中国石化 S 0DEC 第七届全国大学生化工设计竞赛 Mitsui Chemicals 初步设计说明书 年产10万吨环氧丙烷项目 组长：吴茜 May Flower 组员：叶秋婵、顾兆彦 徐秋蕾、安睿 上师范大学
初步设计说明书 错 误!
May Flower初步设计说明书目录第一章总论171.1筹建概况简述..171.1.1项目建设的目的和意义..171.1.2设计依据，.171.1.3设计指导思想..181.2 市场初步预测分析....191.2.1.19环氧丙烷的消费分析与预测1.2.2环氧丙烷市场价格分析及预测.231.3生产规模及产品方案.261.3.1生产规模..26产品方案.1.3.2.261.4主要原料、燃料的来源、规格及其消耗..271.4.1原料来源.27原料规格及消耗.1.4.2...281.4.3燃料来源...281.4.4燃料的消耗..281.5生产方法及全厂总流程.29生产方法.1.5.1.29全厂总流程1.5.2.291.6厂址概况...301.7技术经济....31第二章总图运输..34设计依据2.1342.2设计范围34
初步设计说明书 1 目录 第一章 总论.17 1.1 筹建概况简述.17 1.1.1 项目建设的目的和意义 .17 1.1.2 设计依据.17 1.1.3 设计指导思想.18 1.2 市场初步预测分析.19 1.2.1 环氧丙烷的消费分析与预测 .19 1.2.2 环氧丙烷市场价格分析及预测 .23 1.3 生产规模及产品方案.26 1.3.1 生产规模.26 1.3.2 产品方案.26 1.4 主要原料、燃料的来源、规格及其消耗.27 1.4.1 原料来源.27 1.4.2 原料规格及消耗.28 1.4.3 燃料来源.28 1.4.4 燃料的消耗.28 1.5 生产方法及全厂总流程.29 1.5.1 生产方法.29 1.5.2 全厂总流程.29 1.6 厂址概况.30 1.7 技术经济.31 第二章 总图运输.34 2.1 设计依据.34 2.2 设计范围.34
May Flower初步设计说明书2.3厂址概况34园区交通运输2.3.1.362.3.2厂区自然概况...362.3.3公共设施、资源现状及发展趋势.382.4总平面布置.38总平面布置的原则.2.4.1...382.4.2总平面布置..402.4.3总平面图主要数据.44竖向设计2.5.46竖向设计原则.2.5.1..462.5.2竖向设计方式的确定..482.5.3场地竖向设计的图示.482.5.4竖向设计的防护措施一围墙...482.6运输.492.6.1交通运输条件..492.6.2厂外运输设计..492.6.3场内运输设计.51第三章化工工艺及系统.52概述.3.1.523.2工艺流程的选择.53氯醇法.3.2.1...543.2.2共氧化法....563.2.3异丙苯氧化法（CHP法）.593.2.4过氧化氢-环氧丙烷法（HPPO法）...613.2.5工艺方案的比较...643.3工艺流程简介..663.4工艺流程的选择.67
初步设计说明书 2 2.3 厂址概况.34 2.3.1 园区交通运输.36 2.3.2 厂区自然概况.36 2.3.3 公共设施、资源现状及发展趋势 .38 2 .4 总平面布置.38 2.4.1 总平面布置的原则.38 2.4.2 总平面布置.40 2.4.3 总平面图主要数据.44 2.5 竖向设计.46 2.5.1 竖向设计原则.46 2.5.2 竖向设计方式的确定 .48 2.5.3 场地竖向设计的图示 .48 2.5.4 竖向设计的防护措施—围墙 .48 2.6 运输.49 2.6.1 交通运输条件.49 2.6.2 厂外运输设计.49 2.6.3 场内运输设计.51 第三章 化工工艺及系统.52 3.1 概述.52 3.2 工艺流程的选择.53 3.2.1 氯醇法.54 3.2.2 共氧化法.56 3.2.3 异丙苯氧化法（CHP 法）.59 3.2.4 过氧化氢-环氧丙烷法（HPPO 法）.61 3.2.5 工艺方案的比较.64 3.3 工艺流程简介.66 3.4 工艺流程的选择.67
May Flower初步设计说明书3.4.1丙烯环氧化反应工艺673.4.2PO精制工艺的选择.733.4.3甲醇及副产物回收工艺的选择..76工艺流程详述3.5.78工艺流程详述3.5.1..783.5.2PO精制工段，...813.5.3甲醇及副产物回收工段..823.6工艺流程模拟..84反应及丙烯回收工段的模拟3.6.1...853.6.2环氧丙烷精制工段的模拟..863.6.3甲醇及副产物回收工段的模拟...873.7工艺流程的优化...883.7.1分离塔的优化.893.7.2丙烯回收塔的优化.913.7.3萃取塔的优化..933.7.4环氧丙烷精制塔的优化..953.7.5除杂塔的优化.973.7.6副产物分离塔的优化....983.8换热网络设计..99概述.3.8.1.993.8.2换热网络的集成.100第四章物料衡算与能量衡算.105意义4.1.1054.1物料衡算基准.1054.2物料衡算的质量守恒.1064.3能量衡算106
