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1、万吨/年燃煤电厂烟气二氧化碳捕集及后续3.5万吨年制甲醇项目设计初步设计说明书“XX化学杯”大学生化工设计大赛目录第1章 总论51.1项目名称及性质51.2 可行研究报告编制依据、指导思想和原则51.2.1编制依据51.2.2指导思想及性质51.3研究范围61.4研究结论61.5存在的问题6第2章 工艺路线确定与描述82.1二氧化碳的用途82.1.1 超临界萃取82.1.2 炼钢吹炼气82.1.3 饮料添加剂82.1.4 焊接保护气82.1.5 烟丝膨胀剂92.1.6 食品冷藏保鲜剂92.1.7 油田助采剂92.1.8 植物气肥92.1.9 抑爆充加剂102.1.10 木材保存剂102.1.1
2、1 混凝土添加剂102.1.12 核反应堆净化剂102.1.13 灰尘遮蔽剂102.1.14 废润滑油净化、回收剂102.1.15 工业设备残留物质、污垢清除剂102.1.16 灭菌剂112.1.17 硼砂112.1.18 用于生产泡沫板材112.1.19 用于生产无机化工产品112.1.20 白炭黑112.1.21 轻质氧化镁112.1.22 代替氟氮烃用发泡剂122.1.23 用于生产有机化工产品122.2工艺路线比较142.2.1吸收法的比较。142.2.2 不同化学吸收法的比较142.2.3化学吸收剂的比较152.2.4工艺确定152.3工艺描述162.3.1吸收工段工艺流程描述162
3、.3.3 反应工段工艺182.3.4 精馏工艺18第3章 物料衡算和能量衡算193.1 吸收工段物料衡算和能量衡算193.2 预处理工段物料衡算和能量衡算193.2.1 二氧化碳一级压缩物料及能量守恒193.2.2 二氧化碳一级压缩后换热冷却物料及能量衡算203.2.3 二氧化碳二级压缩物料及能量守恒213.2.4 二氧化碳二级压缩后换热冷却物料及能量衡算223.2.5 二氧化碳三级压缩物料及能量守恒233.2.6 二氧化碳三级压缩后换热冷却物料及能量衡算243.2.7 氢气的压缩物料及能量守恒253.2.8 循环气的压缩物料及能量守恒263.3 反应工段物料衡算和能量衡算283.3.1 物料
4、衡算283.3.2 能量衡算29第4章 吸收解吸塔的计算及设计324.1所需物性参数的计算：324.1.1密度324.1.2 粘度334.1.3 扩散系数344.2 吸收塔的具体计算364.2.1 计算数据364.2.2 填料塔具体计算过程374.2.3技术性能特性454.2.3.1 液泛454.2.3.2 操作负荷性能图454.2.4 塔内构件的选择474.3 解吸塔的具体计算484.3.1 计算数据484.3.2 填料塔具体计算过程494.3.3 技术性能特性564.3.3.1 液泛564.3.3.2 操作负荷性能图56第5章 反应器设计595.1 反应器的选择595.2 催化剂选择605
5、.3 反应器的设计605.3.1 热力学计算605.3.2 反应器体积计算615.3.2.1 绝热段模型615.3.2.2列管段模型625.3.2.3 物料衡算625.3.2.4 热量衡算645.3.2.5 床层压力降665.4 计算流程如下675.5 反应器结构机械设计68第6章 设备选型696.1 泵的选型696.1.1 泵的选用原则696.1.2 选型结果696.2 换热器选型和设计706.2.1换热器的设计和选用应该考虑的问题706.2.2.1 初步模拟结果初步选型716.2.2.2 校核结果和选型736.2.3 选型依据和过程756.2.4 其他换热器的工艺条件和要求以及选型结果逐一
