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第一章
项目总论 ......................................................... 1
1.1 项目概览 ......................................................1
1.2 设计依据 ..................................................1
1.3 产品及原料方案 ............................................. 1
第二章
总图运输 ......................................................... 2
2.1 设计依据 .......................................................2
2.2 设计范围 .......................................................2
2.3 厂址概况 .............................................2
2.4 总平面布置 .....................................................3
2.4.1 总平面布置的要求 .................................. 3
2.4.2 厂区总体布局概述 ..................................... .......4
2.4.3 厂区面积计算 ................................................ 5
2.4.4 总平面布置各项技术指标 .................... ...........6
2.4.5 工艺装置的布置 ...................................... 6
2.4.6 辅助生产及公用工程设施 ............................ 7
2.4.7 仓储设施的布置 ............................. .......8
2.4.8 运输设施的布置 .............. .......9
2.4.9 生产管理及生活服务设施 ................9
2.5 厂内运输设计 ................................................ 11
2.5.1 厂内运输设计要求 .............................. 11
2.5.2 本厂运输设计 .................................... .........11
第三章
捕集系统工艺流程及论证 ....................... .....13
3.1 设计目标 ............................................. ..13
3.2 工艺路线分析 ........................................ ..13
3.2.1 燃后捕集工艺优选 ................... ..........13
3.2.2 溶剂吸收法工艺优选 .................. 14
3.2.3 配方的比较选择 ...................................... 16
3.2.4 配方改进 ......................................... 17
3.3 工艺流程介绍 ........................................ 19
3.3.1 工艺流程概述 .............................. 19
3.3.2 MEA吸收CO2模型建立 ...................... 21
3.3.3 模拟模块的选择和热力学方程的选用 ................... 21
3.3.4 模拟流程的化学反应 ................ 22
3.3.5 模拟参数 ........................................ 23
3.4 捕集过程优化 .............................................. 24
3.4.1 吸收剂温度对吸收效果的影响 .................. 24
3.4.2 吸收剂进入解吸塔温度对捕集率以及解吸塔再沸器功耗的影响 ....25
3.4.3 质量回流比对捕集率和功耗的影响 .............. 25
3.4.4 再沸器功率对吸收剂再生的影响 ................... 26
3.5 参考文献 .................................................. 26
第四章
养殖系统工艺流程及论证 ........................... 29
4.1 预案说明 ................................................... 29
4.1.1 预案背景 ............................................. 29
4.1.2 设计预案介绍 ..................................... 29
4.2 工艺方案设计说明 ......................................... 29
4.2.1 培养方案优化 .............................................. 30
4.2.2 小球藻固碳工艺 .......................................... 32
4.2.3 光能利用 ............................................ 36
4.3 工艺过程优化 ............................................ 39
4.3.1 反应优化 .............................................. 39
4.3.2 传质优化 .......................................... 40
4.4 工艺参数 ............................................... 40
4.5 参考文献 ................................................... 41
第五章
空压站、氮氧站、冷冻站 ................................... 44
5.1 设计依据 .................................... 44
5.2 空压站 .......................................... 44
5.3 氮氧站 ................................................ 44
5.3.1 氮气、氧气质量浓度及输气量 .......................... 44
5.3.2 流程特点 .......................................... 45
5.3.3 氮氧站的组成和布置 ...................... 45
5.3.4 定员 ................................................. 45
5.4 冷冻站 ............................................... 45
5.4.1 冷公用工程系统 .......................... 45
5.4.2 冷却水用途 ......................................... 45
5.4.3 冷冻盐水系统 ......................... 45
5.4.4 冷冻站主要设备 ........................................... 46
5.4.5 定员 ........................ 46
第六章
控制系统设计 ......................................... 47
6.1 CO2捕集工艺控制系统设计 ...................................... 47
6.1.1 CO2捕集工艺流程简介 .......................... 47
6.1.2 吸收塔的控制 .................................... 48
6.1.3 换热器的控制 .................................... 51
6.1.4 解析塔的控制 ................................. 52
6.1.5 安全联锁系统 ................................... 53
6.2 CO2利用工艺控制系统设计 .............................. 54
6.2.1 CO2利用工艺流程简介 ........................................ 54
6.2.2 控制回路设计 ........................ 55
6.3 先进控制方案 ....................................... 57
6.4 参考文献 ................................... 57
第七章
供电与通信 ............................................ 59
7.1 设计依据 ...................................... 59
7.2 供电电源 ............................................. 59
7.3 变电所和配电间 .................................... 59
7.3.1 高压供电系统设计 ......................... 60
7.3.2 总降压变电所设计 ........................ 60
7.3.3 继电保护的选择与整定 ................ 60
7.3.4 车间变电所设计 .............................. 61
7.3.5 厂区高压配电系统设计 ......................................... 61
7.4 动力和照明 ............................................. 61
7.5 室外线路 ........................................... 62
7.6 防爆和防火 ........................................ 62
7.7 防雷和接地 ................................... 62
7.7.1 厂区建筑物防雷措施 .................................. 62
