全國大學生化工設計競賽重慶大學Circle團隊答辯課件

100kt/aHPPO法

環(huán)氧丙烷生產(chǎn)項目Presentation2013Aug.5thTMProjectreportfor100kt/aHPPO重慶大學Circle項目組100kt/aHPPO法

環(huán)氧丙烷生產(chǎn)項目Presenta1三維車間及廠區(qū)、文檔整理：楊杰3DPlantDesign&DocumentManagementAspen模擬及優(yōu)化、設備選型：閻洲

ProcessDesign&optimization

CAD制圖、自控方案：任佳林

CAD&&ControlScheme

設備選型校核、經(jīng)濟分析：楊洋EquipmentSelection&EconomicAnalysis員成隊團OurTeam文檔整理、工藝設計、換熱網(wǎng)絡：曾靜DocumentManagement&processdesign&HEN三維車間及廠區(qū)、文檔整理：楊杰As2項目背景01STEP工藝闡述02STEP廠區(qū)布置03STEP設備設計04STEP經(jīng)濟評價05STEP項目總結06STEP目錄Contents項目背景01工藝闡述02廠區(qū)布置03設備設計04經(jīng)濟評價053景背目1.項ProjectBackground需求分析發(fā)展前景景背目1.項ProjectBackground需求發(fā)展前4隨著我國工業(yè)的發(fā)展，我國對很多工業(yè)原料的需求量越來越多，環(huán)氧丙烷作為僅次于聚丙烯和丙烯腈的第三大丙烯類衍生物，其需求量在近年來也有很快速的增長。

近十年我國環(huán)氧丙烷需求單位：萬噸項目背景工藝闡述廠區(qū)規(guī)劃設備設計經(jīng)濟分析項目總結1.1

需求分析

Demandanalysis隨著我國工業(yè)的發(fā)展，我國對很多工業(yè)原料的需求5

其它(涂料、阻燃劑等)丙二醇

丙二醇醚類聚醚多元醇（85%）下游產(chǎn)品聚氨酯家具、汽車、建筑、工業(yè)絕熱項目背景工藝闡述廠區(qū)規(guī)劃設備設計經(jīng)濟分析項目總結1.1

需求分析

DemandAnalysis其它(涂料、阻燃劑等)丙二醇丙二醇62007-2011年我國環(huán)氧丙烷市場均價分析

元/噸1.2發(fā)展前景ProspectsforDevelopment項目背景工藝闡述廠區(qū)規(guī)劃設備設計經(jīng)濟分析項目總結價格穩(wěn)定，且有上升趨勢2007-2011年我國環(huán)氧丙烷市場均價分析1.2發(fā)7總體目標主要任務OptionsOptions提高現(xiàn)有裝置的節(jié)能、降耗、環(huán)保水平，加強對新工藝HPPO的引進；營造良好的氛圍，有效的推動行業(yè)的快速、健康發(fā)展。不斷的提升現(xiàn)有裝置的節(jié)能、降耗水平，能量回收再利用。在國內(nèi)外提倡環(huán)保、低碳的大環(huán)境下，提高氯醇法工藝的節(jié)能、降耗、環(huán)保水平已不得不提上日程。國家”十二五”規(guī)劃1.2發(fā)展前景ProspectsforDevelopment項目背景工藝闡述廠區(qū)規(guī)劃設備設計經(jīng)濟分析項目總結總體目標主要任務OptionsOptions提高現(xiàn)有裝置的節(jié)8工藝選擇TechnologicalSelection流程設計ProcessDesign自動控制Automatic

