全国大学生化工设计竞赛重庆大学Circle团队答辩ppt课件.pptx

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1、,100kt/a HPPO法环氧丙烷生产项目,Presentation,2013Aug.5th,TM,Project report for 100kt/a HPPO,重庆大学 Circle项目组,三维车间及厂区、文档整理：杨杰 3D Plant Design & Document Management,Aspen模拟及优化、设备选型：阎洲 Process Design & optimization,CAD制图、自控方案：任佳林 CAD & &Control Scheme,设备选型校核、经济分析：杨洋 Equipment Selection & Economic Analysis,员,成,队,团

2、,Our Team,文档整理、工艺设计、换热网络：曾静 Document Management & process design&HEN,目录Contents,景,背,目,1.项,Project Background,随着我国工业的发展，我国对很多工业原料的需求量越来越多，环氧丙烷作为仅次于聚丙烯和丙烯腈的第三大丙烯类衍生物，其需求量在近年来也有很快速的增长。,近十年我国环氧丙烷需求,单位：万吨,项目背景,工艺阐述,厂区规划,设备设计,经济分析,项目总结,1.1 需求分析 Demand analysis,下游产品,项目背景,工艺阐述,厂区规划,设备设计,经济分析,项目总结,1.1 需求分析 D

3、emand Analysis,2007-2011年我国环氧丙烷市场均价分析 元/吨,1.2 发展前景 Prospects for Development,项目背景,工艺阐述,厂区规划,设备设计,经济分析,项目总结,总体目标,主要任务,Options,Options,提高现有装置的节能、降耗、环保水平，加强对新工艺HPPO的引进；营造良好的氛围，有效的推动行业的快速、健康发展。,不断的提升现有装置的节能、降耗水平，能量回收再利用。在国内外提倡环保、低碳的大环境下，提高氯醇法工艺的节能、降耗、环保水平已不得不提上日程。,国家”十二五”规划,1.2 发展前景 Prospects for Develo

4、pment,项目背景,工艺阐述,厂区规划,设备设计,经济分析,项目总结,工艺选择Technological Selection,流程设计 Process Design,自动控制 Automatic Control,节能降耗 Energy Saving,述,阐,艺,2.工,Process Described,环氧丙烷生产,氯醇法：生产流程短，建设投资少，但会对环境造成严重污染。无法从根本上解决资源利用和环保问题，并且会大大增加生产成本。,联产法：反应较平稳、无污染，但工艺流程长、生产过程防爆要求高，故投资高，同时对原料要求严，提高了成本，因此经济效益不够好。,直接氧化法：工艺简单，投资费用低，绿

5、色环保且无联产品产生，故在国际上得到一致好评。,2.1 工艺选择 Process Selection,项目背景,工艺阐述,厂区规划,设备设计,经济分析,项目总结,2.2 流程设计 Process Design,项目背景,工艺阐述,厂区规划,设备设计,经济分析,项目总结,25,q=0,0.45MPa, q=0,0.1MPa,25,0.5MPa,64 ,0.1MPa, 25,1MPa,1MPa,1MPa,1MPa,31.2,40 ,反应产物(40 ，q=0),项目背景,工艺阐述,厂区规划,设备设计,经济分析,项目总结,2.2.1 反应段（Reaction）,来自反应段,丙烯丙烷 (-5.4,0.5

6、MPa),114.4,0.53MPa,90,粗PO，前去精制,醇醚水的混溶物，进行膜分离,0.53MPa,0.5MPa,0.101MPa,0.131MPa,项目背景,工艺阐述,厂区规划,设备设计,经济分析,项目总结,2.2.2 初分离段(Initial Separation),25,0.1MPa,0.215MPa,粗PO (76.7,0.2MPa),甲醇水溶液，循环回反应器,PO产品(纯99.9%),0.2MPa,项目背景,工艺阐述,厂区规划,设备设计,经济分析,项目总结,2.2.3 产品精制 (Purification),2.3 自动控制 Automatic control,项目背景,工艺阐

7、述,厂区规划,设备设计,经济分析,项目总结,压力控制 Pressure control,液位控制 Level Control,压力控制 Pressure control,液位控制 Level Control,2.3 自动控制 Automatic Control,项目背景,工艺阐述,厂区规划,设备设计,经济分析,项目总结,温度控制Temperature control,2.3 自动控制 Automatic Control,项目背景,工艺阐述,厂区规划,设备设计,经济分析,项目总结,PDIA,压差报警,温度控制Temperature control,2.3 自动控制 Automatic Contr

8、ol,项目背景,工艺阐述,厂区规划,设备设计,经济分析,项目总结,取样口Sample connection,2.3 自动控制 Automatic Control,项目背景,工艺阐述,厂区规划,设备设计,经济分析,项目总结,01,流程模拟得到工艺流股数据,02,03,04,流股信息导入 Aspen Energy Analyzer,根据夹点技术进行夹点之上与夹点之下工艺流股之间的换热匹配,冷热物流及公用工程匹配,项目背景,工艺阐述,厂区规划,设备设计,经济分析,项目总结,2.4 节能降耗 Energy Saving,换热优化 Heat Integration,T=60,T=40.4 ,T=30,组

