吉化电石厂6万吨年醇醚配套装置工程设计方案毕业论文Word文档格式.docx
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研究开发新产品
产品方案生产名称:
脂肪酸聚氧乙烯酯生产能力:
20000吨/年(300天/年计)
日生产能力:
66.7吨/日每日批数:
7批批生产能力:
10000Kg
1.4主要原材料规格
表2主要原材料规格
指标名称
规格
EO
外观
透明液体
气味
甜
色号(Pt-Co)
无
密度(0/14℃)
0.894~0.896
含量
99.5WT%MIN
水
0.05WT%MAX
CO2
0.0015T%MAX
酸度(乙酸)
0.012T%MAX
醛(乙醇)
0.01WT%MAX
蒸发残渣
0.01G/100mlmax
脂肪酸
外观(20℃)
白色或微黄色颗粒
密度(80℃)
0.9408Kg/l
水分值
0.2%MAX
羟值
197.2mgKOH/g
碘值
0.8gI2/100gmax
酸值
207±
3mgKOH/gmax
熔点
71.5~72℃
皂化值
211mgKOH/gmax
NAOH
45.0Wt%
Na2CO3
0.30Wt%
Ni
0.040Wt%
Fe2CO3
0.003Wt%
颜色
待确定
工业醋酸
色号
<
30Pt-Co
铁
1ppmmax
甲酸
0.5ppmmax
醛
0.1
醋酸
80Wt%max
0.03max
重金属
4ppmmax
比重(20~30℃)
1.070Kg
水分
20%
APHA
10max
过氧化氢
25%
游离酸(H2SO4)
0.6%
不挥发物含量
0.12
稳定度
95%
导热油
牌号
YD-300
透明
比重
1.01
闪点(开杯)
130kmin
凝固点
-10kmax
0.02mgKOH/gmax
总硫
0.12Wt%
粘度(50℃)
56m^2/s
毒性
低毒
馏程:
50%
25K/min
1.5产品规格
表3产品规格
(C12H24O2)+7EO
期望值
保证值
外观(25℃)
乳白色固体
0.2%MAX
羟值重复性
±
2mgKOH/g
PH(1%水溶液)25℃
5.0~7.0
HLB
12~13
聚乙二醇
0.5
20
50max
1.6生产方法论述
工业上,EO缩合反应是在一定温度下(120~200℃)和压力(0.2~0.6MPA)以及催化剂存在下进行的。
传统的生产方法是带搅拌的釜式反应器中进行的间歇操作。
埃索(ESSO)公司、壳牌(SHELL)公司和国内的生产方法都是如此。
液态环氧乙烷从反应釜下部通入,用搅拌器使其同链起使剂混合,由于反应物间的接触面积小,反应不均匀,在同一反应器中与链起使剂混合的环氧乙烷分子数相差较大。
产品质量较差,副产物较多、反应时间长,反应不好控制,反应热不易导出,反应器的生产能力受到限制,而且因溶解在反应物中的环氧乙烷含量大,它与搅拌器机械转动产生静电往往会产生火灾,甚至发生爆炸事故。
意大利PRESS公司的“汽液接触法”生产技术,彻底改变了传统的生产工艺,其反应器的设计具有生产能力大、反应速度快、产品质量好、生产安全等优点。
属于世界前列,其特点如下:
(1)提高了反应器的反应效率,(通常是釜式反应器的3~5倍)和生产能力。
同时由于起使剂与环氧乙烷的反应面积增加,使反应速度快而均匀,再反应过程中反应分子有着基本相同的增长速度。
因此,最终产品聚酯的分子量分布较窄,副产物也明显减少。
由于反应速度快,生产周期短,制得的聚酯色泽好,无须进行脱色处理。
而且,批量之间有着良好的重复性,从而保证了产品质量。
(2)PRESS没有机械传动部件,这就消除了釜式反应器因机械传动部件转动而产生的静电以及在填料函处泄露EO,从而提高了装置按全性。
(3)PRESS反应器反应速度提高很快,因此,生产成本大幅下降,工程消耗亦低于传统方法。
1.7工程总定员
表4工程总定员
生产人员
非生产人员
总定员
备注
技术人员
行政人员
管理人员
聚酯生产装置
157
173
分析化验
25
设备维修
30
仓库
15
班车司机
12
汽车库
17
铁路维修信号
11
合计
278
298
2聚酯装置平面布置及运输量
2.1设计依据
(1)1989年9月吉化公司设计院勘探队实测的1:
1500地形图。
(2)1990年7月吉化公司设计院勘探队编制的环氧乙烷工程地质勘察报告。
