年产二万PO项目初步设计 化工设计

目录1 总论51.1项目概况51.2设计依据51.3工艺特点51.4产品方案51.5主要物料规格及消耗61.6厂址概况61.7主要危险品防护71.8全厂综合经济技术指标72 原料采购及产品营销92.1原料采购92.1.1丙烯92.1.2双氧水92.1.3甲醇92.2主要产品标准92.2.1环氧丙烷92.2.2本厂产品102.3营销103 化工工艺及系统113.1工艺方案的选择113.1.1环氧丙烷的性质113.1.2环氧丙烷的生产工艺113.1.3工艺优缺点比较153.1.4工艺方案的选择193.2本厂工艺原理193.2.1反应动力学203.2.2反应条件213.3工艺流程说明213.3.1工艺流程方框图213.3.2工艺流程简述223.3.3合成工段223.3.4分离工段243.3.5精馏塔塔顶的控制273.3.6精馏塔塔釜的控制284 物料及热量衡算304.1 总论304.2 物料衡算324.2.1 衡算方法324.2.2 进料工段物料衡算324.2.3 反应工段物料衡算324.2.4 丙烯回收段物料衡算334.2.6 甲醇回收工段物料衡算334.2.7 环氧丙烷精馏工段物料衡算344.3 能量衡算354.3.1 基本原理354.3.2 能量衡算任务354.3.3 系统物料及能量衡算364.3.3.1 反应器364.3.3.2 丙烯回收塔364.3.3.3 甲醇回收塔374.3.3.4环氧丙烷精馏塔375设备设计及选型385.1丙烯储罐V101385.2双氧水储罐V102385.3甲醇储罐V103385.4PO储罐V105395.5进料泵设计405.5.1石油、化工装置对泵的要求405.5.2 进口直径D405.5.3 出口直径D415.5.4 泵进口速度V415.5.5泵出口速度V415.5.6 比转速n425.5.7水力效率425.5.8容积效率425.5.9机械效率435.5.10总效率435.5.11轴功率P435.5.12计算扭矩M445.5.13 计算轴径d445.5.14泵的扬程445.6反应釜R101的设计465.6.1罐体和夹套的设计465.6.2罐体几何尺寸计算465.6.3夹套的几何尺寸计算475.6.4.反应釜的搅拌装置475.6.5搅拌器的安装方式及其与轴连接的结构设计485.6.6夹套反应釜的强度计算485.6.7夹套厚度计算495.6.8 水压试验校核计算495.6.9常用电机及其连接505.6.10釜用减速机类型，标准及其选用505.6.11反应釜的其他附件515.7丙烯精馏塔的设计535.8反应器R102的设计705.8.1反应参数705.8.2 反应器结构的计算705.9甲醇回收塔的设计745.9.1塔的设计要求745.9.2塔设备选型745.9.3塔板性能比较755.9.4基本数据765.9.5塔径的设计及计算765.9.6溢流装置785.9.7塔板流体力学的计算795.9.8塔板负荷性能图815.9.9进出口管设计及计算865.9.10筒体厚度计算865.9.11封头的设计875.9.12支座的设计及计算875.9.13塔高的计算885.10换热器E107的设计915.10.1 设计任务和初始条件915.10.2 定性温度915.10.3计算总传热系数911.热流量及平均温差915.10.4工艺结构尺寸的计算921. 管程数和传热管数925.10.5换热器的核算935.10.6壁温计算945.10.7换热器结构与强度计算955.11环氧丙烷精馏塔设计975.11.1塔的设计要求975.11.2塔设备选型975.11.3塔板性能比较985.11.4基本数据995.11.5塔径的计算995.11.6溢流装置1025.11.7塔板流体力学计算1035.11.8淹塔1045.11.9塔板负荷性能计算及图示1055.11.10进出口管设计1105.11.11筒体厚度的设计1105.11.12封头的设计1115.11.13支座的设计1115.11.14塔高的计算1125.12冷凝器的设计1135.12.1aspen模拟数据1135.12.2定性温度1135.12.3管程设计1135.12.4公称直径1145.12.5折流板设计1145.12.6壳程计算1145.13再沸器1165.13.1aspen模拟数据1165.13.2管程设计1165.13.3公称直径1175.13.4折流板设计1175.13.5壳程计算1176车间布置图说明1197设备一览表1248任务分配1271 总论1.1项目概况本项目建址于XX市XX化工园区。项目总投资为3014.83万元。其中固定资产投资为2317.497万元，流动资金为600万元每年。从中国建设银行贷款60%，借款利率为7%，其余由自有资金注入。建设期为1年，生产期10年，静态投资回收期为2.83年，动态投资回收期为3.78年。