年產(chǎn)10萬(wàn)噸乙二醇化工廠工藝設(shè)計(jì)

喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請(qǐng)放心下載，，有疑問(wèn)咨詢QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請(qǐng)放心下載，，有疑問(wèn)咨詢QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 年產(chǎn)10萬(wàn)噸乙二醇化工廠工藝設(shè)計(jì) 11 目錄 第一章 總說(shuō)明 1 1.1項(xiàng)目概況 1 1.2設(shè)計(jì)依據(jù) 1 1.3設(shè)計(jì)思想及原則 1 1.4項(xiàng)目建設(shè)意義 1 1.5建設(shè)規(guī)模及產(chǎn)品方案 2 1.5.1 建設(shè)規(guī)模 2 1.5.2 乙二醇 2 1.5.3 碳酸二甲酯（DMC） 4 1.6 廠址概況 5 第二章 總圖設(shè)計(jì) 7 2.1 設(shè)計(jì)依據(jù) 7 2.2 設(shè)計(jì)范圍 7 2.3廠址概況 7 2.4 廠區(qū)布置方案 7 2.4.1 總體布置原則 7 2.4.2 工廠組成 8 2.4.3 總平面布置 9 第三章 車間平面布置 11 3.1 廠區(qū)平面布置理念 11 3.2 酯化工段 11 3.2.1整體布置 11 3.2.2設(shè)備設(shè)計(jì) 12 3.2.3車間布置圖 12 3.3 羰化工段 12 3.3.1整體布置 12 3.3.2設(shè)備設(shè)計(jì) 12 3.3.3車間布置圖 13 3.4加氫工段 13 3.4.1整體布置 13 3.4.2設(shè)備設(shè)計(jì) 13 3.4.3車間布置圖 14 3.5 精餾工段 14 3.5.1整體布置 14 3.5.2設(shè)備設(shè)計(jì) 14 3.5.3車間布置圖 14 第四章 化工工藝方案的選擇及論證 16 4.1 總論 16 4.2 工藝流程簡(jiǎn)介 16 4.3 工藝路線的產(chǎn)品工藝的選擇與論證 17 4.3.1 主體工藝路線選擇 18 4.3.2 DMC分離工藝選擇 18 4.3.3 乙二醇分離工藝選擇 19 4.4 結(jié)論 20 第五章 物料衡算 21 5.1. 物料衡算概述 21 5.2 各工段物料衡算 21 5.2.1 酯化工段 21 5.2.2 羰化工段 21 5.2.3加氫工段 21 5.2.4精餾工段 21 5.3系統(tǒng)物料衡算 21 第六章 能量衡算 22 6.1 能量衡算的目的 22 6.2 能量衡算可以解決的問(wèn)題 22 6.3 能量衡算遵循的原則 22 6.4 系統(tǒng)能量衡算 23 第七章 熱量集成技術(shù)與節(jié)能技術(shù) 24 7.1 概述 24 7.2 全流程能流信息匯總 25 7.2.1 工藝?yán)錈嵛锪鲄R總 25 7.2.2 公用工程冷熱物流匯總 26 7.2.3 熱量目標(biāo) 27 7.3 全局優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò) 29 第八章 設(shè)備設(shè)計(jì)與選型 31 8.1 概述 31 8.2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與依據(jù) 31 8.3 設(shè)備設(shè)計(jì)步驟 32 8.4 設(shè)備一覽表 32 第九章 布置與配管 33 9.1 設(shè)計(jì)依據(jù) 33 9.2 設(shè)備布置原則 33 9.3 管道的布置原則 34 9.3.1 管道鋪設(shè)原則 34 9.3.2 泵的管道布置 35 9.3.3 換熱器的管道布置 35 9.3.4 塔的管道布置 35 9.3.5 管廊的管道布置 36 9.3.6 其他管道布置 36 9.4 配管 36 9.4.1 管徑的一般要求 36 9.4.2 管徑的設(shè)計(jì)依據(jù) 37 9.4.3 管道編號(hào)說(shuō)明 37 第十章 自動(dòng)控制與儀表 39 10.1 概述 39 10.2 設(shè)計(jì)依據(jù) 39 10.3 設(shè)計(jì)原則 39 10.4 測(cè)量?jī)x表的選擇 40 10.4.1 壓力測(cè)量?jī)x表 40 10.4.2 流量測(cè)量?jī)x表 40 10.4.3 溫度測(cè)量?jī)x表 40 10.4.4 液位測(cè)量?jī)x表 40 10.5 自動(dòng)控制 41 10.5.1 進(jìn)料量的控制 41 10.5.2 反應(yīng)器控制方案 41 第十一 章電氣工程 44 11.1 設(shè)計(jì)范圍 44 11.2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范 44 11.3 設(shè)計(jì)原則 44 11.4 電力負(fù)荷等級(jí)及供電要求 44 11.4.1 負(fù)荷等級(jí) 44 11.4.2 用電要求 45 11.5 變電所設(shè)計(jì) 45 11.6 危險(xiǎn)區(qū)域劃分和設(shè)備選擇 46 11.6.1 標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范 46 11.6.2 危險(xiǎn)區(qū)域設(shè)備選擇 46 11.7 防雷、接地、防靜電措施 47 11.8 繼電保護(hù)的選擇與整定 48 11.9 照明系統(tǒng)設(shè)計(jì) 48 11.9.1 設(shè)計(jì)范圍 48 11.9.2 設(shè)計(jì)原則 48 11.9.3 照明供電及控制 48 第十二章 電信工程 50 12.1 設(shè)計(jì)概述 50 12.2 設(shè)計(jì)依據(jù) 50 12.3 設(shè)計(jì)方案 50 12.3.1 行政管理電話系統(tǒng) 50 12.3.2 生產(chǎn)調(diào)度電話 50 12.3.3 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) 51 12.3.4 擴(kuò)音對(duì)講系統(tǒng) 51 12.3.5 監(jiān)控系統(tǒng) 51 12.3.6 無(wú)線對(duì)講系統(tǒng) 51 12.3.7 全廠電信網(wǎng)路 51 第十三章 土建 52 13.1 設(shè)計(jì)依據(jù) 52 13.2 土建設(shè)計(jì)要求 52 13.3 廠區(qū)地理情況 53 13.4 建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 53 13.4.1 設(shè)計(jì)范圍 53 13.4.2設(shè)計(jì)原則 53 13.4.3 設(shè)計(jì)方案 54 第十四章 給排水系統(tǒng) 58 14.1 概述 58 14.2 設(shè)計(jì)范圍 58 14.3 設(shè)計(jì)規(guī)定 58 14.4 設(shè)計(jì)原則 58 14.5 設(shè)計(jì)依據(jù) 59 14.5.1 廠址氣候情況 59 14.5.2 水質(zhì) 59 14.6 給水系統(tǒng) 59 14.6.1 生水系統(tǒng) 60 14.6.2 生活用水系統(tǒng) 60 14.6.3 工藝用水系統(tǒng) 61 14.6.4 循環(huán)冷卻水系統(tǒng) 62 14.6.5 鍋爐用水 63 14.6.6 消防用水 63 14.6.7 雜用系統(tǒng) 64 14.6.8 廠區(qū)給水匯總 64 14.7 排水系統(tǒng) 64 14.7.1 生活污水排放系統(tǒng) 65 14.7.2 生產(chǎn)廢水排放系統(tǒng) 65 14.7.3 冷卻水排放系統(tǒng) 66 14.7.4 雨水排放系統(tǒng) 66 14.7.5 非正常排水 67 14.7.6 排水匯總表 67 14.8 節(jié)水措施 68 第十五章 供熱工程 69 15.1 概述 69 15.2 設(shè)計(jì)依據(jù) 69 15.3 設(shè)計(jì)原則 69 15.4 蒸汽系統(tǒng)供熱能力的要求 70 15.5 初步設(shè)計(jì)方案 71 15.5.1 設(shè)計(jì)概述 71 15.5.2 需要蒸汽的換熱設(shè)備 71 15.5.3 蒸汽冷凝水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 