初步設計說明書

目錄

第一章項目總論................................................1

1.1項目概覽................................................1

1.2設計依據和原則.........................................3

1.2.1設計依據..........................................3

1.2.2設計原則..........................................3

1.3原料及燃料消耗.........................................4

1.3.1原料來源及其規格..................................4

1.3.2燃料及公用工程消耗................................4

1.4產品方案...............................................4

第二章總圖運輸................................................6

2.1設計依據...............................................6

2.1.1總圖布置采用的規范................................6

2.1.2理由..............................................6

2.2設計范圍...............................................7

2.3廠址概況...............................................7

2.4總平面布置.............................................8

2.4.1總平面布置的要求..................................8

2.4.2廠區布置流程.....................................12

2.4.3廠區布置結果概述.................................14

2.4.4各建筑物面積指標.................................14

2.4.5總平面布置技術經濟指標...........................15

2.4.6設計理念.........................................16

2.4.7工藝裝置的布置...................................18

2.4.8輔助生產及公用工程設施...........................19

2.4.9儲罐區...........................................21

2.4.10運輸設置的布置..................................22

2.4.11生產管理及生活設施服務...........................22

2.5廠內運輸設計..........................................24

2.5.1廠內運輸設計要求....................................24

2.5.2本廠運輸設計........................................24

第三章化工工藝與系統..............................................26

3.1工藝路線設計目標及原則...................................26

3.2丙烷脫氫生產工藝選擇.....................................26

3.2.1Oleflex工藝..........................................27

3.2.2Catofin工藝..........................................28

3.2.3FBD工藝............................................30

3.2.4STAR工藝...........................................31

3.2.5不同技術方案投資比較...............................32

326不同工藝技術指標比較................................32

3.2.7工藝確定.............................................33

3.3丙烯環氧化生產工藝選擇...................................34

3.3.1丙烯環氧化基本工藝..................................34

3.3.2氯醇工藝.............................................34

3.3.3共氧化工藝..........................................35

3.3.4直接氧化工藝........................................37

3.3.5氧氣直接氧化工藝....................................38

336不同技術方案投資比較................................38

3.3.7不同工藝技術指標比較...............................39

3.3.8工藝確定.............................................39

3.4工藝路線介紹..............................................40

3.4.1脫氫反應車間........................................41

3.4.2丙烯精制車間........................................42

3.4.3環氧化反應車間......................................51

3.4.4環氧丙烷精制車間....................................53

3.4.5副產物分離車間......................................55

第四章控制系統及儀表設計........................................59

4.1工廠裝置簡況及控制概述....................................59

4.2化工自動化內容........................................59

4.2.1自動檢測系統.....................................59

4.2.2信號聯鎖系統.....................................60

4.2.3自動操縱及自動開停車系統.........................60

4.2.4自動控制系統.....................................60

4.3控制系統選擇..........................................62

4.3.1簡單控制系統.....................................62

4.3.2復雜控制系統.....................................63

4.3.3計算機控制系統...................................63

4.4過程控制與檢測........................................64

4.4.1工藝流程簡介.....................................64

4.4.2泵和壓縮機的控制方案.............................70

4.4.3換熱器的控制方案.................................72

4.4.4反應器的控制方案.................................76

4.4.5氣液分離器的控制方案.............................77

4.4.6精儲塔的控制方案.................................78

4.4.7儲罐控制.........................................79

4.4.8其他控制方案.....................................80

4.5緊急停車系統(ESD)......................................................................81