初步设计说明书 3 3.4.1 丙烯环氧化反应工艺 .67 3.4.2 PO 精制工艺的选择.73 3.4.3 甲醇及副产物回收工艺的选择 .76 3.5 工艺流程详述.78 3.5.1 工艺流程详述.78 3.5.2 PO 精制工段.81 3.5.3 甲醇及副产物回收工段 .82 3.6 工艺流程模拟.84 3.6.1 反应及丙烯回收工段的模拟 .85 3.6.2 环氧丙烷精制工段的模拟 .86 3.6.3 甲醇及副产物回收工段的模拟 .87 3.7 工艺流程的优化.88 3.7.1 分离塔的优化.89 3.7.2 丙烯回收塔的优化.91 3.7.3 萃取塔的优化.93 3.7.4 环氧丙烷精制塔的优化 .95 3.7.5 除杂塔的优化.97 3.7.6 副产物分离塔的优化.98 3.8 换热网络设计.99 3.8.1 概述.99 3.8.2 换热网络的集成.100 第四章 物料衡算与能量衡算.105 4.1 意义.105 4.1 物料衡算基准.105 4.2 物料衡算的质量守恒.106 4.3 能量衡算.106
May Flower初步设计说明书4.4系统能量衡算106第五章设备选型1075.1 换热器选型107概述5.1.1..1075.1.2换热器选型规范...1085.1.3换热器的类型选择.1085.1.4常用换热器..1115.1.5换热器设计方法..1175.1.6换热器计算示例..117换热器校核.5.1.7..1235.2 塔设备选型...1305.2.1概述...1305.2.2塔设备选型规范.131塔设备的性能要求5.2.31315.2.4板式塔与填料塔的比较，.1325.2.5塔板的类型与选择.1345.2.6塔设备选型示例（T0202）.1365.2.7KG-TOWER在塔盘工艺结构计算中的运用..1565.2.8塔机械工程设计.171塔机械强度校核.5.2.9.180反应器设计.1835.3反应器选型..5.3.1...1835.3.2反应机理分析..1845.3.3催化剂.188反应工艺条件的影响及确定5.3.4...1925.3.5反应器结构的计算..1965.3.6反应器机械校核202泵的选型.2025.4
初步设计说明书 4 4.4 系统能量衡算.106 第五章 设备选型.107 5.1 换热器选型.107 5.1.1 概述.107 5.1.2 换热器选型规范.108 5.1.3 换热器的类型选择.108 5.1.4 常用换热器.111 5.1.5 换热器设计方法.117 5.1.6 换热器计算示例.117 5.1.7 换热器校核.123 5.2 塔设备选型.130 5.2.1 概述.130 5.2.2 塔设备选型规范.131 5.2.3 塔设备的性能要求.131 5.2.4 板式塔与填料塔的比较 .132 5.2.5 塔板的类型与选择.134 5.2.6 塔设备选型示例（T0202） .136 5.2.7 KG-TOWER 在塔盘工艺结构计算中的运用.156 5.2.8 塔机械工程设计.171 5.2.9 塔机械强度校核.180 5.3 反应器设计.183 5.3.1 反应器选型.183 5.3.2 反应机理分析.184 5.3.3 催化剂.188 5.3.4 反应工艺条件的影响及确定 .192 5.3.5 反应器结构的计算.196 5.3.6 反应器机械校核.202 5.4 泵的选型.202
May Flower初步设计说明书5.4.1概述202泵选型的原则，5.4.2.2025.4.3泵选型的基本依据...2035.4.4磁力泵和屏蔽泵特性对比2045.4.5泵选型计算示例....207储罐选型5.5..209选型依据.5.5.1..209甲醇储罐的设计5.5.2.209储罐选型结果.5.5.3....2115.6压缩机选型..211概述5.6.1211选型原则.5.6.2...2125.6.3选型示例...213第六章组织、劳动定员及培训..2156.1组织机构.215生产制度.6.2..2166.3劳动定员...2166.3.1定员与人员分布....216人员专业结构比例.6.3.2219人员来源.6.4.2196.5人员培训.220节能.第七章.2217.1编制原则....2217.2节能分析...2217.2.1采取的节能措施2217.2.2规划能耗水平分析.222
