化工设计大赛醋酐初步设计说明书.docx
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化工设计大赛醋酐初步设计说明书
第一章总论6
第一章
1.1项目概况
醋酐，又名乙酸酐，无水乙酸，是一种重要的有机化工原料，化学性质非常活泼，主要用于制造醋酸纤维素、醋酸纤维漆、醋酸塑料、不燃性电影胶片，香烟过滤嘴和塑料制品等；在医药上用于制备合霉素、地巴、阿司匹林等；在染料工业中用于生产分散深蓝HGL、分散大红S-SWEL、分散黄棕S-2REC等；在香料工业中用于生产香豆素、乙酸龙脑酯、葵子麝香、乙酸柏木酯、乙酸松香酯、乙酸苯乙酯、乙酸香叶酯等。
此外，醋酐还可用于制备漂白剂、乙酰化剂、脱水机和聚合反应的引发剂等，用途十分广泛。
本项目为山西阳高醋酐合成股份有限公司年产8万吨。
建址于山西
1.2设计依据
1、化工工程设计相关规定。
2、国家经济、建筑等相关政策。
1.3设计指导思想
坚持设计工作的科学性和公正性。
严格执行国家、部门和项目所在省、区、市颁布的标准、规范、规定，认真贯彻“工厂布置一体化，生产装置露天化，公用工程社会化，引进技术国产化”的基本设计原则。
1.4产品方案
本厂产品主要有：
醋酐氢气
表14-1产品方案
产品名称
本厂规格
国家规定
产量（万吨/年）
单价（元/吨）
醋酐
摩尔分率=0.999
工业级
8
6500
氢气
工业级
0.4
40000
1.5主要原材料、燃料规格及其消耗量
表1-5-1主要物料规格及消耗
序号
项目
规格
数量（万吨/年）
1
原料
1.1
甲醇
工业级
5.5
1.2
炭
工业级
5.5
1.3
水
5.5
1.4
碘化钾
工业级
0.0006
2
公用工程
2.1
蒸汽
190℃
31.68
65-85℃
0.67
2.2
冷冻水
-25℃
32.87
1.6全厂综合经济技术指标
表16-1综合经济技术指标
序号
指标名称
单位
数量
1
设计规模
醋酐
万吨/年
8
氢气
0．4
乙醛
0.85
2
年操作日
日/年
300
3
原料及辅助材料消耗
万元/年
9531.55
4
工厂用地面积
平方米
50000
5
建筑面积
平方米
10053.6
6
总定员
人
134
7
总投资
万元
10936.47
8
全厂总产值
万元/年
18450
9
产品年总成本
万元/年
1404.38
10
投资回收期
年
4
11
全投资净现值
万元
9268.21
12
贷款偿还期
年
4年2个月
13
盈亏平衡点
%
12.93
第二章产品营销
2.1营销战略目标
根据深入的市场调查和缜密的目标市场分析，根据SMART（明确、可测量、可行动、现实的和具有挑战性）原则制定公司的营销目标。
总目标：
良好的经济效益、社会效益和知名度的提升。
分目标：
经济效益：
每年销售。
社会效益：
树立绿色、环保形象，引领消费新潮流。
2.2营销策略
2.2.1产品定位与策略
我厂生产的醋酐产品定位于采用有利于环境保护的新原料，而且原料价廉易得、成本低、可大规模生产，生产流程短、产品质量好、能耗低、三废排放少。
因此在产品的优质方面我厂是有绝对优势的。
对于消费者来说，最重要的是性价比要高，由于我厂采用的醋酸甲酯羰基合成法，是目前醋酐生产的先进技术水平，不仅成本低而且又稳定的产品质量，优越的性能特征、专利产权优势。
2.2.2定价策略
我厂采用的是醋酸甲酯羰基合成法，相对于其他工艺来说成本低廉，而且我们生产的醋酐质量好，作为一个中小型企业且处于初创期，我厂的首要目的就是迅速进入市场，获得一份份额，以实现逐渐稳定的现金流，因此为了更好的打入国内国际市场我们的定价稳定在6500元/吨左右。
2.2.3营销方式
2.2.3.1直接销售渠道