(3)设计基础资料:
土壤最大冻土深度:
1.8米,土壤设计冻土深度:
1.7米
全年主导风向:
西南风,夏季主导风向:
东南风
年平均风速:
3.4m/s,年平均降雨量:
668.4mm
日最大降雨量:
119.30mm,地震裂度:
7度
2.2聚酯装置场地布置
在吉化电石厂空地上,距离吉化电石厂150米,装置东侧留有“八五”规划的乙二醇生产车间预留地,南侧紧靠龙山北路,在它以南30米处有吉铁路,西北角为EO生产装置,西侧为EO辅助街区。
北侧为EO主罐区。
另外,距离吉铁路南侧50米处设有醇醚铁路装卸台和仓库。
醇醚装置占地2.86公顷,场地地形西高东低,最低海拔191.12米,初见水位高183.57~185.31米,静止水位高185.01~185.9米。
2.3总平面布置
2.3.1总平面布置的确定
本着节约用地的要求,在设计中注意运用近期结合既紧凑又要符合生产工艺和安全要求。
尽可能装卸物料线,缩短送给醇醚装置的EO管线,因此,装置布置在EO街区的东南侧,北侧有EO产品罐区,南侧有本装置铁路装卸平台,并且于吉哈铁路路接轨。
东侧有“八五”规划内乙二醇装置预留地,这样既能满足近期的生产要求,又能计划的使用土地。
2.3.2界区明确,工艺流程通畅,安全合理
聚酯装置分为三部分:
(1)主生产装置区:
该区有醇醚生产装置主厂房、综合楼、原料和产品罐区,集中布置在一个区域内,体现了工艺流程合理,节约用地的原则。
(2)生产辅助区:
该区以原料准备和产品包装为主,设有仓库机修和叉车等辅助设施。
(3)铁路装卸区:
该区设有铁路小包装、大包装、原料槽车解冻站。
2.3.3执行规范标准
(1)《建设设计防火规范》GBJ16-87
(2)炼油化工设计防火规范YHSO1-7
(3)工业、企业标准轨铁路设计规范TJ12-74
2.4工厂运输
2.4.1运输方式及运输量
本装置采用铁路和公路运输两种方式,凡是外运的产品和由内地购买的原料均由铁路运输,铁路年运输量78900吨,除了铁路大包装和解冻罐用管道运输外,其余的一律汽车运输,汽车年运输量38100吨。
表5运输方式及运输量
运入(出)
运输量及运输方式
吨/年
形态
包装方式
铁路
公路
水路
液粉块
散装桶
运入
22230
10100
液块
袋桶
运出
57000
28000
79230
38100
2.4.2铁路运输
铁路运输设计需要一条专用线,从厂西部铁路专用线上引入,共需三条铁路装卸线:
一条用于小包装;
一条用于大包装;
另外一条用于解冻站,总长1500米。
铁路采用P43铁轨,6组9号岔道,槽车的数量选择按照化工部30A-8的计算规定共需20台,槽车型号G60不锈钢罐车,信号共计8组,信号建筑面积348平方米,机车于其余车辆均由吉化公司统一调配。
表6铁路运输装卸表
货物名称
运入或运出地
货运量吨/年
车辆数
装卸方式
脂肪醇
抚顺
15300
解冻
大连
2600
脂与醇
1400
硬脂酸
长岭
1100
其它
外购
1300
产品
哈尔宾
19467
槽车
北京
9730
13
火车
2.4.3公路运输
汽车运输按取货制,满足厂内运输和消防要求,道路布置成矩形道路网,宽有4、6米两种。
倒运车的数量根据运量决定,选用9吨栽种汽车5台,职工通勤用鞍山产AK6941性大客车一量。
氢氧化钠、醋酸的汽车由厂家自备,同时本设计考虑建设车库一座,建筑面积393.75平方米,车库地点和维修设备由厂家统一调配。
表7公路运输量表
装车卸车地
运输量
日装车辆(台)
运距
(公里)
自备车备注(辆)
厂内
129
HAC
82
原料
6400
醇醚车间
空桶
吉化
3500
47
袋
制桶
3技术经济分析
3.1生产规模及产品方案
本套装置生产规模为20000吨/年。
3.2建设投资
总投资19913.3万元,其中外汇561.95万美元,投资方向调节税32.29万元。
表8用款计划表
单位:
万元人民币
用款名称
用款总额
利率%
第一年
第二年
基建期利息
外汇贷款
4669.8
9.63
1067.9
1601.8
1994.87
企业配汇
5903.4
8.46
1475.8
1475.9
2265.79
省信投资款
4207.2
1051.8
1614.8
自筹资金
5100.6
1275.1
1275.2
投资方向调节税
32.29
12.9
19.37
合计
19913.3
