年产6万吨年苯加氢制环己烷项目可行性研究报告

1 1 1.3项目背景、经营意义、投资意义 21.4项目的范围 41.5研究结果 4第二章市场分析和价格预测 82.1产品市场分析和价格预测 82.2原料供求及价格预测 第三章生产规模、总工艺流程及产品方案 3.1生产规模 3.2总工艺流程 3.3产品方案 3.4全厂自控水平 第四章工艺装置 4.1工艺原理 4.2工艺技术选择 4.3环己烷装置工艺流程 4.4自控水平 4.5主要设备的选择 4.6消耗指标 第五章建厂地区条件和厂址选择 5.1建厂条件 5.2厂址选择 6.1总图运输 44 46 6.4厂区外管 48第七章公用工程 7.2供电、电信 7.3供热、供风 7.4脱盐水站 587.5采暖通风及空气调节 8.1消防设施 608.2维修设施 8.3仓库 8.4中心化验室 63 第九章能耗分析及节能措施 649.2能耗构成分析 9.3工艺装置节能措施 第十章环境保护 10.1编制依据 10.2设计采用的环境质量标准和排放标准 10.3建设地区环境现状 10.4建设项目主要污染物状况及治理 10.5环境保护工程所需投资和定员 10.6环境影响评价分析 第十一章劳动保护与安全卫生 11.2工程概述 11.3建筑和场地布置 11.5设计中采用的主要安全和劳动保护措施 11.6预期效果评价 11.7劳动安全卫生机构设置及人员配备情况 第十二章企业组织及定员 12.1企业经营体制 12.2企业管理体制 12.3装置定员 82 13.1企业管理设施 13.2生活福利设施 第十四章项目实施规划 8414.1建设周期的规划 14.2实施进度规划 15.1投资估算 15.2资金筹措 15.3资金运筹计划 第十六章生产成本费用估算 第十七章财务评价 18.1盈亏平衡分析 18.2敏感性分析 19.1综合评价 1.1.1项目名称：6万吨/年苯加氢制环己烷项目1.1.2主办单位：山东菏泽玉皇化工有限公司1.1.3法定地址：山东菏泽市经济技术开发区1.1.4企业性质：民营企业1.1.6注册资金：35000万元1.1.7项目建设投资(估算):2689.6万元1.2编制项目可行性研究报告的依据和原则1.2.1编制可行性研究报告的依据(1)山东菏泽玉皇化工有限公司提供的6万吨/年环己烷工程可行性研究报(2)与山东菏泽玉皇化工有限公司签订的“6万吨/年环己烷工程可行性研(3)山东菏泽玉皇化工有限公司提供的有关开展可行性研究的设计条件。(4)中国石油化工总公司《石油化工项目可行性研究报告编制规定》1997(5)山东菏泽玉皇化工有限公司提供的6万吨/年环己烷装置有关资料。(1)采用国内成熟先进的工艺技术和设备，尽量消化吸收国外引进装置的先(2)本项目原材料和产品涉及易燃、易爆的气体和液体，装置建设必须安(4)在设计中严格贯彻执行国家环境保护和工业安全卫生的有关规定，采取积极有效措施减少“三废”排放量，对装置排放的废气、废渣、废水经过处(5)节约能源、节约动力，做到充分利用装置内的余热。(6)充分依托山东荷泽玉皇化工有限公司原料以及公用工程、维修、消防1.3.1项目背景山东菏泽玉皇化工有限公司为山东玉皇化工有限公司独立子公司，山东玉皇化工有限公司始建于1986年，目前已发展成为集开发、生产、销售于一体的中型精细化工企业。现有员工750余人，总资产7.2亿元，固定资产3.98亿元，是中国优秀品牌企业、山东省高新技术企业、菏泽市重点工业企业第六位、菏泽市经济增幅最快的企业之一，于2006年入选“中国化工企业经济效益500强、中国化工企业500强、中国化工助剂行业50强”。公司主要产品有：气雾剂级二甲醚、燃料级二甲醚、双环戊二烯、异戊二稀、间戊二烯、液化天然气、产品主要应用于杀虫剂、合成洗涤剂及农药、医药、合成树脂、涂料、橡胶、塑料等化工行业。2006年公司实现销售收入10.5亿元，利税7000万元。山东菏泽玉皇化工有限公司，位于菏泽市经济开发区上海路以东，淮河路以南，占地107公顷。北临日东高速、南临菏兰高速、京九铁路，新石铁路横贯东西，交通便捷，四通八达。针对公司现状及市场调研分析，公司制定了“十一五”发展规划总体目标：重点建设10万吨/年苯加氢项目、20万吨/年苯乙烯项目、40万吨/年芳构化项目、40万吨/年柴油加氢项目、120万吨/年甲醇项目和60万吨/年煤制甲醇项目。十一五末，实现销售收入80亿元，利税8.2山东菏泽玉皇化工有限公司自身具有生产环己烷所需的苯、氢气等原料，现有的公用工程设施裕量可以满足装置需要，而且装置副产蒸汽可以作为苯乙烯装置加热热源使用，减少苯乙烯的生产成本，而且通过采用技术成熟的工艺技术方案，达到降低装置能耗物耗的目的，因此从自身的建设、公用工程条件采用的工艺技术以及原材料供应的优势来说也是可行的，因此建议新建6万吨/山东荷泽玉皇化工有限公司是一家集研发、生产、销售于一体的民营股份制企业(1)本项目投资的意义在于充分利用山东菏泽玉皇化工有限公司现有的原料及公用工程，通过低价格原料及低能耗生产环己烷，成本优势明显，市场竞争力强。山东荷泽玉皇化工有限公司具备建设环己烷装置良好的建厂条件，现有厂区有足够的空闲土地，不需另外征地，环己烷所需的主要原料苯及氢气通过现有装置得到供应，现有的公用工程(水、电、蒸汽等)均能满足6万吨/年环己烷项目的要求，而不需要新建或扩建。山东菏泽玉皇化工有限公司仅需投入装置部分投资以及很少的配套工程便可建设6万吨/年环己烷装置，生产市场上急需的化工及精细化工中间体环己烷。做到少投入、多产出，这样既充分利(2)本项目采用国内较先进的工艺流程，消耗定额低，环己烷生产成本也(3)本项目利用苯乙烯装置的尾气，通过变压吸附装置处理后，送至环己烷装置，原料苯由厂区粗苯精制装置供应，减少了该项目原料由外商操纵的风(4)本项目具有较好的经济效益，项目的新建对山东荷泽玉皇化工有限公(5)从能源综合利用来看，原料氢气来源为苯乙烯装置的脱氢尾气，现有费，另一方面对环境造成一定影响，通过建设环己烷项目，可以通过PSA提氢充分利用该脱氢尾气，使能源得到综合利用；另外装置副产大量的低压蒸汽，应用到苯乙烯装置的加热设备中，减少苯乙烯装置的蒸汽消耗，降低苯乙烯生1.4项目的范围1.4.1本项目可行性研究的范围包括：6万吨/年环己烷装置的市场预测、生产规模和生产工艺流程选择；技术和设备的先进性、适用性、可靠性；财务上的盈利性、合法性；消防和环境上的可行性；对本项目建设上的可行性进行1.4.2项目范围主要生产装置：6万吨/年环己烷装置，包括8000立方变压吸附提氢工段1.5研究结果山东荷泽玉皇化工有限公司建设6万吨/年环己烷装置可以利用现有的原料供应及公用工程配套的优势，节约投资，具有良好的经济效益，厂址选择在厂内现有空地。