新版苯乙烯化工工程设计.doc

苯乙烯化工工程设计
　　一、 项目名称:苯乙烯制造产品项目
　　项目主办单位:****
　　单位责任人:***
　　1、 经营企业理由:
　　从中国外技术上,产品质量上差距,从利用外资,产品出口,培养人才,增加收益等方面,说明兴办中外合资经营企业必需性和关键性。
　　2、 经营者情况:
　　介绍中方合营者基础情况和兴办中外合资经营企业有利条件,包含企业性质(国营或集体),人员情况,技术力量,领导班子,固定资产,设备,场地,原有产品产量,产值,利润,产品出口等情况。
　　3、 经营关键内容:
　　(1)生产(经营)范围和规模
　　(2)合营年
　　(3)合资经营企业地址,占地面积,建筑面积(新建,扩建,改造)
　　(4)合资经营企业职员总数和组成(工人,技术人员,管理人员)
　　(5)投资总额,注册资本和各方出资百分比
　　(6)投资方法和资金起源:中方以土地使用权,建筑物,房屋,机器设备等作价估算,现金投资(外汇,人民币)和起源(自筹,贷款,租赁);外国合营者以现金,机器设备,工业产权(专利权和商标权)或专有技术等作为出资,对其作价,估价方法和估算金额。
　　(7)产品技术性能及销售方向:
　　合资经营企业产品拟达成技术水平,在中国外含有竞争能力,产品内外销百分比估量。
　　(8)生产(经营)条件:
　　合资经营企业所需关键原材料,燃料,动力,交通运输及协作配套方面近期和以后要求及已含有条件。
　　(9)初步技术,经济效益分析:
　　产品性能和价格(内外销),成本,收益估算、 生产手段,生产效率提升程度、 能源和原材料节省效果、 中外双方经济收益匡算:合营期间各方利润,项目投资利润率,投资回收年限估算等。
经济效益分析:
合营期间税收,劳动就业人数,技术水平提升等。
　　4,项目实施计划:
　　何时进行技术交流,出国考察,编写可行性研究汇报,组织洽谈,签约,施工,试车和投产等。
　　如属一次计划,分期实施项目,应列出分期工程时间安排。
　　附件
　　(1)邀请外国合营者来华技术交流计划
　　(2)出国考察计划
　　(3)可行性研究工作计划,包含负责可行性研究人员安排;如须聘用外国教授指导或委托咨询。
二、 可行性汇报:
  1、 项目背景:
项目背景包含项目名称、 项目承接单位、 项目主管部门、 项目拟建地域和地点、 负担可行性研究工作单位及法人代表、 研究工作依据、 研究工作概况等七个方面。研究工作概况又包含: ①项目建设必需件, ②项目发展以及可行性研究工作概况。 2、 可行性研究结论:  
在可行性研究汇报中, 对项目产品销售、 生产规模、 厂址、 技术方案、 资金总额及筹措、 项目财务效益以及国民经济、 社会效益等若干重大问题, 都应作出明确结论。可行性研究结论包含; 市场估计和项目建设规模: 原材料、 燃料和动力供给: 厂址选择; 项目工程技术方案: 环境保护; 工厂组织与劳动定员: 项目实施进度; 投资估算与资金筹措: 项目财务与经济评价; 项目综合评价结论等十个方面。 
3、  技术经济指标表:
第一部分在总述部分中, 可将研究汇报中每个部分关键技术经济指标汇总, 列出关键技术经济指标表, 从而使审批和决议者对项目全貌有一个全方面概括了解。
第二部分关键应说明项目提议过程, 项目提出理由, 项现在期工作发展过程以及投资者意向、 投资必需性等可行性研究工作基础。基于此目, 需将项目提出背景与发展概况作系统叙述, 说明项目提出背景, 投资理由, 在可行性研究前工作情况及其结果, 关键问题决议和决议过程等情况。在叙述项目发展概况时, 要能够清楚地提醒出本项目可行性研究关键和问题。
第三部分  市场分析和项目规模。
