化工设计大赛(ppt 46页)
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竞争对手：1.天津中和化工厂，山东东营胜利油田化工有限公司，上海 燃料有限公司享华工厂等几家较大规模生产企业，其产能 均在10万t/a以上，具有规模效益。
2.兰州新建的以兰州石化公司，也是和本项目一样采用C4为 原料，用正丁烷制顺酐，具有竞争力。
本项目优势：以石油为原料对初加工后的烃产物进行深度利用，从C4组 分中分离出正丁烷进行氧化制作成顺酐，技术先进，能提 高资源利用率，降低生产成本，提高综合经济效益。
1.6 可行性分析结论
（1）随着石油炼制工艺的不断发展，副产物C4越来越多，开发C4为原料 的精细有机合成，提高附加经济价值，已是势在必行。 （2）世界顺酐工业正由苯法合成向正丁烷法合成转变，正丁烷生产能力已 占顺酐总生产能力的80%，苯法必将逐步被正丁烷法所取代。 （3）世界的顺酐消费和需求量都不断增加，市场稳定，且下游产品多，原 料需求量大。
2.3 自动控制介绍
加氢固定床反应器
对放热反应来说原料浓度越高，反应热越大，反应后温度越高，当烯 烃浓度在0.08-0.12范围内进料适宜，控制原料和回流量比值控制反应器 温度，如图：
2.3 自动控制介绍
加氢固定床反应器
对放热反应来说原料浓度越高，反应热越大，反应后温度越高，当烯 烃浓度在0.08-0.12范围内进料适宜，控制原料和回流量比值控制反应器 温度，如图：
选择Huntsman工艺！
溶剂吸收法优点
1.设备腐蚀减少 2.顺酐异构化减少，提高了顺酐收率
溶剂吸收法缺点
1.投资回收周期长 2.溶剂再循环中损失不易控制
2.2 工艺流程介绍
混合C4加氢
正丁烷催 化氧化
溶 剂 吸收 与解吸
顺酐精制
结片成型 与包装
2.2 工艺流程介绍
混合C4固定 床液相加氢 反应塔
6 项目总结
（1）从可行性分析和经济可以看到，年产1.8万吨顺丁烯二酸酐的混合 C4综合加工子系统是具有发展前景的，并且经济效益可观。 （2）本项目采用美国Huntsman固定床溶剂吸收工艺，方法先进、环 保，原子利用率高，与国内的苯氧化法相比具有明显优势。 （3）厂址选在钦州石化产业园，为“前港后厂式”临海大工业，下游产品 丰富，百废待兴，建立混合C4加工子系统可以增加产品附加值。
2.3 自动控制介绍
冷却剂汽化冷却器自动控制
操作变量为冷却剂流量，以液位为副变量，温度为主变量构成串级控 制系统，将冷却剂压力变化引起的液位变化这一主要干扰包含在副环内， 从而提高控制质量，如图：
2.3 自动控制介绍
精馏塔自动控制
以提馏段温度作为衡量质量的间接指标，以改变再沸器加热量作为控制手 段。以提馏段塔板温度为被控变量，加热蒸汽量为操作变量，除此外，设有五个辅 助控制系统，对塔底采出量W和塔顶馏出液D按物料平衡关系设有塔底和回流罐的液 位控制器作均匀控制，进料量为定制控制；为维持塔压恒定，塔顶设置压力控制系 统，保持精馏塔真空度，提馏段温控时，回流量采用定制控制，并且足够大，保持 塔顶产品在规定范围内，如图：
精馏塔
高温分离罐
混合C4加氢工段
2.2 工艺流程介绍
H2 ( 38.8℃、 3MPa ) 56.73m3/h
（-45.9℃、 3MPa）
14167m3/h
冷却器
混合C4（0℃ 、1MPa）
5920kg/h液态 进料
混合C4加氢工段
2.2 工艺流程介绍
正丁烷氧 化反应器
换热区
过热器
熔盐移热
蒸发器
正丁烷氧化工段
其余均由母公司 注资
