年產(chǎn)60萬噸丙烯和26萬噸乙醇項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)說明書

初步設(shè)計(jì)說明書XXX石化年產(chǎn)60萬噸丙烯和26萬噸乙醇項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)說明書目錄第一章總論 第一章總論1.1項(xiàng)目概況本項(xiàng)目為XXXXXX石化有限公司設(shè)計(jì)一丙烯分廠，利用進(jìn)口丙烷為原料，現(xiàn)行UOP公司oleflex工藝生產(chǎn)丙烷,然后乙酸乙酯加氫工藝生產(chǎn)乙醇。生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)61.7萬噸丙烯和26.2萬噸的乙醇。廠址選定于XX省XXX市XXX石化工業(yè)園區(qū)內(nèi)。1.2設(shè)計(jì)依據(jù)2016年“東華科技-陜鼓杯”第十屆全國大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競賽設(shè)計(jì)任務(wù)書；《化工工廠初步設(shè)計(jì)文件內(nèi)容深度規(guī)定》HG-T20688-2000《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(第四版)》；化工設(shè)計(jì)相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)；國家經(jīng)濟(jì)、建筑、環(huán)保等相關(guān)政策；本項(xiàng)目可行性報(bào)告。1.3設(shè)計(jì)原則認(rèn)真貫徹落實(shí)國家基本建設(shè)的有關(guān)政策、法規(guī)，合理安排建設(shè)周期。嚴(yán)格控制工程建設(shè)項(xiàng)目的生產(chǎn)規(guī)模和投資。嚴(yán)格遵循現(xiàn)行消防、安全、衛(wèi)生、勞動保護(hù)等有關(guān)規(guī)定、規(guī)范，保障生產(chǎn)安全順利進(jìn)行和操作人員的安全。產(chǎn)品生產(chǎn)和質(zhì)量指標(biāo)符合國家及地方頒發(fā)的各項(xiàng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。注重環(huán)境保護(hù)，設(shè)計(jì)中選用清潔生產(chǎn)工藝，在生產(chǎn)過程中減少“三廢”。同時(shí)采用行之有效的“三廢”治理措施，嚴(yán)格執(zhí)行“三廢”治理、“三同時(shí)”的方針。堅(jiān)持體現(xiàn)“社會經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益并重”的原則。按照國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的長遠(yuǎn)規(guī)劃，行業(yè)、地區(qū)的發(fā)展規(guī)劃，在項(xiàng)目調(diào)查、選擇中對項(xiàng)目進(jìn)行詳細(xì)全面的論證。1.4產(chǎn)品方案及產(chǎn)品規(guī)模1.產(chǎn)品方案本項(xiàng)目產(chǎn)品方案以國家的行業(yè)政策和行業(yè)的發(fā)展規(guī)劃為依據(jù)進(jìn)行確定，并充分考慮國內(nèi)國際的市場前景和市場容量。因此，本項(xiàng)目產(chǎn)品方案為生產(chǎn)高純度丙烯和乙醇。在生產(chǎn)過程中基本沒有其他副產(chǎn)品，高效的利用了原材料，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的提升。產(chǎn)品的數(shù)量、規(guī)格和國家標(biāo)準(zhǔn)如下：丙烯的數(shù)量、規(guī)格和國家標(biāo)準(zhǔn)表1-1聚合級丙烯國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T7716-2014)指標(biāo)名稱指標(biāo)優(yōu)級品一級品合格品丙烯含量Φ/%≥99.699.298.6烷烴含量Φ/%報(bào)告報(bào)告報(bào)告乙烯含量/(mL/m3)≤2050100甲基乙炔+丙二烯含量/(mL/m3)≤255乙炔含量/(mL/m3)≤51020氧含量/(mL/m3)≤51010一氧化碳含量/(mL/m3)≤255二氧化碳含量/(mL/m3)≤51010丁烯+丁二烯含量/(mL/m3)≤52020硫含量/(mg/kg)≤158水含量/(mg/kg)≤10b雙方商定甲醇含量/(mg/kg)≤1010二甲醚含量/(mg/kg)≤25報(bào)告乙醇的數(shù)量、規(guī)格和國家標(biāo)準(zhǔn)表1-2工業(yè)無水乙醇國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T678--2002）項(xiàng)目質(zhì)量指標(biāo)優(yōu)級純分析純化學(xué)純含量（乙醇）%≥99.899.799.5密度（20℃）時(shí)g/L0.789—0.791與水混合實(shí)驗(yàn)合格合格合格蒸發(fā)殘?jiān)?≤0.00050.0010.001水分%≤酸度（以H計(jì)）（mmol/100g）≤0.020.040.1堿度（以O(shè)H計(jì)）（mmol/100g）≤0.0050.010.03甲醇（CH3OH）%≤0.020.050.2異丙醇（（CH3）2CHOH）≤0.0030.010.05羰基化合物（以CO計(jì)）%≤0.0030.0030.005鐵（Fe）≤0.00001鋅（Zn）≤0.00001還原高錳酸鉀物質(zhì)（以0計(jì)）%≤0.000250.000250.0006易碳化物質(zhì)合格合格合格2.產(chǎn)品規(guī)模表1-3產(chǎn)品規(guī)模序號產(chǎn)品名稱單位數(shù)量純度/wt%1丙烯萬噸/年61.799.62乙醇萬噸/年26.299.81.5設(shè)計(jì)范圍本設(shè)計(jì)編制范圍包括整個(gè)丙烷廠區(qū)和乙醇廠區(qū)的工藝、土建、電氣等全部設(shè)計(jì)內(nèi)容。包括工藝、土建、配管、給排水及消防、采暖空調(diào)、電氣、儀表及其它相關(guān)專業(yè)。本項(xiàng)目范圍不包括場地的巖土工程勘察及特殊地基處理。1.6主要原料、輔助原料、催化劑本項(xiàng)目的主要原料為XXX石化有限公司的丙烷，以及來自鎮(zhèn)江索普公司的乙酸，輔助原料為乙二醇，催化劑有丙烷脫氫催化劑(Pt-Sn/Al2O3)、乙酸乙酯加氫反應(yīng)器(Cu/SiO2)、乙酸乙醇酯化催化劑(離子液體)和丙炔選擇性加氫催化劑(Pd/SiO2)表1-4主要原料、輔助原料、催化劑年需要量、來源序號名稱需要量來源1丙烷72萬噸/年中國石化XXX石油化工有限公司2乙酸35.1萬噸/年XX索普有限公司3乙二醇45.6噸/年XXX勝奧國際貿(mào)易有限公司4丙烷脫氫催化劑114/年中國石化北京化工研究院5乙酸乙醇酯化催化劑2.5噸/年中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所6乙酸乙酯加氫催化劑1噸/年中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所7丙炔選擇性加氫催化劑1.2噸/年中國石化北京化工研究院1.7工藝技術(shù)本廠所用原料為XXX石化公司提供的丙烷和XX索普提供的乙酸，輔助原料為乙二醇，主要產(chǎn)品為丙烯，同時(shí)聯(lián)產(chǎn)乙醇。本工藝是在現(xiàn)行UOP的Oleflex工藝上進(jìn)行直接丙烷脫氫，然后充分利用副產(chǎn)的氫氣與乙酸乙酯加氫生成附加值高的產(chǎn)品乙醇，大大降低了原料價(jià)格占產(chǎn)物價(jià)格的比例。1.8環(huán)境保護(hù)措施本項(xiàng)目的主要污染源有廢水、廢氣、廢渣及噪聲。減少污染的措施有：清污分流，將蒸汽凝液、沖洗水、雨水等無污染廢水排入雨排。設(shè)置高濃度廢液回收裝置，回收泄漏物料、取樣廢液和含物料的地面污水，進(jìn)行回收利用?；厥臻_停車和檢修中的倒空料和清洗液，禁止高濃度廢水的排放。做好綜合利用工作，對廢氣中的有用成分加以回收利用，對多乙二醇等物質(zhì)進(jìn)行開發(fā)利用，減少或消除對環(huán)境的污染。對固體廢棄物及時(shí)回收處理，防止擴(kuò)散。1.9生產(chǎn)過程的控制和機(jī)械化強(qiáng)度本裝置采用集散控制系統(tǒng)（DCS）在控制室對整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視和自動控制。所選用的DCS系統(tǒng)應(yīng)是整個(gè)工廠管理和控制系統(tǒng)的一部分，現(xiàn)場儀表檢測所得各種工藝參數(shù)通過現(xiàn)場監(jiān)視和控制站連到總線上，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可通過網(wǎng)絡(luò)接口連接到工廠數(shù)據(jù)管理網(wǎng)上。主要的和重要的參數(shù)集中到中央控制室由DCS系統(tǒng)顯示和控制。不重要的參數(shù)，其設(shè)定點(diǎn)不經(jīng)常調(diào)整的參數(shù)，可采用就地顯示和控制。必須在現(xiàn)場操作和監(jiān)視的機(jī)組或設(shè)備，則應(yīng)在機(jī)組或設(shè)備附近的現(xiàn)場安裝儀表或操作盤，例如壓縮機(jī)、大型機(jī)泵、加熱爐等。裝置的聯(lián)鎖系統(tǒng)將由獨(dú)立于集散控制系統(tǒng)（DCS）的安全儀表系統(tǒng)（SIS）來完成。安全儀表系統(tǒng)（SIS）應(yīng)選用當(dāng)今世界先進(jìn)而可靠的三重化可編程邏輯控制器（PLC）獨(dú)立承擔(dān)，PLC應(yīng)帶有顯示器（CRT）的編程器，編程器簡單容易。系統(tǒng)能區(qū)分第一事故，并發(fā)出聲光報(bào)警。系統(tǒng)具有事故追憶功能，發(fā)生聯(lián)鎖后，自動高速記憶事故前后的現(xiàn)場，并可按事件順序打印出來，以便分析事故原因。1.10安全消防措施生產(chǎn)過程中主要危險(xiǎn)因素為火災(zāi)、爆炸、粉塵、化學(xué)物品的毒性對生產(chǎn)人員的傷害，電氣設(shè)備的觸電傷害，機(jī)械傷害和人體墜落，雷電破壞建筑物，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的噪聲、惡臭等對生產(chǎn)人員的危害等。本項(xiàng)目主要危險(xiǎn)品為丙烷、丙烯、乙酸、乙醇。針對火災(zāi)的防范措施主要有：生產(chǎn)區(qū)內(nèi)禁止吸煙，禁止攜帶火種等；高溫區(qū)禁止接觸可燃物料；可燃物料的排放要有相應(yīng)措施；停車檢修時(shí)應(yīng)分析可燃物濃度；采用放空口、阻火器、水封、防爆系統(tǒng)、安全電壓、防爆電器、可燃?xì)怏w檢測報(bào)警等安全設(shè)施。針對爆炸的防范措施主要有：將物料配比控制在爆炸極限以外，認(rèn)真控制氧含量；采用壓力報(bào)警和安全閥；環(huán)氧乙烷氧化反應(yīng)器上裝防爆膜；環(huán)氧乙烷的儲存不能混入雜質(zhì)，必須遠(yuǎn)離火源，避免陽光直射。