市场分析在可行性研究中占相关键地位。任何一个项目, 其生产规模确定, 技术选择, 投资估算乃至厂址选择都必需建立在对市场需求情况有了充足了解基础之上才能决定。而且市场分析结果, 还能够决定产品价格、 销售收入, 最终影响到项目盈利性和可行性。在可行性研究汇报中, 对市场需求估计, 价格分析进行具体叙述, 并确定建设规模。
4、 市场调查:
市场调查包含拟建项目产出物用途调查; 产品现有生产能力调查; 产品产量及销售量调查; 替换产品调查; 产品调查国外市场调查等六项。
    所谓市场估计, 是指市场调查在时间上和空间上延续。利用市场调查所得到相关信息资料, 依据市场信息资料分析汇报得出结论, 对本项目产品未来市场需求量以及相关原因所进行定量与定性判定与分析, 在可行性研究工作中, 市场估计目是制订产品方案, 同时也是确定项目建设规模所必需依据
(1)中国前场需求估计。
估计内容有: 本产品消耗对象; 本产品消费条件; 本产品更新周期特点; 可能会出现替换产品: 本产品使用中可能产生新用途等方面。
(2)产品出口或进口替换分析。
(3)价格估计。
 5、 市场营销战略:
     伴随竞争日益猛烈, 企业要依据市场情况, 制订合适销售战略, 争取扩大市场份额, 稳定价格, 提升产品竞争力。所以, 在可行性研究中, 要对市场营销战略进行研究。
     (1)营销方法:
推销方法有, 投资者分成, 企业自销, 国家部分收购, 经销人代销人情况分析等。
     (2)推销价格制度
     (3)促销方法
(4)产品销售费用估计
  三、 厂址选择: 青岛周围。
四、 生产方法（工艺路线）:
苯乙烯是一个关键基础有机化工原料, 关键用于生产聚苯乙烯树脂（PS）、 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）树脂、 苯乙烯-丙烯腈共聚物（SAN）树脂、 丁苯橡胶和丁苯胶乳（SBR/SBR胶乳）、 离子交换树脂、 不饱和聚酯以及苯乙烯系热塑性弹性体（如SBS）等。另外, 还可用于制药、 染料、 农药以及选矿等行业, 用途十分广泛。
现在, 世界上苯乙烯生产方法关键有乙苯脱氢法、 环氧丙烷-苯乙烯联产法、 热解汽油抽提蒸馏回收法以及丁二烯合成法等。
1 乙苯脱氢法:
乙苯脱氢法是现在中国外生产苯乙烯关键方法, 其生产能力约占世界苯乙烯总生产能力90%。它又包含乙苯催化脱氢和乙苯氧化脱氢两种生产工艺。
乙苯催化脱氢工艺:
乙苯催化脱氢是工业上生产苯乙烯传统工艺, 由美国Dow化学企业首次开发成功。现在经典生产工艺关键有Fina/Badger工艺、 ABB鲁姆斯/UOP工艺以及BASF 工艺等。乙苯催化脱氢法技术关键是寻求高活性和高选择性催化剂。一开始采取是锌系、 镁系催化剂, 以后逐步被综合性能愈加好铁系催化剂所替换。现在, 国外苯乙烯催化剂关键有南方化学集团企业开发Styromax-1、 Styromax-2、 Styromax-4以及Styromax-5型催化剂; 美国家标准准催化剂企业推出C-025HA、 C-035、 C-045型催化剂; 德国BASF企业开发S6-20、 S6-20S、 S6-28、 S6-30催化剂; Dow化学企业开发出D-0239E型绝热型催化剂等。中国从20世纪60年代就开始进行与乙苯脱氢工艺相配套催化剂研究。现在开发成功催化剂关键有兰州石油化工企业研究院315、 335、 345、 355系列催化剂; 厦门大学、 中国科学院大连化学物理研究所XH、 DC系列以及中国石化集团企业上海石油化工研究院GS系列催化剂等。兰州石化分企业研究院还从催化剂配方和制备工艺入手, 开发出了以铁-钾-铈-钼-镁为关键体系低钾型乙苯脱氢催化剂。除了常见圆柱型催化剂外, 兰州化学工业企业最近还成功地将三叶型催化剂用于苯乙烯工业生产上。世界乙苯脱氢催化剂研究正在向低钾含量、 低水比、 含有更高稳定性和更长运转周期方向发展。