共19667.4万元
5 经济评价
财务评价 Financial Evaluation
投资回收期：5年零11个月 投资利润率：14.74% 投资利税率：9.20% 累计净现值：37338.5万元
>0 此方案可行！
5 经济评价
盈亏平衡分析 Break-even analysis
从第五年起，顺酐满足大于0.95万吨/年的 产量，异丁烷产量大于1.26万吨/年，就不至于亏本。
1.1 产品介绍
聚酯树脂 醇酸型涂料
顺酐
醇酸树脂 农药
1.2 生产格局
我国生产顺酐工厂份额图
1.3 消费状况
1.4 出口状况
近年来，我国顺酐表观消费量不断增加，但是新建项目也很多， 近几年金融危机，出口是减轻销售压力的好去处。
1.5 竞争对手与优势
目前国内装置规模趋于大型化发展，现有小型生产装置由于管理水平 低、生产成本高、缺乏竞争力，将会逐步优胜劣汰。
年产1.8万吨顺丁烯二 酸酐的混合C4
综合加工子系统项目
参赛队伍：小草队
目2.1录工艺选择与比较
1.可行性研究 2.工艺设计 3.设备设计 4.工厂布置 5.经济分析 6.项目总结
12..11 产工品艺介选绍择与比较
顺丁烯二酸酐 （Maleic anhydride）
CAS号：08-31-6 分子式：C4H2O3 分子量：98.1
2.2 工艺流程介绍
（155℃、 0.19MPa） 64000m3/h
450℃、 0.18MPa
熔盐冷却
正丁烷氧化工段
2.2 工艺流程介绍
吸收塔
溶剂DBP
解吸塔 （精馏解吸）
闪蒸塔
溶剂吸收与解吸工段
2.2 工艺流程介绍
（65℃、 0.119MPa ） 99130m3/h
63.9℃
173℃
溶剂吸收与解吸工段
3 设备设计
顺酐列管式固定床反应器结构示意图
3 设备设计
吸收塔
Absorber
吸 收 塔 主 要 参 数
3 设备设计
解吸塔 Desorption
tower
解 吸 塔 主 要 参 数
3 设备设计
精馏塔 Distillation column
பைடு நூலகம்
44 工工厂厂布布置置
4.1
厂址选择
4.2
厂区布置
4.3
4.1 厂址选择
厂址 优势
自然资源丰富
地理位置优越
交通便利、设备齐 全
44..22 厂厂区区布布置置
占地面积： 约15000m2
4.3 设备布置
氧化车间： 列管式反应器 气体冷却器 熔盐冷却器 切换冷却器 鼓风机 正丁烷蒸发罐
一台 一台 一台 一台 三台 一台
蒸汽包
一台
熔盐泵
一台
熔盐罐
一台
静态混合器 一台
结 论：
以正丁烷为原料生产顺酐的前景十分可观，由此而建立的混合 C4加工子系统是非常具有先进性和经济效益的！
2 工艺设计
1 工艺选择与比较 2 工艺流程介绍 3 自动控制系统选择 4 制冷系统介绍
22..11 工工艺艺选选择择与与比比较较
2.1 工艺选择与比较
考虑以下方面：
（1）顺酐产量大，首先应该考虑技术的成熟度或工业化的可行性； （2）正丁烷氧化制取顺酐毒性小、利用率高，能从根本上降低产品消耗 （3）工艺可适应市场变化，适当调节异丁烷、顺酐产量 （4）工艺为世界上较先进和成熟工艺，产业化合理、收益高
1
PLC：可编程逻辑控 制器
主要用于工业过程中的 顺序控制，新型PLC也 兼有闭环控制功能。
2
DCS: 集散控制系统
1.减少设备的复杂性及 成本 2.采用微机智能技术 3.采用局部网路通信技 术，传输实时控制信息 ，进行全系统综合管理 。
3
浙大中控JX-300X
实现与企业管理计算机 网的信息交换，实现企 业网络（Intranet）环 境下的实时数据采集、 实时流程查看、实时趋 势浏览等。