7.7.2 露天储罐、气罐及户外架空管道防雷措施 ................. 63
7.7.3 防静电与接地保护 ......................................... 63
第八章
土建 ........................................... 65
8.1 设计依据 ................................................ 65
8.2 厂区自然条件 ................................... 65
8.2.1 气象条件 ...................................................... 66
8.2.2 地形条件 ........................ 67
8.3 建筑、结构设计 ................................... 68
8.3.1 建筑设计范围 ................................................... 68
8.3.2 厂区布置小结 .............................................. 68
第九章
给水排水 ............................................................ 69
9.1 概述 .............................................. 69
9.2 编制依据 .................................................. 69
9.3 给排水系统设计 ............................................ 69
9.3.1 给水系统设计 ........................................... 69
9.3.2 排水系统 ........................................... 72
第十章
环境保护 ......................................................... 74
10.1 设计依据 .................... 74
10.2 主要污染源及主要污染物 ............................... 74
10.3 环保治理措施 .............................. 75
10.3.1 废气 ................................ 75
10.3.2 废水 .......................... 77
10.3.3 废渣 ................. 77
第十一章
采暖通风与空气调节 .............................................. 78
11.1 设计标准与依据 ........................... 78
11.2 设计范围 ............................................. 78
11.3 设计目标 ................................................ 78
11.4 通风系统 .............................................. 78
11.4.1 车间空气有害物质标准 ........................ 78
11.4.2 通风系统设计 .............................. 79
11.5 采暖系统 .................................................. 79
第十二章
管路布置 ......................................... 81
12.1 设计依据 ............................................ 81
12.2 管道选型 ................................................... 81
12.2.1 管径的一般要求 ........................ 81
12.2.2 管径的计算依据 .................................... 82
12.2.3 最经济管径的选定 .............................. 82
12.2.4 管壁厚度 ............................................. 82
12.2 管道编号 .................... 83
12.2.1 管道号组成 ............................................ 83
12.2.2 管道号各部分含义说明 ......................... 84
12.3 工艺管道编号及选型结果 ............................... 86
12.4 管道布置 ................................. 87
12.4.1 管道敷设原则 ............................................ 87
12.4.2 泵的管道布置 ...................................... 87
12.4.3 换热器的管道布置 .............................. 88
12.4.4 塔的管道布置 ........................................... 88
12.4.5 管廊上的管道布置 .............................. 88
12.4.6 其他管道布置 ............................... 89
第十三章
储运 ...................................................... 90
13.1 设计依据 ............................. 90
13.2 储存系统 ..................... 90
13.3 运输系统 ....................... 91
13.3.1 物料运输 .............................................. 91
13.3.2 运输线路布置 ................................ 91
第十四章
维修 ...................... 93
14.1 设计原则 ................. 93
14.2 设备维护 ............................ 93
14.2.1 巡回检查 .............................. 93
14.2.2 同步检修与协同检修 .................................... 93
14.2.3 压力容器、管道的定期检修 ..................... 94
14.2.5 泵的检查与处理................... 94
14.2.6 安全检修要求 ...................... 94
14.3 维修管理 ............................................. 95
第十五章
消防 ................... 96
15.1 设计依据 ..................................................... 96
15.2 主要危险物 ....................................... 96
15.3 事故发生可能性及危险性分析 ................... 96
15.3.1 危险特性 ................................... 96
15.3.2 燃烧爆炸的原因 ......................... 97
15.4 消防安全措施 ..........................
15.4.1 基础消防施 .......................................... 97
15.4.2 厂区消防布置 .................................... 97
15.4.3 生产过程的防火防爆 ................................ 98
15.5 消防系统 ................................................ 98
15.5.1 稳高压消防给水系统 .................... 98
15.5.2 泡沫灭火系统 ............................... 99
15.5.3 其它灭火系统 ......................... 99
第十六章
职业安全及工业卫生 .........................100
16.1 设计规范 ................................ 100
16.2 职业安全 .............................. 100
16.2.1 工业毒物 .............................................. 100
16.2.2 燃烧与爆炸 ........................................ 101
16.2.3 噪声 .......................................... 101
16.2.4 腐蚀 ....................................... 102
16.3 工业卫生 ............................................. 103
16.3.1 车间的卫生特征分级 .............. 103
16.3.2 工作场所 ................................. 103
16.3.3 辅助用室 ............................ 104
16.3.4 浴室、存衣室、盥洗室的设置 ..... 105
第一章 项目总论
1.1 项目概览
本项目为大连市大化集团松木岛自备热电厂配备了一套集CO2捕集、下游联产于一身的化工厂子项目。建厂于大连市松木岛化工产业园区。
项目使用以MEA(一乙醇胺)为主体、复配以MDEA(N-甲基二乙醇胺)的复合胺对热电厂脱硫后烟道气中的CO2进行集中捕集，相对于传统的MEA工艺而言，达到功耗显著降低，捕集效率增加，成本大为降低的目的。产品制得纯度为97%的CO2气体（其余成分为水），年产量为9万吨；下游使用1万吨CO2进行具有高附加值的微藻养殖，经济效益突出，其余8万吨以显著低于市场价的价格直接销售给母公司大化集团旗下的大连市比欧西二氧化碳气体有限公司作为生产原料。
本项目属于国际上受到广泛关注的CCS&U项目，有着显著的温室气体减排能力，社会效益突出；同时联产高附加值的高科技产品微藻，为总厂提供丰厚的利润收益，经济效益明显