72 15.5.4 供熱系統(tǒng)配套設(shè)施 72 15.5.5 鍋爐給水系統(tǒng) 73 第十六章 采暖通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié) 74 16.1 設(shè)計(jì)概述 74 16.2 設(shè)計(jì)依據(jù) 74 16.3 當(dāng)?shù)貧夂?74 16.4 設(shè)計(jì)參數(shù) 75 16.5 設(shè)計(jì)方案 75 16.5.1 采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì) 75 16.5.2 通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 76 16.5.3 空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng) 77 第十七章 環(huán)境保護(hù) 78 17.1 設(shè)計(jì)依據(jù) 78 17.2 主要污染物 78 17.2.1 三廢來(lái)源及排放量 81 17.2.2 三廢排放組成 81 17.3 前期建設(shè)環(huán)境保護(hù)措施 82 17.3.1 水處理方案 82 17.3.2 水土流失的防治 83 17.3.3 粉塵的防治 83 17.3.4施工噪聲影響減緩措施 83 17.3.5 固體廢棄物處理措施 83 17.4 運(yùn)營(yíng)期間環(huán)境保護(hù)措施 83 17.4.1 水污染防治 83 17.4.2 大氣環(huán)境保護(hù) 84 17.4.3 固體廢棄物的處理措施 84 17.4.4 噪聲污染防治措施 84 17.5 綠化 85 第十八章 維修 86 18.1 設(shè)計(jì)依據(jù) 86 18.2 設(shè)計(jì)原則 86 18.3 維修體制概述 86 18.4 廠內(nèi)日常檢修與維護(hù) 86 18.4.1 巡回檢查 86 18.4.2 同步檢修與協(xié)同檢修 86 18.5 設(shè)備維護(hù)與檢修 87 18.5.1維修基本途徑 87 18.5.2 維修基本內(nèi)容 88 第十九章 儲(chǔ)存與運(yùn)輸 89 19.1 設(shè)計(jì)概述 89 19.2 設(shè)計(jì)依據(jù) 89 19.3 儲(chǔ)存系統(tǒng) 89 19.3.1 原料儲(chǔ)存 89 19.3.2 產(chǎn)品儲(chǔ)存 89 19.3.3 安全措施 90 19.4 運(yùn)輸系統(tǒng) 91 19.4.1 原料運(yùn)輸 91 19.4.2 產(chǎn)品運(yùn)輸 91 19.4.3 運(yùn)輸路線布置 91 第二十章 消防工程 92 20.1 涉及范圍 92 20.2 設(shè)計(jì)依據(jù) 92 20.3 設(shè)計(jì)原則 92 20.4 生產(chǎn)火災(zāi)危險(xiǎn)特性 93 20.4.1 乙二醇生產(chǎn)車間的特性 93 20.4.2 乙二醇裝置區(qū)主要危險(xiǎn)、有害因素分布 93 20.5 消防安全措施 95 20.5.1 基礎(chǔ)消防措施 95 20.5.2 火警探測(cè)系統(tǒng) 95 20.5.3 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng) 95 20.5.4 緊急停車和安全聯(lián)鎖 96 20.6 消防系統(tǒng) 96 20.6.1 穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng) 96 20.6.2 中壓系統(tǒng)和高壓系統(tǒng) 96 20.6.3 消防管網(wǎng)布置 97 20.6.4 消防水炮和消火栓 97 20.6.5 消防站 97 第二十一章 勞動(dòng)安全與工業(yè)安全 99 21.1 概述 99 21.2 依據(jù) 99 21.3 職業(yè)安全 100 21.3.1 工業(yè)毒物 100 21.3.2 燃燒與爆炸 101 21.3.3 噪聲 101 21.3.4 腐蝕 102 21.4 工業(yè)安全 103 21.4.1 車間的衛(wèi)生特征分級(jí) 103 21.4.2 工作場(chǎng)所 104 21.4.3 輔助用室 104 21.4.4 浴室、存衣室、盥洗室的設(shè)置 105 第二十二章 經(jīng)濟(jì)分析 107 22.1 工程概況 107 22.2 設(shè)計(jì)依據(jù) 107 22.3 投資估算 107 22.3.1 估算依據(jù) 107 22.3.2 估算方法說(shuō)明 108 22.3.3 投資的一般構(gòu)成 108 22.3.4 建設(shè)投資估算 109 22.3.5 流動(dòng)資金 120 22.3.6 建設(shè)期貸款利息 120 22.3.7 項(xiàng)目投入總投資匯總 121 22.4 資金籌措 121 22.4.1 銀行貸款還款方式 121 22.4.2 資金籌措計(jì)劃 122 22.4.3 投資規(guī)模 122 22.5 成本估算 122 22.5.1編制依據(jù)及成本估算方法 122 22.5.2 外購(gòu)原材料費(fèi) 123 22.5.3 外購(gòu)燃料及動(dòng)力費(fèi) 123 22.5.4 工資及福利費(fèi) 124 22.5.5 修理費(fèi) 126 22.5.6 折舊費(fèi) 126 22.5.7 攤銷費(fèi) 127 22.5.8 財(cái)務(wù)費(fèi)用 127 22.5.9 其他費(fèi)用 128 22.5.10 總成本費(fèi)用估算表 128 22.5.11 經(jīng)營(yíng)成本費(fèi)用估算表 129 22.5.12 產(chǎn)品單耗估算 129 22.6 銷售收入及稅金計(jì)算 130 22.6.1 銷售收入估算 130 22.6.2 稅金估算 131 22.7 財(cái)務(wù)評(píng)價(jià) 132 22.7.1 現(xiàn)金流量表 132 22.7.2 損益及利潤(rùn)分配估算表 134 22.7.3 贏利能力分析指標(biāo) 136 22.8 不確定性分析 137 22.8.1 盈虧平衡點(diǎn)分析 137 22.8.2 敏感性分析 138 第一章 總說(shuō)明 1.1項(xiàng)目概況 【項(xiàng)目名稱】10萬(wàn)噸/年煤制乙二醇生產(chǎn)裝置建設(shè)項(xiàng)目 【建設(shè)單位】有限公司 【企業(yè)性質(zhì)】國(guó)有企業(yè) 1.2設(shè)計(jì)依據(jù) （1） （2）《化工廠初步設(shè)計(jì)深度規(guī)定》 HG/T 20688-0 （3）《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》，《中華人民共和國(guó)勞動(dòng)安全法》 等相關(guān)法規(guī) （4）有關(guān)的氣象，水文，交通，環(huán)保等資料 1.3設(shè)計(jì)思想及原則 （1）本項(xiàng)目的目標(biāo)是為一大型綜合化企業(yè)設(shè)計(jì)一座采用清潔生產(chǎn)工藝制取乙二醇的分廠； （2）項(xiàng)目的建設(shè)必須遵守國(guó)家政策、法規(guī)、安全條例，符國(guó)家化工行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)； （3）選擇的工藝技術(shù)應(yīng)該成熟、可行，確保操作運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，能長(zhǎng)期運(yùn)行； （4）在保證工藝生產(chǎn)安全、可靠的前提下，盡量使所選擇的設(shè)備和材料實(shí)現(xiàn)國(guó)有化； （5）廠區(qū)布置合理，在滿足有關(guān)安全、防火的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范條件下，合理控制投資； （6）充分考慮當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境保護(hù)和員工安全保護(hù)要求； （7）通過(guò)比較選擇最優(yōu)方案，合理規(guī)劃投資，制定長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)計(jì)劃。 