环己烷生产采用变压吸附提氢及苯气相加氢工艺，技术先进，原1.5.2环己烷装置主要技术经济指标表(见附表1-1)(1)山东荷泽玉皇化工有限公司建设6万吨/年环己烷工程，充分利用现有(2)环己烷生产采用变压吸附提氢及苯气相加氢工艺，工艺路线先进成熟可(3)采用的工艺流程中，尽量采取回收措施，减少三废排放量，同时对装置本项目与厂区粗苯加氢装置、苯乙烯装置有密切联系，要做好各装置的协附表1-16万吨/年环己烷装置主要技术经济指标表序号项目名称 生产规模1环己烷二产品方案环己烷三年操作时小时四主要原材料、燃料用量苯含氢尾气(体积含量91%)五公用工程消耗量1水工业水1间歇循环水2供电年耗电量3供汽副产蒸汽消耗蒸汽4冷冻水六三废排放量处理前1废水间歇2废气3废催化剂开车装填量100.1t序号项目名称七运输量1运入量2运出量八装置定员人其中：生产工人人管理人员人5九总占地面积十单位产品综合能耗油/t十一工程项目投资1本项目建设总投资万元资本金占筹措资额100%建设投资万元固定资产投资方向调节税万元0建设期利息万元0流动资金万元2本项目筹资额万元十二年销售收入(不含税)万元十三成本和费用年平均总成本(不含税)万元十四年平均利润总额万元十五年平均销售税金及附加万元十六财务评价指标1年平均投资利润率%序号项目名称2年平均投资利税率%3年平均资本金利润率%4贷款偿还期年0含建设期5投资回收期所得税前年含建设期所得税后年含建设期6所得税前内部收益率%7所得税后内部收益率%8自有资金内部收益率%9所得税前净现值万元基准收益率取12%所得税后净现值万元基准收益率取12%盈亏平衡点%用生产能力利用率表示第二章市场分析和价格预测2.1产品市场分析和价格预测2.1.1国内外生产能力与产量的历史及现状(1)国外生产能力与产量的历史及现状1898年首次用苯加氢制得环己烷，发展至今环己烷已经成为一种重要的石油化工原料。据有关资料报道：1992年全世界环己烷的生产能力约为300万t/a,主要的环己烷生产厂家是美国菲利浦石油公司、英国帝国化学工业公司、美国埃克森化学公司、美国德士古公司、日本宇部工业公司，以上生产能力约占世界总生产能力的43%,2004年世界环己烷生产能力约350万t/a,2010年将达390万t/a。主要增长点在亚洲，亚洲的平均增长率约4%。(2)国内生产能力与产量的历史及现状我国早期的环己烷装置为国外引进技术，生产产量较少，随着下游产业的发展，我国环己烷产能、产量不断增长。2004年我国环己烷产能21.2万t/a左右，到2007年，我国有10家环己烷生产企业，总产能44万t/a左右，其中巴陵石化公司是国内最大的生产企业，产能达到10t/a。近几年，随着环己烷产量的提高，我国进口数量呈现递减趋势，近几年国内环己烷产能见表2-1。表2-1近几年国内环己烷产能产能年份产能目前国内环己烷生产厂家主要有以下公司：江苏扬农化工集团有限公司、河南神马、河北石焦化集团有限公司、山东昌邑大安、山东洪业化工有限公司中石化巴陵分公司、浙江巨化集团公司、南京东方化工公司等，总产量占全国产能的90%以上。我国环己烷生产能力如表2-2。表2-2我国环己烷生产能力现状生产能力万吨/年中石化巴陵分公司自用为主江苏扬农化工集团有限公司自用为主河南神马集团1自用为主河北石焦化集团有限公司外销山东昌邑大安精细化工有限公司外销浙江巨化集团公司9自用为主山东洪业化工有限公司6自用为主山东海力化工有限公司自用为主山东方明南京东方化工公司8自用为主目前，由于环己烷市场前景看好，许多厂家纷纷增加环己烷产量，预计2010年我国环己烷生产能力将达到68万t/a。2.1.2国内外市场需求和价格的历史及现状环己烷主要用于制备环己醇和环己酮，另外，在涂料工业中广泛用作溶剂，是树脂、脂肪、石蜡油类、丁基橡胶等的极好溶剂。环己烷90%用于环己酮生产，环己酮为己内酰胺生产的中间产品，通常由己内酰胺厂生产，自产自用。目前己内酰胺生产需求扩大，带动上游环己烷、环己酮的产量，环己烷需求量猛增，2002年全世界环己烷需求量为240万t/a,2005年达到330万t/a预计2010年需环己烷390万t/a。国内市场竞争日趋激烈，近年环己烷生产装置建设改造进入一个高潮，市场需求稳步增加，预计2010年国内需环己烷75万吨。随着扩建及新建产能的另外，进口环己烷对国内市场冲击较大，国际上荷兰的DSM集团、日本的旭化成公司等大公司，以及德国和中国台湾省的环己烷生产规模都很大，并且仍在不断扩大生产能力，其中有部分生产能力是针对我国市场扩建的。这些大公司有着明显的规模效益和低成本优势，势必对国内环己烷市场构成较大冲击。国内企业不得不早作打算，及早制定应对措施，保持竞争的主动地位。环己酮的行情同原料苯的价格密切相关，2009年1月份国内环己烷价格为4200元/吨，基本无生产利润，生产情况在8月份逐步好转，至2009年底价格达到7500元/吨左右，在2010年价格稳步攀升，最高达到10000元/吨，最近回落并稳定在8600元/吨左右，2009-2010年价格趋势，见表2-3表2-32009-2010年价格趋势月份23吨月份456782.1.3目标市场分析和价格预测2.1.3.1目标市场分析本项目产品环己烷主要的用户是山东及周边地区环己酮生产厂商，山东地区有多家环己酮生产商，生产原料为环己烷，由于不具备环己烷生产所需的原料等因素，生产的环己烷价格较高或需要外购环己烷，因此为山东荷泽玉皇化工有限公司环己烷销售提供广阔市场，因此荷泽玉皇化工生产的环己烷可以在山东及周边地区的市场上销售。2.1.3.2价格预测今年1月份环己烷价格为8400元/吨，并逐步增长到5月份最高达到10000元/吨，到8月份价格在8500元/吨，总体看来，2010年的价格相对稳定在8500以上，由于环己烷的主要下游产品环己酮，需求继续增大，预计环己烷的价格会继续小幅增长。2.2原料供求及价格预测2.2.1原料市场供求和价格的历史及现状纯苯的工业生产有四种工艺：1、煤焦油经过分离出粗苯后经精制生产纯苯2、石油炼制过程中得到的C₆-C₈烃馏分，在催化剂作用下芳构化生成苯等芳烃，再经分离得到纯苯；3、乙烯装置副产的裂解汽油，经过两次催化加氢再经分离得到纯苯；4、甲苯歧化，烷基转移生产纯苯。纯苯的主要消费领域是苯乙烯(占50%)、苯酚、己内酰胺、苯胺、顺酐、氯苯、硝基苯、烷基苯以及溶剂使用等。表2-4纯苯下游产品2005/2010年纯苯需求量(万吨)年产品苯乙烯苯酚己内酰胺顺酐苯胺、硝基苯氯苯烷基苯合计*为实际消耗值中国的纯苯主要是中国两大石油一石化企业垄断，仅自供平衡。2005年纯苯产量为306.11万吨，进口25.5万吨，表观消费330万吨。2006年纯苯产能超过380万吨/年，产量达到360万吨/年。由于乙烯产能和石油炼制能力扩大，2010年中国石油纯苯总产能有望突破500万吨/年，另从焦化苯的精制，经加氢脱硫可得到纯苯。2005年我国焦炭产量为2.25亿吨，可得粗苯225万吨。现建的焦化苯处理装置的有山焦集团、山东海化集团、山西宏特集团和宝钢集团，预计到2010年焦化纯苯可达100～150万吨/年，预计到2010年石油纯苯和焦化纯苯的总产能将达到600万吨/年以上。2005年全球纯苯产能为4450万吨/年，需求量为3840万吨/年，预计2006年～2010年均增速为2.4%。到2010年全球纯苯产能将达到5010万吨/年。2006～2010年需求量的增速为3.7%,到2010年全球纯苯需求量将达到4610万吨/年。世界纯苯的生产和消费主要集中在亚洲、北美和西欧。2000～2010表2-52000～2010年中国纯苯供需状况(单位万吨)项目根据国内苯价格走势图，2003年苯平均价格在3350元/吨，2006年均价基本上为7500元/吨以上。苯市场的价格起伏较大，与国际原油价格变化有关，另外还与苯的下游产前年，受到世界金融风暴的冲击，国际原油价格一路走低，纯苯价格也跌倒谷底，最低价达3600元/吨。去年9月份开始较快回升，后价格稳定在6300-6500元/吨。2006至2010年的平均价(见表2-6)。2010年前8月的市场价格一直比较稳定，维持在5800-6300之间。表2-62005~2009年各年苯平均价格年份2006年2007年2008年2009年前8月5年均价价格(元/吨)(2)氢气氢企业均自产自用，其价格取决于制造成本。