江西理工大学化工设计大赛初步设计说明书

初步设计说明书第一章第一章 总总 论论1.1 项目概况项目概况本项目是为南京市沿江开发区的扬子石化设计一座以丙烯为原料，用HPPO 法制环氧丙烷的分厂，预计年产量达 22 万吨。扬子公司年产丙烯约 35.5万吨，在全国丙烯生产厂家其产量位居第三位，虽然扬子公司自身也配有丙烯下游产品的配套装置，但是鉴于国内对丙烯开发利用程度不够，且一些比较旧的工艺对反应条件的选择比较苛刻，转化率低选择性小，大多数都属于高耗能耗热型工艺，反应产物难分离，后处理复杂且对环境有很大的破坏，因此本项目决定采用国际最新工艺 HPPO 法制环氧丙烷。HPPO 法主要是在甲醇作为溶剂的条件下，用过氧化氢直接氧化丙烯，该反应选择性好，转化率高，产物易分离同时几乎没有副产物，没有环境污染；此外，设施基础建设费用低，同时又可以达到节能降耗的目的。故故项目前景很好。1.2 项目可行性分析项目可行性分析本项目隶属于扬子石化，经分析及论证，本项目对丙烯的利用率较高，各个工艺阶段参数模拟的比较完善。总体思路就是通过对传统环氧丙烷生产工艺的改造，利用新工艺代替旧工艺，提高丙烯利用率的同时，实现节能减排的环保理念，改善物料的循环利用，真正体现出可持续发展的战略。具体内容参见可行性报告。 1.3 工艺设计工艺设计在适当温度和低压液相情况下，以甲醇为溶剂，在反应温度45 ，压力1MPa，TS1钛硅分子筛催化剂作用下，使丙烯与过氧化氢发生环氧化反应，过氧化氢转化率98%，丙烯转化率83.2%，PO的选择率98%。少量丙烯废气可通至现有的丙烯网络或循环至反应器，出口物流中的排气(丙烯)、粗PO和甲醇通过蒸馏进行分步分离，甲醇被回收利用，最终的含水物流在检测PG含量合格后，进入水处理装置。粗PO经蒸馏提纯至理想纯度。1.4 厂区及生产概况厂区及生产概况由于本项目所设计的工艺主要是利用双氧水直接氧化丙烯得到环氧丙烷，所以优先考虑总厂地处较发达地区，原料充足易得，交通便捷，公用工程配套齐全，靠近产品市场等。经过比选，南京扬子石化公司符合选址条件。1.5 原料以及公用工程原料以及公用工程1.5.1 原料来源原料来源本项目所用的原料丙烯来自扬子石化公司，双氧水来自无锡农药厂，甲醇由沿江开发区内的各个化工厂提供。原料购进一切遵照“就近原则”实施。 1.5.2 原料选择原料选择总产原料供给充足，实现了原料生产销售的一体化，使得当地的化工产业紧密结合从而形成一条具有可行性的产业链，解决了双氧水销售滞留的现象，带动产业链发展。1.6 产品结构产品结构1.6.1 产品生产方案产品生产方案以甲醇为溶剂，丙烯和双氧水为原料，生产聚合级环氧丙烷。环氧丙烷作为化工中间产品卖给生产聚醚的下有厂家，得到的少量的副产物丙二醇也卖给需要的下游厂家。甲醇溶剂在反应最后经精馏分离回收以循环利用。 1.6.2 目标市场目标市场PO：从全国 PO 的销售用途来看，PO 多用于制聚醚，而聚醚生产厂家大都集中在江浙沪一带，因此可以将本项目生产得到的产品供给厂区所在地附近需要 PO 的厂家，遵照“就近原则”，节省运输费用。 丙二醇丙二醇: 在中国，丙二醇的市场相对广阔，主要用于载体溶剂、湿润剂、保湿剂、抗结剂、抗氧化剂、组织改进剂、表面活性剂、稳定剂、增稠剂、面团调节剂、调味剂、赋形剂、加工助剂等，因为得到的副产物也不多，所以一般供给江浙沪一带的厂家。 第二章第二章 总图布置总图布置2.1 总图设计指导理念总图设计指导理念“改革工厂设计模式，提高工程水平 ”这是中石化集团公司根据形势要求，针对设计中存在的问题提出的设计质量方针。总图专业，其自身的特点决定了在这个系统工程中，必须起到龙头地位。