年产十万吨苯甲酸设计说明书Word下载.docx
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3.地形、地质和气候条件满足建厂要求；
4.厂址应有良好的交通运输条件，具有良好的铁路和公路运输路线以及港口码头；
5.厂址应有良好的水源，能够满足工厂的生活用水和工业用水需要；
6.厂址应尽量靠近热电供应地，尽量满足工厂的供电供热要求；
7.尽量要有污水处理厂或排污河流，满足工厂排水要求；
8.厂址选择还应综合考虑建设成本和营运成本问题。
2.2选择方案
我们通过前期调研和资料搜集初步考虑以下两个备选厂址：
我们前期通过调研和搜集资料，初步确定以下几个备选厂址
1.山东省东营市垦利县双河镇村
2.山东省东营市垦利开发区
✧方案比较
两者都拥有的要求：
1.原料方面和运输方面
环渤海经济区与黄河三角洲经济区的结合部，也是海路连接东北和中原两大经济区的重要通道，紧靠县城的胜利黄河大桥是连接胶东半岛与京津唐地区的交通枢纽，随着利津黄河公路大桥通车和东营黄河大桥建设，将形成“三桥飞架黄河天堑”的格局；
青垦路、辛河路、永莘路等3条省级干线公路在县城交汇。
垦利距北京、天津、青岛、济南分别为400、300、250、200公里，距东营市东、西城各15公里，是东营三点组团式中心城市的北支点。
垦利县地处胜利油田腹地。
胜利油田原油总产量的45%出自垦利地下。
滨海地区浅层卤水盐矿储量丰富，适宜发展盐田面积12万油气资源丰富，石油地质储量为18.72亿吨，探明储量15.48亿亩，占全省4.5%。
土地资源丰富，全县土地面积331万亩，其中，耕地47.5万亩，宜开发的荒碱地70万亩，人均占有土地面积位居全省之首。
此外，黄河每年携沙造陆3万亩，是全国唯一能“生长”土地的县，是中国沿海土地后备资源最多、农业开发潜力最大的地区。
全县海岸线长达89.75公里，滩涂面积52万亩，黄河入海口处有机质含量丰富，成为山东的“黄金海岸”、“百鱼之乡”。
饲草资源丰富，在黄河尾闾新生代上，生长着近百种野生天然牧草和百余种野生药材，初级管理草场20.9万亩，其他宜牧草地42.5万亩。
全年生产原油290.51万吨，交油量283.48万吨，均完成年计划的100%;
工业产气量13600万立方米，交气量完成9700万立方米，分别完成年计划的100.9%和100%;
探明地质储量107万吨，新增预测地质储量2478万吨;
综合含水率稳定在94%左右，成本控制在预算指标之内。
2.水资源
淡水资源充足，黄河流经全县109.5公里，年径流量317亿立方米，坑、塘、沟、库遍布全县，被称为“千库之县”，总蓄水能力达1.33亿立方米。
3.地域位置
垦利县属黄河冲积平原，地形沿黄河走向，自西南向东北倾斜，地面坡度为万分之一。
西南部最高，海拔11米，东北部最低，海拔2.5米，绝大部分地区在海拔6～8米之间。
主要地貌类型有4种。
微斜平地，占87.1%；
河滩高地与缓岗，占2.1%；
浅平洼地，占0.4%；
海滩与滩涂地，占10.4%。
两者都符合建设一个化工厂，所需要的交通，石油资源，水资源，劳动力等方面的要求。
但山东省垦利开发区还具备以下优点：
这里还有以下优势：
一具有良好的区位优势。
这里是环渤海经济区与黄河经济带的重要接点，处于连接中原经济区与东北经济区、京津唐经济区与胶东半岛经济区的枢纽位置，北距天津港90海里，东距龙口港72海里，距大连港122海里，与日本、韩国隔海相望。
东营港等深线密集，是渤海湾泥质海岸建设深水大港的天然良址，是环渤海从龙口至黄骅长达1000公里海岸线上的区域性重要港口，是黄河三角洲高效生态区的中心港，在渤海湾西南岸及黄河三角洲港口布局中占据重要位置。
二是具有便利的交通优势。
东营港经济开发区出渤海湾与国内外各港口相通，与各大城市都有高等级公路连接，距济南、青岛只有2小时里程，距北京、天津分别为3.5小时、2.5小时里程。
高速公路已与国家高速公路网连接，环渤海高等级公路正在加快建设。
