产20万吨ETBE 初步设计说明书.doc

设计团队：合肥工业大学化工梦想团队成员 ：陈飞 张星照 汪锦峰张秋 郭静宁指导老师： 徐超 杨泽恒 何兵 王莉初步设计说明书初步设计说明书1第一章：综述71.1 项目创新性概述（具体内容见可行性报告和设计说明书相关部分）71.1.1 资源利用创新71.1.2 产品结构方案的创新81.1.3 反应技术和环境保护技术创新81.1.4分离技术和节能降耗的创新81.1.5 新型过程设备的应用91.2项目概述101.3设计依据101.4产品规格10第二章总图运输122.1设计依据122.2设计范围122.3厂址概况122.4总平面布置132.4.1 厂区总体布局概述132.4.2各建筑物面积指标152.4.3总平面布置各项技术指标172.5分区布置：182.5.1生产区182.5.2储运区182.5.3辅助区192.5.3.1三废处理场的布置：192.5.3.2检修，备件仓库的布置：192.5.3.3储罐区的布置：192.5.3.4 医疗站，消防站的布置：202.5.4生活区：202.5.4.1宿舍和食堂的布置：202.5.4.2 办公区的布置：202.6厂内运输设计212.6.1厂内运输设计要求212.6.2本厂运输设计21第三章 物料衡算和能量衡算223.1物料衡算223.1.1概述223.1.2 物料衡算的原理和基准223.1.3 物料衡算223.1.4 MTBE合成工段233.1.4.1主要设备253.1.4.2 主要换热变压设备333.1.5 烷基化油合成工段413.2 能量衡算473.2.1概述473.2.2热量衡算的原则473.2.3 热量衡算483.2.4 MTBE合成工段483.2.4.1主反应器483.2.4.2催化精馏塔493.2.3.1.3甲醇萃取塔503.2.3.1.4 甲醇汽提塔513.2.3.1.5 换热器523.2.5烷基化油合成工段533.2.5.1烷基化油精馏塔533.2.5.2正丁烷精馏塔543.2.5.3换热器55第四章Aspen 模拟和优化564.2 热力学574.3 建立模型574.4各物料指标584.5异丁烷转化率影响及分析614.6优化654.6.1 催化精馏塔优化654.6.2 甲醇气提塔优化664.6.3正丁烷提纯塔优化67第五章 换热网络设计与节能工艺705.1概述705.2换热网络设计任务705.2.1工艺流程705.2.2MTBE工段换热网络及节能715.2.2.1MTBE工段换热网络725.2.2.1.1物料流股725.2.2.1.2夹点确定735.2.2.1.3换热网络设计735.2.2.2烷基化油工段换热网络及节能745.2.2.2.1 烷基化油工段换热网络745.2.2.2.2换热网络设计765.3节能措施汇总765.3.1热泵精馏765.3.1.1工艺概述765.3.1.2热泵精馏原理77第六章 设备选型及典型设备设计816.1塔设备设计816.1.1 设计目标816.1.2设计过程816.1.2.1塔型的选择816.1.3塔设备选型实例836.2 换热器选型936.2.1 概 述936.2.2 设计依据936.2.3 选型原则936.2.4 选型结果956.3 动设备选型976.3.1 各类泵性质说明976.3.2 具体设计结果986.4 反应器粗略设计1046.4.2设计结果107第七章 工艺方案选择与论证1107.1 MTBE技术方案选择与论证1107.1.1 国外MTBE生产技术1117.1.1.1美国化学研究和特许公司的MTBE生产技术1117.1.1.2 美国UP公司的MTBE生产技术1137. 