1.4項(xiàng)目建設(shè)意義 目前，我國(guó)乙二醇產(chǎn)品主要用于生產(chǎn)聚酯、防凍液、粘合劑、油漆溶劑、耐寒潤(rùn)滑油、表面活性劑和聚酯多元醇等。其中聚酯是我國(guó)乙二醇的主要消費(fèi)領(lǐng)域，其消費(fèi)量約占國(guó)內(nèi)總消費(fèi)量的94.0%，另外約6.0%用于防凍劑、粘合劑、油漆溶劑、耐寒潤(rùn)滑油、表面活性劑以及聚酯多元醇等。近年來(lái)，我國(guó)聚酯（包括聚酯纖維、聚酯樹(shù)脂和薄膜等）的生產(chǎn)發(fā)展很快，0年生產(chǎn)能力只有595萬(wàn)噸， 8年我國(guó)聚酯的產(chǎn)量約1730萬(wàn)噸，對(duì)乙二醇的需求量約636萬(wàn)噸；0年聚酯的產(chǎn)量將達(dá)到約1900萬(wàn)噸，屆時(shí)對(duì)乙二醇的需求量將達(dá)到約665萬(wàn)噸。加上在防凍劑以及其他方面的消費(fèi)量，預(yù)計(jì)我國(guó)乙二醇的總需求量，0年將達(dá)到約710萬(wàn)噸。 雖然我國(guó)乙二醇生產(chǎn)能力和產(chǎn)量增長(zhǎng)較快，但仍不能滿足國(guó)內(nèi)聚酯等日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求，每年都得大量進(jìn)口，且進(jìn)口量呈逐年增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。5年我國(guó)乙二醇進(jìn)口量只有20.54萬(wàn)噸，0年進(jìn)口量突破100萬(wàn)噸達(dá)到104.97萬(wàn)噸，8年更是增加到486.72萬(wàn)噸，進(jìn)口依存度高達(dá)72.26%。 我廠以甲醇廠生產(chǎn)的合成氣為原料，并購(gòu)進(jìn)原料一氧化氮，生產(chǎn)碳酸二甲酯（DMC）和乙二醇（EG）。 本廠的優(yōu)勢(shì)在于：甲醇原料供應(yīng)充足，可集團(tuán)內(nèi)部供應(yīng)，無(wú)需外購(gòu)，節(jié)約原料成本；廠區(qū)位置的土地不占用耕地、軍事基地等；工程地質(zhì)條件很好，地貌相對(duì)平整，有利于控制土建工程成本；水文地質(zhì)條件較好，項(xiàng)目所需的工業(yè)用水和生活用水可以得到保證；交通運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)設(shè)施條件很好，需要建設(shè)的連接廠區(qū)與規(guī)劃區(qū)道路很短；廠區(qū)內(nèi)電力供應(yīng)充足，保障工業(yè)生產(chǎn)的需要；廠址距目標(biāo)市場(chǎng)相對(duì)較近，可以有效地控制產(chǎn)品運(yùn)輸成本；項(xiàng)目的建設(shè)一方面將獲得國(guó)家西部開(kāi)發(fā)的方針、政策的指導(dǎo)和鼓勵(lì)，同時(shí)有優(yōu)惠政策；另一方面，有有利于推動(dòng)西部開(kāi)發(fā)工作在地區(qū)的良好實(shí)施，是一個(gè)理想的建廠環(huán)境。 本項(xiàng)目符合國(guó)家節(jié)能與環(huán)保的產(chǎn)業(yè)政策，符合國(guó)家西部大開(kāi)發(fā)的戰(zhàn)略規(guī)劃；不僅能夠提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)企業(yè)發(fā)展，而且對(duì)于變資源優(yōu)勢(shì)為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)全區(qū)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，都具有十分重大的意義；同時(shí)能給國(guó)家及建設(shè)單位帶來(lái)巨大的商機(jī)及經(jīng)濟(jì)效益，前景一片廣闊。 1.5建設(shè)規(guī)模及產(chǎn)品方案 1.5.1 建設(shè)規(guī)模 本廠以煤制甲醇產(chǎn)的甲醇為主要原料，設(shè)計(jì)年產(chǎn)乙二醇達(dá)到10萬(wàn)噸，主要用于生產(chǎn)高純度乙二醇（要求達(dá)到0.998以上），副產(chǎn)物為精細(xì)化工品碳酸二甲酯（DMC）。其中乙二醇產(chǎn)量為10萬(wàn)t/a，DMC產(chǎn)量為6332.5 t/a。 1.5.2 乙二醇 1.5.2.1 產(chǎn)品名稱 【化學(xué)名稱】：乙二醇 【商品名稱】：乙二醇 【分子式】：(CH2OH)2 【結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式】：HOCH2CH2OH 1.5.2.2 產(chǎn)品理化性質(zhì) （1）產(chǎn)品的物理性質(zhì) 乙二醇又名“甘醇”、“1，2-亞乙基二醇”，簡(jiǎn)稱EG。乙二醇是無(wú)色無(wú)臭、有甜味液體，對(duì)動(dòng)物有毒性，人類致死劑量約為1.6g/kg。乙二醇能與水、丙酮互溶，但在醚類中溶解度較小。用作溶劑、防凍劑以及合成滌綸的原料。 表1.1 乙二醇主要物理性質(zhì) 分子式 C2H6O2 分子量 62.07 物理性質(zhì) 無(wú)色、無(wú)臭、有甜味粘稠液體 沸點(diǎn)，℃ 197.85 相對(duì)密度，g/ml 1.1155(水=1，20℃)； 2.14（空氣=1） 冰點(diǎn)，℃ -13.2 凝固點(diǎn)，℃ -12.6 自燃溫度，℃ 418 爆炸極限，％（V） 32-15.3 閃點(diǎn)，℃ 111 （2）產(chǎn)品的化學(xué)性質(zhì) 由于分子量低，性質(zhì)活潑，可起酯化、醚化、醇化、氧化、縮醛、脫水等反應(yīng)。乙二醇與無(wú)機(jī)或有機(jī)酸反應(yīng)生成酯；乙二醇在催化劑（二氧化錳、氧化鋁、氧化鋅或硫酸）作用下加熱，可發(fā)生分子內(nèi)或分子間失水；乙二醇能與堿金屬或堿土金屬作用形成醇鹽；乙二醇的溶解能力很強(qiáng)，但它容易代謝氧化，生成有毒的草酸。 1.5.2.3 產(chǎn)品規(guī)格 表1.2 乙二醇產(chǎn)品規(guī)格表 指標(biāo)名稱 指標(biāo) 優(yōu)級(jí)品 一級(jí)品 合格品 外觀 無(wú)色透明 無(wú)機(jī)械雜質(zhì) 無(wú)色透明 無(wú)機(jī)械雜質(zhì) 無(wú)色或微黃色 無(wú)機(jī)械雜質(zhì) 色度（鉑—鈷） 加熱前，號(hào) ≤ 加鹽酸加熱后 ≤ 5 20 15 — 40 — 密度（20℃），g/cm3 1.1128~1.1138 1.1125~1.1140 1.1120~1.1150 沸程（在0℃，0.10133MPa） 初餾點(diǎn)，℃ ≥ 干點(diǎn)，℃ ≤ 196 195 193 204 水分，% ≤ 0.1 0.2 — 酸度（以乙酸計(jì)），% ≤ 0.002 0.005 0.01 鐵含量（以Fe計(jì)），% ≤ 0.00001 0.0005 — 灰分，% ≤ 0.001 0.002 — 二乙二醇和三乙二醇，% ≤ 0.1 1.0 — 醛含量（以甲醛計(jì)），% ≤ 0.001 — 紫外透光率，% 220 nm ≥ 275 nm ≥ 350 nm ≥ 70 90 98 — 1.5.2.4 產(chǎn)品用途 （1）一般用途 乙二醇是一種重要化工基礎(chǔ)原料，中國(guó)乙二醇產(chǎn)品主要用于生產(chǎn)聚醋纖維可進(jìn)一步生產(chǎn)漆綸、PET瓶子、薄膜），并可作為防凍劑、不飽和聚酷樹(shù)脂、潤(rùn)滑劑、增塑劑、非離子表面活性劑以及炸藥、涂料、油墨等行業(yè)，用途十分廣泛。其中我國(guó)乙二醇的主要消費(fèi)領(lǐng)域是PET聚醋，其消費(fèi)量約占國(guó)內(nèi)總消費(fèi)量的94.50%，生產(chǎn)防凍劑占消費(fèi)量2.80%，其他如粘合劑、油漆溶劑、耐寒潤(rùn)滑油、表面活性劑以及聚酷多元醇等占消費(fèi)量2.70%。 （2）本廠用途 乙二醇作為最終產(chǎn)品。 （3）本公司用途 乙二醇作為最終產(chǎn)品。 