初步设计说明书.docx

1、初步设计说明书第一章PX项目总论1.1项目概述PX项目，指的是二甲苯化工项目。PX是Para-Xylene的缩写，中文学名“对二甲苯”，是一种液态存在、无色透明、气味芬芳的芳烃化合物。PX（对二甲苯）用于生产塑料、聚酯纤维和薄膜。石油，天然气，煤，生物质资源是PX项目的主要来源。近年来我国 PX 业的发展在环境友好与和谐发展方面遇到一些波折， 因而清洁生产技术的开发、 应用、推广和宣传成为我国 PX 产业发展的关键，也是我国化工科技界义不容辞的责任和义务。随着全球经济化，我们更应该降低对他国PX的依赖，形成自己国家的供求链。为下一次经济危机做足够准备。1.2设计原理及规则设计原理采取清洁生产工

2、艺制取对二甲苯。设计规则2013“中国石化-三井化学杯”第七届全国大学生化工设计竞赛参赛指导书；化工工程设计相关规定；国家经济、建筑、环保等相关政策国家地区税收、建设等有关法令、法规。化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定1.3建厂意义 鉴于PX的应用十分广泛，正处于工业化、城镇化快速发展中的中国对PX的需求量逐渐猛增。表 1.1 列出了 2011 年世界 PX 产能及消费情况。由表可知，PX 主要产自亚洲，且中国是 PX 的主要消费国，其消费量接近全世界消费量的三分之一。表1.2 列出的近十年我国 PX 的供需情况及其在今后几年的供需预测。由表 1.2 可知，自 2002 年后，我国的

3、PX 产量已不能满足需求，且缺口越来越大。根据文献预测，到 2015 和 2020 年，我国的对二苯甲酸(PTA)的产量将分别达到 2432 万吨和 3104 万吨，届时需要的 PX 产能 1427 万吨和 1821 万吨，与2011 年 880 万吨/年的产能相比，分别有 547 万吨/年和 941 万吨/年的发展空间。 有专家预计，如果停建或者缓建现在的PX项目，预计到2015年国内PX自给率将降至50%以下。原料受制于人，导致了化纤产业链的利润整体前移，更多地向PX环节聚集。换言之，海外原料供应商获得了更多的利益，而民族制造业备受挤压。日本、韩国等向中国出口PX产品，较国产材料价格都要高

4、出很多。凡是和PX有关的产品价格都会传递到终端环节，最终还是转嫁到消费者身上。而根据全球化学品统一分类和标签制度和危险化学品名录，在包括美国澳大利亚在内的很多国家，PX属于危险化学品，PX同时属于有害品，是因为当人体吸入过量PX时，对眼及上呼吸道有刺激作用并会出现急性中毒。无论是危险标记、健康危害性、毒理学资料，还是在职业灾害防护等标准下，PX都不属高危高毒产品。长期反复直接接触PX会使皮肤脱脂，并有可能对中枢神经系统或听力有影响，也可能对人类生殖或发育造成毒性。所以清洁生产工艺和建设我国大型工厂当务之急。1.4建厂规模 本项目是，为某一大型综合化工企业设计一座采用清洁生产工艺制取对二甲苯（P

5、X）的分厂。该项目的规模为20 万t/a对二甲苯 的综合利用，最终销售产品PX。其中对二甲苯作为主产品，溴甲烷，为次主产品。1.5项目拟建地点本厂建设在齐齐哈尔市昂昂溪化工园。昂昂溪化工园区是黑龙江省哈大齐工业走廊的组成部分之一。创建于2005年2月，位于黑龙江省第二大城市齐齐哈尔市中心城区南部。哈大齐工业走廊西端，与内蒙古和吉林交界。2004年，国家铁道部确定滨洲铁路昂昂溪站为北京至莫斯科国际列车旅客乘降站，省、市政府已确立将昂昂溪站进一步升格为内陆口岸，致使地处陆亚大陆桥关键节点上的昂昂溪获得无限商机。园区内现有一条5.6公里的三级公路，将园区与111国道和齐杜公路连接起来，并与齐富高速公