4.6SIS設計...............................................82

4.6.1SIS簡介..........................................82

4.6.2SIS設計..........................................84

4.7儀表選型..............................................88

4.7.1儀表選型原則.....................................88

4.7.2主要儀表選型.....................................88

第五章公用工程一一空壓站、氮氧站、冷凍站.....................91

5.1設計依據..............................................91

5.2空壓站................................................91

5.2.1空壓站系統組成...................................91

5.2.2空壓站設備布置...................................92

5.2.3電氣、熱工測量儀表和保護裝置.....................93

5.3氮氧站................................................95

5.3.1氮氣站...........................................95

5.3.2氧氣站...........................................95

5.4冷凍站................................................96

5.4.1冷公用工程.......................................96

5.4.2冷凍站主要設備...................................96

第六章供電系統...............................................98

6.1設計依據與原則........................................98

6.1.1設計依據.........................................98

6.1.2設計原則.........................................98

6.2電力負荷性質..........................................99

6.2.1一級負荷.........................................99

6.2.2二級負荷........................................100

6.2.3三級負荷........................................100

6.2.4本廠各級負荷說明................................100

6.3供電電源.............................................101

6.4配電所和變電所.......................................101

6.4.1高壓供電系統設計................................101

6.4.2總降壓變電所設計................................102

6.4.3繼電保護的選擇與整定............................103

6.4.4車間變電所設計..................................104

6.4.5廠區高壓配電系統設計............................104

6.5配電線路.............................................104

6.6動力和照明...........................................105

6.7防雷和接地...........................................106

6.7.1廠區建、構筑物防雷措施..........................106

6.7.2露天儲罐、氣罐及戶外架空管道防雷措施............107

6.7.3防靜電與接地保護................................107

第七章通信系統..............................................109

7.1設計依據.............................................109

7.2設計原則.............................................109

7.3設計范圍.............................................109

7.4通信系統方案.........................................110

7.4.1生產調度電話....................................110

7.4.2行政管理電話....................................110

7.4.3無線通信........................................110

7.4.4廣播系統........................................110

7.4.5火災報警系統....................................111

7.4.6綜合布線系統....................................111

7.5全廠電信網絡..........................................111

第八章土建..................................................113

8.1設計依據..............................................113

8.2廠區自然條件.........................................113

8.2.1氣象條件........................................114

8.2.2地形條件........................................115

8.3建筑、結構設計.......................................115

8.3.1主要設計原則和技術規定..........................115

8.3.2防火............................................116

8.3.3防水防腐........................................117

8.3.4防噪防塵........................................117

8.3.5建筑設計對采光、通風、日曬、節能等的考慮........117

8.3.6廠區布置小結....................................117

8.4對地區性特殊問題（如地震等）的說明及相關措施.........118

8.4.1防震抗倒塌說明..................................118

8.4.2施工建設說明....................................119

第九章給排水工程............................................120

9.1設計依據.............................................120

9.2設計原則.............................................120

9.3給水工程.............................................121

9.3.1給水水源........................................121

9.3.2給水系統........................................121

9.3.3生活給水系統....................................122

9.3.4工藝用水系統....................................122

9.3.5冷卻用水系統....................................122

9.3.6消防用水系統....................................123

9.3.7雜用水系統......................................124

9.3.8廠區給水匯總....................................124

9.4排水工程.............................................124

9.4.1生活污水系統....................................125

9.4.2生產廢水系統....................................125

9.4.3冷卻水排放系統..................................126

9.4.4雨水排放系統....................................126

9.4.5排水匯總表......................................128

第十章環境保護..............................................129

