pdf3 設計文檔集pdf0 項目摘要_W

1、15 萬噸/年異戊二烯生產(chǎn)項湖南大學 Spark 團隊安全預評估報告 目錄一.項目簡介3二.工藝簡述32.1. 反應過程32.2. 原料的來源途徑42.3. 工藝流程5三.設備與控制53.1. 設備設計與選型5五.經(jīng)濟指標7六.總結(jié)8 3湖南大學Spark 團隊5 萬噸/年異戊二烯生產(chǎn)項安全預評估報告項目設計摘要一.項目簡介本項目為中國石油化工股份有限公司齊魯分公司新建1500萬立方米/年處理廢氣項目，產(chǎn)出硫代硫酸鈉4.2萬噸。對人體而言，大氣 中的硫化物會導致呼吸道炎癥、支氣管炎、肺氣腫、眼結(jié)膜炎癥等。同時還會使青少年的免疫力降低，抗病能力變?nèi)酢６蚧飳饘?，特別是對鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕，每年給國

2、民經(jīng)濟帶來很大的損失。據(jù)估計，工業(yè)發(fā)達國家每年因為金屬腐蝕而帶來的直接經(jīng)濟損失占國民經(jīng)濟總產(chǎn)值的2%4%。當今社會，回收工藝尾氣中的硫已勢在必行，因而 本項目的建立具有很大的經(jīng)濟和社會價值。項目本著“安全、環(huán)?！钡睦砟睿诖罅课墨I調(diào)研的基礎上，我 們因地制宜、變廢為寶，創(chuàng)新性利用山東淄博市，齊魯石化工業(yè)園區(qū) 勝利煉油廠的含硫廢氣、工業(yè)堿渣和集區(qū)資源，設計一年處理1500萬立方米含硫尾氣的分廠。項目采用本項目指導老師羅偉平教授課題 組專利氧化工藝法，具有安全可行、清潔安全生產(chǎn)、成本低和投資小 的特點。二.工藝簡述2.1.反應過程本項目為以含硫尾氣和工業(yè)堿渣為原料，采用由本校羅偉平教授 課題組研發(fā)

3、的專利技術，生產(chǎn)高附加值的硫代硫酸鈉產(chǎn)品。該技術的 特點是能在溫和條件下，高效的將硫根離子轉(zhuǎn)化為硫代硫酸根，目前 該專利技術在本次競賽中第一次被使用。與傳統(tǒng)的克勞斯單元處理含 硫尾氣技術相比，處理相同的廢氣量，該技術的能耗約為克勞斯法的 3 4湖南大學Spark 團隊5 萬噸/年異戊二烯生產(chǎn)項安全預評估報告20，設備投資與運營成本可降低50%，且能高選擇性生成高附加值的硫代硫酸鈉。同時硫化物轉(zhuǎn)化率提高，減少了未轉(zhuǎn)化物質(zhì)的循環(huán)返 回量，使裝置生產(chǎn)能力提高，減少了分離部分的功耗和單耗。本項目主要指標如下表所示：項目技術指標表2.2原料的來源途徑主要原料來源:含硫廢氣來源于勝利油田煉化裝置尾氣。工業(yè)

4、堿渣來源于齊魯石化，不足則外購。齊魯石化勝利油田現(xiàn)有2000萬噸/年煉油裝置，產(chǎn)生大量的含硫尾氣，其排放量足夠供給我廠的需求，不僅減少了對周圍環(huán)境的破壞， 還減少了原料運輸途中可能存在的風險。廢氣原料齊魯石化原料不充 足的情況下可為園區(qū)其他廠處理廢氣，堿渣原料不足可選擇通過汽運 或海運外送。園區(qū)汽運，海運交通便利，來源可靠。輔助原料來源：開車時氧氣由齊魯石化買進。催化劑由湖南大學羅偉平教授項目組提供，有專門的專利催化 劑生產(chǎn)工廠。其他化學試劑部分由園區(qū)提供，部分由國內(nèi)購買。4尾氣處理量(萬立方米/年)1500堿渣消耗量（萬噸/年）4.8硫代硫酸鈉產(chǎn)量（萬噸/年）4.2或硫酸鈉產(chǎn)量（萬噸/年）6

5、.8總收率（%）89.2 5湖南大學Spark 團隊5 萬噸/年異戊二烯生產(chǎn)項安全預評估報告熱蒸汽、電等公用工程由園區(qū)提供。2.3.工藝流程本項目產(chǎn)品總工藝路線圖如下所示：本項目采用專利催化劑氧化法處理含硫尾氣同時制取純度99.9%的硫代硫酸鈉與硫酸鈉產(chǎn)品，年處理量為 1500 萬立方米含硫尾氣同 時處理 24 萬噸廢堿渣，實現(xiàn)了變廢為寶，減少了三廢的排放。 三.設備與控制3.1.設備設計與選型本項目嚴格按照鋼制壓力容器等相應的國家最新標準，對泵、 換熱器、儲罐、閃蒸罐等標準設備進行了選型，初步氧化反應器、逆 流吸收塔 T0101 等非標設備進行了詳細的設計。根據(jù) Aspen Plus 的 模