6、路紧邻。四周交通十分便利，且毗邻齐齐哈尔机场，园区地理位置优越，地势平坦开阔，地上建筑物较少，开发成本低，回收率高。且政府鼓励引进大型企业投资建设昂昂溪工业园区基础设施项目，同时引进相关企业入驻园区。1.6工艺流程在第一步的甲烷溴氧化中，甲烷、氧气和氢溴酸（40wt%）在催化剂 2.5Ba2.5%La0.5%Ni0.1%Ru/SiO2上催化氧化生成溴甲烷，整个反应是强放热反应。我们考察了氧气、氢溴酸对甲烷溴氧化反应的影响，考察了甲烷流量与氧气流量比以及 CO 共进料对甲烷转化率、CH3Br 选择性、CH2Br2选择性以及深度氧化产物 CO 和 CO2的选择性的影响。研究表明：在反应温度为 66

7、0、氢溴酸流量为 6.0ml/h、甲烷流量与氧气流量比为 20.0ml/min：5.0ml/min 时，CH4转化率为 26.8，CH3Br 选择性为 85.0，CH2Br2选择性为 2.0，CO 选择性为 10.1，CO2选择性为 2.9；当采用 CO 共进料（流量为 3.0ml/min）时 ,甲烷流量为 15.0ml/min、氧气流量为 5.0ml/min 其它反应条件不变时，甲烷的单程转化率达到 30.4，对应的 CH3Br、CH2Br2、还有 CO2的选择性分别为 86.5、1.7和 11.8，并且检测到了少量的 H2。从第一个反应器出来的气相产物直接通入到第二个反应器，使溴甲烷转化为

8、PX。我们通过对催化剂、反应温度、反应时间以及氧气浓度的考察，发现当第一步反应中的氧气几乎耗尽时，在催化剂 ZnO/HZSM-5 和 MgO/HZSM-5 上，反应温度为 240，反应时间在2 小时以上，溴甲烷的转化率达到 98.0%以上，产物主要为PX.第二章 厂址选址2.1 设计依据表2-1 总图运输设计标准表标准名称标准编号化工管道设计规范HG/T20695-87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化工管道、设备外防腐设计规定HG/T 20679-1990化工企业总图运输设计规范GB50489-2009石油化工企业厂区总平面

9、布置设计规范SH3053-2002厂矿道路设计规范GBJ22-87石油化工企业设计防火规范GB 50160-2008化工工厂总图运输施工图设计文件编制深度规定HG/T 20561-1994化工管道设计规范HG 20695-19872.2 设计范围与原则2.2.1设计范围（1）厂区总平面布置（2）场内交通运输设计（3）厂区竖向布置2.2.2设计原则 节约用地，考虑发展。 利用城镇设施，节约投资。 满足环境卫生与交通运输要求。 不淹不涝，靠水近电。 地质可靠，少挖少填。 有利协作。2.3 场址概况本厂建设在齐齐哈尔市昂昂溪工业园区中的化工区。2.3.1地理优势：本厂建设在齐齐哈尔市昂昂溪化工园。昂

10、昂溪化工园区是黑龙江省哈大齐工业走廊的组成部分之一。创建于2005年2月，位于黑龙江省第二大城市齐齐哈尔市中心城区南部。哈大齐工业走廊西端，与内蒙古和吉林交界。2004年，国家铁道部确定滨洲铁路昂昂溪站为北京至莫斯科国际列车旅客乘降站，省、市政府已确立将昂昂溪站进一步升格为内陆口岸，致使地处陆亚大陆桥关键节点上的昂昂溪获得无限商机。园区内现有一条5.6公里的三级公路，将园区与111国道和齐杜公路连接起来，并与齐富高速公路紧邻。四周交通十分便利，且毗邻齐齐哈尔机场，园区地理位置优越，地势平坦开阔，地上建筑物较少。2.3.2交通优势：齐齐哈尔市是黑龙江省西北部地区的交通运输枢纽。 铁路通达7县6区

11、，境内有滨州、平齐、齐北、富西4条铁路66个车站，齐齐哈尔火车站每天发出旅客列车98列，其中直达北京的5列、省城哈尔滨的22列。公路全市公路网络发达，实现了村村通公路。公路总里程5474公里，雨天通车里程4293公里。全市有货运汽车18000辆，客运汽车14000辆。民航航班已开通齐齐哈尔至北京、广州、上海、沈阳、大连、天津、黑河、海拉尔、青岛等多条航线。2.3.3水资源优势：靠近的嫩江是松花江第一大支流，水运嫩江水上交通畅通，机动船上溯可达嫩江县，下行可至哈尔滨市。富拉尔基拥有千吨级泊位2个，年物资吞吐能力近26万吨。2.3.4环境优势：全区绿化覆盖率达到58%，西北靠近扎龙国家级自然保护区

