西北大学化工设计大赛设计说明书

西北大学化工设计大赛设计说明书第一章总论1.1 项目概括本项目为弘运化工有限公司开发的年产10万吨丙烯酸项目，该公司由中国石油化工集团公司、与宁波市政府牵头的国家基金合资成立。

本项目旨在对于火电厂烟气中的CO2进行回收利用，采用CO2与乙烯合成得到丙烯酸产物。

本项目采用的原料为处于同一地区的火电厂烟气及周边乙烯厂的乙烯，利用了目前最具发展潜力的光催化固定床反应器，产品生产规模定位在年产10万吨。

本项目为CO2的回收利用项目，积极响应国家对于“低碳环保”的号召，为缓解全球变暖做出了一些贡献。

本项目注册资金为1亿元人民币，由公司注入部分自有资金，并通过宁波市政府向银行贷款筹措资金。

项目建设进度在考虑建设过程中的各环节时间安排情况和干扰因素的影响，建设期定为两年。

1.2 设计依据1）2010年三井化学杯大学生化工设计大赛邀请赛参赛指导书。

2）《化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定》（1992年12月28日化工部发布）及有关专业的国家标准。

3）国家经济、建筑等相关政策。

4) 杭州市有关供水、供电、项目征用土地意见和建设项目环境保护意见的批文及资料。

5）《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国劳动安全法》等相关的国家法律、法规。

1.3 设计原则1．严格贯彻执行国家的消防、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安全。

2．严格执行国家环境保护的相关条例：（1）大气环境质量标准 GB3095-82（2）污水综合排放标准 GB8978-88（3）工业“三废”排放试行标准 GBJ4-73（4）地表水环境质量标准 GB3838-20023．产品生产和质量指标符合国家及地方颁发的各项相关标准。

4．体现“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。

1.4 工艺特点本设计项目采用CO2与乙烯为原料，在催化剂作用下合成丙烯酸产物，采用的催化剂为Cu /ZnO2TiO2，采用的反应器为光催化固定床反应器。

本项目设计工艺路线较短，反应条件较为温和，原料采用火电厂烟气，可适当降低成本，并且为保护环境做出贡献。

CO2转化利用是近年来研究开发的热点技术之一，但由于CO2分子化学性质十分稳定，且CO2的转化反应受到热力学平衡的限制，常规的催化反应技术难以实现CO2的有效转化。

根据我们对于CO2转化技术的分析比较，我们选择的工艺路线为，在紫外光条件下，采用金属负载的复合型固体催化剂Cu /ZnO2TiO2，CO2与C2H4催化反应合成丙烯酸。

本设计采用的工艺中，催化剂及催化反应器均为实验室开发的新技术，工艺设计中面临较大的困难和挑战，本设计属于创新性设计。

1.5 产品方案本厂产品主要有丙烯酸，副产乙醛。

表1-1 产品规格一览表丙烯酸、乙醛主要销售市场以浙江省为中心的东南地区，东南地区是我国化工发展较为发达的地区，大化工企业以及精细化工企业成为我国化工行业重要的力量。

丙烯酸的下游产品众多，丙烯酸市场需求大、产品销路广，丙烯酸及其下游系列产品在国民经济生产中应用广泛，为国民经济、国防军队和人民生活水平的提高发挥着重要作用。

本项目旨在利用电厂排放的烟气中CO2，努力为大气污染治理及全球变暖问题做出一定贡献和探索。

1.6 主要原料、燃料规格及消耗本项目为CO2与乙烯进行光催化合成丙烯酸，其主要原料除了捕集电厂烟气中的CO2外，还有乙烯。

辅助燃料主要有烟气脱硫过程中用到的脱硫剂CuO／A12O3，CO2吸收过程中MDEA法使用的吸收剂N-甲基二乙醇胺。

表1-2主要原料、燃料规格及消耗1.7 技术经济本项目设计建设期为两年，投产期为两年，生产能力分别为全负荷的60%和80%，全负荷生产期为8 年，总工期为12年。