正丁烷过热器 一台
4.3 设备布置
氧化工段车间布置平面图
4.3 设备布置
氧化工段车间布置立面图
5 经济评价 Economic Evaluation
建设总投资 Total investment
项目总投资 27712.31万元
5 经济评价
资金来源 source of fund
商业贷款每年流 动资金部分 8044.6万元 占总投资29%
（60℃、 0.1MPa）
2409.4kg/h
2.2 工艺流程介绍
顺酐精制工段 （概念设计）
从吸收与解吸工段得到的顺酐纯度为97.9%，其中含水2%， 需要进行干燥，初步采用装填分子筛的吸收塔对水进行吸收，并 且可以将分子筛进行循环利用。通过精制顺酐纯度可以达到99.7% 。
2.3 自动控制介绍
2.3 自动控制介绍
氧化反应器控制方案
考虑列管反应器会有较大滞后特点，采用串级控制方案，根据进入反 应器的主要干扰情况，采用管内温度与壳内温度串级控制，如图：
2.4 制冷系统介绍
丙烯-乙烯二元复叠式制冷系统
3 设备设计
顺酐反应器 Reactor
1
2
3
4
设备规格：Φ4900mm×18mm×13149mm 管板材料为16MnR正火板，厚度为90mm 反应管Φ25mm×2mm×6000mm，共计12796根 管孔正三角形排列，孔间距32mm，设备总重200t
车间布置
4.1 厂址选择
4.1 厂址选择
钦州炼厂是中石油在华南地区的新投资创办的千万吨级炼油项目 ，其所在的广西钦州港开发区是中国唯一沿海的西部少数民族地区的 开发区，开发成本低廉，政策优势明显，土地资源丰富，淡水资源充 沛，环境容量大。很适宜布局“前港后厂式”临海大工业。开发区正在 招商引资，适合新建项目的落户。钦州炼厂刚刚建立，石油下游产品 丰富，百废待兴，与其让别的企业加工下游产品，不如自己开发具有 经济效益的子系统，提高产品附加值。
2.兰州新建的以兰州石化公司，也是和本项目一样采用C4为 原料，用正丁烷制顺酐，具有竞争力。
本项目优势：以石油为原料对初加工后的烃产物进行深度利用，从C4组 分中分离出正丁烷进行氧化制作成顺酐，技术先进，能提 高资源利用率，降低生产成本，提高综合经济效益。
1.6 可行性分析结论
（1）随着石油炼制工艺的不断发展，副产物C4越来越多，开发C4为原料 的精细有机合成，提高附加经济价值，已是势在必行。 （2）世界顺酐工业正由苯法合成向正丁烷法合成转变，正丁烷生产能力已 占顺酐总生产能力的80%，苯法必将逐步被正丁烷法所取代。 （3）世界的顺酐消费和需求量都不断增加，市场稳定，且下游产品多，原 料需求量大。
2.3 自动控制介绍
加氢固定床反应器
对放热反应来说原料浓度越高，反应热越大，反应后温度越高，当烯 烃浓度在0.08-0.12范围内进料适宜，控制原料和回流量比值控制反应器 温度，如图：
2.3 自动控制介绍
加氢固定床反应器
对放热反应来说原料浓度越高，反应热越大，反应后温度越高，当烯 烃浓度在0.08-0.12范围内进料适宜，控制原料和回流量比值控制反应器 温度，如图：
选择Huntsman工艺！
溶剂吸收法优点
1.设备腐蚀减少 2.顺酐异构化减少，提高了顺酐收率
溶剂吸收法缺点
1.投资回收周期长 2.溶剂再循环中损失不易控制
2.2 工艺流程介绍
混合C4加氢
正丁烷催 化氧化
溶 剂 吸收 与解吸
顺酐精制
结片成型 与包装
2.2 工艺流程介绍
混合C4固定 床液相加氢 反应塔
6 项目总结
