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1、前 言乙酸乙酯是应用最广泛的脂肪酸酯之一，具有优良的溶解性能，是一种较好的工业溶剂，已被广泛应用于醋酸纤维、乙基纤维、氯化橡胶、乙烯树脂、乙酸纤维树脂、合成橡胶等生产，也可用于生产复印机用液体硝基纤维墨水，在纺织工业中用作清洗剂；在食品工业中用作特殊改性酒精的香味萃取剂，在香料工业中是最重要的香料添加剂，可作为调香剂的组分，乙酸乙酯也可用作粘合剂的溶剂，油漆的稀释剂以及作为制造药物、染料等的原料。目前，国内外市场需求量不断增长。在人类日益注重环保的今天，在涂料、油墨生产中采用高档溶剂是大势所趋。作为高档溶剂，乙酸乙酯在国内外的应用在持续稳定增长，建筑、汽车等行业的迅速发展，也会带动对乙酸乙酯类
2、溶剂的需求。目 录1总 论- 3 -1.1项目总述- 3 -1.2项目可行性分析- 3 -1.3项目审核- 3 -1.4厂区及生产概况- 3 -1.5原料来源- 3 -1.6设计工艺- 3 -2总图运输- 3 -2.1厂址概况- 3 -厂址的地理位置、地形、地貌概况及交通运输条件- 3 -基础设施建设- 3 -供水工程- 3 -排污工程- 3 -供电工程- 3 -通信工程- 3 -2.2工厂布置- 3 -厂区概况- 3 -厂区布置与规划- 3 -3工艺设计方案- 3 -3.1概述- 3 -生产规模- 3 -原料- 3 -产品规格- 3 -3.2工艺设计方案- 3 -原料路线确定的原则和依据-
3、3 -3.2.1.1乙醇乙酸酯化法- 3 -乙醇乙酸酯化法- 3 -乙烯加成法- 3 -乙醇脱氢法- 3 -工艺方案设计及说明- 3 -流程简介- 3 -3.3物料衡算- 3 -衡算原理- 3 -3.4热量衡算- 3 -衡算原理- 3 -衡算结果- 3 -4设备设计方案- 3 -4.1设计原则- 3 -反应器设计原则- 3 -塔设备设计原则- 3 -4.2设计标准- 3 -4.3非标准设备设计- 3 -合成塔结构设计- 3 -精馏塔结构设计- 3 -4.4标准设备设计- 3 -换热器设计- 3 -5自动控制- 3 -5.1仪表设计说明- 3 -生产过程控制- 3 -检测和控制方案- 3 -仪表
4、的防护- 3 -施工安装与检修中仪表安全防护注意事项- 3 -操作运行过程中仪表安全防护注意事项- 3 -5.2仪表设计规定- 3 -仪表和控制系统的选用规定及集散控制系统- 3 -温度仪表- 3 -压力仪表- 3 -流量仪表- 3 -6电 信- 3 -6.1电信设计说明- 3 -概述- 3 -行政电话、调度电话和直通电话- 3 -无线电话- 3 -火灾报警系统- 3 -扩音对讲系统- 3 -电信线路- 3 -6.2设计原则和设备材料选用原则- 3 -6.3电信用户表- 3 -6.4主要设备规格书- 3 -6.5主要设备材料表- 3 -6.6电信设备配置图- 3 -6.7扩音对讲系统图- 3
5、-6.8监视电视系统图- 3 -6.9数据通信网络系统图- 3 -6.10火灾报警系统图- 3 -7建筑结构- 3 -7.1建筑与结构设计说明- 3 -建筑与结构设计依据- 3 -地方材料的采用- 3 -设计范围和分工- 3 -生产特点对建、构筑物的要求- 3 -7.2建筑设计- 3 -建筑设计原则- 3 -对有特殊要求的建、构筑物所采取的建筑措施- 3 -7.3结构设计- 3 -结构设计原则- 3 -建、构筑物概况- 3 -结构型式的选择- 3 -基础方案选择- 3 -特殊的结构措施- 3 -计算方案- 3 -标准规范- 3 -标准图和通用图- 3 -7.4建筑物一览表- 3 -7.5构筑物
6、一览表- 3 -7.6主要建、构筑物平面图、立面图及剖面图- 3 -平面图- 3 -立面图- 3 -剖面图- 3 -7.7梁、柱布置图- 3 -8通风与空调- 3 -8.1通风空调设计说明- 3 -概述- 3 -通风及空调系统- 3 -8.2暖通空调设计规定- 3 -暖通空调设计用气象参数- 3 -室内空气计算参数- 3 -建筑物围护结构的热工性能- 3 -标准、规范- 3 -8.3公用物料和能量消耗- 3 -8.4暖通空调设备表- 3 -8.5综合材料表- 3 -8.6设计图纸- 3 -通风、空调系统流程图- 3 -通风/空调设备、风道平面布置图- 3 -9分析化验- 3 -9.1分析化验设