1.1.3 Huls AG的MTBE生产工艺1147.1.1.4法国IFP的MTBE生产工艺1157.1.1.5其他MTBE生产工艺1167.1.2国内的MTBE生产技术1197.1.2.1概述1197.1.2.2中石化齐鲁分公司研究院开发的系列MTBE生产技术1197.1.2.3洛阳石化工程公司等开发的膨胀床MTBE生产技术1247.1.2.4催化剂在催化蒸馏塔中的装填结构1257.1.2.4.1美国化学研究与特许公司的捆包式包装结构1267.1.2.4.2 中石化齐鲁分公司研究院开发的催化剂散装结构1277.1.2.4.3 美国Koch公司Katamax的催化剂填充方式1287.1.2.4.4法国石油科学研究装填方式：1297.1.2.4.5 其他几种装填结构1307.1.3工艺路线分析1327.1.3.1反应器的选择1327.1.3.2分馏塔的选择1347.1.3.2.1催化蒸馏优点1347.1.3.2.2 催化精馏塔填料选择136第八章 工艺流程设计1368.1工艺流程概述1368.2工艺介绍1378.2.1 MTBE工艺1378.2.2 烷基化工艺1398.2.2.1工艺原理及反应机理1398.2.2.2 烷基化工艺流程1408.3 工艺选择1468.3.1 工艺原理1478.3.2工艺流程1488.3.3工艺装置148第九章 控制系统1509.1控制方案1509.2仪表选型1519.3主要设备控制1529.3.1离心泵1529.3.11调节离心泵流量的方法1529.3.1.2要求1529.3.2换热器1539.3.2.1工艺物料用循环水换热1549.3.3冷热工艺物料换热1549.4 塔设备的控制1569.4.1主分馏塔异丁烷主分馏塔1569.4.2 萃取塔1579.5 干燥器1589.6 烷基化反应器1599.7 紧急停车系统（ESD）159第十章 供电系统16010.1设计依据16010.2 设计范围16110.3设计原则16110.4供电情况16110.4.1现有电源情况16110.4.2供电方案162第十一章 通信系统16611.1设计依据16611.2设计范围16611.3电信方案16711.3.1电信现状16711.3.2行政管理电话系统16711.3.3生产调度程控电话系统16711.3.4有线电视（包括工业电视）16811.3.5无线通讯16811.3.6火灾报警系统16811.3.7综合布线系统169第十二章 土建17012.1设计编制依据17012.2设计范围17112.3厂区地理情况17112.4建筑与结构设计方案17212.4.1设计原则17212.4.2 设计方案17312.4.3防火、防水防腐、防噪、防尘等17412.4.4 地基处理原则17512.5 存在问题及解决办法175第十三章 给水排水17513.1编制依据17513.2设计范围17613.3给水工程17713.3.1给水水源17713.3.2给水管道系统17713.4排水工程17813.4.1排水系统设置17813.4.2生活污水排水系统17813.4.3生产废水排水系统17813.4.5应急事故池178第十四章 采暖通风与空气调节17914.1设计标准与依据17914.2本厂设计范围17914.3 厂址所在地气候情况18014.4 设计参数18114.5通风182第十五章 储运18315.1设计依据18315.2储存区设计18415.2.1罐区建造与施工18515.2.2 罐区安全18515.3 运输区设计18715.3.1装卸区设计18715.3.2 厂内运输路线设计18715.3.2 厂内管廊设计188第十六章 消防专篇18816.1设计中执行的相关标准、规范18816.2设计范围18916.3 