1.2设计依据1、化工工程设计相关规定；2、国家经济、建筑等相关政策； 3、2010“三井化学杯”大学生化工设计大赛指导书；4、XX大学化工学院设计组可行性报告。1.3工艺特点本分厂以用H2O2催化氧化丙烯得到PO和水，甲醇为溶剂。丙烯、H2O2、甲醇直接购买得到。该工艺由环氧化、分离、PO精制工序组成。该放热反应在甲醇溶剂中进行，用一种具有高的产品选择性固体硅酸钛催化剂。工艺的关键环节是环氧化用的管式反应器，它在足以使反应物维持在液态高压和低于100的温度下运作，其创新性设计可将高效传热和理想的柱塞流特性完美地结合在一起。PO一经生成，即从水相转入液体丙烯相，从而减少了副产物的生成，进而提高PO的选择性。通过卸压和蒸馏使未反应的丙烯从产品中分离，可得到质量分数99.97 的PO，PO收率95。1.4产品方案本厂产品主要有环氧丙烷，副产物较少。表1.1 产品方案产品名称 本厂规格国家规定产量（万吨/年）单价（元/吨）环氧丙烷99.97%优等品211899产品销售市场简介：国内PO的下游产品主要用于制造聚醚多元醇( PPG) 、丙二醇( PG) 、非离子型表面活性剂等。而按2007年初步统计则PPG占PO总消费量的83%, 丙二醇占6% , 非离子型表面活性剂及丙二醇醚等其他产品约占11%。丙二醇( PG) 是PO 的主要下游产品, 它的消费领域现集中在不饱和树脂领域。而它在该领域消费比例将接近70%, 其它领域约占30%。自2000年迄今国内不饱和树脂行业的快速发展, 使丙二醇的消费量将有大幅增加。1.5主要物料规格及消耗表1.2 主要物料规格及消耗项目规格数量(万吨/年)原料 丙烯工业级5双氧水工业级0.76甲醇工业级30公用工程冷却水207000蒸汽100-2003831.6厂址概况厂区地处XXXX化工园区。XX区幅员面积1423平方公里，人口88万，是XX陆路的交通枢纽和长江上游的重要港口，是XX经济社会资源向三峡库区辐射的重要中继站。XX化工园区是2001年12月XX市人民政府批准成立的省级工业园区。园区首期规划面积31.3平方公里，分为天然气化工片区、石油化工片区、精细化工片区及化工材料片区，是XX市集天然气化工、石油化工、生物质化工、精细化工和新材料产业于一体的综合性化工园区，是XX市资源加工业的重要平台。园区具有优越的地理位置、便捷的交通网络、丰富的自然资源、雄厚的产业基础、完善的配套设施，规划合理，布局科学。经过五年的开发建设，园区已基本形成了石油化工、天然气化工、氯碱化工、生物质化工、精细化工和新材料产业基础。成功引进英国BP公司、中国石化集团公司、中国石油天然气集团公司、德国巴斯夫、德国林德气体公司、美国普莱克斯公司、中化国际、云天化股份有限公司等81家企业，其中有世界五百强12家，国内外上市公司19家，协议投资总额超过800亿元人民币，将在2011年底前全部建成投产。原料优势：XX地区有丰富的天然气资源，有天然气合成甲醇以及氢气，厂区有甲醇和一氧化碳生产厂家，来源稳定运费低廉。原料运输由管道运输完成运费低廉。交通优势：长江黄金水道、国家干线铁路、骨干高速公路、毗邻国际机场构成了快速便捷的立体交通网络。1、港口：园区南、北两岸拥有37个泊位的深水港码头，年吞吐能力达2090万吨；2、铁路：渝怀铁路、渝利铁路和规划中的城际铁路都将通过园区，设有客、货运站，建有园区化学品专用站；3、公路：XX-上海、XX-福州的高速公路在园区交汇；4、航空：距XX江北国际机场50公里。1.7主要危险品防护表1.3 危险物一览表序号品名分子量熔点沸点闪点自燃温度爆炸极限火灾危险类别毒性危害下限V上限V1甲醇32.04-97.864.8113855.544甲类III2丙烯42.08-191.2-47.72-1084552.011.7甲类3双氧水43.01-2158无意义无意义无意义甲类本厂主要危险品性质及防护见附录MSDS章节。1.8全厂综合经济技术指标 表1.4 综合经济技术指标序号指标名称单位数量1设计规模万吨/年22年操作日小时/年72003原料及辅助材料消耗万元/年22024.48054工厂用地面积亩455建筑面积亩376总定员人1397总投资万元2320.4828全厂总产值万元/年237989产品年总成本万元/年23180.59910静态投资回收期年1.8211动态投资回收期年3.1512投资利润率%55.013投资利税率%73.314内部收益率%25.9715外部收益率%18.8816盈亏平衡点%37.9具体计算见可行性报告。 2 原料采购及产品营销2.1原料采购本节主要介绍丙烯、H2O2、甲醇的采购方案。2.1.1丙烯分厂每年共需5kt丙烯，购买所得。在经济核算时，以市价计算所需丙烯价格。2.1.2双氧水分厂每年共需0.76kt双氧水，购买所得。在经济核算时，以市价计算所需双氧水价格。2.1.3甲醇分厂每年共需30kt甲醇，由购买所得。在经济核算时，以市价计算所需甲醇价格。