1、項(xiàng)目設(shè)計(jì)摘要1. 項(xiàng)目簡介設(shè)計(jì)一座年產(chǎn) 74 萬噸丙烯的分廠，本項(xiàng)目是為化工茂名采用清潔組合工藝，聯(lián)產(chǎn) 8 萬噸丙烯酸。廠址坐落于茂名工業(yè)園區(qū)，充分利用茂煉油廠、乙烯廠現(xiàn)有資源，以液化石油氣為原料，經(jīng)環(huán)預(yù)處理、脫氫、深冷分離、精制得到丙烯產(chǎn)品。項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案各選擇工藝先進(jìn)可靠，組合后進(jìn)行仿真模擬，具有良好的兼容性，通過工藝創(chuàng)新、設(shè)備強(qiáng)化、能量集成等技術(shù)，達(dá)到了節(jié)能減排的要求。本項(xiàng)目在生產(chǎn)過程中，在丙烷脫氫丙烯單元產(chǎn)生的丙烯，作為丙烯酸的原料。在方面，都減少了一定的運(yùn)營經(jīng)濟(jì)成本，相應(yīng)降低了對(duì)環(huán)境的污染。在注重環(huán)境與安全的大背景下，采用綠色化學(xué)的生產(chǎn)模式，將環(huán)境污染降到最低，符合未來產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。

2、工藝設(shè)計(jì)方案不僅提高了原料的利用率和轉(zhuǎn)化率，降低了能耗單耗，原料材料的循環(huán)利用更是減少了污染物排放，并對(duì)三廢排放作出合理的治理措施。此外，通過詳細(xì)的市場分析，對(duì)國內(nèi)外丙烯/丙烯酸產(chǎn)能產(chǎn)量和價(jià)格進(jìn)行分析，該項(xiàng)目具有市場前瞻性，其原料、生產(chǎn)具有的優(yōu)勢有效增強(qiáng)了抗風(fēng)險(xiǎn)能力，投資前景良好。2. 工藝路線丙烯項(xiàng)目工藝流程包含原料預(yù)處理、丙烷脫氫、深冷分離、丙烯精制 4 個(gè)單元。丙烯酸項(xiàng)目工藝流程包含丙烯的氧化、丙烯酸的精制 2 個(gè)單元。在丙烷直接脫氫制丙烯的生產(chǎn)中，原料液化石油氣消耗占丙烯生產(chǎn)成本的80%。顯然，開發(fā)和應(yīng)用高性能催化劑是降低丙烷單耗，提高經(jīng)濟(jì)效益的最有效。在催化劑方面其中，UOP 公司選

3、擇性較高，原料消耗較小，且市場份額達(dá)到 50%以上。且 UOP 公司脫氫裝置規(guī)模大型化，更適合現(xiàn)代丙烯工業(yè)化的發(fā)展。所以，綜合比較，選擇 UOP 公司的OLEFLEX 工藝由乙丙烷脫氫制丙烯。在丙烯酸的生產(chǎn)中比較了丙烯氧化法國(Sohio)技術(shù)觸煤技術(shù)(NSKK)、BASF 技術(shù)、三菱化學(xué)技(MCC)還有CEP 東北（原吉林設(shè)計(jì)院）丙烯酸生產(chǎn)技術(shù)。丙烯酸項(xiàng)目選擇吉林設(shè)計(jì)院的國產(chǎn)工藝，不僅可以減少從國外工藝包的費(fèi)用，而且有利于我國國產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，該技術(shù)在蘭州丙烯酸項(xiàng)目運(yùn)行穩(wěn)定，可行性具有保證。該工藝采用化藥公司開發(fā)的丙烯氧化生產(chǎn)丙烯酸催化劑、德國MAN-DWE 公司設(shè)計(jì)制造的丙烯酸氧化反應(yīng)器、尾

4、氣循環(huán)、水吸收和甲苯共沸脫水分離工藝；工藝路線先進(jìn)可靠，達(dá)到世界先進(jìn)水應(yīng)產(chǎn)生的三廢少，原子利用率高，屬于綠色清潔工藝。主要流程如方框簡圖 2-1 所示。圖 2-1工藝流程方框3. 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)原料方案的創(chuàng)新降低原料來源成本丙烯/丙烯酸聯(lián)產(chǎn)的產(chǎn)品方案保證市場調(diào)控能力徑向疊式移動(dòng)床反應(yīng)器的應(yīng)用丙烯酸工藝增設(shè)汽提塔丙烯熱泵精餾的應(yīng)用換熱網(wǎng)絡(luò)的利用加熱爐黑體技術(shù)的應(yīng)用（8）繞管式換熱器的應(yīng)用丙烯酸丙烯酸精制單元丙烯酸生產(chǎn)單元丙烯氫氣丙烯丙烷脫氫單元?dú)錃獯之a(chǎn)品丙烷精制單元丙烷DJ-5 塔板的應(yīng)用“梯形”扇形筒代替“D 形”扇形筒新型催化劑 Pt-Sn-Na-La/ZSM-5 的應(yīng)用新型綠色脫劑的應(yīng)用新型脫