12、，扎龙自然保护区栖息着230多种禽鸟，其中尤以珍禽丹顶鹤闻名于世。2.3.5资源优势：齐齐哈尔市的地下资源十分丰富，有着广阔的开发前景。已发现的矿产分为5大类47个品种，其中，非金属矿藏有4大类(石、砂、土、灰)19个品种，总储量为139亿立方米，储量较大的有石英砂、石灰石、大理石、火山石、沸石、麦饭石、玄武岩、花岗岩、硅藻土、膨润土等。市区附近还有储量可观的石油、天然气等资源。由俄罗斯通往大庆的石油（天然气）管道，途径齐齐哈尔市。原材料价格便宜且易运输。2.3.6工业优势：素有“钢铁机械城”之称的齐齐哈尔市，是一个开发潜力巨大的老工业基地。全市现有规模以上工业企业254户，总资产361亿元，

13、已形成机械、冶金、化工、电力、轻工、纺织、建材、医药、造纸、食品等门类齐全的工业生产体系。工业产品达1300多种，享誉国际市场。轧制设备、重型锻压设备产量居全国同行业前列，铁路货车产量占全国13，机床、钢材、机制纸、食糖、纺织品产量和发电量在全国占有重要位置。这里还有被称为我国东北地区重要的商品焦生产基地的黑化集团，目前黑化集团正在进行百万吨冶金焦技术改造，有望成为黑龙江省最大、全国著名的煤化工基地。齐化集团拥有100万吨石油炼制与加工能力，技术与装备均达到国内外领先水平。化工园区内现正在建设年产10万吨环己酮项目，规模如此大的环己酮项目在国内外十分罕见，可见该工业园区的地区优势。2.3.7区

14、域劣势项目所在地位于黑龙江省齐齐哈尔市，冬天温度较低，工厂设备及工人都要考虑保暖问题。2.4 总厂平面布置2.4.1厂区布置设计思路1、根据工业企业的生产特性，工艺要求、运输及安全卫生要求，结合各种自然条件和当地条件，合理布置全厂建筑物，各种设施，交通运输路线，确定它们之间的相互位置和具体的地点； 2、根据建厂场地的自然地形地理状况和总平面布置要求，合理利用和改造厂区的自然地形，协调厂区内的建筑物、设施、交通路线的高程关系； 3、正确选择厂内外各种运输方式，合理地组织运输系统和处理人流、货流，负责设计运输设施； 4、进行厂区的绿化及美化设计。 2.4.2工厂总平面布置原则（1）满足生产和使用要

15、求。 根据生产工艺流程、联系密切或生产性质类似的车间，要靠近或集中布置，使流程通畅；一般在厂区中心布置主要生产区，将辅助车间布置在它的附近；精密加工车间，应布置在上风向；运输量的车间应靠近主干道和货运出口；尽量避免人、货流交叉；有噪声发生的车间，应远离厂前区和生活区；动力设施布置应接近负荷量大的车间。（2）总体布置紧凑合理，节约建设用地。 合理缩小建、构筑物间距；厂房集中布置或加以合并；充分利用废弃场地；扩大厂间协作，节约建设用地。（3）合理划分厂区，满足使用要求，留有发展余地。（4）确保安全、卫生、注意主导风向，有利环境保护。（5）结合地形地质，因地制宜，节约建设投资。（6）妥善布置行政生活

16、设施，方便生活、管理。（7）建筑群体组合，注意厂房特点、布置整齐统一（8）注意人流、货流和运输方式的安排。正确选择厂内运输方式，布置运输线路，尽量做到便捷、合理、无交叉返复、防止人货混流、人车混流、事故发生。2.4.3厂区位置拟建工程位于甲方提供的某场地内。场地基本为不规则形状，场地长度方向为西南东北向，长约62-96米，宽约73-85米，东北突出现状长21米，宽18米，面积约5644.3m2(8.47亩)，用地地形基本平坦。场地西侧为12m红线宽度的西龙路，场地西北方是三二0国道, 场地建设环境好。2.4.4 建筑坐标及高程系统本项目采用城市坐标和高程系统。2.4.5 项目组成内容该项目主要