占全部投资的比例%
24.5
27.2
29.5
3.3聚酯装置技术综合经济指标
表9聚酯装置技术综合经济指标表
序号
单位
数量
一
设备规模
吨
27000
二
原料及动力消耗
10285.71
18514.29
冷却水
1933864.2
新鲜水
519100
蒸气
1185.58
电
万度/年
266
氮气
标准立升
616740
仪表空气
1282800
三
总投资
万元
四
产品平均单位成本
元/吨
10289
五
产品年总成本
万元/年
29632
表10年总成本表
项目
消耗定额
价/元
年成本
一原料消耗
12941.10
1000
12940.11
20021.20
7007.42
NaOH
68.57
650
4.457
102.86
2300
23.658
汽油
48
1620
7.773
机油
4.6
8750
4.025
16805.626
二公用工程
0.08
15.471
0.25
12.98
5585.58
63
35.19
2100
55.86
标立/年
0.15
9.251
标立升/年
1202800
0.07
8.989
137.741
工人工资
58.75
四车间经费
折旧费
819.49
大修费
545.18
车间管理费
229.55
车间成本
26431.557
六
企业管理费
2900.55
七
工厂总成本
29332.107
八
销售费用
330
九
销售成本
29632.107
十
固定成本
4853.52
3.4利润率及利税率
销售收入:
20000×
1.4=28000万元。
税率:
10.7%
税金:
28000×
10.7%=2996万元。
利润:
28000-14576.6-2996=10427.4万元。
利润率:
利润/总投资=10427.4/19913.3=52.36%
利税率:
(销售收入-成本)/总投资=(28000-14576.6)/19913.3×
100%=67.4%
3.5盈亏平衡分析
F-年固定成本:
4853.32万元。
S-单位产品售价:
49000万元。
V—单位产品可变成本:
24778.59万元。
WB—WB=F/((S-V)/35000)=4853.52×
35000/(49000-24778.59)=7013.06吨。
3.6经济分析意见
经财务分析,该项目正常年份,年销售利润为14043.893万元,投资利润为70.52%,投资利税率为97.26%,外汇贷款偿还期为4年,全部贷款偿还期为5年。
上述指标说明本项目有较好的经济效益和较强的贷款偿还能力。
4工艺
4.1生产制度
年操作日:
300天(7200小时)日生产批数:
7批
年生产能力:
20000吨/年产品名称:
脂肪酸聚氧乙烯酯
生产班次:
三班
4.2工艺流程叙述
4.2.1反应部分
1.原料的加入:
图3意大利PRESS第三代乙氧基化工艺流程
2.开始准备
(1)加入催化剂
催化剂由贮槽加入反应器,经过计量泵,把催化剂溶液自贮槽出口管送入出料线。
为了避免催化剂中的水分蒸发,加入碱催化剂时,循环回路上温度应维持在70~80℃。
催化剂的量根据泵的自动计量。
(2)脱水
反应过程中水的存在可以导致PEG的生成,为了尽可能降低PEG的含量,必须将水除去。
(3)反应
在链起始剂与EO反应之前,必须用氮气吹扫。
被催化了的链起始剂在反应回路中的换热器中被加热到反应起始温度120℃。
在流量、温度、压力控制下向反应器中通入EO,即可开始反应。
反应热通过反应回路换热器移出。
导热油由导热油循环泵通过导热油冷却器用循环水冷却。
反应压力围400~500kPa。
操作温度为120~185℃。
反应温度由自动阀控制,通过来自导热油加热器的热导热油和导热油冷却器的冷导热油的比率来调节。
在EO加入量达到反应配方要求时,EO进料阀自动关闭。
此时,仍有少量EO存在于汽相中,以及液相中。
因此,保持反应物料循环,熟化一段时间,直到氧化物全部反应为止。
熟化过程中氧化物反应完成情况可以由反应器的残余压力来检查。
在设定的熟化时间内保持物料循环,并控制反应温度,到反应器的压力不在变化时,即可认为反应结束。
反应结束后,反应器中的剩余气体首先排入废气处理单元,然后在真空下脱气,产品温度直到120~140℃时,用反应循环泵卸入中和釜内,管道中剩余产品用氮气吹扫。
4.2.2中和部分
未中和产品在注入产品槽之前必须进行中和,冷却。