針對中毒的防范措施主要有：消除生產(chǎn)過程中使用或產(chǎn)生有毒物質(zhì)；控制毒物進(jìn)入人體的劑量；嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程和衛(wèi)生制度；環(huán)境監(jiān)測。1.11管理體制及定員本廠屬于XXX石化公司，內(nèi)部管理實(shí)行總經(jīng)理負(fù)責(zé)制，按照現(xiàn)代企業(yè)管理制度設(shè)置管理體制，施行全員聘用制和勞動合同制，設(shè)置精簡、高效、合理的管理機(jī)構(gòu)。公司的管理層次設(shè)置職能部門，以使工廠的生產(chǎn)和經(jīng)營指揮通暢，管理成本低、效益高，從而成為一個(gè)按現(xiàn)代化企業(yè)管理模式運(yùn)作的工廠。根據(jù)國家、部門及地方勞動政策法規(guī)合理的確定生產(chǎn)運(yùn)行班次及人力資源配置，本項(xiàng)目生產(chǎn)崗位的操作人員實(shí)行三班制運(yùn)轉(zhuǎn)，部分輔助崗位輔助工人按常日班配置，管理、技術(shù)人員為常日班。全年工作天數(shù)300天。人力資源由公司人事部和勞資部統(tǒng)一管理，倒班工人項(xiàng)目所需人員在現(xiàn)有職工統(tǒng)一調(diào)配，不再從外部招聘。公司總定員：165人，其中管理人員12人，生產(chǎn)操作工153人。1.12全廠綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表1-5主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)序號項(xiàng)目規(guī)模單位數(shù)量一生產(chǎn)規(guī)模萬噸/年87.9二產(chǎn)品方案丙烯萬噸/年61.7乙醇萬噸/年26.2三主要原、輔料用量1丙烷萬噸/年722乙酸萬噸/年35.073丙烷脫氫催化劑噸/年1144乙酸乙醇酯化催化劑噸/年1.755乙酸乙酯加氫催化劑噸/年16丙炔加氫催化劑噸/年1.2四年工作小時(shí)小時(shí)8000伍公用動力消耗1循環(huán)水萬噸/年24159.42蒸汽萬噸/年167.83年耗電量萬千萬時(shí)/年8155.94生活用水萬噸1.25儀表空氣Nm3/h2164.66工廠空氣Nm3/h32.77氮?dú)釴m3/h3697.1六項(xiàng)目定員人165七項(xiàng)目總投資萬元2850661建設(shè)資金萬元2523222流動資金萬元26558八年總銷售收入萬元542240九年總成本萬元407704十年利潤總額萬元109078.2十一年銷售稅金及附加萬元25458十二年所得稅萬元109078十三財(cái)務(wù)評價(jià)指標(biāo)1投資利潤率%38.262投資利稅率%47.193投資回收期年5.754財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率%21.35財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值萬元886211.4第二章總圖運(yùn)輸2.1設(shè)計(jì)依據(jù)1.法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)《化工企業(yè)總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50489-2009《工業(yè)企業(yè)總平面設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50187-2012《石油化工企業(yè)廠區(qū)總平面布置設(shè)計(jì)規(guī)范》SH/T3053-2002《石油化工企業(yè)防火規(guī)范》GB50160-2008《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2014《廠礦道路設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ22-87《縮機(jī)廠房建筑設(shè)計(jì)規(guī)定》HG/T20673-2005《化工管道設(shè)計(jì)規(guī)范》HG/T20695-87《化工設(shè)備、管道外防腐設(shè)計(jì)規(guī)范》HG/T20679-2014《化工工廠總圖運(yùn)輸施工圖設(shè)計(jì)文件編制深度規(guī)定》HG/T20561-942.設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料表2-1氣溫極端最高氣溫41.0℃極端最低氣溫-11℃多年平均氣溫15.2℃7月份平均氣溫27.8℃1月份平均氣溫2.2℃35℃以上高溫日5.1d表2-2相對濕度月平均最高相對濕度（7月）85%月平均最低相對濕度（1月）75%冬季空調(diào)設(shè)計(jì)相對濕度71%年平均相對濕度80%表2-3風(fēng)向、平均風(fēng)速、風(fēng)向頻率風(fēng)向風(fēng)速風(fēng)向頻率（%）N1.54NNE23NE1.52ENE0.34E3.53ESE4.015SE3.817SSE2.015S1.25SSW1.43SW22WSW32W3.23WNW1.43NW24NNW1.37C2.18表2-4氣壓最高絕對大氣壓力103.7Kpa最低絕對大氣壓力102.1Kpa年平均大氣壓101.6Kpa表2-5降雨雪量年平均降雨量1025.6mm月平均最大降雨量1342.5mm月平均最小降雨量345.2mm日最大降雨量219.6mm一小時(shí)最大降雨量9.6mm五分鐘最大降雨量80mm最大積雪深度11mm基本雪壓0.40kN/m2凍土最大深度12mm表2-6土壤、水位土壤土壤電阻0.79x104Ω/cm土壤熱阻系數(shù)79℃m/W水位最高設(shè)計(jì)洪水位（五十年一遇）4.37m最低水位0.01m表2-7地質(zhì)地基承載力（二級階地） 140~240kN/m2土壤中0.7~1米深處一年中最熱月平均溫度27.7℃地震基本烈度6度2.2設(shè)計(jì)范圍廠內(nèi)總平面布置、豎向布置、交通運(yùn)輸設(shè)計(jì)、廠區(qū)綠化。2.3廠址概況廠址項(xiàng)目所在地XXX是沿海和長江兩大經(jīng)濟(jì)開發(fā)帶交匯處的新興港口工業(yè)城市。XXX是中國綜合實(shí)力最強(qiáng)的縣級市之一，連續(xù)多年位居全國百強(qiáng)縣前列，在經(jīng)濟(jì)、文化、金融、商貿(mào)、會展、服務(wù)業(yè)和社會建設(shè)等領(lǐng)域成就顯著。XXXXX國際化學(xué)工業(yè)園于2001年5月經(jīng)XX省人民政府批準(zhǔn)設(shè)立，是以精細(xì)化工為主要特色的化工園。一期規(guī)劃面積6.64平方公里，是XXX保稅區(qū)的工業(yè)配套區(qū)，享受保稅區(qū)的有關(guān)優(yōu)惠政策，其規(guī)劃管理和開發(fā)建設(shè)由XX省XXX保稅區(qū)管委會負(fù)責(zé)。為適應(yīng)不斷進(jìn)區(qū)項(xiàng)目的發(fā)展需要，根據(jù)國家的產(chǎn)業(yè)政策和土地政策，園區(qū)正在審報(bào)調(diào)整擴(kuò)大區(qū)域規(guī)劃，拓展新的發(fā)展空間，并加快基礎(chǔ)配套建設(shè)，以良好的投資環(huán)境吸引更多的化工客商入住化工園。地理位置XXX港是中國首批對外開放的國家一類口岸，擁有63.6公里的沿江岸線、65個(gè)萬噸級以上泊位。XXX市堅(jiān)定不移實(shí)施“以港興市”戰(zhàn)略，大力發(fā)展以現(xiàn)代物流、專業(yè)市場等為重點(diǎn)的流量經(jīng)濟(jì)。XXX口岸在全國同類口岸首個(gè)突破2億噸，2011年達(dá)到2.2億噸；XXX市專業(yè)市場成交額年均增長47%，2011年達(dá)2100億元。保稅區(qū)化工品交易市場升級為“XX化工品交易所”，并獲準(zhǔn)編制和發(fā)布“中國·XXX化工指數(shù)”。2011年XXX市實(shí)現(xiàn)服務(wù)業(yè)增加值733億元，占GDP比重39.5%，入選中國服務(wù)業(yè)500強(qiáng)企業(yè)7家，列XX省縣市第一。XXX位于中國大陸東部，長江下游南岸，是蘇州行政代管的縣級市。東南與常熟相連，南與蘇州、無錫相鄰，西與江陰接壤，北濱長江。距南京200km,是沿海和長江兩大經(jīng)濟(jì)開發(fā)地帶交匯處的新興港口工業(yè)城市。交通運(yùn)輸是長江流域配套功能最優(yōu)越的化工園。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，化工園已累計(jì)投入30多億元，建有自己的熱電廠、污水處理廠、自來水廠、港口碼頭、熱網(wǎng)管線、綠化景點(diǎn)等配套設(shè)施，實(shí)現(xiàn)了高標(biāo)準(zhǔn)的“七通一平”。XXX保稅區(qū)物流園區(qū)臨江而建，區(qū)域內(nèi)建有萬噸級碼頭6座，年吞吐能力超1000萬噸；在建及擬建的萬噸級以上的化工碼頭8座，年吞吐能力超1200萬噸；已擁有化工倉儲容量45萬立方米，計(jì)劃再新建化工儲罐50萬立方米，一些國際知名的大型化工物流企業(yè)即將入住物流園。同時(shí)在物流園區(qū)旁還規(guī)劃建設(shè)了化工保稅物流園的配套區(qū)，有美國的優(yōu)尼科、道康寧，法國的LBC倉儲和雙獅物流等項(xiàng)目，占地2平方公里，有的項(xiàng)目已建成運(yùn)作，形成了一定規(guī)模的區(qū)域性化工物流中心。自然條件XXX市地處北緯31°43′12″～32°02′，東經(jīng)120°21′57″～120°52,屬北亞熱帶南部濕潤性氣候區(qū)，季風(fēng)環(huán)流是支配境內(nèi)氣候的主要因素，四季分明，雨水充沛，氣候溫和，無霜期長，是典型的海洋性氣候。無特殊冷熱氣象和自然災(zāi)害，年平均降雨量1034.3mm，主要集中在4-9月份，占全年降水量的71.7%，年平均日照時(shí)數(shù)為2080小時(shí)。冬季盛行東北風(fēng)和西北風(fēng)，春夏季盛行東南風(fēng)，常年平均風(fēng)速為3.5m/s,自然條件優(yōu)越，非常適合建廠和居住。2.4總平面布置本廠總平面布置參考GB50489-2009《化工企業(yè)總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)規(guī)范》，該標(biāo)準(zhǔn)為對產(chǎn)區(qū)布置規(guī)范明確，總平面布置分生產(chǎn)設(shè)施，公用工程及輔助生產(chǎn)設(shè)施，儲存設(shè)施等經(jīng)行了詳細(xì)規(guī)定。本標(biāo)準(zhǔn)對各項(xiàng)布置規(guī)定明確，布置安全合理。本廠在總體規(guī)劃的基礎(chǔ)上，根據(jù)企業(yè)的性質(zhì)、規(guī)模、生產(chǎn)流程、交通運(yùn)輸、環(huán)境保護(hù)以及防火、安全、衛(wèi)生、施工及檢修等要求，結(jié)合場地自然條件，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，設(shè)計(jì)多種方案后擇優(yōu)確定而來的。