图4-1：图4-1离心泵具体控制方案图换热器的控制方案该工艺采用将冷物流设置为旁路的控制方案。当冷物流出口温度过高时，通过调整旁路阀门的开度来减少换热量，一次稳定冷物流的温度。工艺物流间换热控制如图4-2：图4-2工艺物流间换热器控制方案图分流器、混合器及相分离器的控制分流器、混合器的控制为液位控制，并包括压力和温度指示。液位控制通过测量液位高度的最大最小值来控制调节阀，以此来控制罐子的进出液体流量来达到控制的目的，防止液相过满或不足，压力和温度指示仪表可检测罐内压力与温度，维护安全生产，具体控制方案如图4-3，4-4：图4-3混合器控制方案图4-4分离器控制方案相分离器也具有液位控制，与分流混合器同理，不再赘述，并在顶部蒸出气相，因此气相管路设置压力、流量检测与控制，调节压力。具体控制方案如图4-5：图4-5相分离器控制方案压缩机的控制对于本项目来说，主要使用的压缩机为离心式。喘振是压缩机安全运行的隐患所谓喘振，就是当压缩机的运行点流量值低于其极限流量值时所发生的流量逆向现象。喘振会使压缩机出口流量、压力不稳定，喘振会严重损坏压缩机机体，继而产生严重后果。因此需对喘振现象进行防范和控制。本项目设计中采用离心式压缩机，产生周期性气体振荡现象为“喘振”。因此可以采用控制旁路流量来防止喘振。具体控制方案如图4-6：图4-6防喘振控制系统控制方案塔控制常规精馏塔的稳定操作需要对塔压、回流罐液位、塔釜液位、塔温等被控变量进行严格控制。精馏塔的控制从以上各个变量的控制加以考虑。压力控制：精馏塔的压力波动对于精馏塔的分离效果有较大的影响，因此需要控制压力。由于系统中精馏塔均为气相出料，选择塔顶气相采出量为操纵变量。温度控制：在塔压一定的情况下，塔顶、塔釜产品的纯度仅取决于温度。因此根据工艺上对塔顶、塔釜产品的纯度要求，采用不同的控制方案：（1）精馏段质量指标控制：若塔顶产品要求高，则采用精馏段控制方案，即通过调节冷却介质的流量来控制塔顶温度，以保证塔顶产品的纯度。（2）提馏段质量指标控制：若塔釜产品要求高，则采用提馏段控制方案，即通过调节加热蒸汽的流量来控制塔釜的温度，以保证塔釜产品的纯度。液位控制：为保证整塔的物料平衡，故需要对塔釜液位及塔顶回流罐液位进行控制。塔釜液位是通过调节塔釜出料量来控制，而塔顶回流罐的液位是通过调节塔顶液体回流量来控制的。为了了解塔内的操作情况，在必要的地方加装温度、压力测量指示仪表，并将信号送入到计算机系统。对于本项目来说，塔器是使用喷淋塔，其控制方案包括塔底设置液位控制，使泵抽液口位于液位计以下，抽液进行喷淋，塔顶入口物料处设置压力控制，调节进入物料量、压力、温度显示仪表保障安全生产，在塔出口物料处设置物料流量控制。具体控制方案如图4-7：图4-7甲醇回收塔控制方案

第五章环境评价设计标准表5-1环境保护设计依据名称标准号《化工工厂初步设计文件内容深度规定》HG/T20688-2000《地表水环境质量标准》GB3838-2002Ⅲ水质标准《地下水质量标准》GB/T14848-93Ⅲ类标准《工业企业厂界噪声标准》GB12348-2008Ⅲ类标准《城市区域环境噪声标准》GB3096-2008二类标准《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996二级标准值《污水综合排放标准》GB8978-2002一级标准《环境空气质量标准》GB3095-2012《声环境质量标准》GB3096-2008《地表水环境质量标准》GB3838-2002《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006三废一览表表5-2三废排放总表三废名称废气废液废固总量27076.911m3/h9.722m3/h270t/a