直销方式是我公司采用的主要销售方式。
以“直销”为主是基于公司行业的特殊性，而且公司处于成立初期，很多方面还不够成熟，处于建立客户网络的阶段。
分销网络还不健全，因此主要采用直销，这样既可以保证良好的客户关系，又可以有时间逐步建立完善的分销网络。
等到公司逐步步入正轨，有了一定的知名度之后再适当的发展其他营销渠道。
2.2.3.2分销渠道
选择好的分销商不仅可以提高公司产品的销售额，更可以拓展产品的销售范围，在很大程度上提升公司品牌。
在以直销为主要渠道的同时，我们将根据不同地域的经济发展程度、对产品的需求量、交通运输的便利性以及分销商之前销售同行业产品的经验，来选择那些从前就已经有成熟的销售渠道的分销商，这些分销商相对来说专业性更强、队伍稳定、热情高。
2.2.4促销策略
一个新成立的公司要为大家了解，必要的宣传手段是必不可少的，除了广告宣传，一个更重要的手段就是要进行网络宣传。
网络是21世纪的一个象征，它的到来很大程度上改变了我们的生活方式。
因此，网络营销非常重要，首先要做的就是建立公司自己的网站，并安排相关人员进行维护，并将自己公司在搜索引擎上注册，并在有影响力的网站上做电子广告来提高知名度，从而让大家熟悉你的公司，你的产品。
第三章化工工艺
3.1工艺方案的选择
3.1.1醋酐的性质
性状无色透明液体，有刺激气味，其蒸气为催泪毒气。
有强烈的乙酸气味。
味酸。
有吸湿性。
折光率极高。
溶于氯仿和乙醚,缓慢地溶于水形成乙酸。
与乙醇作用形成乙酸乙酯。
低毒，半数致死量（大鼠，经口）1780mG/kG。
易燃。
有腐蚀性。
勿接触皮肤或眼睛，以防引起损伤。
有催泪性。
醋酐的主要物理性质见表1
表3-1-1醋酐的主要物理性质
相对
分子量
熔点/℃
沸点/℃
闪点/℃
折光率nd
相对密度
自燃点℃
102.09
-73
139
54
1.3904
1.080
400
3.1.2醋酐的主要合成方法
醋酐的合成方法有很多，主要有：
乙烯酮法、乙醛氧化联产法、醋酸甲酯羰基合成法。
3.1.2.1乙烯酮法
乙烯酮法工艺流程复杂，副反应多，能耗大，但由于技术相当成熟，我国普遍采用，反应方程式为：
CH3COOH→CH2=C=O+H2O
CH3COOH+CH2=C=O→（CH3CO）2O
乙烯酮法工艺中醋酸转换为醋酐分二阶段进行：
首先醋酸脱水转化为乙烯酮，为吸热反应，反应热约35.1kcol/mol。
乙烯酮产率最高的最佳反应温度为730℃~750℃，醋酸的转化率为85％~90％。
然后是分离气体乙烯酮与醋酸反应转化为醋酐。
在第二阶段反应中，乙烯酮的选择性为100％。
3.1.2.2乙醛氧化联产法
乙醛氧化联产法一般都在液相中进行，联产品是醋酸，反应发程式为：
CH3CHO+O2→CH3COOH（过氧乙酸）
CH3COOH+CH3CHO→（CH3CO）2O+H2O
（CH3CO）2O+H2O→2CH3COOH
此法流程简单，工艺成熟，但装置腐蚀严重，消耗指标较高。
3.1.2.3醋酸甲酯羰基合成法
醋酸甲酯羰基合成法具有流程短、产品质量好、消耗指标低、“三废”排放少等优点，代表了当前醋酐成产的先进技术潮流，国外普遍采用此生产技术，反应方程式为：
CH3OH→CH3COOH→CH3COOCH3
CH3COOCH3+CO→（CH3CO）2O
醋酸甲酯羰基合成法有液相羰基合成法和气相羰基合成法两种，由于气相羰基合成法不必从羰化反应中回收催化剂，故生产装置的投资比液相羰基合成法低。
3.1.3工艺优缺点的比较
乙烯酮法、液相羰基合成法、气相羰基合成法是目前生产醋酐常用的方法，此三种生产工艺的技术经济分析见表1。
表1醋酐技术经济分析
工艺路线
乙烯酮法
液相羰基合成法
气相羰基合成法
产品规模，kt/a