Control節(jié)能降耗EnergySaving述闡藝2.工Process

Described流程設計自動控制節(jié)能降耗述闡藝2.工ProcessDes9環(huán)氧丙烷生產(chǎn)氯醇法：生產(chǎn)流程短，建設投資少，但會對環(huán)境造成嚴重污染。無法從根本上解決資源利用和環(huán)保問題，并且會大大增加生產(chǎn)成本。聯(lián)產(chǎn)法：反應較平穩(wěn)、無污染，但工藝流程長、生產(chǎn)過程防爆要求高，故投資高，同時對原料要求嚴，提高了成本，因此經(jīng)濟效益不夠好。直接氧化法：工藝簡單，投資費用低，綠色環(huán)保且無聯(lián)產(chǎn)品產(chǎn)生，故在國際上得到一致好評。2.1工藝選擇ProcessSelection項目背景工藝闡述廠區(qū)規(guī)劃設備設計經(jīng)濟分析項目總結環(huán)氧丙烷生產(chǎn)氯醇法：聯(lián)產(chǎn)法：直接氧化法：2.1工藝選擇P102.2流程設計ProcessDesign項目背景工藝闡述廠區(qū)規(guī)劃設備設計經(jīng)濟分析項目總結2.2流程設計ProcessDesign項目背景工藝闡1125℃,q=00.45MPa,q=00.1MPa,25℃0.5MPa,64℃0.1MPa,25℃1MPa1MPa1MPa1MPa

31.2℃

40℃管式反應器(1MPa,40℃)反應產(chǎn)物(40℃，q=0)項目背景工藝闡述廠區(qū)規(guī)劃設備設計經(jīng)濟分析項目總結2.2.1反應段（Reaction）25℃,q=00.45MPa,q=00.1MPa,25℃012來自反應段丙烯丙烷(-5.4℃,0.5MPa)114.4℃,0.53MPa

90℃粗PO，前去精制醇醚水的混溶物，進行膜分離0.53MPa0.5MPa0.101MPa0.131MPa項目背景工藝闡述廠區(qū)規(guī)劃設備設計經(jīng)濟分析項目總結2.2.2初分離段(InitialSeparation)來自反應段丙烯丙烷(-5.1325℃,0.1MPa0.215MPa粗PO(76.7℃,0.2MPa)甲醇水溶液，循環(huán)回反應器PO產(chǎn)品(純≥99.9%)0.2MPa項目背景工藝闡述廠區(qū)規(guī)劃設備設計經(jīng)濟分析項目總結2.2.3產(chǎn)品精制(Purification)25℃,0.1MPa0.215MPa粗P142.3自動控制Automaticcontrol項目背景工藝闡述廠區(qū)規(guī)劃設備設計經(jīng)濟分析項目總結2.3自動控制Automaticcontrol項目背景15

壓力控制Pressurecontrol

液位控制

LevelControl

壓力控制Pressurecontrol

液位控制

LevelControl2.3自動控制AutomaticControl項目背景工藝闡述廠區(qū)規(guī)劃設備設計經(jīng)濟分析項目總結壓力控制液位控制壓力控制16溫度控制Temperaturecontrol2.3自動控制AutomaticControl項目背景工藝闡述廠區(qū)規(guī)劃設備設計經(jīng)濟分析項目總結溫度控制2.3自動控制AutomaticControl17PDIA壓差報警！溫度控制Temperaturecontrol2.3自動控制AutomaticControl項目背景工藝闡述廠區(qū)規(guī)劃設備設計經(jīng)濟分析項目總結PDIA壓差報警！溫度控制2.3自動控制Automati18產(chǎn)物樣品取樣口Sampleconnection2.3自動控制AutomaticControl項目背景工藝闡述廠區(qū)規(guī)劃設備設計經(jīng)濟分析項目總結產(chǎn)物樣品取樣口2.3自動控制AutomaticCont1901流程模擬得到工藝流股數(shù)據(jù)020304

流股信息導入AspenEnergyAnalyzer根據(jù)夾點技術進行夾點之上與夾點之下工藝流股之間的換熱匹配冷熱物流及公用工程匹配項目背景工藝闡述廠區(qū)規(guī)劃設備設計經(jīng)濟分析項目總結2.4

