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

CO

2进行回收利用，采用CO

2

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CO

2

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 GB3838-2002

3．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CO

2

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 /ZnO

2TiO

2

，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。

CO

2转化利用是近年来研究开发的热点技术之一，但由于CO

2

分子化学性质十分稳定，

且CO

2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CO

2

的有效转化。

根据我们对于CO

2

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 /ZnO

2TiO

2

，CO

2

与C

2

H

4

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CO

2

，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CO

2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CO

2

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／A1

2O

3

，CO

2

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、