7、计说明- 3 -9.2分析化验设计规定- 3 -9.3分析项目一览表- 3 -9.4分析家俱一览表- 3 -9.5分析设备一览表- 3 -9.6引进分析设备一览表- 3 -9.7综合材料一览表- 3 -9.8化验室家俱布置图- 3 -9.9引用标准- 3 -9.10检验方法- 3 -10给排水- 3 -10.1给排水设计说明- 3 -设计范围- 3 -给排水水量- 3 -可依托的现状情况- 3 -给水系统- 3 -排水系统- 3 -污水处理系统- 3 -10.2给排水设计规定- 3 -设计采用的专业标准规范- 3 -专业设计规定- 3 -10.3给排水设计图纸及表格- 3 -输配水、给排水管线
8、平面图- 3 -平面布置图- 3 -工艺流程图- 3 -高程图- 3 -设备布置图- 3 -设备表- 3 -材料表- 3 -机泵数据表- 3 -11供电配电工程- 3 -11.1说明- 3 -概述- 3 -原则- 3 -11.2国家标准- 3 -11.3供电方案- 3 -全厂用电负荷及负荷等级- 3 -全厂供电方案- 3 -11.4供、配电系统- 3 -接线方案- 3 -电气设备材料选型原则- 3 -继电保护和自动装置设置原则- 3 -11.5配电设计- 3 -装置环境特征- 3 -选型和敷设方式要求- 3 -电动机- 3 -大型电动机的启动方式- 3 -11.6照明系统- 3 -12节能-
9、3 -12.1本项目能耗- 3 -12.2主要节能措施- 3 -选用先进工艺- 3 -反应工艺- 3 -分离工艺- 3 -热量集成- 3 -其他节能措施- 3 -13消防设计专篇- 3 -13.1设计依据- 3 -13.2项目概述- 3 -项目概况- 3 -项目工艺流程- 3 -工程的消防环境状况- 3 -13.3火灾危险性分析- 3 -13.4防火安全措施- 3 -总平面布置- 3 -危险物料的安全控制- 3 -火灾报警系统- 3 -防雷、防静电及保护接地设计- 3 -供电安全- 3 -建构筑物防火- 3 -13.5消防系统设计- 3 -消防专业设计规定- 3 -室外水消防系统- 3 -室内
10、水消防系统- 3 -水喷雾（淋）消防系统- 3 -泡沫灭火系统- 3 -自动气体灭火系统- 3 -蒸汽灭火系统- 3 -干粉灭火系统- 3 -灭火器- 3 -13.6消防设施专项投资- 3 -13.7图纸及表格- 3 -消防设施平面图- 3 -消防水管道系统流程图- 3 -泡沫灭火系统流程图- 3 -气体灭火系统流程图- 3 -设备一览表- 3 -综合材料表- 3 -14环境保护专篇- 3 -14.1 设计依据- 3 -14.2项目概述- 3 -项目概况- 3 -清洁生产评述- 3 -14.3 “三废”防治措施方案- 3 -综合利用方案- 3 -14.4设置环境检测站- 3 -14.5环境影响
11、预测分析- 3 -14.6其他- 3 -14.7环境保护费用- 3 -14.8 绿化- 3 -14.9环境影响报告书及其批复意见的执行情况- 3 -15劳动安全卫生专篇- 3 -15.1设计依据- 3 -15.2项目概述- 3 -15.3安全卫生防范措施- 3 -电气设备和控制仪表- 3 -安全设施- 3 -防雷、防静电设施- 3 -安全疏散- 3 -16概算- 3 -16.1编制说明- 3 -工程概况- 3 -编制依据- 3 -特殊说明- 3 -16.2总概算表- 3 -16.3单项工程综合概算表- 3 -16.4单位工程概算表- 3 -16.5其他费用计算表- 3 -16.6初步设计概算与