6、列出。76第7章 管路设计847.1管路设计的内容包含：847.2 进塔管为例说明管路设计过程84第8章 自动控制方案908.1泵的控制908.2换热器自动控制908.2.1无相变换热器的控制908.2.2有相变的换热器控制918.3压缩机控制928.4反应器的控制928.5精馏塔的控制93第1章 总论1.1项目名称及性质 (1)项目名称：万吨/年燃煤电厂烟气二氧化碳捕集及后续.万吨年制甲醇项目设计；(2)承办单位名称：XXXX电厂； (3)企业性质：国有； (4)投资项目的性质：扩建；(5)项目类型：化工。1.2 可行研究报告编制依据、指导思想和原则1.2.1编制依据(1) 2010年“XX
7、化学杯”大学生化工设计大赛指导书；(2) 国家地区建设、税收等有关法律、法规；(3)XXXX电厂地理、人文、经济等因素；(4) 发改投资20061325号建设项目经济评价方法与参数（第三版）；(5)中华人民共和国环境保护法、中华人民共和国劳动安全法等相关的国家法律、法规；(6)化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定；(7)项目建议书审批文件。1.2.2指导思想及性质 (1) 严格遵守国家和地区的相关政策以及法律法规，符合国家的产业政策、投资方向及行业和地区的规划；(2)采用有发展潜力的生产工艺和技术；(3)坚持科学发展，以人为本，重视环境保护、安全和工业卫生。三废治理、消防、安全、劳动保护
8、措施必须同主体装置的设计、建设、投运同时进行。污染物的排放必须达到规定的指标，并保证工厂安全运行和操作人员的健康不受损害；(4) 以经济效益为中心，加强项目的市场调研，做好市场分析及风险性评价，降低建设投资，最大限度地降低项目产品生产成本，提高项目经济效益，增强项目产品的竞争能力。1.3研究范围(1) 建设意义；(2) 市场分析；(3) 工艺选择及原料来源；(4) 建设规模及产品方案；(5) 厂址选择；(6) 效益分析。1.4研究结论(1)二氧化碳捕集采用工业上成熟的化学吸收法，以一乙醇胺（MEA）为吸收剂，通过热解吸释放二氧化碳；一乙醇胺（MEA）具有一定的腐蚀性，且易被烟气带进的氧气氧化，
9、因此需要加入抗氧化剂及缓蚀剂。(2)本项目的原料氢气及产品甲醇均是易燃易爆物质，在生产过程中存在火灾、爆炸等有害因素，因此要做好预防这些有害因素的工作，即在工程设计、工程施工、环境保护、安全卫生、生产管理等方面必须严格按规范进行，以确保建设及生产的安全性。(3)一乙醇胺（MEA）具有吸收二氧化碳是速率快，单位质量一乙醇胺（MEA）具有较高的吸收能力，因此具有一定的经济优势。(4)本项目拟建在XXXX电厂依托长寿化工园区充裕的氢气作为后续制甲醇的原料1.5存在的问题 (1)本项目后续制甲醇工艺的产品甲醇及原料氢气均是易燃易爆的物质，因此在生产过程中存在火灾及爆炸等危险因素。甲醇具有较强的毒性，对
10、人体的神经系统和血液系统影响最大，它经消化道、呼吸道或皮肤摄入都会产生毒性反应，甲醇蒸汽能损害人的呼吸道粘膜和视力。因此，本项目的建设应根据其生产原料和产品的特殊物理化学性质，在工程设计、工程施工、环境保护、安全卫生、生产管理等方面必须严格按规范进行，以确保建设及生产的安全性。(2)由于后续工制甲醇工艺需要氢气，因此在一定程度上限制了厂址的选择。 (3)目前以二氧化碳制取甲醇的工艺还未工业化，技术还不够成熟，因此本项目存在一定的风险。(4)可行性研究报告中所采用的产品价格是分析了近几年来市场价格的趋势所定的，当原料及产品的价格变动较大时将会对财务及经济分析产生一定的影响。第2章 工艺路线确定与