9、合曲线 Composite Curves,Tmin=6,项目背景,工艺阐述,厂区规划,设备设计,经济分析,项目总结,78.1%,After,回收热量 28.04MW,项目背景,工艺阐述,厂区规划,设备设计,经济分析,项目总结,2.4 节能降耗 Energy Saving,项目背景,工艺阐述,厂区规划,设备设计,经济分析,项目总结,2.4 节能降耗 Energy Saving,膜分离,耗能量是传统分离方法的20%-30%,丙二醇单甲醚与甲醇水溶液的分离,划,规,区,3.厂,A,C,厂址选择Site Selection,厂区布置Plant Layout,Factory planning,B,环境风

10、险评价Environment Risk Assessment,3.1 厂址选择 Site Selection,项目背景,工艺阐述,厂区规划,设备设计,经济分析,项目总结,项目背景,工艺阐述,厂区规划,设备设计,经济分析,项目总结,3.2 环境风险评价 Environment Risk Assessment,化工企业总图运输设计规范 GB 50489-2009石油化工企业设计防火规范 GB 50160-2008化工企业建设节约用地若干规定 GB 50187-93工厂企业总平面设计规范 GB 50187-93建筑设计防火规范 GB 50016-2010石油化工企业厂区总平面布置设计规范 SH/T

11、3053-2002,项目背景,工艺阐述,厂区规划,设备设计,经济分析,项目总结,3.3 厂区布置 Plant Layout,3.3.1 设计规范 Design Code,项目背景,工艺阐述,厂区规划,设备设计,经济分析,项目总结,3.3.2 总平面图布置 Layout Plan,计,设,备,4.设,Facilities Design &Selection,反应器设计,设计步骤,4.1 设计步骤 Reference Books,项目背景,工艺阐述,厂区规划,设备设计,经济分析,项目总结,反应器,再考察温度和反应时间对反应影响,经过查阅文献，确定丙烯过量反应的宏观动力学方程,温度、时间与双氧水转换

12、率关系,温度、时间与双氧水分解率关系,温度、时间与PO选择性关系,温度、时间与PO转换率关系,4.2 反应器设计 Reactor Design,项目背景,工艺阐述,厂区规划,设备设计,经济分析,项目总结,反应压力：10bar,反应温度：40 反应时间：10min,XAf为目标转化率，通过C语言计算和Excel模拟绘制出反应器体积与目标转化率的关系图,（0.96,90.46）,选择目标转化率为0.96，对应反应器体积为90.46m,项目背景,工艺阐述,厂区规划,设备设计,经济分析,项目总结,4.2 反应器设计 Reactor Design,项目背景,工艺阐述,厂区规划,设备设计,经济分析,项目总

13、结,4.2 反应器设计 Reactor Design,价,评,济,5.经,Economic Evaluation,类比法估算16%固定投资,贷款1.2亿元，期限5年年利率6.4%,固定投资23603.1万元,流动资金4445.4万元,递延资产,预备费用,其他费用4187.9万元,材料价格估算出设备总投资,Lang系数法估算其他设备固定投资,总投资33814.万元,建设期利息 1587万元,项目背景,工艺阐述,厂区规划,设备设计,经济分析,项目总结,5.1 投资估算 Estimated Investment,累计净现金流量现值（CNPVCF) 71924万元,静态投资回收期（SIPP）3.52年

14、（14年）,内部收益率（IRR）26.4%（12%）,投资利润率（ROI）64.9%（26%）,动态投资回收期（DPP）4年,投资利税率（PTIR）85%（38%）,项目背景,工艺阐述,厂区规划,设备设计,经济分析,项目总结,5.2 评价指标 Evaluation Index,销售价格,NPV对销售价格最敏感，其次是经营成本，对产量最不敏感。,经营成本,产量,项目背景,工艺阐述,厂区规划,设备设计,经济分析,项目总结,5.3 不确定性分析 Breakeven Analysis,销售收入 S=PQ,产品成本 CT=Qr+CF,P：销售单价Q：销量r：单位可变成本CF：固定成本,盈亏平衡点率为 3

15、4.8%,BEP（4.17，50502）,项目背景,工艺阐述,厂区规划,设备设计,经济分析,项目总结,5.3 不确定性分析 Breakeven Analysis,投资利润率高,投资回收期短,投资利税率高,抗风险能力较强,项目经济效益高经济可行,5.4 总结 Summary,项目背景,工艺阐述,厂区规划,设备设计,经济分析,项目总结,工艺创新,Project Summary,结,总,目,6.项,1、物料流出反应器后，先将轻组分丙烯丙烷从物料中分离 ，既节约了物料输送能量，又降低了气体输送过程中所造成的安全隐患。,2、膜分离技术的运用，分离效果可行并且相较于普通精馏分离而言，大大降低了能耗。,3、

16、萃取精馏的运用，使用价格低廉的工艺水作萃取剂，在达到较好分离效果的同时又降低了对塔设备的要求，经济环保。4、将反应器拆分为串并联结合式的六个部分，利于换热和催化剂的装卸,项目背景,工艺阐述,厂区规划,设备设计,经济分析,项目总结,经济评价,Project Summary,结,总,目,6.项,项目背景,工艺阐述,厂区规划,设备设计,经济分析,项目总结,1、静态评价指标良好,2、动态指标理想,3、具有良好的社会效益,使用软件,Project Summary,结,总,目,6.项,项目背景,工艺阐述,厂区规划,设备设计,经济分析,项目总结,Circle项目组,Thanks,Thanks,Thanks,