5、氯劑的應(yīng)用安全儀表系統(tǒng)SIS 設(shè)計(jì)（15）APC 和控制系統(tǒng)的應(yīng)用（16）新型濕式氧化處理丙烯廢水的應(yīng)用（17）丙烯酸廢水凈化-乙酸回收工藝的應(yīng)用（15）燃?xì)饧訜釥t+脫硫脫硝組合工藝處理廢氣(16)燒結(jié)加還原劑還原+活性組分溶解法+離子交換法提高鉑族金屬回收率（17）固體催化劑輸送結(jié)構(gòu)+輸送介質(zhì)的創(chuàng)新（18）自密封旋轉(zhuǎn)式管道補(bǔ)償節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用（19）離心泵的應(yīng)用4. 熱集成與節(jié)能技術(shù)4.1 本工藝換熱網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)結(jié)果整個(gè)流程能量消耗主要發(fā)餾塔精餾段各塔的再沸器以及深冷分離單元操作中。本工藝在設(shè)計(jì)中，加熱和冷卻介質(zhì)都來自公用工程，加熱介質(zhì)采用 0.8MPa 低壓蒸汽，冷卻介質(zhì)采用 25的冷卻水，-

6、40乙烯，-65丙烯。本工藝換熱網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)是基于AspenEnergy34.7。yzer V8.4 完成的。選用最小傳熱溫差為 19。熱端夾點(diǎn)為 53.7，冷端夾點(diǎn)為4.2 換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)利用Aspen Energyyzer V8.4 的設(shè)計(jì)功能，對(duì)本項(xiàng)目的換熱網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行理論上的平均年換熱成本最優(yōu)化設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)見圖 4-2-1。圖 4-2-1 本項(xiàng)目最優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)圖4.3 節(jié)能措施采用熱泵精餾有效的節(jié)約了能量，從而降低了成本采用熱高分技術(shù)有效的節(jié)約了能量。副產(chǎn)蒸汽的余熱利用有效提高了能量利用率。采用了高效的螺旋繞管式換熱器，節(jié)約了能量5. 廠址選擇與廠區(qū)布置5.1 廠址選擇在充分比較了茂名工業(yè)園、湛

7、江臨港工業(yè)園、惠州大亞灣區(qū)之后，綜合考慮其基建設(shè)施、原料、交通和政策，最終選擇區(qū)位優(yōu)勢較強(qiáng)的茂名工業(yè)園。廠址緊鄰大型煉廠，保障原料供給，背靠大西南，東南亞，東接珠角洲工業(yè)使得銷售市場廣闊。所在地水資源豐富，鐵路、水路、公路交通發(fā)達(dá)，氣候適宜，地形平坦，地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。所在城轄區(qū)勞動(dòng)力充足，生產(chǎn)生活設(shè)施完善，良好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)包括公用工程以及提供一系列政策，形成了有力的利好條件。5.2 廠區(qū)布置廠廠區(qū)布置為矩形，長為 760m，寬為 600m，總面積為 456000m2。本廠區(qū)按照功能分區(qū)集中布置，即物料裝卸區(qū)、設(shè)施區(qū)、工藝裝置區(qū)、輔助設(shè)施區(qū)、行政管理區(qū)、其他設(shè)施區(qū)等。本項(xiàng)目廠區(qū)中間有一條橫貫廠區(qū)的主

8、干道，寬度為 12 米，作為主要的物流線。在主干道的兩側(cè)分布著很多支路，貫通整個(gè)廠區(qū)。在反應(yīng)區(qū)、儲(chǔ)罐區(qū)均設(shè)有環(huán)形消防通道。本廠區(qū)設(shè)施區(qū)分為原料區(qū)、產(chǎn)品區(qū)，中間設(shè)置隔堤。廠區(qū)設(shè)置值班室、消防站、配電站、中控室、分析室、檢修室、空分站等。場內(nèi)設(shè)施完整，功能齊全。廠區(qū)中裝卸區(qū)、三廢處理區(qū)等易產(chǎn)生污染的區(qū)域被安排在廠區(qū)全最大頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)，盡量減少其對(duì)中控室、行政樓、值班室等人群相對(duì)密集的區(qū)域的影響。廠區(qū)平面布置總圖見 5-2-1，廠區(qū)平面布置三維視圖見圖 5-2-2。圖 5-2-1分廠平面布置總圖圖 5-2-2分廠平面布置三維視圖5.3 車間布置根據(jù)車間布置規(guī)范和要求進(jìn)行車間布置設(shè)計(jì)，在Sketc