（1）从可行性分析和经济可以看到，年产1.8万吨顺丁烯二酸酐的混合 C4综合加工子系统是具有发展前景的，并且经济效益可观。 （2）本项目采用美国Huntsman固定床溶剂吸收工艺，方法先进、环 保，原子利用率高，与国内的苯氧化法相比具有明显优势。 （3）厂址选在钦州石化产业园，为“前港后厂式”临海大工业，下游产品 丰富，百废待兴，建立混合C4加工子系统可以增加产品附加值。
2.3 自动控制介绍
冷却剂汽化冷却器自动控制
操作变量为冷却剂流量，以液位为副变量，温度为主变量构成串级控 制系统，将冷却剂压力变化引起的液位变化这一主要干扰包含在副环内， 从而提高控制质量，如图：
2.3 自动控制介绍
精馏塔自动控制
以提馏段温度作为衡量质量的间接指标，以改变再沸器加热量作为控制手 段。以提馏段塔板温度为被控变量，加热蒸汽量为操作变量，除此外，设有五个辅 助控制系统，对塔底采出量W和塔顶馏出液D按物料平衡关系设有塔底和回流罐的液 位控制器作均匀控制，进料量为定制控制；为维持塔压恒定，塔顶设置压力控制系 统，保持精馏塔真空度，提馏段温控时，回流量采用定制控制，并且足够大，保持 塔顶产品在规定范围内，如图：
精馏塔
高温分离罐
混合C4加氢工段
2.2 工艺流程介绍
H2 ( 38.8℃、 3MPa ) 56.73m3/h
（-45.9℃、 3MPa）
14167m3/h
冷却器
混合C4（0℃ 、1MPa）
5920kg/h液态 进料
混合C4加氢工段
2.2 工艺流程介绍
正丁烷氧 化反应器
换热区
过热器
熔盐移热
蒸发器
正丁烷氧化工段
其余均由母公司 注资
共19667.4万元
5 经济评价
财务评价 Financial Evaluation
投资回收期：5年零11个月 投资利润率：14.74% 投资利税率：9.20% 累计净现值：37338.5万元
>0 此方案可行！
5 经济评价
盈亏平衡分析 Break-even analysis
从第五年起，顺酐满足大于0.95万吨/年的 产量，异丁烷产量大于1.26万吨/年，就不至于亏本。
1.1 产品介绍
聚酯树脂 醇酸型涂料
顺酐
醇酸树脂 农药
1.2 生产格局
我国生产顺酐工厂份额图
1.3 消费状况
1.4 出口状况
近年来，我国顺酐表观消费量不断增加，但是新建项目也很多， 近几年金融危机，出口是减轻销售压力的好去处。
1.5 竞争对手与优势
目前国内装置规模趋于大型化发展，现有小型生产装置由于管理水平 低、生产成本高、缺乏竞争力，将会逐步优胜劣汰。
年产1.8万吨顺丁烯二 酸酐的混合C4
综合加工子系统项目
参赛队伍：小草队
目2.1录工艺选择与比较
1.可行性研究 2.工艺设计 3.设备设计 4.工厂布置 5.经济分析 6.项目总结
12..11 产工品艺介选绍择与比较
顺丁烯二酸酐 （Maleic anhydride）
CAS号：08-31-6 分子式：C4H2O3 分子量：98.1
2.2 工艺流程介绍
（155℃、 0.19MPa） 64000m3/h
450℃、 0.18MPa
熔盐冷却
正丁烷氧化工段
2.2 工艺流程介绍
吸收塔
溶剂DBP
解吸塔 （精馏解吸）
闪蒸塔
溶剂吸收与解吸工段
2.2 工艺流程介绍
（65℃、 0.119MPa ） 99130m3/h
63.9℃
173℃
溶剂吸收与解吸工段
3 设备设计
顺酐列管式固定床反应器结构示意图
3 设备设计
吸收塔
Absorber
吸 收 塔 主 要 参 数
3 设备设计
解吸塔 Desorption
tower
解 吸 塔 主 要 参 数
3 设备设计