10.1設計依據.............................................129

10.2主要污染源與污染物..................................129

10.3環保治理措施........................................130

10.3.1廢氣...........................................130

10.3.2廢液...........................................133

10.3.3廢固...........................................136

10.3.4噪聲...........................................137

10.3.5綠化...........................................138

第十一章供熱工程............................................139

11.1蒸汽系統.............................................139

11.1.1蒸汽系統供熱能力要求...........................139

11.1.2蒸汽系統設計原則................................139

11.2本廠熱量供需情況.....................................140

第十二章采暖通風與空氣調節..................................142

12.1設計依據.............................................142

12.2設計參數............................................142

12.3設計范圍............................................142

12.4設計目標............................................143

12.5室外計算參數........................................143

12.5.1冬季室外計算參數...............................143

12.5.2夏季室外計算參數...............................143

12.6通風系統............................................144

12.6.1車間空氣有害物質標準...........................144

12.6.2通風系統設計...................................145

12.7采暖系統設計........................................145

第十三章布置與配管..........................................146

13.1設計依據.............................................146

13.2管道選型............................................146

13.2.1管徑的一般要求.................................146

13.2.2管徑計算的依據.................................149

13.2.3經濟的管徑選定.................................149

13.2.4管壁厚度.......................................149

13.3管道編號............................................150

13.3.1管道號組成.....................................150

13.3.2管道號各部分含義說明...........................151

13.4管道布置............................................153

13.4.1管道鋪設原則...................................153

13.4.2泵的管道布置...................................154

13.4.3換熱器的管道布置...............................154

13.4.4塔的管道布置...................................155

13.4.5管廊上的管道布置..................................155

13.4.6其他管道布置......................................156

13.4.7安全措施..........................................156

第十四章儲運.....................................................157

14.1設計原則.................................................157

14.2儲存系統................................................157

14.2.1儲存物質...........................................157

14.2.2儲罐區設計........................................157

14.2.3儲罐安全管理......................................158

14.3運輸系統................................................159

14.3.1物料運輸...........................................159

14.3.2線路布置..........................................159

14.3.3裝卸區布置........................................160

14.3.4廠內管廊設計......................................161

14.3.5運輸注意事項......................................161

第十五章消防系統................................................162

15.1設計依據.................................................162

15.2工藝及物料危險分析......................................162

15.2.1危險性物質及存在的裝置工序.......................162

表15.1危險性分析一覽表.................................162

15.2.2主要危險物的燃爆性和毒性.........................163

15.3事故發生可能性及危險性分析.............................164

15.3.1危險特性..............................................................................164

15.3.2燃燒爆炸的原因....................................164

15.4消防安全措施............................................165

15.4.1基礎防火防爆安全措施..............................165

15.4.2總圖運輸..........................................166

15.4.3建筑物防火........................................166

15.4.4廠區消防布置......................................167

15.4.5生產過程的防火防爆.............................168

15.5消防系統............................................168

15.5.1穩高壓消防給水系統.............................168

15.5.2氣體滅火系統...................................170

15.5.3泡沫滅火系統...................................170

15.5.4滅火器配置.....................................170

15.6消防值班............................................171

第十六章維修................................................172

16.1設計原則.............................................172

16.2TPM維修管理模式....................................172

16.2.1TPM定義......................................172

16.2.2TPM特點......................................172

16.2.3TPM體制中的5s................................................................172

