池州學院作品 6萬噸醋酸乙烯酯項目0-項目摘要.docx

1、6萬噸醋酸乙烯酯項目秋浦化工Qiupu ('hcmical industry池州學院秋蒲成隊隊員：丁瑞龍、凌夢瑤、魏美佳、劉宇、余木蘭指導老師：王麗麗、盛敏剛、錢立武、肖新樂、王瑞俠cr?0 M X5”*« < *»»«準確的控制。7.廠區(qū)選址與布置總廠布置總圖布置貫徹“十分珍惜和合理利用每寸土地，切實保護耕地”的基本國策,因地制宜，節(jié)約用地，提高土地利用率。堅持做到：符合國情，布置合理， 生產(chǎn)安全，技術先進，保護環(huán)境，節(jié)省投資，運營費低。根據(jù)人車分離理念，分 設車流通道和人員通道，減少交通阻力。采用了平行布置，將生產(chǎn)區(qū)與生活區(qū)布 置在廠區(qū)

2、徑向干道兩側(cè)，使二者互不影響。并且根據(jù)緊湊集中理念，合理布置廠 區(qū)內(nèi)建筑及車間位置，達到高效穩(wěn)定安全的生產(chǎn)布置。廠區(qū)長298m,寬286m, 總占地面積85288m2。主要包括生活和管理區(qū)、生產(chǎn)輔助區(qū)、生產(chǎn)工藝區(qū)和儲運區(qū)等區(qū)域。我們使用Auto CAD進行廠區(qū)的平面設計（廠區(qū)平面布置圖如圖7-1 所示）并用PDMS、3ds Max、Lum ion等軟件繪制了廠區(qū)的立體效果圖，有助于 直觀地了解廠區(qū)的全貌。圖7-1廠區(qū)總平面布置圖車間及管道布置本設計小組嚴格依據(jù)車間及管道布置的基本規(guī)則，結合本項目特點，對車間 的設備、管道以及全廠各個功能區(qū)進行了設計和布置。用三維工廠設計軟件，進 行了各車間的設

3、備布置及配管設計，并用三維動畫渲染和制作軟件對車間效果進 行了進一步的渲染。廠區(qū)三維布置圖如圖7-2所示。項目摘要圖7-2車間三維布置8 .總結本項目以“安全穩(wěn)健、節(jié)能環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展”的設計原則進行了初步設計。 通過查閱文獻、市場調(diào)研確定了以山東省淄博市齊魯石化為基礎在齊魯化工園區(qū) 建立分廠，以乙烯氣相法生產(chǎn)醋酸乙烯酯。然后采用Aspen Plus軟件完成全流 程的工藝設計，并對全流程進行物料衡算和能量衡算。再根據(jù)流程模擬數(shù)據(jù)并結 合Aspen Energy Analyzer軟件對過程進行了熱集成分析，確定了本項目的節(jié)能 方案。在此基礎上再用Aspen plus軟件對所需的公用工程進行了模擬

4、計算和優(yōu) 化設計。根據(jù)流程模擬數(shù)據(jù)對設備進行選型，并利用SW6和Cup-Tower:對設備 進行校核；對于反應器，我們運用了 COMSOL Multiphysics軟件進行了反應器的 設計和優(yōu)化。在控制上，我們運用HAZOP分析、道氏化學火災、爆炸危險指數(shù)評 價系統(tǒng)、RiskSystern軟件等一系列方法進行了安全評估后設置DCS和ESD相結 合的控制系統(tǒng)；最后利用PDMS軟件對工廠進行了三維布置和設計。圖紙方面， 主要完成了物料流程圖、帶控制點工藝流程圖、車間布置、重要設備裝配圖、軸 測圖、總廠布置。文檔方面，完成了包括初步設計說明書、可行性研究報告 等一系列設計文檔。cr?0 H X目錄1

5、項目簡介22工藝路線及原料的確定22.1乙烯法22.2乙快法32.3不同技術方案投資比較32.4工藝技術方案確定43節(jié)能技術54產(chǎn)品簡介65安全設計76設備設計與控制77廠區(qū)選址與布置88總結11池州學院秋浦戰(zhàn)隊1項目簡介醋酸乙烯，又名乙酸乙烯酯。醋酸乙烯通過自身聚合或與其他單體共聚， 主要用于生產(chǎn)聚乙烯醇、聚醋酸乙烯、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液或共聚樹脂、醋 酸乙烯-氯乙烯共聚物、縮醛樹脂等衍生物。這些衍生物的用途十分廣泛，可用 于粘接劑、紙張或織物的上膠劑、涂料、墨水、皮革加工、纖維加工、乳化劑、 水溶性膜、土壤改良劑等方面。2(X)7年世界醋酸乙烯總需求量超過5(X)萬噸， 與2006年相比

6、,2007年世界醋酸乙烯需求增長加快，同比增長5.8%o 2007年 以聚乙烯醇為首的下游產(chǎn)品的需求恢復而成為“高增長年”。國際醋酸乙烯供應 日趨緊張。全球醋酸乙烯供不應求而下游市場的發(fā)展需求相對也較強勁。中國醋酸乙烯 主要用于聚乙烯醇、聚醋酸乙烯、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液或共聚樹脂等。其下 游產(chǎn)品包括維尼綸、涂料、粘合劑、纖維漿料、紙張?zhí)幚韯?、乳化劑、分散劑?薄膜、醫(yī)療材料以及建筑材料等。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高， 其應用前景越來越廣闊。雖然中國近年醋酸乙烯產(chǎn)量增長很快，但仍不能滿足國內(nèi)需求，近年進口 量有大幅增長。近年來，隨著中國國民經(jīng)濟迅速發(fā)展，中國國內(nèi)建筑、造紙、印 刷、

7、卷煙、汽車、食品、精細化工等領域?qū)Υ姿嵋蚁┑男枨罅恐鹉晟仙?。近年?醋酸乙烯進口量不斷增加，國內(nèi)無法滿足市場需求，齊魯石油化工屬于國企，有 能力也有義務改變現(xiàn)狀，擺脫中國對外國石油產(chǎn)品的貿(mào)易需求，提高自主生產(chǎn)能 力。2工藝路線及原料的確定目前醋酸乙烯主要有三種生產(chǎn)路線即：乙煥法、乙烯法和段化法。乙烯法 由于工藝性好，經(jīng)濟性優(yōu)而 占主導地位。乙煥法由于能耗太大，污染嚴重已經(jīng) 逐步被淘汰，只有在電石或天然氣資源豐富的地區(qū)才會采用，乙烯法和乙快法 作簡單介紹和比較。2.1乙烯法傳統(tǒng)的乙烯法生產(chǎn)路線主要有Bayer法和USI法，兩者都是采用氣相固定床 工藝，技術流程也很相似，它們的區(qū)別在Bayer法催

8、化劑Pd-Pd為主體，采用 硅膠為催化劑載體，反應壓力為；而USI法催化劑PdAu為主體， 采用a-AI2O3為載體，反應壓力為常壓。由于Bayer法具有醋酸單程轉(zhuǎn)化 率較高，催化劑活性高選擇性好等優(yōu)點，目前工業(yè)生產(chǎn)中大部分采用Bayer法。盡管乙烯法相較于乙塊法有很大改進，但是由于固定床技術有很多本身難以 克服的缺陷如：(1) 催化劑在床層內(nèi)靜止不動，催化劑載體導熱性差；(2) 催化劑顆粒大，導致催化劑的活性內(nèi)表面得不到充分利用；(3) 催化劑的再生和更換成本較高。20世紀末，BP Amoco公司開發(fā)了流 化床氣相法制醋酸乙烯的Leap工藝，Leap工藝采用改進的流化床工藝，對比 傳統(tǒng)的固定

9、床技術流化床具有以下優(yōu)點(1) 由于采用細粉顆粒，并在懸浮狀態(tài)下與流體接觸，流固相界面積大(可 高達328016400m2/m3 ),有利于非均相反應的進行，提高了催化劑的利用率。(2) 由于顆粒在床內(nèi)混合激烈，使顆粒在全床內(nèi)的溫度和濃度均勻一致， 床層與內(nèi)浸換熱表面間的傳熱系數(shù)很高200400W/(m2 .!<),全床熱容量大, 熱穩(wěn)定性高，這些都有利于強放熱反應的等溫操作。(3) 流化床內(nèi)的顆粒群有類似流體的性質(zhì)，可以大量地從裝置中移出、引 入，并可以在兩個流化床之間大量循環(huán)。這使得一些反應-再生、吸熱-放熱、 正反應-逆反應等反應耦合過程和反應分離耦合過程得以實現(xiàn)。失活催化劑的 移

10、出和新鮮催化劑的加入變得較為簡單。(4) 流體與顆粒之間傳熱、傳質(zhì)速率也較固定床工藝接觸方式高。(5) 由于流-固體系中孔隙率的變化可以引起顆粒曳力系數(shù)的大幅度變 化，以致在很寬的范圍內(nèi)均能形成較濃密的床層。所以流態(tài)化技術的操作彈 性范圍寬，單位設備生產(chǎn)能力大，設備結構簡單、造價低。除了 BP的流化床 工藝外，21世紀初，Celanese公司 開發(fā)的Vantage工藝雖然仍然采用固定 床工藝，但是由于對催化劑的結構作重要的改進，并且設置了尾氣分離器回收尾 氣中的乙烯，克服傳統(tǒng)的固定床的缺陷。2.2乙烘法乙煥法主要分為Wacker工藝和Borden工藝，它們的主要特點為:Wacker 工藝以脫硫

