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1、目录1 设计依据及内容31.1设计内容31.2设计依据31.3设计所采取的规X41.4苯氧化法的流程特点、先进性和经济合理性42 工艺路线的选择及安全分析52.1 工艺路线的选择52.1.1 苯氧化法52.1.2 正丁烷法62.1.3 C4烯烃法62.1.4 苯酐副产法72.1.5 路线的比较与选择72.2 工艺路线的安全分析72.2.1 工艺路线1的安全分析72.2.2工艺路线2安全性分析及其安全措施102.3 工艺流程132.3.1 第一部分工艺过程132.3.2 第二部分工艺过程143 工艺过程中安全设施设计153.1 安全设施设计条例153.2 工艺过程中物料或产品的安全设施设计163
2、.3.1 供苯系统163.3.2 工艺空气及开炉163.3.3 氧化部分173.3.4 熔盐系统173.3.5恒沸脱水183.3.6 精馏阶段183.3.7 存储阶段184建设项目厂址选择可行性分析184.1 自然条件的研究分析184.1.1 地理位置184.1.2 气候条件、水文条件、土质条件194.2 生产条件研究分析194.2.1 资源、原材料条件分析194.2.2 水、电、交通条件分析194.3 安全条件的研究分析195 建设项目总平面布置可行性分析及设计205.1设计依据及采用的标准205.2 功能分区的研究分析215.3 建筑物耐火等级、面积、层数的研究分析225.3.1 厂房的耐
3、火等级、层数设计225.3.2 仓库的耐火等级、层数和面积设计235.4建筑物相对位置的研究分析245.5 建筑物防火间距的研究分析245.5.1 厂房防火间距设计245.5.2仓库防火间距设计255.6.2 泄压设施分析265.6.3 防爆分隔276 生产车间设备设施的安全布置276.1 根据工艺路线选择合理的设备设施276.1.1 物料输送设备286.1.2 贮槽296.1.3 换热设备296.1.4 分离设备296.1.5 传质设备296.1.6 化学反应器296.2 对主要设备设施的风险进行分析评价306.2.1 离心泵306.2.2 换热器316.2.3 气液分离器316.2.4 搅
4、拌釜式反应器326.2.5 危险性评价326.3 对主要设备设施的布置进行合理设计336.3.1 主导风向对设备布置的要求336.3.4 设计结果346.4 对可燃气体/有毒气体报警器等进行设计356.4.1可燃气体报警器设计356.4.2 有毒气体报警器设计357 公用工程及辅助系统安全设计分析及评价367.1 供水系统的安全设计分析及评价367.2供电系统的安全设计分析及评价367.3供气系统的安全设计分析及评价367.4供热系统的安全设计分析及评价378总结371 设计依据及内容1.1设计内容8000T/A顺酐的工艺设计 1.2设计依据根据设计任务书，8000T/A 顺酐的工业设计，车间
5、的设计依据根据计算书上的设备要求设计的,车间的设计考虑到土建、仪表、电器、交通等专业与机修、安装、操作等各方面的需要；车间布置原则应充分考虑实现工艺生产的有效性、安全性及经济性，车间布置不仅适应工艺流程顺序，还应保证设备之间距离以相互连接的管道和钢结构小，并便于操作、维修和施工过程中需要的适当余地作为通道及安全生产的需要。经济效果好、占地少、建设费用少、生产成本低；便于生产管理、物料运输，操作维修方便；生产符合国家各项规定；同时考虑到了将来扩建与增建的余地。1.3设计所采取的规X石油化工企业设计防火规X；爆炸和火灾危险环境电力装置设计规X；建筑设计防火规X；报警仪安装规X；化工装备设备布置设计