1.5.3 碳酸二甲酯（DMC） 1.5.3.1 產(chǎn)品名稱 【化學(xué)名稱】：碳酸二甲酯（DMC） 【商品名稱】：碳酸甲酯 【結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式】：CH3O-CO-OCH3 1.5.3.2 產(chǎn)品理化性質(zhì) 碳酸二甲酯(dimethyl carbonate，DMC)，是一種無(wú)毒、環(huán)保性能優(yōu)異、用途廣泛的化工原料，它是一種重要的有機(jī)合成中間體，分子結(jié)構(gòu)中含有羰基、甲基和甲氧基等官能團(tuán)，具有多種反應(yīng)性能，在生產(chǎn)中具有使用安全、方便、污染少、容易運(yùn)輸?shù)忍攸c(diǎn)。由于碳酸二甲酯毒性較小，是一種具有發(fā)展前景的“綠色”化工產(chǎn)品。 分子量：90.07 熔點(diǎn)：2-4℃ 沸點(diǎn)：90℃ 水溶性：難溶于水 密度：1.069 g/cm3 外觀：無(wú)色透明、略有氣味、微甜的液體 閃點(diǎn)：17℃ 1.5.3.3 產(chǎn)品用途 （1）一般用途 ①代替光氣作羰基化劑； ②代替硫酸二甲酯作甲基化劑； ③低毒溶劑； ④汽油添加劑。 （2）本廠用途 DMC作為最終產(chǎn)品出售。 （3）本公司用途 DMC 作為最終產(chǎn)品出售。 1.6 廠址概況 本項(xiàng)目所在廠址位于甲醇廠，具備以下良好條件：甲醇原料供應(yīng)充足，可集團(tuán)內(nèi)部供應(yīng)，無(wú)需外購(gòu)，節(jié)約原料成本；廠區(qū)位置的土地不占用耕地、軍事基地等；工程地質(zhì)條件很好，地貌相對(duì)平整，有利于控制土建工程成本；水文地質(zhì)條件較好，項(xiàng)目所需的工業(yè)用水和生活用水可以得到保證；交通運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)設(shè)施條件很好，需要建設(shè)的連接廠區(qū)與規(guī)劃區(qū)道路很短；廠區(qū)內(nèi)電力供應(yīng)充足，保障工業(yè)生產(chǎn)的需要；廠址距目標(biāo)市場(chǎng)相對(duì)較近，可以有效地控制產(chǎn)品運(yùn)輸成本；項(xiàng)目的建設(shè)一方面將獲得國(guó)家西部開(kāi)發(fā)的方針、政策的指導(dǎo)和鼓勵(lì)，同時(shí)有優(yōu)惠政策；另一方面，有有利于推動(dòng)西部開(kāi)發(fā)工作在地區(qū)的良好實(shí)施，是一個(gè)理想的建廠環(huán)境。 第二章 總圖設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)依據(jù) 《總圖制圖標(biāo)準(zhǔn)》 GB/T50103-1 《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》 GB50016-6 《化工企業(yè)總圖管理規(guī)定》 原化工部文件 《化工企業(yè)總圖運(yùn)輸技術(shù)規(guī)范》 GB50489-9 《化工企業(yè)建設(shè)節(jié)約用地若干規(guī)定》 GB50187-93 《化工裝置設(shè)備布置設(shè)計(jì)工程規(guī)定》 HG20546-9 《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》 GB50160-8 《石油化工企業(yè)廠區(qū)總平面布置設(shè)計(jì)規(guī)》 SH/T3053-2 《石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)灌區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》 SHT3007-7 《石油化工企業(yè)工廠電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》 SH3060-94 《工業(yè)企業(yè)總平面設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB50187-93 《工業(yè)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》 GBJ12-87 《廠礦道路設(shè)計(jì)規(guī)范》 GBJ22-87 《化工工廠總圖運(yùn)輸施工圖設(shè)計(jì)文件編制深度規(guī)定》 HG/T20561-94 《石油化工企業(yè)電氣設(shè)備抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》 SH3071-95 2.2 設(shè)計(jì)范圍 廠內(nèi)總平面布置、豎向布置、交通運(yùn)輸設(shè)計(jì)。 2.3廠址概況 我廠廠址為工業(yè)基地。廠址概況見(jiàn)可行性報(bào)告第六章。 2.4 廠區(qū)布置方案 2.4.1 總體布置原則 （1）工廠總平面布置應(yīng)滿足生產(chǎn)和運(yùn)輸要求符合生產(chǎn)和運(yùn)輸要求，實(shí)際上要求總平面布置實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的各種物料和人員輸送距離為最小，最終實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的能耗為最?。? （2）工廠總平面布置應(yīng)滿足安全和衛(wèi)生要求化工企業(yè)生產(chǎn)具有易燃、易爆和有毒有害等特點(diǎn)，廠區(qū)布置應(yīng)充分考慮安全布局，嚴(yán)格遵守防火，衛(wèi)生等安全規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)規(guī)定，其重點(diǎn)是防止火災(zāi)爆炸的發(fā)生，以利保護(hù)國(guó)家財(cái)產(chǎn)，保障工廠職工的人身安全和改善勞動(dòng)條件； （3）工廠總平面布置應(yīng)考慮工廠發(fā)展的可能性和妥善處理工廠分期建設(shè)問(wèn)題由于工藝流程的更新，加工程度的深化，產(chǎn)品品種的變化和綜合利用的增加等原因，化工廠的布局應(yīng)有較大的彈性，即要求在工廠發(fā)展變化、廠區(qū)擴(kuò)大后，現(xiàn)有的生產(chǎn)、運(yùn)輸布局和安全布局方面仍能保持合理的布置； （4）工廠總平面布置必須貫徹節(jié)約用地原則節(jié)約用地是我國(guó)的基本國(guó)策。生產(chǎn)要求、安全衛(wèi)生要求換熱發(fā)展要求與節(jié)約用地是相輔相成的，保證徑直和短捷的生產(chǎn)作業(yè)線必然要求工廠集中和緊湊的布置，而集中和緊湊的布置不僅節(jié)約了能量，也同樣節(jié)約了土地。在安全衛(wèi)生要求方面，如能妥善安排不同對(duì)象的不同安全間距要求，既可保證必要地安全距離，又可使土地得到充分利用； （5）工廠總平面布置應(yīng)考慮各種自然條件和周圍環(huán)境的影響這些影響包括：風(fēng)向和風(fēng)向頻率，山谷風(fēng)和山前山后氣流的影響；工程地質(zhì)的影響；地震區(qū)、濕陷性黃土區(qū)的影響；城市規(guī)劃的影響等； （6）工廠總平面布置應(yīng)為施工安裝創(chuàng)造有利條件工廠布置應(yīng)滿足施工和安裝機(jī)具的作業(yè)要求，廠內(nèi)道路的布置同時(shí)應(yīng)考慮施工安裝的使用要求。兼顧施工要求的道路，其技術(shù)條件，路面結(jié)構(gòu)和橋涵荷載標(biāo)準(zhǔn)等應(yīng)滿足施工安裝的要求。 本項(xiàng)目的廠區(qū)總平面布置是嚴(yán)格遵照所列設(shè)計(jì)規(guī)范的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的。并且在進(jìn)行化工廠總平面布置之前，分析了全廠生產(chǎn)流程順序、各部分的生產(chǎn)特點(diǎn)和火災(zāi)危險(xiǎn)性，同時(shí)考慮了廠區(qū)地形和風(fēng)向，選擇了合理的朝向。我廠根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，為了節(jié)約土地，提高土地利用率，采用聯(lián)合化、露天化、一體化布置；并根據(jù)生產(chǎn)特點(diǎn)，按照功能分區(qū)集中布置。本廠區(qū)在進(jìn)行總平面布置設(shè)計(jì)還預(yù)留了發(fā)展用地，一方面可以使前期建設(shè)的項(xiàng)目集中、緊湊、布置合理，并與后期工程合理銜接；另一方面可以滿足輔助生產(chǎn)設(shè)施、公用工程設(shè)施、倉(cāng)儲(chǔ)和管線鋪設(shè)等相應(yīng)后期配套建設(shè)。 