本项目氢气来源于20万吨/年苯乙烯装置乙苯脱氢产生的含氢尾气，该尾气的氢气体积含量为91%左右，经过变压吸附装置处理后供苯加氢使用，生产的氢气量基本满足环己烷装置生产需2.2.2原料来源及供应状况本工程所需的原料苯由公司粗苯加氢装置供应，由罐区经管道输送至环己烷装置区，原料氢气来源于苯乙烯装置的含氢尾气，经变压吸附吸附后送苯加氢反应器使用，因此，两种基本原料可由厂区自行解决，减少原料外购带来的风险。原材料来源见表2-7:表2-7原材料来源表序号1苯粗苯加氢装置56240吨/年纯苯2氢气苯乙烯装置尾气经变压吸附6.4×107Nm³/年为使项目在经济上具有较强的抗风险能力，本项目在财务分析中原料和产品不使用十年平均价格，而是采用市场现行价格，即原料苯按6500元/吨，产品环己烷价格按市场价格8500元/吨计。2.3辅助材料、燃料的供应2.3.1主要辅助材料来源见表2-8表2-8主要辅助材料来源表序号数量备注1加氢催化剂外购10.5吨/次2吸附剂外购69.8吨/次3除油剂外购8.3吨/次4预处理剂外购第三章生产规模、总工艺流程及产品方案3.2总工艺流程本工程利用公司粗苯加氢生产的纯苯、苯乙烯装置的含氢尾气为原料，通过8000m变压吸附提氢工段(PSA)、苯气相加氢工段生产环己烷。3.2.18000m³变压吸附提氢工段流程简述：苯乙烯装置含氢尾气经过压缩机增压后，原料气在P=1.3MPa、t≤40℃条件下进入变压吸附提氢工段。首先进入气液分离器除去游离水，然后经过两台可串并联操作的除油器除去压缩机油，再进入由两台预处理器和一系列程控阀组成的预处理系统，除去芳烃等高沸点组分，从预处理出来的净化气送往PSA后系统。除油器一开一备，吸附饱和后一次性更换吸附剂，约两年一换。预处理再生时，先用经换热器加热到150℃的PSA解吸气进行加热，再用未经加热的PSA后系统由6台吸附器和一系列程控阀等组成，采用6-2-3/V工艺流程。在变压吸附系统中，任一时刻总有2台吸附器处于吸附步骤，由入口端通入原(FR)等步骤，采用多次均压的目的使尽可能的回收有效组分。逆放步骤排出了吸附器中吸附的部分杂质组分，剩余的杂质通过冲洗抽空步骤进一步完全解吸3.2.2苯气相加氢工段流程简述：原料苯经换热器预热，加热器加热汽化后，再送至汽化器中与氢气一起过热进入反应器，其中氢气由新鲜氢和循环氢混合而成。蒸发后的苯氢混合气由两台前反应器顶部进入并进行反应，反应热用于副产低压蒸汽，未反应的原料在后反应器中完全反应，从后反应器出来的反应物料，经冷凝冷却后在分离器中进行气液分离。气相经深冷器和吸附器回收微量环己烷后，未反应的氢气经压缩机增压后循环使用，液相环己烷则送入稳定塔处理后，经冷却储存在环己3.3产品方案3.3.1环己烷表3-1产品环己烷规格表指标试验方法色度(Hazen)≤密度纯度%(m/m)≥苯mg/kg≤正己烷mg/kg≤甲基环己烷mg/kg≤甲基环戊烷mg/kg≤馏程℃≤硫≤2产品环己烷为液态，年产环己烷60000吨，以槽车运输的形式出厂销3.3.2中间产品氢气表3-2氢气规格表指标备注氢气≥体积分率≤压力温度C3.4全厂自控水平环己烷装置主要分为PSA工段及环己烷工段，PSA工段程控阀多、动作频繁，操作对自动化要求高，本项目采用S7-300冗余控制系统；环己烷工段采用集散型控制系统(DCS)对整个生产过程进行监视、操作、报警、联锁和控制，同时对关键的电气设备进行远距离控制。为保证装置安全生产，所有现场仪表均选择符合安装地点的危险区域等级划分的防爆仪表，并在危险区域内设置可第四章工艺装置4.1.1变压吸附原理4.1.1.1吸附吸附是指当两种相态不同的物质接触时，其中密度较低物质的分子在密度较高的物质表面被富集的现象和过程。有吸附作用的物质(一般为密度相对较大的多孔固体)被称为吸附剂，被吸附的物质(一般为密度相对较小的气体或液体)称为吸附质。吸附按其性质的不同可分为四大类，即：化学吸着、活性吸附、毛细管凝缩、物理吸附。化学吸附是指吸附剂与吸附质间发生有化学反应，并在吸附剂表面生成化合物的吸附过程。其吸附过程一般进行的很慢，且解吸过程非常困难。活性吸附是指吸附剂与吸附质间生成有表面络合物的吸附过程。其解吸过程一般也较困难。毛细管凝缩是指固体吸附剂在吸附蒸气时，靠吸附剂与吸附质分子间的分子力(即范德华力)进行的吸附。其特点是：吸附过程中没有化学反应，吸附过程进行的极快，参与吸附的各相物质间的平衡在瞬间即可完成，并且这种吸附是完全可逆在实际工业应用中，吸附分离一般分为变压吸附和变温吸附两大类。从吸附剂的吸附等温线可以看出，吸附剂在高压下对杂质的吸附容量大，低压下吸附容量小。同时从吸附剂的吸附等压线可以看到，在同一压力下吸附剂在低温下吸附容量大，高温下吸附容量小。利用吸附剂的前一性质进行的吸附分离称为变压吸附(PSA),利用吸附剂的后一性质进行的吸附分离就称为变温吸附在物理吸附中，各种吸附剂对气体分子之所以有吸附能力是由于处于气、固相分界面上的气体分子的特殊形态。一般来说，只处于气相中的气体分子所受的来自各方向的分子吸引力是相同的，气体分子处于自由运动状态；而当气体分子运动到气、固相分界面时(即撞击到吸附剂表面时),气体分子将同时受到固相、和气相中分子的引力，其中来自固相分子的引力更大，当气体分子的分子动能不足以克服这种分子引力时，气体分子就会被吸附在固体吸附剂的表面。被吸附在固体吸附剂表面的气体分子又被称为吸附相，其分子密度远大于固体吸附剂表面分子对吸附相中气体分子的吸引力可由以下的公式来描述：其中：C1表示引力常数，与分子的大小、结构有关C2表示电磁力常数，主要与分子的极性和瞬时偶极矩有关r表示分子间距离因而对于不同的气体组分，由于其分子的大小、结构、极性等性质各不相同，吸附剂对其吸附的能力和吸附容量也就各不相同。PSA制氢装置所利用的就是吸附剂的这一特性。由于吸附剂对混合气体中的氢组分吸附能力很弱，而对其它组分吸附能力较强，因而通过装有不同吸附剂的混合吸附床层，就可将各种吸附平衡是指在一定的温度和压力下，吸附剂与吸附质充分接触，最后吸附质在两相中的分布达到平衡的过程。在实际的吸附过程中，吸附质分子会不断地碰撞吸附剂表面并被吸附剂表面的分子引力束缚在吸附相中；同时吸附相中的吸附质分子又会不断地从吸附剂分子或其它吸附质分子得到能量，从而克服分子引力离开吸附相；当一定时间内进入吸附相的分子数和离开吸附相的分子数相等时，吸附过程就达到了平衡。对于物理吸附而言，动态吸附平衡很快就能完成，并且在一定的温度和压力下，对于相同的吸附剂和吸附质，平衡吸由于压力越高单位时间内撞击到吸附剂表面的气体分子数越多，因而压力越高平衡吸附容量也就越大；由于温度越高气体分子的动能越大，能被吸附剂表面分子引力束缚的分子就越少，因而温度越高平衡吸附容量也就越小。在温度一定时，随着压力的升高吸附容量逐渐增大；在压力一定时，随着温度的升PSA制氢装置的工作原理利用的是气体的吸附与解吸。吸附剂在常温高压下大量吸附原料气中除氢以外的杂质组分，然后降低压4.1.2苯加氢原理苯加氢反应是一个复杂的反应体系。在反应条件下，除主反应生成目标产物环己烷外，苯与氢可能发生以下各种反应：a.苯的加氢裂解，最终产物为碳对于主反应及各副反应而言，主反应和反应a是平行反应。主反应和反应b为可苯加氢制环己烷的主反应是一个放热的、体积减小的可逆反应，反应的平衡常数在高温下显著降低，因此，低温和高压对该反应是有利的。当温度超过560K;否则只有提高系统压力才能保证高的转化率，而这无疑将增加设备投资和苯加氢制环己烷的反应温度不宜过高；当然也不能太低，否则反应分子不能很关于苯催化加氢的反应机理，众说纷纭。