6、规定；石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规X；危险化学品建设项目安全设施目录；国家安监总局关于公布首批重点监管的危险化工工艺的通知；首批重点监管的危险化学品安全措施和事故应急处置原则；1.4苯氧化法的流程特点、先进性和经济合理性 目前工业上生产顺酐的方法按原料路线分主要有苯氧化法、正丁烷法、C4 烯烃法 和苯酐副产法 4 种。根据苯设计要求和我国国情及今年国际发展史，苯设计采用苯氧化法，如下：该方法发现于1905 年，1920年苯气相催化法问世，1932 年该法实现工业化，目前该工艺产量占世界顺酐总产量的 80%，我国该法产量占 85%，其主要反应如下： C6H6+9/2O2 C4H2
7、O3 +2H2O +2CO2 （1.4.1） 此法中应用的催化剂是以V2O5-MoO2为主催化剂，以少量P2O5、TiO2为助催化剂，-Al2O3 等为载体进行气相氧化生成顺酐。主要生产方法有SD（美国科学设计）法、Alusuisle/UCB法、日本触媒化学法，其中SD法为普及，Alusuisle/UCB法苯耗低，是较为先进的苯氧化法。流程特点：本流程对原料的损失少，可利用率达99%以上，循环利用。线路简明清晰，对管道的搭建方便可行。 先进性：利用固定床反应器代替流化床，更体现了技术的先进性。固定床中的催化剂可大大提高本的转化率，目前很多科学家正在研究更新、更好、更经济的催化剂。苯氧化制顺酐的
8、生产方法是我国目前先进的生产方法。苯法顺酐工艺国产化技术成熟，在工艺路线上固定床反应的氧化收率大于流化床氧化器，能源耗用低，尤其是苯法固定床列管式反应器及催化剂技术已处于世界较先进水平，而且顺酐工业已形成一定规模。 经济合理性：工艺路线的选择是关系到工程顺利建设、投产及保持将来正常生产和良好经济效益的关键。顺酐工艺技术从原料路线看，经历了从苯法、混合C4馏分法到正丁烷的转变。虽然正丁烷原料价格相对较低，环境污染小，世界发达国家的顺酐生产已基本实现正丁烷原料化。但我国顺酐生产技术相对落后，和国外发达国家相比，正丁烷制顺酐生产技术还存在较大差距。比较综合分析苯法和正丁烷法，拟采用国产化技术 的苯法
9、顺酐原料路线为优。因为苯法生产的工艺路线历史悠久，技术成熟可靠；催化剂 的性能优越，转化率、选择性高；而且国内顺酐生产的历史较长，厂家众多，积累了丰 富的生产经验。其优越性主要表现在：投资效益更好，产品的收率质量能够得到有效保 证，可以大量节约能源，且该技术成熟已达到产业化进度。1.5车间组成车间一般由生产部分、辅助生产部分和行政-生活部分组成生产部分包括生产部分和精烘包工序，控制室，储罐区等 。辅助生产部分包括动力室（真空泵和压缩机室）、配电室、化验室、实验室、机修室、通风空调室，原料、辅料和成品仓库等。 行政-生活部分包括办公室、会议室、工人休息室、更衣室、浴室、厕所、和女工保健室等。2
10、工艺路线的选择及安全分析2.1 工艺路线的选择顺丁烯二酸酐 简称顺酐，又名马来酸酐，是一种重要的有机化工原料和精细化工产品， 是目前世界上仅次于苯酐和醋酐的第三大酸酐 主要用于生产不饱和聚酯树脂、 醇酸树脂、 用于农药、 医药、涂料、油墨、 润滑油添加剂、造纸化学品、纺织品整理剂、食品添加剂以及表面活性剂等领域。目前工业上生产顺酐的方法按原料路线分主要有苯氧化法、正丁烷法、C4烯烃法和苯酐副产法4种。2.1.1 苯氧化法苯氧化法目前该工艺产量占世界顺酐总产量的80%，我国该法产量占85%，其主要反应如下所示： C6H6+ 9/2O2C4H2O3 +2H2O +2CO2 （2.1.1.1） 顺酐