整个项目主要经济指标如下表：表1-3主要经济指标第二章厂址选择厂址选择是化工装置建设的一个重要环节，也是一项政策性﹑技术性很强的工作。

厂址选择对工厂的建设进度、投资数量、经济效益、环境保护及社会效益等方面都有重大影响。

由于只有厂址选择确定之后，才能估算其建投资额和投产后的生产成本，才能对经济效益﹑环境影响﹑社会效益进行分析评估，判断项目的可行性，因此厂址选择工作是可行性研究的一部分。

需要考虑原料、能源、水源、运输和环境等方面的条件。

2.1 选择原则1) 原料和市场厂址应靠近各种原料产地和销售市场。

2) 能源化工厂需要大量的动力和蒸汽，应靠近燃料的供应点。

3) 气候温度适宜，湿度适中。

4) 运输条件虑靠近尽量考虑铁路枢纽以及利用河流、运河、湖泊或海洋进行运输的可能性，公路运输可用作铁路和水路的补充。

5) 供水化工厂使用大量的水，用于产生蒸汽、冷却、洗涤，有时还用做原料。

因此，厂址必须靠近水量充足和水质良好的水源。

6) 对环境的影响应得到当地环保部门的认可，以便于妥善处理废物。

7) 协作条件选择在贮运、机修、公用工程（电力、蒸汽）和生活设施等方面具有良好协作条件的地区。

8) 灾害及其他避免低于洪水水位或在采取措施后仍不能确保不受水淹的地段，以及地震、泥石流、滑坡、有开采价值的矿藏、文物保护等地区。

2.2 厂址选定我们将选择浙江省宁波市北仑区。

此地临海，交通便利，并且有较多的石油化工厂，资源丰富，是政府发展经济的重点地区。

2.2.1 地理位置北仑区位于浙江省陆地的最东端，全国海岸线中枢，是全国重点沿海港口之一。

地理坐标为东经121°27′40″至122°10′22″，北纬29°41′44″至29°58′48″。

东北两面濒临东海，与定海、普陀县交界，南与鄞县接壤，西隔甬江与镇海区相望。

东西长约56公里，南北宽约40公里，陆地面积585平方公里，由宁绍平原的延伸部分和穿山半岛组成。

境内平原广阔，河网交叉，山海延绵，有“四山一地一分水”之称。

经过近20年的开发建设，北仑已融入“长三角”经济发展区，成为中国重要的航运、物流、加工制造和贸易中心，工业化步伐不断加快，一大批临江大工业迅速崛起，现代化滨海新城区的雏型已经建成。

北仑境内设有北仑区一个行政区和宁波经济技术开发区、宁波保税区、宁波出口加工区、大榭开发区、宁波梅山保税港区5个国家级开发区，是浙江省、宁波市对外开放时间最早、程度最高、国家级开发开放功能区最为集中的区域。

2.2.2 原料和市场1）原料烟气北仑电厂是我国最大的火力发电厂，于2000年12月16日全部建成投产。

它位于浙江省宁波市的北仑港畔，北隔杭州湾与浙江省海盐县的秦山核电站相望。

电厂所在的北仑港位于宁波甬江口以东的金塘水道南岸，建有2.5万吨以上码头14座，大量的铁矿石、煤炭、石油在此中转。

北仑电厂建设规模为5台60万千瓦火力发电机组，总装机容量为300万千瓦，年发电量达165 亿千瓦时。

火电厂产生的大量烟气可作为本厂的原料，来源丰富。

2）原料乙烯浙江省宁波地区由台塑企业独资兴建年产量为120万吨的乙烯厂，可为本厂提供充足的原料乙烯。

3）产品市场丙烯酸及其下游系列产品以优异的性能为国民经济、国防军队和人民生活水平的提高发挥着重要作用，得到世界各国的青睐，也成为我国精细化工的一个重要门类。

最近几年，中国丙烯酸生产企业经过几轮扩能改造，产量增幅较大，与此同时，市场消费也进入高速增长期，近年来中国丙烯酸一直以年均10.5％的速度增长，据预测，到2020年全国丙烯酸需求量将达100万吨。

