车间设备布置设计开题报告.doc

毕业设计（论文）开题报告
题目名称 年处理20万吨C4制丙烯的车间设备布置设计
学生姓名

专业
化学工程与工艺
班级
09化工工艺2班
一、选题的依据和意义
依据
随着石油的开采，存储量不断减少，国际原油价格不断上涨、丙烯的生产成本逐渐升高，一定程度上制约了丙烯工业的发展。随着工业化生产对丙烯的需求量逐渐上升，以天然气或煤资源生成甲醇再制取丙烯的生产方式备受人们的重视。随着聚丙烯等下游产品需求的快速增长，以及以乙烷为原料的新建乙烯生产装置比例的增加，丙烯资源供应逐渐呈现出紧张态势。相应地，以丙烯为目的产物的生产技术研究越来越活跃，丙烯生产技术也成为当前炼油和化工重点研究方向之一。
意义
1. 了解有关丙烯化工生产方法与技术。对化工生产的工艺与流程有所了解。进一步深化自己所学的知识。
2. 运用大学四年的专业知识，结合实际化工生产进行一次化工设计，进一步提高自己的专业水平，使自己的专业知识进一步系统化。
3. 可以对化工设备产品有一个更为直观的认识，更加细致的了解厂家的生产操作和流程控制方法。
4. 熟悉丙烯生产的工艺流程与有关计算。
5. 对化工生产设备有所了解。
6. 对最新的丙烯生产技术进行探索。

二、国内外研究综述

丙烯（propylene，CH2=CHCH3）是三大合成材料的基本原料，主要用于制取聚丙烯和环氧丙烷、丙烯腈、丙烯酸、异丙苯/苯酚/丙酮、羰基合成醇、异丙醇等。它是是仅次于乙烯的重要石油化工原料。
目前增产丙烯的化学工艺研究主要集中以下4个方面：
（1） 增产丙烯的FCC工艺技术
全球FCC装置的生产能力约750Mt/a，通过调整原料品种、催化剂、工况和操作条件来增产丙烯的发展潜力非常大，国内外许多公司都在积极开展这方面的研究。
与传统的FCC相比，这类工艺技术操作条件更为苛刻，要求反应温度、剂油比更高，催化时间更短。运用这些技术，虽然汽油收率会受到一定影响，但汽油中的烯烃含量降低，质量得以提高，丙烯的产量比传统FCC高2～4倍。我国炼油工业催化裂化加工能力大、掺渣比高，造成汽油中烯烃含量高，开发应用增产丙烯的FCC工艺技术，在提高油品质量的同时，为下游提供更多的低碳烯烃，具有良好的市场前景。
（2） 低碳烯烃裂解与歧化制丙烯工艺技术
低碳烯烃裂解是将C4-8烯烃在催化剂作用下转化为丙烯和乙烯的工艺，它不仅可以解决炼厂和石脑油裂解副产的C4-8的出路问题，又可以增产高附加值的乙烯、丙烯产品，成为近年研究较为活跃的领域。
烯烃裂解工艺，从投资费用、生产成本与综合收益来看，均是最具吸引力的工艺。固定床工艺流程相对简单，适于和现有蒸汽裂解结合；流化床工艺流程相对复杂，适于建设大规模生产装置，可以纳入烯烃联合装置，也可以单独建立装置。随着我国一批大型乙烯裂解装置的扩建与新建，C4+烯烃资源越来越丰富，对开发出自主知识产权的烯烃裂解技术，解决C4+烯烃副产、增产高附加值丙烯需求迫切。
烯烃歧化技术多年以前已经开发成功，只是因为近年来一些地区丙烯价格逐步走高，这一技术又重新引起了人们的重视。它是一种通过烯烃碳-碳双键断裂并重新转换为烯烃产物的催化反应，目前以乙烯和2-丁烯为原料歧化为丙烯的生产技术研究较为活跃，主要有ABBLummus公司的OCT高温催化剂工艺和法国石油研究院(IFP)的Meta-4低温催化剂工艺。
烯烃歧化工艺可应用于石脑油蒸汽裂解装置增产丙烯，投资增加不多，即可提高石脑油裂解装置的丙烯/乙烯产量比，但缺点是每生产1t丙烯，要消耗掉0．42t乙烯，因此只有在丙烯价格高于乙烯价格、乙烯产量过剩时才是经济可行的。另外歧化技术不能将异丁烯以及C5-8烯烃转化为丙烯，应用受到一定限制。近年开发的自动歧化技术，不用或用少量乙烯，应用前景看好。
（3） 丙烷脱氢制丙烯工艺技术
丙烷脱氢是强吸热过程，可在高温和相对低压下获得合理的丙烯收率。丙烷脱氢技术具有3大优势：首先，是进料单一，产品单一(主要是丙烯)；其次，是生产成本只与丙烷密切相关，而丙烷价格与石脑油价格、丙烯市场没有直接的关联，这可以帮助丙烯衍生物生产商改进原料的成本结构，规避一些市场风险；第三，是对于丙烯供应不足的衍生物生产厂，可购进成本较低的丙烷生产丙烯，免除运输与储存丙烯的高成本支出。
与其它生产技术相比，获得同等规模的丙烯产量，丙烷脱氢技术的基建投资相对较低，目前的经济规模是250kt/a。丙烷原料价格对生产成本影响较大，只有当丙烯与丙烷的长期平均最小价差大于200美元/t时，工厂才能有较好的利润。中东地区丙烷资源丰富、价格稳定有利于建设丙烷脱氢厂。我国目前尚不具备建设丙烷脱氢厂的条件，对这方面的研究，可作为一定的技术储备。
（4） 甲醇制烯烃工艺技术
在原油价格攀升，天然气或煤炭资源相对丰富的情况下，以天然气或煤为原料生产甲醇，再以甲醇生产烯烃(MTO工艺)或以甲醇生产丙烯(MTP工艺)的技术越来越受关注。目前比较成熟的工艺主要有UOP/Hydro公司的MTO工艺和Lurgi公司的MTP工艺。
MTO、MTP工艺可作为以石油为原料生产烯烃的替代或补充，与原油和石脑油价格相比，天然气价格相对独立，因此利用MTO技术有利于改善原料成本结构，这对于原油资源日益紧张的我国非常有意义。与石脑油或乙烷裂解相比，当原油价格高于16美元/bbl或乙烷价格高于3美元/MBtu时，MTO可以提供较低的生产成本和较高的投资回报。