初步设计说明书 5 5.4.1 概述.202 5.4.2 泵选型的原则.202 5.4.3 泵选型的基本依据.203 5.4.4 磁力泵和屏蔽泵特性对比 .204 5.4.5 泵选型计算示例.207 5.5 储罐选型.209 5.5.1 选型依据.209 5.5.2 甲醇储罐的设计.209 5.5.3 储罐选型结果.211 5.6 压缩机选型.211 5.6.1 概述.211 5.6.2 选型原则.212 5.6.3 选型示例.213 第六章 组织、劳动定员及培训.215 6.1 组织机构.215 6.2 生产制度.216 6.3 劳动定员.216 6.3.1 定员与人员分布.216 6.3.2 人员专业结构比例.219 6.4 人员来源.219 6.5 人员培训.220 第七章 节能.221 7.1 编制原则.221 7.2 节能分析.221 7.2.1 采取的节能措施.221 7.2.2 规划能耗水平分析.222
May Flower初步设计说明书7.3节能规划目标2237.3换热网络设计224概述7.3.1..2247.3.2换热网络的集成.225第八章车间布置...230.8.1车间布置设计的依据.230车间平面布置方案8.2....2318.2.1直通管廊长条布置..2318.2.2室内布置和露天布置231PO精制车间.8.4.2328.4.1车间整体布置..2328.4.2各类设备布置.2338.4.3车间布置图..2348.5甲醇及副产物回收车间....2368.5.1车间整体布置.2368.5.2各类设备布置.236第九章管道布置设计.2379.1设计依据..2379.2管道布置要求237主要设备的管道布置..2419.39.3.1容器的管道布置.241换热器的管道布置.9.4.2...2439.4.3塔的管道布置..245第十章分析与检验...248分析依据.10.1.24810.2设计原则.....2486
初步设计说明书 6 7.3 节能规划目标.223 7.3 换热网络设计.224 7.3.1 概述.224 7.3.2 换热网络的集成.225 第八章 车间布置.230 8.1 车间布置设计的依据.230 8.2 车间平面布置方案.231 8.2.1 直通管廊长条布置.231 8.2.2 室内布置和露天布置 .231 8.4 PO 精制车间.232 8.4.1 车间整体布置.232 8.4.2 各类设备布置.233 8.4.3 车间布置图.234 8.5 甲醇及副产物回收车间.236 8.5.1 车间整体布置.236 8.5.2 各类设备布置.236 第九章 管道布置设计.237 9.1 设计依据.237 9.2 管道布置要求.237 9.3 主要设备的管道布置.241 9.3.1 容器的管道布置.241 9.4.2 换热器的管道布置.243 9.4.3 塔的管道布置.245 第十章 分析与检验.248 10.1 分析依据.248 10.2 设计原则.248
May Flower初步设计说明书10.3原料检测249丙烯10.3.1.249过氧化氢10.3.2..252甲醇10.3.3258产品检测..10.4...26210.4.1环氧丙烷.262甲氧基丙醇10.4.2.26310.4.31,2-丙二醇..26310.5分析仪器设备，....264第十一章自动控制及仪表..265概述.11.1.26511.2自动控制系统.265自动控制系统的组成11.2.1..26511.2.2自动控制系统的表示形式，.26611.3控制系统.26611.3.1简单控制系统.26611.3.2复杂控制系统...26711.3.3程序控制系统..26711.3.4集散控制系统DCS267紧急停车系统ESD11.3.5....26811.4各类设备控制方案....26811.4.1离心泵的控制..26811.4.2换热设备的控制.27011.4.3反应器的控制..27111.4.4塔设备的控制...27211.4.5压缩机的控制27411.5仪表选择.275
初步设计说明书 7 10.3 原料检测.249 10.3.1 丙烯 .249 10.3.2 过氧化氢 .252 10.3.3 甲醇 .258 10.4 产品检测.262 10.4.1 环氧丙烷 .262 10.4.2 甲氧基丙醇 .263 10.4.3 1,2-丙二醇 .263 10.5 分析仪器设备.264 第十一章 自动控制及仪表.265 11.1 概述.265 11.2 自动控制系统.265 11.2.1 自动控制系统的组成 .265 11.2.2 自动控制系统的表示形式 .266 11.3 控制系统.266 11.3.1 简单控制系统 .266 11.3.2 复杂控制系统 .267 11.3.3 程序控制系统 .267 11.3.4 集散控制系统 DCS.267 11.3.5 紧急停车系统 ESD .268 11.4 各类设备控制方案.268 11.4.1 离心泵的控制 .268 11.4.2 换热设备的控制 .270 11.4.3 反应器的控制 .271 11.4.4 塔设备的控制 .272 11.4.5 压缩机的控制 .274 11.5 仪表选择.275