16.3設備維護............................................173

16.3.1巡回檢查.......................................174

16.3.2同步檢修與協同檢修.............................174

16.3.3壓力容器、管道的定期檢修.......................175

16.3.4泵的檢查與處理.................................175

16.3.5安全檢修要求...................................176

16.4維修人員的管理......................................176

16.4.1維修人員的主要任務.............................176

16.4.2維修人員的能力要求.............................177

16.4.3維修人員的管理要求.............................177

第十七章職業安全與工業衛生..................................178

17.1設計規范.............................................178

17.1.1安全生產和工業衛生防護的原則與要求.............178

17.1.2設計依據.......................................178

17.2職業安全............................................179

17.2.1工業毒物.......................................179

17.2.2燃燒與爆炸.......................................181

17.2.3噪聲..............................................181

17.2.4腐蝕..............................................182

17.2.5觸電及機械傷害...................................182

17.2.6其他危害.........................................182

17.3重大危險源分析及相應安全措施...........................183

17.3.1危險化學品重大危險源物質分析.....................183

17.3.2危險化學品重大危險源分析.........................186

17.3.3HAZOP分析.......................................190

17.3.4采取的安全措施....................................202

17.4工業衛生................................................203

17.4.1車間的衛生特征分級...............................203

17.4.2工作場所..........................................204

17.5勞動保護用品及衛生安全管理.............................205

17.6安全生產責任制度.......................................205

17.7企業管理理念............................................206

第十八章能耗計算與節能分析.....................................210

18.1計算依據................................................210

18.2項目能耗計算............................................210

18.2.1綜合能耗..........................................210

18.2.2每噸產品能耗及計算表.............................211

18.2.3每噸產品能耗比較表...............................212

18.2.4萬元產值綜合能耗.................................212

18.3能源選擇合理性分析.....................................214

18.3.1熱電選擇合理性分析...............................214

18.32冷卻水選擇合理性分析.............................215

18.3.4換熱網絡..........................................216

18.5節能措施.................................................219

18.5.1節約冷量和熱量措施...............................219

18.5.2節水節電措施......................................223

第十九章概算....................................................224

19.1總概算...................................................224

19.2資金來源................................................224