節(jié)能降耗EnergySaving01流程模擬得到020304流股信息導入A20換熱優(yōu)化

HeatIntegrationΔT=60℃ΔT=40.4℃ΔT=30℃組合曲線CompositeCurvesΔTmin=6℃項目背景工藝闡述廠區(qū)規(guī)劃設備設計經(jīng)濟分析項目總結換熱優(yōu)化HeatIntegrationΔT=60℃ΔT=2178.1%After回收熱量28.04MW項目背景工藝闡述廠區(qū)規(guī)劃設備設計經(jīng)濟分析項目總結2.4

節(jié)能降耗EnergySaving78.1%After回收熱量28.04MW項目背景工藝闡22低能耗高效率項目背景工藝闡述廠區(qū)規(guī)劃設備設計經(jīng)濟分析項目總結2.4

節(jié)能降耗EnergySaving過程簡單占地面積小環(huán)境友好便于集成膜分離耗能量是傳統(tǒng)分離方法的20%-30%丙二醇單甲醚與甲醇水溶液的分離低能耗高效率項目背景工藝闡述廠區(qū)規(guī)劃設備設計經(jīng)濟分析項目總結23劃規(guī)區(qū)3.廠AC廠址選擇SiteSelection廠區(qū)布置PlantLayoutFactoryplanningB環(huán)境風險評價EnvironmentRiskAssessment劃規(guī)區(qū)3.廠AC廠址選擇廠區(qū)布置Factoryplanni24海南黑龍江吉林遼寧河北福建江西安徽湖北湖南廣東廣西上海河南山西內(nèi)蒙古陜西寧夏甘肅青海四川貴州云南西藏新疆江蘇浙江北京臺灣山東齊魯化學工業(yè)園區(qū)3.1廠址選擇SiteSelection山東原料充足Richmaterial交通便捷Transportationconvenience市場可靠Reliablemarket氣候適宜

SuitableClimate政策優(yōu)越Preferentialpolicy項目背景工藝闡述廠區(qū)規(guī)劃設備設計經(jīng)濟分析項目總結海南黑龍江吉林遼寧河北福建江西安徽湖北湖南廣東廣西上海河南山25項目背景工藝闡述廠區(qū)規(guī)劃設備設計經(jīng)濟分析項目總結3.2環(huán)境風險評價EnvironmentRiskAssessment項目背景工藝闡述廠區(qū)規(guī)劃設備設計經(jīng)濟分析項目總結3.2環(huán)26《化工企業(yè)總圖運輸設計規(guī)范》GB50489-2009《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范》GB50160-2008《化工企業(yè)建設節(jié)約用地若干規(guī)定》GB50187-93《工廠企業(yè)總平面設計規(guī)范》GB50187-93《建筑設計防火規(guī)范》GB50016-2010《石油化工企業(yè)廠區(qū)總平面布置設計規(guī)范》SH/T3053-2002項目背景工藝闡述廠區(qū)規(guī)劃設備設計經(jīng)濟分析項目總結3.3

廠區(qū)布置

PlantLayout3.3.1設計規(guī)范DesignCode《化工企業(yè)總圖運輸設計規(guī)范》27行政生活區(qū)生產(chǎn)區(qū)儲罐區(qū)裝卸區(qū)輔助生產(chǎn)區(qū)項目背景工藝闡述廠區(qū)規(guī)劃設備設計經(jīng)濟分析項目總結3.3.2總平面圖布置LayoutPlan行政生活區(qū)生產(chǎn)區(qū)儲罐區(qū)裝卸區(qū)輔助生產(chǎn)區(qū)項目背景工藝闡述廠區(qū)規(guī)28全國大學生化工設計競賽重慶大學Circle團隊答辯ppt課件29全國大學生化工設計競賽重慶大學Circle團隊答辯ppt課件30計設備4.設FacilitiesDesign&Selection反應器設計設計步驟計設備4.設FacilitiesDesign&Sele314.1設計步驟ReferenceBooks項目背景工藝闡述廠區(qū)規(guī)劃設備設計經(jīng)濟分析項目總結工藝設計手冊確定塔型AspenTraySizing&Rating初步計算手工設計具體參數(shù)，KG-towerSW6校核塔設備換熱網(wǎng)絡數(shù)據(jù)AspenExchangerDesign&Rating換熱器設計手冊，SW6校核換熱器物料性質、儲量選型標準設備標準儲罐物料性質、流量、流速選型標準設備標準泵壓縮機反應器4.1設計步驟ReferenceBooks項目背景32再考察溫度和反應時間對反應影響經(jīng)過查閱文獻，確定丙烯過量反應的宏觀動力學方程溫度、時間與雙氧水轉換率關系溫度、時間與雙氧水分解率關系溫度、時間與PO選擇性關系溫度、時間與PO轉換率關系4.2反應器設計ReactorDesign項目背景工藝闡述廠區(qū)規(guī)劃設備設計經(jīng)濟分析項目總結反應壓力：10bar反應溫度：40℃