227
227
227
投资，百万美元
162.8
96.4
93.5
产品成本美分/kg
原料
19.2
17.2
16.5
公用工程
7.3
1.5
2.4
可变费用
26.5
18.7
18.9
折旧费用
11.2
6.8
6.6
净生产成本
44.7
30.4
29.96
由表1可知，乙烯酮法生产醋酐投资较大，成本较高，原料费用和公用工程消耗较高，折旧费用也较高。
同样规模的醋酐生产装置，乙烯酮法为投资1.63亿美元，而液相羰基合成法为0.96亿美元，仅为乙烯酮法的60％；同时液相羰基合成法的净生产成本也仅为乙烯酮法的68％。
目前虽然生产醋酐的方法仍是乙烯酮法为主，但由于乙烯酮法750℃左右的裂解温度常常会引起反应管结炭而阻塞，而且该法的能耗也较高，故未来必将被醋酸甲酯羰基合成法取代。
随着羰基合成催化剂的不断开发利用，羰基合成技术必将大大向前推进一步。
无论是装置的投资还是生产成本都会有所下降，是羰基合成法醋酐生产工艺更具有吸引力。
3.1.4本厂使用工艺
由上表各种工艺优缺点的比较总结出，醋酸甲酯羰基合成法中的气相羰基合成法的更有利于生产醋酐，减少能耗，降低投资等等
本分厂决定采用气相羰基合成法合成醋酐。
3.2工艺流程
3.2.1反应原理
3.2.2工艺流程简图
3.2.2.1反应工艺
固体催化剂加入列管式反应器中，固体催化剂采用铹和碘催化剂两种。
将甲醇和一氧化碳按摩尔比为1:
1进入反应器，在中温中压下经催化剂反应，反应的副产物回收利用或净化排放。
3.2.2.2分离工艺
3.3本厂工艺条件的选择
3.3.4反应压力
3.3.5苯溶液的浓度
3.3.6催化剂
碘化钾
3.4全厂物料能量衡算
见附录相关章节
3.5中央化验室
3.5.1原料和产品的分析测试方法
第四章总图运输
4.1设计依据
4.1.1采用的法规和标准、规范
（1）原化工部文件《化工企业总图管理规定》；
（2）《化工企业总图运输技术规定》HG/T20649-98；
（3）《建筑设计防火规范》GBJ16-87（2001版）；
（4）《工业企业总平面设计规范》GB50187-93。
4.1.2设计基础资料
4.2设计范围
厂内总平面布置、竖向布置、交通运输设计。
4.3厂址概况
龙泉工业园区位于阳高县城南部8公里处，紧傍京包铁路、大张公路和正在建设的天大高速公路，西距大同市区36公里。
2008年6月，园区被确定为山西省循环经济试点园区;2010年，与大同的装备制造业园区、医药园区、塔山循环经济园区、左云的煤化工园区成为大同市重点扶持建设的五大园区，正在成为大同资源型城市转型发展、承接产业转移的重要平台。
2008年9月，市政府专门出资聘请中国城市规划设计研究院对工业园区进行规划设计，规划总面积26平方公里，涉及王官屯、下深井、大白登3个乡镇的7个行政村。
规划目标：
资源节约、高效产出的省级循环经济示范园区。
职能定位：
煤化工产业发展基地、新型能源开发基地、材料加工生产基地、废气物再生利用基地。
空间结构布局：
“一核二轴七区”，“一核”即以中心生态绿化景观公园为核心，“二轴”即建设以白登河生态绿化景观、东西向隔离绿化带生态景观为十字相交的生态主次轴线，“七区”即化工产业区、能源产业区、材料产业区、静脉产业区、物流区、生活区、服务区。
近年来，通过开放招商，已经引进一批科技含量较高、市场前景看好、产业关联度紧密、高效节能环保、符合循环经济发展要求的项目，总投资32.38亿元，现已完成投资15.26亿元。
山纳合成橡胶有限责任公司年产3万吨氯丁橡胶、大同天岳化工有限公司为氯丁橡胶异地技改配套回收甲苯这2个项目已经建成;恒源化工有限公司年产2万吨片碱项目、瑞鑫塑业有限公司年产5000万条编织袋等3个项目正在建设;山纳公司年产3万吨氯丁橡胶二期扩建项目、大同市晨昀特种合金有限公司建设年产10万吨锰合金项目、银湖供水公司工业污水处理及中水回用这3个项目已经开展前期工作;2500t/d熟料新型干法水泥生产线项目正在进行招商。