分歧主要集1)作用物在催化剂表面是发生单位吸附还是多位吸附。一种观点认为苯分子在催化剂表面发生多位吸附，然后与氢反应，生成环己烷；另一种观点则认为苯分子只与催化剂表面的1个活性中心发生化学吸附，形成键合吸附物，2)大多数研究者均认为表面化学反应为速率控制步骤，但涉及到具体哪一步则产生了分歧。有人认为往苯环上加第1个氢原子或第1个氢分子是速率控制步骤，因为这要破坏苯环的共振结构。但也有文献指出，同时往苯环上加33)关于吸附项，一般都认为氢气和苯均吸附，而对环附是分子吸附还是解离吸附、吸附活性位是一类还是两类等问题，研究者们持苯加氢按L-H机理进行.苯为非解离吸附，氢为解离吸附，解离产生的吸附态氢原子逐步加到苯环上。假设催化剂表面存在一类活性中心，用*表示，则：根据各步的热力学分析，向苯环上加第一个氢原子需破坏苯环的共振结构，在热力学和动力学上都较困难，故吸附态苯分子和吸附态氢原子间的表面反应式(c)为控制步骤，得到其中，θ为吸附氢的覆盖分率，θg为吸附苯的覆盖分率，b为氢的吸附平衡常对于其他研究，也提出了若干动力学方程式，选择其中一部分列于表4-1。表4-1镍基催化剂气相苯加氢反应的动力学方程催化剂(工业级)错误：引用源未找到N;/硅藻土(工业品)r=错误：引用源未找到Ni/Al₂O₃(工业品)错误：引用源未找到错误：引用源未找到错误：引用源未找到Ni/Al₂O₃(工业品)4.2工艺技术选择4.2.1.1变压吸附生产工艺变压吸附气体分离与提纯技术成为大型化工工业的一种生产工艺和独立的单元操作过程，是在本世纪六十年代迅速发展起来的。这一方面是由于随着世界能源的短缺，各国和各行业越来越重视低品位资源的开发与利用，以及各国对环境污染的治理要求也越来越高，使得吸附分离技术在钢铁工业、气体工业电子工业、石油和化工工业中日益受到重视；另一方面，六十年代以来，吸附剂也有了重大发展，如性能优良的分子筛吸附剂的研制成功，活性炭、活性氧化铝和硅胶吸附剂性能的不断改进，以及ZSM特种吸附剂和活性炭纤维的发明，因而再生速度快、能耗低，属节能型气体分离技术。并且，该工艺过程简单、操作稳定、对于含多种杂质的混合气可将杂质一次脱除得到高纯度产品。因而近三十年来发展非常迅速，已广泛应用于含氢气体中氢气的提纯，混合气体中一氧化碳、二氧化碳、氧气、氮气、氩气和烃类的制取、各种气体的无热干燥等。而其中变压吸附制取纯氢技术的发展尤其令人瞩目。在工业变压吸附(PSA)工艺中，吸附剂通常都是在常温和较高压力下，将混合气体中的易吸附组分吸附，不易吸附的组分从床层的一端流出，然后降低吸附剂床层的压力，使被吸附的组分脱附出来，从床层的另一端排出，从而实对于从苯乙烯尾气中提纯H₂的变压吸附装置，由于原料气的压力较高，原料气中的杂质含量高且均属于较容易解吸的杂质，在氢气回收率要求不高的情变压吸附(PSA)分离技术是依靠压力的变化来实现吸附与再生，主流程的工序包括：吸附、均降、顺放、逆放、冲洗、均升、终升等工艺步序。吸附工序：在常温、高压下原料气进入吸附床，吸附剂将杂质吸附，获得产品顺放工序：通过顺向减压过程获得吸附剂再生的冲洗气源，即用于对其他塔进冲洗(抽真空)工序：用产品氢冲洗(或抽真空)降低杂质分压，使吸附剂完成升压工序：通过一次或多次的均压升压和产品气升压过程使吸附塔压力升至吸1)对均压次数的选择在变压吸附中进行均压过程的目的实际上是回收吸附床死空间内的产品气。因为在吸附过程结束时，床层内有大量的高压产品气，如果不均压回收过程将导致产品收率很低。而均压次数的多少主要取决于原料气的压力、原料气的组一般而言，原料气压力越高则均压次数应越多；原料气中的杂质越容易吸附，均压次数可以越多；采用抽真空流程则均压次数可以相对较多。本装置在同时进料的吸附塔数主要取决于装置的处理量、吸附压力、原料组成、投资和占地等因素。综合考虑以上因素，本装置确定采用双塔连续进料流程。吸附塔的总数量取决于同时进料的吸附塔数、均压次数和再生时间长短三个因素。在实现双塔连续进料、三次连续均压过程的同时又要保证吸附剂再生时间足够、再生效果优良，我们推荐采用的总吸附塔数为6塔。所以本系统采用6-2-3/V工艺流程。在变压吸附系统中，任一时刻总有2以苯为原料，经加氢生成环己烷的工艺有气相法及液相法两种工艺路线，液相苯加氢工艺特点是反应稳定、缓和，转化率和收率也很高，但能耗也较高液相反应的氢气利用率仅为85%。液相苯加氢典型工艺有IFP法、Arosat法和BP法。气相苯加氢工艺特点是气相苯加氢工艺混合均匀，转化率和收率均很高，现在工业上苯加氢装置多采用此工艺路线。气相苯加氢法典型工艺有：4.2.2工艺技术方案的选择4.2.2.1环己烷装置生产工艺苯加氢方法分气相加氢法和液相加氢法两种。气相加氢法是在固定床内以镍或铂为催化剂，气相的苯与氢气在一定压力下，通过催化剂床层进行反应生液相加氢法是苯在反应器中于适当温度和压力下呈液相状态，以镍铝粉为催化剂，催化剂在液相中保持稳定的悬浮状态，苯与氢气进行加氢反应生成环己烷。苯液相加氢制环己烷工艺的优点一是可以减少局部过热，反应温度较均匀，副产物少，产品质量较好。二是催化剂的活性高，生产强度大。其缺点是催化剂的寿命短，消耗量大，运行周期短，需经常更换，操作麻烦，而且需用泵进行循环，动力消耗大。悬浮的催化剂容易堵塞管道和阀门。近年来采用新型金属络合物液体催化剂，可以避免使用悬浮催化剂的缺点。液相加氢法适用于生产规模大的装置，据资料介绍，当产品规模大于10万吨/年时，可节省投苯气相加氢工艺和液相加氢工艺的比较见表4-2:表4-2苯加氢的各种工艺技术比较DSM技术国内技术IFP技术BASF技术反应温度，℃力，MPa催化剂及寿命Pt-AL₂O₃,>5年Ni-AL²O₃,>2年NiPS₂,3~6月化剂，连续消耗%100(催化剂活性高技术特征固定床气相加氢工艺固定床气相加氢工艺液相加氢工艺工艺副产0.9MPa蒸汽反应热用热水移去，副产低压蒸汽反应热用水移去，副产低压蒸汽水移去，副为防止催化剂结块，原料苯经衡沸蒸馏脱催化剂在气体鼓泡和液体用泵循环的联合作用下呈悬浮状态，产品烷经稳定塔除去轻组分。反应温度控制在不高于420℃,以免发生烷的异构化反应反应温度严格控制在不高于260℃,以免发生副反应，并损坏催化剂随着催化剂活性降低，补加新催化剂，当催化剂达一定量后，则停车更换催化剂蒸馏精制两种苯加氢工艺，各有其优缺点，各国根据技术掌握的情况和产品规模的大苯加氢反应常用催化剂的活性金属组分为Pt,Ni,其活性排列为：Pt>Ni,加氢活性的比例为：KPt:KNi=18:7,这表明铂的活性比镍高2.6倍，但铂的价格为镍的几百倍，因此选择镍作为催化剂活性组分更经济，而且镍作为催化剂活性组分的催化剂研究和开发工作取得一定进展，主要集中在以下三个方面：改良催化剂载体、加入新组分来调变镍基催化剂的催化性能和新型催化剂开发通过以上三方面对催化剂研发，镍催化剂的经济性和良好的选择性使得镍作为苯加氢催化剂在目前的工业生产中得以广泛运用。铂催化剂和镍催化剂优缺点的比较见表4-3:表4-3两种不同催化剂苯气相加氢工艺比较序号铂催化剂镍催化剂备注1反应温度/℃2反应压力/Mpa3转化率/%4液体空速5催化剂寿命/年6催化剂来源进口或国内研制进口或国内研制7产品环己烷质量8操作维护反应温度范围较宽反应温度范围较窄铂催化加氢法的优点是转化率高，空速大，催化剂使用寿命长。但催化剂价格昂贵，装置投资大。