工艺及物料危险分析18916.3.1危险性物质及存在的装置工序18916.3.2危险性分析18916.4消防安全措施19016.4.1基础防火防爆安全措施19016.4.1.1厂房19016.4.1.1.1建筑防火设计19016.4.1.1.2厂房的耐火等级、层数和占地面积19016.4.1.2厂房的防火间距19216.4.2建、构筑物防火19416.4.3厂区内消防布置19516.4.3.1变电所、配电室19516.4.3.2仓库19616.4.3.3发电机房19716.4.3.4食堂19716.4.3.5综合事务所19816.4.3.6消防控制室19916.4.3.7消防泵房20016.4.3.8锅炉房20116.4.3.9车间20116.4.4总图运输20216.5消防系统20316.5.1消防给水设备20316.5.2消防灭火设备20416.6消防值班204第十七章 劳动安全卫生专篇20517.1设计依据20517.2职业安全问题20617.2.1工业毒物20613.2.2化学灼伤及腐蚀20813.2.3燃烧与爆炸20813.2.4噪声20913.2.5其他危害21017.3工业卫生21017.3.1防火防爆21017.3.2防尘、防毒21117.3.3防暑降温21117.3.4防噪声21117.3.5防雷防静电21117.3.6 防高温、低温21217.3.7 防辐射21217.3.8其它防护21217.3.9辅助用室21217.4建筑及场地安全21317.4.1自然灾害预防21317.4.2建筑布局安全21317.4.3厂区安全21417.5消防与急救214附录：物料性质2171.1 总述：2171.2主要物料的性质：2171.2.1甲醇：2171.2.2异丁烯：222操作注意事项226储存注意事项226包装方法：227运输注意事项：2271.2.3 MTBE:2271.2.4异丁烷：2311.2.4 2、3-二甲基己烷 （它是烷基化油中的主要组成）237第一章：综述1.1 项目创新性概述（具体内容见可行性报告和设计说明书相关部分）1.1.1 资源利用创新20世纪80年代以前，石油炼制特别是来自催化裂解的碳四馏分，主要用于生产烷基化汽油和叠合汽油以及用作工业和民用燃料；蒸汽裂解碳四馏分，除其中丁二烯部分用作合成橡胶的原料外，大部分用作燃料。随着甲基叔丁基醚(MTBE)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、正丁直接水合制甲乙酮等新工艺的开发成功以及正丁烷制顺酐、1，4一丁二醇、四氢呋喃和-丁内酯等工艺的出现，碳四烃的利用率明显提高。采用加氢-MTBE-烷基化联产工艺，以催化裂解C4为原料，因丁二烯只有微量，回收成本高，采取加氢将丁二烯转化为2丁烯作为原料，同时避免丁二烯转化成重质油。异丁烯与甲醇发生醚化反应，制备甲基叔丁基醚（MTBE）,同时减少了原料中烯烃的含量，在接下来的烷基化反应中，提高烷基化进料的烷烯比，达到提高产品质量，降低酸耗的目的。烷基化反应后，分馏，得到烷基化油，循环异丁烷，同时分离出正丁烷。C4中的组分基本均已利用。与传统的燃料利用相比，利用率大大提高，经济附加值大，产值高。1.1.2 产品结构方案的创新当前各个生产方主要是单独生产MTBE和烷基化油的，而本项目所设计的工艺是实现MTBE和烷基化油的联产。产品中不仅有MTBE和烷基化油，还有正丁烷和少量丙烯等副产品。由于MTBE对环境的影响，自从美国禁用后其前途堪忧。在可以预见的未来MTBE被禁用的势在必然，但是短期内仍然有很大的发展空间。而且本项目可以最终改造成完全生产烷基化油的工艺过程，所以不仅避免了单独生产而利润不高的问题，而且避免在未来因为MTBE被禁用而彻底倒闭的厄运。1.1.3 反应技术和环境保护技术创新 烷基化催化剂有硫酸、氢氟酸和固体催化剂。硫酸处理后其废液难以处理，固体酸工艺还未成熟如果直接进行固体酸进行催化反应有一定的风险，本项目采用氢氟酸作为催化剂并解决了氢氟酸泄露的问题，实现了反应技术的创新，详见氢氟酸处理部分。1.1.4分离技术和节能降耗的创新精馏是化工、石化等行业中的重要组成部分 ,对整个流程的生产能力、产品质量、能源消耗与原料消耗、环境保护都有重大影响。石油和化学工业的能耗占工业总能耗的很大部分 ,其中60%就用于精馏过程。