1.2 设计依据
ü 本组编制的可行性报告
ü 化工工程设计相关规定
ü 国家经济、建筑、环保等相关政策

1.3 产品及原料方案
ü 本项目年CO2捕集量为9万吨，其中1万吨用于微藻养殖，8万吨直接进行销售。
ü 主要原材料需购进吸收剂一乙醇胺（MEA）、N-甲基二乙醇胺(MDEA)、缓蚀剂钒酸钠以及相应的营养液无机盐（磷酸二氢镁、磷酸二氢钾、葡萄糖、硝酸钾、氯化钠）；脱硫后的烟道废气直接由电厂提供。

第二章 总图运输
2.1 设计依据
《化工企业总图运输设计规范》 GB50489-2009
《工业企业总平面设计规范》 GB50187-93
《石油化工企业厂区总平面布置设计规范》 SH/T3053-2002
《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/T20673-2005
《化工管道设计规范》 HG/T20695-87
《化工设备管道外防腐设计规定》 HG/T20679-90
《化工工厂总图运输施工图设计文件编制深度规定》 HG/T20561-94
本项目厂区位于辽宁省葫芦岛市工业园区。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”。
2.2 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
环氧丙烷年生产能力为13万吨，雄居亚洲第一，形成了产品的规模优势。锦化地处关内外交通要冲，公司具有铁路、陆路及海上运输的优势。锦化不仅与国内众多厂商有着长期稳定的货源供应关系，而且把资源采购的触角伸向了海外。在占有和运用国际资源方面，锦化具有多年成熟的贸易渠道和经验。园区内化工企业相互联系紧密，极易形成企业的集群，产业链优势明显，有利于资源的合理利用、优势互补。辽宁的高等院校和科研院所为聚醚厂化工园区提供了雄厚的科研实力和丰富的人才资源,同时当地政府为化工园区提供了诸多扶持政策。

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的。

2.4.1 总平面布置的要求
本项目的厂区总平面布置是严格2.1节中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。
各类仓库，宜按储存货物的性质和要求，宜合并设计为大体量或多层仓库，并提高机械化装卸作业程度，有效地利用空间。
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。

2.4.2 厂区总体布局概述
厂区布置为矩形，东西方向长为223m，南北方向宽为128m，总面积为 25994m2 。厂区南侧为总厂公路。
本厂区按照功能分区集中布置，即原料输入区、产品输出去、储存设施区、工艺装置区、公用工程设施区、辅助设施区、行政管理区、其他设施区等。其中，在满足生产、操作、安全和环保要求的条件下，将二氧化碳捕集车间和反应车间布置在同一区域内，有利于集中控制和管理。
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（南北向道路称经某路，东西向道路称纬某路，环线道路以其位置命名），易于识记和辨认；主干道（经某路、纬某路和北环路）设计宽度为10米（双向四车道），次干道设计宽度为5米（双向两车道）。整个厂区的道路及建构筑物都进过严格规划，布置规整。同时，人流与货流分离，并留有消防安全通道。
本厂区储存设施区分为成品仓库、储水池、原料储罐、球罐区（储存多余的已捕集的二氧化碳）和气柜（烟道气进入捕集系统前的缓冲设备）。
本项目设计将食堂、医疗站以及行政办公场所有效合并，节约了土地。另外，类似地分别将仪修车间、中心化验室和开发部进行合并，将控制中心和环境监控站合并，将机械修理和电器修理车间进行整合，大大提高了土地利用率。
本厂区中容易产生噪音和振动的车间被安排在厂区南边，通过停车场以及树林与生产管理区和对安静、振动有要求的场所分隔。同样的，工艺装置区与生产管理区、生活区之间留有足够的安全距离，并通过树木阻隔噪音。
本项目中在厂区内留有两块发展用地，一块位于西北角的配套用地是用于辅助生产设施及公用工程设施后期建设的；另一块位于东南侧的发展用地是为了满足后期储罐区扩建而保留的。实际上在工艺装置区，同样预留了一个反应车间，可用于后期其他反应工艺的扩展建设。