1.2 乙苯氧化脱氢法:
乙苯氧化脱氢技术是用较低温度下放热反应替换高温下乙苯脱氢吸热反应, 从而大大降低了能耗, 提升了效率。氧化脱氢反应为强放热反应, 在热力学上有利于苯乙烯生成。经典生产工艺为苯乙烯单体优异反应器技术（Styrene Monomer Advanced Reactor Technology, 简称Smart工艺）。该工艺于20世纪90年代早期开发成功, 是UOP企业开发乙苯脱氢选择性氧化技术（Styro-Plus工艺）与Lummus、 Monsanto以及UOP三家企业开发Lummus/UOP乙苯绝热脱氢技术集成。该工艺是在原乙苯脱氢工艺基础上, 向脱氢产物中加入适量氧或空气, 使氢气在选择性氧化催化剂作用下氧化为水, 从而降低了反应物中氢分压, 打破了传统脱氢反应中热平衡, 使反应向生成物方向移动。“Smart”工艺步骤与Lummus/UOP苯乙烯工艺步骤基础相同, 但反应器结构有较大差异, 关键是在传统脱氢反应器中增加了氢氧化反应过程。该工艺采取三段式反应器。一段脱氢反应器中乙苯和水蒸汽在脱氢催化剂层进行脱氢反应, 在出口物流中加入定量空气或氧气与水蒸汽进入两段反应器, 两段反应器中装有高选择性氧化催化剂和脱氢催化剂, 氧和氢反应产生热量使反应物流升温, 氧全部消耗, 烃无损失, 两段反应器出口物流进入三段反应器, 完成脱氢反应。在脱氢反应条件为620-645℃、 压力0.03-0.13MPa、 蒸汽/乙苯质量为1-2: 1时, 乙苯转化率为85%, 苯乙烯选择性为92%-96%。现在, 世界上有5套苯乙烯生产装置采取乙苯氧化脱氢工艺进行生产, 另外部分新建生产装置大都准备采取该方法进行生产。
2 环氧丙烷-苯乙烯联产法:
环氧丙烷-苯乙烯（简称PO/SM）联产法又称共氧化法, 由Halcon企业开发成功, 并于1973年在西班牙首次实现工业化生产。在130-160℃、 0.3-0.5MPa下, 乙苯先在液相反应器中用氧气氧化生成乙苯过氧化物, 生成乙苯过氧化物经提浓到17%后进入环氧化工序, 在反应温度为110℃、 压力为4.05MPa条件下, 与丙烯发生环氧化反应成环氧丙烷和甲基苄醇。环氧化反应液经过蒸馏得到环氧丙烷, 甲基苄醇在260℃、 常压条件下脱水生成苯乙烯。反应产物中苯乙烯与环氧丙烷质量之比为2.5: 1。除乙苯脱氢法外, 这是现在唯一大规模生产苯乙烯工业方法, 生产能力约占世界苯乙烯总生产能力10%。现在世界上拥有该法专利转让权生产商关键有莱昂得尔（Lyondell）企业、 Shell企业、 Repsol企业以及前苏联下姆斯克（Nizhnekamskneftekhim）企业等。 PO/SM联产法特点是不需要高温反应, 能够同时联产苯乙烯和环氧丙烷两种关键有机化工产品。将乙苯脱氢吸热和丙烯氧化放热两个反应结合起来, 节省了能量, 处理了环氧丙烷生产中三废处理问题。另外, 因为联产装置投资费用要比单独环氧丙烷和苯乙烯装置降低25%, 操作费用降低50%以上, 所以采取该法建设大型生产装置时更具竞争优势。该法不足之处于于受联产品市场情况影响较大, 且反应复杂, 副产物多, 投资大, 乙苯单耗和装置能耗等都要高于乙苯脱氢法工艺。但从联产环氧丙烷共氧化角度而言, 因可避免氯醇法给环境带来污染, 所以仍含有很好发展潜力。
3、 热解汽油抽提蒸馏回收法:
从石脑油、 瓦斯油蒸汽裂解得到热解汽油中直接经过抽提蒸馏也能够制得苯乙烯。GTC技术企业开发了采取选择性溶剂抽提蒸馏塔GT-苯乙烯工艺, 从粗热解汽油（来自石脑油、 瓦斯油和NGL蒸汽裂解）直接回收苯乙烯。提纯后苯乙烯产品纯度为99.9%, 含苯基乙炔小于50PPm。采取抽提技术将苯乙烯回收, 既可降低后续加氢过程中氢气消耗, 又避免了催化剂因苯乙烯聚合而引发中毒, 也增产了苯乙烯。据估算, 一套以石脑油为裂解原料30.0万吨/年乙烯装置大约可回收约1.5万吨/年苯乙烯。
4 丁二烯合成法:
Dow化学企业和荷兰国家矿业企业（DSM）都在开发以丁二烯为原料合成苯乙烯技术。不仅立即实现工业化生产。Dow化学工艺以负载在γ-沸石上铜为催化剂, 反应于1.8MPa和100℃下, 在装有催化剂固定床上进行, 丁二烯转化率为90%, 4-乙烯基环己烯（4-VCH）选择性靠近100%。以后氧化脱氢采取以氧化铝为载体锡/锑催化剂, 在气相中进行。在1个月运转期内, 催化剂活性下降了二分之一, 此时在催化剂床上通入氧气使其再生。该反应在0.6MPa和400℃下进行, VCH转化率约为90%, 苯乙烯选择性为90%, 副产物为乙苯、 苯甲醛、 苯甲酸和二氧化碳。DSM工艺采取在四氢呋喃溶剂中负载于二亚硝基铁锌为催化剂, 锌作用是使硝基化合物活化。液相反应在80℃和0.5MPa下进行, 丁二烯转化率大于95%, 4-乙烯基环己烯选择性为100%。以后4-乙烯基环己烯脱氢采取负载氧化镁钯催化剂, 在300℃和0.1MPa气相中进行, 4-乙烯基环己烯完全转化, 乙苯选择性超出96%, 唯一副产物是乙基环己烷。
其它生产方法:
除此之外, 其它尚在开发中苯乙烯合成工艺还包含甲苯甲醇合成法、 乙烯-苯直接偶正当、 苯乙酮法、 甲苯二聚法以及甲苯和合成气反应法等。 
ABS通称丙烯腈丁二烯苯乙烯, 是由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三种单体共聚而成。因为三种单体百分比不一样, 可有不一样性能和熔融温度, 流动性能ABS如与其它塑料或添加剂共混, 则更可扩大至不一样用途和性能ABS, 如抗冲级、 耐热级、 阻燃级、 透明级、 增强级、 电镀级等。
ABS流动性介于PS与PC之间, 其流动性与注射温度和压力都相关系, 其中注射压力影响稍大, 所以成型时常采取较高注射压力以降低熔体粘度, 提升充模性能。
1、 塑料处理:
ABS吸水率大约为0.2%-0.8%, 对于通常等级ABS, 加工前用烘箱以80-85℃烘2-4小时或用干燥料斗以80℃烘1-2小时。对于含PC组份耐热级ABS, 烘干温度合适调高至100℃, 具体烘干时间可用对空挤出来确定。
再生料使用百分比不能超出30%, 电镀级ABS不能使用再生料。
2、 注塑机选择:
可选择华美达标准注塑机（螺杆长径比20: 1, 压缩比大于2, 注射压力大于1500bar）。假如采取色母粒或制品外观要求料高, 可选择小一级直径螺杆。锁模力根据4700-6200t/m2来确定, 具体需依据塑料等级和制品要求而定。
3、 模具及浇口设计:
模具温度可设为60-65℃。流道直径6-8mm。浇口宽约3mm, 厚度与制品一样, 浇口长度要小于1mm。排气孔宽4-6mm, 厚0.025-0.05mm。
4、 熔胶温度:
可用对空注射法正确判定。等级不一样, 熔胶温度亦不一样, 提议设定以下:
抗冲级: 220℃-260℃, 以250℃为佳
电镀级: 250℃-275℃, 以270℃为佳
耐热级: 240℃-280℃, 以265℃-270℃为佳
阻燃级: 200℃-240℃, 以220℃-230℃为佳