2.4.1總平面布置的要求工廠總平面布置應(yīng)該滿足生產(chǎn)和運(yùn)輸要求；工廠總平面布置應(yīng)該滿足安全和衛(wèi)生要求；工廠總平面布置應(yīng)考慮工廠發(fā)展可能性和妥善處理工廠分期建設(shè)問題；工廠總平面布置必須貫徹節(jié)約用地的原則；工廠總平面布置應(yīng)考慮各種自然條件和周圍環(huán)境的影響；工廠總平面布置應(yīng)為施工安裝創(chuàng)造有利條件；工藝流程順直,物料管線短捷,盡量縮短各裝置和設(shè)施之間物料輸送距離；2.4.2總體布局本項(xiàng)目廠址選擇在XXX工業(yè)園區(qū)，遵照所列設(shè)計(jì)規(guī)范的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，整個(gè)廠區(qū)呈矩形布置，東西方向跨度390m，南北方向跨度333m，廠區(qū)總占地面積129870m2。整個(gè)廠區(qū)分為四個(gè)部分：生活辦公區(qū)，生產(chǎn)區(qū)，生產(chǎn)輔助及公用工程區(qū)及罐區(qū)。分析全廠生產(chǎn)流程順序，各部分的生產(chǎn)特點(diǎn)和火災(zāi)危險(xiǎn)性，同時(shí)兼顧廠區(qū)地形和風(fēng)向，選擇出合理的朝向，使人員集中的建筑物有良好的采光及自然通風(fēng)條件。XXX市地處北亞熱帶南部濕潤氣候區(qū)，季風(fēng)環(huán)流四季分明，雨水充沛，氣候溫和，無霜期長，是典型的海洋性氣候，是典型的季風(fēng)氣候。全年盛行東南風(fēng)，夏季主導(dǎo)風(fēng)向東南風(fēng)，冬季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槠憋L(fēng)，東南風(fēng)向明顯，且占主導(dǎo)，依據(jù)風(fēng)向?qū)⑺膫€(gè)部分進(jìn)行合理布置，將最危險(xiǎn)的罐區(qū)布置在常年主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)，即布置在整個(gè)廠區(qū)的西北角；生產(chǎn)區(qū)布置在罐區(qū)的東邊，緊靠罐區(qū)布置；輔助生產(chǎn)區(qū)靠近生產(chǎn)區(qū)、罐區(qū)布置；生活區(qū)布置在常年主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)，即東南方向；倉儲區(qū)根據(jù)交通便利的原則布置在廠區(qū)邊緣，考慮到要緊鄰罐區(qū)以便運(yùn)輸，罐區(qū)南側(cè)。在滿足生產(chǎn)、操作、安全和環(huán)保要求的條件下，根據(jù)相關(guān)規(guī)范，丙烷脫氫車間，急冷壓縮車間，乙酯加氫車間，丙烯精致車間布置在同一區(qū)域內(nèi)，有利于集中控制和管理。行政管理區(qū)與其他區(qū)域以綠化帶進(jìn)行隔開，以保證生產(chǎn)的安全進(jìn)行，為職工提供良好、適宜的生產(chǎn)生活條件。罐區(qū)與反應(yīng)部分由廠區(qū)主干道與綠化隔開，且罐區(qū)靠近廠區(qū)大門，這樣的設(shè)計(jì)可使罐區(qū)與反應(yīng)部分有效隔開，縮短原料及產(chǎn)品運(yùn)輸距離，緩解廠內(nèi)交通壓力，更重要的是保證生產(chǎn)安全。本設(shè)計(jì)中，廠區(qū)內(nèi)道路總體呈網(wǎng)格狀布置，主干道設(shè)計(jì)寬度為12米，次干道設(shè)計(jì)寬度為9米。同時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，整個(gè)廠區(qū)的道路及建構(gòu)筑物都進(jìn)過嚴(yán)格規(guī)劃，布置規(guī)整。此外，消防站靠近罐區(qū)位置，人流與貨流嚴(yán)格分離，并留有較為空裕消防安全通道，保證消防安全。生活辦公區(qū)：行政樓，醫(yī)務(wù)室，餐廳工藝裝置區(qū)：脫氫車間，急冷壓縮車間，乙酯加氫車間，丙烯精制車間，氫氣提純車間。輔助生產(chǎn)區(qū)：公用工程站，中控室，研發(fā)中心，變電室，配電室，緊急事故池，消防站，消防水池，三廢處理，壓縮機(jī)房，檢修配件，分析室，裝卸區(qū)。儲運(yùn)區(qū)：主要包括原料與產(chǎn)品罐區(qū)，丙烷儲罐，丙烯儲罐，乙酸貯罐，乙醇儲罐。整個(gè)廠區(qū)有5個(gè)大門，包括1個(gè)人流出入大門，1個(gè)物流出入大門，一個(gè)緊急出入口以及2個(gè)消防出入口；廠區(qū)內(nèi)主干道與次干道交錯布置，其中主干道貫穿整個(gè)廠區(qū)，廠區(qū)內(nèi)車輛不允許掉頭或逆向行駛。1.生產(chǎn)集中，物流合理考慮到廠區(qū)所在地區(qū)全年最大頻率風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)，在總平面布置中，將本廠的儲罐區(qū)、裝卸區(qū)、倉庫區(qū)集中在廠區(qū)的西北部。以生產(chǎn)車間為核心，公用工程、變電站、配電站、檢修備件、壓縮機(jī)房、三廢處理、消防水池，緊急事故池圍繞其呈半包圍結(jié)構(gòu)分布。各功能區(qū)距離相近，有利于生產(chǎn)的安全平穩(wěn)。本廠區(qū)各車間與儲罐區(qū)一字布置，儲罐區(qū)與裝卸區(qū)也呈一字布置，物流走向合理。將行政區(qū)布置在廠區(qū)的東南方向，并設(shè)置有綠地緩沖，可最大限度地減少噪音、粉塵、震動和污染等不利影響因素，將工藝生產(chǎn)裝置對人員集中場所（如行政樓、化驗(yàn)室等）的影響降到最低，最大限度地保證工廠職工的人身安全。在總圖的北面設(shè)置蓄水池、消防站，距離生產(chǎn)區(qū)和儲罐區(qū)較近，可以應(yīng)急處理一些突發(fā)事故。消防站前設(shè)置寬為12m的雙車道，有利于消防車輛快速到達(dá)儲罐區(qū)和生產(chǎn)區(qū)進(jìn)行應(yīng)急事故的處理。2.人貨分流，直角布置廠區(qū)總共設(shè)五個(gè)門：1號門，2號門，3號門，4號門，5號門。寬為12m的主干道將2號門、3號門、4號門和五號門以直角形式相連，構(gòu)成主要的物流通道，有利于大型槽罐車的進(jìn)出，通道兩側(cè)分列著裝卸區(qū)、倉庫、儲罐區(qū)等等，方便原料和產(chǎn)品的裝卸和運(yùn)輸，此通道將物流線集中于廠區(qū)的北部；1號門是主要的人流進(jìn)出口，行政樓、中控室、化驗(yàn)室等周邊形成環(huán)形人流線，集中在廠區(qū)東北面。這樣的設(shè)計(jì)使得運(yùn)輸車輛的行駛區(qū)域主要在廠區(qū)的西部，而人員活動的區(qū)域主要在廠區(qū)的東部，最大限度地減少了車輛在廠內(nèi)的行駛距離以及與生活區(qū)交叉的可能性，保證了廠內(nèi)的人員安全和人車分離。3.儲罐區(qū)域，安全防爆儲罐區(qū)生產(chǎn)區(qū)弧線布置——由于儲罐區(qū)的危險(xiǎn)性較大，必須對儲罐區(qū)專門的存放區(qū)域，并且要輔以安全保護(hù)。由于各個(gè)儲罐的體積大小不一，相應(yīng)的安全防火間距的大小也不同，按照《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50160-2008設(shè)計(jì)規(guī)定，在儲罐區(qū)內(nèi)設(shè)置全壓力式液化烴的球型儲罐（有事故排放至火炬的措施）的安全防火間距為0.5D，設(shè)置立式的內(nèi)浮頂式的甲類物質(zhì)儲罐需要給定0.4D的安全防火間距，內(nèi)浮頂式乙類物質(zhì)儲罐需要0.4D的安全防火間距，全壓力式的球型甲類物質(zhì)儲罐和甲類內(nèi)浮頂式儲罐之間需要40m安全防火間距。防止儲罐泄漏引起的物流污染需要將儲罐設(shè)置成組，對于甲類物質(zhì)的儲罐組每組的總?cè)萘坎灰顺^20000m3，每個(gè)儲罐組不宜超過兩排，儲罐組外圍要設(shè)置防火堤，對于液態(tài)烴類物料，防火堤的高度不宜低于0.5m等等，并且儲罐區(qū)要與生產(chǎn)區(qū)保持50m的安全距離。罐區(qū)和甲類物質(zhì)的裝卸區(qū)需要保持30m的安全距離。圖2-3儲罐區(qū)域，防火防爆表2-8總圖平面布置技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)編號指標(biāo)名稱數(shù)量占地面積/m21丙烷儲罐區(qū)14622乙酸儲罐區(qū)12213丙烯儲罐區(qū)13084乙醇儲罐區(qū)12215裝卸區(qū)144026分析室110737醫(yī)務(wù)室14688餐廳1124519行政樓1150010變電室164911配電室155212檢修備件1120013壓縮機(jī)房1129414雨水收集池1120015三廢處理1185216公用工程站1120017中控室1125018研發(fā)中心1100019緊急事故池1150020消防站1100021消防水池1150025總計(jì)240572.4.3分區(qū)布置1.裝置區(qū)布置設(shè)計(jì)規(guī)范要求工藝裝置在廠區(qū)內(nèi)布置應(yīng)相對集中，形成一個(gè)或幾個(gè)裝置街區(qū)。本設(shè)計(jì)中將三個(gè)車間集中布置，設(shè)置在同一街區(qū)內(nèi)，這樣有利于集中鋪設(shè)公用工程管線以及集中控制管理，而且工藝生產(chǎn)流程順暢、銜接短捷，緊湊合理，與相鄰設(shè)施也協(xié)調(diào)得很好。除了有利于生產(chǎn)管理和安全防護(hù)等優(yōu)點(diǎn)外，集中布置工藝裝置還便于施工、安裝和檢修。工藝生產(chǎn)裝置宜布置在人員集中場所全年最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)，并位于散發(fā)可燃?xì)怏w的儲運(yùn)設(shè)施全年最小頻率風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)。本設(shè)計(jì)中，人員集中的場所諸如行政辦公樓、化驗(yàn)室、中控室等等都位于南部，正處于全年最大頻率（東南風(fēng)）的上風(fēng)側(cè)。同時(shí)可能散發(fā)可燃?xì)怏w的成品罐區(qū)和原料罐區(qū)處于工藝生產(chǎn)裝置的西北側(cè)，這一方向位于全年的最小風(fēng)頻率的上風(fēng)向?？刂剖业奈恢脩?yīng)該靠近主要工藝裝置或主要控制設(shè)備，本設(shè)計(jì)中的控制中心距離工藝生產(chǎn)區(qū)比較靠近，又在一定的安全距離以外?？刂剖页蚋邏夯蛘哂斜ㄎｋU(xiǎn)的生產(chǎn)設(shè)備區(qū)一側(cè)的外墻，應(yīng)為密閉式或控制室整體采用抗暴型結(jié)構(gòu)。此外，控制室還應(yīng)該避免噪音、振動以及電磁干擾較大的場所對其的干擾。本設(shè)計(jì)中，使用較多的樹木作為隔音屏障，使得控制中心與噪音較大的工藝裝置區(qū)以及維修站隔開。工藝生產(chǎn)裝置內(nèi)儲罐對液化烴、可燃液體和可燃?xì)怏w有特殊要求，盡量不設(shè)置中間儲罐，并且工藝生產(chǎn)裝置的主生產(chǎn)區(qū)不宜進(jìn)行綠化。