2.4.2 工廠組成 本廠根據(jù)功能分區(qū)，主要包括以下幾個(gè)部分： ①行政管理區(qū)：包括行政樓、停車場(chǎng)等。 ②生活區(qū)：包括食堂、醫(yī)務(wù)室、員工休息室等。 ③生產(chǎn)裝置區(qū)：四個(gè)工段（酯化工段、羰化工段、加氫工段、精餾工段）裝置區(qū)。 ④輔助生產(chǎn)區(qū)：包括儀修車間、消防站等。 ⑤儲(chǔ)運(yùn)區(qū)：包括乙二醇貯罐區(qū)、氫氣貯罐區(qū)、甲醇罐區(qū)、DMC 儲(chǔ)罐區(qū)、廢液儲(chǔ)罐區(qū)、裝罐區(qū)和裝卸臺(tái)等。 2.4.3 總平面布置 我廠的總平面布置，是在總體規(guī)劃的基礎(chǔ)上，根據(jù)企業(yè)的性質(zhì)、規(guī)模、生產(chǎn)流程、交通運(yùn)輸、環(huán)境保護(hù)以及防火、安全、衛(wèi)生、施工及檢修等要求，結(jié)合場(chǎng)地自然條件，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，設(shè)計(jì)多種方案后擇優(yōu)確定而來(lái)。 本廠廠區(qū)地處延安市工業(yè)園區(qū)內(nèi)。廠區(qū)場(chǎng)地近似呈正方形，長(zhǎng)2500m，寬150m。總面積為64500m2。廠區(qū)所處地理位置的常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)及西南風(fēng)，最小概率風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)。 ①行政管理區(qū)和生活區(qū)布置于廠區(qū)東南部，位于工業(yè)園，基礎(chǔ)設(shè)施完善且位于全年主導(dǎo)方向的上風(fēng)側(cè)，環(huán)境條件好，交通以及對(duì)外聯(lián)絡(luò)方便。 ②輔助生產(chǎn)區(qū)主要布置在工藝裝置區(qū)東北部，并緊臨生產(chǎn)裝置區(qū)，可以縮短物料的管道運(yùn)輸距離。 ③生產(chǎn)區(qū)集中布置于中部，四周大道環(huán)繞，運(yùn)輸方便。工藝裝置集中布置，可以使流程順暢，銜接短截與相鄰設(shè)施協(xié)調(diào)，有利于生產(chǎn)管理和安全防護(hù)。 ④產(chǎn)品儲(chǔ)罐區(qū)集中布置在廠區(qū)西部，距離生產(chǎn)裝置區(qū)距離短，同時(shí)靠近廠區(qū)南門，便于運(yùn)輸。 采用AutoCAD軟件繪制廠區(qū)總平面布置圖，見(jiàn)設(shè)計(jì)圖冊(cè)。廠區(qū)總平面布置設(shè)計(jì)指標(biāo)如下表2-1所示： 表2.1 廠區(qū)總平面布置設(shè)計(jì)指標(biāo) 序號(hào) 名稱 單位 數(shù)量 備注 1 廠區(qū)占地面積 m2 41310 2 建構(gòu)筑物占地面積 m2 18580 3 道路地坪占地面積 m2 8230 4 地下管線管廊占地面積地 m2 1060 5 綠化面積 m2 7973 6 建筑系數(shù) % 44.98 不含生產(chǎn)區(qū)及罐區(qū) 7 綠化系數(shù) % 19.3 8 利用系數(shù) % 86.77 不含生產(chǎn)區(qū)及罐區(qū) 第三章 車間平面布置 3.1 廠區(qū)平面布置理念 （1）公用工程站主要負(fù)責(zé)供應(yīng)壓縮空氣，設(shè)計(jì)將公用工程與反應(yīng)精餾車間和吸收車間距離都較近，使得公用工程站能兼顧兩個(gè)車間。 （2）消防站設(shè)置在廠區(qū)中央，距離起火危險(xiǎn)最高的鍋爐房和反應(yīng)精餾車間都不遠(yuǎn)，同時(shí)能夠顧及倉(cāng)庫(kù)和儲(chǔ)罐，使得全廠的防火安全系數(shù)最高。 （3）運(yùn)輸區(qū)設(shè)置在廠區(qū)最西側(cè)，占地面積小，遠(yuǎn)離生產(chǎn)區(qū)。這樣做有利于運(yùn)輸安全，避免交通事故危機(jī)產(chǎn)品生產(chǎn)，使得二氧化碳捕捉和再利用安全持續(xù)的。 （4）污水池和尾氣處理區(qū)離各車間都比較近，有利于運(yùn)輸，節(jié)省了一定的運(yùn)輸費(fèi)用。 圖3.1 廠區(qū)平面布置圖 3.2 酯化工段 3.2.1整體布置 酯化工段塔設(shè)備較大，因此布置在架子旁邊，可節(jié)約鋼材，也便于單獨(dú)管理操作，泵和離心分離器震動(dòng)較大，均布置在一層。換熱器較多，分別布置在2層和3層。每層高6m，長(zhǎng)48m，寬21m，共3層。一層設(shè)有控制室。 3.2.2設(shè)備設(shè)計(jì) （1）酯化塔、甲醇回收塔 由于塔較高，因此不放在架子中，而是放在設(shè)備架旁邊，與設(shè)備架相隔6米；水洗塔位于吸收塔邊上，及時(shí)處理廢氣，解吸塔也靠近吸收塔，便于操作。 為便于操作和維修，每隔5m有寬度為1m的操作平臺(tái)。 （2）離心泵 離心泵在車間底部呈“一”字型排列，方便操作與維修。 泵與泵之間的間距不小于700mm。 （3）換熱器 換熱器根據(jù)物料進(jìn)出設(shè)備布置在相應(yīng)平臺(tái)。換熱器封頭離設(shè)備間距不小于1000mm，有管道相連的臥式換熱器之間最小凈距不小于750mm，沒(méi)有操作關(guān)系的臥式換熱器之間最小凈距不小于600mm換熱器封頭對(duì)齊，方便檢修。換熱器軸線盡量對(duì)齊塔設(shè)備及相關(guān)設(shè)備，方便管道連接，縮短管線。臥式換熱器底部距離平臺(tái)不小于600mm。 3.2.3車間布置圖 酯化車間平面圖包括： ①0.00、6.00和12.00平臺(tái)俯視圖共1張； ②設(shè)備外型尺寸和設(shè)備編號(hào)； ③設(shè)備定位尺寸和尺寸線； ④操作臺(tái)主要尺寸。 3.3 羰化工段 3.3.1整體布置 反應(yīng)分離車間主要為2個(gè)反應(yīng)器、1個(gè)精餾塔、1個(gè)吸收塔和一個(gè)回收塔，設(shè)備較少，搭設(shè)三層操作臺(tái)，每層高6m，長(zhǎng)48m，寬21m。精餾塔采用露天設(shè)計(jì)。一層設(shè)有控制室。 3.3.2設(shè)備設(shè)計(jì) （1）塔 精餾塔較高，因此采用露天設(shè)計(jì)可節(jié)約材料。與操作臺(tái)間隔2m，兩個(gè)精餾塔之間相隔2m，另外精餾塔搭設(shè)有1m寬的操作平臺(tái)，方便操作維修。 其他塔設(shè)備與酯化工段相同。 （2）離心泵 1)離心泵在車間底部呈“一”字型排列，方便操作與維修。 2)泵與泵之間的間距不小于700mm。 （3）換熱器 換熱器根據(jù)物料進(jìn)出設(shè)備布置在相應(yīng)平臺(tái)。換熱器封頭離設(shè)備間距不小于1000mm，有管道相連的臥式換熱器之間最小凈距不小于750mm，沒(méi)有操作關(guān)系的臥式換熱器之間最小凈距不小于600mm換熱器封頭對(duì)齊，方便檢修。換熱器軸線盡量對(duì)齊塔設(shè)備及相關(guān)設(shè)備，方便管道連接，縮短管線。臥式換熱器底部距離平臺(tái)不小于600mm。 3.3.3車間布置圖 羰化車間平面圖包括： ①0.00、6.00和12.00平臺(tái)俯視圖共1張； ②設(shè)備外型尺寸和設(shè)備編號(hào)； ③設(shè)備定位尺寸和尺寸線； ④操作臺(tái)主要尺寸。 3.4加氫工段 3.4.1整體布置 加氫工段沒(méi)有大型設(shè)備，設(shè)備也較少，為保持區(qū)域整齊，仍采用21m寬度，48m長(zhǎng)度，每層高度6m，一共兩層。 3.4.2設(shè)備設(shè)計(jì) （1）離心泵 離心泵在車間底部呈“一”字型排列，方便操作與維修。 泵與泵之間的間距不小于700mm。 （2）換熱器 換熱器根據(jù)物料進(jìn)出設(shè)備布置在相應(yīng)平臺(tái)。換熱器封頭離設(shè)備間距不小于1000mm，有管道相連的臥式換熱器之間最小凈距不小于750mm，沒(méi)有操作關(guān)系的臥式換熱器之間最小凈距不小于600mm換熱器封頭對(duì)齊，方便檢修。換熱器軸線盡量對(duì)齊塔設(shè)備及相關(guān)設(shè)備，方便管道連接，縮短管線。臥式換熱器底部距離平臺(tái)不小于600mm。 3.4.3車間布置圖 加氫車間平面圖包括： ①0.00、6.00和平臺(tái)俯視圖共1張。 ②設(shè)備外型尺寸和設(shè)備編號(hào)； ③設(shè)備定位尺寸和尺寸線； ④操作臺(tái)主要尺寸 3.5 精餾工段 3.5.1整體布置 反應(yīng)分離車間主要為7個(gè)儲(chǔ)罐、4個(gè)精餾塔和1個(gè)回收塔，設(shè)備較多，搭設(shè)三層操作臺(tái)，每層高6m，長(zhǎng)48m，寬21m。精餾塔采用露天設(shè)計(jì)。一層設(shè)有控制室。 3.5.2設(shè)備設(shè)計(jì) （1）塔 精餾塔較高，因此采用露天設(shè)計(jì)可節(jié)約材料。與操作臺(tái)間隔2m，兩個(gè)精餾塔之間相隔2m，另外精餾塔搭設(shè)有1m寬的操作平臺(tái)，方便操作維修。 其他塔設(shè)備與酯化工段相同。 （2）離心泵 離心泵在車間底部呈“一”字型排列，方便操作與維修。 泵與泵之間的間距不小于700mm。 （3）換熱器 換熱器根據(jù)物料進(jìn)出設(shè)備布置在相應(yīng)平臺(tái)。換熱器封頭離設(shè)備間距不小于1000mm，有管道相連的臥式換熱器之間最小凈距不小于750mm，沒(méi)有操作關(guān)系的臥式換熱器之間最小凈距不小于600mm換熱器封頭對(duì)齊，方便檢修。換熱器軸線盡量對(duì)齊塔設(shè)備及相關(guān)設(shè)備，方便管道連接，縮短管線。臥式換熱器底部距離平臺(tái)不小于600mm。 3.5.3車間布置圖 精餾車間平面圖包括： ①0.00、6.00和12.00平臺(tái)俯視圖共1張； ②設(shè)備外型尺寸和設(shè)備編號(hào)； ③設(shè)備定位尺寸和尺寸線； ④操作臺(tái)主要尺寸。 第四章 化工工藝方案的選擇及論證 4.1 總論 乙二醇是源自石油、煤、天然氣、生物質(zhì)資源的重要基礎(chǔ)有機(jī)化工產(chǎn)品，主要用作生產(chǎn)聚酯的原料。我國(guó)是世界上最大的聚酯生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，因而也是最大的乙二醇需求大國(guó)，國(guó)內(nèi)自給能力存在巨大的缺口，為我國(guó)化工企業(yè)提供了非?？捎^的市場(chǎng)發(fā)展空間和機(jī)遇。近年來(lái)我國(guó)乙二醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但還缺乏擁有自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)?；谫Y源多元化的低耗、高效、安全、清潔的生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新、開(kāi)發(fā)、應(yīng)用、推廣和宣傳，已成為我國(guó)乙二醇產(chǎn)業(yè)和聚酯產(chǎn)業(yè)可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的關(guān)鍵因素，也是我國(guó)化工科技界義不容辭的責(zé)任和義務(wù)。 本項(xiàng)目的目標(biāo)是為某一大型綜合化工企業(yè)設(shè)計(jì)一座采用清潔生產(chǎn)工藝制取乙二醇的分廠。以合成氣為原料合成乙二醇，并盡量采取可行的措施減少系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的不利影響，對(duì)排出的污染物提出合理的治理方案。 4.2 工藝流程簡(jiǎn)介 CO催化偶聯(lián)合成草酸酯再加氫生成乙二醇，該工藝具有原料來(lái)源豐富、成本低、無(wú)污染、反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)品純度高、生產(chǎn)連續(xù)化等優(yōu)點(diǎn)，是潔凈生產(chǎn)、環(huán)境友好的先進(jìn)綠色化學(xué)工藝。 此方法是利用醇類與NO及氧氣反應(yīng)生成亞硝酸酯,然后在鈀（Pd）系催化上氧化偶聯(lián)制得草酸二酯，再經(jīng)在銅系催化劑上加氫制得乙二醇。 圖4.1 工藝流程簡(jiǎn)圖 4.3 工藝路線的產(chǎn)品工藝的選擇與論證 煤制乙二醇的必要性與意義具有如下幾點(diǎn)： 其一，煤制乙二醇可替代石油路線法制乙二醇，具有巨大的市場(chǎng)前景。 石油路線法制乙二醇生產(chǎn)工藝的經(jīng)濟(jì)效益受國(guó)際油價(jià)格的制約，生產(chǎn)成本影響較大。特別是在當(dāng)前石油價(jià)格高的形勢(shì)下，采用石油法生產(chǎn)乙二醇的利潤(rùn)空間越發(fā)變得狹窄，為此尋求更為經(jīng)濟(jì)的乙二醇合成路線成為當(dāng)務(wù)之急。 隨著我國(guó)碳一化學(xué)的快速發(fā)展和煤基乙二醇工藝技術(shù)的成功開(kāi)發(fā)，為煤制乙二醇替代石油制取乙二醇工藝提供了有力的技術(shù)保障，同時(shí)基于煤制乙二醇合成工藝，以其原料來(lái)源廣泛和價(jià)格相對(duì)低廉、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性好等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，提升了煤制乙二醇的經(jīng)濟(jì)空間，所以煤制乙二醇比石油路線生產(chǎn)乙二醇更具有發(fā)展前景，已經(jīng)成為研究和幵發(fā)熱點(diǎn)。 其二，建設(shè)大型乙二醇裝置，既可滿足市場(chǎng)要求，也可改善我國(guó)乙二醇供銷格局，減少乙二醇依賴進(jìn)口的程度。 隨著聚酷產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)對(duì)于乙二醇的需求量還在逐年增長(zhǎng)，且表現(xiàn)出很強(qiáng)的增長(zhǎng)趨勢(shì)，需求增長(zhǎng)速度為23%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于我國(guó)乙二醇產(chǎn)量增長(zhǎng)速度。很大程度上是依靠進(jìn)口來(lái)滿足需求，自2年開(kāi)始乙二醇進(jìn)口依存度超過(guò)70%。因此建設(shè)大型乙二醇裝置就顯得格外重要，既可以滿足國(guó)內(nèi)乙二醇的市場(chǎng)需求，也可大大改善我國(guó)乙二醇供銷格局，減少乙二醇依賴進(jìn)口的程度。 其三，建設(shè)大型煤制乙二醇裝置，為緩解我國(guó)石油的供求矛盾發(fā)揮重要作用。能源問(wèn)題已經(jīng)受到世界各國(guó)的普遍關(guān)注，而我國(guó)“煤多油少”的能源結(jié)構(gòu)，一直以來(lái)是制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)老大難問(wèn)題，目前石油對(duì)外依存度高達(dá)50%，不但增加了我國(guó)的外匯輸出，而且在國(guó)際原油價(jià)格持續(xù)走高的形勢(shì)下，石化產(chǎn)品的生存空間越發(fā)變得狹小，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，原油依賴進(jìn)口的這一狀況仍將加劇。尋求新的可以替代石油或者減少石油在工業(yè)生產(chǎn)的依賴，是緩解我國(guó)石油的供需平衡的重要手段。 其四，煤制乙二醇與石油法生產(chǎn)乙二醇相比，具有較強(qiáng)的成本優(yōu)勢(shì) 根據(jù)國(guó)內(nèi)已開(kāi)車的煤制乙二醇裝置運(yùn)行情況，以煤價(jià)750元/噸計(jì)，只要石油價(jià)格不低于67美元/桶，煤制乙二醇將具有成本優(yōu)勢(shì)。根據(jù)以前的原油價(jià)格，以煤為原料制乙二醇代石油法制乙二醇項(xiàng)目占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。并且隨著煤代油的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化和工藝技術(shù)進(jìn)一步成熟，用煤代油生產(chǎn)化工產(chǎn)品的成本將進(jìn)一步下降，就乙二醇項(xiàng)目而言利潤(rùn)空間加大，成本優(yōu)勢(shì)得到進(jìn)一步的體現(xiàn)。 鑒于我國(guó)具有豐富的煤炭資源，石油資源缺乏，所以以煤炭為基礎(chǔ)的煤基新能源開(kāi)發(fā)和利用具有十分廣闊的前景。由以上分析可知，煤制乙二醇項(xiàng)目的建設(shè)具有現(xiàn)實(shí)和長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義。 