这些项目全部建成投产后，年可实现销售收入30.90亿元，实现利润4.72亿元，上交税金4.02亿元。
另外，中国蓝星集团投资30亿元年产10万吨TDI项目、同煤钢铁公司投资135亿元300万吨钢铁项目、大同化纤有限责任公司投资6亿元年产8万吨化纤整体搬迁等一批有投资意向的项目也将陆续落户园区。
争取用5年左右的时间，园区实现年销售收入100亿元，逐步打造成资源节约、高效环保的一流循环经济示范园区和环境优美、生态园林式新型工业发展基地。
4.4总平面布置
4.4.1总体布局
厂区为布置矩形，东西方向长为250m，南北方向长为200m，总面积为50000m2。
厂的四周是一条宽大的主通道，通向厂内的各个地方，四通八达。
4.4.2布置理念
以人为本，达到环境与生产的和谐——厂区四周种植有各种植物：
洋槐、国槐、柳树、榆树和葡萄树还有一些适合在当地生长的其他植物，保持厂区的空气清新，环境优美。
在行政楼前还有一个大型的圆形喷泉，可供员工休息与欣赏。
致力把工厂打造成一个现代化的公园式的工厂。
运输线路“一”字形布置——厂内车辆不允许掉头逆向行驶，在厂的西面开有两扇门专供货车通过。
使得厂区的运输井然有序。
消防站位置佳——消防站与车间和储罐区都相近，并且位于主道边上，交通极是方便，在危险发生时能近水救近火。
一、生产区与辅助生产区
生产区在厂区的西北面，生产辅助区在厂区的西南面。
生产区主要分成两部分：
合成车间和精馏车间。
生产辅助区主要包括化验楼，机修楼，工厂总变电所，仓库，公用工程站，消防站，锅炉房。
在仓库的北面是储罐区，它的西面是一条围绕厂区的主干道，西墙开有两扇门，便于仓库的原料等与储罐区的产品快速畅通的运输。
储罐区由两个储量300m3立式圆筒形固定顶储罐，四个储量500m3立式圆筒形固定顶储罐，二个储量500m3立式圆筒形固定顶储罐，一个储量300m3立式圆筒形固定顶储罐。
储罐区设有防火、防静电、防雷等措施；同时在精馏车间设有高压防水系统。
罐区的其他空间种植草坪。
仓库的两边是装卸台，便于货物的装卸。
仓库的南面是机修楼与工厂总变电所。
变电所设在厂区的边缘，便于高压进线与低压出线。
消防站位于厂区的东边，配有消防停车场。
位于贯穿厂区东西的主干道旁，并且离生产车间和储罐区都很近。
锅炉房位于厂区的东北角，处于厂区的下风向，旁边设有堆煤场和蓄水池。
还有一块草坪，也可作为预留地。
工厂的中心有中心控制室和冷冻站公用工程站和空压站，与生产车间和精馏车间并列。
二、行政生活区
行政区位于厂区的南面，厂区大门的西部，处在上风向。
行政楼周围是大量的绿化带，前面是一个大型的广场，广场中央是一个圆形的喷泉池，周围是草坪于鲜花。
是整个厂区看起来就像是一个美丽的公园。
为工人提供良好的工作环境。
在行政区的东面分别是食堂、医疗室、职工宿舍。
保证员工的日常生活，尽量使他们工作的舒适，舒心。
三、厂区道路
厂区设有四个出口，南北各一个，在西面还开有两扇供物流进出的门。
其中南面的门主要供人员进出。
厂区的周围围绕着一圈主干道，与东西向和南北向的主干道联通，厂区内也有公路相连，没有死角。
4.4.3绿化布置
厂区进行了充分的绿化，首先在所有的建筑物的四周植有草坪，其次在行政大楼的前有一绿化地。
4.5技术经济指标
表4-5-1技术经济指标
序号
名称
单位
数量
1
厂区占地面积
50000
平方米
2
建筑占地面积
10053.6
平方米
3
道路面积
19432
平方米
4
建筑系数
20.1
%
5