通港铁路即将入区，将成为环渤海铁路大通道的重要一站。
东营机场正在实施4D级改造，将建成区域性支线国际机场，目前可直接飞往北京、上海等地，改建完成后即可开通到国内各大城市的航班。
三是具有丰富的资源优势。
胜利油田80%的石油地质储量和85%的产量集中在东营，已探明石油地质储量48亿吨、天然气地质储量2300亿立方米，原油年产量稳定在2700万吨左右。
岩盐储量5882亿吨，卤水储量9.5亿立方米，地热储量750亿立方米。
淡水资源丰富，黄河在东营市境内全长138公里，年平均径流量228亿立方米，全区可利用淡水资源总量1.17亿立方米，可支撑大规模开发建设和产业发展的需要。
四是具有充足的土地空间优势。
是我国东部沿海地区后备土地资源最多、开发潜力最大的地区之一，规划范围内全部为尚未开垦的国有荒碱地，成方连片，没有耕地，不涉及“三农”,环境空间容量大，适宜发展各类临港产业，特别是石油化工产业，在沿海地区土地资源十分紧张的情况下，东营港经济开发区丰富的土地资源，将为各类产业发展提供坚实保障。
五是具备充足的人力资源优势。
东营市境内的石油大学拥有大量的高素质人才，可以为港区项目需要的技术、管理人才提供坚强支撑。
胜利油田具有大量专业技能熟练、管理经验丰富的人才，东营市境内的中等专业学校，都可为港区项目提供熟练员工。
据统计，东营市每万人拥有科技人员10.3人，比山东省平均水平多2.8人；
现有各类技术人员11万人，其中中级技术职称以上达3万人，所占比例高于全国平均水平。
六是具有良好的发展环境优势。
国家、山东省、东营市正在加快推进黄河三角洲高效生态经济区开发建设，东营港经济开发区被确定为龙头和优先发展区，是国家级石油化工产业区，东营港是全省区域性综合型重要港口，面临千载难逢的发展机遇，为广大客商在东营港经济开发区投资兴业提供了更加优良的发展平台。
东营市委、市政府对东营港经济开发区的建设高度重视，在政策、资金、服务方面给予大力扶持，根据有关规定制定了更加优惠的政策。
目前中海油、大唐国际、海科化工等一批具有较大国际国内影响的项目相继落户港区。
七是具有良好的服务环境优势。
建成区达到了供水、供电、道路、通讯、排水等条件。
开发区实行“封闭式管理、开放式经营”，管委会具有市级经济管理权限，各种服务机构健全，为客商提供规范高效的“一条龙”全方位服务。
任何部门未经管委会批准，不允许到区内企业乱检查、乱收费和乱罚款。
投资者可以放心、安心、舒心地进行生产和经营。
综上比较，我们选择了山东省东营市垦利开发区。
2.3项目地址现状及建设条件
项目厂址：
山东省东营市垦利开发区
2.3.1气候条件
本项目所在地区垦利县属于温带大陆性季风气候，四季分明，雨热同季，光照充足。
四月下旬-十月平均气温为21.1度，四月下旬平均温度15.6度，7月下旬-8月上旬平均气温为26.7度，但在7月下旬到8月上旬会出现几天连续高温。
主要气象条件如下：
（1）气温
年平均气温12.5℃
极端最高气温36.1℃
极端最低气温-11.7℃
（2）降水
年平均降雨量539～582mm
多年年均蒸发量1897.1～2049.4mm
最高潮位3.75米，淹没高度一般在2.5～3.5米
河流数量达10条，纵观全省
（3）冻土
全年最大冻土深度360mm
（4）日照
历年平均日照时数2416.9h
历年平均日照百分率60%
（5）风速
历年平均风速3.3m/s
（6）风向
历年平均风向为东风或东北风
（7）气压
历年平均气压101.7-101.8kPa
夏季平均气压100.3kPa
2.3.2地质条件
项目区地质发育完全，主要有片麻岩和石英砂岩。
项目区成土母质为片麻岩、石英砂岩石风化物，土壤质地为砂壤土，土壤类型为棕壤，土层瘠薄，多在20-30cm之间，石砾含量大，沾粒少，团粒结构差，通气、通水性强。
根据国家地震局《中国地震烈度区划图》，本项目所在区为8度烈度区，本项目所有建筑物均按国家工程抗震设计规范执行。
2.3.3建设条件
本规划依据国家和山东省、东营市的有关法律、法规、规范进行编制。
主要依据为：
（1）《中华人民共和国城市规划法》
（2）《山东省开发区总体规划编制暂行技术规定》1998.8.6（3）《东营市城市总体规划》东营市政府，1998.5（4）《东营经济开发区国民经济和社会发展第十个五年计划纲要和2010年目标展望》，东营经济开发区管理委员会，2001.9（5）《黄河三角洲绿色产业示范区总体规划（2001-2010），东营市人民政府，2001.4》（6）《黄河三角洲（东营）高效生态经济发展规划（2001-2010），东营市人民政府，》2001.6
1.经济方面
1998年，实现国内生产总值17.4亿元，是1983年的8.6倍；
其中第一、二、三产业增加值分别为5.8亿元、8.59亿元和3亿元，比上年增长23.6%、13.8%、16.9%。
三次产业比例为33.3：
49.4：
17.3。
全社会固定资产投资总额3.4亿元；
社会消费品零售总额5.1亿元；
地方财政收入7666万元，支出11768万元；
金融年末存款余额和贷款余额分别为20.66亿元和9.68亿元。
农民人均纯收入2403元，城镇居民可支配收入4820元。
在这个地区工业有采盐、石油加工、建筑建材、纺织、木材加工、食品加工、造纸印刷、酿酒、化学原料及化学制品制造、机械制造、金属冶炼及压延加工等行业，拥有105家企业，其中国有企业26家、集体企业65家、个体私营企业10家、外商及港澳台投资企业4家。
有乡镇企业59家，工业从业人员10163人。
1998年，实现工业总产值36.4亿元，利税1.85亿元，利润1.13亿元。
骨干企业有：
垦利石化总厂是国家大一型企业，从事石油制品、玻璃棉及微细玻璃棉、白酒、米酒的制造和发电、供热等。
有职工1309人，年产值3.4亿元、利税2902万元。
垦利县化肥厂是国有中型企业，主要生产合成氨、甲醇、农药、磷肥等。
有职工250余人，年产值2214万元、利税106万元。
2.政治方面
山东垦利经济开发区以促进招商引资工作和推进开发区建设为目标，创新招商机制，拓展招商渠道，实现了园区经济的跨越式发展。
地理位置
3.土地面积
2006年，围绕全县工作大局，紧密联系当地工作实际，坚持以配套完善红光渔港建设、提升渔港功能为重点，以养殖新技术推广、新品种引进和旅游业开发垦东办事处党工委书记翟向军办事处主任翟向军位于黄河以北，西、北部与利津县、河口区交界，东临渤海，土地面积550平方公里，约占全县版图总面积的四分之一（不包括河口区内的十几万亩飞地），全部是国有土地，海岸线长约30公里。
4.地质储量
东营市渔政监督管理处红光管理站（简称渔政站）共有渔政检查员9名，所辖海岸线长100余公里，共有在册渔船421艘，9516马力。
全县现有耕地43万亩，林业用地47万亩，牧草地54万亩。
黄河发源于海拔4830米的青海巴颜喀拉山的约古宗列曲，流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南和山东九省区，最后在垦利县注人渤海，全长5464公里，流域面积约76.2万平方公里
2.3.4东营市垦利开发区简介
垦利经济开发区始建于1992年，1995年被省政府批准为省级开发区，规划控制区面积51.13平方公里，建成面积18平方公里。
兴隆街道办事处于2009年8月3日被省政府正式批准成立，辖16个行政村，23个自然村，农村人口5200人，辖区面积79.6平方公里。
2010年，垦利经济开发区与兴隆街道办事处合署办公，实行“一套班子两块牌子”的管理模式。
目前辖区已入驻企业171家，其中规模以上企业21家，初步形成了以石油装备、汽车配套材料、精细化工、农副产品深加工、新能源、新材料为主的产业格局。
近年来，按照全力打造新兴产业先行区、高端产业聚集区的目标定位，不断加大基础设施配套建设力度，累计投资46亿元，构建了“十横九纵”的道路框架，基础设施配套达到了“九通一平”。
开发区2006年荣获“山东省开发区发展进步奖”，2009年开发区综合经济指标跃居省级开发区30强，2012年，垦利经济开发区被山东省经信委认定为“山东省高端石油装备产业园”，2012年实现工业总产值、销售收入、利税、利润分别达到202亿元、197亿元、29亿元和26亿元，同比分别增长36%、36%、33%和31%；
全社会固定资产投资达到46亿元，同比增长44%；
公共财政预算收入完成1.46亿元，同比增长28.9%；
农民人均纯收入预计达到1.3万元，同比增长25%。
第三章化工工艺设计
3.1设计概述
化工设计过程典型的合成过程是“洋葱模型”，反应器是系统内唯一使原料变成产品的设备，是整个过程的核心首先要对反应器进行设计；
反应器的设计决定了后续分离与再循环系统所要解决的问题，则紧随反应器之后的是分离与再循环系统；
反应器和分离与再循环系统确定了过程中的大部分设备和设备的负荷，为后续的换热网络提出了约束条件，所以之后是换热网络的合成，换热网络完成之后，自身系统所不能满足的冷、热负荷要通过公用工程来满足。
图3—1“洋葱模型”图
化工过程系统的合成指导理论源于Rudd.Powers.Sirrda在《ProcessSynthesis》中提出的过程合成策略。
下图的“洋葱模型”形象直观的表征了这一理论过程的层次与结构。
一般步骤如下：
表3-1化工过程合成步骤
序号
合成步骤
过程操作
1
消除分子类型上的差异
化学反应
2
通过匹配源和汇分配产品
混合与分流
3
消除组成差异
分离
4
消除温度、压力和相态差异
温度、压力及相态变化
5
集成目标：
将各操作结合成单元过程
综合上述两种设计模式，结合设计工程中的实际时间和进度安排，初步得到设计思路如下：
图3-2化工过程合成步骤图
基于以上理论的指导，通过查阅文献资料，加上我们对环氧丙烷的生产工艺的调查研究，借助流程模拟软件AspenPlus的物性数据与计算，我们对本项目进行了深入的分析与讨论。
3.2工艺流程的选择
目前国内外苯甲酸的生产技术主要有：
甲苯液相空气氧化法、三氯甲苯水解法、邻苯二甲酸配脱梭法，此外，还有节卤氧化法。
3.2.1甲苯液相空气氧化法
最早用此法生产苯甲酸的是美国Allied公司。
常用的催化剂为可溶性钻盐或锰盐，以乙酸为溶剂。
图1为苯甲酸的生产工艺流程图[2]。
1一氧化反应器；
2,3一气液分离器；
4一透平膨胀机；
5一压缩机；
6一精馏塔；
7一催化剂回收装置；
8一第二精馏塔；
9一废热锅炉；
10一令凝器
图1甲苯液相空气氧化制苯甲酸流程示意图
尽管以甲苯为原料制苯甲酸的氧化法世界上还有气相氧化法、化学计量氧化法，但空气液相催化氧化法不仅三废少，而且反应条件温和，仍是主要生产方法。
3.2.2甲苯氯化水解法
甲苯于100―150℃进行光氯化反应所得三氯节基苯，在压ZnCl2存在下（或用石灰乳及铁粉）与水反应得苯甲酸。
以三氯节基苯计，苯甲酸产率为74%―80％。
反应式为：
其工艺流程示意图见图2。
1一氯化反应器；
2,4,6一蒸馏塔；
3一第一水解器；
5一第二水解器；
7一升华器
图2三氯节基苯水解生产苯甲酸流程示意图
由于该法耗氯，HCl水溶液加热腐蚀极严重，因此，此法只能是甲氯化水解制苯甲醛和苯甲醇的副产物回收利用的补充方法。
3.2.3邻苯二甲酸配加热脱梭法
该方法可分为液相法和气相法。
前者催化剂为邻苯二甲酸铬盐和钠盐等量组成的混合物；
后者的脱梭催化剂为等量的碳酸铜和氢氧化钙。
副产物有邻苯二甲酸、少量联苯、二苯甲酮和蒽醌
3.2.4苯甲酸工艺比较
技术优缺点对比
方法
优点
缺点
甲苯液相空气氧化法
副产物可回收利用，并提高装置的产值和利用；
三废少，反应条件温和（低温低压）
副产物较多
甲苯氯化水解法
反应条件温和
苯甲酸产率不高（74%~80%）产品不易用于食品工业耗氯，Hcl水溶液加热腐蚀严重。
邻苯二甲酸配加热法
生产过程简单
副产物较多，制得的苯甲酸不易精制，成本高。
节卤氧化法
产率较高（达86%）；
后处理过程较易（无需脱色和重结晶）
反应条件需有附加条件（相转移催化）
表3-2甲苯液相空气氧化法、甲苯氯化水解法、邻苯二甲酸配加热法、节卤氧化法技术优缺点对比。
3.2.5苯甲酸工艺流程的确定
综合以上甲苯液相空气氧化法、甲苯氯化水解法、邻苯二甲酸配加热法、节卤氧化法技术优缺点对比，我们采用甲苯液相空气氧化法生产苯甲酸。
3.3工艺流程简述
甲苯液相空气氧化法制苯甲酸是目前国内外比较成熟的工艺，该法为美国Allied化学公司率先采用，60年代初Dow化学公司和SNIA牯胶公司等对甲苯液相氧化法进行了详细的研究，后来意大和JSNIA粘胶公司宣称，它开发的新工艺更经济、有效而安全，采用该工艺的生产装置已于1993年投产。
甲苯和压缩空气分别从顶部和底部连续进入带搅拌器的氧化反应器，达到反应温度和反应压力时，在可洛性钻盐存在下进行液相氧化反应，生成苯甲酸及副产物。
反应器底部流出物作为循环液，经度热锅炉产生低压蒸汽，将反应热回收。
反应器顶部出来的物流进入气液分离器进行分离，液体部分进入带有热油重沸器的第一精馏塔进行常压精馏，从塔顶馏出的未反甲苯及其它易挥发成分循环返回反应器，从塔的气相侧线引出粗苯甲酸进入第二精馏塔（小塔）精馏，从塔顶得到纯苯甲酸产品，塔底物返回第一精馏塔下部。
第一精馏塔的塔底物进入催化剂回收装置，回收的催化剂返回反应器。
反应器的排放气经冷却，回收其中的大部分甲苯。
然后进入透平嘭胀机膨胀作功，带动空压机以回收能量，最后排放气经活性炭吸附器，其中的剩余甲苯基本上被回收。
该工艺条件为反应温度165℃，反应压力0.883MPa（表压），催化剂为醋酸钴（含钴量2l%）。
按上述工艺每生产1吨苯甲酸约消耗甲苯0.82吨和醋酸钻0.02公斤。
第四章物料衡算
4.1概要
本项目以甲苯为原料，采用甲苯液相空气氧化法制苯甲酸，整个设计过程的工艺流程如下图，并完成了物料衡算。
图4-1甲苯液相空气氧化的工艺流程
本过程为连续生产过程，所用的原料主要甲苯和氧气，在醋酸钻催化剂作用下，反应生产苯甲酸。
主反应：
副反应主要生成：
苯甲醇、苯甲醛。
4.2物料衡算
4.2.1物料衡算基本原理
系统的物料衡算以质量守恒为理论基础，研究某一系统内进出物料量及组成的变化，即：
系统累计的质量=输入系统的质量-输出系统的质量+反应生成的质量-反应消耗的质量
本工厂每年工作300天，年产10万吨苯甲酸，该工艺的转化率为98.8%，计算可得空气的进料为697200moi/h，甲苯的进料116200moi/h。
通过第一个精馏塔时：
名称
摩尔组分
苯甲酸
94.15%
苯甲醇
2.31%
苯甲醛
1.65%
其他
1.39%
通过第二个精馏塔时：
97.98%
0.63%
0.35%
1.04%
最终生产的苯甲酸的纯度为97.98%。
4.2.2物料衡算任务
通过对系统整体以及部分主要单元的详细物料衡算，得到主、副产品的产量，原料的消耗量，“三废”的排放量以及最后产品的质量指标等关键经济技术指标，对所选工艺路线、设计流程进行定量评述，为后阶段的设计提供依据。
第五章厂区布置
5.1设计依据
《化工企业总图运输设计规范》GB50489-2009
《工业企业总平面设计规范》GB50187-93
《石油化工企业厂区总平面布置设计规范》SH/T3053-2002
《建筑设计防火规范》GB50016-2006
《厂矿道路设计规范》GBJ22－87
《压缩机厂房建筑设计规定》HG/T20673-2005
《化工管道设计规范》HG/T20695-87
《化工设备管道外防腐设计规定》HG/T20679-90
《化工工厂总图运输施工图设计文件编制深度规定》
HG/T20561-94
本项目厂区位于山东省东营市垦利开发区，厂区的工程地质与水文地质资料、气象资料、地震烈度等。
5.2设计范围
本章主要介绍厂内总平面布置
5.3总平面布置
本厂的总平面布置，是在总体规划的基础上，根据企业的性质、规模、生产流程、交通运输、环境保护以及防火、安全、卫生、施工及检修等要求，结合场地自然条件，通过技术经济，设计多种方案后择优确定。
5.3.1总平面布置要求
石油化工企业厂区总图
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