毕业设计：年产20万吨HPPO法制备环氧丙烷项目初步设计说明书.pdf

年产20万吨HPP0法制备环氧丙烷项 目初步设计说明书院系：化学工程与工艺 目录第1章总论.91.1 工厂筹建情况简述.91.2 设计依据.91.3 设计指导思想.91.4 设计范围与设计分工.101.5建设规模及产品方案.10第2章总图运输.112.1 设计依据.112.1.1相关标准、规范及法规.112.1.2设计基础资料.112.2 设计范围.122.3 厂址概况.122.4总平面布置.122.4.1总平面布置的要求.122.4.2厂区面积计算.142.4.3工艺生产区的布置.142.4.4辅助生产及公用工程设施.152.4.4.1总变电所的布置.152.4.4.2循环水场的布置.162.4.4.3污水处理场的布置.162.4.4.4公用工程的布置.172.4.4.5仪修车间的布置.172.4.4.6分析化验室、控制中心的布置.172.4.4.7储罐设施的布置.182.4.5运输设施的布置.192.4.5.1罐区汽车装卸区的布置.192.4.5.2停车场的布置.192.4.6生产管理及生活服务设施.2012.4.6.1厂前区的布置.202.4.6.2食堂的布置.212.4.6.3自行车棚、停车场的布置.212.4.6.4厂区出入口的布置.212.4.6.5围墙的设置.222.4.6.6绿化的布置.222.5厂内运输设计.232.5.1厂内运输设计要求.232.5.2本厂运输设计.23第3章 工艺方案的选择及优化.253.1总论.253.2根据专利文献的报道，确定环氧化反应器中发生的主要反应如下.263.3模型的建立.293.4全流程模拟计算及优化.303.5劳动力和工艺方案的配合.353.6结论.35第4章布置与配管.364设计依据、设计范围和设计分工.364.2采用的法规和标准、规范.364.3装置、设备布置原则.364.4管道输送的介质及其分类.374.4.1管道输送的介质.374.4.2压力管道分类.374.5管道的布置原则.384.5.1塔器配管.384.5.2容器配管.384.5.3泵的配管.394.5.4换热器配管.404.0管道等级索引.404.7管道等级表.41第5章 经济分析与评价.425.1.投资估算编制说明.4225.2投资估算编制依据.425.3建设项目总投资估算.435.3.1固定资产投资.435.4产品成本和费用估算.445.5财务评价.455.5.1评价依据及计算分析原则.455.5.2销售收入估算.475.5.3财务评价的说明.475.5.4 社会效益分析.48第6章供电与通信.496.1 设计依据.496.2供电电源.506.3变电所和配电间.506.3.1高压供电系统设计.516.3.2总降压变电所设计.516.3.3车间变电所设计.526.3.4主变压器容量的选择.526.3.5厂区高压配电系统设计.536.3.6 电气设备的选择.536.3.7继电保护的选择与整定.546.3.7.1继电保护的选择.546.4防爆和防火.556.4.1消除引燃源.566.4.1.1消除或减少爆炸性混合物.566.4.1.2排除电气火源.566.4.2 在土建方面的防火防爆措施.576.4.3 常用电气设备本身的防火防爆措施.576.4.4电动机的防火措施.586.4.5通信枢纽的防强电、防煤气侵入的保安防护措施.596.5防雷和接地.606.5.1厂区建筑物防雷措施.6036.5.2露天储罐、气罐及户外架空管道防雷措施.606.5.3防静电与接地保护.61第7章土建.637.1 设计依据.637.2 土建设计原则.647.3 厂区自然条件.657.3.1厂址简介.657.3.2气象条件.667.3.3地形条件.667.4建筑、结构设计.677.4.1建筑设计范围.677.4.2主要建筑.68第8章给水排水.708.1概述.708.2 编制依据.708.3 给水系统设计.718.3.2生活用水系统.718.3.3工艺软水系统.728.3.4循环冷却水系统.728.3.5消防用水系统.728.3.6杂用水系统.738.4.1生活污水系统.738.4.2冷却水排放.748.4.3雨水排放系统.74第9章环境保护.759.1设计依据.759.2主要污染源及主要污染物.759.3.