年产10万吨环氧丙烷项目—反应工段毕业设计(编辑修改稿)

年产10万吨环氧丙烷项目—反应工段毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

................................ 53 车间布置 .............................................................................................................. 54 结论 ...................................................................................................................................... 56 参考文献 .............................................................................................................................. 58 致谢 ...................................................................................................................................... 59 附录 ...................................................................................................................................... 60 沈阳化工大学学士学位论文 目录 XII 一文献 ........................................................................................................................... 60 二文献翻译 ................................................................................................................... 64 沈阳化工大学学士学位论文 第一章项目总论 1 第一章项目总论 项目名称及背景 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。 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。 20202020 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2020 年我国环氧丙烷产能达到 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， 2020 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 2020 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。 2020 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。 国内聚醚多元醇沈阳化工大学学士学位论文 第一章项目总论 2 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 %，其中江苏省进口量最大，占 %。 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。 2020 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。 2020 年我国环氧丙烷需求增长率高达 %，为近年来需求增长的峰值。 2020 年国内环氧丙烷表观消费量达到 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； 2020 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 万吨 /年增至 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。 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。 设计依据和原则 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》（ 2020） 沈阳化工大学学士学位论文 第一章项目总论 3 《常用危险化学品的分类及标志》 (GB 1369092) 《工作场所有害因素职业接触限值》 (GBZ 2 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 [2020]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 设计原则 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； 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； 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； 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； 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； 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； 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； 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。 沈阳化工大学学士学位论文 第一章项目总论 4 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。 厂址概况 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。 宁东重化工基地条件 宁东重化工基地的总规划用地面积 平方公里，主要由两块组成。 拥有国家西部大开的战略优势，国家和当地政府为基地提供了税费减免、资金支持、融资担保、人才引进优惠、通关便利等诸多扶持政策。 宁东 属典型的中温带大陆性干旱气候区，平均海拨 11001200 米，年平均气温为 ℃ 左右，年平均风速 米 /秒，年均日照时数 28983040 小时，是中国太阳辐射和日照时数最多的地区之一，风能、太阳能开发潜力大。 因此，选择宁东重化工基地作为建厂厂址具有很大优势。 沈阳化工大学学士学位论文 第二章产品的基本介绍 5 第二章 产品的基本介绍 设计目标 本项目的设计目标是为宁夏神华煤业集团设计一座年产 10 万吨 HPPO 法制 PO子系统，国内对 HPPO 合成技术研究的甚多，国外也有成熟的商业化的技术。 考虑到中国对环境保护的意识的加强，绿色的工艺越来越收到青睐，也将是未来化工行业的趋势。 所以我选择对环境无污染的 HPPO 法。 另外，考虑到 HPPO 技术的复杂性和装置运行的稳定性，本项目最终选择其中较先进成熟的德国巴斯夫公司的 HPPO 技术，然后对其进行改进，并用专业软件对其工艺进行了模拟和优化，以达到工艺最优化，成本最低化。 设备全部采用国产设备，可以大大降低建厂成本，另外也是对我国家的设备和技术推广和应用。 PO 的简介及发展 到 2020 年我国 PO 的总需求量 将达到 ，而总生产能力达到 ／ a，届国内供需基本平衡，生产能力将有一定量的过剩。 PO 衍生产品的大力开发和 PO 产品的大量出口是今后 PO 产业亟待解决的现实问题。 国外市场，南北美洲和欧洲的 PO 产品基本上自产自销，自给自足，有很少量的PO 产品在国际市场上流通。 非洲和澳洲没有 PO 的生产装置，是主要的 PO 进口国。 PO 价格的高低主要受原料丙烯的价格和 PO 的供求关系影响，目前 PO 新增生产能力较多， PO 的供应将不再成为影响市场的主要问题，上游丙烯和下游聚醚多元醇的市场变化将成为左右市场 的主导因素。 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。 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沈阳化工大学学士学位论文 第二章产品的基本介绍 6 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；醇醚行业，由于乙醇醚产品的毒性较大，在未来几年丙醇醚市场将得到良好的发展，随着国内多套大型丙醇醚装置的新建、扩建，稳定价廉的 PO 供应将直接影响醇醚产品的市场竞争力。 国内外常用的 PO合成方法 目前世界上环氧丙烷生产技术主要有：氯醇法，乙苯共氧化法（ PO/SM 法），异丁烷共氧化法（ PO/TAB 法），异丙苯氧化法（ CHP 法），过氧化氢直接氧化法（ HPPO 法），氧气直接氧化法。 其中氯醇法， PO/SM 法， PO/TAB 法， CHP 法， HPPO 法已经实现工业化；氧气直接氧化法正处于实验阶段。 氯醇法 氯醇法的基本生产原理是以丙烯和氯气为原料，首先丙烯经氯醇化反应后生成氯丙醇，其次氯丙醇经皂化反应后生成环氧丙烷，最后经精制后得到环氧丙烷产品。 氯醇法生产历史悠久，工业化已有 80 年（ 1931 年美国美国联合碳化物公司 UCC在 、氯气为原料，采用氯醇技术生产环氧丙烯的工厂），以美国陶氏化学（ DowChemical）公司的氯醇法为代表。 反应机理 氯醇法产环氧丙烷的主生要原料为氯气、丙稀、石灰乳，生产工艺分为三个部分：即氯醇化、皂化及精制。 氯醇法生产机理如下： 2. 工艺特点及优缺点简介 氯醇法生产 PO 技术的核心是氯醇化反应器技术 , 目前世界上比较有代表的反应器技术为美国陶氏化学管式反应器技术、日本旭硝子公司的管塔型反应器技术、三井东压公司和昭和电工的塔式反应器技术，国内主要采用的是日本塔式管塔式反应器技术 和自行开发的氯醇反应器技术。 氯醇法优点是流程比较短、工艺成熟、操作负荷弹性大、产品选择性好、收率高、生产比较安全、对原料丙烯纯度的要求不高、投资少。 缺点是对设备有腐蚀、消耗大量的氯气、适宜在沿海大型氯碱厂建设，生产中产沈阳化工大学学士学位论文 第二章产品的基本介绍 7 生含有氯化钙的废水（这种含氯化钙的废水严重污染环境，专家指出，污染现己成为制约环氧丙烷工业发展的首要因素）。 共氧化法 共氧化法的基本生产原理是：首先，在一定温度和压力下使用氧气或空气氧化乙苯或者异丁烷，生成相应的有机氢过氧化物。 然后，丙烯与有机氢过氧化物反应生成环氧丙烷，同 时联产 α甲基苯甲醇或叔丁醇。 α甲基苯甲醇脱水成为苯乙。