产10万吨环氧丙烷初步设计说明书.doc
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1、目录第一章 总论171.1 筹建概况简述171.1.1 项目建设的目的和意义171.1.2 设计依据171.1.3 设计指导思想181.2 市场初步预测分析191.2.1 环氧丙烷的消费分析与预测191.2.2 环氧丙烷市场价格分析及预测231.3 生产规模及产品方案261.3.1 生产规模261.3.2 产品方案261.4 主要原料、燃料的来源、规格及其消耗271.4.1 原料来源271.4.2 原料规格及消耗281.4.3 燃料来源281.4.4 燃料的消耗281.5 生产方法及全厂总流程291.5.1 生产方法291.5.2 全厂总流程291.6 厂址概况301.7 技术经济31第二章
2、总图运输342.1 设计依据342.2 设计范围342.3 厂址概况342.3.1 园区交通运输362.3.2 厂区自然概况362.3.3 公共设施、资源现状及发展趋势382 .4 总平面布置382.4.1 总平面布置的原则382.4.2 总平面布置402.4.3 总平面图主要数据442.5 竖向设计462.5.1 竖向设计原则462.5.2 竖向设计方式的确定482.5.3 场地竖向设计的图示482.5.4 竖向设计的防护措施围墙492.6 运输492.6.1 交通运输条件492.6.2 厂外运输设计492.6.3 场内运输设计51第三章 化工工艺及系统523.1 概述523.2 工艺流程的
3、选择533.2.1 氯醇法543.2.2 共氧化法563.2.3异丙苯氧化法(CHP法)593.2.4 过氧化氢-环氧丙烷法(HPPO法)613.2.5 工艺方案的比较643.3 工艺流程简介663.4 工艺流程的选择673.4.1 丙烯环氧化反应工艺673.4.2 PO精制工艺的选择733.4.3 甲醇及副产物回收工艺的选择763.5 工艺流程详述783.5.1 工艺流程详述783.5.2 PO精制工段813.5.3 甲醇及副产物回收工段823.6 工艺流程模拟843.6.1 反应及丙烯回收工段的模拟853.6.2 环氧丙烷精制工段的模拟863.6.3 甲醇及副产物回收工段的模拟873.7
4、工艺流程的优化883.7.1 分离塔的优化893.7.2 丙烯回收塔的优化913.7.3 萃取塔的优化933.7.4 环氧丙烷精制塔的优化953.7.5除杂塔的优化973.7.6副产物分离塔的优化983.8 换热网络设计993.8.1 概述993.8.2 换热网络的集成100第四章 物料衡算与能量衡算1054.1 意义1054.1 物料衡算基准1054.2 物料衡算的质量守恒1064.3 能量衡算1064.4 系统能量衡算106第五章 设备选型1075.1 换热器选型1075.1.1 概述1075.1.2 换热器选型规范1085.1.3 换热器的类型选择1085.1.4 常用换热器1115.1
5、.5 换热器设计方法1175.1.6 换热器计算示例1175.1.7 换热器校核1235.2 塔设备选型1305.2.1 概述1305.2.2 塔设备选型规范1315.2.3 塔设备的性能要求1315.2.4 板式塔与填料塔的比较1325.2.5 塔板的类型与选择1345.2.6 塔设备选型示例(T0202)1365.2.7 KG-TOWER在塔盘工艺结构计算中的运用1565.2.8 塔机械工程设计1715.2.9 塔机械强度校核1805.3 反应器设计1835.3.1 反应器选型1835.3.2 反应机理分析1845.3.3 催化剂1885.3.4 反应工艺条件的影响及确定1925.3.5
6、反应器结构的计算1965.3.6 反应器机械校核2025.4 泵的选型2025.4.1 概述2025.4.2 泵选型的原则2025.4.3 泵选型的基本依据2035.4.4 磁力泵和屏蔽泵特性对比2045.4.5 泵选型计算示例2075.5 储罐选型2095.5.1 选型依据2095.5.2 甲醇储罐的设计2095.5.3 储罐选型结果2115.6压缩机选型2115.6.1 概述2115.6.2 选型原则2125.6.3 选型示例213第六章 组织、劳动定员及培训2156.1 组织机构2156.2 生产制度2166.3 劳动定员2166.3.1 定员与人员分布2166.3.2 人员专业结构比例
7、2196.4 人员来源2196.5 人员培训220第七章 节能2217.1 编制原则2217.2 节能分析2217.2.1 采取的节能措施2217.2.2 规划能耗水平分析2227.3 节能规划目标2237.3 换热网络设计2247.3.1 概述2247.3.2 换热网络的集成225第八章 车间布置2308.1 车间布置设计的依据2308.2 车间平面布置方案2318.2.1 直通管廊长条布置2318.2.2 室内布置和露天布置2318.4 PO精制车间2338.4.1 车间整体布置2338.4.2 各类设备布置2338.4.3 车间布置图2338.5 甲醇及副产物回收车间2348.5.1 车
8、间整体布置2348.5.2 各类设备布置234第九章 管道布置设计2359.1 设计依据2359.2 管道布置要求2359.3 主要设备的管道布置2399.3.1 容器的管道布置2399.4.2 换热器的管道布置2419.4.3 塔的管道布置243第十章 分析与检验24610.1 分析依据24610.2 设计原则24610.3 原料检测24710.3.1 丙烯24710.3.2 过氧化氢25010.3.3 甲醇25610.4 产品检测26010.4.1 环氧丙烷26010.4.2 甲氧基丙醇26110.4.3 1,2-丙二醇26110.5 分析仪器设备262第十一章 自动控制及仪表26311.