12、批复的可行性研究报告投资估算对比表- 3 -1 总 论1.1 项目总述乙酸乙酯(ethyl acetate)又称醋酸乙酯。纯净的乙酸乙酯是无色透明有芳香气味的液体，是一种用途广泛的精细化工产品，具有优异的溶解性、快干性，用途广泛，是一种非常重要的有机化工原料和极好的工业溶剂，被广泛用于醋酸纤维、乙基纤维、氯化橡胶、乙烯树脂、乙酸纤维树酯、合成橡胶、涂料及油漆等的生产过程中。其主要用途有：作为工业溶剂，用于涂料、粘合剂、乙基纤维素、人造革、油毡着色剂、人造纤维等产品中；作为粘合剂，用于印刷油墨、人造珍珠的生产；作为提取剂，用于医药、有机酸等产品的生产；作为香料原料，用于菠萝、香蕉、草莓等水果香精
13、和威士忌、奶油等香料的主要原料。本项目是贵糖集团投资建设的年产5万吨乙酸乙酯工厂，采用乙醇一步法，将乙醇以气相形式通过高性能催化剂的固定床反应器，脱氢缩合制得含乙酸乙酯、乙醛、氢气及未反应乙醇的混合气体通入加氢反应器，将副产的乙醛等羰基化合物还原成醇类，冷凝成汽液两相,进入分离工段，用膜分离法分离随氢气带出的乙酸乙酯和乙醇等，与前一工段得到的液相相混合,采用丙三醇作为萃取剂的萃取精馏制得高纯度乙酸乙酯，未反应的乙醇以95%乙醇的形式进行回收，萃取剂丙三醇也进行回收。环保无污染，无废气，设备腐蚀小，单位产量能耗低。根据国家经贸委有关化工建设的相关规定提出的要求，秉承优恤、合理投资办厂的原则，结合
14、产品市场需求和产品性质以及企业自身实际情况考虑，经过可行性调查和研究后，确定本产品生产规模为5万吨/年.本项目总投资8481.2178万人民币，项目建设进度考虑建设各个环节时间安排以及干扰因素的影响，建设周期为1年。1.2 项目可行性分析通过可行性研究论证后，从经济利益角度上，本项目内部收益率为20.618%。但是，其前提是能够保证国家相关优惠政策及时到位、充足的原料供应、产品的销售价格和足够的市场（包括出口）以及相关工业项目能够得到共同开发。其中，原料供应是否充足、国家各项优惠政策是否及时到位是能否盈利的主要控制因素。1.3 项目审核经过可行性分析本项目从产业规划、产业布局、发展重点、原料来
15、源、水资源平衡、运输安全、环境保护、项目管理和风险防范等方面，基本符合国家有关对化工行业的规范和要求。1.4 厂区及生产概况本项目选址于广西贵港市贵糖生态工业园，占地面积约1.35万平米。厂区分为厂前区、生产区、生产辅助区和储罐区，由工业园区配套完善的水、电、汽等动力来源，建立有变电站、机修车间、检验中心、消防系统、罐装成品仓库等完善的公用和辅助工程设施。1.5 原料来源本工厂的主要原料系浓度95%的工业酒精。广西贵港生态工业示范园是我国目前规模大、进展快的生态工业园之一。贵糖集团利用甘蔗榨糖，在此基础上成功地建设了一个生态工业园的雏形。贵港生态工业园现由两条主链组成：甘蔗制糖废糖蜜制酒精酒精
16、废液制复合肥复合肥回施甘蔗田，以及甘蔗制糖蔗渣造纸碱回收。贵糖集团目前正在建设一个年产10万吨的造纸厂，并规划生产工业用酒精和其它产品，示范园区建成后。将形成30万吨糖、20万吨工业酒精的生产规模。原料供应充足，价格低廉，可大幅缩减运输成本。由于世界粮食产量下降，粮食供给出现紧张，为了保证粮食安全，避免与人争粮的情况出现，国务院通过可再生能源中长期发展规划，限制发展以粮食为原料的制取乙醇工艺。而贵糖制取乙醇是通过甘蔗渣、废糖浆制得，属于变废为宝，绿色，环保，符合国家可持续发展要求。1.6 设计工艺脱氢法该工艺采用乙醇一种原料，直接合成乙酸乙酯，不仅减少了酯合成的中间环节，能从根本上克服设备腐蚀
17、，环境污染等传统工艺上的缺点。虽然该工艺的乙醇转化率在60%65%之间 ,乙酸乙酯的选择性在85%90%之间。但采用物料循环回流的方式，并使用了高效率的非晶态铜基催化剂，使总转化率达到较高水平。该工艺路线因为对设备无腐蚀，故可以采用价格较为低廉的碳钢，从而大大减少了设备投资，延长设备使用年限。同时，建立先进的热集成系统，科学合理地充分利用各股能量，达到节能减排的效果。在广西贵港地区，是重要的甘蔗制糖基地，有大量的废糖浆发酵制得的副产乙醇，价格低廉。所选厂址所在地区工业发达，配套设施齐全，适合采用脱氢法。2 总图运输2.1 厂址概况拟建工厂最终确定建在广西壮族自治区贵港市贵糖生态工业园。2.1.