精馏投资约占化工、石化项目总投资30%40%。精馏过程的节能主要有以下几种基本方式 :提高塔的分离效率 ,降低能耗和提高产品回收率 ;采用多效精馏技术 ;采用热泵技术等。本文着重讨论提高塔的分离效率的技术。甲醇是重要的基本有机化工原料 ,在国民生产中有广泛的应用 ,在化学工业中占有重要地位。甲醇工业的节能降耗对提高装置的经济性和企业的竞争力有重要的作用 ,本文分别介绍新型高效塔器技术以及工艺技术在甲醇工业的应用。新型高效分离技术分离技术一般是通过塔设备实现的。塔设备提供气 (或汽 )液或液液两相之间进行紧密接触的场所 ,达到相际传质与传热的目的 ,常用于精馏、吸收、解吸和萃取等化工单元操作。本项目使用了催化精馏塔并且通过ASPEN PLUS对其进行了优化处理，实现了分离和节能技术的创新。热泵精馏技术：原先C202塔冷凝器kW再沸器kW32530.17623668.5449热泵技术C3塔冷凝器kW再沸器kW80140共节省48184 kW本工艺流程中涉及到正丁烷异丁烷的分离。在烷基化油工艺中的异丁烷是正丁烷的几十倍，是丙烷的几千倍。但是，由于异丁烷、正丁烷、丙烷的沸点和相对挥发度相接近，所以往往要分离就要非常大的回流比，使得再沸器和冷凝器的能耗巨大。通过热泵技术的使用，在设备上虽然增加了一个压缩机，但是通过热泵技术节省的能量是更大的。本工艺中，塔底再沸器的热量完全能由内部提供，我们只需要将塔顶多余的热量用公用工程解决就行，这样显然大大减少了公用工程。通过下表可以看出，正丁烷异丁烷分离塔通过热泵技术节省大量能量，减少很多公用工程的使用，经济效益显著。从以上的描述中可以看出，基本合成段不需要热公用工程来加热反应的原料，同时要充分利用催化精馏塔的热量，甲醇汽提塔则能产生很多的蒸汽，减少公用工程的用量。通过这样的换热设计，在不使用公用工程的同时，副产蒸汽，充分利用了工艺中各物流的性质，减少了能耗，显著提高了经济效益。最终，MTBE合成工段不需外部热量加热，内部集成的热量达162MW，还能副产蒸汽。1.1.5 新型过程设备的应用本项目中所用的空气与热装置都采用最新的重力是热管锅炉空气加热器。采用重力式热管空气预热器取代管式空气预热器，可以把锅炉的热风温度从100 130 提高到180，甚至更高。根据经验计算，当空气预热器中的空气温度升高1.5时，排烟温度约可以降低1， 整个锅炉的排烟温度就可降低到120以下， 从而大大减少了排烟热损失，提高了锅炉的整体热效率。当热空气温度提高到180后，在分层燃烧的基础上，可以极大地提高煤的燃烧效率，使燃煤尽量达到或接近完全燃烧的程度，就可使灰渣可燃物（含碳量大大降低；特别是烧高水分、高灰分煤时，由于热风温度高，煤的烘干着火快，使炉内温度增高（根据经验一般可提高100左右），这样就可以稳定燃烧， 强化炉内辐射热交换，可以降低燃煤不完全燃烧损失。1.2项目概述本项目为一烃化工综合企业设计一座以混合C4为原料，MTBE-烷基化联产分厂。项目位于甘肃省平凉市泾川县。该项目以混合C4为原料，先加氢除去丁二烯，同时把1-丁烯转化为2-丁烯，以离子交换树脂为催化剂，异丁烯与甲醇发生醚化，先预反应，再在催化精馏塔中反应精馏，塔釜得到MTBE产物，塔顶产物回收甲醇后，干燥，以氢氟酸为催化剂，过量异丁烷与丁烯发生烷基化反应，产物分馏，得到烷基化油，异丁烷，氢氟酸。同时，对氢氟酸进行酸再生。 MTBE，烷基化联产， MTBE提高汽油的辛烷值，同时生产质量合格的尾气剩余C4作为下游烷基化装置的原料，提高烷基化进料的烷烯比，达到提高产品质量，降低酸耗的目的。