11、是在催化剂存在下进行的。常用催化剂的活性组分均为钒的氧化物（见金属氧化物催化剂），为抑制苯被完全氧化，常加入钼、磷、钛、钨、银及碱金属等元素的氧化物为添加剂，并采用低比表面的惰性物质为催化剂载体，如 氧化铝、刚玉等。反应在常压下进行，温度350400。工艺过程由苯的氧化，顺酐的分离和提纯两大部分组成。苯蒸气和空气能形成爆炸混合物，所以进入反应器的混合气中，苯的浓度应在爆炸极限之外，一般为1%1.4%(摩尔)。苯氧化为强放热反应，工业上常采用列管式固定床反应器，有很大的传热面，管外为熔盐冷却系统，反应热可用于产生高压蒸汽。固定床反应器多为列管式结构，传热面积大，有利于强放热反应。为使反应稳定进行
12、，关键是反应器载热体熔盐的温度控制。国内在固定床反应器设计方面已经相当成熟，国产反应器技术水平已经达到了国际先进水平。随着顺酐生产工艺技术的进步和固定床反应器逐步大型化以及催化剂性能提高，使装置的产能和效益同步提高，为装置的大规模化奠定了基础。2.1.2 正丁烷法国外目前占主导地位的是以正丁烷为原料的生产路线。正丁烷法制顺酐工艺资源利用方面比苯法合理，环境污染程度比苯法轻。随着我国石化行业快速发展和炼油能力提高，C4资源逐步得到综合利用，正丁烷法顺酐装置近几年发展较快。按生产工艺技术氧化反应部分分为固定床与流化床。国内运行的正丁烷法顺酐装置全部为国产化技术固定床工艺。 主要化学反应式： C4H
13、10+702C4H2O+4H2O 主要副反应： C4H10+5023CO+CO2+5H2O 除 CO，CO2和 H2O 外，在反应器中还生成少量乙酸、丙烯酸等物质，在回收过程中还生成包括富马酸在内的其它副产品。应器的操作条件为：入口压力大约为0.17MPa，反应器进料空速大约为800hr-12200hr-1，催化剂床层热点温度通常在 440470，熔盐温度 400420。在此条件下，正丁烷转化率大约为 8285%。从环保方面看，正丁烷比苯毒性小，正丁烷法比苯法对环境污染小，随着环保意识的增强及国家环保政策的倾斜，正丁烷法在满足环保要求以及发展前景方面比苯法更具生命力。从资源来源及原料的保障上看
14、，国内石化行业快速发展和炼油能力扩大，西气东输民用燃料天然气逐步取代液化气，C4资源逐步得到综合利用，使正丁烷顺酐装置得到较快发展。2.1.3 C4烯烃法正丁烷与丁烯均含有与顺酐相同的碳原子数，是生产顺酐的理想原料。由于正丁烷价格较其他原料低廉，用正丁烷更为有利。其反应如下： 主反应：CH3CH=CHCH3 + 3O2 C4H2O3 +3H2O副反应：CH2=CHCH=CH2 + 5O2 2CO + 4H2O + 2CO2其流程与苯氧化法基本相同，催化剂为钒-磷-氧体系，添加剂有铁、铅、锌、铜、锑等元素的氧化物。可用固定床反应器或用流化床反应器，反应温度约400。正丁烷-空气混合物中正丁烷浓度
15、为1.0%1.6%(摩尔)。整个过程的顺酐收率按正丁烷计约为50%。由于C4烃氧化的选择性较低,因此设备投资较以苯为原料时为高，且后加工不能采用部分冷凝，而必须将反应气体中的顺酐全部用吸收法回收，从而使能耗加大。但由于正丁烷价格比苯便宜，而且苯毒性大。因此，以正丁烷为原料是有吸引力的，对本法所用催化剂的改进工作，各国都在大力进行中。2.1.4 苯酐副产法 在由邻二甲苯生产苯酐时，可以副产得到一定数量的顺酐产品，其产量约为苯酐产量的5%。在苯酐生产中，反应尾气经洗涤塔除去有机物后排放到大气中，洗涤液为顺酐和少量的苯甲酸、苯二甲酸等杂质，经浓缩精制和加热脱水后得到顺酐产品。2.1.5 路线的比较与选择苯氧化法应用最为广泛，但由于苯资源有限，C4烯烃和正丁烷为原料生产顺酐的技术应运而生，尤其是富产天然气和油田伴生气的国家，拥有大量的正丁烷资源，因此近年来正丁烷氧化法生产顺酐的技术发展迅速，已经在顺酐生