废气.769.3.1 催化剂再生气.769.3.2 废水.7649.3.2.1 消防水.769.3.3 废渣.779.3.4 噪音.77第10章 采暖通风与空气调节.7810.1 概述.7810.1.2设计标准与依据.7810.2 建厂地区气候.7910.3设计参数.7910.4设计目标.8010.5采暖系统.8010.6 通风系统.81第11章自动控制及仪表.8311.1 设计依据.8311.2 设计范围及分工.8311.3 全厂自动化水平.8311.4 生产安全保护.8311.5 环境特征及仪表选型.8411.5.1环境特征.84生产装置属于1爆炸危险环境，仪表设计以集中检测、控制为主，就地检测为辅。.8411.5.2仪表选型原则.8411.6 动力供应.8411.6.1仪表用压缩空气.8411.6.2仪表用电源.84H.7设备控制方案.8511.7.1泵的控制方案.8511.7.2 换热器的控制方案.8711.7.3 塔的控制方案.8711.7.4 控制器.8811.7.5传感器.8911.7.5.1压力传感器.91512.7.5.2液位传感器.9211.7.5.3成分传感器.92H.8最终控制单元.9211.8.1调节阀.9211.8.2开关阀.9312.1设计依据.9412.2储存系统.9412.3运输系统.9612.3.1物料运输.9612.3.2运输线路布置.9612.3.2.1道路布置.9612.3.2.2出入口及物流布置.97第13章维修.9913.1设计依据.9913.2设计原则.9913.3厂内日常检修与维护.9913.3.1巡回检查.9913.3.2同步检修与协同检修.10013.4设备维护与检修.10013.4.1压力容器、管道的定期检修.10013.4.2泵的检查与处理.10113.4.3换热器的维修.10213.4.4 塔、槽维护.10213.5安全检修要求.10313.6维修管理.104第14章消防.10514.1设计依据.10514.2主要危险物.10514.3事故发生的危险性分析.10614.3.1甲醇危险特性及安全措施.10614.3.2丙烯危险特性及安全措施.10714.4消防安全措施.111614.4.1基础消防措施.I ll14.4.2厂区消防布置.11214.4.3生产过程的防火防爆.11314.4.4安全防火重点部位.11514.5消防系统.11714.5.1稳高压消防给水系统.11714.5.2泡沫灭火系统.11714.5.3火灾报警系统.11814.5.4液化烧罐区消防系统.11814.5.5其它消防系统.11815.1设计依据.12015.2设计中采用的劳动安全与职业卫生标准.12015.3 设计目的.12115.4 事故防护与控制.12215.4.1事故预防措施.12215.4.2事故的应急措施.12215.4.2.1紧急疏散.12315.4.2.2现场急救.12315.4.2.3泄漏应急处理.12415.5职业安全.12415.5.1工业毒物.12415.5.2燃烧与爆炸.12515.5.3 噪声.12615.5.4 腐蚀.12815.6工业卫生.12815.6.1车间的卫生特征分级.12815.6.2工作场所.12915.6.3辅助用室.13015.7安全色和安全标志设计.13015.7.1 安全色.13015.7.2安全标志.130715.7.3泄漏监测.13115.7.4个人防护用品及辅助卫生设施.13115.8安全卫生机构设置及人员配备情况.13315.9安全卫生教育制度.13415.10预期效果分析.1358第1章总论1.1 工厂筹建情况简述本设计为年产20万吨，丙烯过氧化氢氧化（也称HPP0法）制备环氧 丙烷项目的初步设计。1.2 设计依据2012年大学生化工设计竞赛参赛指导书项目的可行性研究报告1.3设计指导思想本项目充分贯彻执行国家能源战略和产业结构调整的基本方向，使设计做到切合实际、技术先进、经济合理、安全适用。本项目充分考虑氯醇法的工艺对环境的影响，尤其是污染物的处理，对设备的腐蚀，资源的浪费以及源自利用率低缺点，进行工艺上的优 化。本项目参考“丙烯过氧化氢氧化（HPP0）制环氧丙烷”其基本思 路为：1.处理好新增系统与原有系统衔接的预留口问题，保证施工过 程中系统不停车；2本着清洁文明生产的宗旨，特别重视对环境的保 护；3力求系统配套，对供电系统、低压蒸汽（S 4P）、循环水系统、冷冻系统、反应用新水系统等与装置扩大生产能力有较大关联的公用 工程进行扩充和增容。