年产10万吨环氧丙烷项目反应工段毕业设计论文.docx

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年产10万吨环氧丙烷项目反应工段毕业设计论文

本科生毕业设计

题目：

年产10万吨环氧丙烷项目—反应工段

院系：

化学工程学院

专业：

化学工程与工艺

班级：

化工1108班

学生姓名：

指导教师：

论文提交时间:

2015年06月

论文答辩时间：

2015年06月

毕业设计（论文）任务书

化学工程与工艺

化工1108班

学生：

毕业设计（论文）题目：

年产10万吨环氧丙烷项目

毕业设计（论文）内容：

年产10万吨环氧丙烷工程设计

毕业设计（论文）专题部分：

年产10万吨环氧丙烷工程项目的反应工段设计

起止时间：

2015年3月---2015年6月

指导教师：

签字2015年3月8日

教研主任：

签字2015年3月8日

学院院长：

签字2015年3月8日

摘要

环氧丙烷是除聚丙烯和丙烯腈，丙烯衍生物以外的第三大丙烯衍生物，是重要的基本有机化工原料。

主要为聚醚多元醇，非离子型表面活性剂，碳酸丙烯酯和丙烯的生产。

是一种重要的精细化工产品的原料，广泛应用于汽车，建筑，食品，烟草，医药和化妆品等行业。

随着聚氨酯工业的飞速发展，聚醚多元醇等衍生物国产化率将大幅提高，环氧丙烷的需求量仍会有较大的增长，我国环氧丙烷的供需将仍很紧张。

随着世界丙烯和聚醚多元醇市场价格的起伏变化，国内外PO产品的竞争将更加激烈。

本设计项目的投产不仅缓解我国PO的市场缺口，并且为其下游产品提供了丰富的原料来源，顺应产业的发展趋势，有很好的市场前景。

化学反应方程式：

本项目采用固定床反应器的工艺流程，由于PO合成反应是放热反应，反应放热很大，采用一般的绝热床反应器反应温度不易控制，因此，使用固定床反应器在外设换热器的方法来取走反应热，以保证温度始终保持在最佳温度附近，用Aspen模拟反应器以及换热器生产结果。

并且用CAD绘制换热器结构图。

关键词：

环氧丙烷，反应工段，固定床反应器，Aspen模拟

Abstract

Propyleneoxideisthethird-largestpropylenederivativeexceptpolypropyleneandacrylonitrile,propylenederivatives,isanimportantbasicorganicchemicalrawmaterials.Mainlypolyetherpolyol,nonionicsurfactant,propylenecarbonateandpropyleneproduction.Rawmaterialsisanimportantfinechemicalproducts,widelyusedinautomotive,construction,food,tobacco,pharmaceuticalandcosmeticsindustries.

Withtherapiddevelopmentofindustrialpolyurethane,polyetherpolyolsderivativelocalizationwillgreatlyincreasethedemandforpropyleneoxidewillstillhavealargergrowth,supplyanddemandofpropyleneoxidewillstilltense.Thefuture,asChinahasbegunnewproductioncapacity,withtheupsanddownsoftheworldmarketofpropyleneandpolyetherpolyolsprices,domesticandinternationalcompetitionwillbecomemoreintensePOproduct.CommissioningoftheprojectisnotonlytoalleviateourPOgapinthemarket,andprovidesarichsourceofrawmaterialsfordownstreamproducts,followthedevelopmenttrendoftheindustry,havegoodmarketprospects.

Chemicalreactionequation:

Thisprojectusesafixedbedreactorprocess,becausethePOsynthesisreactionisexothermic,exothermicreactionisverylarge,generallyadiabaticbedreactorisdifficulttocontrolthereactiontemperature,therefore,theuseofafixedbedreactorintheperipheralheatexchangerthewaytotakeawaytheheatofreactioninordertoensurethatthetemperatureisalwaysmaintainedatnearoptimumtemperature,withtheAspensimulationreactorandheatproductionresults.AndheatexchangerconfigurationdiagramdrawnbyCAD.

Keywords:

propyleneoxide,reactionzone,fixedbedreactor,AspenSimulation

第一章项目总论

1.1项目名称及背景

1.1.1项目名称

以丙烯为原料HPPO法设计年产10万吨PO项目反应工段。

1.1.2项目背景

环氧丙烷是除了聚丙烯和丙烯腈以外的第三大丙烯衍生物,是重要的基本有机化工原料。

主要用于聚醚多元醇、非离子表面活性剂、碳酸丙烯酯和丙二醇的生产。

是精细化工产品的重要原料,广泛应用于汽车、建筑、食品、烟草、医药及化妆品等行业。

2004-2010年这6年间是国内环氧丙烷新扩建装置投产最为集中的时期。

截至2010年我国环氧丙烷产能达到168.4万吨年由于部分规模较小的氯醇法装置受制于国家环保政策和原料丙烯的缺乏开工率较低，2010年实际产量仅约110万吨。

目前我国有20多家环氧丙烷生产企业其中产能较大的有中海壳牌、山东滨化、锦化氯碱、天津大沽石化、山东金岭等，中石化镇海炼化和利安德共建万吨年环氧丙烷装置于2010年6月投产后成为世界和中国最大的环氧丙烷/苯乙烯联产装置。