11、描述2.1二氧化碳的用途C02是一种重要的工业气体，食品业、化学工业、机械工业、农业、商业、运输、石油开采、国防、消防等部门都广泛用C02。自1995年起，全球C02市场一直吃紧，出现供不应求的局面。回收的C02中约40用于生产其它化学品，35用于提高油采收率，10用于制冷，5用于饮料碳酸化，其他应用领域占10。CO2的利用主要有以下方面。2.1.1 超临界萃取利用C02超临界萃取，目前国内有关研究部门已经利用该技术提纯100多种生物的精素，尤其是在生物制药领域和食品保健等品方面，国内已经有几套工业装置。2.1.2 炼钢吹炼气应用C02代替如用于转炉炼钢吹炼气，可大幅度降低炼钢成本。该技术已在
12、日本普遍应用，并已获得可观的经济效益。近日，我国已将该新技术推广，拟在全国钢厂推广应用。2.1.3 饮料添加剂C02可用作汽水、啤酒、可乐、碳酸饮料等充气添加剂。广州氮肥厂10000ta能力的食品级C02全部供给健力宝饮料使用。美国人均消耗饮料为147 kg，全球的饮料人均消耗量为21.3 kga。而我国在1998年，饮料人均消耗仅为4.5 k/a。近年来，C02作为饮料添加剂已得到广泛的应用。随着国外饮料企业集团在中国安家落户及国内饮料迅速发展，食品级C02用量逐年上升，其生产方法也成为热门话题。2.1.4 焊接保护气C02保护焊接是一种公认的高效率、低成本、省时省力的焊接方法，并具有可变形
13、小、油锈敏感性低、抗裂、致密性好。与手工电弧焊相比，自动C02气体保护焊接的功效可提高25倍，半自动可提高2倍，能耗下降50。我国c02气体保护焊接仅占全部焊接的5，发达国家67，全球平均水平为23，发展前景十分乐观。2.1.5 烟丝膨胀剂传统的烟丝膨胀剂是用氟里昂制作，它能破坏氧层，我国是全面禁止使用氟里昂缔约国，至2006年全面禁止使用氟里昂。我国国内现有7套用C倪作烟丝膨胀剂，烟草行业如果全部用C02作烟丝膨胀剂，按我国目前烟草产销规模，每年所需消耗C02约30104t。C02在使烟丝膨化中降低焦油和尼古丁的含量，提高香烟等级，还可节省烟5。6，降低了成本。烟丝膨胀技术已成为卷烟厂技术改
14、造重点，应用于我国多家大型卷烟厂。2.1.6 食品冷藏保鲜剂C02自然降氧，气调保鲜是国际上广泛应用的较现代化的方法。C02气调保鲜是注入高浓度C02降低02含量，以抑制果蔬中微生物呼吸，制止病菌发生，因其不含化学防腐剂而深受人们欢迎。华南农学院有关研究表明，用C02气调贮藏荔枝，C02气体浓度15。30条件下贮存3040d，基本保持原有的色泽和风味。把鸡蛋放在3040C02气体中经610d处理，CO2通过蛋壳渗透至鸡蛋内，延迟形成水样蛋白的速度，从而达到保鲜目的。冷藏食品解冻时，其温度、味道、质地、营养及外观均不改变，并且不含化学防腐剂，因而深受人们欢迎。目前，上海、广州、深圳等地超市利用干冰对高档蔬菜防腐、保鲜，各地民航也利用干冰作为航空食品冷冻、保鲜。2.1.7 油田助采剂利用C02作油田助采剂可提高石油采收率715，提高采收率技术的发展极为迅速，使全世界的石油产量提高近一半。2.1.8 植物气肥植物叶绿素在光合作用下吸收C02产生植物淀粉，这是植物生长的自然规律。用C02制成气肥，加大植物生产空间中C02浓度，可增加植物的干物质从而达到增产的目的。由山东农科院、大连人工公司研制成的C02气体肥，在山东、河北、河