过去几年里增产丙烯工艺取得了重大进展，这些工艺各俱特色，但也存在一些不足之处，为取长补短，这些工艺出现了多种应用组合，导致了工艺性能的重大改进。
我国炼油企业，基本都建有副产丙烯的回收装置和丙烯衍生物生产装置；炼油化工一体化企业，既有炼油部分，又有蒸汽裂解制乙烯部分，还有加工副产丙烯的成套装置，因此组合应用FCC工艺多产丙烯、烯烃裂解工艺生产丙烯等技术，具有良好的应用基础，今后必将会得以重点发展。

三、设计（或研究）的内容

1. 主要工艺流程设计说明；
2. 车间设备布置设计及合理性说明；
3. 车间布置设计；
4. 主要工艺管道配管设计；
5. 绘制车间平面布置图；
6. 绘制车间立面布置图；
7. 尝试运用三维设计工具软件进行车间布置和配管设计。

四、毕业设计（论文）所用的方法

（1） 文献分析法
文献分析法主要指搜集、鉴别、整理文献，并通过对文献的研究，形成对事实科学认识的方法。设计工程中查找相关文献，如《化工设计手册》、《化工制图》等。
（2） 计算机绘图法
通过合理的设计，运用计算机绘图软件CAD绘制车间平面图、立面图，同时使用三维软件如3D Max及PDMS绘制车间三维效果图，从而更直观地看到车间的布置情况。

五、主要参考文献与资料获得情况

马江权，冷一欣主编．化工原理课程设计．北京：中国石化出版社，2009
谭天恩，窦梅，周明华主编．化工原理（第三版）．北京：化工工业出版社，2006
赵惠清，蔡纪宁主编．化工制图（第二版）．北京：化工工业出版社，2008
董大勤，高炳军，董俊华主编．化工设备机械基础．北京：化工工业出版社，2011
黄璐，王保国主编．化工设计．北京：化工工业出版社，2001
谭世语，薛荣书主编．化工工艺学（第三版）．重庆：重庆大学出版社，2009
涂伟萍，陈佩珍，程达芬主编．化工工程及设备设计．北京：化学工业出版社，2000
路秀林，王者相等．塔设备．北京：化学工业出版社，2004
中国石化．化工工艺设计手册(第四版)．北京：化学工业出版社，2003
中华人民共和国国家标准．GB150-1998，钢制压力容器．中国标准出版社，1998
朱明慧．国外丙烯生产技术最新进展及技术经济比较[J]．国际石油经济，2006
李金阳，孙世林．由C4烯烃制取丙烯的技术研究进展．中国石油兰州化工研究中心，2008

六、指导教师审批意见

年 月 日