随着聚氨酯工业的飞速发展，聚醚多元醇等衍生物国产化率将大幅提高，环氧丙烷的需求量仍会有较大的增长，我国环氧丙烷的供需将仍很紧张。

2011年初上海高桥石化8万吨/年环氧丙烷装置永久性关闭，氯醇法工艺的环保问题使得未来产能扩张有限环氧丙烷长期供需偏紧的趋势确定。

目前国内部分环氧丙烷生产企业，如山东东大、淄博永大、山东金岭、南京金浦锦湖、江苏钟山化工等计划扩产；此外一些新建项目也在计划中，如山东海化、烟台万华、亨斯迈等环氧丙烷衍生品项目也在积极规划中。

就国内来看，未来几年PO下游产品的消费有一定程度的增长。

国内聚醚多元醇发展相对较平稳,年消耗增长率约为5%,来年聚醚行业新投产、扩产项目较多。

而其需求增长速度放慢，因此国内生产能力将远远大于需求,即聚醚开工率依旧不会太高,竞争将变得更加激烈；未来几年国内丙二醇的国产化率将大大提高,进口货源将逐渐被国产化替代,PO的需求增长率将有小幅增长。

未来，随着中国新增生产能力的陆续开工，随着世界丙烯和聚醚多元醇市场价格的起伏变化，国内外PO产品的竞争将更加激烈。

欧洲、南北美洲、非洲和澳洲变化不大，亚洲PO产品的流动将更加频繁，价格波动也将更加剧烈。

要销往韩国、中国和中国台湾，近年来减少了对中国的出口，而增加了对韩国的出口。

我国环氧丙烷进口主要集中在江苏和浙江两省，占全国进口量的85.8%，其中江苏省进口量最大，占62.5%。

江苏省既有一统聚氨酯制品有限公司南京红宝丽股份有限公司江苏钟山化工有限公司等下游聚醚及聚氨酯企业，又有较多的贸易仓储商，如常州市新华石油化工储运有限公司、张家港越洋实业有限公司等。

因此该地区环氧丙烷进口量一直高居全国首位。

2005年以来随着聚氨酯工业进入新一轮发展期，上游原料环氧丙烷需求增长进一步加快。

2007年我国环氧丙烷需求增长率高达18.7%，为近年来需求增长的峰值。

2008年国内环氧丙烷表观消费量达到103.8万吨，但下半年以来由于受金融危机的影响，市场消费量增长趋缓；2009年随着国内经济复苏，下游聚醚需求旺盛，环氧丙烷表观消费量达到128.9万吨/年增至146.6万吨/年。

本项目的投产不仅缓解我国PO的市场缺口，并且为其下游产品提供了丰富的原料来源，顺应产业的发展趋势，有很好的市场前景。

1.2项目概述

本项目是为宁夏神华煤业集团设计年产10万吨PO的子集团。

1.3设计依据和原则

1.3.1设计依据

本项目所编制的《可行性分析报告》

《化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定》（2005）

《常用危险化学品的分类及标志》（GB13690-92）

《工作场所有害因素职业接触限值》（GBZ2-2002）

化工行业相关设计规定

宁夏回族自治区人民政府关于高新技术产业集群发展规划的通知（宁政发[2008]135号）

《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国劳动保护法》的相关法律、法规

1.3.2设计原则

1、项目建设遵守国家的各项政策、法令和法规，符合国家的产业政策、投资方向及行业和地区的规划，贯彻有关部门的颁发标准和规范合理安排建设周期，严格控制工程建设项目的生产规模和投资；

2、采用成熟而先进的工艺生产技术，确保操作运行稳定、能耗低、三废排放少、产品质量好；

3、在保证工艺生产安全、可靠的前提下，尽可能利用国产化的设备、材料，并控制投资在合理范围内；

4、严格遵守现行消防、安全、卫生、劳动保护等有关规定、规范，保障生产安全顺利进行和操作人员的人身、卫生安全；

5、注重环境保护，生产过程中减少“三废”排放，同时采用行之有效的“三废”治理措施，贯彻执行“三废”治理、“三同时”的原则；

6、坚持“社会经济效益、环保效益和企业经济效益并重”的原则，按照国民经济和社会发展的长远规划，行业、地区的发展规划，在项目调查、选择中对项目进行详细全面的论证；

7、产品生产和质量指标符合国家和地方颁发的各项相关标准；

1.4原料及产品方案

本项目主要原料为丙烯和双氧水，反应溶剂为甲醇，丙烯由神华煤业宁夏集团提供，双氧水由厂址附近的几家造纸厂以较低的价格以管道输送，另外溶剂甲醇由市场购得。

本项目是以丙烯为原料HPPO法为宁夏神华煤业集团设计年产10万吨PO项目。

1.5厂址概况

1.5.1宁东重化工基地发展概况

宁东重化工基地是宁夏惟一的国家级化工基地，经过多年发展，已形成了能源、化工、机电、建材四大支柱产业。

开发石化产业副产物资源，是项目一体化的最好体现，具有得天独厚的资源优势。

1.5.2宁东重化工基地条件

宁东重化工基地的总规划用地面积7.5平方公里，主要由两块组成。

拥有国家西部大开的战略