裝置區(qū)內(nèi)道路的布置應(yīng)該滿足生產(chǎn)操作、物料運(yùn)輸、設(shè)備檢修、消防安全和事故急救等的要求下，應(yīng)力求減少道路的面積；工藝裝置的內(nèi)部道路應(yīng)與街區(qū)外的廠區(qū)道路連接。生產(chǎn)區(qū)包括：脫氫車間，急冷壓縮車間，丙烯精制車間，乙酯加氫車間。設(shè)計(jì)規(guī)范要求工藝裝置在廠區(qū)內(nèi)布置應(yīng)相對集中，形成一個(gè)或幾個(gè)裝置街區(qū)。本設(shè)計(jì)中將四個(gè)車間集中布置，這樣有利于集中鋪設(shè)公用工程管線以及集中控制管理，而且工藝生產(chǎn)流程順暢、銜接短捷，緊湊合理，與相鄰設(shè)施也協(xié)調(diào)得很好。除了有利于生產(chǎn)管理和安全防護(hù)等優(yōu)點(diǎn)外，集中布置工藝裝置還便于施工、安裝和檢修?？紤]如下各車間的功能：脫氫車間：自丙烷原料儲罐，經(jīng)過脫碳四塔后，升溫，后經(jīng)過四個(gè)反應(yīng)器脫氫反應(yīng)和段間加熱。急冷壓縮車間：經(jīng)急冷塔冷卻至300度以下，經(jīng)四臺換熱器充分回收熱量，經(jīng)閃蒸罐脫除部分水分后進(jìn)入多級壓縮。丙烯精制車間：脫出碳二等輕組分，塔釜液體進(jìn)入丙烯丙烷精餾塔，精餾后的塔釜丙烷則返回到反應(yīng)器循環(huán)利用。乙酯加氫車間：乙酸自儲罐與循環(huán)的乙醇進(jìn)入反應(yīng)精餾塔至乙酸乙酯，乙酸乙酯加熱至反應(yīng)溫度后進(jìn)乙酸乙酯加氫反應(yīng)器，產(chǎn)物經(jīng)過二級閃蒸后進(jìn)入乙醇預(yù)精餾塔，出口乙醇一部分一部分循環(huán)至加氫反應(yīng)器，還有一部分進(jìn)入乙醇精致塔。氫氣提純車間：來自丙烷急冷壓縮工段的氫氣，送去氫氣提純車間，經(jīng)過深冷分離后得到負(fù)氫氣體，進(jìn)入PAS變壓吸附車間。2.罐區(qū)布置罐區(qū)布置在廠區(qū)邊緣，便于原料和產(chǎn)品的輸入、輸出。罐區(qū)包括：丙烷儲罐、丙烯儲罐、乙酸儲罐、乙醇儲罐。罐區(qū)附近為倉庫和裝卸區(qū)，供產(chǎn)品存儲和供應(yīng)裝卸使用。裝卸站旁設(shè)有稱重臺，貨車經(jīng)過時(shí)在上面稱重，準(zhǔn)確計(jì)量運(yùn)輸量。丙烷、丙烯、乙醇為甲級危險(xiǎn)物質(zhì)，乙酸為乙級危險(xiǎn)物質(zhì)，為其儲罐間距要滿足≥0.4D的要求，符合化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范，這七個(gè)甲級儲罐和二個(gè)乙級儲罐隔離布置在廠區(qū)邊角，與廠內(nèi)重要設(shè)施——消防站的距離超過50m。儲罐處分別設(shè)有一定高度的防火堤進(jìn)行隔離，耐火時(shí)間大于3h，考慮兩個(gè)甲級儲罐集中布置，在儲罐中間加設(shè)防火墻，減少儲罐發(fā)生少量泄露事故時(shí)的污染范圍，防止起火時(shí)的連鎖反應(yīng)。防護(hù)墻與儲罐組的距離≥0.5h。罐區(qū)內(nèi)地面應(yīng)為防爆地面，防止金屬或硬質(zhì)物體撞擊產(chǎn)生火花，一般是在混凝土地面上加一層硬化劑。儲罐組內(nèi)設(shè)置集水設(shè)施，消防設(shè)施，并設(shè)置可控制開閉的排水設(shè)施。3.行政辦公區(qū)布置行政生活區(qū)布置在廠區(qū)的前部，緊靠著廠外道路，全年主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)，環(huán)境條件好，交通及對外聯(lián)絡(luò)便利。行政大樓設(shè)計(jì)成圓拱形，其西北面有研發(fā)中心和職工餐廳，前面為廣場噴泉和休閑場地；行政生活區(qū)四周被樹木、草地包圍，讓人在疲勞的生產(chǎn)中享受一份閑適的環(huán)境。行政生活區(qū)布置均衡、有條理，各個(gè)建筑物相同，既不擁擠，又略顯緊湊，不僅合理利用了廠區(qū)空間，而且達(dá)到了廠區(qū)設(shè)計(jì)的要求。2.5安全距離本廠裝置火災(zāi)危險(xiǎn)類別劃分、建筑物耐火等級劃分參考《建筑設(shè)計(jì)》2.5.1裝置火災(zāi)危險(xiǎn)類別劃分表2-9裝置火災(zāi)危險(xiǎn)類別劃分裝置火災(zāi)危險(xiǎn)性等級理由脫碳四塔甲丙烷為閃點(diǎn)小于28℃的液體丙烷脫氫反應(yīng)器甲丙烯為閃點(diǎn)小于28℃的液體丙烯精制塔甲丙烯為閃點(diǎn)小于28℃的液體乙醇預(yù)精餾塔甲乙醇為閃點(diǎn)小于28℃的液體乙醇儲罐甲乙醇為閃電小于28℃的液體2.5.2建筑物耐火等級劃分表2-10建筑物火災(zāi)危險(xiǎn)類別劃分裝置名稱火災(zāi)危險(xiǎn)等級理由脫氫車間廠房一級廠房為二層甲類廠房急冷壓縮廠房一級廠房為二層甲類廠房丙烯精制廠房一級廠房為二層甲類廠房乙酸乙酯廠房一級廠房為三層甲類廠房氫氣提純廠房一級廠房為一層甲類廠房壓縮機(jī)房一級為單層甲類廠房倉庫一級倉庫中存在閃電低于28℃的甲類液體2.5.3廠房設(shè)計(jì)間距表2-11廠房設(shè)計(jì)間距本項(xiàng)目設(shè)施相鄰設(shè)施設(shè)計(jì)距離規(guī)范要求規(guī)范條紋號符合性丙烯精制車間東：乙酯加氫車間12m12m3.4.1符合西：罐區(qū)50m50m3.4.1符合南：主要道路12m10m3.4.3符合北：脫氫反應(yīng)車間12m12m3.4.3符合急冷壓縮車間東：氫氣提純車間12m12m3.4.1符合西：乙酯加氫車間12m12m3.4.1符合南：乙酯加氫車間12m12m3.4.1符合北：消防水池40m35m3.4.1-3符合2.5.4周邊距離表2-11周邊距離周邊單位名稱本項(xiàng)目裝置設(shè)置名稱設(shè)計(jì)距離（m）規(guī)范間距（m）規(guī)范條文號符合性方位名稱東相鄰工廠罐區(qū)（甲類、一級）3671203.4.1符合東變配電站丙烯加氫裝置183804.1.9符合東裝卸油品碼頭配電站248604.1.9符合南南高速公路罐區(qū)（甲類、一級）79353.4.1符合場外道路路邊倉庫（甲類、一級）49203.5.1符合西公司辦公樓倉庫（甲類、一級）67303.5.1符合北通航江、河，海岸邊消防站132604.1.9符合2.6豎向布置豎向布置的任務(wù)是合理利用和改造廠區(qū)的自然地形，協(xié)調(diào)廠內(nèi)外的高程關(guān)系，在滿足生產(chǎn)工藝、運(yùn)輸、衛(wèi)生安全等方面要求的前提下使工廠場地土方工程量為最小，使工廠區(qū)的雨水能順利排除，并不受洪水淹沒的威脅。2.6.1豎向布置原則應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝布置和運(yùn)輸、裝卸對高程的要求，并為其創(chuàng)造良好條件。因地制宜，充分考慮地形及地質(zhì)因素，合理利用和改造地形，使場地設(shè)計(jì)標(biāo)高盡量與自然地形相適應(yīng)，力求使場地的土石方工程總量為最小，并使整個(gè)工廠區(qū)和各分區(qū)填挖方基本平衡，在土石方調(diào)配中應(yīng)使其運(yùn)距為最短。要充分考慮工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，滿足工程地質(zhì)、水文地質(zhì)的要求，提出合理的對應(yīng)措施(如防洪、防水等等)。要適應(yīng)建、構(gòu)筑物的基礎(chǔ)和管線埋設(shè)深度的要求。場地標(biāo)高和坡度的確定，應(yīng)保證場地不受洪水威脅，使雨水能迅速順利排除，并不受雨水的沖刷。應(yīng)保證廠內(nèi)外的出入口、交通線路有合理的銜接，并使廠區(qū)場地高程與周圍也有合理的銜接關(guān)系。應(yīng)考慮方便施工問題，在分期建設(shè)的工廠還應(yīng)符合分期分區(qū)建設(shè)的要求，盡量使近期施工工程的土石方量為最小，遠(yuǎn)期土石方施工不影響近期生產(chǎn)安全。要充分考慮并遵循有關(guān)規(guī)范的要求(如土方和爆破工程施工驗(yàn)收規(guī)范，濕陷性黃土地區(qū)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范等)。2.6.2豎向設(shè)計(jì)方式根據(jù)工廠場地設(shè)計(jì)的整平面之間連接或過渡方法的不同，豎向布置的方式可分為平坡式、階梯式和混合式三種。1.平坡式整個(gè)廠區(qū)沒有明顯的標(biāo)高差或臺階，即設(shè)計(jì)整平面之間的連接處的標(biāo)高沒有急劇變化或者標(biāo)高變化不大的豎向處理方式稱為平坡式豎向布置。這種布置對生產(chǎn)運(yùn)輸和管網(wǎng)敷設(shè)的條件較階梯式好，適應(yīng)于一般建筑密度較大，鐵路、道路和管線較多，自然地形坡度小于4%的平坦地區(qū)或緩坡地帶。采用平坡式布置時(shí)，平整后的坡度不宜小于0.5%，以利于場地的排水。2.階梯式整個(gè)工程場地劃分為若干個(gè)臺階、臺階間連接處標(biāo)高變化大或急劇變化，以陡坡或擋土墻相連接的布置方式稱階梯式布置。這種布置方式排水條件較好，運(yùn)輸和管網(wǎng)敷設(shè)條件較差，需設(shè)護(hù)坡或擋土墻，適用于在山區(qū)、丘陵地帶的布置。3.混合式在廠區(qū)豎向設(shè)計(jì)中，平坡式和階梯式均兼有的設(shè)計(jì)方法稱之為混合式。這種方式多用于廠區(qū)面積比較大或廠區(qū)局部地形變化較大的工程場地設(shè)計(jì)中，在實(shí)際工作中往往多采用這種方法。2.7工廠運(yùn)輸2.7.1設(shè)計(jì)要求運(yùn)輸線路的布置，應(yīng)符合下列要求：滿足生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝、檢修、消防及環(huán)境衛(wèi)生的要求，線路短捷，人流、貨流組織合理；劃分功能分區(qū)，并與區(qū)內(nèi)主要建筑物軸線平行或垂直，宜呈環(huán)形布置，使廠區(qū)內(nèi)、外部運(yùn)輸、裝卸、貯存形成一個(gè)完整的、連續(xù)的運(yùn)輸系統(tǒng)；與豎向設(shè)計(jì)相協(xié)調(diào)，有利于場地及道路的雨水排除；與廠外道路連接方便、短捷；建設(shè)工程施工道路應(yīng)與永久性道路相結(jié)合。2.7.2貨物運(yùn)輸量及運(yùn)輸方式本項(xiàng)目擬采用鐵路、公路、水路靈活運(yùn)用的運(yùn)輸方式。工廠年貨物運(yùn)輸量為：運(yùn)入1072000噸/年，運(yùn)出712000噸/年，年總吞吐量1784000噸/年。2.7.3鐵路運(yùn)輸南距滬寧鐵路僅40公里，西離新長鐵路僅10多公里，從我市境內(nèi)過江的滬通鐵路(上?！贤?年內(nèi)即將開工建設(shè)。同時(shí)，滬通鐵路和規(guī)劃中的沿江城際、通蘇嘉鐵路客運(yùn)樞紐站將設(shè)置在XXX市。2.7.4公路運(yùn)輸本項(xiàng)目廠區(qū)中間有一條橫貫廠區(qū)的主干道，作為主要的物流線。在主干道的兩側(cè)分布著很多支路，貫通整個(gè)廠區(qū)。在生產(chǎn)區(qū)、儲罐區(qū)均設(shè)有環(huán)形消防通道。共設(shè)置5個(gè)出入口。一個(gè)為人流出入口；一個(gè)為物流及緊急疏散；一個(gè)緊急出入口；存在二個(gè)消防出入口。