19.3概算定額依據............................................224

第一章項目總論

1.1項目概覽

人類對能源的利用歷程在不斷發展，從薪柴時代到煤炭時代，再過渡到油氣

時代，能源時代的每一次變更都伴隨著生產力的巨大飛躍。能源已經成為推動各

個國家不斷發展的引擎。進入21世紀，中國經濟仍將以全球領先的水平增長發

展。能源是國家發展經濟和開展各項社會活動的基礎，人類社會的進步與發展都

與能源供應有著密切的關系。農業、交通、機械、電子、紡織、輕工、建筑、建

材等領域和人們日常生活的各個方面都離不開能源的供應。在當今的網絡信息時

代，離開了能源，國家和社會的各個部門都將難以運轉。能源的消耗量可以反映

出國家的經濟水平和人們的生活水平，能源是每個國家經濟發展的命脈。能源是

當前最重要的資源，其重要性體現在如下幾個方面：（1）能源是現代經濟社會發

展的基礎，沒有能源作為支撐，就沒有現代社會和現代文明；能源是經濟社會發

展的重要制約因素，經濟社會持續發展和人民生活水平不斷提高，能源需求還會

繼續增長，供需矛盾將長期存在；（3）能源安全事關經濟安全和國家安全，國際

石油市場的穩定，對能源安全、經濟安全和國家安全的影響會越來越大；（4）能

源消耗對生態環境的影響日益突出，解決好能源問題，不僅要注重供求平衡，也

要關注由此帶來的生態環境問題。

20世紀90年代，隨著全球石油化工的快速發展，我國丙烯的生產能力有了

較大幅度的增長。隨著我國大型乙烯生產裝置的建成及現有乙烯生產裝置的挖潛

改造工作完成，我國乙烯裝置聯產丙烯的生產能力得到了增加；同期，煉廠丙烯

的產出也在逐漸提高。我國的丙烯生產根據來源可分為兩類，一是裂解丙烯，來

自于乙烯裂解裝置，是乙烯的聯產品；二是煉廠丙烯，是從催化裂化煉廠氣中分

離出來的。這兩種來源的丙烯都占著相當重要的地位。

目前，中國丙烯的生產企業有60多家，產能已達到1380萬噸/年。丙烯生

產企業基本建有下游配套生產裝置，商品量很少。XX石油化工股化工公司是中

國最大的丙烯生產企業，其次是北京燕山石油化工公司，揚子石油化工公司的位

居第三。2005?2015年間，我國丙烯產能年均增長率為12.3%,高于全球平均增

長率4.1%。

未來數年內，我國還將新增幾套大型乙烯生產裝置，同時煉廠生產能力還將

繼續擴大，這將顯著增加丙烯的產量。在今后相當長的時間內，我國丙烯生產能

力將以較快的速度增長。

國內丙烯的產量遠遠不能滿足市場需求。近年來，由于丙烯下游產品的快速

發展，丙烯需求量增長迅速，從當量需求來看，丙烯供需矛盾十分突出。近年來

隨著石化快速的發展，丙烯需求的增長已經超過乙烯，但目前乙烯整體供應過剩

的局面，使得丙烯增產新工藝表現的如火如荼。丙烯市場格局方面，江蘇地區正

在逐步崛起，成為繼山東之后，第二個較為完善的丙烯產業集散地。依托港口有

力支持，進口甲醇以及丙烷制烯姓有序進行中。

隨著國內大型環氧丙烷裝置的建設，"十二五''期末環氧丙烷的市場由供不應

求趨于供求平衡，而市場價格的回落，逐步打開了下游通道，進一步使得下游如

聚醒、丙二醇行業在原料資源充沛的前提下，產量大大提高。

由于涂料、膠粘劑、密封劑、彈性體等產品市場快速增長，特別是隨著我

國汽車工業的發展，聚醴在車用聚氨酯部件中的需求迅速增加。因此，聚醒消費

結構逐漸走向多元化，已成為該行業向縱深發展的重要因素之一。亟待拓展應用

領域的聚醒行業，是從根本上改變聚醛市場需求情況的有效辦法，也是拉動環氧

丙烷的一個重要因素。與此同時環氧丙烷下游衍生物的進口替代及實際消費能力

的增長，也成為拉動我國環氧丙烷消費增長的強勁動力。

由于現有氧化工藝過程，存在工藝復雜、反應條件苛刻、對環境污染嚴重等

缺陷，限制了含氧有機化合物的生產和應用，在母類選擇氧化反應中，丙烯選擇

性氧化合成環氧丙烷占據重要的位置，環氧丙烷作為石油化工生產中重要的大宗

有機化工產品，是精細化工中最重要的中間產品之一，它的消耗量代表了一個國

家的精細化工水平，每年我國都要進口幾十萬噸的環氧丙烷以滿足市場需求，年

需求增長速度超過，而我國采用的生產工藝以傳統的氯醇法為主。而氯醇法對環

境有一定的影響。因此開發丙烯環境友好一步法生產環氧丙烷一直是國內外化學

化工工作者長期以來努力追求的一個重要目標。

而在現階段的工藝技術中，尤以丙烷為原料合成丙烯，然后多效利用制備環

氧丙烷的工藝路線尤具重大的戰略意義。

本項目為依托XXXX石油化工有限公司建立的子公司，年產18萬噸丙烯和

54萬噸的環氧丙烷，建廠在XX化學工業園區，占地81000平方米。地理位置

優越，擁有航運、鐵路、水路等多種運輸方式，毗鄰總廠，具有良好的地理環境。

本項目使用進口丙烷脫氫催化制取丙烯，產品質量為99.9%以上的純品，一

部分丙烯去往母廠，另一部分丙烯與雙氧水反應制備環氧丙烷。同時，本項目還

能產生有較高工業價值的副產物丙二醇和丙二醇單甲醛等。

本項目不僅能緩解國內對丙烯、環氧丙烷供不應求的情況，也對穩定國內丙

烯、環氧丙烷市場、國家丙烯、環氧丙烷產業的健康長久發展有著重要意義，經

濟效益、社會效益明顯。

1.2設計依據和原則

1.2.1設計依據

1、2016“東華科技-陜鼓杯”第十屆大學生化工設計競賽相關指導意見書。

2、XXXX石油化工有限公司原料、產品、供水、供電、項目征用土地意見

和建設項目環境保護意見的批文及資料；

3、本組編制的可行性報告；

4、化工工程設計相關規定；

5、國家經濟、建筑、環保等相關政策。

1.2.2設計原則

1、認真貫徹落實國家基本建設的有關政策、法規，合理安排建設周期；

2、嚴格控制工程建設項目的生產規模和投資；

3、嚴格遵循現行消防、安全、衛生、勞動保護等有關規定、規范，保障；

4、生產安全順利進行和操作人員的安全；

5、產品生產和質量指標符合國家及地方頒發的各項相關標準；

6、注重環境保護，設計中選用清潔生產工藝，在生產過程中減少“三廢”排

放，同時采用行之有效的“三廢''治理措施，嚴格執行“三廢”治理、“三同時”的方

針;