2.4.3 厂区面积计算
Ø 总占地面积:
223*128-60*30-25*30=25994（m2）
Ø 建构筑物(20*30-10*10+3.14*25)+(25*10+0.5*3.14*25)+15*15+20*30+20*30+30*15+15*30+15*30+(15*15+4*15*7.5)+30*30+30*30+25*30+25*30+3.14*100+25*30+25*12+25*13=9,306.75（m2）
Ø 道路面积125*5*2+(30*10+30*10)+(30*10*3)*4+(30*7.5*2)+210*5+210*10*3+25*5+30*5+15*5+30*5=13,750（m2）
Ø 绿化面积 (220+117+200+127)*1+(7.5*22.5+3.14/4*7.5*7.5)*3+10*15+30*10+7.5*7.5*4=1,977.71875（m2）
Ø 围墙长度
222+118+202+128=670 （m）

2.4.4 总平面布置各项技术指标：
Table 2-1 化工厂总平面布置设计的各项技术指标
厂区占地面积25,994平方米
建构筑物占地面积9,306.75平方米
道路用地面积13,750平方米
出入口个数3个
绿化面积1,977.72平方米
绿化系数7.61%
围墙长度670米
2.4.5 工艺装置的布置
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捕集车间集中布置，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。
工艺生产装置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。
本设计中，人员集中的场所诸如行政办公楼、医疗站、食堂、中心化验室、开发部等等都位于西南角，正处于全年最小频率（东北风）的下风侧。同时可能散发可燃气体的成品罐区和原料罐区处于工艺生产装置的东北侧和东侧，这一方向上全年的风频率都较低。
控制室的位置应该靠近主要工艺装置或主要控制设备，本设计中的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。此外，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机修/电修车间隔开。
装置区内道路的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。
2.4.6 辅助生产及公用工程设施
2.4.6.1 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、散发液化烃及较重的可燃气体、腐蚀性气体及粉尘的生产、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。
本布置方案中，总变电站位于全场西侧边缘地带，正位于可燃气体散发区域、储存和装卸设施的西侧，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、散发液化烃及较重的可燃气体、腐蚀性气体及粉尘的生产、储存和装卸设施也在规定距离（>60米）之上。
2.4.6.2 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。
本工厂中循环水场位于全厂的东北角，远离总变电所和工艺设备区，同时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。
2.4.6.3 中心化验室、仪修车间、开发部的布置
按照设计规范的要求，中心化验室、仪修车间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等产生大量水雾设施的全年最大频率风向的下风侧。
本设计方案中，将中心化验室、开发部、仪修车间整合到一栋综合多功能建筑中。循环水场以及可能散发毒性、腐蚀性、易燃性气体的储罐区均远离中心化验室、仪修车间，并且处于相对此楼频率较低风向的上风侧，均符合设计规范的要求。
设计规范还要求中心化验室、仪修车间远离振源，要有良好的朝向，避免西晒。本设计中，此栋综合楼整体朝南，保证了这栋楼的采光条件，同时该楼为东西走向，最大限度地避免了西照。此外，与强振源区域保持较远的距离，并设有树林作为隔音屏障。

2.4.6.4 机修、电修车间的布置
机修、电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；同时应避免机修、电修车间的噪音、振动对周围设施的影响。
本设计方案中机修、电修车间紧邻1号门（人流出入口）和停车厂，具有非常便利的交通运输条件。同时，由于停车厂在空间上的阻隔以及树木作为屏障，使得噪音以及振动对周围设施的影响降至最低。
2.4.6.5 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下风侧，且应注意其对周围环境的影响。
本设计方案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。
2.4.7 仓储设施的布置
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