9、1 概述26311.2 自动控制系统26311.2.1 自动控制系统的组成26311.2.2 自动控制系统的表示形式26411.3 控制系统26411.3.1 简单控制系统26411.3.2 复杂控制系统26511.3.3 程序控制系统26511.3.4 集散控制系统DCS26511.3.5 紧急停车系统ESD26611.4 各类设备控制方案26611.4.1 离心泵的控制26611.4.2 换热设备的控制26811.4.3 反应器的控制26911.4.4 塔设备的控制27011.4.5 压缩机的控制27211.5 仪表选择27311.5.1 选型原则27311.5.2 温度仪表27311.5
10、.3 压力仪表27311.5.4 流量仪表27411.5.5 物位仪表274第十二章 供配电及电信27512.1 设计依据27512.2 设计原则27512.3 设计范围27612.4 供电电源及电信运营商的选择27612.4.1 供电27612.4.2 电信27612.5 供电方案的确定27612.5.1 供配电系统27612.5.2 供电方式27712.5.3 电力负荷的划分27712.5.4 爆炸危险区划分27912.5.5 危险区域电气设备选择28012.6 电信方案的确定28112.6.1 电信现状28112.6.2 生产调度电话28312.6.3 行政管理电话28312.6.4 扩
11、音呼叫系统28312.6.5 火灾自动报警系统28312.6 防雷、接地设施28412.6.1 防雷系统28412.6.2 接地系统285第十三章 土建28713.1 设计依据28713.2 地理位置28713.3 建筑、结构设计28913.3.1 设计范围28913.3.2 建筑物的防火与防爆设计28913.3.3 建筑物的抗震设计29013.3.4 建筑物的防腐蚀设计291第十四章 采暖通风和空气调节29214.1 概述29214.1.1 设计目标29214.1.2 设计标准29214.2 采暖方案29314.3 通风方案294第十五章 空压站 氮气站29515.1 设计依据29515.2
12、 空压站29515.2.1 工艺用压缩空气29515.2.2 仪表用净化压缩空气29615.2.3 空气压缩机29715.2.4 设备布置29815.3 氮气站299第十六章 维护与维修30116.1 设计说明30116.1.1 概述30116.1.2 TPM定义30116.1.3 TPM特点30116.2 设计依据30116.3 设计原则30216.4 维修体制30216.5 维修途经30216.5.1 注重平时的保养30216.5.2 采用先进的检测技术30316.5.3 适时适量采购配件,保证配件的供应30316.5.4 建立专业化、系统化的维修队伍30316.5.5 努力做到“绿色维护
13、”30316.6 维修的基本内容30416.7 维修人员的工作职责304表目录表1-1 产品规格一览表27表3-1 装置组成一览表52表3-2 氯醇法、共氧化法和HPPO法优缺点对比表64表3-3 氯醇法、共氧化法和HPPO法的技术经济指标比较65表3-4 夹点温度和公用工程102表3-5 未优化换热网络的各项数据103表5-6 优化后换热网络的各项数据103表5-1 换热器的分类109表5-2 常用换热器类型及应用111表5-3 各类管壳式换热器特性116表5-4 E0304操作参数一览表117表5-5 Heat Exchanger Specification Sheet119表5-6 换热
14、器管板数据121表5-7 换热器E0304优化方案一览122表5-8 换热器E0304价格一览表123表5-9 固定管板式换热器设计123表5-10 前端管箱筒体计算124表5-11 前端管箱封头计算125表5-12 后端管箱筒体计算126表5-13 后端管箱封头计算128表5-14 壳程圆筒计算129表5-15 板式塔与填料塔比较一览表134表5-16 各种塔板优缺点一览表135表5-17 各塔板性能的量化比较136表5-18 浮阀塔水力学参数一览137表5-19 浮阀塔塔板参数一览表138表5-20 物性系数149表5-21 附表1151表5-22 附表2152表5-23 浮阀塔板工艺设计
15、计算结果154表5-24 第3块塔盘设计结果一览表166表5-25 第15块塔盘设计结果一览表168表5-26 内压圆筒计算176表5-27 内压椭圆封头计算177表5-28 塔设备校核180表5-29 内件及偏心载荷182表5-30 丙烯环氧化反应的反应热185表5-31 催化剂基本信息189表5-32 磁力泵和屏蔽泵特性对比表204表5-33 压缩机规格一览表213表6-2 人员分布及劳动定员表216表6-3 专业人员结构比例表219表7-1 项目能源消耗比较分析表223表7-2 节能降耗控制目标223表7-3 夹点温度和公用工程227表7-4 未优化换热网络的各项数据228表7-5 优化