5個(gè)出入口均設(shè)有門衛(wèi)室。裝卸區(qū)設(shè)置在廠區(qū)的裝卸區(qū)設(shè)置在廠區(qū)的西南側(cè)，緊鄰南門和西門（主要貨流運(yùn)輸出入口），同時(shí)遠(yuǎn)離人流較多的道路和可能產(chǎn)生明火和散發(fā)火花的地點(diǎn)。廠內(nèi)所有的道路最窄處不小于9m，絕大多數(shù)不小于12m，可允許檢修車輛的通行及確保消防車能夠迅速地抵達(dá)失火地點(diǎn)。本廠地面全部達(dá)到無土化，地面以水泥澆筑，可以承受最大載重汽車引起的壓力，同時(shí)利于清潔。2.8廠區(qū)綠化廠區(qū)綠化設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)工廠的總圖布置、生產(chǎn)特點(diǎn)、消防安全、環(huán)境特征，以及當(dāng)?shù)氐耐寥狼闆r、氣候條件、植物習(xí)性等因素綜合考慮，合理布置和選擇綠化植物。廠區(qū)綠化布置，應(yīng)符合下列要求：與總平面布置、豎向布置、管線綜合相適應(yīng)，并與周圍環(huán)境和建(構(gòu))筑物相協(xié)調(diào)。不得妨礙工藝裝置、儲運(yùn)設(shè)施等散發(fā)的有害氣體的擴(kuò)散。不得妨礙道路和鐵路的行車安全。不得妨礙生產(chǎn)操作、設(shè)備檢修、消防作業(yè)和物料運(yùn)輸。充分利用通道、零星空地及預(yù)留地。廠區(qū)綠化植物的選擇，應(yīng)符合下列要求：根據(jù)生產(chǎn)特點(diǎn)、廠區(qū)環(huán)境污染狀況等，選擇耐性、抗性或滯塵能力強(qiáng)的植物。根據(jù)工廠生產(chǎn)的防火、防爆和衛(wèi)生要求，選擇有利于安全生產(chǎn)和職業(yè)衛(wèi)生的植物。根據(jù)環(huán)境監(jiān)測要求選擇相應(yīng)的敏感植物。選擇易于成活、病蟲害少及養(yǎng)護(hù)管理方便的植物。根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥馈夂驐l件和植物習(xí)性，選擇鄉(xiāng)土植物和苗木來源可靠、產(chǎn)地近、價(jià)格適宜的植物。選擇常綠植物或常綠樹與落葉樹相結(jié)合，保持四季常青。注意樹種配置，宜按多樹種、高低、大小搭配，不宜單一樹種配置，以達(dá)到綠化的多重效果。廠區(qū)綠化設(shè)計(jì)指標(biāo)，應(yīng)以廠區(qū)綠化用地系數(shù)表示，并應(yīng)符合下列要求：位于一般地區(qū)的企業(yè)，不應(yīng)小于12%。位于沙漠、鹽堿地等特殊地區(qū)的企業(yè)，可根據(jù)具體情況確定，廠區(qū)綠化應(yīng)配置必要的綠化技術(shù)人員。本廠綠化布置遵循能綠化的地方盡量綠化的理念，對于各個(gè)建筑物旁邊的空地進(jìn)行綠化，總綠化面積為19841m2，綠化系數(shù)為15.0%。2.9其他設(shè)置圍墻：工廠的四周設(shè)置了圍墻。貨物計(jì)量：為了滿足進(jìn)出廠貨物的計(jì)量，在工廠的貨流出入口設(shè)置了電子汽車稱。2.10總圖主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表2-12總圖主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)編號建筑名稱數(shù)量占地面積/m2行政生活區(qū)32131行政辦公廳115002餐廳112453醫(yī)務(wù)室1468生產(chǎn)區(qū)67424脫氫反應(yīng)車間113635急冷壓縮車間19006乙酯加氫車間114577丙烯精制車間1930氫氣提純車間17988壓縮機(jī)房11294生產(chǎn)輔助和公用工程區(qū)208839丙烷儲罐146210乙酸儲罐122111丙烯儲罐130812乙醇儲罐122113裝卸區(qū)1440214分析室1107215變電室164916配電室155217檢修備件1120018壓縮機(jī)房1129419雨水收集池1120020三廢處理1185221公用工程站1120022中控室1125023研發(fā)中心1100024緊急事故池1150025消防池1100026消防水池11500合計(jì)38889編號指標(biāo)名稱單位數(shù)量1廠區(qū)總面積m21298702建構(gòu)筑物占地面積m2388893綠化面積m2194814道路地坪占地面積m2285885地下管線管廊占地面積m2101126建筑系數(shù)%30.07綠化系數(shù)%15.08利用系數(shù)%74.7第三章化工工藝與系統(tǒng)3.1概述3.1.1項(xiàng)目背景本項(xiàng)目是為XXXXXX石化有限公司設(shè)計(jì)的一套年產(chǎn)60萬噸丙烯。本工藝采用丙烷、乙酸為原料，以鉑為催化劑、水蒸氣為稀釋劑，丙烷直接催化脫氫生成丙烯，經(jīng)過急冷、壓縮、干燥、深冷、前脫乙烷后進(jìn)入丙烯精制單元制得純度達(dá)到99.6%的聚合級丙烯產(chǎn)品，深冷分離得到的氫氣，經(jīng)過PSA變壓吸附單元后得到純凈的氫氣，進(jìn)入醋酸乙酯加氫單元，與反應(yīng)精餾得到的乙酸乙酯進(jìn)行加氫反應(yīng)，得到乙醇經(jīng)過預(yù)精餾和萃取精餾得到無水乙醇。本工藝設(shè)計(jì)年產(chǎn)丙烯61.7萬噸，聯(lián)產(chǎn)無水乙醇26.2萬噸。全廠可分為原料預(yù)脫C4工段、丙烷脫氫工段、急冷壓縮工段、氫氣提純工段、丙烯精制工段、酯化加氫反應(yīng)工段、乙醇脫水工段、乙醇精制工段。3.1.2技術(shù)來源本項(xiàng)目工藝采用美國UOP公司Oleflex。3.1.3設(shè)計(jì)范圍本工藝包設(shè)計(jì)包括由丙烷原料生產(chǎn)丙烯的技術(shù)，乙二醇都由總廠提供。工藝包含括丙烷裂解脫氫、丙烯丙烷分離、乙酸乙酯合成、乙酸乙酯加氫、乙醇精制工藝段設(shè)備及其參數(shù)確定。工藝包含括反應(yīng)器的設(shè)計(jì)：丙烷脫氫與乙酸乙酯合成以及乙酸乙酯加氫反應(yīng)器設(shè)計(jì)、選型。工藝包含括分離設(shè)備的設(shè)計(jì)，包括7個(gè)塔設(shè)備的設(shè)計(jì)、選型校核，6個(gè)氣液分離器的設(shè)計(jì)、校核。工藝包含括換熱設(shè)備的設(shè)計(jì)，包括30個(gè)換熱器的設(shè)計(jì)、校核。工藝包含括輸送設(shè)備的選用，包括3個(gè)壓縮機(jī)、22個(gè)泵的選用。工藝包含括能量集成回收利用網(wǎng)絡(luò)、物料集成網(wǎng)絡(luò)。3.2裝置規(guī)模及組成3.2.1工藝生產(chǎn)裝置60萬噸/年丙烷制丙烯聯(lián)產(chǎn)無水乙醇裝置，其中包括：原料脫C4單元、丙烷裂解單元、丙烯精制單元、乙酸乙酯合成單元、乙酸乙酯加氫單元、乙醇-水分離單元以及工藝裝置界區(qū)內(nèi)公用設(shè)施等部分。3.2.2操作時(shí)間8000hr/year四班三運(yùn)轉(zhuǎn)3.2.3原料、產(chǎn)品、副產(chǎn)品規(guī)格表3-1主要原料、輔助物料來源表項(xiàng)目名稱規(guī)格小時(shí)用量年用量來源運(yùn)輸方式原料丙烷95.36%89.98噸72萬噸總廠供應(yīng)管道運(yùn)輸冰醋酸99.8%43.84噸35萬噸XX索普有限公司水運(yùn)運(yùn)輸輔助物料乙二醇99.8%5.70千克45.6噸XXX勝奧國際貿(mào)易有限公司車輛運(yùn)輸丙烯作為工業(yè)品，其等級分為優(yōu)等品、一等品、合格品三個(gè)級別，其規(guī)格和質(zhì)量符合工業(yè)丙烯標(biāo)準(zhǔn)《GB/T7716-2014聚合級丙烯國家標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，其技術(shù)要求見表4-2。表3-2聚合級丙烯國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T7716-2014)指標(biāo)名稱指標(biāo)優(yōu)級品一級品合格品丙烯含量Φ/%≥99.699.298.6烷烴含量Φ/%報(bào)告報(bào)告報(bào)告乙烯含量/(mL/m3)≤2050100甲基乙炔+丙二烯含量/(mL/m3)≤255乙炔含量/(mL/m3)≤51020氧含量/(mL/m3)≤51010一氧化碳含量/(mL/m3)≤255二氧化碳含量/(mL/m3)≤51010丁烯+丁二烯含量/(mL/m3)≤52020硫含量/(mg/kg)≤158水含量/(mg/kg)≤10b雙方商定甲醇含量/(mg/kg)≤1010二甲醚含量/(mg/kg)≤25報(bào)告主要副產(chǎn)品無水乙醇年產(chǎn)26.2萬噸，產(chǎn)品質(zhì)量見表4-2表3-3工業(yè)合成乙醇國家標(biāo)準(zhǔn)（GB6820-1992）項(xiàng)目質(zhì)量指標(biāo)優(yōu)級醇分析純化學(xué)純含量（乙醇）%≥99.899.799.5密度（20℃）時(shí)g/L0.789—0.791與水混合實(shí)驗(yàn)合格合格合格蒸發(fā)殘?jiān)?≤0.00050.0010.001水分%≤酸度（以H計(jì)）（mmol/100g）≤0.020.040.1堿度（以O(shè)H計(jì)）（mmol/100g）≤0.0050.010.03甲醇（CH3OH）%≤0.020.050.2異丙醇（（CH3）2CHOH）≤0.0030.010.053.2.4催化劑表3-4催化劑供應(yīng)表序號名稱需要量來源1丙烷脫氫催化劑114噸/年中國石化北京化工研究院2乙酸乙醇酯化催化劑2.5噸/年中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所3乙酸乙酯加氫催化劑1噸/年中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所4丙炔選擇性加氫催化劑1.2噸/年中國石化北京化工研究院3.2.5公用物料和能量本廠生產(chǎn)需要用到冷卻水、高中低壓蒸汽、冷凍劑、電、氮?dú)?、儀表空氣等公用工程。其中冷凍劑由本廠丙烯乙烯復(fù)迭制冷提供。表3-5公用工程使用公用動力消耗1循環(huán)冷卻水萬噸/年279552中壓蒸汽（4Mpa）萬噸/年137.33低壓蒸汽（0.8Mpa）萬噸/年244燃?xì)庀娜fm3/年1913405年耗電量萬千萬時(shí)/年79313.2.6性能指標(biāo)表3-6本項(xiàng)目產(chǎn)品規(guī)格序號產(chǎn)品名稱單位數(shù)量純度/wt%1丙烯萬噸/年61.799.62乙醇萬噸/年26.2軟件說明本項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用了多種相關(guān)軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)。