反應時間：10min再考察溫度和反應時間對反應影響經(jīng)過查閱文獻，確定丙烯過量反應33

XAf為目標轉化率，通過C語言計算和Excel模擬繪制出反應器體積與目標轉化率的關系圖（0.96,90.46）選擇目標轉化率為0.96，對應反應器體積為90.46m3項目背景工藝闡述廠區(qū)規(guī)劃設備設計經(jīng)濟分析項目總結4.2反應器設計ReactorDesign

XAf為目標轉化率，通過C語言計算和Excel模擬繪制出反34Diameter：3900mmNumberoftube：2123Diameter：4425mmNumberoftube：2863自主設計液體分布器項目背景工藝闡述廠區(qū)規(guī)劃設備設計經(jīng)濟分析項目總結4.2反應器設計ReactorDesignDiameter：3900mmDiameter：4425mm35價評濟5.經(jīng)1投資估算EstimatedInvestment2評價指標EvaluationIndex3不確定性分析BreakevenAnalysis4總結Summary

EconomicEvaluation價評濟5.經(jīng)1投資估算2評價指標3不確定性分析4總結E36類比法估算16%固定投資貸款1.2億元，期限5年年利率6.4%建設期2年投產(chǎn)期1年（90%）達產(chǎn)期9年固定投資23603.1萬元流動資金4445.4萬元遞延資產(chǎn)預備費用其他費用4187.9萬元材料價格估算出設備總投資Lang系數(shù)法估算其他設備固定投資總投資33814.萬元建設期利息

1587萬元項目背景工藝闡述廠區(qū)規(guī)劃設備設計經(jīng)濟分析項目總結5.1投資估算

EstimatedInvestment建設期2年投產(chǎn)期37累計凈現(xiàn)金流量現(xiàn)值（CNPVCF)71924萬元靜態(tài)投資回收期（SIPP）3.52年（<14年）內(nèi)部收益率（IRR）26.4%（>12%）投資利潤率（ROI）64.9%（>26%）動態(tài)投資回收期（DPP）4年投資利稅率（PTIR）85%（>38%）項目背景工藝闡述廠區(qū)規(guī)劃設備設計經(jīng)濟分析項目總結5.2評價指標EvaluationIndex累計凈現(xiàn)金流量現(xiàn)值靜態(tài)投資回收期內(nèi)部收益率（IRR）投資利潤38銷售價格NPV對銷售價格最敏感，其次是經(jīng)營成本，對產(chǎn)量最不敏感。經(jīng)營成本產(chǎn)量項目背景工藝闡述廠區(qū)規(guī)劃設備設計經(jīng)濟分析項目總結5.3不確定性分析BreakevenAnalysis銷售價格NPV對銷售價格最敏感，其次是經(jīng)營成本，對產(chǎn)量最不敏39銷售收入S=PQ產(chǎn)品成本CT=Qr+CFP：銷售單價Q：銷量r：單位可變成本CF：固定成本盈虧平衡點率為

34.8%BEP（4.1