精馏塔 Distillation column
பைடு நூலகம்
44 工工厂厂布布置置
4.1
厂址选择
4.2
厂区布置
4.3
4.1 厂址选择
厂址 优势
自然资源丰富
地理位置优越
交通便利、设备齐 全
44..22 厂厂区区布布置置
占地面积： 约15000m2
4.3 设备布置
氧化车间： 列管式反应器 气体冷却器 熔盐冷却器 切换冷却器 鼓风机 正丁烷蒸发罐
一台 一台 一台 一台 三台 一台
蒸汽包
一台
熔盐泵
一台
熔盐罐
一台
静态混合器 一台
结 论：
以正丁烷为原料生产顺酐的前景十分可观，由此而建立的混合 C4加工子系统是非常具有先进性和经济效益的！
2 工艺设计
1 工艺选择与比较 2 工艺流程介绍 3 自动控制系统选择 4 制冷系统介绍
22..11 工工艺艺选选择择与与比比较较
2.1 工艺选择与比较
考虑以下方面：
（1）顺酐产量大，首先应该考虑技术的成熟度或工业化的可行性； （2）正丁烷氧化制取顺酐毒性小、利用率高，能从根本上降低产品消耗 （3）工艺可适应市场变化，适当调节异丁烷、顺酐产量 （4）工艺为世界上较先进和成熟工艺，产业化合理、收益高
1
PLC：可编程逻辑控 制器
主要用于工业过程中的 顺序控制，新型PLC也 兼有闭环控制功能。
2
DCS: 集散控制系统
1.减少设备的复杂性及 成本 2.采用微机智能技术 3.采用局部网路通信技 术，传输实时控制信息 ，进行全系统综合管理 。
3
浙大中控JX-300X
实现与企业管理计算机 网的信息交换，实现企 业网络（Intranet）环 境下的实时数据采集、 实时流程查看、实时趋 势浏览等。
正丁烷过热器 一台
4.3 设备布置
氧化工段车间布置平面图
4.3 设备布置
氧化工段车间布置立面图
5 经济评价 Economic Evaluation
建设总投资 Total investment
项目总投资 27712.31万元
5 经济评价
资金来源 source of fund
商业贷款每年流 动资金部分 8044.6万元 占总投资29%
（60℃、 0.1MPa）
2409.4kg/h
2.2 工艺流程介绍
顺酐精制工段 （概念设计）
从吸收与解吸工段得到的顺酐纯度为97.9%，其中含水2%， 需要进行干燥，初步采用装填分子筛的吸收塔对水进行吸收，并 且可以将分子筛进行循环利用。通过精制顺酐纯度可以达到99.7% 。
2.3 自动控制介绍
2.3 自动控制介绍
氧化反应器控制方案
考虑列管反应器会有较大滞后特点，采用串级控制方案，根据进入反 应器的主要干扰情况，采用管内温度与壳内温度串级控制，如图：
2.4 制冷系统介绍
丙烯-乙烯二元复叠式制冷系统
3 设备设计
顺酐反应器 Reactor
1
2
3
4
设备规格：Φ4900mm×18mm×13149mm 管板材料为16MnR正火板，厚度为90mm 反应管Φ25mm×2mm×6000mm，共计12796根 管孔正三角形排列，孔间距32mm，设备总重200t
车间布置
4.1 厂址选择
4.1 厂址选择
钦州炼厂是中石油在华南地区的新投资创办的千万吨级炼油项目 ，其所在的广西钦州港开发区是中国唯一沿海的西部少数民族地区的 开发区，开发成本低廉，政策优势明显，土地资源丰富，淡水资源充 沛，环境容量大。很适宜布局“前港后厂式”临海大工业。开发区正在 招商引资，适合新建项目的落户。钦州炼厂刚刚建立，石油下游产品 丰富，百废待兴，与其让别的企业加工下游产品，不如自己开发具有 经济效益的子系统，提高产品附加值。