镍催化加氢法的优点是装置投资较少，催化剂较便宜催化剂的活性及选择性能满足苯加氢装置的要求，因此推荐本项目采用镍催化综合上述情况，我们对各种工艺技术进行了分析比较，权衡利弊得失，并根据我们掌握的技术和操作经验，选择如下成熟、先进、适用的工艺技术方案以苯为起始原料，在镍催化剂存在下苯蒸汽和氢气在固定床反应器中进行气相4.2.2.2主要操作条件1)变压吸附工段：吸附压力：1.2Mpa;解吸压力：0.02Mpa;2)环己烷工段：苯加氢反应：反应温度130～220℃;反应压力0.6～1.0MPa4.2.2.3工艺技术特点(1)PSA采用成熟的PSA流程，装置占地面积小，工艺简单、运行可靠。(2)PSA采用专用吸附剂，具有良好的解吸性能，在吸附碳烃类后，可以采用(3)PSA采用选用专利防冲刷自补偿第五代平板阀，具有动作寿命长，动作100万次以上无泄露，关闭速度快，开启速度慢，并具有阀位状态现场指示和(4)环己烷采用固定床反应气相加氢，工艺成熟，操作控制容易，转化率高。4.3环己烷装置工艺流程丽理明班础原料气在0.05MPa(G)、40℃下，进入本装置100#压缩工序，将原料气压缩至1.3MPa,该工序由3台原料气压缩机(两开一备)组成。压缩后的原料气送往200#预处理工序。200#预处理工序由1台气液分离器、2台除油器、2台预处理器、1台再生气加热器、1台再生气冷却器组成。气液分离器脱除原料气中可能夹带的机械水；除油器脱除压缩机润滑油；预处理器进一步脱除其中的烷烃、芳烃等沸点杂质，得到符合变压吸附原料气要求的净化气。2台除油器可串并联操作，除油剂不再生，约2年更换；2台预处理器并联操作，预处理吸附剂可再生，约3预处理器采用变温吸附工艺，再生时，解吸气经加热器到150℃对预处理器进行再生，再用常温的解吸气冷吹降温，再生后的解吸气经冷却器冷却至常预处理气进入变压吸附系统，获得氢浓度~99.99%的产品氢气。装置主程序采用6-2-3/V工艺，主要由6台吸附塔、1台中间罐、1台氢气缓冲罐、1台解吸气缓冲罐、1台解吸气混合罐、3台真空泵、1台真空泵后冷却器和一系列程控阀组成。6-2-3/V工艺的特点是任何时刻总有2个吸附塔处于吸附状态，进行3次均压，抽空再生；每个塔均要一次经历吸附(A)质解吸出来得到解吸气，经解吸气缓冲罐和解吸气混合罐稳压来自罐区的原料苯在流量控制调节下，送入E101苯预热器的管程，经壳侧低压蒸汽预热至105℃左右，进入苯加热器E102的管程，用壳程低压蒸汽加热的过热器，通过蒸汽流量控制进入反应器的苯与氢气混合物料的温度。进入苯汽化器的氢气来自氢气混合罐V103,由新鲜氢和循环氢气混合而成后，进入氢从苯蒸发器E103出来的苯氢混合气分成两股，分别由两台加氢前反应器R101顶部进入反应器并进行反应。反应器为列管式反应器，列管中内装填以氧化铝为载体的镍催化剂。反应热用壳侧的热水通过副产蒸汽的方法移去，维持反应温度最高不得超过250℃。热水首先进入热水循环泵P101的入口，与来自后，进入汽水分离器V101,实现汽水分离，气体送入管网使用，未蒸发的热水循环使用。流出反应器R101的物流，进入加氢后反应器R102顶部并进行反应，使苯完全转化为环己烷，加氢前反应器R101与加氢后反应器R102的控制方案经循环水冷凝后，液体进入烷中间罐V107,气体进入分离器V105分离出夹带的液体后，进入尾气冷凝器E106,同样的冷凝液进入烷中间罐V107,气体进入分离器V106分离出夹带的液体后，主要组分为未反应的氢气，进入循环氢气缓冲罐V104,用压缩机K101增压后与新鲜氢进入氢气缓冲罐V103,然后作为反应进入烷中间罐V107的液相为产品环己烷，经过热回收换热器加热环己烷后进入稳定塔T101脱除溶解在环己烷中的氢气，稳定塔在正压条件下操作，塔顶经冷却水冷却后不凝气排放到火炬系统，塔釜100℃左右的环己烷经过热回收4.4.1设计范围本设计包括6万吨/年环己烷装置的全部自控系统及仪表装置，包括PSA工4.4.2工艺装置对自动控制的要求环己烷装置原料苯和氢气以及产品环己烷均为易燃、易爆介质，而且生产过程连续性强，控制指标和防爆要求非常严格，因此本装置采用集散型控制系统(DCS)对整个生产过程进行监视、操作、报警、联锁和控制，同时对关键的电气设备进行远距离控制。为保证装置的安全生产，所有现场仪表均选择符合安装地点的危险区域等级划分的防爆仪表，并在危险区域内设置可燃气体报警传感器，此信号送至DCS系统进行监视和报警，其中PSA工段由于程控阀多、动作频繁，且装置操作对自动化水平要求较高，采用S7-300冗余控制系统，装置操作全部由控制系统完成。重要参数在计算机屏幕上设有指示及历史趋势和实时趋势记录，可实现各种报表的打印。装置关键参数均在计算机上实现声光4.4.3关键设备的检测和控制本装置约有控制回路19套，其中关键的控制系统有：1.尾气增压机压力控制尾气增压机压力控制，通过调节阀用于原料气入口低压返流调节来实现。2.苯进料流量控制来自罐区的苯流量经过流量指示控制，准确计量进入反应系统的苯量，防3.反应器温度控制苯汽化器顶部的换热器，通过调节蒸汽流量控制进入反应器的苯氢气混合物的温度，保证反应起始温度。4.蒸汽采出系统控制反应器壳侧采出蒸汽采用压力控制，蒸汽采出后热水补充量通过液位控制。5.反应压力控制4.4.4仪表的选型现场仪表的防爆形式采用本安结构。在满足工艺控制和测量要求的前提下本着节约投资的原则，尽可能在国内采购，国内无生产厂家或产品质量不能满足要求的仪表及关键部位的仪表检测元件，考虑进口。压缩机的成套仪表，由现场变送器选用智能电动型产品，传输信号为4～20压力、差压变送器：采用智能式变送器，输出信号为4～20mADC,数字通讯加载在4～20mADC信号上。就地压力测量一般选用普通压力表或不锈钢压力就地温度测量采用抽芯式防护型双金属温度计，万向型。远传温度测量采蒸汽及气体：孔板液体：电远传金属管转子流量计或涡街流量变送器原料及产品：采用质量流量计准确计量容器液位测量采用远传外浮筒液位变送器，贮罐液位测量采用雷达液位计。气动调节阀，调节阀采用电气阀门定位器。切断阀须配限位开关，限位开关须是隔爆型的。关键部位的调节阀应配置阀位变送器。电磁阀选用二位三通隔爆型电磁阀，在正常情况下，电磁阀带电。另外，PSA工段电磁阀电磁阀动作频繁，故障后直接影响程控阀动作，要求高质量电磁阀。4.4.4.6分析仪表分析仪表采用智能式，根据具体工况确定，有特殊要求或需特殊处理的介质采用相应的预处理措施，预处理系统由分析仪表供应商配套提供。4.4.5集散型控制系统本装置环己烷工段的集中管理、监视、联锁和控制通过DCS完成。该DCS系统安装在本装置的控制室内。以微处理器为基础的DCS将是一个先进的、可靠的和开放的系统，该系统采用全局性数据库和最新版本的WINDOWSNT操作系统，系统硬件以及通讯网络采用最新的冗余技术，以确保生产稳定、操作安DCS将预留与上位机相连的接口，以便将来与全厂总调度室的上位管理机本装置有1/0约210点，其中Al:80,A0:20,DI:60,D0:50。配置3个操作站，其中1个兼作工程师站，每个操作站都是一个独立的计算机主机，每个操作站都能互为备用，相互冗余。本装置的PSA工段选用先进的现场仪表配合先进的PLC控制系统完成过程检测和控制设计。该方案具有较高的性价比。技术先进、可靠且功能强大，自动化程度高，可大量减少人工的操作和维护。目前的PLC系统除具有DCS集散控制系统的一般功能外，而且运算速度快，具有高级语言编程功能，非常适合PLC的服务器软件运行在WINDOWS2000操作环境下，维护整个系统的实时数据库，可非常方便地通过网络来监视、控制当前的生产过程并采集历史数据打印数据报表。采用视窗化的个人操作站可用于PLC的人机操作界面。