本项目需进口一批国内暂无能力开发的大型成 套设备。91.4设计范围与设计分工本设计包括厂区内的总图、工艺、管道、设备（塔器、换热器）等专业的初步设计及技术经济概算。1.5建设规模及产品方案环氧丙烷20万吨/年产品符合国家GB/T 7715-2003标准，丙烯产品 符合国家GB/T 7716-2002标准。10第2章总图运输2.1 设计依据2.1.1 相关标准、规范及法规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S H/T 3053-2002建筑设计防火规范GB50016-2006厂矿道路设计规范GBJ22-87压缩机厂房建筑设计规定HG/T 20673-20052.1.2设计基础资料本项目厂区位于齐齐哈尔能源化工基地。厂区的工程地质与水文 地质资料、地震烈度等，参考初步设计说明书的“第八章土建”。有 关气象资料等参考可行性论证”第六章 厂址选择”。112.2 设计范围 本章主要介绍厂内总平面布置、场内交通运输设计规范及特点。2.3 厂址概况拟在齐齐哈尔西南市郊，远离市区。这样的废气废水不会影响城 市的环境。并且靠近原料产地大庆地区，原料运输方便，交通发达。2.4总平面布置本厂的总平面布置，是在总体规划的基础上，根据企业的性质、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，通过技术经济比较后，设计多种 方案后择优确定而来。2.4.1总平面布置的要求从工程角度来看，工厂总平面布置应该注意满足以下要求：工厂总平面布置应该满足生产和运输要求；工厂总平面布置应该满足安全和卫生要求；工厂总平面布置应该考虑工厂发展的可能性和妥善处理工厂分期 建设问题；工厂总平面布置必须贯彻节约用地的原则；工厂总平面布置应考虑各种自然条件和周围环境的影响；12工厂总平面布置应为施工安装创造有利条件；工艺流程顺直，物料管线短捷，尽量缩短各装置和设施之间的物 料输送距离。本项目的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。根据设计规范的要求，为了节约土地，提高土地利用率，需要按 照功能分区集中布置。其中工艺装置，在满足生产、操作、安全和环 保的要求许可时，应联合集中布置，集中控制，建筑物宜合并布置。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。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。132.4.2厂区面积计算总占地面积:322*242-62*104=71476(m2)建构筑物900+400*2+800*4+625+750*3+600+2000+2400+1000*3+1050+3240+18720=38785(m2)道路面积：298*(12*2+6*2)+242*2*6+90*12*4=18652(m2)绿化面积：5*2*(322+230)+50*104+10*60+10*50+30*20+50*20+5*50+10*30=13970(m2)围墙长度(322+242)*2T 2*4=1080(m)2.4.3工艺生产区的布置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。本设计中将反应车间和分离车间集中布置，设置在同一 街区内，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。工艺生产区：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。本厂分 布设计中，人员集中的场所诸如办公楼、医疗站、食堂、分析化验室、控制中心等等都位于西南角，正处于全年最小频率(东北风)的下风 侧。14储罐设备区：对液化烧、可燃液体和可燃气体要分布在厂的边缘 区域。本设计中，罐区在厂区的北边缘。同时，在具有良好通风的前 提下，靠近工艺生产装置区的地段内，有利于服务毗邻的对象；把装 卸区也设计在罐区附近，有利于交通运输，便利快捷。此外，产品罐 区和原料罐区处于工艺生产装置的东北侧，这一方向上全年的风频率 都最小。