利用系数
58.97
%
6
绿化系数
12.33
%
全厂货物运输量及运输方式的确定见下表。
表4-5-2全厂货物运输量及运输方式
4.6全场运输定员
表4-6-1全场运输定员表
部门
定员
基本工资（万元/年）
总经理
1
20
总工程师
1
15
副总经理
2
14
办公室
总经理助理
2
10
干事
5
5
人事部
经理
1
10
干事
5
5
财务部
经理
1
10
出纳、会计
5
5
市场部
经理
1
10
副经理
1
8
业务员
10
5
生产部
经理
1
10
车间主任
2
8
合成车间
15
3
精馏车间
15
3
监测中心
10
3
维修中心
5
3
研发部
经理
1
10
员工
4
5
审计部
经理
1
10
员工
2
5
供应部
主管
1
8
员工
5
3
保卫部
主管
1
10
保安
15
1.5
后勤部
经理
1
8
后勤人员
10
1.5
运输部
经理
1
3
驾驶员
9
2
总计
134
214
4.7工厂运输
4.7.1厂内运输
厂区内每条道路都与主干道连通，设有四个大门，南北各一个，西面有两个供货流通过的门。
厂内内部所有的道路最窄处超过5m，可允许检修车辆的通行，同时，消防车能够迅速的抵达失火地点。
4.7.2厂外运输
运输地图
三废处理
本厂产生的污染少，几乎是零排放。
对废气可采用高烟囱排放，扩散稀释。
对于水污染要厂区集中，便于统一集收到污水处理厂。
通过改进操作、加强管理、提高操作工人的素质来减少污染的排放。
第五章布置与配管
5.1设计范围
合成，精馏车间装置设备布置，工厂管网铺设，管网公称直径计算。
5.2车间装置设备布置
5.2.1精馏车间
5.2.1.1整体布置
车间半露天布置，分2层，以减少投资和维修费用。
根据流程方向，车间采用一字形布置，按照顺序依次是常压提浓塔、加压精馏塔、常压精馏塔。
北面设置楼梯。
物料走向如图绿线所示。
5.2.1.2精馏车间各类设备布置
1、塔设备
所有的塔设备为半露天，用裙座支承安装于基础环上。
与塔设备相关的设备如冷凝器、回流泵等按轴线就近布置，减少管线占地。
三个塔成组布置，位于同一轴线上冷凝器布置在二层。
2、换热器
产品物料的冷凝器置于一层吸收塔的附近，便于出管。
3、泵
精馏车间的泵出口轴线对齐，减少管道铺设的难度，泵之间的距离在1200mm，方便检修。
5.2.1.3精馏车间布置图
1、车间平面图包括：
各个平台俯视图共2张，装置区的范围、方位，尺寸和坐标。
2、车间立面图包括：
精馏车间立面图1张，塔设备立面图1张，各层的相对标高，设备编号。
5.2.2合成车间
5.2.2.1整体布置
合成车间采用半封闭式二层结构。
5.2.2.2合成车间布置图
1、车间平面图包括：
两层俯视图共2张，装置的方位，尺寸。
2、车间立面图包括设备立面图1张，各层的相对标高，设备编号。
3、详见工艺设计施工图内合成车间平面立面图。
5.2.3吸收车间
5.2.3.1整体布置
5.2.3.2合成车间布置图
4、车间平面图包括：
平面图共1张，装置的方位，尺寸。
5、车间立面图1张，相对标高，设备编号。
6、详见工艺设计施工图内合成车间平面立面图。
5.3管路布置
在化工企业中，除各种公用系统管网外，许多物料原料、半成品和成品也利用管道输送，因而厂区内有庞大复杂的工程技术管网。
工程技术管网的布置、铺设方式等总是对工厂的中平面布置、竖向布置和工厂建筑群体以及运输设计产生影响。
因此，合理的进行管道布置是至关重要的。
工厂管道布置的目的是避免各专业管网之间的拥挤和冲突，确定合理的间距和相对位置，使它们与工厂总体布置相协调，并减少生产过程中的动力消耗，节约投资、节约用地，保证安全，方便施工和检修，便于扩建。
5.3.1管路布置的工作内容