表5-3废液排放一览表序号废水名称组成特性数据排放去向处理方法排放源物质速率kg/h温度℃压力/bar排放量m3/h排放方式1甲醇精馏塔冷却水甲醇44.3659101.920.36354连续送至公用工程直排废水分流器二异丁烯66.0076叔丁醇42.928H2O126.59552生活污水COD———15间歇送至园区内的污水处理站分解处理生活区氨氮—SS—3异丁烯精馏塔冷却水MTBE151.6571174连续送至公用工程直排废水分流器甲醇121.708异丁烯38.423水78.887表5-4废气排放表序号废气名称组成特性数据排放去向处理方法排放源物质速率kg/h温度℃压力/bar排放量m3/h排放方式1甲基丙烯醛闪蒸废气N237405.2620152381.23连续脱碳装置脱碳闪蒸罐O26707.878CO21072.359表5-5废固排放表序号废固名称组成特性数据排放去向处理方法排放源物质速率kg/h温度℃压力/bar排放量t/a排放方式1污水处理站污泥有机物———190连续送资质单位处理分解处理污水处理站N—P—2生产包装物生产包装物———150间歇送资质单位处理降解生产区3生活垃圾生活垃圾———35间歇送至垃圾处理站降解生活区废气处理本项目废气中含有比较多的MTBE、MAL等有机物，经塔顶管道收集后进行处理方可排放。本项目采用消除法处理有机废气，主要是通过化学或者生物反应，用光、热、催化剂和微生物等将有机物转化成二氧化碳和水，主要包括热氧化、催化燃烧、生物氧化、电晕法、等离子体分解法、光分解法等。废液处理本工程产生的污水主要分为冷却水、生活污水、地面洗水和雨水。冷却水处理冷却水进入MTBE裂解工段的喷淋塔中，使物料降温，废水中的冷却水，直接送回公用工程中。生活污水处理本项目拟采用深井曝气处理生活污水。深井曝气是以一深井为曝气池的高效率活性污泥工艺，井直径1m~6m，深度50m~100m。一般利用废井进行改造，投资费用较低。深井曝气具有很高的充痒能力，并能维持很高的混合液污泥浓度，处理效率较普通曝气法提高约5倍，电耗节省40％-50％。其主要优点是高效、低耗、占地少，是目前国内推广应用较好的生活污水处理方法。其他污水处理装置雨水系统接受本项目污染区的后勤雨水和生产装置其他地区没有污染的雨水，以重力流的形式分散、就近排入厂区的排水系统。废固处理本项目产生的失活催化剂统一由厂家回收进行脱碳、活化等再生处理，从而加以继续利用，其余废固送往垃圾处理站或有资质的企业进行回收处理。项目职工日常生活垃圾实行袋装化管理，定点封闭储存，及时清运，送入垃圾处理中心。锅炉燃烧后将产生大量的灰渣，可用于制造水利、砖和耐火材料。噪声控制本项目主要噪声污染源有压缩机等大型转动设备及锅炉安全阀排气、锅炉事故各排气门及高压气体放空的气流动力噪声，设计主要从噪声源、传播途径和受声体三方面采取措施，具体措施如下：（1）设计中尽可能选用低噪声设备，对单机噪声较大的设备如空气鼓风机要求设备本体带消音器及隔声罩；对噪声大的压缩机、空气透平压缩机、汽轮机、循环水泵等采取必要的减振措施，另外，将这些设备布置在相对封闭的厂房内，在厂房内加隔音设施及吸音材料。（2）针对管路噪声，设计时尽量防止管道拐弯、交叉、截面剧变和T型汇流；对与机、泵等振源相连接的管线，在靠近振源处设置软接头，以隔断固体传声；在管线穿越建筑物的墙体和与金属桁架接触时，采用弹性连接。（3）在厂区、车间周围和车间与办公楼之间种植草皮、树木，布置盆景架等美化建设可以起到吸收声波、减少声反射和隔声降噪等作用。（4）加强环境监督管理是降低噪声的有效方法之一，要加强对高噪声设备的管理和维护。随着设备使用年限的增加，有些设备噪声级可能有所增加，故应在有关环保人员的统一管理下，定期检查、监测，发现噪声超标，要及时治理并增加相关操作工人的个人防护。（5）做好厂区及厂界附近的植树绿化工作，种植高大乔木以及灌木等，以形成隔声带。采取以上措施后，厂区噪声源衰减到厂界后噪声值大大减小，项目采取的噪声治理措施具有可行性。

第六章安全性预评价评价范围山东淄博齐鲁石化工业园区“70kt/a甲基丙烯酸甲酯”项目涉及的物料、生产设备、生产过程、储存设施、公用工程和安全生产条件等。主要危险及