17、包括4个子项，分别为五金车间、组装车间、仓库、综合办公楼。新建建筑物占地面积为2277 m2，建筑面积6781m2。详细的建筑物见五金车间、组装车间、仓库、综合办公楼建筑设计。2.4.6 总平面布置依照总体规划原则总体按空间分为产前区、生产区、中央花园, 建设顺序由西南向东北。厂区总平面规划主要打造花园式厂区为主，考虑到甲方所征地面积较小，并要求考虑后期发展用地，故此设计联合厂房，尽可能节省占地面积。生产区主要布置有五金车间、组装车间、仓库。厂前区主要布置有办公楼、宿舍楼、食堂及传达室。本次设计中，考虑到甲方建设场地紧张，故此采用办公楼、宿舍楼、食堂合置的布置方式，即将该建筑物布置于厂区南侧，

18、使其紧邻主人口。办公楼、宿舍楼、食堂布置在厂区的东南方向，门口紧邻主人口，大楼前面中央花园设有广场、景观花坛，大楼的周围设有绿化，大楼的两侧设有停车场，构成了独立的技术、管理空间，并使人流、物流自然分流。厂区大门位于西南侧。另外综合办公楼总图布置的时，充分考虑远离五金车间、组装车间，减少噪音等的影响，满足职业卫生要求。2.4.7 工厂交通在满足生产的同时，做到物流顺畅有序。厂区纵横主干道贯穿于厂区的西南东北方向，除此还设有多条支路，构成环状路网，各路相通。厂区大门设在西南，紧邻西龙路，为物流、人流出入口。人流或通过综合办公楼门与东南其他厂区间支路相通。厂区交通以后争取做到人、物分流。厂区道路采

19、用水泥混凝土路面。路面宽度：主干道为7m，次干道为4m。道路转弯半径为6m，车间引道为3m，人行引道为1.5m。2.4.8厂总平面布置图2.5 厂区绿化2.5.1厂区绿化的思想工厂绿化既不同于一般绿化也不同一般园林主要因功能不同工厂绿化要根据生产过程中所 排放出的污染物来选择种植对该污染物质有吸附吸收转化等特别生理机能的各种绿色 植物以达到净化大气的目的同时要考虑以绿化为主园林点缀为辅合理设计以美化环境因，此 工厂绿化要有针对性依照功能选择植物种类同时又要考虑污染的综合因素防止出现植物对 环境的再污染.有些值物对环境的再污染主要表现为复合污染如厂区大气中富含酚类及芳烃环烷烃苯等的混合物而有的植

20、物可分泌或挥发出含有异香 ( 芳香族化合物苯酚、酮、醛、醒等 ) 物质时容易与大气中的有害物质发生化学反应造成复合污染.此外某些植物种植后自身产生了花粉纤毛花絮种子及皮上的毛束特别是直径1 0 微米以下的物质也可影响空气质量影响人体健康.对于一些茎叶、花果实有毒的植物也要控制种植,切忌在严重污染区栽种 果 树,防止食用中毒.在绿化总体设计上还要考虑综合效应.随着四季气候的变化,既要保证常年发挥绿地的防污净化功能又要考虑四季变化的景观美化环境在具体计时运用园林绿化的手段达到环境保护与环境美化和谐统一的效果,使工厂成为清洁工厂花园2.5.2厂区绿化的原则一选择适应性强,具有抗御有害污染性能的树种由

21、于多数工厂在生产过程中都或多或少地产生有害物质,因而工厂区的空气、水、土壤等条件常比其他地区差,同时工厂区地上地下管线多,影响植物的正常生长,所以选择具有适应不良环境条件的植物十分重要。二 满足绿化的主要功能要求不同的工厂对绿化功能的要求各有侧重,如有的工厂以防护隔离为主,有的以绿化装饰为主。而在大的工矿企业,不同部位对绿化亦有区别,在选择植物材料时,应考虑绿地的主要功能,同时兼顾其他功能的要求。三 适地适树,满足植物生态要求要求植物起防护作用,首先要使植物能正常生长。树种选择时首先要做到“适地适树”,即栽植的植物生态习性能适应当地的自然条件。除了优先考虑乡土植物外,可以通过引种驯化或改变环境