為此，本項(xiàng)目選擇以煤制合成氣為基礎(chǔ)的CO催化偶聯(lián)合成草酸酯再加氫生成乙二醇工藝。 4.3.1 主體工藝路線選擇 日本宇部興產(chǎn)公司和意大利蒙特愛(ài)迪生公司于1978年相繼開(kāi)展了氣相法的研究。氣相法反應(yīng)過(guò)程分為兩步： （1）草酸二甲酯制取 CO氣相偶聯(lián)合成草酸二甲酯由兩步化學(xué)反應(yīng)組成。 第1步為偶聯(lián)反應(yīng)生成的NO與甲醇和O2反應(yīng)生成亞硝酸甲酯，反應(yīng)方程式如下： 2NO+2CH3OH+1/2O2=2CH3ONO+H2O 生成的亞硝酸甲酯進(jìn)入偶聯(lián)過(guò)程循環(huán)使用。第2步為CO在催化劑的作用下，與亞硝酸甲酯反應(yīng)生成草酸二甲酯和NO，稱為偶聯(lián)反應(yīng)，反應(yīng)方程式如下： 2CO+2CH3ONO=(COOCH3)2＋2NO 總反應(yīng)式為： 2CO+1/2O2+2CH3OH=(COOCH3)2+H2O （2）草酸二甲酯加氫制乙二醇 草酸二甲酯加氫是一個(gè)串聯(lián)反應(yīng)，首先DMO加氫生成中間產(chǎn)物乙醇酸甲酯(MG)，MG再加氫生成乙二醇，總反應(yīng)、主反應(yīng)方程式如下： (COOCH3)2＋4H2=(CH2OH)2+2CH3OH 目前，日本宇部興產(chǎn)公司對(duì)該方法進(jìn)行了中試試驗(yàn)，已基本具備工業(yè)化生產(chǎn)的條件，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的主體仍采用CO催化偶聯(lián)合成草酸酯再加氫生成乙二醇生產(chǎn)工藝，同時(shí)結(jié)合國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的技術(shù)及國(guó)內(nèi)外專利報(bào)道進(jìn)行了一些技術(shù)改進(jìn)。 4.3.2 DMC分離工藝選擇 DMC與甲醇兩者混合后將形成共沸物，其常壓共沸物溫度為63.5℃，組成為甲醇70％(wt)，碳酸二甲酯30％(wt)；0.4MPa時(shí)共沸物溫度為104℃，組成為甲醇79.3％(wt)，碳酸二甲酯17.5％(wt)；1.0MPa時(shí)共沸物溫度為138℃，組成為甲醇87.6％(wt)，碳酸二甲酯2.4％(wt)，因此用一般的精餾方法難以實(shí)現(xiàn)對(duì)兩者的分離。目前現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)報(bào)道的分離工藝有：萃取精餾法、恒沸精餾法、加壓精餾法、冷凍結(jié)晶分離法和滲透氣化法等。 本項(xiàng)目使用的是一種利用甲醇和碳酸二甲酯在特定聚合物膜中溶解擴(kuò)散能力不同，有選擇性的優(yōu)先透過(guò)含量少的碳酸二甲酯達(dá)到分離的碳酸二甲酯和甲醇共沸物的分離方法，分離方法工藝簡(jiǎn)化、能耗低、膜面積小、操作安全、清潔環(huán)保。這些對(duì)于實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)是極為有利的。 1.膜分離器2.冷凝器3.真空泵 圖4.2 膜分離器示意圖 4.3.3 乙二醇分離工藝選擇 由于乙二醇和丁二醇之間沸點(diǎn)比較接近，單純采用普通精餾的方法很難將其分離，一般采用共沸精餾的方法將其分離，特別在丁二醇含量較低時(shí)，大量乙二醇需要與共沸劑形成共沸物從塔頂蒸餾出去，而且后續(xù)過(guò)程中乙二醇與共沸劑必須分離，流程中至少要包括共沸精餾塔和共沸劑回收塔，因此分離工藝復(fù)雜和能耗較高。 本項(xiàng)目采用的吸附技術(shù)根據(jù)乙二醇和丁二醇的物性差別，將其混合物通過(guò)吸附床層，選擇性吸附丁二醇，達(dá)到分離的目的，由于吸附過(guò)程中沒(méi)有相變的發(fā)生，其分離能耗可忽略不計(jì)，所以具有工藝簡(jiǎn)單和能耗低的優(yōu)點(diǎn)。使用本技術(shù)方法在1，2-丁二醇的乙二醇溶液(1，2-丁二醇的質(zhì)量含量為1.00％)進(jìn)入吸附柱(吸附柱內(nèi)裝蘇青牌DA-C樹(shù)脂)，在操作壓力為常壓、溫度為40℃和空速0.75小時(shí)-1的條件下，吸余液中乙二醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.99％。 1為吸附柱，2為吸附劑，3為原料，4為吸余液 圖4.3 吸附分離器示意圖： 4.4 結(jié)論 我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)“多煤、缺油、少氣”的特點(diǎn)，發(fā)展以煤（或合成氣）為原料制取乙二醇的路線，符合當(dāng)前國(guó)情，對(duì)于我國(guó)能源的合理利用、戰(zhàn)略發(fā)展都具有極其深遠(yuǎn)的意義。本項(xiàng)目主體工藝為CO催化偶聯(lián)合成草酸酯再加氫生成乙二醇技術(shù)較為成熟，且DMC膜分離以及吸附脫除丁二醇生產(chǎn)工藝可以大幅度地降低設(shè)備的制造費(fèi)用以及能源的使用量。 膜分離技術(shù)可以在丁二醇含量較低時(shí)仍能達(dá)到高分離效果，裝置熱能回消耗少，而且該工藝較為成熟，所以選用該法來(lái)進(jìn)行分離DMC。吸附脫除丁二醇生產(chǎn)工藝中，吸附樹(shù)脂再生容易，再生劑可選用水、稀堿、稀酸或低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑。如：甲醇、乙醇、丙酮等，且在操作強(qiáng)度強(qiáng)度適中情況下，正常使用壽命長(zhǎng)。 膜分離技術(shù)缺陷：膜造價(jià)較高，且維護(hù)成本較高；膜污染容易出現(xiàn)，給操作管理帶來(lái)不便；需要一定的能耗，分離過(guò)程必須保持一定的膜驅(qū)動(dòng)壓力。吸附法技術(shù)缺陷：吸附劑的填充體積較大，且填充樹(shù)脂價(jià)格高，有一定的使用周期。但是總的來(lái)說(shuō)，對(duì)于使用周期較長(zhǎng)，且生產(chǎn)量較大的工廠，有較大經(jīng)濟(jì)效益。 本項(xiàng)目主體工藝在目前的以石油為主要能源結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀下，經(jīng)濟(jì)收益沒(méi)有以乙烯為原料的“石油路線法”工藝的高，但對(duì)于該工藝是針對(duì)未來(lái)以煤為主要能源的情況，其前景還是相當(dāng)可觀的。 第五章 物料衡算 5.1. 物料衡算概述 物料衡算是確定化工生產(chǎn)過(guò)程中物料比例和物料轉(zhuǎn)變的定量關(guān)系的過(guò)程，是化工工藝計(jì)算中最基本、最重要的內(nèi)容之一。在化學(xué)工程中，設(shè)計(jì)或改造工藝流程和設(shè)備，了解和控制生產(chǎn)操作過(guò)程，核算生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)效益，確定主副產(chǎn)品的產(chǎn)率，確定原材料消耗定額，確定生產(chǎn)過(guò)程的損耗量，便于技術(shù)人員對(duì)現(xiàn)有的工藝過(guò)程進(jìn)行分析，選擇最有效的工藝路線，確定設(shè)備容量、數(shù)量和主要尺寸，對(duì)設(shè)備進(jìn)行最佳設(shè)計(jì)以及確定最佳操作條件等都要進(jìn)行物料核算。毫不夸張的說(shuō)，一切化學(xué)工程的開(kāi)發(fā)和放大都是以物料衡算為基礎(chǔ)的。 5.2 各工段物料衡算 5.2.1 酯化工段 本工段詳細(xì)流程請(qǐng)見(jiàn)《設(shè)計(jì)圖冊(cè)》中第一工段工藝流程圖。物料衡算表詳見(jiàn)本說(shuō)明書(shū)附表。 5.2.2 羰化工段 本工段詳細(xì)流程請(qǐng)見(jiàn)《設(shè)計(jì)圖冊(cè)》中第二工段工藝流程圖（包含羰化反應(yīng)及甲醇吸收精餾過(guò)程）。物料衡算表詳見(jiàn)本說(shuō)明書(shū)附表。 5.2.3加氫工段 本工段詳細(xì)流程請(qǐng)見(jiàn)《設(shè)計(jì)圖冊(cè)》中第三工段工藝流程圖。物料衡算表詳見(jiàn)本說(shuō)明書(shū)附表。 5.2.4精餾工段 本工段詳細(xì)流程請(qǐng)見(jiàn)《設(shè)計(jì)圖冊(cè)》中第四工段工藝流程圖。