本装置的控制范围是装置界区内的所有程控阀，阀位检测，及装置的压力，温度，流量，分析，调节等监控回路，具体控制点数见下表：表4-4控制点数表序号类型监控信号1无源触点23压力流量2分析5温度546合计本装置设置一个UPS,要求双路电源供电，具有自动切换功能，后备电池维持时间不少于30分钟。在环境温度下易冻或粘度大于允许范围的工艺介质，其仪表测量管线及变油份含量应小于8ppM(W),压力为0.7MPa(G),表4-5主要仪表汇总表仪表名称数量备注液位计调节阀电磁阀温度计压力表流量计分析仪2H2浓度分析、在线CO分析仪4.5.1加氢反应器苯加氢反应为加压反应，反应为强放热反应，反应器的选型应该考虑到反应热容易移走，反应容易控制，防止出现飞温等不正常现象，影响催化剂使用寿命及产品质量，所以选用固定床列管式反应器，传热面积大，管内装填催化剂，用热水为载体，通过副产蒸汽的方法将反应热移走。反应器结构简单，制作难度较小，这种结构形式的反应器在工业生产中被广泛采用，成熟可靠。4.5.2主要设备制造标准表4-6制造标准《钢制化工容器设计基础、材料选用、强度计算、表4-7设备汇总表设备类型数量备注反应器32台前反应器，1台后反应器换热器容器压缩机2塔1稳定塔泵合计1.原材料、辅助材料消耗定额及消耗量表表4-8原材料、辅助材料消耗定额及消耗量表序号消耗定额(以每吨环己烷计)消耗量(t)每小时1苯纯苯2氢气3苯加氢催化剂初装量：10.5t寿命2年4吸附剂初装量：89.6t寿命15年表4-9公用工程消耗定额及消耗量表序号消耗定额(以每吨环己烷计消耗量每小时每年1电2蒸汽消耗量3消耗量4生成量5工业水6循环水7仪表空与8氮气一置换系统每次用量4.7装置界区内的公用工程设施本装置公用工程设施如循环水、氮气、仪表空气、电等公用工程设施依托4.8装置“三废”排放放到火炬的方式处理，另一部分尾气为稳定塔的不凝气体排放，也采用放到火炬的方式处理，另外为PSA装置解吸气，通过排放火炬或者作为燃料气使用。表4-10本装置主要废气排放量及组成表来源排放量组成(mol%)稳定塔尾气H₂:83%,环己烷：17%解吸气H₂:54.3%,CH4:3.4%,CO₂:25.5%,N2:14.5%,其他：2.3%汽液分离罐H₂:97.3%,CH4:1.27%,CO₂:0.2%,环己烷：1.2%本装置正常生产时，主要废水来源为PSA工段尾气增压机的汽液分离罐，主要组分99%为水，送入污水处理系统。环己烷工段工艺本身无废水产生，主要的废水来源为生活用水、雨水及冲洗水，可以收集后与来自PSA工段的雨水本装置的废渣为反应器的废催化剂及PSA工段的废吸收剂，加氢催化剂两年更换一次，可以通过催化剂公司回收后处理；废吸收剂中PSA吸附剂使用寿命≥15年；除油吸附剂使用寿命≥2年；预处理吸附剂使用寿命≥3年，定期更第五章建厂地区条件和厂址选择菏泽市地处山东省的西南部，与苏、豫、皖三省接壤，属中国中西部平原山东省菏泽市经济技术开发区是菏泽市唯一的省级经济开发区，位于京九铁路与新亚欧大陆桥(太平洋西岸的日照港-西安-新疆阿拉山口-大西洋东岸的鹿特丹港)十字交汇的黄金坐标上。开发区东依津沪铁路，西邻京九铁路，新石铁路穿境而过，327国道与聊商公路等15条公路纵横交错，高等级日东高速公路贯穿东西，是菏泽交通枢纽地段。菏泽市经济开发区建设与时代同步，正菏泽玉皇化工有限公司厂址位于菏泽市经济技术开发区的东北角，西边是上海路，东邻澳门路，南靠洪泽路，北依淮河路，地理位置优越，区位优势突本拟建6万吨/年苯加氢制环己烷项目，包括PSA工段及环己烷工段，装置拟建设在厂区的中部。总体为L型布置，项目西侧是EPS装置，东北侧为苯乙1)气温年平均气温年平均最高气温极端最高气温极端最低气温2)大气压力3)相对湿度年平均相对湿度4)风冬季主导风向夏季主导风向5)降水量年平均降水量年最大降水量年最小降水量年最大积雪厚度6)雷、电日数7)大雾及日照年平均雾日数年最多雾日数年平均日照最大冻土深度无霜期9)工程地质40天12天20天2496小时213天菏泽市在大地构造单元上属华北地台(一级),鲁西台背斜(二级),郓城一徐州拗断带中部偏西(三级)。市周围为断层切割。地壳上部全部为第四系地层所覆盖，且第三系和第四系地层界限不易区分，一般第三、四系沉积厚度为700～900m,分别不整合在奥陶系、石炭系、二叠系之上。菏泽市第四系沉积物为山前河道式、大陆湖泊式和河流冲积式沉积。由下而上可分为三个旋回：下部主要是细纱、粉沙、粘质沙土、沙质粘土和粘土，厚度250m,多为红色、紫红色的碎屑岩；中部是细沙、极细沙、粉沙、沙质粘土、结晶石膏、粘土等，厚度110～600m,主要为灰色、灰绿色的碎屑沉积和化学沉积物；上部是中沙、细沙、沙层粘土、粘土，厚度20～110m,多为紫红菏泽市城东组团分区处于鲁西隆起的西南部，西部有聊考大断裂，北侧有近东西向的菏泽断层。土壤种类为以冲积物河流相沉积为主的层粉土层、层淤10)水文地质菏泽市地下水为第四系孔隙水，主要存在于粗细不等的砂层之中，少数为粘土裂隙水。多年平均埋深2m左右，年均pH值7.45。境内地下水流向大致自西向东方向。菏泽市地下水多年平均总补给量为21.39亿立方米，其中可利用的浅层地下水资源量为18.12亿立方米。浅层地下水多属碳酸钠型及碳酸盐硫酸钠型水，矿化度一般为1克/升，小于2克/升的占全区总面积的90%以上。菏泽市城东组团分区主要赋存于第四系全新统砂层、粉土层中，大气降水11)地震条件历史上，菏泽市属于地震多发地带，而地震主要发生在城区西部，尤其是解元集、马岭岗一带，东部相对较稳定。厂址位于华北地台鲁西断块之菏泽——济宁缓慢沉降平原区。区内地层由老到新为太古界泰山岩群；古生界寒武系奥陶系、石炭系、二迭系；中生界白垩系，上述地层均被新生界第三系、第四系覆盖，第三、第四系沉积层厚度数百米至上千米。近东西向的菏泽断裂、东北向的聊考断裂、小宋断裂、北西向的成东断裂构成了区域基本构造格架。上述断裂聊考断裂、小宋断裂、成东断裂为第四纪全新世活动断裂，菏泽断裂为依据《中国地震烈度区划图》(1990),菏泽市抗震设防烈度基本值为7度，场区抗震设防烈度为7度，丙类建(构)筑物按7度设防。甲、乙类建(构)筑物按8度采取抗震措施。菏泽玉皇化工有限公司位于菏泽市经济技术开发区内，交通便捷，公路、铁路四通八达，京九铁路，新石铁路(新亚欧大陆桥)横贯东西，日东高速衡连京福、京沪、京珠高速，济菏高速直通山东省会济南，菏兰高速、菏徐高速、德商高速连通河南、江苏两省，直接与霍连高速相连接。菏泽市境内各类公路通车里程5645km,其中省级以上公路1387km。菏泽距济南、郑州国际机场均为200km。洙赵新河约2010年通航，通航后可直达京杭大运河，并且开发区内规划有配套的专用铁路线。公司厂址周围良好的公路、铁路及其它运输设施，为本项目原料、产品的输入、输出提供了方便快捷的运输条件。5.1.4公用工程状况玉皇化工厂区内水、电、汽等公用工程设施完善，且均有富余，同时该装置在厂的总体规划中，现有的公用工程设施能满足新建装置的需要，不需另建。5.2.1厂址选择原则1)满足国家有关规范、标准要求；2)运输及物料输送短捷顺畅；3)尽量利用现有公用工程设施。1.本项目生产的环己烷产品，符合国家及地方产业政策，属于国家及地方2.项目选址地菏泽玉皇公司，在菏泽市经济技术开发区内，是化工企业的化工集中园区，选址符合城市规划要求；3.项目所在地具有优越的自然条件和良好的投资环境，园区的开发规划具有系统性和完善性，交通与市政等配套设施的规划完备且建设速度很快；4.项目选址地，在交通运输、能源供给、环卫配套等方面都非常便利；5.