7、堅持體現“社會經濟效益、環保效益和企業經濟效益并重'’的原則，按照

國民經濟和社會發展的長遠規劃，行業、地區的發展規劃，在項目調查、選擇中

對項目進行詳細全面的論證。

1.3原料及燃料消耗

1.3.1原料來源及其規格

本工藝原料主要采用丙烷、過氧化氫、甲醇等，具體原料規格等如下表。

表1.1原材料及輔助材料用量表

材料名稱規格消耗量（萬噸/年）來源

丙烷工業級71.79外購

甲醇工業級0.37外購

雙氧水工業級92.27外購

苯工業級0.0028外購

Pt-Sn/A12O3催化劑工業級0.0326外購

TS-1催化劑工業級0.010外購

1.3.2燃料及公用工程消耗

本項目所用到的熱公用工程有燃氣、4MPa高壓蒸汽、1.6MPa中壓蒸汽、

0.5MPa低壓蒸汽；所用的冷公用工程有循環冷卻水和冷凍鹽水。

1.4產品方案

本項目主要產品有：

1、年產17.8萬噸純度達99.9%的丙烯；

2、年產53.4萬噸純度達99.9%的環氧丙烷。

3、年產0.28萬噸純度達99.9%的丙二醇。

4、年產1.02萬噸純度達99.9%的丙二醇單甲醛。

第二章總圖運輸

2.1設計依據

2.1.1總圖布置采用的規范

《化工企業總圖運輸設計規范》GB50489-2009

《工業企業總平面設計規范》GB50187-93

《石油化工企業廠區總平面布置設計規范》SH/T3053-2002

《建筑設計防火規范》GB50016-2006

《廠礦道路設計規范》GBJ22-87

《壓縮機廠房建筑設計規定》HG/T20673-2005

《化工管道設計規范》HG/T20695-87

《化工設備管道外防腐設計規定》HG/T20679-90

《化工工廠總圖運輸施工圖設計文件編制深度規定》HG/T20688-2000

《石油化工企業設計防火規范》GB50160-2008

2.1.2理由

本項目廠區位于xx化學工業園區。廠區的工程地質與水文地質資料、地震

烈度等，參考初步設計說明書的第八章“土建”，有關氣象資料等參考可行性論證

第四章“廠址選擇”。

本場總圖布置參照以上規范，規范內容詳實，設計合理，具有權威性和可靠

性，適用于石油化工企業新建、擴建、改建工程的防火設計。

此外，以上規范處處體現“以人為本的設計原則，遵循“預防為主、防消結

合”的理念，保護人身和財產的安全。因此選用以上規范。

2.2設計范圍

本章主要介紹廠內總平面布置、廠內交通運輸設計規范及特點。

2.3廠址概況

本項目廠區位于XX漕涇的XX化學工業區(SCIP)o項目公用工程充分依

托化工區的公用工程和配套設施，發揮XX化學工業區的基地作用。工業水、生

活水、生產和生活廢水生化處理、電力供應、電信、氮氣和高純氫氣、公路和鐵

路，海運碼頭和內河碼頭、消防、急救等服務依托XX化工區。住宿、餐飲、醫

療、交通等服務依托當地社區。

詳見可行性論述第六章“廠址選擇

北

圖2.1XX風玫瑰圖

金山區區域總體規劃實施方案（局部調整）

ThefetcrPlanningOfJinshenDistrict

圖2.2項目廠址所在地

2.4總平面布置

本廠的總平面布置，是在總體規劃的基礎上，根據企業的性質、規模、生產

流程、交通運輸、環境保護以及防火、安全、衛生、施工及檢修等要求，結合場

地自然條件，通過技術經濟比較后，設計多種方案后擇優確定而來的。

2.4.1總平面布置的要求

本項目的廠區總平面布置是嚴格按照2.1節中所列設計規范的要求進行設計

的。并且在進行化工廠總平面布置之前，分析了全廠生產流程順序、各部分的生

產特點和火災危險性，同時考慮了廠區地形和風向，選擇了合理的朝向，使人員

集中的建筑物有良好的采光及自然通風條件。

根據設計規范的要求，為了節約土地，提高土地利用率，需要按照功能分區

集中布置。其中工藝裝置，在滿足生產、操作、安全和環保的要求許可時，應聯

合集中布置，集中控制，建筑物宜合并布置。

街區需要合理劃分，廠區通道寬度需要確定，街區及建筑物、構筑物的布置

宜規整。

各類倉庫，宜按儲存貨物的性質和要求，宜合并設計為大體量或多層倉庫,

并提高機械化裝卸作業程度，有效地利用空間。

生產管理及生活服務設施，宜按使用功能合理組合，設計為多功能綜合性建

筑。

設