控制中心:控制室的位置应该靠近主要工艺装置或主要控制设备,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。止匕外，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，使用较多的树木作为 隔音屏障，使得控制中心与噪音较大的工艺装置区以及仪修车间隔开。道路：生产工艺区的道路布置应该满足生产操作、物料运输、设 备检修、消防安全和事故急救等的要求下，应力求减少道路的面积；工艺装置的内部道路应与街区外的厂区道路连接。工艺生产的生产区 不宜进行绿化。2.4.4辅助生产及公用工程设施2.4.4.1总变电所的布置设计规范规定总变电所应便于电线路的进出、不妨碍工厂的扩建 和发展的独立地段。当采用架空输电线时，应布置在厂区边缘地带。总变电站应该布置在易泄漏、散发液化烽及较重的可燃气体、腐蚀性 15气体及粉尘的生产、储存和装卸设施全年最小频率风向的下风侧和有 水雾场所冬季盛行风向的上风侧。本设计中，总变电站位于全场西南侧边缘地带，正位于储罐区和 装卸区的西南侧，而全年东风频率都较低。同时，变电站设计远离强 振源，与易泄漏、散发液化煌及较重的可燃气体、腐蚀性气体及粉尘 的生产区、储罐区和装卸区也在规定距离（60米）之上，方便高压进 线和低压出线。变电站周围设置绿化带，构成一独立区域。2.4.4.2循环水场的布置循环水场应靠近主要用户，避免在工艺装置的爆炸危险区范围内；避免靠近火炬、加热炉、焦炭塔等热源体；不宜布置在邻近的变配电 所、露天工艺设备、主要运输道路冬季最大频率风的上风侧，并不应 布置在受水雾影响而产生危害的设施的全年最大频率风向上风侧。设置循环水池的目的在于最大限度循环利用冷却水、以及雨水，节约用水。本厂中循环水场位于厂区的东北，供水管线进厂。循环水 场临近公用工程，充分有效地利用了泵、管道等工程。同时，远离总 变电所和工艺设备区。此外，在全年风频率最小的东北风的上风侧，减轻了对易受水雾影响的设施所产生的危害。2.4.4.3污水处理场的布置根据设计规范的要求，污水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 16下风侧，且应注意其对周围环境的影响。本厂设计充分考虑了以上要求，将污水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，同时有绿化树林进行隔离 生产，能够有效地减少废水毒气排放，做到节能减排。2.4.4.4公用工程的布置公用工程宜集中布置在主生产区，同时应避免公用设备车间的噪 音、振动对周围设施的影响。本厂设计公用工程能够在主生产区中，最大化地合理利用管道布置。在保证安全距离的前提下，合理利用土地资源，减少管道回转次数，节省管线。2.4.4.5仪修车间的布置机修车间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；同时应避免仪修车间的噪音、振动对周围设施的影响。本设计方案中机修车间紧邻西门（人流出入口）和停车场，具有非常 便利的交通运输条件。同时，由于仪修车间、停车场前均设有草坪作 为屏障，使得尾气、噪音等对周围设施的影响降至最低。2.4.4.6分析化验室、控制中心的布置按照设计规范的要求，中心化验室应该布置在生产管理区内，不 应布置在散发毒性、腐蚀性及其它有害气体、粉尘以及循环水冷却塔 17等产生大量水雾设施的全年最大频率风向的下风侧。本厂设计中，将分析化验室、控制中心整合到一栋综合建筑中。循环水场以及可能散发毒性、腐蚀性、易燃性气体的生产区储罐区均 远离分析化验室、控制中心、仪修车间等人员密集处，并且处于较低 风向的上风侧，均符合设计规范的要求。设计规范还要求分析化验室、控制中心，要避免西晒。本设计中,此综合楼有良好的朝向，整体朝南，避免了西照同时又能采光良好。此外，与强振源区域保持较远的距离，并在强振源周围种植植树林作 为屏障消音。2.4.4.7储罐设施的布置原料、燃料、材料、成品及半成品的仓库、堆场及储罐，应按其 储存物料的性质、数量、包装及运输方式等条件，按不同类别，相对 集中布置，并宜靠近相关装置和运输线路，且应符合防火、防爆、安 全、卫生的规定，为管理创造有利条件。设计规范中关于罐区布置的要求较多。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 置为原料罐区和产品罐区，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（罐区附近环保绿林可以改造 为发展用地）。本厂设计中，原料储罐、产品储罐区分开布置，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。此外罐区正对东门，方便消防车的出入，达到了安全防护的要求。18设计规范要求液化烽和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。本厂设计也满足了这些要求，罐区 远离了人员集中场所和易产生明火或火花的仪修车间，并处于他们的 全年最小频率风向的上风侧。液化烧、可燃液体罐组，不宜紧靠排洪沟布置；与罐区无关的管 线、输电线均不得穿越罐区。2.4.5运输设施的布置2.4.5.1罐区汽车装卸区的布置罐区汽车装卸设施应该位于厂区边缘、空气流通的地段或布置在 厂区外。远离人员集中的场所、明火和散发火花的地点及厂区主要人 流出入口和人流较多的道路。本设计中，装卸区设置在厂区的东北侧，紧邻东门（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。2.4.5.2停车场的布置停车场的布置应该靠近货流出入口或者仓储区布置,减少空车程;生产管理及生活用车单独设置车库时，应布置在生产管理区。本设计中，专用于货物运输车辆的停车场位于装卸台的东侧，卸货后 的车辆可以直接停在这片停车场内；而专属于生活服务区的车辆拥有 19独立的停车场，紧靠南一门和周围各生产管理部门，交通极为便利。2.4.6生产管理及生活服务设施2.4.6.1厂前区的布置生产管理区及生活服务设施应根据工厂规模，按其性质和使用功 能，宜布置在厂前区。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；宜位于厂区全年最小频率风向的 下风侧，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。职工宿舍楼及食堂位于厂区的东南角，与生产区相隔比较远，环 境安静清洁。宿舍周围柳荫环绕，而且靠近食堂，为员工提供了舒适、便利的环境。厂前区的布置体现了一个工厂整体风貌和企业形象，因 此在满足设计规范的要求的同时，我们更多地考虑了建筑风格以及景 观配合的关系，力争达到人与自然和谐统一的良好效果。将食堂、医疗站和办公楼有效组合成综合性多功能行政办公楼，有效提高了土地利用率以及生活服务区的整体性。厂前区多功能建筑正前方是一片草坪花坛，亲近自然，环境优美 宜人。整个建筑与绿地、花草融合，给人以明快宁静的的气氛。综合 楼采用这样的布置加大了建筑的整体空间形象又在周围高大塔建筑的 环境中，作到以小见大，取得均衡的效果。综合办公楼位于厂区的西南角，南邻厂外道路，位于全年污染区20最小风频（东北风）的下风侧避免污染影响，环境条件好，交通及对 外联络方便。2.4.6.2食堂的布置设计规范要求工厂食堂布置在厂前区，其服务半径不宜大于500 米。本工厂食堂的设置与办公楼临近，同时前面设有郁郁葱葱的草坪 和花坛，方便工作人员休息放松，能够有利于身心健康。2.4.6.3自行车棚、停车场的布置设计规范要求自行车棚应布置在职工存取车方便的地方，自行车 棚面积的大小应根据工厂最大班职工人数及当地交通运输条件确定。同时厂前区宜设置必要的汽车停车场，满足工人及职工用车停放的需 要。本厂设计中，自行车库紧邻汽车停车场，方便职工切换交通工具,正对南一门，出入非常方便。同时，车库附近道路宽敞平坦，创造了 良好的交通条件。此外，临近草坪花坛，能够有效缓解尾气、噪声的 污染，有利于环保。2.4.6.4厂区出入口的布置设计规范要求厂区的出入口不少于2个，人流和货流出入口应该分 开布置;主要人流出入口应设在工厂主干道通往居住区和城镇的一侧,主要货流入口应位于主要货流方向，靠近运输繁忙的仓储区，并与厂 21外运输线路连接方便；主要出入口应设置门卫室。本设计方案中共设置了四个出入口（南一门、南二门、西门、东 门），分别位于南环路、西环路和东环路。其中，南一门主要服务人流,南二门主要服务于消防运输等辅助工艺，西门、东门主要服务物流。四个出入口均设有门卫室，方便人员及时沟通交流。