项目选址地在菏泽玉皇化工有限公司预留地内，符合现有厂区总体规划，并且本项目主要原料苯及氢气可由本公司现有装置通过管道输送至本装置，原第六章总图运输、储运、土建、厂内外管网4)在满足国家有关防火等工程技术规范的要求下，布置紧凑，节约用地，《石油化工企业设计防火规范《建筑设计防火规范》《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》6.1.2总平面布置方案具体布置方案为：装置罐区集中布置在拟建场地内，工艺装置按L型布置，上部为环己烷工段，下部为PSA工段。环己烷工段设备布置：根据工艺流程将反应器布置在场地的东侧，依次布置三台反应器及辅助设备，反应器出料处理系统及原料预热系统紧靠反应系统布置在场地的中部，场地的西部为管廊。PSA工段设备布置：非标设备分成两排南北向布置，露天装置占地34×20m²,两排非标设备之间为阀门布置操作区，装有吸附剂设备顶设有装吸附剂的钢平台，每个钢平台均设有钢梯。装有吸附剂的设备已集中布置，设备的靠外一侧应留有运输吸附剂的通道。压缩厂房设在露天装置区西面，为全敞开式钢结构厂房，占地48×18m²。本方案装置区基本能集中布置，装置区内总图布置较为顺畅，对今后的生产管理较为方便。具体的布置见总平面布置图装置运输详见表6-2表6-2装置年运输量表序号物料名称单位数量运输方式来源或去向输入1含氢尾气吨管道苯乙烯装置2苯加氢催化剂吨汽车厂外3苯吨管道罐区4吸附剂吨汽车厂外小计吨输出1环己烷吨汽车厂外2解吸气吨管道燃烧气系统小计吨合计万吨由上表可知，本装置每年运输量合计14.03万吨，其中运入71404.1吨，运出68904吨，运输依托公司内的汽车车辆以及管廊。6.1.4工厂道路本装置道路设计按环状布置，以满足生产和检修、运输及消防的要求。道路结构均采用城市型水泥混凝土路面，主要道路宽6米，次要道路宽4米。为减少生产对环境的影响，自身净化空气，美化厂区，界区四周及边角地区栽种绿化树种和草皮，以减少污染美化环境。6.2.1储运系统规划原则本装置需要储运的主要原料为苯及氢气，主要产品品种为环己烷。催化剂、吸收剂为固体，需要汽车运输；氢气为气体，用管道进行输送；本装置的原料苯和产品均为液体，由于现有的苯储罐可以利用现有的富裕量来满足本装置需要，为此，本工程只设置了环己烷产品罐。本装置储运系统规划(1)根据装置中原材料和成品的来源和去向，结合有关的运入和运出单位可需要新建。按照《石油化工企业储运系统罐区设计规范》SH3007-1999规定，表6-3物料贮存情况表物料名称物料状态储存设施规模储存周期(天)环己烷液态内浮顶贮罐表6-4贮罐配置一览表设备名称详细规格台数材质备注环己烷贮罐26.3土建详见总说明，依据《中国地震烈度区划图》(1990),菏泽市抗震设防烈度基本值为7度，场区抗震设防烈度为7度，丙类建(构)筑物按7度设防。甲、乙类建(构)筑物按8度采取抗震措施。6.3.3结构设计(1)结构布置、结构选型及构造处理必须满足生产和使用要求，保证有(2)因装置位于厂界区内，且许多大型、重型设备坐落于楼面上，故考(3)地基与基础6.3.4设计原则3).建筑结构有足够的强度、刚度、抗震和耐久性，造型美观经济适用，并4).根据工艺生产不同要求，设计分别考虑防火、防爆、防腐和良好的通风5).就地取材，施工方便。工程特点(如易燃、易爆等)、地质情况、材料供应和施工条件等因素，做到外部工艺及供热管道的设计能力完全满足化工厂生地管道较多的区域，以免管架基础与埋地管道底标高不小于5.5米；跨越次要道路时，架底标高不小于5米。主要管架为连续梁式，架宽约4.5米；次要管架为独立式，架宽约1.5米。(4)输送公用工程物料管道的法兰紧固件选用商品级螺柱及螺母艺物料管道的法兰紧固件选用专用级全螺纹螺柱和螺母。4)本装置所用阀门均选用国家标准阀门。所用阀门的材质由输送物料的性质决定，原则上是选用钢阀，整个装置不选用铸铁阀门。(1)用于切断管内流体的阀门宜选用闸阀、球阀或蝶阀，如工艺介质的切断阀、调节阀的前后切断、排污、导淋。(2)用于调节流量的阀门宜选用截止阀，如调节阀的旁路。6.4.6管道的特殊要求及保温情况等蒸气管道要求设置补偿器和疏水器，锅炉给水管道亦要设置补偿器；苯管道等要求蒸汽伴热；蒸汽管道、锅炉给水管道要进行保温，保温材料为岩棉，表6-5主要管道表介质管径温度压力管道材质备注含氢尾气0解吸气0常温一废水低压最大流量环己烷0蒸汽0仪表气7.1给排水厂区给水由工业园区市政自来水管网引入，引入管管径为DN200,水压用水点。消防给水系统由公司原有消防泵房集中供给，消防水供水压力该厂现有的给排水系统为：生产(消防)给水系统，生活用水给水系统，7.1.4.1生产(消防)给水系统：生产(消防)给水系统可以依托原有的给水系统，主要服务于装置生产用水，设备及地坪冲洗用水等，最大用水量为5m3/h,正常用水量为0.质要求符合生产用水标准，水压要求不小0.30MPa;给水管材为球墨承插铸铁7.1.4.2生活给水系统：生活给水系统主要服务于各化工工段的卫生洗涤及95),水压要求不小于0.30MPa,给水管材采用镀锌钢管，丝扣连接。7.1.4.3循环冷却水系统：循环冷却水系统主要服务于苯加氢反应出料冷却器及PSA工段冷却器，用水量为271m3/h,供水温度t1=33℃,回水温度t2=43℃,温差△t=10℃,供水压力要求不小于0.40MPa,有压回水，管材采用焊接钢管，钢管采用加强级绝7.1.5排水设计根据清污分流的原则，结合厂区实际，排水系统划合流排水系统和生产污水(含初期污染雨水)排水系统。7.1.5.2生产污水(含初期污染雨水)排水系统生产污水(含初期污染雨水)排水系统主要收集各化工工段设备及地坪冲洗污水、初期污染雨水等，工艺正常排水量约为0.22m3/h,最大排水量约为雨水、清净下水排水系统主要收集各工段没有污染的雨水、清净生产废水污水处理站处理合格后的下水，正常排水量约为2m3/h(间歇),最大排水量约为4m3/h,7.1.6.1尽快落实拟建装置附近的相应管线的具体位置、埋深和管径，便于后续设计的顺利进行。(1)用电负荷6万吨/年环已烷装置主要为苯加氢装置区及相应配套的辅助生产设施和公用工程组成。由于辅助生产设施和公用工程的用电由现有供电设施提供，所以只考虑装置用电情况，常用容量约1104kW、备用容量约563kW。装置以100%的设计能力运行时，最大需要容量约1104kW,年耗电量8.8×10kW.h,单位产品耗电量约为142kW.h/t。本装置用电负荷计算结果见表7-1。(2)负荷等级拟建的环已烷装置的高低压用电设备均为三相对称的线性负荷，预计本装置界区内所有用电设备投运后所产生的高次谐波的最大允许值符合《电能质量公用电网谐波》(GB/T14549-93)的要求，不需要采取防治高次谐波分量污染7.2.2.电源状况本项目供电电源由荷泽玉皇化工有限公司原有变配电所引来，玉皇化工有限公司整个厂区的供电能力35800kvA,已用负荷4600kvA,还剩负荷31200kvA.已能满足本工程的用电负荷要求.按高低压用电负荷对供电可靠性的要求，以及环已烷装置电力负荷的实际情况，在生产装置附近设置0.4kV车间配电室，车间配电室采用双电源双回路各动力设备电动机均采用空气断路器、交流接触器和电动机保护器等相应的组合，满足保护和操作方面的要求。上述电器集中安装在配电室配电柜内.不大于30KW的电动机采用直接起动方式，大于30KW的电动机采用软起动设。及穿墙处穿镀锌钢管保护，管线与用电设备连接处及穿越防爆区与非防爆各生产装置场所按照度标准装设必要的工作照明灯具。