2.2.3 自然条件北仑气候：北仑区属亚热带季风气候，温和，湿润，四季分明，光照充足，雨量充沛，无霜期长。

气象如下：年平均气温16.6℃ 最热月平均气温28.2℃最热月最热小时平均温度31.4℃ 最冷月平均气温1.9℃极端最高气温39.0℃ 极端最低气温-6.6℃年平均气压 101.40kpa 多年平均速5.5m/s最大风速 34.3m/s 冻土最大深度-9m夏季主导风向 ESE 冬季主导风向 NW水文地质：北仑地处中国大陆海岸线的中部，位于宁波市东部，濒临东海，三面环海，北临杭州湾，南临象山港。

北仑港水深、流顺、不冻不淤、腹地大，主航道水深50米以上。

水文条件：年平均降雨量 1305.3mm 月最大降雨量 436.8mm 一小时最大降雨量 81.2mm 年最大积雪深度量 14.0cm 年平均相对湿度 78.9% 多年平均雷暴日数 31.1d2.2.4 交通运输北仑是镶嵌在东海之滨的一颗明珠，区位独特、交通便捷。

有优越的港口条件，北仑港水深、流顺、不冻、不淤、腹地大，是中国大陆第二大港口——宁波港的主干港。

沪杭甬高速公路直达北仑，中心城区距宁波栎社机场只有半小时车程。

1）公路镇海县修建的宁（波）穿（山）公路，为今北仑区境内第一条公路。

公路全长305.51公里，境内以6.55公里同三线高速公路、34.69公里国道、24.02公里省道为骨架，连通242.95公里区乡道，形成以北仑城区为中心，辐射街道乡镇，全区259个行政村公路贯通的公路运输网络。

2）铁路北仑区境内的甬北铁路是萧甬铁路的延长线，西起铁路宁波站，东至北仑港矿石堆场。

沿线设宁波东、宝幢、大碶、北仑等4站，全程35.4公里，在本区内为15.44公里。

其中宁波至陈华段31.9公里，甬北铁路另接北仑港港区专用铁道和鄞州区铁路营运处专用线，二者合计长4.06公里。

3）港口与航运20世纪初，穿山港建轮埠；1930年，梅山港建道头，以泊帆船；年轭港适于海空隐蔽，是小艇优良锚地与防台之天然良港。

20世纪70年代中，北仑港兴建，海运进入兴盛期。

2003年统计，北仑区（除北仑港埠公司）有海运企业12家，货船23艘，计163459吨位，运量达630.6万吨；客船3艘，计662吨位，客运量达11.3万人次；危险品船10艘，计9857吨位；有定期航线5条；有码头104个，117个泊位，靠泊能力783475吨级。

2.2.5 政策环境为促进经济又好又快的发展，政府支持各企业在北仑区投资建厂，并出台了各项奖励政策。

自2009年底区委、区政府《关于扩大投资服务企业促进经济平稳较快增长的实施意见》下达以来，全区实施一系列关于扩大投资服务企业、促进经济增长的政策措施和工作计划，积极主动应对挑战。

区政府坚持把抓项目作为促发展、保增长、保民生的第一要素，实施重点项目带动战略，加强领导、狠抓落实，形成了抓项目、促发展的良好氛围。

北仑区政府出台了扩大政府投资和一系列扶持企业发展的政策。

今后的几年，北仑区政府将要继续狠抓项目促投资，努力增强发展后劲。

加快推进园区建设，扩大招商引资，大力促进生产性服务业发展，努力为经济增长积蓄后劲。

并且强化政府引导，努力激活和扩大社会投资。

结合深化投资体制改革，加快研究出台鼓励引导社会投资的优惠政策，引导和动员社会资金上项目，或以合资、合作、联营、参股等方式参与到大项目建设中来，放大政府投资的功能效应。