流程模擬AspenPlusV8.4換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與優(yōu)化AspenEnergyAnalyzerV8.4設(shè)備設(shè)計(jì)與選型塔設(shè)備：AspenPlusV8.4Kg-Tower2.1.513SW6-2011V1.1換熱器：AspenPlusV8.4ExchangerDesignandRatingV8.4SW6-2011V1.1自動控制AutoCAD2014廠區(qū)設(shè)計(jì)AutoCAD2014車間布置PDMS3DmaxAutoCAD2014泄漏擴(kuò)散模型模擬ALOHA5.4.5Risksystem3.2.8標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范(1)《化工工廠初步設(shè)計(jì)文件內(nèi)容深度規(guī)定》（2000年版）及有關(guān)專業(yè)國家標(biāo)準(zhǔn)。(2)《化工建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告內(nèi)容和深度的規(guī)定》(2005年版)及有關(guān)專業(yè)國家標(biāo)準(zhǔn)。(3)《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》、《中華人民共和國勞動安全法》等相關(guān)的國家法律、法規(guī)。(4)發(fā)改投資[2006]1325號《建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評價(jià)方法與參數(shù)》(第三版)。(5)XXX石化年產(chǎn)60萬噸丙烯項(xiàng)目的可行性研究報(bào)告。(6)寧東基地規(guī)劃、當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)政策，當(dāng)?shù)刈匀簧鐣h(huán)境條件。(7)《2016年“東華科技—陜鼓杯”第十屆全國大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競賽設(shè)計(jì)任務(wù)書》。3.3工藝方案比選3.3工藝方案論證本項(xiàng)目計(jì)劃年產(chǎn)60萬噸丙烯26萬噸乙醇，下面將分別對丙烯、乙醇的工藝技術(shù)方案進(jìn)行論證。3.3.1.丙烯工藝技術(shù)方案論證目前我國在產(chǎn)的丙烯裝置，傳統(tǒng)的乙烯路線占33%，丙烷脫氫和煤基路線實(shí)力相當(dāng)，分別占24%和25%。PDH和煤基路線（MTO/MTP）新增產(chǎn)能比較多。烯烴歧化、烯烴催化裂解（OCC）由于原料設(shè)定為含高烴烯含量的碳四來源有限原料供應(yīng)不穩(wěn)定。催化熱裂解（CPP）設(shè)定采用的是石蠟基原油生產(chǎn)的重油，而國內(nèi)大多是非石蠟基原油，原料十分有限。傳統(tǒng)的蒸汽熱裂解（乙烯路線）雖然占供應(yīng)比重比較大，但其主要產(chǎn)物是乙烯而非丙烯，如果要增加丙烯的產(chǎn)量就要犧牲乙烯的產(chǎn)量，考慮到乙烯市場的穩(wěn)定，要想擴(kuò)充國內(nèi)丙烯產(chǎn)能滿足丙烯下游產(chǎn)品的生產(chǎn)需求，就要采用新工藝路線。圖3-12015年丙烯不同路線供應(yīng)占據(jù)比例.生產(chǎn)丙烯常用的工藝技術(shù)方案丙烯生產(chǎn)的常用工藝路線有以下幾種：蒸汽裂解（石腦油制乙烯丙烯）、甲醇制烯烴法（MTP）、丙烷脫氫制丙烯（PDH）、催化裂化（C3/C4裂解）、重烯烴裂解（DCC、CPP、FCC）、烯烴轉(zhuǎn)換（OCT、Superflex）。目前，我國丙烯主要由煉油廠催化裂化裝置、乙烯裝置和PDH裝置，同時(shí)還有少量的丙烯是用催化熱裂解、煤基甲醇制烯烴裝置。我國是一個(gè)石油資源匱乏的國家，供不足需，2015年的對外依存度超過60%。隨著原油對外依存度的提高、化工用油與燃料用油之間的矛盾，以及丙烯生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，乙烯、丙烯的原料供應(yīng)問題越來越突出，僅依賴石油為原料的路線生產(chǎn)丙烯的傳統(tǒng)方法，面臨重重挑戰(zhàn)。下面依次介紹幾種制備丙烯路線：1.蒸汽熱裂解（石腦油制乙烯丙烯）蒸汽熱裂解技術(shù)包括管式爐蒸汽裂解和深冷分離兩部分，原料從輕烴直到減壓柴油、加氫尾油均宜采用該技術(shù)路線。裂解氣分離流程則主要有：順序分離流程、前脫乙烷加氫流程和前脫丙烷加氫流程。順序分離流程即按照組分由輕到重依次首先脫甲烷的流程。（1）國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀及特點(diǎn)Lummus公司流程主要特點(diǎn)：采用熱效應(yīng)高，對原料適應(yīng)性強(qiáng)，乙烯回收率高的SRT-VI爐；采用低壓分離；采用CH4、C2H4二元混合制冷；丙炔加氫采用催化精餾；低壓丙烯精餾塔，和丙烯機(jī)形成熱泵。S&W公司采用U型爐管結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行改進(jìn)使得結(jié)構(gòu)型減小，爐膛溫度均勻。對于處理大量的液體原料S&W公司推薦采用雙輻射段爐膛的爐子，有利于環(huán)保。KBR公司采用SC-1型裂解爐，單程的輻射段爐管，簡單耐用，可以在線清焦，延長運(yùn)轉(zhuǎn)在線率，與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)相比有競爭力。Linde公司近年來發(fā)展了雙塔脫乙烷技術(shù)，采用了乙烯精餾塔開式熱泵與乙烯制冷組合循環(huán)系統(tǒng)，減少投資和能耗。TPL/KTI公司報(bào)價(jià)技術(shù)為TOPKIN，KTI自行開發(fā)設(shè)計(jì)出GK-V裂解爐，降低了烴分壓，提高了烯烴收率。TPL的順序“漸進(jìn)”分離技術(shù)以最小的能耗達(dá)到分離目標(biāo)。我國較早投產(chǎn)的乙烯裝置主要以引進(jìn)外國技術(shù)為主，隨著以CBL北方爐為代表的國內(nèi)裂解技術(shù)的不斷進(jìn)步，在裝置新建和改造中，已經(jīng)有相對數(shù)量投入使用。中國石化工程建設(shè)有限公司（SEI）聯(lián)合國內(nèi)其他科研單位已經(jīng)完成國家科技攻關(guān)計(jì)劃乙烯大型裂解爐開發(fā)。該技術(shù)為：兩個(gè)輻射段共用一個(gè)對流段，裂解爐輻射段采用2-1型爐管；裂解爐可以分爐膛理解不同原料，也可以分爐膛裂解和燒焦。分離采用前脫丙烷加氫分離工藝技術(shù)路線，深冷分離采用低能耗分離技術(shù)LECT。（2）工藝流程以典型的Lummus/ST順序分離技術(shù)為例，乙烯路線裝置工藝流程簡圖圖3-2蒸汽熱裂解乙烯裝置流程簡圖（乙烯路線）2.重烯烴裂解（CPP、DCC、FCC）催化熱裂解CPP（1）生產(chǎn)技術(shù)及特點(diǎn)催化熱裂解技術(shù)是以重油為原料，采用專門研制具有正碳離子反應(yīng)與自由基反應(yīng)雙功能酸性分子篩催化劑，應(yīng)用流化床技術(shù)，在反應(yīng)系統(tǒng)中通過催化裂化、高溫?zé)崃呀狻⑦x擇催化、烯烴共聚、歧化與芳構(gòu)化的綜合反應(yīng)途徑，實(shí)現(xiàn)最大量生產(chǎn)乙烯、丙烯的技術(shù)。CPP由中國石油化工科學(xué)研究院和中國石化工程建設(shè)有限公司共同開發(fā)。采用提升管+床層結(jié)合反應(yīng)器形式；為了提供反應(yīng)所需熱量，劑油比高，一般為20-25（對新鮮進(jìn)料）。為達(dá)到多產(chǎn)低碳烯烴目的，反應(yīng)溫度高，壓力低，同時(shí)降低油氣分壓，注入大量水蒸氣。綜合以上因素，反應(yīng)器出口油氣量約為常規(guī)催化裂化的2.5-3.5倍；采用油氣急冷器快速冷卻高溫反應(yīng)油氣，以減少油氣系統(tǒng)結(jié)焦，由于采用重油或油漿直接冷卻高溫油氣，因此傳熱效率高，油氣壓降小；采用內(nèi)設(shè)環(huán)形擋板和多段蒸汽汽提的汽提段，最大限度除去待生催化劑夾帶的油氣，以提高產(chǎn)品的收率和降低焦炭產(chǎn)率；再生型式采用燒焦罐+床層高效再生型式；兩路再生催化劑路線均設(shè)置新型脫氣罐，采用封閉、整流雙功能的專利結(jié)構(gòu)；設(shè)置外取熱器，保證在較大的范圍內(nèi)適應(yīng)原料油殘?zhí)康淖兓?；裂解氣精制與分離采用前脫丙烷前加氫。（2）工藝流程用催化熱裂解技術(shù)和乙烯分離技術(shù)形結(jié)合生產(chǎn)聚合級乙烯和聚合級丙烯產(chǎn)品。流程簡圖如下。圖3-3催化熱裂解制乙烯裝置工藝流程簡圖催化裂解DCC(1)生產(chǎn)技術(shù)及特點(diǎn)催化裂解DCC采用催化裂化技術(shù)使石油烴類在酸性選擇型沸石多孔催化劑的催化條件下，反應(yīng)生產(chǎn)丙烯和丁烯，并通過二次裂化過程進(jìn)行異構(gòu)化和氫轉(zhuǎn)移等反應(yīng)。其技術(shù)特點(diǎn)是：為提高轉(zhuǎn)化率和多產(chǎn)低碳烯烴，采用低的反應(yīng)壓力和高注汽量的提升管與床層組合反應(yīng)器；第一反應(yīng)器為新鮮進(jìn)料反應(yīng)器，是以最大量生產(chǎn)高烯烴含量汽油為目的，為第三反應(yīng)器提供原料；第二反應(yīng)器為C4餾分和輕汽油回?zé)挿磻?yīng)器，是將熱再生催化劑輸送至第三反應(yīng)器床層，為床層反應(yīng)創(chuàng)造反應(yīng)條件，第三反應(yīng)器為床層反應(yīng)器，產(chǎn)生最大量的丙烯；由于反應(yīng)深度大，需要的反應(yīng)熱量多，所以劑油比為10-20；為達(dá)到多產(chǎn)低烯烴的目的需要降低油氣分壓，反應(yīng)壓力一般低于0.22MPa，并注入占新鮮進(jìn)料約30%的水蒸氣。（2）工藝流程圖3-4DCC裝置工藝流程圖3.烯烴轉(zhuǎn)化（1）.生產(chǎn)技術(shù)及特點(diǎn)1.國外技術(shù)簡述國外比較成熟的烯烴轉(zhuǎn)化制丙烯技術(shù)主要有Lummus公司開發(fā)的OCT工藝和IFT公司開發(fā)的Meta-4工藝。圖3-5OCT工藝流程示意圖OCT選用的原料為來自FCC的C4和蒸汽熱裂解的C4。因此除上述主流程外還需要對原料進(jìn)行嚴(yán)格的處理。圖3-6OCT原料預(yù)處理流程簡圖Meta-4工藝主流程與OCT相似，但是Meta-4工藝采用的Re系催化劑體系；采用的液相固定床反應(yīng)器，反應(yīng)溫度低，一般在20-50℃之間，同時(shí)反應(yīng)壓力只略高于液相蒸氣壓，催化劑連續(xù)再生。OCT工藝由于在催化劑制備及穩(wěn)定性等方面的優(yōu)勢，已經(jīng)得到大規(guī)模工業(yè)推廣應(yīng)用，全球已經(jīng)建設(shè)了多套裝置。而Meta-4僅建立了一套示范裝置，尚未得到工業(yè)應(yīng)用。2.國內(nèi)技術(shù)簡介中國石化上海石油化工研究院和SEI聯(lián)合開發(fā)的S-OMT工藝采用鎢系催化劑體系，反應(yīng)溫度270-330℃、反應(yīng)壓力為2.8-3.3MPa。反應(yīng)器采用一開一備，催化劑在線再生。與外國的工藝相比較，中國的該技術(shù)特點(diǎn)是：采用催化劑為歧化-異構(gòu)化雙功能催化劑，可以在反應(yīng)體系內(nèi)直接將1-丁烯異構(gòu)化為2-丁烯，因此該工藝對C4原料中的2-丁烯/1-丁烯比值無苛刻要求。