透明级: 230℃-260℃, 以245℃为佳
玻纤增强级: 230℃-270℃
对于表面要求高制品, 采取较高熔胶温度和模温。
5、 注射速度:
防火级要用慢速, 耐热级用快速。如制品表面要求较高, 则要用高速及多级注塑射速控制。
6、 背压:
通常情况下背压越低越好, 常见背压是5bar, 染色料需用较高背压以使混色均匀。
7、 滞留时间:
在265℃温度下, ABS在熔胶筒内滞留时间最多不能超出5-6分钟。阻燃时间更短, 如需停机, 应先把设定温度低至100℃, 再用通用级ABS清理熔胶筒。清理后混合料要放入冷水中以预防深入分解。如需从其它塑料改打ABS料, 则要先用PS、 PMMA或PE清理熔胶筒。有些ABS制品在刚脱模时并无问题, 过一段时间后才会有变色, 这可能是过热或塑料在熔胶筒停留时间过长引发。
8、 制品后处理:
通常ABS制品不需后处理, 只有电镀级制品需经烘烤（70-80℃, 2-4小时）以钝化表面痕迹, 而且需电镀制品不能使用脱模剂, 制品取出后要立刻包装。
9、 成型时要尤其注意事项:
有多个等级ABS（尤其是阻燃级）, 在塑化后其熔体对螺杆表面附着力很大, 时间长后会分解。当出现上述情况时, 需要把螺杆均化段和压缩拉出擦试, 并定时用PS等清理螺杆。
五、 工艺步骤设计图:

该方法经过乙苯绝热脱氢制备苯乙烯, 是一个吸热过程, 全过程能量输入约比理论最小需用能量多13倍。最大能量损失发生在气体冷却器中, 这关键是由气体输入和输出温度不一样造成。生成低压蒸气能够降低这些损失, 这是一个经济可行蒸气使用方法。在原料预热单元中, 过热蒸气与新鲜及回收乙苯蒸气在低温下混合, 也会产生大量有效能损失。其她能量损失则与蒸气过热器、 汽提装置和分馏器相关, 较大温。
    六、 原料销售表:
     1桶原油＝5.8×106英热单位（Btu）  
     1吨标准煤=2.406×107英热单位（Btu）
     1磅（lb）=0.4536kg
     1英热单位（Btu）＝1055.06焦耳
1）吸收塔出口烟气量G2
G2＝(G1×（1－mw1）×(P2/(P2-Pw2))×（1－mw2）＋G3×（1－0.21/K）)×(P2/(P2-Pw2))
G1:吸收塔入口烟气流量
mw1:入口烟气含湿率
P2: 烟气压力
2): 饱和烟气水蒸气分压
为绝热饱和温度下水蒸气分压, 该值是依据热平衡计算反应温度, 由烟气湿度表查得。（计算步骤见热平衡计算）
七、 化工计算:
依据经验, 当烟气中含氧量为6％以上时, 在吸收塔喷淋区域氧化率为50－60％。采取氧枪式氧化分布技术, 在浆池中氧化空气利用率ηo2=25－30％, 所以, 浆池内需要理论氧气量为:
S=(G1×q1-G2×q2)×(1-0.6)/2/22.41
所需空气流量Qreq
Qreq=S×22.4/(0.21×0.3)
G3＝Qreq×K
G3: 实际空气供给量
K: 依据浆液溶解盐多少依据经验来确定, 通常在2.0-3左右。
3）石灰石消耗量计算
W1=100×qs×ηs
W1:石灰石消耗量
qs: :入口SO2流量
ηs:脱硫效率
4）吸收塔排出石膏浆液量计算
W2=172××qs×ηs/Ss
W2:石膏浆液量
Ss:石膏浆液固含量
5）脱水石膏产量计算
W3=172××qs×ηs/Sg
W3:石膏浆液量
Sg:脱水石膏固含量（1－石膏含水量）
6）滤液水量计算
W4=W3-W2
W3:滤液水量
设备一览表:
25吨行车
中温脱硫槽A
气液分离器
锅炉给水预热器Ⅰ
脱盐水预热器
最终水冷器
脱盐水槽
蒸汽包
前油水分离器
中温脱硫槽C
废热锅炉
中温脱硫槽B
八、 车间部置:

九、 管道部署: