年产20万吨HPPO法制备环氧丙烷项目初步设计说明书.docx
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年产20万吨HPPO法制备环氧丙烷项目初步设计说明书
年产20万吨HPPO法制备环氧丙烷项
目初步设计说明书
院系：
化学工程与工艺
班级：
队名：
指导教师：
第1章总论8
1.1工厂筹建情况简述8
1.2设计依据8
1.3设计指导思想8
1.4设计范围与设计分工9
1．5建设规模及产品方案9
第2章总图运输10
2.1设计依据10
2.1.1相关标准、规范及法规10
2.1.2设计基础资料11
2.2设计范围11
2.3厂址概况11
2.4总平面布置11
2.4.1总平面布置的要求11
2.4.2厂区面积计算13
2.4.3工艺生产区的布置13
2.4.4辅助生产及公用工程设施15
2.4.4.1总变电所的布置15
2.4.4.2循环水场的布置15
2.4.4.3污水处理场的布置16
2.4.4.4公用工程的布置16
2.4.4.5仪修车间的布置16
2.4.4.6分析化验室、控制中心的布置17
2.4.4.7储罐设施的布置17
2.4.5运输设施的布置18
2.4.5.1罐区汽车装卸区的布置18
2.4.5.2停车场的布置19
2.4.6生产管理及生活服务设施19
2.4.6.1厂前区的布置19
2.4.6.2食堂的布置20
2.4.6.3自行车棚、停车场的布置20
2.4.6.4厂区出入口的布置21
2.4.6.5围墙的设置21
2.4.6.6绿化的布置22
2.5厂内运输设计22
2.5.1厂内运输设计要求22
2.5.2本厂运输设计23
第3章工艺方案的选择及优化25
3.1总论25
3.2根据专利文献的报道，确定环氧化反应器中发生的主要反应如下26
3.3模型的建立27
3.4全流程模拟计算及优化29
3.5劳动力和工艺方案的配合33
3.6结论33
第4章布置与配管34
4.1设计依据、设计范围和设计分工34
4.2采用的法规和标准、规范34
4.3装置、设备布置原则34
4.4管道输送的介质及其分类35
4.4.1管道输送的介质35
4.4.2压力管道分类35
4.5管道的布置原则36
4.5.1塔器配管36
4.5.2容器配管36
4.5.3泵的配管37
4.5.4换热器配管38
4.6管道等级索引38
4.7管道等级表39
第5章经济分析与评价40
5.1.投资估算编制说明40
5.2投资估算编制依据40
5.3建设项目总投资估算41
5.3.1固定资产投资41
5.4产品成本和费用估算42
5.5财务评价43
5.5.1评价依据及计算分析原则43
5.5.2销售收入估算45
5.5.3财务评价的说明45
5.5.4社会效益分析46
第6章供电与通信47
6.1设计依据47
6.2供电电源48
6.3变电所和配电间48
6.3.1高压供电系统设计49
6.3.2总降压变电所设计49
6.3.3车间变电所设计50
6.3.4主变压器容量的选择50
6.3.5厂区高压配电系统设计51
6.3.6电气设备的选择51
6.3.7继电保护的选择与整定52
6.3.7.1继电保护的选择52
6.4防爆和防火53
6.4.1消除引燃源54
6.4.1.1消除或减少爆炸性混合物54
6.4.1.2排除电气火源54
6.4.2在土建方面的防火防爆措施55
6.4.3常用电气设备本身的防火防爆措施55
6.4.4电动机的防火措施56
6.4.5通信枢纽的防强电、防煤气侵入的保安防护措施57
6.5防雷和接地58
6.5.1厂区建筑物防雷措施58
6.5.2露天储罐、气罐及户外架空管道防雷措施58
6.5.3防静电与接地保护59
第7章土建61
7.1设计依据61
7.2土建设计原则62
7.3厂区自然条件63
7.3.1厂址简介63
7.3.2气象条件64
7.3.3地形条件64
7.4建筑、结构设计65
7.4.1建筑设计范围65
7.4.2主要建筑66
第8章给水排水68
8.1概述68
8.2编制依据68
8.3给水系统设计69
8.3.2生活用水系统69
8.3.3工艺软水系统70
8.3.4循环冷却水系统70
8.3.5消防用水系统70
8.3.6杂用水系统71
8.4.1生活污水系统71
8.4.2冷却水排放72
8.4.3雨水排放系统72
第9章环境保护73
9.1设计依据73
9.2主要污染源及主要污染物73
9.3.废气74
9.3.1催化剂再生气74
9.3.2废水74
9.3.2.1消防水74
9.3.3废渣75
9.3.4噪音75
第10章采暖通风与空气调节76
10.1概述76
10.1.2设计标准与依据76
10.2建厂地区气候77
10.3设计参数77
10.4设计目标78
10.5采暖系统78
10.6通风系统79
第11章自动控制及仪表81
11.1设计依据81
11.2设计范围及分工81
11.3全厂自动化水平81
11.4生产安全保护81
11.5环境特征及仪表选型82
11.5.1环境特征82
生产装置属于1爆炸危险环境，仪表设计以集中检测、控制为主，就地检测为辅。
82
11.5.2仪表选型原则82
11.6动力供应82
11.6.1仪表用压缩空气82
11.6.2仪表用电源82
11.7设备控制方案83
11.7.1泵的控制方案83
11.7.2换热器的控制方案85
11.7.3塔的控制方案85
11.7.4控制器86
11.7.5传感器87
11.7.5．1压力传感器89
12.7.5．2液位传感器90
11.7.5．3成分传感器90
11.8最终控制单元90
11.8.1调节阀90
11.8.2开关阀91
12.1设计依据92
12.2储存系统92
12.3运输系统94
12.3.1物料运输94
12.3.2运输线路布置94
12.3.2.1道路布置94
12.3.2.2出入口及物流布置95
第13章维修97
13.1设计依据97
13.2设计原则97
13.3厂内日常检修与维护97
13.3.1巡回检查97
13.3.2同步检修与协同检修98
13.4设备维护与检修98
13.4.1压力容器、管道的定期检修98
13.4.2泵的检查与处理99
13.4.3换热器的维修100
13.4.4塔、槽维护100
13.5安全检修要求101
13.6维修管理102
第14章消防103
14.1设计依据103
14.2主要危险物103
14.3事故发生的危险性分析104
14.3.1甲醇危险特性及安全措施104
14.3.2丙烯危险特性及安全措施105
14.4消防安全措施109
14.4.1基础消防措施109
14.4.2厂区消防布置110
14.4.3生产过程的防火防爆111
14.4.4安全防火重点部位113
14.5消防系统115
14.5.1稳高压消防给水系统115
14.5.2泡沫灭火系统115
14.5.3火灾报警系统116
14.5.4液化烃罐区消防系统116
14.5.5其它消防系统116
15.1设计依据118
15.2设计中采用的劳动安全与职业卫生标准118
15.3设计目的119
15.4事故防护与控制120
15.4.1事故预防措施120
15.4.2事故的应急措施120
15.4.2.1紧急疏散121
15.4.2.2现场急救121
15.4.2.3泄漏应急处理122
15.5职业安全122
15.5.1工业毒物122
15.5.2燃烧与爆炸123
15.5.3噪声124
15.5.4腐蚀126
15.6工业卫生126
15.6.1车间的卫生特征分级126
15.6.2工作场所127
15.6.3辅助用室128
15.7安全色和安全标志设计128
15.7.1安全色128
15.7.2安全标志128
15.7.3泄漏监测129
15.7.4个人防护用品及辅助卫生设施129
15.8安全卫生机构设置及人员配备情况131
15.9安全卫生教育制度132
15.10预期效果分析133
第1章总论
1.1工厂筹建情况简述
本设计为年产20万吨，丙烯过氧化氢氧化（也称HPPO法）制备环氧丙烷项目的初步设计。
1.2设计依据
2012年大学生化工设计竞赛参赛指导书
项目的可行性研究报告
1.3设计指导思想
本项目充分贯彻执行国家能源战略和产业结构调整的基本方向，使设计做到切合实际、技术先进、经济合理、安全适用。
本项目充分考虑氯醇法的工艺对环境的影响，尤其是污染物的处理，对设备的腐蚀，资源的浪费以及源自利用率低缺点，进行工艺上的优化。
本项目参考“丙烯过氧化氢氧化（HPPO）制环氧丙烷”其基本思路为:
1.处理好新增系统与原有系统衔接的预留口问题,保证施工过程中系统不停车;2本着清洁文明生产的宗旨,特别重视对环境的保护;3力求系统配套,对供电系统、低压蒸汽（S4P）、循环水系统、冷冻系统、反应用新水系统等与装置扩大生产能力有较大关联的公用工程进行扩充和增容。
本项目需进口一批国内暂无能力开发的大型成套设备。
1.4设计范围与设计分工
本设计包括厂区内的总图、工艺、管道、设备（塔器、换热器）等专业的初步设计及技术经济概算。
1．5建设规模及产品方案
环氧丙烷20万吨/年产品符合国家GB/T7715-2003标准，丙烯产品符合国家GB/T7716-2002标准。
第2章总图运输
2.1设计依据
2.1.1相关标准、规范及法规
《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008
《化工企业安全卫生设计标准》HG20571-1995
《工厂企业厂房噪音标准》GB2348-1990
《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规定》GB50058-92
《化工企业总图运输设计规范》HG/T20641-1998
《化工工厂总图运输工图设计文件编制深度规定》HG/T20561-1994
《石油化工行业标准：
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
2.1.2设计基础资料
本项目厂区位于齐齐哈尔能源化工基地。
厂区的工程地质与水文地质资料、地震烈度等，参考初步设计说明书的“第八章土建”。
有关气象资料等参考可行性论证“第六章厂址选择”。
2.2设计范围
本章主要介绍厂内总平面布置、场内交通运输设计规范及特点。
2.3厂址概况
拟在齐齐哈尔西南市郊，远离市区。
这样的废气废水不会影响城市的环境。
并且靠近原料产地大庆地区，原料运输方便，交通发达。
2.4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，通过技术经济比较后，设计多种方案后择优确定而来。
2.4.1总平面布置的要求
从工程角度来看，工厂总平面布置应该注意满足以下要求：
Ø工厂总平面布置应该满足生产和运输要求；
Ø工厂总平面布置应该满足安全和卫生要求；
Ø工厂总平面布置应该考虑工厂发展的可能性和妥善处理工厂分期建设问题；
Ø工厂总平面布置必须贯彻节约用地的原则；
Ø工厂总平面布置应考虑各种自然条件和周围环境的影响；
Ø工厂总平面布置应为施工安装创造有利条件；
Ø工艺流程顺直，物料管线短捷，尽量缩短各装置和设施之间的物料输送距离。
本项目的厂区总平面布置是严格遵照所列设计规范的要求进行设计的。
并且在进行化工厂总平面布置之前，分析了全厂生产流程顺序、各部分的生产特点和火灾危险性，同时考虑了厂区地形和风向，选择了合理的朝向，使人员集中的建筑物有良好的采光及自然通风条件。
根据设计规范的要求，为了节约土地，提高土地利用率，需要按照功能分区集中布置。
其中工艺装置，在满足生产、操作、安全和环保的要求许可时，应联合集中布置，集中控制，建筑物宜合并布置。
街区需要合理划分，厂区通道宽度需要确定，街区及建筑物、构筑物的布置宜规整。
生产管理及生活服务设施，宜按使用功能合理组合，设计为多功能综合性建筑。
设计规范还规定总平面布置应当防止和减少有害气体、烟、雾、粉尘、振动、噪音对周围环境的污染，污染大的设施应远离对污染敏感的设施，并避免环境重复污染。
产生噪音污染的设施，宜相对集中布置，并应远离生产管理设施和有安静要求的场所。
在进行总平面布置设计时需要预留发展用地，一方面可以使前期建设的项目集中、紧凑、布置合理，并与后期工程合理衔接；另一方面可以满足辅助生产设施、公用工程设施、仓储和管线铺设等相应后期配套建设。
2.4.2厂区面积计算
总占地面积:
322*242-62*104=71476（m2）
Ø建构筑物
900+400*2+800*4+625+750*3+600+2000+2400+1000*3+1050+3240+18720=38785（m2）
Ø道路面积：
298*（12*2+6*2）+242*2*6+90*12*4=18652（m2）
绿化面积：
5*2*（322+230）+50*104+10*60+10*50+30*20+50*20+5*50+10*30=13970（m2）
Ø围墙长度（322+242）*2-12*4=1080（m）
2.4.3工艺生产区的布置
设计规范要求工艺装置在厂区内布置应相对集中，形成一个或几个装置街区。
本设计中将反应车间和分离车间集中布置，设置在同一街区内，这样有利于集中铺设公用工程管线以及集中控制管理，而且工艺生产流程顺畅、衔接短捷，紧凑合理，与相邻设施也协调得很好。
除了有利于生产管理和安全防护等优点外，集中布置工艺装置还便于施工、安装和检修。
Ø工艺生产区：
宜布置在人员集中场所全年最小频率风向的上风侧，并位于散发可燃气体的储运设施全年最小频率风向的下风侧。
本厂分布设计中，人员集中的场所诸如办公楼、医疗站、食堂、分析化验室、控制中心等等都位于西南角，正处于全年最小频率（东北风）的下风侧。
Ø储罐设备区：
对液化烃、可燃液体和可燃气体要分布在厂的边缘区域。
本设计中，罐区在厂区的北边缘。
同时，在具有良好通风的前提下，靠近工艺生产装置区的地段内，有利于服务毗邻的对象；把装卸区也设计在罐区附近，有利于交通运输，便利快捷。
此外，产品罐区和原料罐区处于工艺生产装置的东北侧，这一方向上全年的风频率都最小。
Ø控制中心：
控制室的位置应该靠近主要工艺装置或主要控制设备，控制中心距离工艺生产区比较靠近，又在一定的安全距离以外。
控制室朝向高压或者有爆炸危险的生产设备区一侧的外墙，应为密闭式或控制室整体采用抗暴型结构。
此外，控制室还应该避免噪音、振动以及电磁干扰较大的场所对其的干扰。
本设计中，使用较多的树木作为隔音屏障，使得控制中心与噪音较大的工艺装置区以及仪修车间隔开。
Ø道路：
生产工艺区的道路布置应该满足生产操作、物料运输、设备检修、消防安全和事故急救等的要求下，应力求减少道路的面积；工艺装置的内部道路应与街区外的厂区道路连接。
工艺生产的生产区不宜进行绿化。
2.4.4辅助生产及公用工程设施
2.4.4.1总变电所的布置
设计规范规定总变电所应便于电线路的进出、不妨碍工厂的扩建和发展的独立地段。
当采用架空输电线时，应布置在厂区边缘地带。
总变电站应该布置在易泄漏、散发液化烃及较重的可燃气体、腐蚀性气体及粉尘的生产、储存和装卸设施全年最小频率风向的下风侧和有水雾场所冬季盛行风向的上风侧。
本设计中，总变电站位于全场西南侧边缘地带，正位于储罐区和装卸区的西南侧，而全年东风频率都较低。
同时，变电站设计远离强振源，与易泄漏、散发液化烃及较重的可燃气体、腐蚀性气体及粉尘的生产区、储罐区和装卸区也在规定距离（>60米）之上，方便高压进线和低压出线。
变电站周围设置绿化带，构成一独立区域。
2.4.4.2循环水场的布置
循环水场应靠近主要用户，避免在工艺装置的爆炸危险区范围内；避免靠近火炬、加热炉、焦炭塔等热源体；不宜布置在邻近的变配电所、露天工艺设备、主要运输道路冬季最大频率风的上风侧，并不应布置在受水雾影响而产生危害的设施的全年最大频率风向上风侧。
设置循环水池的目的在于最大限度循环利用冷却水、以及雨水，节约用水。
本厂中循环水场位于厂区的东北，供水管线进厂。
循环水场临近公用工程，充分有效地利用了泵、管道等工程。
同时，远离总变电所和工艺设备区。
此外，在全年风频率最小的东北风的上风侧，减轻了对易受水雾影响的设施所产生的危害。
2.4.4.3污水处理场的布置
根据设计规范的要求，污水处理厂宜位于厂区边缘或厂区外的单独地段，且地势及地下水位较低处；并应布置在厂区全年最大频率的下风侧，且应注意其对周围环境的影响。
本厂设计充分考虑了以上要求，将污水处理厂设在全场南侧边缘地带，处于全年最大频率的北风的下风侧，同时有绿化树林进行隔离生产，能够有效地减少废水毒气排放，做到节能减排。
2.4.4.4公用工程的布置
公用工程宜集中布置在主生产区，同时应避免公用设备车间的噪音、振动对周围设施的影响。
本厂设计公用工程能够在主生产区中，最大化地合理利用管道布置。
在保证安全距离的前提下，合理利用土地资源，减少管道回转次数，节省管线。
2.4.4.5仪修车间的布置
机修车间宜集中布置在厂区的一侧、靠近人流出入口的地段，并有较方便的交通
运输条件；同时应避免仪修车间的噪音、振动对周围设施的影响。
本设计方案中机修车间紧邻西门（人流出入口）和停车场，具有非常便利的交通运输条件。
同时，由于仪修车间、停车场前均设有草坪作为屏障，使得尾气、噪音等对周围设施的影响降至最低。
2.4.4.6分析化验室、控制中心的布置
按照设计规范的要求，中心化验室应该布置在生产管理区内，不应布置在散发毒性、腐蚀性及其它有害气体、粉尘以及循环水冷却塔等产生大量水雾设施的全年最大频率风向的下风侧。
本厂设计中，将分析化验室、控制中心整合到一栋综合建筑中。
循环水场以及可能散发毒性、腐蚀性、易燃性气体的生产区储罐区均远离分析化验室、控制中心、仪修车间等人员密集处，并且处于较低风向的上风侧，均符合设计规范的要求。
设计规范还要求分析化验室、控制中心，要避免西晒。
本设计中，此综合楼有良好的朝向，整体朝南，避免了西照同时又能采光良好。
此外，与强振源区域保持较远的距离，并在强振源周围种植植树林作为屏障消音。
2.4.4.7储罐设施的布置
原料、燃料、材料、成品及半成品的仓库、堆场及储罐，应按其储存物料的性质、数量、包装及运输方式等条件，按不同类别，相对集中布置，并宜靠近相关装置和运输线路，且应符合防火、防爆、安全、卫生的规定，为管理创造有利条件。
设计规范中关于罐区布置的要求较多。
Ø罐区应按照物料性质、隶属关系、操作和物料输送条件，分别布置为原料罐区和产品罐区，其位置应满足工艺生产、储运装卸和安全防护要求，同时应留有必要的发展用地（罐区附近环保绿林可以改造为发展用地）。
本厂设计中，原料储罐、产品储罐区分开布置，既邻近工艺装备区，又邻近装卸区，充分满足了工艺生产和储运装卸的要求。
此外罐区正对东门，方便消防车的出入，达到了安全防护的要求。
Ø设计规范要求液化烃和可燃液体的罐组宜布置在厂区边缘地带，同时应在人员集中场所和明火或散发火花地点全年最小频率风向的上风侧，并应避免布置在窝风地带。
本厂设计也满足了这些要求，罐区远离了人员集中场所和易产生明火或火花的仪修车间，并处于他们的全年最小频率风向的上风侧。
液化烃、可燃液体罐组，不宜紧靠排洪沟布置；与罐区无关的管线、输电线均不得穿越罐区。
2.4.5运输设施的布置
2.4.5.1罐区汽车装卸区的布置
罐区汽车装卸设施应该位于厂区边缘、空气流通的地段或布置在厂区外。
远离人员集中的场所、明火和散发火花的地点及厂区主要人流出入口和人流较多的道路。
本设计中，装卸区设置在厂区的东北侧，紧邻东门（主要货流运输出入口），同时远离人流较多的道路和可能产生明火和散发火花的地点。
2.4.5.2停车场的布置
停车场的布置应该靠近货流出入口或者仓储区布置，减少空车程；生产管理及生活用车单独设置车库时，应布置在生产管理区。
本设计中，专用于货物运输车辆的停车场位于装卸台的东侧，卸货后的车辆可以直接停在这片停车场内；而专属于生活服务区的车辆拥有独立的停车场，紧靠南一门和周围各生产管理部门，交通极为便利。
2.4.6生产管理及生活服务设施
2.4.6.1厂前区的布置
生产管理区及生活服务设施应根据工厂规模，按其性质和使用功能，宜布置在厂前区。
设计规范要求厂前区布置在厂区的主要人流出入口、与居住区和城镇方便的地点；宜位于厂区全年最小频率风向的下风侧，并且环境洁净的地段；建筑群体的组合及空间景观应与周围的环境相协调；应设置相应的绿化、美化设施，处理好建筑、道路、绿地和建筑小品之间的关系。
职工宿舍楼及食堂位于厂区的东南角，与生产区相隔比较远，环境安静清洁。
宿舍周围柳荫环绕，而且靠近食堂，为员工提供了舒适、便利的环境。
厂前区的布置体现了一个工厂整体风貌和企业形象，因此在满足设计规范的要求的同时，我们更多地考虑了建筑风格以及景观配合的关系，力争达到人与自然和谐统一的良好效果。
Ø将食堂、医疗站和办公楼有效组合成综合性多功能行政办公楼，有效提高了土地利用率以及生活服务区的整体性。
Ø厂前区多功能建筑正前方是一片草坪花坛，亲近自然，环境优美宜人。
整个建筑与绿地、花草融合，给人以明快宁静的的气氛。
综合楼采用这样的布置加大了建筑的整体空间形象又在周围高大塔建筑的环境中，作到以小见大，取得均衡的效果。
Ø综合办公楼位于厂区的西南角，南邻厂外道路，位于全年污染区最小风频（东北风）的下风侧避免污染影响，环境条件好，交通及对外联络方便。
2.4.6.2食堂的布置
设计规范要求工厂食堂布置在厂前区，其服务半径不宜大于500米。
本工厂食堂的设置与办公楼临近，同时前面设有郁郁葱葱的草坪和花坛，方便工作人员休息放松，能够有利于身心健康。
2.4.6.3自行车棚、停车场的布置
设计规范要求自行车棚
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