May Flower初步设计说明书11.5.1选型原则275温度仪表11.5.2..27511.5.3压力仪表..275流量仪表11.5.4276物位仪表11.5.5...276第十二章供配电及电信...27712.1设计依据..27712.2设计原则.27712.3设计范围.27812.4供电电源及电信运营商的选择..278供电12.4.1..27812.4.2电信.27812.5供电方案的确定...27812.5.1供配电系统.278供电方式12.5.2.27912.5.3电力负荷的划分..27912.5.4爆炸危险区划分.28112.5.5危险区域电气设备选择...28212.6电信方案的确定.283电信现状12.6.1..28312.6.2生产调度电话..28512.6.3行政管理电话.28512.6.4扩音呼叫系统..28512.6.5火灾自动报警系统.28512.6防雷、接地设施.28612.6.1防雷系统.28612.6.2接地系统.287
初步设计说明书 8 11.5.1 选型原则 .275 11.5.2 温度仪表 .275 11.5.3 压力仪表 .275 11.5.4 流量仪表 .276 11.5.5 物位仪表 .276 第十二章 供配电及电信.277 12.1 设计依据.277 12.2 设计原则.277 12.3 设计范围.278 12.4 供电电源及电信运营商的选择.278 12.4.1 供电 .278 12.4.2 电信 .278 12.5 供电方案的确定.278 12.5.1 供配电系统 .278 12.5.2 供电方式 .279 12.5.3 电力负荷的划分 .279 12.5.4 爆炸危险区划分 .281 12.5.5 危险区域电气设备选择.282 12.6 电信方案的确定.283 12.6.1 电信现状 .283 12.6.2 生产调度电话 .285 12.6.3 行政管理电话 .285 12.6.4 扩音呼叫系统 .285 12.6.5 火灾自动报警系统 .285 12.6 防雷、接地设施.286 12.6.1 防雷系统.286 12.6.2 接地系统.287
MayFlower初步设计说明书第十三章土建289设计依据13.1.28913.2地理位置.28913.3建筑、结构设计.29113.3.1设计范围29113.3.2建筑物的防火与防爆设计...29113.3.3.292建筑物的抗震设计13.3.4建筑物的防腐蚀设计.293第十四章采暖通风和空气调节.29414.1概述.294设计目标，14.1.1..294设计标准，14.1.2.29414.2采暖方案..29514.3通风方案..296第十五章空压站氮气站..29715.1设计依据..29715.2空压站..29715.2.1工艺用压缩空气...29715.2.2仪表用净化压缩空气.298空气压缩机.15.2.3.29915.2. 4设备布置...30015.3氮气站..301第十六章维护与维修...303.16.1设计说明...303概述16. 1. 1..30316.1.2TPM定义.303
初步设计说明书 9 第十三章 土建.289 13.1 设计依据.289 13.2 地理位置.289 13.3 建筑、结构设计.291 13.3.1 设计范围 .291 13.3.2 建筑物的防火与防爆设计 .291 13.3.3 建筑物的抗震设计 .292 13.3.4 建筑物的防腐蚀设计 .293 第十四章 采暖通风和空气调节.294 14.1 概述.294 14.1.1 设计目标 .294 14.1.2 设计标准 .294 14.2 采暖方案.295 14.3 通风方案.296 第十五章 空压站 氮气站.297 15.1 设计依据.297 15.2 空压站.297 15.2.1 工艺用压缩空气.297 15.2.2 仪表用净化压缩空气.298 15.2.3 空气压缩机.299 15.2.4 设备布置.300 15.3 氮气站.301 第十六章 维护与维修.303 16.1 设计说明.303 16.1.1 概述.303 16.1.2 TPM 定义.303