池州學(xué)院作品 6萬噸醋酸乙烯酯項(xiàng)目0-項(xiàng)目摘要.docx

1、6萬噸醋酸乙烯酯項(xiàng)目秋浦化工Qiupu ('hcmical industry池州學(xué)院秋蒲成隊(duì)隊(duì)員：丁瑞龍、凌夢(mèng)瑤、魏美佳、劉宇、余木蘭指導(dǎo)老師：王麗麗、盛敏剛、錢立武、肖新樂、王瑞俠cr?0 M X5”*« < *»»«準(zhǔn)確的控制。7.廠區(qū)選址與布置總廠布置總圖布置貫徹“十分珍惜和合理利用每寸土地，切實(shí)保護(hù)耕地”的基本國策,因地制宜，節(jié)約用地，提高土地利用率。堅(jiān)持做到：符合國情，布置合理， 生產(chǎn)安全，技術(shù)先進(jìn)，保護(hù)環(huán)境，節(jié)省投資，運(yùn)營費(fèi)低。根據(jù)人車分離理念，分 設(shè)車流通道和人員通道，減少交通阻力。采用了平行布置，將生產(chǎn)區(qū)與生活區(qū)布 置在廠區(qū)

2、徑向干道兩側(cè)，使二者互不影響。并且根據(jù)緊湊集中理念，合理布置廠 區(qū)內(nèi)建筑及車間位置，達(dá)到高效穩(wěn)定安全的生產(chǎn)布置。廠區(qū)長(zhǎng)298m,寬286m, 總占地面積85288m2。主要包括生活和管理區(qū)、生產(chǎn)輔助區(qū)、生產(chǎn)工藝區(qū)和儲(chǔ)運(yùn)區(qū)等區(qū)域。我們使用Auto CAD進(jìn)行廠區(qū)的平面設(shè)計(jì)（廠區(qū)平面布置圖如圖7-1 所示）并用PDMS、3ds Max、Lum ion等軟件繪制了廠區(qū)的立體效果圖，有助于 直觀地了解廠區(qū)的全貌。圖7-1廠區(qū)總平面布置圖車間及管道布置本設(shè)計(jì)小組嚴(yán)格依據(jù)車間及管道布置的基本規(guī)則，結(jié)合本項(xiàng)目特點(diǎn)，對(duì)車間 的設(shè)備、管道以及全廠各個(gè)功能區(qū)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和布置。用三維工廠設(shè)計(jì)軟件，進(jìn) 行了各車間的設(shè)

3、備布置及配管設(shè)計(jì)，并用三維動(dòng)畫渲染和制作軟件對(duì)車間效果進(jìn) 行了進(jìn)一步的渲染。廠區(qū)三維布置圖如圖7-2所示。項(xiàng)目摘要圖7-2車間三維布置8 .總結(jié)本項(xiàng)目以“安全穩(wěn)健、節(jié)能環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展”的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)。 通過查閱文獻(xiàn)、市場(chǎng)調(diào)研確定了以山東省淄博市齊魯石化為基礎(chǔ)在齊魯化工園區(qū) 建立分廠，以乙烯氣相法生產(chǎn)醋酸乙烯酯。然后采用Aspen Plus軟件完成全流 程的工藝設(shè)計(jì)，并對(duì)全流程進(jìn)行物料衡算和能量衡算。再根據(jù)流程模擬數(shù)據(jù)并結(jié) 合Aspen Energy Analyzer軟件對(duì)過程進(jìn)行了熱集成分析，確定了本項(xiàng)目的節(jié)能 方案。在此基礎(chǔ)上再用Aspen plus軟件對(duì)所需的公用工程進(jìn)行了模擬

4、計(jì)算和優(yōu) 化設(shè)計(jì)。根據(jù)流程模擬數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行選型，并利用SW6和Cup-Tower:對(duì)設(shè)備 進(jìn)行校核；對(duì)于反應(yīng)器，我們運(yùn)用了 COMSOL Multiphysics軟件進(jìn)行了反應(yīng)器的 設(shè)計(jì)和優(yōu)化。在控制上，我們運(yùn)用HAZOP分析、道氏化學(xué)火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng) 價(jià)系統(tǒng)、RiskSystern軟件等一系列方法進(jìn)行了安全評(píng)估后設(shè)置DCS和ESD相結(jié) 合的控制系統(tǒng)；最后利用PDMS軟件對(duì)工廠進(jìn)行了三維布置和設(shè)計(jì)。圖紙方面， 主要完成了物料流程圖、帶控制點(diǎn)工藝流程圖、車間布置、重要設(shè)備裝配圖、軸 測(cè)圖、總廠布置。文檔方面，完成了包括初步設(shè)計(jì)說明書、可行性研究報(bào)告 等一系列設(shè)計(jì)文檔。cr?0 H X目錄1