它包括:
A.末中和产品卸料:
末中和产品从反应回路送至中和釜中,当中和釜达到最低液位,中和搅拌器启动。
B.汽提:
末中和产品中仍然含少量氧化物,这些残余物通过在搅拌状态下抽真空脱出。
C.中和:
液体中和剂自中和计量槽,用泵注入中和釜,加入酸的量可以由贮槽的液位减少自动计算出,当酸的量加入到量后,D.C.S软件自动停止酸泵。
D.最终冷却:
在搅拌的状态下,向反应器通入冷却水,使乙氧基化产品冷却到输送的温度(70~90℃)。
E.卸料:
最终中和产品由泵送到最终产品罐。
乙氧基化产品通常先贮存,然后装入槽车或桶装。
4.2.3废气处理单元
下述排放废物被送到排放单元,EO/PO存贮单元正常操作排放废物;
乙氧基化单元正常操作排放废物。
气体自碱洗塔底部进入,碱吸收液在泵作用下经碱洗塔、反应器、贮槽不断循环。
在碱催化剂的存在下控制EO/PO反应和生成PEG,使吸收液中PEG的浓度不断提高。
通过控制反应器的温度使塔的温度保持恒定。
从碱洗塔出来的气体进入酸洗塔,再此,残余的EO转化为PEG,由酸洗塔出来的气体放入大气,酸洗塔内的酸溶液由泵循环。
为了保证排放单元始终处于备用状态,泵必须连续进行,以上操作均由D.C.S软件自动控制。
5自动控制
5.1设计依据
(1)据“吉化公司EO及醇醚项目的可行性研究报告”。
(2)据工艺专业提出的自控制条件。
(3)根据6万吨/年醇醚合同,合同量:
91JLCL/50098。
5.2采用的标准规范
由卖方提供的基础设计和详细设计按合同规定执行卖方标准,配套设计均按化工部设计标准。
5.3控制原则
(1)本装置由意大利PRESS公司引进,D.C.S软件集中控制,控制室的面积为13.2×
7.2平米。
(2)配套工程均采用常规仪表,分别设置在原料准备控制室,产品包装控制室,罐区控制室,各自分别集中控制。
5.4仪表选型
(1)本设计除引进设备外,全部采用电动型仪表。
采用4-20UA.DC或1-5V.DC的标准信号。
(2)测温元件全部采用PT100的电组体。
(3)变送器选用吉化仪表厂的电动FC系列。
(4)二次表选用吉化仪表厂的电动型。
(5)所有调节阀,切断全部采用气动阀。
(6)为保证计量的准确性,槽车计量选用质量流量计。
5.5动力供应
5.5.1仪表用电源
(1)仪表用电由电气专业提供双回路220+10%.50HZ的电源。
(2)D.C.S系统采用UPC供电。
(3)仪表用电容量23kW。
(4)供电等级:
二级。
5.5.2仪表用气源
(1)用空气压缩要求:
尘粒—10hm;
油含量---15ppm;
露点—40℃
(2)就地仪表采用小型空气过滤减压阀单独处理的供气方式。
(3)供气量仪表用气取自仪表空气压缩站,气源压力0.8mPa,用气量为:
300m3/h。
6土建
6.1设计依据
(1)上级审批的可行性研究报告、文件、合同等,详细文号。
(2)国家现行设计规范、规定、标准。
(3)各专业提供的设计条件。
6.2气象条件
(1)温度(℃)
最高温度36.6,最低温度-40。
(2)湿度
夏季室外相对湿度66%,年平均湿度70%
(3)风
平均最大风速27m/s,基本风压450Pa,全年主导风向:
西南风。
(4)降雨量
最大降雨量119.2mm,最小降雨量25mm。
(5)室外土壤冻结深度
最大冻结深度1.90m,基础埋量深度1.70m。
6.3地质资料
地势平坦,岩土工程地质分类为二级,属第四纪岩层,主要由粘土、沙卵石层组成,地质土层自上而下分为:
填土层:
厚0.5~3m。
粘土层:
厚8~8.8m。
砂层:
厚1~3m。
石层:
厚8.3~15m。
地下水为层间水,水位标高为183.8~185.6m,地下水对混凝土基本无腐蚀。
6.4主要建筑材料
主要建筑材料列表如下:
表10主要建筑材料一览表
砖
MV7.5
MV10
水泥
一般采用425#
以下普通硅酸盐水泥
钢筋
级
钢材
3#钢
焊条
E-45型
E-50型
屋面保温材料
沥青珍珠岩
容重R—350KG/M
毛石
不低于MV20
玻璃
3MM后的普通白净玻璃
6.5采用标准图
所有物体和配件优先采用现行国家有关标准图,当不能完全满足时采用吉林省标准图和本院标准图。
6.6建筑结构设计
(1)
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