年產370kt烷基化油項目重慶理工大學士繼團隊2012“中石化—三井杯”第六屆大學生化工設計競賽

指導老師：許俊強李軍趙清華2012.08士繼團隊汪璋妍黃明會邱模松王典彪吳汕經濟評價文檔整理換熱網絡設備設計流程模擬工藝設計3D漫游車間布置CAD制圖控制方案目錄Content工藝概述TechnologyPresentation自動控制AutomaticControl安全&環保SafetyandEnvironment

廠區&車間布置PlantandWorkshopLayout

經濟評價EconomicEvaluation項目總結ProjectSummary

可行性分析ProjectFeasibility§1

項目可行性projectfeasibility1.1項目背景ProjectBackground廠址選擇

Site

Selection1.21.1項目背景ProjectBackground

目前副產C4總量超過16Mt/aC4資源烷基化油目前

國內外汽油調和油組成1.1項目背景ProjectBackground

烷基化油項目在我國發展前景良好，所以我們的選定項目是：年產37萬噸烷基化油含催化裂化汽油高含烷基化油汽油低汽油組成不合理氣候溫和石化基地四季比較溫和，有利化工生產交通便捷區域內已形成以高速公路為主干，一、二級公路為支撐的交通網絡體系，路網發達，交通便利原料充足該項目C4餾分需求量為40萬噸/年，而中石油在四川的1000萬噸/年的煉油項目產生大約100萬噸的C4餾分

1.2

廠址選擇SiteSelection

原料Rawmaterials交通traffic氣候climate政策policy廠址選擇政策優惠土地政策

扶持政策配套政策

§2

工藝闡述

TechnologyPresentation工藝系統Technologysystem工藝選擇ProcessSelection節能降耗

EnergySaving工藝介紹ProcessIntroduction設備設計

EquipmentDesign2.1

工藝選擇ProcessSelection

硫酸烷基化工藝氫氟酸烷基化工藝液體酸烷基化技術烷基化油合成工藝我們選擇UOP的Alkylene工藝腐蝕，安全性差固體酸烷基化技術UOPAlkylene工藝ABB等Alkyclean工藝催化劑

選用固體酸催化劑，綠色環保，沒有液體酸帶來的污染等問題。代表烷基化的發展方向。2.1

工藝選擇

ProcessSelection技術水平Alkylene工藝已達到工業應用水平，并在2008年實現工業裝置投產。操作條件反應的操作條件緩和，對設備無特殊要求。且反應的產生的縮合物要低于液體酸工藝。反應器采用流化床提升管反應器，催化劑的循環再生操作，提高了生產的連續性。工藝優點結合液體酸工藝進行改進采用前脫正丁烷，中間再沸2.2

工藝介紹

ProcessIntroduction工藝流程框圖產品精制C4原料氣丁二烯抽提脫正丁烷干燥脫硫丁二烯加氫烷基化反應原料處理工段反應工段產品精制工段2.2

工藝介紹ProcessIntroductionC4原料氣萃取劑為DMF，溶劑比為7，操作壓力為4barDMF循環丁二烯回收段DMF抽提塔至預分離塔回收塔DMF相分離器丁二烯抽提段2.2

工藝介紹ProcessIntroduction預分離塔溫度為-10.1℃，1barMDEA循環，45℃溫度67℃，壓力4bar6ppm進入混合器脫硫塔脫正丁烷塔溫度為4.1℃。1.023barω=91.6%正丁烷進入混合器再生塔溫度100℃，壓力0.994bar硫回收段三廢處理30％MDEA分離丁二烯后原料相分離器前脫正丁烷段脫硫---再生段熱泵2.2

工藝介紹ProcessIntroduction脫硫后原料氣2-丁烯3A分子篩干燥劑，溫度為40

℃，操作壓力為13bar<10ppm干燥塔壓力17bar,溫度45

℃加氫反應器油氣分離器至反應段<100ppm氫氣聚結脫水器DD-1催化劑，強度高、活性高、穩定性好脫水段丁二烯選擇性加氫段

2.2

工藝介紹ProcessIntroduction反應溫度30℃，壓力為5bar，烷烯比為7:1流化床反應器異丁烷循環溫度67℃，操作壓力5bar度丙烷ω=95.6%產品精制塔脫丙烷塔烷基化產品緩沖罐凈化C4原料異丁烷型號為HAL-100TM,顆粒分布和孔徑分布有利于傳質反應工段產品精制工段中間再沸