而总图设计模式改革，体现在将辅助系统充分依托社会、明确企业生产职能的前提下，精心、合理地进行设计，达到节约投资、减少定员、降低能耗、优化企业经济效益的目的。应用到本项目上，在进行总图设计时，应遵循 “将辅助系统充分依托总厂，明确本系统的生产任务与作用的前提下，精心、合理地进行设计，达到节约投资、减少定员、降低能耗、优化企业经济效益的目的 ”的指导理念。2.1.1 总厂平面布置简析总厂平面布置简析总厂平面布置示意图，其设计有以下几大特点：密集型布置、单元组合、建筑综合、合理确定通道宽度、绿化带分布均匀、设施齐全等。总厂的设计，总体上是成功的，它体现在以下几个方面：节约用地效益、缩短间距效益、密集布置效益，满足生产运输要求，达到了安全和卫生标准。分厂厂区布置如下：2.1.2 厂区总图设计的意义厂区总图设计的意义本项目厂区的总平面布置是在总体规划的基础上，根据对企业的性质、规模、生产流程、交通运输、环境保护以及防火、安全、卫生、施工及检修等要求，结合场地自然条件，通过技术经济比较，也借鉴了不少总厂及其他化工厂布置的设计多种方案确定而来。厂区总平面布置是严格遵照所列设计规范的要求进行设计的，并且在进行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。因为总厂拥有完善的公用工程体系，所以本项目的循环水、蒸气、冷剂等均可由总厂提供，大大节约成本。行政生活区设施齐全、环境良好，员工可较好地在厂区实现生活生产。2.2 本项目总图布置本项目总图布置2.2.1 总图布置参考的标准规范总图布置参考的标准规范石油化工企业设计防火规范 GB 50160-2008化工企业安全卫生设计标准 HG 20571-1995工厂企业厂房噪音标准 GB 2348-1990爆炸和火灾危险环境电力装置设计规定 GB 50058-92化工企业总图运输设计规范 HG/T 20641-1998化工工厂总图运输工图设计文件编制深度规定 HG/T 20561-1994石油化工行业标准：企业厂区总平面布置设计规范SH/T 3053-2002建筑设计防火规范 GB 50016-2006厂矿道路设计规范 GBJ 2287压缩机厂房建筑设计规定 HG/T 20673-20052.2.2 总图布置要求总图布置要求生产要求 首先要保证径直和短捷的生产作业线，尽可能避免交叉和迂回，使各物料输送距离最短。安全要求 化工企业具有易燃、易爆、有毒的特点，厂区应充分考虑安全布局，严格遵守防火、卫生等安全规范和标准的有关规定，并考虑一旦发生危险时能及时疏散和有效救援。发展要求 厂区布置要求有较大的弹性，使其对工厂的发展变化有较大的适应性。其他要求 考虑到本系统的特殊性（扩建项目），除须满足上述基本要求外，还须保证本项目的建成，不会影响到总厂的正常生产，不会对总厂的总体布局产生不利的影响。厂区平面布置总图的主要技术经济指标表2-1序号序号名称名称占地面积占地面积m2建筑面积建筑面积m2生产区生产区586858681生产车间356435642预留地7927923罐区15121512行政生活区行政生活区1863.95252367.95254活动中心2702705篮球场500.64500.646行政大楼2527567广场545.3125545.31258医务室1041049更衣室192192生产辅助及公用工程区生产辅助及公用工程区1684.51684.510消防站59459411研发大楼19219212停车场304.5304.513公用工程、维修车间594594总计总计9416.45259920.45251厂区总面积27706.52道路面积10357.083绿化及其他占地面积7935.14164建筑系数0.33985绿化率0.37386道路用地系数0.28642.2.3 总图布置详细说明总图布置详细说明本项目厂址选在南京化学工业园扬子石化预留地内，利用装置内预留地、现有道路及公用工程设施，不需新征地。