22、等手段创造适宜植物生长的条件。四 选择病虫害较少的树种,易于管理工厂因环境受到不同程度的污染,影响到植物的生长发育。植物生长受抑制时,抗病虫害的能力就有所削弱,于是就易感染各种病虫害。所以应选择那些生长良好,发病率低的植物。厂区绿化植物种类的选择原则与多样性是统一的。今天的园林工作者不但应该熟悉和充分运用已有的园林植物,而且还应当从自然界丰富的植物资源中,挖掘、选育出更多更好的园林植物,为厂区绿化提供丰富多彩的植物种类,使绿地发挥出更大的综合效益。然而,目前工厂的绿化建设,还远远不能适应“花园式工厂”对厂区绿化的高标准要求。2.5.3.厂区绿化设计要素工厂绿地规划布局的形成一定要与工厂各区域的

23、功能相适应。虽然工厂的类型有很多种，但都有共同的功能分区，如厂前区、生产区、生活区及工厂道路等。2.5.3.1大门环境及围墙的绿化工厂大门是对内对外联系的纽带，也是工人上下班的必经之处，厂门绿化与厂容关系较大。工厂大门环境要注意与大门建筑造型相调和，还要有利于行人出入。大门建筑应后退建筑红线，以利形成门前广场，便于车辆停放、转变及行人出入。门前广场两旁绿化应与道路绿化相协调，可种植高大乔木，引导人流通往厂区。门前广场中间可以设花坛、花台，布置色彩绚丽、多姿、气味香馥的花卉。在门内广场可以布置花园，设花坛、花台或水池喷泉、塑像等，形成一个清洁、舒适、优美的环境使工人每天进入大门就能精神振奋地走向

24、生产岗位。工厂围墙绿化设计应充分注意防卫、防火、防风、防污染和减少噪音，还要注意遮隐建筑不足之处，与周围景观相调和。绿化树木通常沿墙内外带状布置，以女贞、冬青、珊瑚树、青冈栎等常绿树种为主，以银杏、枫香、乌桕等落叶树为辅，常绿树与落叶树的比例以1：4为宜；栽植3-4层树木，靠近墙栽植乔木，远离墙的一边栽植灌木花卉。厂前区办公用户一般包括行政办公、员工宿舍，食堂等福利建筑。为了节约用地，创造良好的室内外空间，这些建筑往往组合成一个整体，多数人建在工厂大门附近。此处为污染风向的上方，管线较少，因而绿化条件较好。建筑物四周绿化要做到朴实大方，美观舒适。也可以与小游园绿化相结合，但一定要照顾到室内采光

25、、通风。在东、西两侧可种落叶大乔木，以减弱夏季太阳直射；北侧应种植常绿耐阴树种，以防冬季寒风袭击；房屋的南侧应在远离7米以外的地方种植落叶大乔木树种，近处栽植花灌木，其高度不应超出窗口。2.5.3.2车间周围的绿化。车间是人们工作和生产的地方，其周围的绿化对净化空气、消声、调剂工人精神等要素均有重要意义。车间周围的绿化要选择抗性强的树种，并注意不要与上下管线产生矛盾。在车间的出入口或车间与车间的小空间，特别是宣传廊前可重点布置一些花坛、花台，选择花色鲜艳、姿态优美的花木进行绿化。在亭廊旁可种松树等常绿树种，设立绿廊，坐凳等，从工人休息。一般车间四周绿化要从光照、遮阳、防风等方面来考虑。污染较大

26、的化工车间，不宜在其四周密植成片的树林，而宜多种低矮植物，以利于通风、引风进入，稀释有害气体，减少污染危害。卫生净化要求较高的电子、仪表、印刷、纺织等车间四周的绿化，应选择树冠紧密、叶面粗糙、有黏腺或气孔下陷 、不易产生毛絮及花粉的树木，如榆、臭椿、枫杨、榉树、女贞、冬青、樟树、黄杨等。对防火、防噪音要求较高的车间及仓库四周绿化，应以防火隔离为主，选择含水量大、不易燃烧的树种，如珊瑚树、银杏、冬青、枫香、泡桐、柳树、栓皮栎等进行绿化。种植时要注意留出消防车进出的空间。在车间外围可以适当设置休息小庭院，以供工人休息、吸烟、谈话。对锻压、铆接、锤钉、鼓风等噪音强烈的车间四周绿化，要选择树叶茂盛、分

