年產(chǎn)10000噸車用無水酒精項(xiàng)目設(shè)計(jì)說明書

年產(chǎn) 10000 噸車用無水酒精項(xiàng)目設(shè)計(jì)說明書華 南 理 工 大 學(xué) 化 工 與 能 源 學(xué) 院化學(xué)工程與工藝 03 級(jí)（2）班2007 年 4 月化工設(shè)計(jì)-年產(chǎn) 10000 噸車用無水酒精項(xiàng)目 6/14/2018- 2 -人員編制指導(dǎo)老師：王紅林組員名單：李沫林（組長） 、林映波、雷華杰、李振濤、徐文、王敏、梁思宇、鄒煜暉、劉學(xué)廳任務(wù)分配： 1. 文獻(xiàn)、資料檢索 全組2. 可行性研究報(bào)告 林映波3. 帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 李沫林4. 物料及能量衡算書和物料及能量衡算表 雷華杰、李振濤5. 設(shè)備計(jì)算及設(shè)備裝配圖 徐文、王敏6. 設(shè)備布置圖 梁思宇7. 總平面布置圖 鄒煜暉8. 設(shè)備一覽表 徐文、王敏9. 工藝說明書 劉學(xué)廳化工設(shè)計(jì)-年產(chǎn) 10000 噸車用無水酒精項(xiàng)目 6/14/2018- 3 -目錄第一章 項(xiàng)目可行性研究 （4）第一節(jié) 項(xiàng)目簡介及市場前景研究 （4）第二節(jié) 可行性研究 （5）第三節(jié) 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析 （7）第二章 工藝流程設(shè)計(jì) （9）第一節(jié) 工藝流程的選擇 (9)第二節(jié) 工藝流程圖 (9)第三節(jié) 無水酒精生產(chǎn)工藝簡介 (9)第三章 物料衡算及能量衡算 (11)第一節(jié) 物料稀算 (11)第二節(jié) 能量衡算 (12)第四章 設(shè)備計(jì)算及設(shè)備裝配圖 (15)第一節(jié) 設(shè)備設(shè)計(jì)及計(jì)算 (15)第二節(jié) 設(shè)備裝配圖 (20)第五章 設(shè)備的平面布置圖、剖面圖 (22)第六章 帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 (23)第七章 廠區(qū)總平面布置(24)第一節(jié) 廠區(qū)布置的基本任務(wù)和要求 (24)第二節(jié) 建筑物布置 (26)第三節(jié) 廠區(qū)總平面布置圖 (28)第八章 設(shè)備一覽表 (30)化工設(shè)計(jì)-年產(chǎn) 10000 噸車用無水酒精項(xiàng)目 6/14/2018- 4 -第一章 項(xiàng)目可行性研究第一節(jié) 項(xiàng)目簡介及市場前景研究一、項(xiàng)目簡介無水酒精是一種基礎(chǔ)化工原料, 在化工、醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料、油墨、粘合劑、油漆、香料、化妝品、洗滌劑、橡膠等行業(yè)大量應(yīng)用。近幾年, 隨著世界上能源危機(jī)和石油日趨緊張, 無水酒精的需求迅速增長, 無水酒精在國外最大的消費(fèi)市場是用做燃料, 特別是汽車燃料。生產(chǎn)無水酒精多采用三元共沸蒸餾法, 即在蒸餾時(shí)加入第三種物質(zhì), 如苯、環(huán)乙烷或其他溶劑, 使混合物產(chǎn)生恒沸。該方法得到的產(chǎn)品會(huì)含有少量殘余溶劑, 影響產(chǎn)品質(zhì)量, 而且增加了溶劑和能源的消耗。本工藝采用的是吸附法脫水,常用的吸附劑有石灰、活性炭、離子交換樹脂、分子篩、硅膠等。目前國際上公認(rèn)分子篩脫水法節(jié)能效果好,以分子篩脫水法生產(chǎn)無水酒精最常用。本項(xiàng)目運(yùn)用分子篩法生產(chǎn)無水酒精。二、燃料乙醇的應(yīng)用前景受資源的影響，我國原油供求矛盾日益突出.隨著人民生活水平的不斷提高以及汽車保有量的持續(xù)增長，石油進(jìn)口量及對(duì)外依存度逐年提高。從 1993 年開始，我國成為石油凈進(jìn)口國，每年需要花大量的外匯進(jìn)口石油及石油產(chǎn)品。2004 年全國原油表觀消費(fèi)量超過 2.9 億噸，進(jìn)口原油達(dá)到 1.23 億噸，石油對(duì)外依存度超過 40。權(quán)威部門分析認(rèn)為，未來 1520 年，我國石油消費(fèi)仍將較快增長，到 2020 年我國石油年消費(fèi)總量將達(dá)到 4.5 億噸。2004 年，我國原油產(chǎn)量 1.75 億噸，比上年增長 2.9，預(yù)計(jì)我國原油產(chǎn)量在 2010 年至 2020 年將進(jìn)入高峰期，高峰期年產(chǎn)量預(yù)計(jì)為 1.8 億2 億噸左右。盡管如此，國內(nèi)供需缺口仍將不斷加大，到 2010 年和 2020 年，供需缺口將分別達(dá)到 1.6 億噸和2.5 億噸。從總的形勢(shì)看，石油資源必將逐步減少，最終將枯竭。為此，世界各國從長遠(yuǎn)戰(zhàn)略考慮，為保證車用能源供應(yīng)的安全和節(jié)省大量外匯支出，有必要減少對(duì)進(jìn)口原油的過分依賴，積極尋找替代能源，采用多種能源，以確保社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。“十五”計(jì)劃綱要中明確提出，要開發(fā)燃料酒精等石油替代品，采取措施節(jié)約石油資源，現(xiàn)在乙醇汽油在我國還只是在部分省市推開，如果全國各地都能夠推廣使用，那么每年就能節(jié)省更多的石油資源，而節(jié)省了不可替代的石油資源，也將給我國能源利用的格局帶來重大的變化。實(shí)踐證明：燃料乙醇作為石油的替代品和可再生能源，對(duì)解決糧食深加工化工設(shè)計(jì)-年產(chǎn) 10000 噸車用無水酒精項(xiàng)目 6/14/2018- 5 -轉(zhuǎn)化，穩(wěn)定糧價(jià)和農(nóng)民收入，減少環(huán)境污染、保持生態(tài)平衡等諸多方面具有十分重要的意義。而隨著世界石油資源的消耗、對(duì)環(huán)境關(guān)注程度的提高、MTBE的禁用以及燃料乙醇應(yīng)用范圍的拓寬，對(duì)燃料乙醇的需求將得到極大的激發(fā)。因此，推廣使用燃料乙醇必將成為中國可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)長期戰(zhàn)略。乙醇汽油的推廣成為了必然。2001 年我國已經(jīng)將“大力發(fā)展汽油醇”產(chǎn)業(yè)列入“十五”計(jì)劃當(dāng)中,同時(shí)國務(wù)院已批準(zhǔn)在東北、中原等省糧食基地建設(shè)幾個(gè)十萬噸以上的無水酒精生產(chǎn)基地。這些都表明,我國政府已開始大力地推動(dòng)燃料酒精研究計(jì)劃的進(jìn)行。預(yù)計(jì)，今后相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)，燃料乙醇的年增長率將達(dá)到 12%以上。三、分子篩法制備無水乙醇的市場研究由于乙醇與水存在著共沸點(diǎn),采用普通精餾法無法得到濃度達(dá) 99%以上的無水酒精。一般說來,將發(fā)酵液中的酒精制成無水酒精要占據(jù)整個(gè)無水酒精生產(chǎn)過程中能耗的 50%80% , 而其中大部分能耗都發(fā)生在 85%以上。采用苯恒沸精餾法時(shí),每生產(chǎn) 80kg 無水乙醇,消耗 175kg 蒸汽和 370kg 水,每生產(chǎn)一噸無水乙醇,附加值約 2000 元,大大失去與汽油的競爭能力。因此,隨著燃料酒精計(jì)劃的實(shí)施,如何高效節(jié)能地制備燃料酒精已成為一個(gè)迫切需要的課題。目前制備無水酒精的方法主要有生石灰脫水法、萃取蒸餾法、真空蒸餾法、離子交換樹脂法、恒沸精餾法、鹽溶精餾法、無水硫酸鈣法、作物吸附法、分子篩法以及膜分離法等。其中,作物吸附法、分子篩法和膜分離法作為新型的方法,具有良好的發(fā)展前景,已經(jīng)在實(shí)踐中得到了應(yīng)用。分子篩吸附法也是近20年來發(fā)展起來的方法,它在工業(yè)上已經(jīng)有大規(guī)模應(yīng)用。分子篩法與其他方法相比主要具有以下特點(diǎn): (1)能耗較低。在沒有考慮與其他過程集成從而進(jìn)行能量綜合利用的前提下,能耗少于560KJ/L。(2)操作簡便。(3)可以全過程采用自動(dòng)化控制,勞動(dòng)強(qiáng)度小。(4)整個(gè)過程中沒有使用任何有毒化學(xué)物質(zhì)。(5)產(chǎn)品質(zhì)量高。分子篩法自動(dòng)化程度高,勞動(dòng)強(qiáng)度小,同時(shí)產(chǎn)品質(zhì)量好,但再生時(shí)能耗較大,因而導(dǎo)致整體成本略有上升,適合于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn),通過規(guī)模經(jīng)營減少其對(duì)總成本的影響。綜上所述，運(yùn)用分子篩法制備無水乙醇的市場前景是非?？捎^的。第二節(jié) 可行性研究化工設(shè)計(jì)-年產(chǎn) 10000 噸車用無水酒精項(xiàng)目 6/14/2018- 6 -一、項(xiàng)目戰(zhàn)略以及項(xiàng)目范圍：以工業(yè)酒精為原料，用分子篩法生產(chǎn)車用無水酒精，年產(chǎn) 10000 噸。二、市場及成品的銷售概括：市場研究：政府大力地推動(dòng)燃料酒精研究計(jì)劃，石油愈發(fā)緊缺，現(xiàn)有市場的車用無水酒精供應(yīng)相對(duì)不足，價(jià)格比較昂貴。因此，只要能生產(chǎn)出質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的產(chǎn)品，必將需求很大，無須擔(dān)心產(chǎn)品銷售。進(jìn)入國際市場的前景：國際上很多國家已經(jīng)在大力推行車用酒精計(jì)劃，比如日本、巴西、美國等，并且其實(shí)踐證明，車用酒精的應(yīng)用是可行的，無論對(duì)國民經(jīng)濟(jì)還是對(duì)環(huán)境的保護(hù)，都有巨大的積極作用。這些國家走在新型汽車燃料的前列，隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，車用酒精的應(yīng)用必將是越來越廣泛的，因此此項(xiàng)目進(jìn)入國際市場的前景是光明的。三、原材料及主要設(shè)備供應(yīng)：原料：工業(yè)酒精，水，空氣。以上原料為基礎(chǔ)化工原料，可保證大量穩(wěn)定供應(yīng)。主要設(shè)備：換熱器，豎直列管式冷凝器，分子篩，水平盤管式蒸發(fā)器，豎直列管式過熱器，真空泵。這些設(shè)備要從經(jīng)濟(jì)性，先進(jìn)性、操作維修方便性等方面考慮選用。四、建廠條件及廠區(qū)選址：建廠要求：（1）地理環(huán)境：良好的地形、地貌、地質(zhì)，水文等。（2）氣候條件: 氣候條件良好，適合生產(chǎn)操作，較少發(fā)生嚴(yán)重自然災(zāi)害。（3）基礎(chǔ)設(shè)施：完善的供電供水、交通運(yùn)輸、通訊網(wǎng)絡(luò)、市政建設(shè)及生活設(shè)施。（4）人力資源：勞動(dòng)力資源豐富而廉價(jià)，高?？蒲辛α考?。（5）地域選擇：盡量接近原料和目標(biāo)市場，降低費(fèi)用，選擇低價(jià)的地皮。（6）環(huán)境保護(hù)：遠(yuǎn)離市中心，遠(yuǎn)離居民區(qū)，盡量減少污染的影響。綜合以上條件及珠三角地區(qū)的實(shí)際情況，可落址廣州永和開發(fā)區(qū)。五、項(xiàng)目工程及工藝：詳見后面說明六、環(huán)境保護(hù)：三廢情況(1) 廢氣化工設(shè)計(jì)-年產(chǎn) 10000 噸車用無水酒精項(xiàng)目 6/14/2018- 7 -再生過程前期酒精蒸汽冷凝回收,后期為脫附熱空氣。