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1、年产8万吨甲醇制取低碳烯烃项目Projectonthe80kt/aoflowcarbonolefinepreparingwiththemethanol参赛学校：昆明理工大学参赛团队：红土化雨团队指导教师：贾愚王平艳2011“三井化学杯”第五届大学生化工设计竞赛2011MitsuiChemicalsCup5thCollegeStudentsCompetitiononChemicalEngineeringDesign 工艺设计及换热网络集成 Process Design and Heat Network integration Aspen模拟及优化Aspen Simulation and Opti
2、mization设备选型及三废处理Equipment Selection and Three Wastes Treatment厂区概况及三维模拟Plant Region Survey and 3D Simulation景桐经济分析及CAD制图Economic Evaluation and CAD Drawing陈文宇李凯宇TeamMemberIntroduction岳绍兰王斌2.主要内容1 项目背景2 厂区概况3 工艺说明4 换热网络及节能5 安全与环保6 经济分析7 项目创新性8 项目评价3.国内低碳烯烃供需状况DomesticSupplyandDemandofLowCarbonOlefin
3、e 项目背景 Project Background14.我国石油资源贫乏约束了烯烃产业发展，发展甲醇制烯已烃迫不及待。 项目背景 Project Background15. 烯烃消耗量不断增加，国内甲醇产能过剩201115年消耗量年均增长率10.8%2015年消耗总量：4000万吨云南：富煤、无油、无气烯烃 项目背景 Project Background16.厂址选择 Plant Location Selection2.1厂区概况 Plant Region Survey 2总厂布置 General Plant Layout 2.2车间布置 Workshop Layout2.37.2.1厂址选择
4、Plant Location Selection8.影响影响因素因素市场需求市场需求Market Demand交通运输交通运输Communications and Transportation政策支持政策支持Policy Support水源供应水源供应Water Supply原料供应原料供应 Raw Material Supply土地供应土地供应Land Supply厂选在云南省曲靖市沾益县花山工业园区厂址选定厂址选定Plant Location Selection2.1 厂址选择Plant Location Selection9.原料供应 Raw Material Supply2.1原料来源
5、：云维集团年产20万吨甲醇生产装置煤资源：曲靖原煤产量已突破4000万吨水资源：花山水库电厂：曲靖发电有限公司120万千瓦火力发电站厂址选择Plant Location Selection10.交通运输 Communications and Transportation道路：320326国道曲胜高速铁路：渝昆贵昆昆柏铁路2.1厂址选择Plant Location Selection11.政策支持 Policy Support云南煤储量丰富无油无气煤化工工业发达，我厂的建设符合云南省产业政策、能源安全政策、环境保护政策和地区规划要求2.1厂址选择Plant Location Selection1
6、2.市场前景 Market prospect云维集团的PVC厂花山工业园区的丙烯腈厂2.1厂址选择Plant Location Selection13. 行政区行政区AdministrationArea2 生产生产车间车间 ProductionArea wastewater 污污水水 处处理理区区PotArea贮贮罐罐区区总厂布置GeneralPlant Layout 2.2辅助辅助生产生产1区区AssistantArea1辅助辅助生产生产2区区Assistant Area 214.2.3车间布置Workshop Layout15. 流程模拟 Flow Simulation 设备设计及选型 流
7、程设计 Flow Design 工艺选择 Process Selection 3.1工艺说明 Process Introduction33.23.33.4Equipment Design and Selection16.甲醇制烯烃工艺工艺选择Process Selection3.1MTP工艺MTO工艺DMTO工艺17.流程设计Flow Design冷却吸收冷却吸收车间车间Cooling-absorbing Workshop分离车间分离车间SeparatingWorkshop压缩干燥压缩干燥车间车间Compressing- drying Workshop粗产品气净化的产品气3.2甲醇CH3OH乙
8、烯C2H4丙烯C3H6反应车间反应车间ReactingWorkshop18.反应车间 Reacting Workshop流化床流化床反应器反应器催化剂催化剂再生器再生器副反副反应器应器3.2.119.汽提塔汽提塔碱洗塔碱洗塔解析塔解析塔3.2.2冷却吸收车间Cooling-absorbingWorkshop20.粗产品气不凝气冷凝液解析塔CO2烯烃,二甲醚换热器碱洗塔汽提塔3.2.2冷却吸收车间Cooling-absorbingWorkshop21.3.2.3压缩干燥车间Compressing-dryingWorkshop22.一级压缩机二级压缩机三级压缩机干燥塔加压产品气干燥产品气产品气3.