物料衡算表詳見(jiàn)本說(shuō)明書(shū)附表。 5.3系統(tǒng)物料衡算 詳見(jiàn)附錄一，物料衡算一覽表。 第六章 能量衡算 6.1 能量衡算的目的 對(duì)于新設(shè)計(jì)的生產(chǎn)車間，能量衡算的主要目的是確定設(shè)備的熱負(fù)荷。根據(jù)設(shè)備的熱負(fù)荷的大小、所處理物料的性質(zhì)及工藝要求再選擇傳熱面的形式、計(jì)算傳熱面積、確定設(shè)備的主要工藝尺寸。確定傳熱所需要的加熱劑或冷卻劑的用量及伴有熱效應(yīng)的溫升情況。 對(duì)于已投產(chǎn)的生產(chǎn)車間，進(jìn)行能量衡算是為了更加合理能量利用，以最大限度降低單位產(chǎn)品的能耗。 6.2 能量衡算可以解決的問(wèn)題 在化工設(shè)計(jì)、化工生產(chǎn)中，通過(guò)能量衡算可以解決以下問(wèn)題： （1）確定物料輸送機(jī)械（泵、壓縮機(jī)等）和其他操作機(jī)械（攪拌、過(guò)濾、粉碎等）所需要的功率，以便于確定輸送設(shè)備的大小、尺寸和型號(hào)； （2）確定各單元操作過(guò)程（蒸發(fā)、蒸餾、冷凝、冷卻等）所需要的熱量或冷量，及其傳遞速率；計(jì)算換熱設(shè)備的工藝尺寸；確定加熱劑或冷卻劑的消耗量，為其他專業(yè)如供汽、供冷、供水專業(yè)提供設(shè)計(jì)條件； （3）化學(xué)反應(yīng)常伴有熱效應(yīng)，導(dǎo)致體系的溫度上升或下降，為此需確定為保持一定反應(yīng)溫度所需的移出或加入的熱傳遞速率，為反應(yīng)器的設(shè)計(jì)及選型提供依據(jù)； （4）為充分利用余熱，提高能量利用率，降低能耗提供重要依據(jù)，使過(guò)程的總能耗降低到最低程度； （5）最終確定總需求能量和能量的費(fèi)用，并用來(lái)確定這個(gè)過(guò)程在經(jīng)濟(jì)上的可行性。 6.3 能量衡算遵循的原則 根據(jù)能量守恒定律，任何均相體系在時(shí)間內(nèi)的能量平衡關(guān)系，表述如下： 熱量衡算是能量衡算的一種，在能量衡算中占主要地位。熱量衡算的理論依據(jù)是熱力學(xué)第一定律。能量守恒表達(dá)式如下： 即：輸入=輸出+損失。 式中：——輸入設(shè)備熱量的總和； ——輸出設(shè)備熱量的總和； ——損失熱量的總和。 對(duì)于連續(xù)系統(tǒng)： 式中：Q——設(shè)備的熱負(fù)荷； W——輸入系統(tǒng)的機(jī)械能； ∑Hout——離開(kāi)設(shè)備的各物料焓之和； ∑Hin——進(jìn)入設(shè)備的各物料焓之和。 6.4 系統(tǒng)能量衡算 詳見(jiàn)附錄二，能量衡算一覽表。 第七章 熱量集成技術(shù)與節(jié)能技術(shù) 7.1 概述 換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是設(shè)計(jì)一個(gè)由熱交換器、輔助加熱器和輔助冷卻器組成的換熱網(wǎng)絡(luò),使系統(tǒng)中所需要加熱或冷卻的過(guò)程物流都達(dá)到規(guī)定的出口溫度,并使系統(tǒng)的總費(fèi)用最小。最優(yōu)換熱網(wǎng)絡(luò)包括各個(gè)換熱器、輔助加熱器和冷卻器的熱負(fù)荷分配和布局最優(yōu),即系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)最優(yōu),也包括在給定的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)條件下,換熱設(shè)備本身的設(shè)計(jì)最優(yōu)。 換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的方法有很多種，例如夾點(diǎn)設(shè)計(jì)法、雙最小換熱溫差法、人工智能法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型法、遺傳算法等。目前，在其研究方法和應(yīng)用過(guò)程中，Linnhoff基于對(duì)換熱網(wǎng)絡(luò)的熱力學(xué)分析提出的夾點(diǎn)技術(shù)，被公認(rèn)為是一項(xiàng)突破進(jìn)展。在現(xiàn)有工廠的節(jié)能改造和新廠設(shè)計(jì)中，已初見(jiàn)成效。 夾點(diǎn)技術(shù)將熱力學(xué)分析與優(yōu)化計(jì)算相結(jié)合，考慮換熱網(wǎng)絡(luò)與公用工程的聯(lián)合優(yōu)化，引入了夾點(diǎn)最小允許傳熱溫差這一重要決策變量，并以優(yōu)化結(jié)果指導(dǎo)聯(lián)合系統(tǒng)的優(yōu)化。計(jì)算實(shí)例表明其具有正確性、實(shí)用性和有效性等特點(diǎn)，并且兼有物理概念清晰和定量化的優(yōu)點(diǎn)。 對(duì)于年產(chǎn)10萬(wàn)噸的乙二醇新廠，運(yùn)行成本是一個(gè)很重要的考核參數(shù)，其中很重要的一部分是公用工程的消耗。通過(guò)換熱流程的設(shè)計(jì)和換熱網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化盡可能地進(jìn)行內(nèi)部熱量的集成和最大化利用，減少公用工程的消耗，在一次設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用之間尋找到平衡點(diǎn)。在工廠的初步設(shè)計(jì)階段，利用Aspen Energy Analyzer V7.2進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助換熱網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，同時(shí)結(jié)合合成工藝要求，并考慮到工業(yè)園區(qū)和廠區(qū)的氣候水文條件以及布局因素，最終以實(shí)現(xiàn)最大程度的經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，來(lái)指導(dǎo)熱量集成網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。經(jīng)過(guò)熱集成優(yōu)化，可以達(dá)到節(jié)能減排的目的，使經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益有機(jī)結(jié)合。 圖7.1 全廠反應(yīng)與分離工藝的簡(jiǎn)單流程圖 7.2 全流程能流信息匯總 7.2.1 工藝?yán)錈嵛锪鲄R總 對(duì)工藝中設(shè)計(jì)到的屬于熱流體和冷流體的物流匯總?cè)缦卤硭荆灿袩崃黧w13股，冷流體15股。 表7.1 換熱冷熱流股一覽表 物流 類型 進(jìn)口溫度 ℃ 出口溫度 ℃ 焓 Kj/h 流量 Kg/h 15 To 21 冷流體 6.61 145.00 16099454.85 108549.70 44 To 46 冷流體 20.00 90.00 19091092.25 26396.31 37 To 38 冷流體 179.72 205.00 14007722.42 60834.86 40 To 36 冷流體 20.00 .00 89645047.79 34427.20 22 To 18 熱流體 140.00 60.00 22926611.48 108549.70 26 To 27 冷流體 65.10 66.00 3403690.07 5818.87 5 To 6 冷流體 19.99 35.00 1052479.73 68091.08 33 To 56 冷流體 53.22 120.00 3078449.39 3040.91 47 To 51 熱流體 45.58 40.00 14370279.08 12467.83 39 To 42 熱流體 205.00 20.00 138189532.91 60834.86 7 To 10 熱流體 44.66 5.00 20673419.70 118520.84 46 To 39 熱流體 160.51 20.00 4758531.26 12925.82 Condenser R102 熱流體 94.97 94.47 33317595.30 32376.94 Condenser T0401 熱流體 45.97 45.47 7244845.76 18586.92 Condenser T0101 熱流體 80.33 44.66 76030001.18 178789.60 Rebo