27、枝低、叶面积大的常绿乔灌木，如珊瑚树、椤木、海桐、樟树等组成复层混交林，以利减噪。在露天车间（水泥预制品车间，木材、煤、矿石等堆料场）的周围可以布置数行常绿乔、灌木混交林带，以起防护隔离、防止人流横穿及防火、遮盖等作用；主道旁还可以栽1-2行阔叶树，以利夏季工人在树荫下休息。2.3工厂小游园设计目前很多工厂在厂内因地制宜地开辟小游园，特别是设有自然山地或河边、湖边、海边的工厂更为有利。设置小游园主要是方便职工做操、散步、休息、谈话、听音乐等，也便于群众团体在厂内开展各项活动。园内可以用花墙、绿篱、绿廊分隔空间，并因地势高低变化布置园路，点缀小池、喷泉、山石、花廊、座凳等来丰富园景。有条件的工厂

28、还可以将小游园的水景与贮水池、冷却池等相结合，水边可种植水生花草。小游园的绿化可以和本厂的工会俱乐部、电影院、阅览室、体育活动场等相结合统一布置，扩大绿化面积，实现工厂花园化。第三章原料采购及营销3.1原料采购本项目设计的主要原料有天然气，甲苯。3.1.1天然气名称质量项目指标%天然气甲烷850.0010.10.10.01报价机构报价类型报价规格产地发布时间大港石化出厂价6500元/吨分类:民用气天津大港2014-04-24金陵石化出厂价6365元/吨分类:民用气江苏南京2014-04-24高桥石化出厂价6320元/吨分类:民用气上海浦东区2014-04-24上海石化出厂价6330元/吨分类:

29、民用气上海金山区2014-04-24荆门石化出厂价6530元/吨分类:民用气湖北荆门2014-04-24广州石化出厂价6429元/吨分类:民用气广东广州2014-04-24大庆炼化出厂价6670元/吨分类:民用气黑龙江大庆市2014-04-24吉林石化出厂价6450元/吨分类:民用气吉林省吉林市2014-04-24沧州炼厂出厂价6300元/吨分类:民用气河北沧州2014-04-24正和集团出厂价6800元/吨分类:民用气山东东营2014-04-24青岛炼厂出厂价6300元/吨分类:民用气山东青岛2014-04-24石炼化出厂价6600元/吨分类:民用气河北石家庄2014-04-24济南炼化出厂

30、价6650元/吨分类:民用气山东济南2014-04-24洛阳石化出厂价6450元/吨分类:民用气河南洛阳2014-04-24壹诺化工出厂价6350元/吨分类:民用气山东2014-04-24华北石化出厂价6450元/吨分类:民用气河北沧州2014-04-24东明石化出厂价6550元/吨分类:民用气山东菏泽2014-04-24甲苯为大庆市石油化工有限责任公司出品。品级为优级品，苯含量小于等于0.05，C8芳烃含量小于等于0.05第四章 工艺原理及流程简述4.1 设计目标本项目设计目标是年产20万t/a对二甲苯的项目，经一定的工艺流程制备PX。通过查阅相关文献及资料的搜寻，并对工艺进行比较，从而确定了本项目的工艺路线，主要包括：反应工段和精制工段两个工段。4.2PX主要生产工艺简介虽然对二甲苯的需求量日益增加，然而，目前工业化生产对二甲苯的技术工艺大都开发于二十世纪八、九十年代。这些技术工艺主要有：(1)二甲苯吸附分离异构化，将从石脑油催化重整生成的热力学平衡的混合二甲苯通过多级深冷结晶分离或分子筛模拟移动床吸附分离，将对二甲苯从沸点与之相近的异构体混合物中分离出来，然后将邻位、间位及乙苯进行异构化处理，使之得到热力学平衡的混合二甲苯，并使热力学平衡的混合二甲苯再次进行结晶分离或者吸附分离，分离和异构化不断反复循环。(2)甲苯与 C9歧化和烷基化