11、、脫磷化氫的電石乙塊與醋酸為主要原料，催化劑采用醋酸鋅- 活性炭(15： 100),且添加助催劑次碳酸秘，反應 溫度在170-200°C,壓力為 常壓，空速在200-400h-1,反應結果為醋酸的單程轉(zhuǎn)化率在3()%左右，乙塊單 程轉(zhuǎn)化率在15%左右。醋酸乙烯收率以醋酸計在95%以上。Borden工藝以 天然氣乙煥為原料合成醋酸乙烯，以醋酸為吸收劑回收醋酸乙烯，提高了乙煥 凈化和回收效率?？偟膩碚f，以天然氣為原料的工藝投資多，技術門檻高;以 電石乙煥為原料的工藝難度小，投資少，但是能耗高，污染較重。所以應根據(jù) 不同條件，選擇合理得工藝路線。2.3不同技術方案投資比較表3-1 醋酸乙烯

12、酯各工藝投資比較工藝名稱投資水平乙烯法工藝比較成熟，環(huán)境污染較低，投資多項目摘要乙煥法工藝難度小，投資少，但是能耗高，污染較重2.4工藝技術方案確定選擇乙烯氣相法。選用的理由如下：（1）投資方面：工藝流程較為簡單，設備較少，且大多可以使用碳鋼材質(zhì), 投資省，操作費用低。（2）處理效率：國內(nèi)的主流工藝（3）所選用溶劑無毒，用量少，溶劑損失低，閃點高，貯存安全，存放期 無限制，不必進行生物降解處理和復活處理，引起的環(huán)境問題更少。（4）設備簡單，操作具有靈活性。（5）溶劑蒸氣壓低，不起泡，操作相當穩(wěn)定?？偣に嚵鞒谭磻ざ谓馕ざ螝庖悍蛛x工段*青餡工段圖2-1總工藝流程圖3節(jié)能技術熱集成在本項目中，需

13、要加熱或冷卻的物流很多，用到的冷公用工程為：冷卻水（20°C）；熱公用工程：中壓蒸汽（175°C）、高壓蒸汽（250笆）。作為能量消耗過多的化工產(chǎn)業(yè)，能量的回收利用十分關鍵，會直接影響到企業(yè)的經(jīng)濟效益。為 了充分利用能量，本項目通過使用Aspen Energy Analyzer軟件，結合本廠設 備布置的實際情況，在滿足設計公用工程費用最小和設備費最小的情況下，對各 個工藝流股以及公用工程之間進行熱量匹配，設計出了一種最優(yōu)的冷熱流股匹配 方案。全廠換熱網(wǎng)絡的匹配方案如圖3T所示。經(jīng)過熱集成對換熱網(wǎng)絡進行優(yōu)化后，共需冷公用工程5l44Kw,熱公用工程2734Kw,與優(yōu)化前相比，

14、熱公用工程節(jié)能44.70%,冷公用工程節(jié)能30.18%。4產(chǎn)品簡介本項目綜合綜合考慮工藝流程特點，以醋酸乙烯酯產(chǎn)品。具體結構見表4-1。 本方案充分利用了原料，運用低溫SCOTT藝轉(zhuǎn)化吸收、多次循環(huán)反應，提 高了原子利用率，同時排放嚴格達標，輔助原料為氧氣、醋酸，減輕了環(huán)保壓力。表4-1產(chǎn)品方案一覽表5安全設計產(chǎn)品名稱規(guī)/格（wt%）級別產(chǎn)量（噸/年）單價（元/噸）主要產(chǎn)品醋酸乙烯酯N98.0合格品600007200安全風險分析本項目對工廠的乙烯，醋酸罐區(qū)及生產(chǎn)區(qū)進行了重大危險源辨識，并根據(jù)物 質(zhì)的物性進行了罐區(qū)物質(zhì)的源相分析。采用道化學火災爆炸指數(shù)危險評價對重大 危險源進行風險預評價。HAZ

15、OP分析本項目采用HAZOP分析方法，以精儒塔(T0301)為節(jié)點進行分析。根據(jù)該 設備可能產(chǎn)生的偏差如：進料流量增大等進行系統(tǒng)分析，根據(jù)結果對可能產(chǎn)生的 危險源和隱患進行有效預測。6 .設備設計與控制設備設計根據(jù)Aspen plus的模擬結果，嚴格依據(jù)相關國家標準，我們對工藝流程中的 醋酸乙烯酯反應器R0101、氣液分離塔T0203、精飼塔T0301、固定管板式換熱 器進行了詳細設計，包括基本的設備設計參數(shù)和特殊內(nèi)構件的設計。利用 Cup-Tower及SW6-2011軟件對流程中全部塔設備進行了工藝設計、基本參數(shù)設 計和機械強度校核。利用Aspen Energy Design and Rating和SW6-2011對全部的 換熱器進行了工藝設