同时，为了满足 进出厂货物的计量，在工厂的两处货流出入口（西门、东门）均设置 了电子汽车衡。2.4.6.5围墙的设置设计规范要求建筑为与围墙的间距应大于5米，道路与围墙的距离 应大于1米（围墙自墙轴线算起，建筑物、构筑物自最外边轴线算起,道路为城市型时自路面边缘算起）o本厂设计中，工厂的四周在绿林外围设置了围墙。建构筑物与围 墙的最小间距为11米，道路与围墙的最小间距为5米，均符合规范。2.4.6.6绿化的布置总厂布局充分考虑到“自然友好、和谐共处”的生产理念，厂区 绿化面积达13970rtf,绿化系数17.93%。绿化植物以柳树为主。柳树 除了具备净化空气的效果外，植栽于防洪堤两侧，还有固土防洪的作 用。同时，在办公区内，设有多处花坛草地，有效美化厂区环境，为 职工提供了优雅的生活环境。在生产区和生活区之间，设计了浓厚的绿化隔离带，防止生产区 22的噪音、粉尘等对职工的生活、办公造成影响。因此，在厂区总平面 布局中，结合效益优先和以人为本的理念，在不影响车流、人流、管 道布置、交通运输、设备维修、排污和采光的前提下，对厂区进行合 理绿化，将生产过程中所带来的污染降至最低，是符合可持续发展的 战略需要的。2.5厂内运输设计2.5.1厂内运输设计要求运输线路的布置，应符合下列要求：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；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；与竖向设计相协调，有利于场地及道路的雨水排除；与厂外道路连接方便、短捷；建设工程施工道路应与永久性道路相结合。2.5.2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，易于识记和辨认；主干道（东西一路、东西二路、南北一路、南 北二路、南北三路、南北四路）设计宽度为12米（双向四车道），次干23道（东、南、西、北环路）设计宽度为6米（双向两车道）。道路宽度均大于3.5米，满足消防车道宽度的要求。本设计方案中共设置了四个出入口（南一门、南二门、西门、东 门），分别位于南环路、西环路和东环路。其中，南一门主要服务人流,西门、东门主要服务物流。同时，为了满足进出厂货物的计量，在工 厂的两处货流出入口（西门、东门）均设置了电子汽车衡。本设计中，装卸区设置在厂区的东北侧，紧邻东门（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。专用于货物运输车辆的停车场位于装卸台的东侧，卸货后的车辆 可以直接停在这片停车场内。而专属于生产管理区的车辆拥有独立的 停车场，紧靠南一门和周围各生产管理部门，交通极为便利。这样的 设计有利于人流与货流的分离。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。24第3章 工艺方案的选择及优化3.1总论本项目的目标是在齐齐哈尔建立一座生产环氧丙烷的工厂，经过 项目可行性的研讨，决定用HPPO法，即过氧化氢氧化法。与常规P0 技术相比，HPPO工艺具有独特的经济和环境效益。采用HPPO技术建 设的P0新装置更为经济，原因如下：(1)建设所需投资大大节减，无需辅加基础设施，也无需将联产品 推广市场，因为该工艺仅生产P0和水；(2)只需要简单的原材料，仅需采用过氧化氢和丙烯为原料；(3)与现有P0技术相比，减少污水量70%80%,减少能耗35%；(4)与现有P0技术相比，采用HPPO技术的P0生产生产装置所需的基础设施更少，原材料整合更简单，资金投入也比传 统的生产装置低25%。2008年，韩国S K C公司采用EvonikUhde HPPO 工艺在蔚山建成的世界第一套100 kt/a过氧化氢直接氧化法P0装置 投产。2009年3月，巴斯夫公司、道化学公司合资的位于比利时安特卫 普的300 kt/a过氧化氢直接氧化装置建成投产P0的生产工艺路线比较，工艺路线各有优缺点。过氧化氢氧化工艺 产物是P0和水，没有联产品，但需要建过氧化氢装置；丙烯和乙苯共 氧化工艺，产物是P0币口苯乙烯，但需要考虑苯乙烯的市场问题；丙 烯和异丁烷共氧化工艺，产物是P0和叔丁醇，叔丁醇可进一步生产25MT BE,但由于MT BE涉及健康和水体污染风险，该工艺的应用在减少.P0 的生产工艺路线比较见表1。