5、項(xiàng)目簡(jiǎn)介22工藝路線及原料的確定22.1乙烯法22.2乙快法32.3不同技術(shù)方案投資比較32.4工藝技術(shù)方案確定43節(jié)能技術(shù)54產(chǎn)品簡(jiǎn)介65安全設(shè)計(jì)76設(shè)備設(shè)計(jì)與控制77廠區(qū)選址與布置88總結(jié)11池州學(xué)院秋浦戰(zhàn)隊(duì)1項(xiàng)目簡(jiǎn)介醋酸乙烯，又名乙酸乙烯酯。醋酸乙烯通過自身聚合或與其他單體共聚， 主要用于生產(chǎn)聚乙烯醇、聚醋酸乙烯、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液或共聚樹脂、醋 酸乙烯-氯乙烯共聚物、縮醛樹脂等衍生物。這些衍生物的用途十分廣泛，可用 于粘接劑、紙張或織物的上膠劑、涂料、墨水、皮革加工、纖維加工、乳化劑、 水溶性膜、土壤改良劑等方面。2(X)7年世界醋酸乙烯總需求量超過5(X)萬噸， 與2006年相比

6、,2007年世界醋酸乙烯需求增長(zhǎng)加快，同比增長(zhǎng)5.8%o 2007年 以聚乙烯醇為首的下游產(chǎn)品的需求恢復(fù)而成為“高增長(zhǎng)年”。國際醋酸乙烯供應(yīng) 日趨緊張。全球醋酸乙烯供不應(yīng)求而下游市場(chǎng)的發(fā)展需求相對(duì)也較強(qiáng)勁。中國醋酸乙烯 主要用于聚乙烯醇、聚醋酸乙烯、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液或共聚樹脂等。其下 游產(chǎn)品包括維尼綸、涂料、粘合劑、纖維漿料、紙張?zhí)幚韯?、乳化劑、分散劑?薄膜、醫(yī)療材料以及建筑材料等。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高， 其應(yīng)用前景越來越廣闊。雖然中國近年醋酸乙烯產(chǎn)量增長(zhǎng)很快，但仍不能滿足國內(nèi)需求，近年進(jìn)口 量有大幅增長(zhǎng)。近年來，隨著中國國民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，中國國內(nèi)建筑、造紙、印 刷、

7、卷煙、汽車、食品、精細(xì)化工等領(lǐng)域?qū)Υ姿嵋蚁┑男枨罅恐鹉晟仙?。近年?醋酸乙烯進(jìn)口量不斷增加，國內(nèi)無法滿足市場(chǎng)需求，齊魯石油化工屬于國企，有 能力也有義務(wù)改變現(xiàn)狀，擺脫中國對(duì)外國石油產(chǎn)品的貿(mào)易需求，提高自主生產(chǎn)能 力。2工藝路線及原料的確定目前醋酸乙烯主要有三種生產(chǎn)路線即：乙煥法、乙烯法和段化法。乙烯法 由于工藝性好，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)而 占主導(dǎo)地位。乙煥法由于能耗太大，污染嚴(yán)重已經(jīng) 逐步被淘汰，只有在電石或天然氣資源豐富的地區(qū)才會(huì)采用，乙烯法和乙快法 作簡(jiǎn)單介紹和比較。2.1乙烯法傳統(tǒng)的乙烯法生產(chǎn)路線主要有Bayer法和USI法，兩者都是采用氣相固定床 工藝，技術(shù)流程也很相似，它們的區(qū)別在Bayer法催