9、2.3压缩干燥车间Compressing-dryingWorkshop23.脱乙脱乙烷塔烷塔吸收吸收蒸出塔蒸出塔油吸油吸收塔收塔乙烯乙烯精馏塔精馏塔脱丙脱丙烷塔烷塔丙烯丙烯精馏塔精馏塔3.2.4分离车间SeparatingWorkshop24.干燥干燥产品气产品气脱脱乙乙烷烷塔塔C1 、C2及及不凝性组分不凝性组分吸吸收收蒸蒸出出塔塔C3、C4组分组分脱脱丙丙烷烷塔塔油油吸吸收收塔塔乙乙烯烯精精馏馏塔塔C2组分组分乙烷乙烷丙丙烯烯精精馏馏塔塔丁烯丁烯C3组分组分乙烯产品乙烯产品乙烷乙烷丙烯产品丙烯产品丙烷丙烷C1 、不凝性组、不凝性组分及部分乙烯分及部分乙烯C1、C2C1及不凝性组分及不凝性组
10、分分离车间3.2.425.流程模拟Flow Simulation3.23.3反应反应车间车间分离分离车间车间冷却吸收冷却吸收车间车间压缩干燥压缩干燥车间车间26.设备选型设备设计及选型Equipment Design & Selectionl换热器设备设计l塔设备设计l贮罐设备选型l压缩机、泵设备选型3.427.项目汽提塔碱洗塔CO2解析塔脱乙烷塔吸收蒸出塔油吸收塔乙烯精馏塔脱丙烷塔丙烯精馏塔设备位号T201T202T203T401T402T403T404T405T406设计压力，MPa0.190.170.172.1222.122最高工作压力，Pa0.170.150.151.951.921.8
11、81.91.932设计温度，C2006015080-40-40-4012080最高工作温度，C1764211455-60-92-319557物料名称粗产品液碱液-粗产品气吸收液C2-C3-C4C2C2H4-CH4C2H4-C2H6C3C3H6-C3H8容器类别容器类别立式立式容器容器立式立式容器容器立式容立式容器器立式立式容器容器立式容立式容器器立式立式容器容器立式立式容器容器立式立式容器容器立式立式容器容器塔设备一览表List of the Tower Equipment28.乙烯精馏塔装配图Ethene Distillation Tower Assembly Drawing29.换热器设计
12、一览表List of the Heat Exchanger序号序号名称名称型号型号质量，质量，kgE201进料甲醇与产品气体换热器1BES400-0.6-43.1-4.5/19-2I0.167E202进料甲醇与产品气体换热器2BES700-0.6-202.1-6/19-2I7.517E203进料甲醇与产品气体换热器3BEM800-0.6-186.5-4.5/19-6I6.086E204产品气体与水换热器BEM900-0.6-162.4-3/19-4I6.494E206汽提气体冷凝换热器BEM450-0.6-41.0-3/19-1I2.102E207解析塔再沸器BEM159-1.6-2.6-3/
13、19-1I0.272E208解析塔冷却器BEM400-1.6-19.7-2/19-1I0.867E301一段压缩冷凝器BEM500-0.6-67.2-4.5/19-1I2.766E302二段压缩冷凝器BEM500-1.0-31.2-2/19-1I1.709E303三段压缩冷凝器BEM450-2.5-26.9-2/19-1I1.380E402脱乙烷塔塔顶冷凝器BEM273-2.5-5.4-1.5/19-1I0.479E403脱乙烷塔塔釜再沸器BEM273-2.5-5.4-1.5/19-1I0.329E404吸收蒸出塔进料冷凝器BEM700-2.5-105.1-3/19-1I3.567E405吸收
14、蒸出塔塔釜再沸器BEM273-1.6-11.3-3/19-1I0.677E406乙烯精馏塔塔顶冷凝器BEM700-2.5-164.4-6/19-1I5.604E407乙烯精馏塔塔釜再沸器BEM325-2.5-11.2-2/19-1I0.761E408脱丙烷塔塔顶冷凝器BEM450-0.6-26.9-2/19-1I1.190E409脱丙烷塔塔釜再沸器BEM219-1.6-3.7-2/19-1I0.329E410丙烯精馏塔塔顶冷凝器BEM273-1.6-5.4-1.5/19-1I0.402E411丙烯精馏塔塔釜再沸器BEM159-2.5-2.6-3/19-1I0.27530.换热器装配图Heat
15、Exchanger Assembly Drawing31.项目项目气液气液分离罐分离罐1气液气液分离罐分离罐2甲醇回甲醇回收贮罐收贮罐缓冲罐缓冲罐缓冲罐缓冲罐缓冲罐缓冲罐设备位号设备位号V101V203V202V301V302V303设计压力，设计压力，MPa0.20.20.20.20.20.2设计温度，设计温度，C505050505050物料名称物料名称CO2-H2OCO2-碱液碱液甲醇甲醇-水水产品气产品气产品气产品气产品气产品气材料材料16MnR16MnR16MnR16MnR 16MnR 16MnR公称容积，公称容积，m3404040404040数量数量111111贮罐选型一览表List