表1P0的生存工艺路线比较工艺类 别原料成本/（亿元kt）废水量/（tt）副产物量（注）优点缺点氯醇法21.043氯化钙工艺成熟，丙烯 纯度要求不高废水量大；设备腐 蚀严重副产物价 值低共氧化法27.7T 6.91二氯丙烷叔丁醇或 苯乙烯废水量少；设备 无腐蚀；副产品 经济价值高工艺路线长；投资 大HPPO111无工艺流程短；无 联产品；三废 少，投资少HO需配套；工业 化时间段，工艺待 完善由表1可见，HPPO法投资少，无副产物，环境友好，技术先进，预 计过氧化氢直接氧化法工艺今后将成为新建P0项目采用的主要生产工 艺。正在研发进程中的氧气直接氧化法也具有很强的竞争力，但预计 该工艺实现工业化应用还需较长一段时问。工艺设计基础说明3.2根据专利文献的报道，确定环氧化反应器中发生的主要反应如下主反应：H2O2+CH3 cH=CH?CH3CHCH2+H200主要副反应：CH3CH-CH2+H20 CHjCHCH20 OH OH2H2O2 2H2O+O2反应参数见表1,反应器进料物流料组成见表2。2627表2反应参数项目数据反应温度40反应压力/MPa2.04过氧化氢（HP）的转化率,98环氧丙烷（P0）的选择性,（质量的量比）95氧气的选择性,%（质量的量比）21,2-丙一醇的选择性,（质量的量比）3丙烯与过氧化氢的物质的量比(1.2-1.3):1表3反应器进料物流组成%项目组成过氧化氢溶液过氧化氢6水1甲醇93丙烯气体丙烯99丙烷1283.3模型的建立丙烯气体、过氧化氢溶液，从丙烯回收塔201回来的丙烯，从过 氧化氢回收塔205回来的过氧化氢一起进入环氧化反应器R201进行环 氧化反应。反应后，反应液进入丙烯回收塔201,回收其中未反应的 丙烯重新返回到反应器，同时要排出一部分气体到燃烧炉烧掉，以防 氧气和丙烷的累积；201塔釜液进入环氧丙烷塔202,从202塔顶分离 出环氧丙烷；塔釜液去甲醇回收塔203,从塔顶分离出溶剂甲醇循环 使用；203塔釜液去除水塔204,从塔顶出去反应液中的水；剩余的部 分去过氧化氢回收塔205,回收反应液中的未反应的过氧化氢回到反 应器循环使用，最后的重组分主要是丙二醇，可以去丙二醇精制装置 进一步精制。流程的物系中含有水、甲醇和丙二醇等极性组分，所以系统要使 用活度系数热力学方程来进行物性计算，例如A S PEN PL US软件中的所 列的WI L S ON方程、NRT L方程等。在此选用WI L S ON方程来进行计算。流程中所用的单元操作模型如下：反应器为Rstoic模型，精储塔为 RadF rac严格精微塔模型，换热器为Heater模型，泵为Pump模型丙烯环氧化工艺流程图见图lo29R201-环氧化反应器；201-内婶回收塔；202-环仅丙烷塔；203-甲静回收塔；204-除水塔;205-%6 回收塔；Pl、P2、P3-泵；H1、H2-换热整3.4全流程模拟计算及优化工艺流程的计算主要是对各分离塔设备的工艺计算。首先运用A spen Plus中的DS T WU模块（精储塔的简捷法计算模块）对各精镭塔进行初 步计算，估算出各塔的理论版数、回流比和进料位置等参数（见表3）.表4精储塔间简捷法计算结果精馈塔位号201202203204205最小回流比0.2716.000.400.160.93实际回流比0.3520.800.530.211.21最小理论板数8.6175.5419.007.8517.55实际理论板数22.66129.4342.3626.8934.0030进料位置11.42106.1429.5714.6518.54塔顶采出与进料量之比0.040.050.920.960.41根据精微塔简捷计算结果，运用A S PEN PL US中的RadF rac严格精 镭塔模块对各精微塔进行严格计算，并确定每个精微塔更加准确的实 际塔板数、实际回流比和进料位置。A S PEN PL US中有一个灵敏度分析模块，可以用它来考察一个变量 的变化对被考察变量的影响，从而来确定最佳条件。以203塔为例来 说明计算过程。(1)首先考察了 203塔理论板数的变化对塔顶甲醇质量分数的影响(见图1)。从图一可以看出，当理论板数大于38块后，再增加理论 板数对提高203塔的分离效率已经没有明显的效果了。但由于简捷法 计算出来的实际塔板数为42.36,同时考虑到实际生产中的安全系数 和操作弹性，因此确定203塔的实际理论板数为43。