（2）工藝流程烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)是在金屬氧化物催化劑作用下，通過雙鍵斷裂、易拉和重排將2-丁烯和乙烯轉(zhuǎn)化為丙烯。此外，反應(yīng)碳四原料中通常含有1-丁烯，需要通過堿性氧化物等異構(gòu)化催化劑使1-丁烯轉(zhuǎn)化為烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)所需要的2-丁烯。并且，異構(gòu)化催化劑還能促進(jìn)反應(yīng)中烯丙基的生成，從而促進(jìn)在過度金屬中心上金屬卡賓的產(chǎn)生，使烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)活性更高。主反應(yīng)：烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)H3CHC=CHCH3+H2C=CH2?2H2C=CHCH3雙鍵異構(gòu)化反應(yīng)H2C=CHCH2CH3?H3CHC=CHCH3副反應(yīng)：丙烯+1-丁烯——乙烯+2-戊烷2-丁烯+1-丁烯——丙烯+2-戊烷1-丁烯+1-丁烯——乙烯+3-己烯2-戊烯+1-丁烯——丙烯+3-己烯異丁烷+2-丁烯——丙烯+2-甲基-2-丁烯丁烯臨氫異構(gòu)化反應(yīng)主反應(yīng)：CH2CH-CHCH2CH3——CH3CH=CHCH3CH2=C=CHCH3——CH2=CHCH2CH3CH2CHCH=CH2+H2——CH2=CHCH2CH3CH2=C=CH2+H2——CH3CH=CH2副反應(yīng)：CH2=CHCH2CH3+H2——CH3CH2CH2CH3CH3CH=CHCH3+H2——CH3CH2CH2CH3CH3C(CH3)=CH2+H2——CH3CH(CH3)CH3S-OMT工藝流程簡圖圖3-7S-OMT工藝流程簡圖4.丙烷脫氫（PDH）丙烷脫氫制丙烯工藝原料單一，流程簡單，其經(jīng)濟(jì)性還受到進(jìn)口丙烯與進(jìn)口丙烷價(jià)差的影響。據(jù)國際上已使用丙烷脫氫技術(shù)裝置的國家數(shù)據(jù)顯示：當(dāng)丙烷和丙烯價(jià)差達(dá)到210美元/噸時(shí)，財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率為17%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年價(jià)差平均為558美元，而2015年平均價(jià)差為460美元。由此可見，目前的丙烷丙烯價(jià)格下，國內(nèi)丙烷制丙烯工藝?yán)麧櫹喈?dāng)可觀。該工藝方案優(yōu)點(diǎn)是：裝置流程簡單，產(chǎn)品質(zhì)量高、丙烯產(chǎn)量大、副產(chǎn)品附加值高。缺點(diǎn)為對原料丙烷的要求高：一般在95%以上，含硫量應(yīng)小于萬分之一，高純低硫的丙烷原料主要源自于濕性油田伴生氣，因此，我國丙烷脫氫制丙烯的原料丙烷主要依賴于進(jìn)口。進(jìn)口丙烷主要進(jìn)口丙烷主要來源于美國和中東。丙烷是原油開采副產(chǎn)石油氣（LPG）的主要成分之一，因此價(jià)格和原油價(jià)格有較強(qiáng)的相關(guān)性。但受美國頁巖氣革命的影響，丙烷價(jià)格近年和國際油價(jià)走勢相關(guān)性減弱。丙烷有持續(xù)低價(jià)位運(yùn)行的趨勢。因此，我國丙烷脫氫制丙烯產(chǎn)業(yè)擁有廣闊的前景。該路線的詳細(xì)工藝方案論證參見節(jié)5.甲醇制丙烯烴法（MTP）（1）生產(chǎn)技術(shù)及特點(diǎn)本技術(shù)通過甲醇在催化劑作用下進(jìn)行脫水反應(yīng)生產(chǎn)丙烯、水和其他烴類，然后經(jīng)過分離得到聚合級丙烯，主反應(yīng)如下：預(yù)反應(yīng)：2CH3OHCH3OCH3+H2O+Q主反應(yīng)：nCH3OCH32CnH2n+nH2O+Q預(yù)反應(yīng)溫度：275℃反應(yīng)溫度：400-500℃反應(yīng)壓力：0.15MPa目前采用的催化劑均為分子篩類催化劑。研究表明催化劑粒徑越小，反應(yīng)的烯烴選擇性越高，因此人們致力于合成更小粒徑的納米級分子篩。該工藝反應(yīng)器類型分別為固定床和流化床反應(yīng)器。德國魯奇公司開發(fā)的技術(shù)采用絕熱固定床反應(yīng)器、德國南方化學(xué)ZSM-5催化劑。其反應(yīng)兩步進(jìn)行，原料甲醇首先在預(yù)反應(yīng)器中轉(zhuǎn)化為二甲醚，然后再進(jìn)入主反應(yīng)器進(jìn)行脫水。由于主反應(yīng)放熱量大，考慮到盡量緩和反應(yīng)器中的溫度，反應(yīng)器采用多股進(jìn)料方式。固定床反應(yīng)器存在定期再生問題，所以必須配置備用反應(yīng)器。魯奇技術(shù)的分離部分工藝流程較為復(fù)雜。清華大學(xué)開發(fā)的流化床甲醇制丙烯技術(shù)（FMTP）采用類似FCC裝置的流化床反應(yīng)器和清華大學(xué)開發(fā)的分子篩催化劑，催化劑可連續(xù)再生，克服了固定床的缺陷。（2）工藝流程1.魯奇公司MTP技術(shù)該技術(shù)包括：反應(yīng)與急冷系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)。圖3-8魯奇公司MTP工藝流程簡圖.丙烷脫氫制丙烯工藝技術(shù)方案目前，世界上已開發(fā)成功的丙烷脫氫制丙烯技術(shù)主要有UOP公司的Oleflex工藝、CBI公司的Catofin工藝、Uhde公司的STAR工藝、Snamprogetti的FBD工藝以及Linde、Statoil和Borealis合作開發(fā)的工藝。這五種丙烷脫氫工藝的主要區(qū)別在于催化劑、反應(yīng)器設(shè)計(jì)和催化劑再生方式。目前UOP公司的Oleflex工藝和CBI公司的Catofin工藝，在工業(yè)上使用較多，也較為成功。丙烷催化脫氫生產(chǎn)丙烯的專利技術(shù)有美國UOP公司采用移動床反應(yīng)器、催化劑連續(xù)再生的Oleflex工藝和美國Lummus公司采用固定床反應(yīng)器的Catofin工藝。美國UOP的丙烷脫氫工藝與美國Lummus丙烷脫氫工藝經(jīng)過多年的技術(shù)開發(fā)與工程應(yīng)用，工藝技術(shù)均先進(jìn)、可靠，且各具特點(diǎn)。目前，采用UOP技術(shù)的丙烷脫氫裝置有11套，其中有6套裝置投產(chǎn)；采用Lummus技術(shù)的丙烷脫氫裝置有7套，其中有4套裝置已經(jīng)投產(chǎn)。兩種丙烷脫氫制丙烯工藝大體相同，所不同的只是脫氫反應(yīng)部分和催化劑再生部分。本項(xiàng)目對Oleflex工藝和Catofin工藝進(jìn)行詳細(xì)介紹論證和比選，對其他工藝路線進(jìn)行簡單介紹。1.美國UOP公司Oleflex工藝美國UOP的丙烷脫氫工藝采用移動床，與連續(xù)重整工藝類似，四級連續(xù)反應(yīng)完成脫氫，并有獨(dú)立的再生系統(tǒng)。工藝流程包括反應(yīng)部分、產(chǎn)品回收部分、精制部分和催化劑連續(xù)再生部分。（a）反應(yīng)部分：丙烷原料與富含氫氣的循環(huán)丙烷氣混合，與脫氫反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行換熱，并經(jīng)過進(jìn)料加熱爐加熱后進(jìn)入第一反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)與自上而下流動的催化劑徑向接觸進(jìn)行反應(yīng)，然后經(jīng)中心管由反應(yīng)器下部至第一中間加熱爐加熱，再進(jìn)入第二反應(yīng)器……直至第四反應(yīng)器，并由下部出來進(jìn)入進(jìn)料換熱器與進(jìn)料換熱。由于丙烷脫氫反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)后溫度降低，為了維持必要的反應(yīng)溫度，裝置內(nèi)設(shè)有四臺反應(yīng)器，每臺反應(yīng)器前均設(shè)有加熱爐，以便進(jìn)行“接力”加熱。在含鉑催化劑作用下，生成丙烯。反應(yīng)產(chǎn)物與進(jìn)料換熱器換熱后，送到產(chǎn)品回收部分。（b）產(chǎn)品回收部分反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)冷卻、壓縮及干燥，然后被送到冷凍箱；反應(yīng)產(chǎn)物在冷凍箱內(nèi)部分冷凝，離開冷卻箱的氣體分成兩股：循環(huán)氣和純凈氣，純凈氣是摩爾分?jǐn)?shù)近90%的氫氣，雜質(zhì)主要是甲烷和乙烷。被冷凝的液體送入選擇加氫裝置（SHP），除去炔烴和二烯烴后送到脫乙烷塔，塔頂餾出物送到燃料集氣管，塔底液體泵到下游精餾部分（c）精制部分精制工段是用來回收高純度丙烯產(chǎn)品并分離出丙烷和重質(zhì)烴物料。來自回收部分的脫乙烷塔塔底物料進(jìn)入產(chǎn)品分離塔，塔頂餾出物是純度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為99.5％丙烯，丙烯再經(jīng)過除硫裝置脫硫得到的高純度丙烯產(chǎn)品；產(chǎn)品分離塔塔底物則回流至反應(yīng)工段作為再循環(huán)料使用。（d）再生部分這部分主要目的是在裝置正常操作的情況下，將反應(yīng)器部分來的因結(jié)焦而降低活性的催化劑進(jìn)行再生，恢復(fù)其活性，然后再送回反應(yīng)器，從而使反應(yīng)得以連續(xù)正常高苛刻度進(jìn)行。整個(gè)催化再生一遍需要5-10天。經(jīng)脫氫反應(yīng)而有積碳的待生催化劑，由提升風(fēng)機(jī)來的氮?dú)馓嵘猎偕魃喜康姆蛛x料斗，在此用淘析氣吹去催化劑中的粉末后，進(jìn)入再生器。含有催化劑粉末的淘析氣進(jìn)入粉塵收集器，在此通過布濾網(wǎng)回收粉末，定期將粉末通過收集器底部的收集罐裝桶送往有關(guān)催化劑廠，以回收其中的貴金屬；除去催化劑粉塵的淘析氣經(jīng)除塵風(fēng)機(jī)升壓后又循環(huán)回分離料斗，這樣完成一個(gè)催化劑粉塵回收循環(huán)。在再生器中待生催化劑自上而下經(jīng)燒焦、氯化、干燥、冷卻等過程后離開再生器，經(jīng)過氮封去閉鎖料斗，在閉鎖料斗通過改變不同區(qū)的壓差來控制催化劑循環(huán)量。催化劑出閉鎖料斗后，由氫氣提升至反應(yīng)器頂部的還原區(qū)，將催化劑中由于燒焦而成為氧化態(tài)的金屬還原為還原態(tài)。至此，催化劑完成了整個(gè)再生過程，恢復(fù)其活性，又進(jìn)入了反應(yīng)器，進(jìn)行脫氫反應(yīng)。美國UOP的丙烷脫氫工藝流程圖和再生流程圖見下圖。2美國Lummus丙烷脫氫工藝美國Lummus丙烷脫氫工藝也包括反應(yīng)部分、產(chǎn)品回收部分、精制部分和再生部分。但是在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)完成脫氫-再生循環(huán)，不是獨(dú)立的再生系統(tǒng)。（a）反應(yīng)部分新鮮丙烷原料與來自產(chǎn)品分離塔塔底的丙烷再循環(huán)料和脫油塔塔頂餾出物合在一起作為反應(yīng)器的進(jìn)料原料。原料與反應(yīng)產(chǎn)物在原料-反應(yīng)產(chǎn)物換熱器中進(jìn)行熱交換后再經(jīng)進(jìn)料加熱爐加熱至反應(yīng)溫度，然后送至反應(yīng)器。