16、 of the Pot Selection32.设备位号设备位号C301C302C303设备型号设备型号E型水平剖分型水平剖分离心压缩机离心压缩机L12-100/8DMCL型水平型水平剖分压缩机剖分压缩机气量，气量，m3/min3545001003.535000压力，压力，MPa4.50.84.5功率，功率，kW630056063020000制造厂商制造厂商陕西鼓风机陕西鼓风机(集团集团)有限公司有限公司-沈阳鼓风机沈阳鼓风机股份有限公司股份有限公司压缩机选型一览表List of the Compressor Selection33.设备设备位号位号型号型号流量，流量，m3/h转速，转速，r/
17、min扬程，扬程，m必须汽蚀必须汽蚀余量，余量，m效率，效率，%P405IS65-50-16015290035254P203IS50-32-2503.75145020.5223P202IS80-50-250151450212.549P401IS100-80-1251002900204.578P403IS80-65-12530290022.5364P404IS50-32-1607.5290034.3244P407IS50-32-12512.5290020260P409IS65-40-20015290053249P402IS50-32-2007.5290052.5238P406IS80-65-16
18、08.332900362.561P410IS100-65-20060290054365泵选型一览表List of the Pump Selection34.最小传热温差7.5的组合曲线总组合曲线 换热网络及节能 Heat Network & Energy-saving 435.最优匹配图 Best Matching Drawing热量集成Heat integration产品气与甲醇进料加热的热量匹配产品气第二步冷却与汽提塔再沸液热量匹配汽提塔塔底液与解析塔再沸液热量匹配反应器气体与汽提塔塔底液热量匹配 换热网络及节能 Heat Network & Energy-saving 436.产品气与甲
19、醇进料加热的热量匹配Heating heat match between the product gas and the methanol feed 37.产品气第二步冷却与汽提塔再沸液热量匹配Heat match between the second-step coolingproduct gas and the reboiling liquid of the stripper 38.汽提塔塔底液与解析塔再沸液热量匹配Heat match between the tower bottom liquid of thestripper and the the reboiling liquid o
20、f the desorber39.反应器气体与汽提塔塔底液热量匹配Heat match between the gas of the reactor and the bottom liquid of the stripper40.项目项目Heating，kWCooling，kW匹配前匹配前67.4710208.33匹配后匹配后52.254586.1节节 能能22.56%55.07%cold energyHeat energy52.25kW4586.1kW公用工程Utilities 换热网络及节能 Heat Network & Energy-saving 441.乙烯一氧化碳氢气甲醇 丙烯 安全
21、与环保 Safety & Environmental protection5险危质介dangerous material42.项目危险性Danger of Program5.1原料及成品存储阶段13尾气处理阶段生产过程2泄露火灾爆炸中毒装运反应车间压缩车间泄露爆炸中毒43.安全措施Safe Measurement定期检查时时防护 采用先进工艺采用先进工艺技术和设备技术和设备现场配备现场配备灭火器材灭火器材安全使用压力容器余热即时回收穿戴防护用品穿戴防护用品( (服装、面具等服装、面具等) )安全措施5.244. 二氧化碳1 1一氧化碳2 2废渣4 4 “资源化”原则“三废”处理与综合利用“Th