1.3设计依据化工工程设计相关规定国家经济、建筑、环保等相关政策2011 第六届“三井化学"杯大学生化工设计大赛指导书本组编制的项目可行性报告化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定1.4产品规格名称质量分数，%名称质量分数，%MTBE>98.0甲醇<0.2叔丁醇0.2-0.5C4低聚物0.3-0.6<0.3正丁烷纯度/%90有机氟化物含量/g/g<10游离HF含量/g/g<1烷基化油密度/kg/m3690-700干点/204饱和蒸汽压/kPa27-64颜色（赛氏）/号27-30腐蚀合格辛烷值（RON）94.5有机氟化物含量/g/g<150游离HF含量/g/g<1第二章总图运输2.1设计依据化工企业总图运输设计规范GB50489-2009工业企业总平面设计规范GB50187-93石油化工企业厂区总平面布置设计规范SH/T3053-2002建筑设计防火规范GB50016-2006厂矿道路设计规范GBJ2287压缩机厂房建筑设计规定HG/T20673-2005化工管道设计规范HG/T20695-87化工设备管道外防腐设计规定HG/T20679-90化工工厂总图运输施工图设计文件编制深度规定HG/T20561-942.2设计范围本章主要介绍厂内总平面布置、运输设计。2.3厂址概况泾川县位于黄土高原中部秦陇交界处，总土地面积1409平方公里，耕地面积7098万亩。泾河及其支流内河等五条河流，年平均径流量124亿立方米，其中可利用69亿立方米。属典型的黄土丘陵沟壑区，地势自西北向东南倾斜。境内占总土地面积634的丘陵沟壑区梁峁起伏，沟壑纵横，此外，破碎塬区和河谷川区分别占总土地面积236和94，平均海拔1196米。气候大陆性显著，四季分明，冷暖起伏不大，降雨多集中于夏季，年平均降雨量5143毫米，年平均气温106，全年无霜期181天。已探明有铜、铅、铀等金属矿点，煤、温泉等非金属矿点多处。其中位于县城东7.5公里何家坪村的温泉日出水1920立方米，水温37至38.2.4总平面布置2.4.1 厂区总体布局概述总平面布置的要求：本项目的厂区总平面布置是严格按设计规范的要求进行设计的。并且在进行化工厂总平面布置之前，分析了全厂生产流程顺序、各部分的生产特点和火灾危险性，同时考虑了厂区地形和风向，选择了合理的朝向，使人员集中的建筑物有良好的采光及自然通风条件。街区需要合理划分，厂区通道宽度需要确定，街区及建筑物、构筑物的布置宜规整。 各类仓库，宜按储存货物的性质和要求，宜合并设计为大体量或多层仓库，并提高机械化装卸作业程度，有效地利用空间。 生产管理及生活服务设施，宜按使用功能合理组合，设计为多功能综合性建筑。 设计规范还规定总平面布置应当防止和减少有害气体、烟、雾、粉尘、振动、噪音对周围环境的污染，污染大的设施应远离对污染敏感的设施，并避免环境重复污染。产生噪音污染的设施，宜相对集中布置，并应远离生产管理设施和有安静要求的场所。 在进行总平面布置设计时需要预留发展用地，一方面可以使前期建设的项目集中、紧凑、布置合理，并与后期工程合理衔接；另一方面可以满足辅助生产设施、公用工程设施、仓储和管线铺设等相应后期配套建设。厂区总体布局概述：本厂区按照功能分区集中布置，即原料输入区、产品输出去、储存设施区、工艺装置区、公用工程设施区、辅助设施区、行政管理区、其他设施区等。本设计中，厂区内道路总体呈网格状布置，主干道设计宽度为10米（双向四车道），次干道设计宽度为5米（双向两车道）。整个厂区的道路及建构筑物都经过过严格规划，布置规整。同时，人流与货流分离，并留有消防安全通道。在厂区内，人主要经过东门，原料经过西门进，而空车出经过北门，产品输出则通过南门，这样就不会出现交通拥堵。最大程度的减少运输车辆在厂区内的运行距离，减少其对厂内的干扰。厂区总体布局概述：本厂区按照功能分区集中布置，即原料输入区、产品输出去、储存设施区、工艺装置区、公用工程设施区、辅助设施区、行政管理区、其他设施区等。本设计中，厂区内道路总体呈网格状布置，主干道设计宽度为10米（双向四车道），次干道设计宽度为5米（双向两车道）。整个厂区的道路及建构筑物都经过过严格规划，布置规整。