16、后换热网络的各项数据228表14-1 冬季生产厂房工作地点的空气温度表293表15-1 仪表用压缩空气主要参数297表15-2 空气压缩机排气量298表16-1 设备基本检修内容304图目录图1-1 20052011年世界PO产量与消费量变化趋势图19图1-2 世界PO的消费结构变化趋势图20图1-3 20052011年中国PO产量与消费变化图21图1-4 中国PO的消费结构变化趋势图22图2-1 厂区位置图35图2-2 厂区卫星图35图2-3 总厂布置图41图2-4 车间竖向设计图48图3-1 氯醇法工艺流程示意图56图3-2 异丁烷共氧化法(PO/TBA)工艺流程示意图57图3-3 乙苯法
17、(PO/SM)工艺流程示意图59图3-4 陶氏-巴斯夫HPPO工艺流程示意图63图3-5 总体工艺一览图66图3-6 Solvay公司的HPPO工艺流程示意图68图3-7 Degussa-Uhde公司环氧化产物后处理工艺流程图69图3-8 BASF公司带有螺旋形构型的管壳式反应器70图3-9 BASF公司带有多个进料口和出料口的反应器71图3-10 BASF公司的催化剂悬浮床反应器72图3-11 带测管的隔板蒸馏塔73图3-12 反应及丙烯回收工段PFD图178图3-13 反应及丙烯回收工段PFD图179图3-14 PO精制工段PFD图181图3-15 甲醇及副产物回收工段PFD图182图3-
18、16 甲醇及副产物回收工段PFD图283图3-17 甲醇及副产物回收工段PFD图383图3-18 不同理论板时再沸器热负荷随进料位置的变化89图3-19 回流比对分离效果的影响90图3-20 塔板数对分离效果的影响91图3-21 不同理论板时再沸器热负荷随进料位置的变化92图3-22 进料板位置对分离效果的影响92图3-23 回流比对分离效果的影响93图3-24 萃取剂用量对分离效果的影响94图3-25 塔板数对分离效果的影响95图3-26 回流比对分离效果的影响96图3-27 进料位置对分离效果的影响97图3-28 进料位置对分离效果的影响97图3-29 回流比对分离效果的影响效果98图3-
19、30 反应及丙烯回收工段最小传热温差T min与换热器投入费用101图3-31 反应及丙烯回收工段温焓图101图3-32 反应及丙烯回收工段总组合曲线图102图3-33 换热网络的确定103图5-1 换热器E0304结构设计图120图5-2 传热管排列方式122图5-3 史密斯关联图139图5-4 液流收缩系数计算图141图5-5 弓形降液管的宽度和截面积143图5-6 阀孔排列图146图5-7 泛点负荷系数149图5-8 负荷性能图154图5-9 浮阀塔物性参数157图5-10 浮阀塔板参数图158图5-11 浮阀塔塔盘158图5-12 操作负荷为90%时的结果159图5-13 操作负荷为1
20、00%时的结果160图5-14 操作负荷为110%时的结果161图5-15 负荷性能图162图5-16 设计筛板塔参数162图5-17 筛板负荷90%时的塔盘设计结果图163图5-18 筛板负荷100%时的塔盘设计结果图163图5-19 筛板负荷110%时的塔盘设计结果图164图5-20 缩径型下装式结构179图5-21 反应机理185图5-23 催化剂失活机理示意图189图5-24 催化剂UV-Vis谱图192图5-25 温度对反应的影响193图5-26 甲醇/双氧水的摩尔比对反应的影响194图2-27 空速对反应的影响195图5-28 反应时间对反应的影响195图5-29 磁屏蔽结构图20
21、6图5-30 磁力泵结构图206图5-31 摩擦系数与雷诺准数及相对粗糙度的关系208图12-1 公司组织机构图215图7-1 反应及丙烯回收工段最小传热温差T min与换热器投入费用226图7-2 反应及丙烯回收工段温焓图226图7-3 反应及丙烯回收工段总组合曲线图227图7-5 换热网络的确定228图8-1 反应及丙烯回收车间立面布置总图232图8-2 反应及丙烯回收车间俯视图232图8-3 反应及丙烯回收车间侧视图233图8-4 PO精制车间立面布置总图233图8-5 PO精制车间俯视图233图8-6 PO精制车间侧视图233图9-2 换热器E0201管道平面布置图241图9-3 换热
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- 10 万吨环氧 丙烷 初步设计 说明书
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