1、确定各类管网的铺设方式。
在确定铺设方式时，除按规定必须埋设地下的管道外，厂区管道应尽可能布置在地上，并按照条件采用集中管架或管墩铺设，以节约投资，减少占地和便于施工、检修。
2、确定管道走向和具体位置，即确定管道坐标或相对尺寸。
3、协调各专业管网，避免它们之间的拥挤和相互冲突。
5.3.2管道布置的原则和要求
工厂管道布置要尽可能达到技术上和经济上的合理。
具体要注意以下各点：
1、一般宜平直铺设，与道路、建筑、管线之间互相平行或成直角交叉。
2、应满足管道最短，直线铺设，减少弯转，减少与道路、铁路的交叉和管线间的交叉。
3、为了压缩管道占地，应利用各种管道的不同埋设深度，由建筑物基础外缘至道路中心，由浅入深地一次布置，一般情况下，其顺序是，弱电电缆、电力电缆、管架、给水管、循环水管、雨水管、污水管、照明电杆（缆）。
4、管道不允许布置于铁路线路下面，并尽可能布置于管道外面，只在施工顺序许可的条件下或者布置有困难的情况下，可将检修次数较少的雨水管，污水管埋在道路下面。
5、管道不应重叠布置。
6、干管应靠近主要使用单位，并应尽量布置在连接支管最多的一边。
7、地下管道可布置在绿化带下，但不允许布置于乔木下面。
8、应考虑企业的发展可能，预留必要的管线位置。
9、各种管道间的相互关系及它们与建、构筑物、公路、铁路的关系应保证满足下列要求；管道敷设，修建检查井，膨胀伸缩节等所要求的间距；翻修时不至损坏相邻管道或建、构筑物基础，不妨碍公路、铁路的正常通行；不至发生管内液体冻结，管道受机械损伤，电流损害地下构筑物，管道损坏时液体冲刷或侵蚀建构筑物基础，污水污染生活饮用水，易爆炸或有毒气体深入下水道、管沟、地下室，易挥发的液体及电缆收到热力管道的作用易变热，损害地面绿化等现象；尽可能满足机械化施工，而又不使邻近的管道，建构筑物、铁路、公路遭受损坏。
10、管道交叉时的避让原则是：
小管让大管；易弯曲的让难弯曲的；压力管让重力管；软管让硬管；临时管让永久管；施工量小让施工量大的管；新管让旧有管。
除此之外，管道敷设应该满足各有关规范、规程、规定的要求。
地下管道之间，地下管道与建筑物之间的水平（垂直）净距应符合下表要求。
表53-1管架与建筑物、构筑物之间的最小水平间距
建筑物、构筑物名称
最小水平间距/m
建筑物有门窗的墙壁外缘或突出部分外缘
3.0
建筑物无门窗的墙壁外缘或突出部分外缘
1.5
铁路（中心）
3.75
道路
1.0
人行道外缘
0.5
厂区围墙（中心线）
1.0
照明及通信杆柱（中心）
1.0
注：
1、表中间距注明外，管架从最外边线算起；道路为城市型时，自路面边缘算起，为公路型时，自路肩边算起。
2、本表不适用低架式、地面式、及建筑物支撑式。
3、火灾危险性属于甲、乙、丙类的液体、可燃气体与液体石油气介质管道与建筑物、构筑物之间最小水平间距应符合有关规范的规定。
表53-2架空管道、管架跨越铁路道路的最小垂直间距
名称
最小垂直间距/m
可燃气体与液化石油气管道
6.0
其他一般管线
5.5②
道路（从路拱算起）
5.0③
人行道（从路面算起）
2.2/2.5④
①表中间距除注明者外，管线自防护设施的外缘算起，管架自最低部分算起。
②架空管道、管架跨越电气化铁路的最小垂直间距，应符合有关规范规定。
③有大件运输要求或在检修期间有大型起吊设备通过的管道，应根据需要确定，困难时，在保证安全的前提下可减至4.5m。
④街区内人行道为2.2m，街区外人行道为2.5m。
5.4管子直径的选择
可由常用流体速度计算管径。
根据流体在管内的常用速度，可用下式求取管径：
式中d――管子直径（m
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