同时，人流与货流分离，并留有消防安全通道。在厂区内，人主要经过东门，原料经过西门进，而空车出经过北门，产品输出则通过南门，这样就不会出现交通拥堵。最大程度的减少运输车辆在厂区内的运行距离，减少其对厂内的干扰。图2-1总平面布置图2.4.2各建筑物面积指标表2-1厂区各区面积计算项目面积/平方米厂前区花圃563.5行政办公楼412宿舍403.5食堂132.4停车区180.5门卫15小计1706.9辅助生产区冷冻水站450.4配电室367.5总控制室586.0消防站2564消防水池803.4医疗站278.5检修仓库500.5备件仓库503.2三废处理545.3装卸区230.5成品仓库279.3小计4801储罐区碳四储罐1823.5醚后碳四储罐1650.4甲醇储罐1056.0异丁烷储罐1250.4酸储罐824.5小计6604.8生产区催化精馏车间2876.5甲醇回收车间2057.5原料处理车间1023.3反应车间2014.0产品分馏车间1932.5小计9903.8其它事故应急池2553.3发展用地3027.0小计5580.3总计28596.82.4.3总平面布置各项技术指标表2-2厂区总平面布置设计的各项技术指标厂区占地面积55000平方米建构筑物占地面积23061.5平方米道路用地面积10342.6平方米出入口个数5绿化面积15302.3平方米围墙长度1420.8米厂区利用系数72.2%2.5分区布置：2.5.1生产区设计规范要求工艺装置在厂区内布置应相对集中，形成一个或几个装置街区。这样有利于集中铺设公用工程管线以及集中控制管理，而且工艺生产流程顺畅、衔接短捷，紧凑合理，与相邻设施也协调得很好。除了有利于生产管理和安全防护等优点外，集中布置工艺装置还便于施工、安装和检修。生产区按照生产流程布局，分为MTBE单元和烷基化油单元，MTBE生产是放热反应，所以在其左侧设有冷冻水站，精馏分离需要热源，为减少热量流失，在其右侧的辅助区设有锅炉和换热机组，只隔了一条公路。烷基化油单元要用上一流程的产物醚后碳四，在辅助区设有醚后碳四储罐，离生产烷基化油车间很近，减少了管路运输。在生产区的西北侧设有变、配电室，总控制室。控制室的位置应该靠近主要工艺装置或主要控制设备，本设计中的控制中心距离工艺生产区比较靠近，又在一定的安全距离以外。控制室朝向高压或者有爆炸危险的生产设备区一侧的外墙，应为密闭式或控制室整体采用抗暴型结构。此外，控制室还应该避免噪音、振动以及电磁干扰较大的场所对其的干扰。本设计中，控制室远离检修室，并有树木等隔离噪音，使得控制中心与噪音较大的工艺装置区以及机修/电修车间隔开。工艺生产装置宜布置在人员集中场所全年最小频率风向的上风侧，并位于散发可燃气体的储运设施全年最小频率风向的下风侧。本设计中，人员集中的场所诸如宿舍，食堂都位于东北角，正处于全年最小频率（东北风）的上风侧。2.5.2储运区储运区内道路的布置应该满足生产操作、物料运输、消防安全和事故急救等的要求下，应尽量增加道路的面积；且应与街区外的厂区道路连接。本项目中的产品都是液体，需用储罐装置，所以成品区应方便运输和适应机械化装卸作业；宜布置在厂区的边缘地带，且位于厂区全年最小频率风向的上风侧。 本设计中装卸区和运输通道都离西门，南门和生产区比较近，原料储罐与成品区都离厂内道路很近，且成品区位于厂区内全年最小频率风向的上风侧。2.5.3辅助区2.5.3.1三废处理场的布置：根据设计规范的要求，三废处理厂宜位于厂区边缘或厂区外的单独地段，且地势及地下水位较低处；并应布置在厂区全年最大频率的下风侧，且应注意其对周围环境的影响。 本设计方案充分考虑了以上要求，将三废处理厂设在全场南侧边缘地带，处于全年最大频率的北风的下风侧。2.5.3.2检修，备件仓库的布置：检修，备件仓库的布置宜集中布置在厂区的一侧、靠近人流出入口的地段，并有较方便的交通运输条件；同时应避免机修、电修车间的噪音、振动对周围设施的影响。