8、化劑Pd-Pd為主體，采用 硅膠為催化劑載體，反應(yīng)壓力為；而USI法催化劑PdAu為主體， 采用a-AI2O3為載體，反應(yīng)壓力為常壓。由于Bayer法具有醋酸單程轉(zhuǎn)化 率較高，催化劑活性高選擇性好等優(yōu)點(diǎn)，目前工業(yè)生產(chǎn)中大部分采用Bayer法。盡管乙烯法相較于乙塊法有很大改進(jìn)，但是由于固定床技術(shù)有很多本身難以 克服的缺陷如：(1) 催化劑在床層內(nèi)靜止不動(dòng)，催化劑載體導(dǎo)熱性差；(2) 催化劑顆粒大，導(dǎo)致催化劑的活性內(nèi)表面得不到充分利用；(3) 催化劑的再生和更換成本較高。20世紀(jì)末，BP Amoco公司開發(fā)了流 化床氣相法制醋酸乙烯的Leap工藝，Leap工藝采用改進(jìn)的流化床工藝，對(duì)比 傳統(tǒng)的固定

9、床技術(shù)流化床具有以下優(yōu)點(diǎn)(1) 由于采用細(xì)粉顆粒，并在懸浮狀態(tài)下與流體接觸，流固相界面積大(可 高達(dá)328016400m2/m3 ),有利于非均相反應(yīng)的進(jìn)行，提高了催化劑的利用率。(2) 由于顆粒在床內(nèi)混合激烈，使顆粒在全床內(nèi)的溫度和濃度均勻一致， 床層與內(nèi)浸換熱表面間的傳熱系數(shù)很高200400W/(m2 .!<),全床熱容量大, 熱穩(wěn)定性高，這些都有利于強(qiáng)放熱反應(yīng)的等溫操作。(3) 流化床內(nèi)的顆粒群有類似流體的性質(zhì)，可以大量地從裝置中移出、引 入，并可以在兩個(gè)流化床之間大量循環(huán)。這使得一些反應(yīng)-再生、吸熱-放熱、 正反應(yīng)-逆反應(yīng)等反應(yīng)耦合過程和反應(yīng)分離耦合過程得以實(shí)現(xiàn)。失活催化劑的 移

10、出和新鮮催化劑的加入變得較為簡(jiǎn)單。(4) 流體與顆粒之間傳熱、傳質(zhì)速率也較固定床工藝接觸方式高。(5) 由于流-固體系中孔隙率的變化可以引起顆粒曳力系數(shù)的大幅度變 化，以致在很寬的范圍內(nèi)均能形成較濃密的床層。所以流態(tài)化技術(shù)的操作彈 性范圍寬，單位設(shè)備生產(chǎn)能力大，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低。除了 BP的流化床 工藝外，21世紀(jì)初，Celanese公司 開發(fā)的Vantage工藝雖然仍然采用固定 床工藝，但是由于對(duì)催化劑的結(jié)構(gòu)作重要的改進(jìn)，并且設(shè)置了尾氣分離器回收尾 氣中的乙烯，克服傳統(tǒng)的固定床的缺陷。2.2乙烘法乙煥法主要分為Wacker工藝和Borden工藝，它們的主要特點(diǎn)為:Wacker 工藝以脫硫

11、、脫磷化氫的電石乙塊與醋酸為主要原料，催化劑采用醋酸鋅- 活性炭(15： 100),且添加助催劑次碳酸秘，反應(yīng) 溫度在170-200°C,壓力為 常壓，空速在200-400h-1,反應(yīng)結(jié)果為醋酸的單程轉(zhuǎn)化率在3()%左右，乙塊單 程轉(zhuǎn)化率在15%左右。醋酸乙烯收率以醋酸計(jì)在95%以上。Borden工藝以 天然氣乙煥為原料合成醋酸乙烯，以醋酸為吸收劑回收醋酸乙烯，提高了乙煥 凈化和回收效率。總的來說，以天然氣為原料的工藝投資多，技術(shù)門檻高;以 電石乙煥為原料的工藝難度小，投資少，但是能耗高，污染較重。所以應(yīng)根據(jù) 不同條件，選擇合理得工藝路線。2.3不同技術(shù)方案投資比較表3-1 醋酸乙烯