2.3

節能降耗EnergySaving

熱泵精餾中間再沸熱量集成2.3.1

熱泵精餾預分離塔熱泵精餾系統再沸器熱負荷23.40MW壓縮機功率2.87MW輔助冷卻器功率-2.81MW熱泵性能系數COP=16.30-9.4℃，1.01bar2.5℃,1.23bar23.3℃，2.40bar2.7℃

1.23bar9.8℃，2.40barP=2.4bar-10.1℃，1.01bar壓縮機出口壓力靈敏性分析預分離塔常規精餾與熱泵精餾年操作費用對比如下表：項目常規精餾熱泵精餾冷凝器熱負荷/KW-23350-2813冷卻劑用量/（噸/年）6720506冷卻劑費用/（萬元/年）1008.0275.99再沸器熱負荷KW23405.904—低壓蒸汽用量/8505.52—低壓蒸汽費用/（萬元/年）1224.79—壓縮機功率/KW—2868.7765電費用/（萬元/年）—1606.51年操作費用/（萬元/年）2232.811682.50節省550.31萬元2.3.2

中間再沸IntermediateReboiler37.7°C157.7°C59.7°C80°C循環DMF產品精制塔（T-106）中間再沸8.6MW設置中沸器：常規精餾：節約41.59%中壓蒸汽的用量組合曲線圖總組合曲線圖換熱網絡圖2.3.3

熱量集成HeatIntegration總費用與最小傳熱溫差的關系曲線換熱網絡可行原始換熱網絡和集成網絡對比圖換熱面積公用工程總費用原始網絡集成網絡

125.28%66.12%51.11%100%100%100%集成網絡可節約公用工程總量48.89%，節約總費用33.88%，節能效果和經濟效益俱佳。2.4設備設計及選型

EquipmentDesignandSelection塔器壓縮機儲罐反應器泵換熱器SW6-19982.4.1

烷基化反應器提升管反應器結構簡圖17.6m1.1m3.0m2.5m8.0m提升管反應器裝配圖10.6m3.0m2.4.2

塔設備設計

SW6-1998機械校核Cup-Tower水力學校核Aspen模擬計算

最優設計方案塔設備設計思路產品精餾塔塔高

44.3m塔徑

4.4m塔板數

45塔型浮閥塔開孔率

14%開孔區面積10.93m2降液管面積2.73m2堰高60mm換熱網絡設計——AspenEnergyAnalyzer模擬——AspenPlus換熱器匹配情況及其熱負荷結構設計——AspenExchanger選型——《化工設備設計

手冊》換熱器公稱直徑、換熱面積等參數并選型機械校核——SW6-1998機械強度校核2.4.3

換熱器設計換熱器烷基化反應進料冷卻器（E201）裝配圖BEM800-0.6-208.5-6/25-2I§3

自動控制AutomaticControl

自動控制方案DCS控制系統溫度壓力流量液位SIS控制系統緊急事故切斷

自保連鎖控制自保連鎖

控制溫度偏高冷凝器負荷增加分離效果下降進料溫度偏高回流比變小調節進料熱狀況調節回流比§4

安全&環保SafetyandEnvironment

安全環保措施先進工藝系統控制定期檢修防爆防毒三廢處理系統三廢處理.廢氣廢液廢渣吸收、焚燒處理回收余熱污水處理站回收貴金屬廢渣場處理少量烴類煙氣、CO2生活廢水工業廢水廢催化劑§5

廠區&車間布置PlantandWorkshopLayout

廠區布置車間布置滿足生產和運輸的要求滿足安全、節能的要求考慮廠區發展的可能性貫徹節約用地的原則考慮自然條件和周圍環境的影響廠區布置原則輔助生

產區生活區生產區儲罐區儲罐區輔助生產

區5.1廠區布置PlantLayout

總廠布置物流通道消防通道人流通道防火堤防火堤通道設置輔助生產區

車間設備布置車間廠房整體設計與布置

車間布置設計圖5.2車間布置WorkshopLayout

5.2車間布置WorkshopLayout

§6

經濟評價EconomicEvaluation4.1總投資估算InvestmentEstimate4.3敏感性分析SensitivityAnalyse評價指標EvaluationIndex4.2項目總投資106198.59萬元固定資產投資82338.87萬元流動資金20584.72萬元建設期利息3275萬元

固定資產投資:主要包括設備、工器具購置費、工程建設其他費用和總預備費

流動資金：按固定投資的25%計算建設期利息：按建設期一年計算，貸款為5億，貸款利率為6.55%6.1總投資估算InvestmentEstimate凈現值64896萬元

盈虧平衡產量5.49萬噸投資收益率35.06%投資利稅率68.13%投資利潤率43.91%內部收益率24.85%投資回收期5年6.2經濟指標EvaluationIndex

大