本设计方案中检修仓库离东门很近，靠近人流出口地段，且远离总控制室，配电室，工艺生产车间，不会因噪音，震动对其设施产生影响。2.5.3.3储罐区的布置：设计规范中关于罐区布置的要求较多。首先，罐区应按照物料性质、隶属关系、操作和物料输送条件，分别布置为原料罐区和成品罐区，其位置应满足工艺生产、储运装卸和安全防护要求，同时应留有必要的发展用地。 本设计中，原料储罐、成品储罐分开布置，既邻近工艺装备区，又邻近装卸区，充分满足了工艺生产和储运装卸的要求。设计规范要求可燃液体的罐组宜布置在厂区边缘地带，同时应在人员集中场所和明火或散发火花地点全年最小频率风向的上风侧，并应避免布置在窝风地带。2.5.3.4 医疗站，消防站的布置：消防设施包括消防站、消防水池和遍布全厂的消火栓。本设计中消防站位于厂区中部，此处交通方便，消防车可方便到达厂区各处。消防站不位于生产区的下风方向且到各部门的距离适中，能快速到达生产区。若生产区发生火灾，消防站不受大的影响。医疗站也位于 厂区中部，离生产区和生活区距离都适中，不管发生什么紧急事故都可快速到达医疗站，而且交通方便。2.5.4生活区：2.5.4.1宿舍和食堂的布置：宿舍和食堂都位于东北角，且离东门较近，远离工艺生产区，储运区，环境相对安静，位于厂区内全年最小频率风向的上风侧，这样就远离了生产区的危险气体，处于相对安全的地方。 2.5.4.2 办公区的布置：设计规范要求厂前区布置在厂区的主要人流出入口、与居住区和城镇方便的地点；并且环境洁净的地段；建筑群体的组合及空间景观应与周围的环境相协调；应设置相应的绿化、美化设施，处理好建筑、道路、绿地和建筑小品之间的关系。本设计中办公区位于东南角，附近是停车区，交通方便，厂外是主干道，办公区的布置体现了一个工厂整体风貌和企业形象，因此我们在厂前区的布置上也下了不少功夫。在满足设计规范的诸多要求的同时，我们更多地考虑了建筑风格以及景观配合的关系。2.6厂内运输设计2.6.1厂内运输设计要求运输线路的布置，应符合下列要求： （1）满足生产、运输、安装、检修、消防及环境卫生的要求，线路短捷，人流、货流组织合理； （2） 划分功能分区，并与区内主要建筑物轴线平行或垂直，宜呈环形布置，使厂区内、外部运输、装卸、贮存形成一个完整的、连续的运输系统； （3）与竖向设计相协调，有利于场地及道路的雨水排除； （4） 与厂外道路连接方便、短捷； （5） 建设工程施工道路应与永久性道路相结合。2.6.2本厂运输设计本设计中，厂区内道路总体呈网格状布置，并均已其走向进行命名（根据其走向来命名，竖的 叫竖几路，横的叫横几路，环形的叫环几路）。主干道（横几路，和环几路）宽10米，还有运输通道也为10米宽，次干道（横几路）宽为5米。道路宽度均大于3.5米，满足消防车道宽度的要求。本设计中共有五个出口，东门主要是人流的进出口，小南门主要是货物运出的出口，而西门主要是原料运进的入口，北门和南门也是物流的主要通道。在本设计中，装卸区设置在厂区的西侧，紧邻西门（主要货流运输出入口），同时远离人流较多的道路和可能产生明火和散发火花的地点。厂内所有的道路最窄处不小于 3.5m，可允许检修车辆的通行及确保消防车能够迅速地抵达失火地点。本厂地面全部达到无土化，地面以水泥和柏油两种组成，可以承受最大载重汽车引起的压力，同时利于清洁。第三章 物料衡算和能量衡算3.1物料衡算3.1.1概述本项目为利用石油裂解C4联产烷基化油和MTBE的分厂，采用来自石油催化裂解分厂的C4混合一定量的甲醇合成甲基叔丁基醚（MTBE)且将醚后C4在HF催化下合成烷基化油。整个联产烷基化油和MTBE生产工艺流程主要由MTBE的合成、烷基化油的合成两部分组成，物料的平衡计算侧重质量守恒。3.1.2 物料衡算的原理和基准物料衡算的理论基础是质量守恒定理。它是研究某一体系内进出物料量及组成的变化。