9、hUP 中建模，并且利用Lumion 進(jìn)行渲染，其三維效果見圖 5-3-1。圖 5-3-1車間布置三維效果圖6. 安全與環(huán)境6.1 安全本項(xiàng)目在安全方面考慮伴隨整個(gè)設(shè)計(jì)過程，在設(shè)計(jì)過程中著重強(qiáng)調(diào)工藝路線、輔助材料、廠區(qū)車間、儀器設(shè)備、電氣等存在的安全隱患，充分考慮防雷、防塵、防噪、防腐蝕以及機(jī)械、墜落等勞動(dòng)衛(wèi)生安全，建立相應(yīng)對(duì)策措施和安全設(shè)施。對(duì)原料產(chǎn)品進(jìn)行有害辨析，劃分安全評(píng)價(jià)單元進(jìn)行評(píng)價(jià)，并設(shè)計(jì)消防和安全管理系統(tǒng)，盡可能確保項(xiàng)目安全生產(chǎn)和運(yùn)營。6.2 環(huán)境本項(xiàng)目具有較好的社會(huì)效益和間接經(jīng)濟(jì)效益，項(xiàng)目在廢氣方面造成的較小，廢水、固廢上環(huán)境正效益明顯。從短期看，環(huán)境成本化必然導(dǎo)致企業(yè)增加環(huán)境成

10、本，企業(yè)在提高環(huán)境績效的同時(shí)，必然會(huì)降低經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而影響企業(yè)的競爭力。也就是說國家在實(shí)現(xiàn)社會(huì)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)的過程中，必然會(huì)損害企業(yè)的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，企業(yè)環(huán)境成本與經(jīng)濟(jì)效益二者之間是負(fù)相關(guān)。但是長遠(yuǎn)來看，我國環(huán)保部門的以市場為基礎(chǔ)的激勵(lì)性環(huán)境規(guī)制鼓勵(lì)了我廠的環(huán)保創(chuàng)新，促使我廠選擇可以降低環(huán)境管理和提高效益的新技術(shù)和新工藝。同時(shí)我廠選擇了更具競爭優(yōu)勢的清潔生產(chǎn)方式，將廢棄物轉(zhuǎn)化為可利用的資源，這不僅減少了對(duì)環(huán)境的污染，提高經(jīng)濟(jì)效益，還可以使企業(yè)環(huán)境管理成本得到補(bǔ)償。7. 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)相應(yīng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如表 7-1 所示。表 7-1主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表序號(hào)指標(biāo)名稱指標(biāo)備注生產(chǎn)規(guī)模180 萬噸/年丙烷脫氫裝置萬 t/a

11、80一期建成28 萬噸/年丙烯氧化裝置萬 t/a8一期建成二主要原料1液化石油氣萬 t/a78.03外購2丙烷萬 t/a56.97外購三主要產(chǎn)品產(chǎn)量1丙烯萬 t/a74外售、下級(jí)原料2丙烯酸萬 t/a8外售3氫氣萬 t/a4外售4C4萬 t/a10外售四年運(yùn)行時(shí)間h/a8000五能源消耗1新鮮水萬 m3/a4421地表水2用電Mkwh/a17.9供電3油萬 t/a12裝置自產(chǎn)4蒸汽萬 t/a182.3集中熱源5脫鹽水萬 t/a10蒸汽冷凝水8.總結(jié)基于對(duì)各種工藝的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比后，選擇UOP的成熟工藝丙烷脫氫制丙烯與國產(chǎn)丙烯酸工藝制丙烯酸結(jié)合起來，在其工藝、催化劑選擇、設(shè)備強(qiáng)化、物質(zhì)集成、能量集成、水集成、系統(tǒng)耦合優(yōu)化、節(jié)能降耗、三廢處理等方面進(jìn)行一定程度的優(yōu)化改進(jìn)，形成一套清潔生產(chǎn)組合工藝技術(shù)方案。運(yùn)用Aspen plus進(jìn)行全流程的模擬和優(yōu)化，以及通過全流程和各單元設(shè)備的物料和能量，具有較高技術(shù)可靠性。以Aspen plus模擬計(jì)算結(jié)果作為設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算及選型依據(jù)，包括管道儀表控制等提供了重要參數(shù)。整個(gè)設(shè)計(jì)還包括了主要設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型、工藝流程圖（PFD）、管道及儀表流程圖（置，生產(chǎn)車間的布置和配管設(shè)計(jì)等。此外，整理提交了可行性）、整個(gè)廠區(qū)的平面布、初步設(shè)計(jì)說明書及其附錄，