12、酯各工藝投資比較工藝名稱投資水平乙烯法工藝比較成熟，環(huán)境污染較低，投資多項(xiàng)目摘要乙煥法工藝難度小，投資少，但是能耗高，污染較重2.4工藝技術(shù)方案確定選擇乙烯氣相法。選用的理由如下：（1）投資方面：工藝流程較為簡(jiǎn)單，設(shè)備較少，且大多可以使用碳鋼材質(zhì), 投資省，操作費(fèi)用低。（2）處理效率：國內(nèi)的主流工藝（3）所選用溶劑無毒，用量少，溶劑損失低，閃點(diǎn)高，貯存安全，存放期 無限制，不必進(jìn)行生物降解處理和復(fù)活處理，引起的環(huán)境問題更少。（4）設(shè)備簡(jiǎn)單，操作具有靈活性。（5）溶劑蒸氣壓低，不起泡，操作相當(dāng)穩(wěn)定?？偣に嚵鞒谭磻?yīng)工段解吸工段氣液分離工段*青餡工段圖2-1總工藝流程圖3節(jié)能技術(shù)熱集成在本項(xiàng)目中，需

13、要加熱或冷卻的物流很多，用到的冷公用工程為：冷卻水（20°C）；熱公用工程：中壓蒸汽（175°C）、高壓蒸汽（250笆）。作為能量消耗過多的化工產(chǎn)業(yè)，能量的回收利用十分關(guān)鍵，會(huì)直接影響到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。為 了充分利用能量，本項(xiàng)目通過使用Aspen Energy Analyzer軟件，結(jié)合本廠設(shè) 備布置的實(shí)際情況，在滿足設(shè)計(jì)公用工程費(fèi)用最小和設(shè)備費(fèi)最小的情況下，對(duì)各 個(gè)工藝流股以及公用工程之間進(jìn)行熱量匹配，設(shè)計(jì)出了一種最優(yōu)的冷熱流股匹配 方案。全廠換熱網(wǎng)絡(luò)的匹配方案如圖3T所示。經(jīng)過熱集成對(duì)換熱網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化后，共需冷公用工程5l44Kw,熱公用工程2734Kw,與優(yōu)化前相比，

14、熱公用工程節(jié)能44.70%,冷公用工程節(jié)能30.18%。4產(chǎn)品簡(jiǎn)介本項(xiàng)目綜合綜合考慮工藝流程特點(diǎn)，以醋酸乙烯酯產(chǎn)品。具體結(jié)構(gòu)見表4-1。 本方案充分利用了原料，運(yùn)用低溫SCOTT藝轉(zhuǎn)化吸收、多次循環(huán)反應(yīng)，提 高了原子利用率，同時(shí)排放嚴(yán)格達(dá)標(biāo)，輔助原料為氧氣、醋酸，減輕了環(huán)保壓力。表4-1產(chǎn)品方案一覽表5安全設(shè)計(jì)產(chǎn)品名稱規(guī)/格（wt%）級(jí)別產(chǎn)量（噸/年）單價(jià)（元/噸）主要產(chǎn)品醋酸乙烯酯N98.0合格品600007200安全風(fēng)險(xiǎn)分析本項(xiàng)目對(duì)工廠的乙烯，醋酸罐區(qū)及生產(chǎn)區(qū)進(jìn)行了重大危險(xiǎn)源辨識(shí)，并根據(jù)物 質(zhì)的物性進(jìn)行了罐區(qū)物質(zhì)的源相分析。采用道化學(xué)火災(zāi)爆炸指數(shù)危險(xiǎn)評(píng)價(jià)對(duì)重大 危險(xiǎn)源進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)評(píng)價(jià)。HAZ

15、OP分析本項(xiàng)目采用HAZOP分析方法，以精儒塔(T0301)為節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析。根據(jù)該 設(shè)備可能產(chǎn)生的偏差如：進(jìn)料流量增大等進(jìn)行系統(tǒng)分析，根據(jù)結(jié)果對(duì)可能產(chǎn)生的 危險(xiǎn)源和隱患進(jìn)行有效預(yù)測(cè)。6 .設(shè)備設(shè)計(jì)與控制設(shè)備設(shè)計(jì)根據(jù)Aspen plus的模擬結(jié)果，嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，我們對(duì)工藝流程中的 醋酸乙烯酯反應(yīng)器R0101、氣液分離塔T0203、精飼塔T0301、固定管板式換熱 器進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，包括基本的設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)和特殊內(nèi)構(gòu)件的設(shè)計(jì)。利用 Cup-Tower及SW6-2011軟件對(duì)流程中全部塔設(shè)備進(jìn)行了工藝設(shè)計(jì)、基本參數(shù)設(shè) 計(jì)和機(jī)械強(qiáng)度校核。利用Aspen Energy Design and Rating和SW6-2011對(duì)全部的 換熱器進(jìn)行了工藝設(shè)