进行物料衡算时，先必须确定衡算的体系。对一般体系，均可表示：（物料的积聚率）=（物料进入率）-（物料流出率）+（反应生成率）-（反应消耗率） 当系统没有化学反应时，则： （物料的积聚率）=（物料进入率）-（物料流出率） 在稳定状态下有： （物料进入率）=（物料流出率）3.1.3 物料衡算本流程涉及的化工单元操作较多，如合成、加热和换热、吸收和精馏。根据几个主要的操作单元，将物料衡算分两部分进行，即MTBE和烷基化油工段。 化学反应整个流程中涉及到的反应主要在固定床反应器、催化精馏塔和提升管反应器。其中反应器中主要是异丁烯与甲醇生成MTBE和异丁烷与丁烯生成高辛烷值的烷基化油。主要反应如下：3.1.4 MTBE合成工段从气体分馏装置来的混合C4与甲醇混合， 按甲醇、异丁烯醇烯比为11(相对分子质量比) 混合后，进入原料净化器，除去其中的杂质并部分反应后，进入预反应器，在大孔强酸性阳离子交换树脂的催化作用下，进行催化醚化反应，生成甲基叔丁基醚。反应后的混合物料，经加热后进入催化蒸馏塔。在反应器内未完全反应的甲醇、异丁烯，在催化蒸馏塔装填大孔强酸性阳离子交换树脂催化剂的反应段继续反应，生成的甲基叔丁基醚和进料中的甲基叔丁基醚进入提馏段精后，纯度达到99.5%以上，作为产品从塔底冷却后送至产品罐区。未完全反应的甲醇和C4馏分经过精馏段精馏后， 部分物料经过回流泵返回催化蒸馏塔顶打回流，其他物料以塔顶产品的形式进入甲醇萃取塔底部，与萃取水逆向接触后，除去甲醇的未反应的C4馏分，作为民用烃产品送至罐区。萃取后含甲醇的水进入甲醇回收塔， 以精馏的方式分离出水和甲醇；塔顶气相甲醇冷却进入回流罐后，部分甲醇经回流泵打回流，另一部分甲醇产品进入原料甲醇中回收。塔底水冷却后，经萃取水泵抽出，泵送至萃取塔，作为萃取水循环使用；消耗损失的萃取水，在萃取水泵前由软化水系统补充。3.1.4.1主要设备 图表 1.1 加氢前后C4比较 （质量分数%）加氢前C4加氢后C4 乙烯0.110.02 丙烷0.0030.12 丙烯0.020.03 异丁烯40.8140.09 正丁烷10.8310.74 1-丁烯13.637.69 反-2-丁烯5.356.35 异丁烯17.5220.648 丁二烯0.250.002 顺-2-丁烯11.4514.31 图表 1.2 主反应器物料衡算单位12FromB1ToB1Substream: MIXEDComponent Mole Flow 乙烯KMOL/HR.1767275.1767275 丙烷KMOL/HR.7230682.7230682 丙烯KMOL/HR.1894267.1894267 异丁烯KMOL/HR183.2683183.2683 正丁烷KMOL/HR49.0970749.09707 1-丁烯KMOL/HR36.4172936.41729 反-2-丁烯KMOL/HR30.0714930.07149 异丁烯KMOL/HR97.782077.748608 丁二烯KMOL/HR9.82431E-39.82431E-3 顺-2-丁烯KMOL/HR67.7674167.76741 MTBEKMOL/HR0.090.03346 甲醇KMOL/HR106.972016.93857 水KMOL/HR.0958682.0958682Component Mole Fraction 乙烯3.08656E-43.66246E-4 丙烷1.26285E-31.49847E-3 丙烯3.30836E-43.92564E-4 异丁烯.3200798.3798015 正丁烷.0857485.1017478 1-丁烯.0636031.0754704 反-2-丁烯.0525201.0623195 异丁烯.1707773.0160580 丁二烯1.71583E-52.03597E-5 顺-2-丁烯.1183564.1404398 MTBE0.0.1865