在鉻鋁催化劑的作用下，生成丙烯。反應(yīng)產(chǎn)物與反應(yīng)器原料熱交換后，送至裝置的產(chǎn)品回收部分。（b）產(chǎn)品回收部分從反應(yīng)器底部出來的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)反應(yīng)產(chǎn)物壓縮機(jī)四級壓縮-冷卻后然后經(jīng)丙烯介質(zhì)，冷卻后的物料進(jìn)入閃蒸罐，閃蒸罐底部物料經(jīng)干燥器干燥后作為脫丙烷塔進(jìn)料，閃蒸罐頂部出來的氣體經(jīng)干燥器干燥后依次經(jīng)過乙烯、丙烯冷卻介質(zhì)換熱后進(jìn)入第一分離罐，第一分離罐底部物料與進(jìn)料換熱后作為脫丙烷塔另一進(jìn)料，第一分離罐頂部氣體進(jìn)與第二分離罐分離產(chǎn)物和乙烯冷卻介質(zhì)換熱后進(jìn)入第二分離罐，第二分離罐頂部氣體（氫氣）換熱后送往PSA裝置，第二分離罐底部物料經(jīng)換熱后作為脫丙烷塔的第三股進(jìn)料。三股進(jìn)料經(jīng)脫丙烷塔后，脫丙烷塔頂部氣體為干氣送往燃料氣管網(wǎng)，底部物料送往精制部分。（c）精制工段精制工段是用來回收高純度丙烯產(chǎn)品并分離出丙烷和重質(zhì)烴物料。來自回收部分的脫乙烷塔塔底物料進(jìn)入產(chǎn)品分離塔，塔頂餾出物是純度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為99.5％丙烯，丙烯再經(jīng)過除硫裝置脫硫得到的高純度丙烯產(chǎn)品；產(chǎn)品分離塔塔底物則回流至反應(yīng)工段作為再循環(huán)料使用。（d）再生部分經(jīng)9min脫氫完成后的反應(yīng)器，先通蒸汽吹掃，吹掃完后，然后通入壓縮空氣（空氣壓縮機(jī)由燃?xì)鉁u輪機(jī)驅(qū)動，燃料渦輪機(jī)透平尾氣用于第一廢熱鍋爐產(chǎn)蒸汽），壓縮空氣先入反應(yīng)器出來空氣換熱，進(jìn)再生加熱器加熱后進(jìn)入反應(yīng)器，然后從反應(yīng)器出來經(jīng)與進(jìn)入壓縮空氣換熱后送往第二廢熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽。通空氣9min后，進(jìn)行真空抽氣，抽氣完后，同氫氣還原，這樣完成整個(gè)催化劑再生過程，又可以給反應(yīng)器內(nèi)通丙烷原料開始脫氫過程。美國lummus丙烷脫氫工藝流程圖和產(chǎn)品回收部分流程見下圖。該工藝反應(yīng)器臺數(shù)多，操作周期短，雖然轉(zhuǎn)化率相對也較高，但是其選用的催化劑為鉻系催化劑，失效后會產(chǎn)生環(huán)境污染問題。3德國ThyssenKrupp工業(yè)公司開發(fā)的STAR(蒸汽活化轉(zhuǎn)化)工藝是首次應(yīng)用氧化脫氫原理制取丙烯的工藝技術(shù)。該工藝把O2加進(jìn)系統(tǒng)中與H2反應(yīng)生成水，反應(yīng)使H2分壓降低，平衡向提高丙烷轉(zhuǎn)化率多產(chǎn)丙烯的方向轉(zhuǎn)變，同時(shí)提供所需要的反應(yīng)熱。反應(yīng):丙烷首先送進(jìn)脫丙烷塔脫除丙烷原料中的重組分(雜質(zhì))。脫出的丙烷餾分被汽化、與蒸汽混合，在進(jìn)入轉(zhuǎn)化反應(yīng)器前進(jìn)行預(yù)熱。轉(zhuǎn)化反應(yīng)器是一種外部燃燒的管式反應(yīng)器，大部分丙烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)都在這里發(fā)生。此后轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的流出物進(jìn)入氧化反應(yīng)器，在此H2與O2進(jìn)行選擇性燃燒。工藝氣體在串聯(lián)的換熱器中被冷卻并回收工藝熱，然后通過壓縮進(jìn)入下一工序。CO2分離:經(jīng)過壓縮的氣體進(jìn)入吸收塔，在塔底用含水哌嗪活化的甲基二乙醇胺(MDEA)溶液洗滌脫除CO2，塔底物降壓放出氣體后返回到吸收塔。從閃蒸塔得到的富CO2溶液送進(jìn)溶劑再生塔，塔頂分出CO2，塔底的MDEA溶液循環(huán)返回到吸收塔。氣體分離:吸收塔的塔頂流出物用分子篩進(jìn)行干燥后進(jìn)入低溫分離系統(tǒng)(冷箱)以分出輕組分。在該系統(tǒng)中也得到富H2氣體，通過變壓吸附(PSA)凈化后就得到高純度H2副產(chǎn)品。分餾:由冷箱得到的液體餾分被送進(jìn)分餾工序。在此通過脫乙烷塔除去輕組分，再通過丙烷－丙烯分離塔就得到聚合級丙烯。分離塔底未反應(yīng)的丙烷進(jìn)行循環(huán)。經(jīng)濟(jì)評估:評價(jià)丙烷脫氫裝置的經(jīng)濟(jì)性能，假定450kt/a聚合級丙烯裝置建在美國墨西哥灣地區(qū)的石化企業(yè)中，不考慮有原料罐和產(chǎn)品罐，估算這樣一套裝置的投資費(fèi)用(總固定投資、運(yùn)營成本和開車費(fèi)用)是4億美元，操作費(fèi)用是770美元/t。該工藝同樣有較多的反應(yīng)器臺數(shù)，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率相對較高，但是流程繁瑣，難以操作，而且通入空氣，有一定的安全隱患。4.三種工藝方案比較表3-7工藝方案比較工藝技術(shù)OleflexCatofinSTAR專利廠商UOPABBLummusPhillipsPetroleum催化劑Pt/Al2O3Cr/Al2O3Pt-Sn/Zn-Al2O3反應(yīng)器個(gè)數(shù)移動床-4絕熱固定床-5固定床（等溫）-8操作方式連續(xù)周期切換周期切換反應(yīng)/再生操作周期連續(xù)25min8小時(shí)（7+1）操作條件溫度℃525-705526-677482-621壓力atm1-30.1-0.73-8稀釋劑氫無蒸汽丙烷轉(zhuǎn)化率（%）406530-40丙烯選擇性（%）908780-90從以上對比中發(fā)現(xiàn)Oleflex工藝具有較少的反應(yīng)臺數(shù)，連續(xù)的生產(chǎn)方式，較高的選擇性和轉(zhuǎn)化率，Oleflex工藝有著成熟的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，工藝流程簡單，安全控制容易；工藝能耗較少，環(huán)保清潔，三廢排放少；本工藝在該技術(shù)基礎(chǔ)上根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)，得到最終工藝催化劑裝填量少和占地面積小而且采用無鉻催化劑，避免了失效催化劑的污染問題。副產(chǎn)得到的氫氣進(jìn)入酯加氫單元，該項(xiàng)目選用的酯加氫工藝具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，副反應(yīng)少，選擇性高，工藝清潔安全，因此選用該工藝方案。.不同技術(shù)方案投資比較1.生產(chǎn)丙烯不同工藝技術(shù)方案投資比較國內(nèi)丙烯產(chǎn)能難以滿足丙烯下游產(chǎn)品的生產(chǎn)需求，傳統(tǒng)工藝又存在著產(chǎn)能不足、能耗較大，特別是石油基丙烯路線，隨油價(jià)波動能力較大，盈利能力堪憂。因此采用新工藝路線制取丙烯是當(dāng)前熱點(diǎn)問題之一。本項(xiàng)目對以下四種新型的催化裂解（DCC）、丙烷脫氫、煤基甲醇制烯烴（MTO）和煤基甲醇制丙烯（MTP）制取丙烯方案進(jìn)行比較論證。建設(shè)投資比較：表3-8建設(shè)投資（折合成單位烯烴）項(xiàng)目建設(shè)投資(元/t烯烴)催化裂解（DCC）3323甲醇制烯烴（MTO）3805甲醇制丙烯（MTP）3969丙烷脫氫（PDH）4097操作費(fèi)用比較：表3-9操作費(fèi)用（折合成單位烯烴）項(xiàng)目操作費(fèi)用(元/t烯烴)催化裂解（DCC）1628甲醇制烯烴（MTO）1481甲醇制丙烯（MTP）1983丙烷脫氫（PDH）1260單位成本比較：表3-10單位成本（折合成單位烯烴）項(xiàng)目單位成本(元/t烯烴)催化裂解（DCC）6348甲醇制烯烴（MTO）6090甲醇制丙烯（MTP）6209丙烷脫氫（PDH）6121從上面三個(gè)表分析得出結(jié)論：丙烷脫氫（PDH）方案建設(shè)投資稍大，操作費(fèi)用低，單位成本低，長期看來，丙烷脫氫項(xiàng)目盈利能力顯著；催化裂解（DCC）裝置投資少，操作費(fèi)用中等，但是單位成本高，不利于長期生產(chǎn)運(yùn)營，主要是因?yàn)槠漭o助材料和燃燒動力費(fèi)用比較高。甲醇制丙烯（MTP）裝置的成本雖然最低、但其操作費(fèi)用高、建設(shè)投資大。主要因?yàn)槲覈F(xiàn)行煤價(jià)低廉，因此選用煤制烯烴有一定的盈利空間。但是煤制烯烴投資大、耗水量大，獲得的盈利水平也沒有計(jì)算生態(tài)環(huán)保成本，且政府對于煤化工項(xiàng)目審批十分謹(jǐn)慎。綜上看來，丙烷脫氫投資額居中，經(jīng)濟(jì)效益顯著，將是未來發(fā)展的重要方向。2.丙烷脫氫不同工藝技術(shù)方案投資比較經(jīng)過節(jié)第1部分的討論，可得到選用丙烷脫氫制取丙烯技術(shù)方案先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)可行，盈利能力強(qiáng)。針對丙烷脫氫工藝，有兩種工藝路線：美國UOP的丙烷脫氫工藝與美國Lummus丙烷脫氫工藝。經(jīng)過多年的技術(shù)開發(fā)與工程應(yīng)用，工藝技術(shù)均先進(jìn)、可靠，且各具特點(diǎn)。本項(xiàng)目通過資料查詢，對比了解Oleflex工藝、Catofin工藝的投資成本。工藝投資，包括了設(shè)備投資，管道及儀表投資，廠房輔助設(shè)備的投資。參考衛(wèi)星石化45萬噸丙烯項(xiàng)目，總投資約20多億。Catofin工藝投資參考天津渤化60萬噸丙烯項(xiàng)目，總投資約37.5多億。表3-11總投資項(xiàng)目總投資(億元)衛(wèi)星石化45萬噸丙烯項(xiàng)目（Oleflex）20天津渤化60萬噸丙烯項(xiàng)目（Catofin）37.5通過查閱資料，對比了Oleflex工藝以及Catofin工藝生產(chǎn)成本。將單位產(chǎn)品丙烯經(jīng)營成本匯總后繪制成表格，具體單位經(jīng)營成本如下：表3-12Oleflex工藝生產(chǎn)成本計(jì)算項(xiàng)目原料單價(jià)金額（元/噸）原輔材料單耗（噸/噸）金額（元/噸）金額（元/噸）丙烷1.227003240催化劑--108能耗電（kW?h/t）2560.65166.4燃料氣(MJ)64302800162冷卻水64164固定成本2910生產(chǎn)成本3740表3-13Catofin工藝生產(chǎn)成本計(jì)算項(xiàng)目丙烷外購丙烷自給原輔材料單耗（噸/噸）金額（元/噸）金額（元/噸）丙烷1.1827003186催化劑--100能耗標(biāo)準(zhǔn)煤0.311000310固定成本3420生產(chǎn)成本3596由表中數(shù)據(jù)可以判斷出，采用Oleflex工藝固定成本較低，但是成產(chǎn)成本略高于Catofin工藝。主要是因?yàn)橐拇罅侩娂叭剂蠚狻Ｍㄟ^查