22、ree Waste” Treatment & complex utilizationC4等副产物3 35.3反应车间吸收车间反应车间分离车间分离车间反应车间甲醇车间反应车间回收利用燃烧室45.项目总投资76855.54万元万元建设期建设期贷款利息贷款利息1995万元万元流动资金流动资金9764.42万元万元工程费用工程费用55502.74万元万元预备费用预备费用5917.83万元万元递延资产递延资产3639.18万元万元无形资产无形资产36.48万元万元项目总投资Program Total Investment6.1 经济分析Economic Evaluation6固定资产投资固定资产投资65
23、096.123万元万元46.销售收入、成本费用、税金及利润 Income，cost, taxes, profit6.2销售收入销售收入(Income)：95400成本费用成本费用(cost)： 36570.74税金税金(taxes): 36767.16企业所得税：企业所得税：14310增值税：增值税：16218营业税及附加：营业税及附加：6239.16单位：万元单位：万元/年年利润利润(profit):毛利润：毛利润：59506.08销售利润：销售利润：42238.68利润总额：利润总额：41818.92净利润：净利润：27508.919147. 投资利润率Investment profit
24、rate54.41 %26%1 1静态指标Static Index6.3 投资收益率Investment income rate35.79 %25%3 3 投资利税率Investment profits and taxes rate77.42 %38%2 2 投资回收期Investment recovery period6年4 448.不确定性分析Uncertainty Analysis6.4动态指标Dynamic Index净现值NPV：117466.85万元 盈亏指标profit and loss Index盈亏平衡率FBEP：36.96%盈亏平衡点QBEP：2.957万吨/年49.敏感性
25、分析Sensitivity Analysis6.5净现值，万元变动幅度产量 年固定成本 年可变成本 敏感性分析图Sensitivity analysis chart 50.社会效益评价Society Benefit Evaluation 6.6减少对石油资源的依赖，充分利用资源较少对环境的污染提高国家、地区和部门科技进步带动经济发展，创造就业机会符合国家产业政策和地区规划要求51.新型设备的应用反应、分离技术创新项目创新性 Project Innovation节能降耗技术创新 项目创新性 Project Innovation7Reacting, Separating Technique Inn
26、ovationEnergy-saving & Consumption-decreasingTechnique InnovationNew Equipment Application52.分离技术的创新分离技术的创新反应技术的创新反应技术的创新外取热器的设置外取热器的设置废气的利用废气的利用吸收吸收法法分离分离高压分离法高压分离法一次加压工艺一次加压工艺反应、分离技术创新Reacting, Separating Technique Innovation7.1甲醇制取与甲醇制取与C C4 4裂解相结合裂解相结合Reacting Technique InnovationSeparating Tech
27、nique Innovation53.节能降耗技术创新Energy-saving & Consumption-decreasingTechnique Innovation7.2换热网络Heat Network冷却方式Cooling Way动力自供Powerautomatic Supply54.l采用PV型高效旋风分离器l耗能最低的情况下满足工艺需求l催化剂损失率最低旋风分离器Cyclone l采用一种新型换热器配置方法l换热面积及效率均增加换热器Heat Exchanger新型过程设备的应用 New Equipment Application7.355. 项目评价 Project Evaluation 8节能降耗 Energy-saving & Consumption-decreasingl资源利用l反应、分离技术l过程节能降耗l新型设备应用项目创新Project Innovation经济效益Economic Benefitl经济效益高l投资回收稳定l抗风险能力强l社会效益好l热网络集成l多循环系统l“三废”排放少项目评价l资源丰富l运输方便厂址优势Plant Location Superiority56.昆明理工大学生命不在长而在于好，只要每一次尽力的演示。感谢老师和同学的鼓励与支持！团队