過程中的污染物為不能被全凝器冷凝的不凝性氣體。(2) 廢渣在生產(chǎn)過程中,無廢渣排出。若再生不當(dāng),可致使分子篩劣化報(bào)廢,報(bào)廢分子篩可送水泥廠使用。(3) 廢液主要為系統(tǒng)冷卻水,沒有含醇廢水排放。七、企業(yè)組織和管理方式、人力資源：1.組建項(xiàng)目實(shí)施工作領(lǐng)導(dǎo)小組，做好項(xiàng)目實(shí)施前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。2.考察廠址是否符合項(xiàng)目要求，審定基建圖紙，選定施工企業(yè)，訂立施工合同。3.確定工藝與設(shè)備的實(shí)施方案并選定設(shè)備供應(yīng)廠家，簽訂設(shè)備合同。4.制定人員培訓(xùn)上崗計(jì)劃并實(shí)施培訓(xùn)。 5.確定設(shè)備調(diào)試時(shí)間及投產(chǎn)時(shí)間。八、項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度安排：項(xiàng)目工程施工周期約為 10 個(gè)月,設(shè)備應(yīng)于調(diào)試期完成制造、驗(yàn)收工作。調(diào)試期約為 2 個(gè)月，總的項(xiàng)目建設(shè)期約為 12 個(gè)月。第三節(jié) 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析1項(xiàng)目成本估算初始投資：項(xiàng)目名稱 項(xiàng)目成本/萬元土建工程總費(fèi)用(含征地及綠化費(fèi)用) 4 萬平方米2500 元/平方米10000 萬元基建生產(chǎn)廠房及其他固定投資 1500設(shè)備投資 1200施工管理費(fèi) 50合計(jì) 12750表 1. 項(xiàng)目初始投資費(fèi)用年運(yùn)行費(fèi)用：項(xiàng)目名稱 項(xiàng)目成本/萬元原材料費(fèi) 3300動(dòng)力費(fèi) 228人員福利工資 43設(shè)備檢修費(fèi) 10設(shè)備折舊 114行政管理費(fèi)用、輔助材料費(fèi) 200合計(jì) 3895表 2. 項(xiàng)目年運(yùn)行費(fèi)用（1（ 原材料費(fèi)：本工藝生產(chǎn) 1 噸 99.5無水乙醇,原料消耗情況為 95 %酒精化工設(shè)計(jì)-年產(chǎn) 10000 噸車用無水酒精項(xiàng)目 6/14/2018- 8 -1.101.18t ,按 95 %乙醇 3000 元/t ,總成本為3000*10000*1.13300 萬（2（ 動(dòng)力費(fèi)：平均電耗為 380 kW/t，總 380 kW/t *10000t*0.6 元/KW228萬（3（ 人員福利工資：20 人1800 元/月/人12 月/年43 萬元/年（4（ 設(shè)備檢修費(fèi)：約為 10 萬元/年（5（ 設(shè)備折舊：設(shè)設(shè)備殘值為：1200 萬元5%=60 萬元, 設(shè)備使用壽命為 10年,則年折舊費(fèi)為:(1200-60)/10=114 萬元/年（6） 其他費(fèi)用：包括行政管理費(fèi)，輔助材料費(fèi)等共約 200 萬元。2項(xiàng)目年收益10000 噸/年6200 元/噸=6200 萬元/年3項(xiàng)目可行性分析由表可得，該項(xiàng)目初始投資為 12750 萬元，年運(yùn)行費(fèi)用為 3895 萬元，年收益為 6200 萬元，每年凈收益為 2305 萬元。設(shè)項(xiàng)目投資預(yù)期收益率為 10%，項(xiàng)目壽命期為 10 年。