厂区用地呈矩形，建厂用地不是严格的南北方向。厂区长度为196.5m，宽度为141m，占地面积约为27706.5。厂区周围一边与上游车间连接，以保证原料的顺利接收。原料和产品储罐集中在同一地方，与之相接的一侧为马路，方便车辆的进入以及产品的运输，另一边是生产车间，利于原料供给和产品接收储存。另外两侧分别设置安全通道大门，方便人员疏散、逃生及消防。区域划分区域划分：本项目按照生产功能，将厂区分为：工艺装置区、罐区、消防区、辅助生产区、生活办公区。工艺装置区：包括两个反应车间、各组分分离车间。罐区：包括原料储罐区、产品储罐区（丙烯罐、双氧水罐、甲醇罐、环氧丙烷储罐及丙二醇储罐） 。集中管理储罐设备，有利于装卸和运输，方便快捷。消防区：消防站布置在主干道中部，便于应对事故的产生，消防站中主要配有：消防车、消防车库等，消防站附近有蓄水池，方便消防车辆就近取水，迅速到达事故现场。辅助生产区：产品检验楼、维修室、废水处理站控制中心、公用工程站。生活办公区：包括行政楼（喷泉广场） 、员工活性中心、生活多功能楼（医疗室、员工休息室等） 。道路布置道路布置：本项目道路宽为 12m 和 6m，符合安全规范的要求。各出入口的确定主要依据周边原有道路的分布情况。储罐区道路为车流通道，是往来于本项目和总厂间运输车主要活动区域。靠近工艺装置区和辅助生产区的道路为人流通道，是往来于车间和办公区的工作人员主要活动区域。人流通道和车流通道分别布置，中间由绿化带隔开，保证人车分离。管廊布置管廊布置：来自总厂公用工程的冷剂、蒸气以及原料等统一由公共管廊运输至生产车间，生产的产品也通过管廊统一输送至各储罐区，布置时，应尽量使路径最短。厂区绿化厂区绿化：绿化是工厂的重要组成部分，合理的绿化设计既可美化环境，改善小气候，又可防止火灾蔓延，减少空气污染。罐组间道路两侧种植含水分较多的行道树，可以在火灾发生时起到隔离保护的作用；储罐区和工艺装置区用绿化带隔开，一是为了改善局部环境，二是为了保证罐区与车间的防火间距，由于生产区内有多种易燃易爆的危险物品，为了防止发生意外时，树木会使火势加大，阻碍消防车辆的通过，因此不宜在生产区种植过多的树木。另外，为防止绿化植物对管线、管道布置的影响，生产区的绿化主要以车间周围带状绿地为主。在辅助生产区，由于人员比较集中，所以绿化的主要目的是美化环境，净化空气，减弱噪音。安安全全距距离离：包括储罐间距、罐组间距、罐组与工艺装置区间距、道路宽度、罐组与厂区内重要设施间距等，是总图布置重要的安全要求。从下表数据看出，本项目设计符合 石油化工企业设计防火规范 。储罐区间距标准表2-2距离类型距离类型实际距离（实际距离（m）最小安全距离（最小安全距离（m）立式储罐间距立式储罐间距D0.6D球式储罐球式储罐DD罐组间罐组间217罐组与工艺装置区间距罐组与工艺装置区间距7270道路宽道路宽15,129罐组与变电站距离罐组与变电站距离9050立式储罐防火堤高度立式储罐防火堤高度1.512.2球罐防火堤高度球罐防火堤高度0.40.6储罐与防火堤内堤脚距离储罐与防火堤内堤脚距离43与总厂消防站距离与总厂消防站距离3802500距离类型距离类型实际距离（m）最小安全距离（m）2.2.4 其他设置其他设置围墙：工厂的四周设置了围墙。货物计量：为了满足进出厂货物的计量，在工厂的两处货流出入口均设置了电子汽车称。2.3 分厂运输方案分厂运输方案本项目依据厂区分布图，其运输规划如下：主干道主要是用于原料、产品的运输，以及发生意外危险时刻消防专用；次干道专用于厂内办公用车和其他小型货运车行驶；在主干道