6、擬結(jié)果，我們利用 CUP-Tower 及 SW6-2011 等軟件以塔 T0101 為例進行了詳細的工藝設計、基本參數(shù)設計和機械強度校核。利用 SW6-2011 和 Aspen Exchanger Design and Rating 軟件對全部的換熱器進行了工藝設計、選型、基本參數(shù)設計和機械強度校核。 5 6湖南大學Spark 團隊5 萬噸/年異戊二烯生產(chǎn)項安全預評估報告利用智能選泵軟件，對全部的泵進行了選型，確定泵的型號和安 裝尺寸。3.2.控制方案在本項目設計中，首先考慮了正常生產(chǎn)時的穩(wěn)態(tài)控制策略。設計 的控制系統(tǒng)主要用信息反饋來控制泄壓閥的開啟、閥門流量以及顯示 各壓力容器和管路的壓力、

7、溫度、液位等。用到的復雜控制系統(tǒng)有進 料量的比值控制、塔頂溫度控制、塔釜出料量控制等。反應器控制中， 我們更采用了ESD 緊急停車系統(tǒng)，當生產(chǎn)裝置出現(xiàn)緊急情況時，直接 由 ESD 發(fā)出保護聯(lián)鎖信號，對現(xiàn)場設備進行安全保護，避免危險擴散 造成巨大損失。對一些關鍵設備能起到關鍵性的保護作用。四.工藝與節(jié)能創(chuàng)新1.該工藝的原料為堿渣和含硫廢氣，價格低廉，變廢為寶，為環(huán) 境友好型項目。2.可根據(jù)市場需求選擇性生產(chǎn)硫代硫酸鈉、硫酸鈉等多種產(chǎn)品，大大提高了抗風險能力。3.采用本校教授課題組十余年時間開發(fā)出的專利催化劑進行反 應，降低了成本，提升了轉(zhuǎn)化率。4工藝條件較溫和，對設備要求不高；流程簡單，較易分離

8、，設備投資和操作費用均低于行業(yè)平均。5.氧化反應的攪拌反應器設計與改裝相對簡單，方便控制，操作 安全。6 7湖南大學Spark 團隊5 萬噸/年異戊二烯生產(chǎn)項安全預評估報告6. 采用廢熱回收方法，并通過使用 AspenEnergy Analyzer 軟件，結(jié)合本廠設備布置的實際情況，在滿足設計目標公用工程費用最 小和設備費用最小的情況下，分別對其設計出了種最優(yōu)的冷熱流股匹 配方案。優(yōu)化前后冷熱公用工程對比如下表所示：五.經(jīng)濟指標表 5-1本廠經(jīng)濟指標7序號指標名稱單位數(shù)值1設計規(guī)模萬立方米/年15002占地面積平方米611003建筑面積平方米12011.44年操作時間小時/年80005工程項目

9、總投資萬元33451.656固定資產(chǎn)投資萬元25214.197直接材料費萬元/年7324.58總定員人1279年成本費用萬元/年13350.7910全廠總產(chǎn)值萬元/年5633.1211年利潤總額萬元/年6717.1312預交所得稅萬元/年1271.713年利稅總額萬元/年7110.25項目 熱公用工程 （KJ/h） 冷公用工程 （KJ/h） 換熱單元數(shù) 總換熱面差 （m2） Total Cost（cost/s） 優(yōu)化前 1.37E+0081.44E+0082185310.1388優(yōu)化后 5.70E+0076.76E+00734135000.0831節(jié)能 58%53% 158%40% 8湖南大學

10、Spark 團隊5 萬噸/年異戊二烯生產(chǎn)項安全預評估報告六.總結(jié)本次設計采用Aspen plus 軟件完成全流程的詳細計算，硫代硫酸鈉收率約為89%，達到基本要求。工藝流程上專利催化劑，并進行了必要的模擬和優(yōu)化；節(jié)能設計上利用Aspen plus 換熱設計軟件進行了全廠熱量之間的衡算；設備設計上運用Cup-Tower、SW6、Matlab 等專業(yè)軟件進行設計和校核，得出設備參數(shù)。最后，利用 AutoCAD 和 sketch up 等軟件進行了車間和廠區(qū)三維布置，并設計了相應輔助設 施。我們堅持“低碳、清潔、安全、環(huán)保”的理念進行設計。從產(chǎn)品 的原料選擇到生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)設備的改進，從多角度的安全預評估到 節(jié)能技術的應用，無一不將“綠色化工，安全生產(chǎn)”的思想應用到實 處。綜上所述，在本套項目中，我們通過先進的工藝、高新的技術、嚴格的設備設計、能源的綜