由此可確定以下技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)指標(biāo)：(1) 投資回收期（靜態(tài)，動(dòng)態(tài)）項(xiàng)目靜態(tài)回收期=12750/2305=5.5 年項(xiàng)目動(dòng)態(tài)回收期 = =7.06 年)1lg(/iAIt)1.0lg(235/7(2) 項(xiàng)目凈現(xiàn)值年份項(xiàng)目(單位:萬元) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10現(xiàn)金流入 0 6200 6200 6200 6200 6200 6200 6200 6200 6200 6200現(xiàn)金流出 12750 3895 3895 3895 3895 3895 3895 3895 3895 3895 3895凈現(xiàn)金流量-12750 2305 2305 2305 2305 2305 2305 2305 2305 2305 2305NPV=-12750+2305/(1+0.1)+2305/(1+0.1)2+2305/(1+0.1)3+2305/(1+0.1)4+2305/(1+0.1)5+2305/(1+0.1)6+2305/(1+0.1)7+2305/(1+0.1)8+2305/(1+0.1)9+2305/(1+0.1) 10=1410 萬元0所以該項(xiàng)目可行。(3) 項(xiàng)目內(nèi)部收益率由計(jì)算可得, 當(dāng) i=0.13 時(shí),NPV=431.12 元i=0.14 時(shí),NPV=-241.55 元內(nèi)插法計(jì)算得 i*=0.135+431.12/(431.12+241.55)(0.14-0.13)=0.157由此可得 內(nèi)部收益率項(xiàng)目預(yù)期收益率故由內(nèi)部收益率法可得該項(xiàng)目可行?；ぴO(shè)計(jì)-年產(chǎn) 10000 噸車用無水酒精項(xiàng)目 6/14/2018- 9 -4結(jié)論本項(xiàng)目具有投資回收期不長，前景廣闊的特點(diǎn)，必將產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，是當(dāng)前投資的理想選擇。第二章 工藝流程設(shè)計(jì)第一節(jié) 工藝流程的選擇在設(shè)計(jì)時(shí)工藝流程選擇應(yīng)遵循以下三個(gè)原則：（1） 所選的流程首先要在經(jīng)濟(jì)上合理，有良好的經(jīng)濟(jì)效果；（2） 必須保證產(chǎn)品能達(dá)到所規(guī)定的質(zhì)量；（3） 在保證質(zhì)量的情況下，采用先進(jìn)的技術(shù)，力求使生產(chǎn)過程簡化 ，且方便管理。為了使所選擇的流程既能達(dá)到一定技術(shù)水平，又能運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，需結(jié)合下列具體條件對(duì)所選擇的典型流程進(jìn)行修訂：（1）根據(jù)工廠工人技術(shù)水平，采取適當(dāng)措施保證生產(chǎn)過程能順利運(yùn)轉(zhuǎn)，特別是像蒸煮糖化，蒸餾那樣的連續(xù)生產(chǎn)過程；（2）根據(jù)投資情況和儀器儀表供應(yīng)情況，以及工廠的使用和維修水平，適當(dāng)配備；流動(dòng)的自動(dòng)控制。（3）工藝流程中對(duì)淀粉質(zhì)原料的品種差異能考慮較大的靈活性。第二節(jié) 工藝流程圖化工設(shè)計(jì)-年產(chǎn) 10000 噸車用無水酒精項(xiàng)目 6/14/2018- 10 -第三節(jié) 無水酒精生產(chǎn)工藝簡介無水酒精的制造與一般酒精制造方法不同,它不能用普通的精餾方法精餾出來,因?yàn)榫凭旌衔镌诰凭煞诌_(dá) 97.2%(v/v) 時(shí)達(dá)到它們的共沸點(diǎn)78.15,此時(shí)汽、液兩相中的酒精含量相等,都是 97.2%(v/v),所以采用普通的精餾方法無法生產(chǎn)出超過 97.2%(v/v)的酒精,因此為了提高酒精濃度,去除多余的水分,則需要采用特殊的脫水方