灯具按环境条件，建筑物结构，工艺，生产装置条件选型。照明光源优先选用三基色荧光灯或金卤灯或高压钠灯等节能灯具，灯具选用带由不燃材料制作的保护罩。灯具采用节能型并应配用电子镇流器或节能型电感镇流器，并加电容补偿COsφ不低于0.9,灯具效率不应低于75%。7.2.4.主要节能措施(1)电气照明灯具选用高效型灯具，光源选用气体放电灯、荧光灯等高效光源：(2)装置变压器选用节能型变压器。7.2.5.占地面积依托公司现有变配电所，不需另外占地新建。7.2.6.采用标准GB50052-95供配电系统设计规范GB50053-9410kV及以下变电所设计规范GB50054-95低压配电设计规范GB50055-93通用用电设备配电设计规范GB50057-94建筑物防雷设计规范GB50058-92爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50060-923～110kV高压配电装置设计规范GB50160-92石油化工企业设计防火规范GB50217-94电力工程电缆设计规范三相交流系统短路电流计算化工企业照明设计技术规定化工企业供电设计技术规定化工企业腐蚀环境电力设计规程化工企业静电接地设计规程化工厂电力设计常用计算规定腐蚀环境：0类选用保护型，1类选用F1(户内)、WF1级(户外),2类选用照明线路选用：铜芯塑料绝缘护套电线BV—0.45/0.75型或阻燃型聚乙烯⑤灯具腐蚀环境：0类选用保护型，1类和2类选用防腐型；爆炸危险环境：根据国家相关规范，选用合适的防爆电气产品。⑥辅助材料配电线路敷设用的电缆桥架、保护管以及防雷接地装置的材料均属辅助。保护管选用镀锌管、可挠性金属套管或无增塑刚性塑料管；表7-1380/220V用电负荷计算表序号设备容量(kW)需要容量(k)1苯加氢工艺用电23照明计及同时系数0.9变压器损耗注：设备容量一栏中，分子为常用容量，分母为备用容量，二者之和即为总装机设备容量.7.2.9电信(1)通信系统设置根据本装置通信系统设置的工艺特点，在本工程中设置电话系统、步话机呼1)电话系统2)步话机呼叫系统为保证设备的运行和给予检修人员提供移动通讯的手段，装置内配置3)火警系统(2)电信网络装置内外线电缆沿仪表(电气)电缆桥架敷设进入分线设备，建筑物内电(3)设备选型7.3供热、供风7.3.1供热采用从蒸汽管网直接节管道至装置区，可以解决了1.0Mpa供汽汽源。b.热水泵Q=10t/hH=30m2台7.3.2供风(1)本工程需要的仪表空气均由公司供应，通过管道送至界区外1米。仪表空气：供压：0.6MPa(G)露点：-40℃(绝压7.3.3供氮本工程不设制氮站，需要的氮气均由本公司总制氮站供应，供应压力为0.6MPa,通过管道送至界区外1米。7.4脱盐水站本装置不设脱盐水站，供反应器采出蒸汽用热水，能力为7.6m²/h。装置7.5.2通风设计方案根据不同生产操作过程中散发的有害气体的性质与防火防爆要求，分别采用局部通风与全面通风两种方式。生产厂房原则上采用框架式敞开构筑物，以7.5.3空调设计方案第八章辅助生产设施8.1消防设施号中华人民共和国公安部令第30GBJ16-87(1997年修改版)GB50160—92(1999年修改版)GBJ140-90(1997年修改版)8.1.2拟建工程消防设施现状(1)本工程建于荷泽玉皇化工厂内，距公司专业消防站0.5公里，符合《石油化工企业设计防火规范》第7.2.2条“接到火警后消防车到达火场的时间不PSA后系统由6台吸附器和一系列程控阀等组成，采用6-2-3/V工艺流程。在变压吸附系统中，任一时刻总有2台吸附器处于吸附步骤，由入口端通入原均衡降(EiD)、逆向放压(D)、抽空(V)、多级压力均衡升(EiR)和最终升压(FR)等步骤，采用多次均压的目的使尽可能的回收有效组分。逆放步骤排出了吸附器中吸附的部分杂质组分，剩余的杂质通过冲洗抽空步骤进一步完全解吸原料苯经换热器预热，加热器加热汽化后，再送至汽化器中与氢气一起过热进入反应器，其中氢气由新鲜氢和循环氢混合而成。蒸发后的苯氢混合气由两台前反应器顶部进入并进行反应，反应热用于副产低压蒸汽，未反应的原料在后反应器中完全反应，从后反应器出来的反应物料，经冷凝冷却后在分离器中进行气液分离。气相经深冷器和吸附器回收微量环己烷后，未反应的氢气经压缩机增压后循环使用，液相环己烷则送入稳定塔处理后，经冷却储存在环己烷贮槽中。环己烷生产过程中使用的原料如苯、氢气；产品如环己烷等均属易燃易爆物质，苯加氢生产过程中均存在较严重的火灾、爆炸危险性。根据《石油化工企业设计防火规范》和《建筑设计防火规范》,环己烷生产过程中的火灾危险火规范》,满足防火间距的要求；建筑结构设计中，满足建筑物耐火等级不低于二级的要求；电气设计中，满足防雷、防静最大限度地降低火灾所造成的损失，根据《石油化工企业设计防火规范》和(1)依托原有稳高压消防给水系统。消防水供水压力1.0MPa,消防水池有效容积5000m²,分设成2个能独立使用的水池，泵房内设消防水泵2台，1开1备，单台水泵性能参数为：Q=200L/s,H=100m,P=315kW;稳压泵2台，1开1计规范》的规定，在环己烷生产的各有关建筑(碳酸氢钠干粉灭火器，二氧化碳灭火器等),用于扑救各建筑物及罐区的初(5)各工序消防保护设施列于表8-1:表8-1消防保护设施表1压缩机房室外消火栓+灭火器2苯加氢装置区室外消火栓十室内消火栓十固定式水炮+灭火器3PSA装置区室外消火栓十室内消火栓+固定式水炮十灭火器8.1.5拟建工程消防站设置情况本工程隶属于荷泽玉皇化工有限公司，系公司内的一个装置，属依托老厂建设的工程，根据中石化“依托老厂建设的工程，要充分挖掘老厂辅助生产和公用设施的潜力，用技术改造或更换原有设备的方法满足新增能力，原则上不另新建”的精神，本工程不再新建消防队，也不新增消防车辆，消防队依托公8.2维修设施由于荷泽玉皇化工有限公司维修体制和维修设施较全，因此，环己烷装置机、电、仪、修的大、中维修均依托老厂。8.3仓库本装置环己烷用槽车运输销售，不设置库房。8.4中心化验室环己烷工程建成后隶属于荷泽玉皇化工有限公司，按车间级编制，故新建环己烷装置不设中心化验室，而且不装置需要分析的项目较少，常用的仪器气相色谱仪等依托公司分析室得到解决，所以分析工作在公司分析室完成。8.5火炬为了确保装置的安全，装置尾气排放至火炬系统，由于正常生产时只有少量尾气需要排放，所以装置的火炬系统依托原有系统，不需要另建。第九章能耗分析及节能措施9.1概述(1)中华人民共和国《节约能源法》;(2)国务院《节约能源暂行规定》;(3)《基本建设项目可行性研究节能篇(章)》,国家计委资源司文件(1992)1959号；(4)《关于固定资产投资项目可行性研究节能篇(章)编制及评估规定》国家计委、国家经贸委、建设部文件，计交能[1997]2542号；9.1.2.1项目概况本项目主产品为6万吨/年环己烷，建于公司厂区现有空地内，按车间级编制。主要配套工程和公用工程原则通过依托老厂。9.1.2.2项目用能特点本项目的工艺路线采用PSA提氢，该工段耗电量较高；原料苯气相加氢生产环己烷，反应放出大量热量，产品环己烷需要冷却储存，消耗大量的冷却水。9.1.2.3节能原则(2)合理利用反应热，用于能源再生；(4)尽量使用效率高、能耗小的机电产品，减少能量消耗。9.2.1装置能耗6万吨/年环己烷装置能耗和能耗构成见表9-1:表9-1能耗及能耗构成表项目(每吨产品)Kg标油能耗Kg标油能耗t标油0.