31求本跟ttE-mw98.921图1理论板数对203塔分商效果的影响(2)在确定203塔的实际理论板数为43的情况下，考察了 203塔回 流比的变化对该塔分离效果的影响(见图2)。2可以看出，随着 203塔摩尔回流比的增加，该塔塔顶甲醇的质量分数是不断增加的。但回流比的增加同时会使精镭塔的操作能耗和处理量增加，从而加大 操作费用和设备费用，因此应该在满足生产要求的前提下尽可能选用 低的回流比。考虑到203塔塔顶采出的甲醇不是产品而是循环溶剂，纯度要求不是非常高，所以确定203塔的摩尔回流比为0.55。32203塔摩尔同流比图2回流比对对203塔分离效果的影响(4)在确定了 203塔的实际理论版和回流比后，考察进料位置对203 塔分离效果的影响(见图3)。第 3可以看出，合适的进料位置可以 提高塔的分离效果。这是因为选择合适的进料位置可以减少精储塔不 必要的返混，从而提高精微塔的分离效率。根据灵敏度分析的结果确 定203塔进料位置为第35快板。家一端全巡生Re加25 26 27 28 29 30 31 3233M 箭 36 37 38 3998.92398.92298.92198.92098.91998.91898.91798.91698.91598.914203塔进料板图3进料位置对加3塔分离效果的膨响33（5）其他所有的精编塔做和203塔一样的严格计算,结果汇总见表4。表5精镭塔严格法计算结果精福塔位号201202203204205实际回流比0.34220.550.241.32实际理论板数25132432834进料位置11110351517在各精微塔模拟计算结果的基础上对全流程模拟计算。在全流程 模拟计算时，设定物流3为撕裂流，同时给它合适的初值，设定流程 的收敛方法为Wegstein,迭代次数为40。经过30多次迭代计算后流 程收敛。物流8为产品物流即环氧丙烷物流，其结果见表5o在本工 艺流程中环氧丙烷的收率可以达到99.9%以上。表6产品物流组成组分质量分数,%水微量氧气0过氧化氢0甲醇2.8丙烯0环氧丙烷97.2丙烷微量丙二醇0343.5劳动力和工艺方案的配合本工艺操作，控制不是特别复杂，操作工在经过培训之后，在操 作上不会存在技术的障碍。操作的危险程度，属于化工厂平均危险程 度施工工人来源也比较充足。且宁夏当地劳动力成本比东部城市低很 多，具体的经济指标将在经济分析章节详细叙述。因此，在劳动力和人员配备上，该方案有较好的可行性。3.6 结论经过可行性研究报告和本章节的具体流程分析，我们最终可以得出 结论：采用HPPO法工艺作为工艺流程，无论是工艺流程，工艺技术特 点，技术经济分析，都具有可行性，且在行业的横向比较中具备优势。35第4章布置与配管4.1 设计依据、设计范围和设计分工根据总图提出的厂区总平面布置进行工艺的设备布置及管道布 置。根据参赛指导书中对工艺设计、设备设计的要求，参赛作品无法 严格确定设备的压力等级、管口方位等，本章对烯煌回收车间的布置与 配管进行简单设计。4.2 采用的法规和标准、规范建筑设计防火规范GB 50016-2006石油化工企业设计防火规范GB 50160-2008化工装置管道材料设计规定HG/T 20646-1999钢制管法兰、垫片和紧固件HG/T 2059220635-2009工业金属管道设计规范（2008年版）GB 50316-20004.3 装置、设备布置原则烯煌回收车间的设备按照采取的法规、标准、规范的要求进行布 置。车间的塔器布置在室外，换热器、储罐布置在钢制框架结构内，设备之间的距离在满足设备布置的要求和方便操作的前提下尽可能紧 凑，以减少管路用量、压缩建筑面积、减少土建投资。设备间距、通道宽度等应当满足下列要求：36表4T设备安全间距净安全距离/m项目净安全距离/m泵与泵的间距不小于0.7起吊物与设备最高点距离不小于0.4泵与墙的间距大于1.2可燃气体与变、配电室、自控仪表室、分析化验室的间距不小于15泵列与泵列的间距不小于2.0操作台梯子坡度一般不大于45 度塔与塔的间距大于1.0换热器间距，换热器与其 他设备水平距离大于1.0反应器底部与人行道距 离不小于1.8-2.0储罐与储罐的距离大于1.5表4-2通道的宽度与净空高度项目宽度(净空高度)/m人行道、狭通道、楼梯、人孔周围的操作台宽度0.75走道、