南港生態(tài)化工園區(qū)設(shè)計(jì)方案

1、 南港化工生態(tài)園區(qū) 構(gòu)建方案 2009級 化學(xué)工程與工藝2班 3009207054 項(xiàng)文雨寫在前面的話 生態(tài)工業(yè)園區(qū)作為循環(huán)經(jīng)濟(jì)的一種重要形態(tài)，是依據(jù)循環(huán)濟(jì)理論和工業(yè)生態(tài)學(xué)原理建立的一種新型工業(yè)組織形態(tài)。它仿照自生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)方式，在各成員之問通過共生組達(dá)到副產(chǎn)物和廢物的交換，能量和廢水的逐級利用，基礎(chǔ)設(shè)施的共享等來達(dá)到相互問資源的最優(yōu)化配置，從而實(shí)現(xiàn)園區(qū)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的協(xié)調(diào)發(fā)展。天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)（泰達(dá)是其英文TEDA名稱縮寫音譯）是1984年國家設(shè)立的首批經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)之一，是濱海新區(qū)的核心區(qū)，連續(xù)11年主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和投資環(huán)境綜合指數(shù)在國家級開發(fā)區(qū)中排名第一。深入貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，

2、按照“兩個走在全國前列，一個排頭兵”的要求，把握濱海新區(qū)開發(fā)開放歷史機(jī)遇，圍繞濱海新區(qū)建設(shè)高水平現(xiàn)代制造業(yè)和研發(fā)轉(zhuǎn)化基地、北方國際航運(yùn)中心和國際物流中心的定位，緊跟世界重化產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，統(tǒng)籌國內(nèi)外兩種資源、兩個市場，以國家產(chǎn)業(yè)政策為導(dǎo)向，以實(shí)施“雙城、雙港”戰(zhàn)略為契機(jī)，發(fā)揮臨港、臨海的區(qū)位優(yōu)勢，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局，堅(jiān)持規(guī)模化、集約化、一體化發(fā)展方向，發(fā)揮優(yōu)勢、突出特色、集聚資源、做強(qiáng)產(chǎn)業(yè)，構(gòu)建高水平的石油化工、冶金及裝備制造和港口物流產(chǎn)業(yè)體系，推進(jìn)自主創(chuàng)新、實(shí)施技術(shù)改造、生產(chǎn)高端產(chǎn)品、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、保證安全生產(chǎn)，將南港工業(yè)區(qū)建設(shè)成為具有世界級規(guī)模、現(xiàn)代化水平、國際競爭力突出、綜合效益明

3、顯、可持續(xù)發(fā)展能力強(qiáng)、帶動濱海新區(qū)和天津經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)功能區(qū)，打造中國最具競爭力的現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)園區(qū)通過一個學(xué)期的學(xué)習(xí)，我對綠色生態(tài)工業(yè)園區(qū)的認(rèn)識逐漸加深。以下是我對開發(fā)區(qū)建設(shè)方案的初步設(shè)想，因自身學(xué)識有限，定有許多不妥之處，某些工藝流程可能難以滿足實(shí)際生產(chǎn)需要，但我以盡力把綠色化工原子經(jīng)濟(jì)性的理念運(yùn)用其中，希望可以通過這次寒假作業(yè)加深自己對化工行業(yè)的了解，也能提高自己查閱文獻(xiàn)的能力。 生態(tài)工業(yè)園區(qū)產(chǎn)業(yè)鏈設(shè)計(jì) 傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)的物質(zhì)流動是一種單向的線性經(jīng)濟(jì)，即“資源一產(chǎn)品一廢物”。而循環(huán)經(jīng)濟(jì)的物質(zhì)流動是一種閉環(huán)的反饋式流動，即變?yōu)椤霸弦划a(chǎn)品一廢料一原料”的模式，鞏固生態(tài)工藝關(guān)系，盡量延伸資源

4、的加工鏈，最大限度地開發(fā)和利用資源，既獲得了價值增值，又保護(hù)了環(huán)境，為了減少園區(qū)開發(fā)對生態(tài)環(huán)境造成的影響，應(yīng)遵循以上循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念和工業(yè)生態(tài)學(xué)的原理，并結(jié)合南港工業(yè)區(qū)及周邊地區(qū)的特點(diǎn)，構(gòu)建以石油為主要原料，結(jié)合氯堿廠和硫酸廠的環(huán)境友好綠色化學(xué)產(chǎn)業(yè)鏈。 該設(shè)計(jì)的中心是各化工廠之間實(shí)現(xiàn)化廢為寶，原料和廢料互相利用，盡量達(dá)到廢物零排放。如氯堿廠生產(chǎn)的氫氧化鈉和鹽酸為各廠利用，而煉油廠的廢氣可以供給硫酸廠。制苯和聚乙烯公益的熱交換過程則可實(shí)現(xiàn)對廢熱的重復(fù)利用，多于熱量還可以供給周圍民用熱氣。主要工業(yè)流程圖四氯化碳聚乙烯原油 2 5 丙烯 石腦油 1 乙烯 環(huán)氧乙烷 3 4乙二醇 6 汽油 碳酸二苯酯雙酚

5、A 苯 苯酚 7丙酮 聚碳酸酯 8生產(chǎn)工藝簡要說明1管式爐石腦油裂解制乙烯1.1消耗定額 石腦油 3.304噸 催化劑 3.46美元 電 499kWh 冷卻水 434噸 燃料26.21×106kj1.2制法 石腦油在高溫下受熱裂解為乙烯，丙烯及低碳數(shù)烴1.3流程說明 原料石腦油與蒸汽混合送入約850的裂解爐中，裂解氣經(jīng)廢熱鍋爐冷卻.回收高壓蒸汽后，送入初分餾塔進(jìn)一步驟冷，分離出燃料油.裂解汽油和水后進(jìn)入壓縮系統(tǒng)。經(jīng)壓縮和干燥后的裂解氣送入裂解氣分離系統(tǒng) 產(chǎn)品規(guī)格 99.952丙烯氯化法制四氯化碳2.1消耗定額 丙烯（體積90）0.15t 氯氣（99） 1.80t 電 350kWh 蒸

6、汽 45t 冷卻水 200m32.2制法 丙烯和氯氣在500是合成制的四氯化碳和過氯乙烯 C3H6+7ClCCl4+C2Cl2+6HCl23流程說明 丙烯和氯氣以最佳比送入反應(yīng)器中，反應(yīng)生成四氯化碳和過氯乙烯。反應(yīng)溫度控制在500左右。反應(yīng)生成的氣體在驟冷塔中分出氯化氫經(jīng)過四塔精餾獲得最終產(chǎn)品四氯化碳和過氯乙烯。分出的氯化氫經(jīng)過壓縮后送其他裝置使用。3乙烯氧氣氧化法制環(huán)氧乙烷3.1主要原料 乙烯（純度>98） 氧氣（純度>98） 甲烷 氬 適量二氯乙烷作為抑制劑3.2制法 在銀催化劑存在下，乙烯用氧氣直接氧化生成環(huán)氧乙烷。主要反映式如下CH2=CH2+0.5O2CH2CH2 O3.

7、3流程說明 乙烯和氧氣與循環(huán)氣一氣通過與反應(yīng)器流出物進(jìn)行熱交換升溫到220，并在1.72MPa壓力下進(jìn)入管式反應(yīng)器，反應(yīng)在氣相催化劑存在下進(jìn)行，氧保持在9%，乙烯與氧的摩爾比保持在3.33，CO2.氬和甲烷分別保持在6% 10% 和45%（均為mol）在反應(yīng)條件下，環(huán)氧乙烷的選擇性為77%，乙烯一次通過的轉(zhuǎn)化率為11%。反應(yīng)為高放熱反應(yīng)，部分熱量通過反應(yīng)器中的溫升所吸收，大部分熱量用于生產(chǎn)蒸汽。反應(yīng)器流出物在與進(jìn)料進(jìn)行熱交換后送入吸收塔，環(huán)氧乙烷被從循環(huán)水冷卻塔來循環(huán)水所吸收 ，吸收塔塔底物是富含環(huán)氧乙烷的循環(huán)水的溶液，送入吸收塔。吸收塔塔頂物進(jìn)入汽提塔，除去輕組分，塔底物進(jìn)入精餾塔，從塔頂?shù)?/p>

8、到精制的環(huán)氧乙烷。4環(huán)氧乙烷水合法制乙二醇4.1原料 環(huán)氧乙烷 純度98.7%4.2制法 環(huán)氧乙烷經(jīng)加壓水合制得乙二醇。其主要反應(yīng)式為：CH2CH2+H2OCH2-OHl CH2-OH5美國杜邦公司低壓法制低密度聚乙烯5.1原料 乙烯 純度99.5%（質(zhì)量）5.2制法 在改性齊格勒型高效催化劑的作用下，乙烯在溶液中進(jìn)行均相溶液聚合，生產(chǎn)低密度聚乙烯。5.3流程說明 凈化溶劑在吸附罐中，與3045，2.53.0MPa壓力下吸收乙烯，在進(jìn)入聚合反應(yīng)釜之前加入丁烯以調(diào)節(jié)產(chǎn)物聚乙烯的密度。物料在150310下進(jìn)行聚合反應(yīng)。當(dāng)乙烯在聚合釜中轉(zhuǎn)化率達(dá)到95%時，在聚合釜的出口處加入脫活劑，物料通過加熱器提

9、高聚合物溶液溫度，進(jìn)入吸附塔除去催化劑殘?jiān)?，然后聚合物溶液通過三段分離器泄壓得到分離。含雜質(zhì)的溶劑經(jīng)回收熱量后進(jìn)入進(jìn)料塔，再用泵打入低沸塔。塔頂分出乙烯和共聚單體進(jìn)入乙烯塔，在此將共聚物單體和共聚單體異構(gòu)物分開，塔頂共聚物單體循環(huán)使用，異構(gòu)體排放掉。從低沸塔底排出的物料進(jìn)入高沸塔，分出溶劑循環(huán)使用，塔底油狀物送去作燃料。6丙烯一步氧氣氧化法制丙酮6.1原料 丙烯 90%以上（體積）6.2制法 丙烯在含少量氯化鈀的氯化銅催化劑存在下用氧氣一步氧化生成丙酮。反應(yīng)式如下：CH3CH=CH2+0.5O2CH3C=O CH36.3流程說明 原料為丙烯和催化劑溶液強(qiáng)制通入連續(xù)反應(yīng)器。丙烯在此實(shí)際上全部轉(zhuǎn)化

10、成丙酮。反應(yīng)在中壓（0.71.0）和100下進(jìn)行。每生成1mol的丙酮放出255kJ的熱量。反應(yīng)液出反應(yīng)器后減壓，送入粗丙酮分餾塔，丙酮被汽提出來，而催化劑溶液送回再生器。最后用空氣處理催化劑溶液并循環(huán)回反應(yīng)器。獲得的粗丙酮用兩個粗餾塔提純產(chǎn)品丙酮。氧化段使用的空氣幾乎耗盡全部的氧，因此尾氣可作為惰性氣體。7離子交換樹脂法生產(chǎn)雙酚A7.1主要原料組成 苯酚83.4% 丙酮 5.1% 水 0.1%7.2制法 1、 以不溶解性強(qiáng)酸性離子交換樹脂作為苯酚丙酮縮合劑生產(chǎn)雙酚A，因離子交換樹脂不溶于反應(yīng)物，極易分離，簡化了生產(chǎn)流程。PhOH+ CH3C=O 離子交換樹脂 BPA +H2O CH3 流程說

11、明 將苯酚和丙酮經(jīng)計(jì)量槽計(jì)量后，依次加入混合釜，控制釜內(nèi)苯酚和丙酮的mol比為10：1，在6575經(jīng)充分混合后，用送料泵將混合物打入高位槽。高位槽內(nèi)混合液連續(xù)流入合成塔。塔內(nèi)裝有經(jīng)巰基化的磺酸基苯乙烯型陽離子交換樹脂催化劑?？刂品磻?yīng)溫度為7585。物料與催化劑的平均接觸時間為13h，雙酚A轉(zhuǎn)化率以丙酮計(jì)為4050%。反應(yīng)物從合成塔底連續(xù)流至混合物料儲槽，然后送至濃縮器。濃縮器為連續(xù)薄膜蒸發(fā)器，采用逆流氣-液流動，并在負(fù)壓下操作，蒸出未反應(yīng)的丙酮，部分苯酚和反應(yīng)生成的水進(jìn)入蒸餾塔A，塔底分離出苯酚返回循環(huán)使用，塔頂出來的丙酮和水進(jìn)入蒸餾塔B，分離水和丙酮。 從蒸餾塔B頂部出來的丙酮經(jīng)冷凝器冷凝流

12、入丙酮儲槽返回循環(huán)使用，水從塔底流出。 濃縮器內(nèi)的苯酚和雙酚A混合液經(jīng)結(jié)晶冷卻至4045，放至過濾器進(jìn)行真空過濾。過濾器底部出來的母液主要是苯酚，并含有少量的雙酚A返回循環(huán)使用。濾餅含雙酚A和殘余之苯酚，送入蒸餾釜進(jìn)行真空蒸餾，蒸出殘余苯酚，經(jīng)冷凝器入苯酚儲槽返回循環(huán)使用。粗雙酚A由釜底放至結(jié)晶器結(jié)晶包裝。8酯交換法合成聚碳酸酯8.1主要原料 雙酚A 碳酸二苯酯 二甲苯8.2制法 精制雙酚A和碳酸二苯酯在催化劑存在下，進(jìn)行酯交換反應(yīng)生成簡聚體，同時生成副產(chǎn)物苯酚。簡聚體進(jìn)行進(jìn)一步縮聚反應(yīng)生成聚碳酸酯。流程說明 酯交換反應(yīng) 預(yù)熱酯交換反應(yīng)釜，按照配料依次加入碳酸二苯酯雙酚A和醋酸鋰，加料過程應(yīng)間

13、斷的進(jìn)行攪拌，使物料均勻混合。當(dāng)物料表面層已融化成液態(tài)是，開動攪拌和真空泵。反應(yīng) 過程中生成大量苯酚，酯交換反應(yīng)結(jié)束后將物料送至縮聚反應(yīng)釜?？s聚反應(yīng) 縮聚反應(yīng)釜預(yù)熱到一定溫度后，接受來自酯交換釜的物料，開動攪拌和真空泵，在規(guī)定的時間內(nèi)使剩余壓小于133Pa，進(jìn)行縮聚反應(yīng)。當(dāng)攪拌電動機(jī)功率達(dá)到預(yù)定值是，反應(yīng)即達(dá)到終點(diǎn)。將樹脂用氮?dú)鈮撼龈祝鋮s后造粒。縮聚反應(yīng)中產(chǎn)生的副產(chǎn)物苯酚-碳酸二苯酯回收利用。酸浸中和 將樹脂顆粒放入酸浸槽中，壓人10%的鹽酸溶液，加熱至8590，保溫1h，然后停止加熱。使冷卻降溫，酸浸中和操作即告完成。用蒸餾水洗滌樹脂顆粒，再將樹脂移到水洗槽中進(jìn)行第二次洗滌，直至pH值呈

14、中性為止。然后干燥包裝出場。副產(chǎn)業(yè)之一：硫酸廠石油煉制氣體、石油氣、天然氣、焦?fàn)t氣和發(fā)生爐煤氣等可燃性氣體中，都含有硫化氫，脫除并回收期中的硫化氫可供制造硫酸。在以上生態(tài)工業(yè)園內(nèi)石油煉制甲烷、乙烯、丙烯等過程勢必會產(chǎn)生大量的含硫化氫的廢氣，為體現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和原子經(jīng)濟(jì)的理念，在園區(qū)內(nèi)設(shè)置一硫酸廠，在產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益的同時硫酸廠生產(chǎn)的硫酸可就近運(yùn)送至附近有需要的工廠，從而進(jìn)一步減少運(yùn)輸成本。對于各廠產(chǎn)生的含硫化氫的廢氣需要我們對其進(jìn)行脫除并回收，以供硫酸廠制取硫酸。主要原料：可燃?xì)怏w脫硫時副產(chǎn)的硫化氫氣體和克勞斯廠脫硫尾氣（低濃度硫化氫氣體）都可用來生產(chǎn)硫酸。1、 濕接觸法制硫酸流程反應(yīng)如下：H2

15、S(g)+32O2 (g)=SO2(g) +H2O(g)出來的熱氣在廢鍋爐冷卻至450oC，不經(jīng)干燥直接進(jìn)入轉(zhuǎn)化器使之轉(zhuǎn)化為SO3。轉(zhuǎn)化后的熱氣體首先進(jìn)入93硫酸循環(huán)的文丘里洗滌器內(nèi)。文丘里控制溫度180230oC，在此溫度條件下，氣體中的SO3首先和蒸汽結(jié)合為硫酸蒸汽：SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l) +Q再冷凝為硫酸。離開的蒸汽經(jīng)冷凝塔再次回收剩余的少量酸氣（利用除霧器）才能排放至大氣。2、綠色循環(huán)利用生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢渣可以作為制水泥的原料或用于制磚。在接觸法制硫酸中需要耗費(fèi)大量的能量,其能量主要來自于生產(chǎn)硫酸過程中產(chǎn)生的大量廢熱。此外能量的利用還有:在沸騰爐旁邊設(shè)置廢熱鍋爐

16、,也可以在接觸室里設(shè)置熱交換裝置。副產(chǎn)業(yè)之二：氯堿廠由于以上園區(qū)內(nèi)工廠對氯氣和氫氧化鈉產(chǎn)品用量較大，且南港工業(yè)園地處海邊，海水來源豐富，因此需在園區(qū)內(nèi)配備相應(yīng)氯堿工業(yè)的設(shè)施。離子交換膜法是電解食鹽水溶液制造氯氣和高純度燒堿的新方法。主要原料：精鹽水、氯化鈉、氯酸鈉、硫酸鈉、鈣鎂鐵鎳等陽離子、游離氯、固體懸浮物。1、 流程說明反應(yīng)如下：陽極：CI- 12CI2+e 陰極：H2O+e 12 H2+OH-鹽水精制：原鹽送入熔鹽槽，用脫氯的淡鹽水溶解。在粗鹽水中加入精制劑使之除去Ca、Mg，在得到的澄清鹽水中加入助濾劑，過濾，經(jīng)過兩個串聯(lián)的樹脂塔制得精鹽水，供電解使用。電解：電解時從電解槽的下部往陽極

17、室注入經(jīng)過嚴(yán)格精制的NaCl溶液，往陰極室注入水。在陽極室中Cl-放電，生成 C12，從電解槽頂部放出，同時Na+帶著少量水分子透過陽離子交換膜流向陰極室。在陰極室中H+放電，生成H2，也從電解槽頂部放出。但是剩余的 OH-由于受陽離子交換膜的阻隔，不能移向陽極室，這樣就在陰極室里逐漸富集，形成了NaOH溶液。隨著電解的進(jìn)行，不斷往陽極室里注入精制食鹽水，以補(bǔ)NaCl的消耗；不斷往陰極室里注入水，以補(bǔ)充水的消耗和調(diào)節(jié)產(chǎn)品NaOH的濃度。所得的堿液從陰極室上部導(dǎo)出。陰極室產(chǎn)生燒堿和氫氣分離去各自的后處理工序，陽極室出來的淡鹽水及氯氣經(jīng)分離，淡鹽水去脫氯工序，氯氣去氯處理工序。堿液蒸發(fā)濃縮：電解工序來的堿液含NaOH 3032濃縮蒸發(fā)至50NaOH,使用雙效蒸發(fā)即可完成。2、 優(yōu)點(diǎn)及綠色循環(huán)利用設(shè)備占地面積小、能連續(xù)生產(chǎn)、生產(chǎn)能力大、產(chǎn)品質(zhì)量高、能適應(yīng)電流波動、污染小等優(yōu)點(diǎn)。用這種方法制得的產(chǎn)品比用隔膜法電解生產(chǎn)的產(chǎn)品濃度大，純度高，而且能耗也低，所以它是目前最先進(jìn)的生產(chǎn)氯堿的工藝。副產(chǎn)物H2可精制后出售。高純鹽酸