18、1 厂址的地理位置、地形、地貌概况及交通运输条件2.1.2 基础设施建设2.1.2.1 供水工程2.1.2.2 排污工程2.1.2.3 供电工程2.1.2.4 通信工程2.2 工厂布置2.2.1 厂区概况2.2.2 厂区布置与规划3 工艺设计方案3.1 概述工艺设计主要说明本设计生产乙酸乙酯的具体情况，主要包括生产流程概述、工艺流程说明、工艺特色介绍以及物料衡算书、热量衡算书。3.1.1 生产规模本设计拟建产量为5万吨/年的乙酸乙酯厂以满足行业日益增长的对绿色溶剂及原料的需求5万吨年乙酸乙酯工厂属于中小型化工厂，为了达到预期的经济效益和社会效益。3.1.2 原料本设计中的原料为95%工业乙醇。
19、3.1.3 产品规格本设计中的产品为乙酸乙酯。其规格组成如表3-1。乙酸乙酯产品规格表指标名称指标优等品一等品合格品色度(铂-钴色号)，号 101020密度，g/cm3 0.8970.9020.8970.9020.8960.902乙酸乙酯，% 99.098.597.0水份，% 0.100.200.40酸度(以CH3COOH计)，% 0.0040.0050.010蒸发残渣，% 0.0010.0050.0103.2 工艺设计方案乙酸乙酯的合成路线主要有四种，即乙醇乙酸酯化法（其中包括了乙酸乙醇直接酯化法和反应精馏法），乙醛缩合法，乙醇脱氢法，乙烯和乙酸直接加成法。应当说，乙醇乙酸酯化法在乙酸乙酯的
20、合成中依然占有相当大的比例，尤其是在美国等国家，在国内多数企业也依然采用乙酸酯化法；德国、日本等国有多套乙醛直接缩合生成乙酸乙酯的装置；乙醇脱氢法与乙烯和乙酸直接加成法在其中所占的比例较小，技术有待成熟。下面简单介绍四种方法的优势与缺陷。3.2.1.1 乙醇乙酸酯化法反应式：乙醇乙酸酯化法由乙酸和乙醇在硫酸等催化剂作用下直接酯化成乙酸乙酯，常用的工艺是用浓硫酸作催化剂的均相催化反应精馏，该工艺是目前国内广泛采用的生产工艺，浓硫酸有酸性强、吸水性强、性能稳定、价廉等优点，而且溶于反应物料中，是均相催化反应，反应均匀，因而在全塔内都能进行催化反应。催化作用不受塔内温度限制，反应机理清楚，容易实现最
21、优控制，这些优点可以使反应精馏生产装置大型化。用浓硫酸作催化剂，也有其不可克服的缺点，即硫酸严重腐蚀设备，其强氧化性引起磺化、碳化或聚合等副反应，产品纯度低，后处理进程复杂，三废量大。另一种酯化的工艺是催化精馏法，它采用固体酸作催化剂，属非均相反应精馏。在酯化合成方面，已经开发出的固体催化剂有沸石分子筛、离子交换树脂、金属硫酸盐、固体超强酸等，具有产物纯度高，反应选择性强，酯收率高，反应条件温和，副产物较少等优点。但若简单地将固体酸催化剂于反应中取代硫酸，催化剂在反应液中很快失去活性。催化精馏法不容易实现工业化和大型化的困难，在于催化精馏属非均相催化反应精馏过程，机理较复杂，目前理论还不能很好
22、地解释这一过程，在国际上还没有一个国家提出催化精馏塔的设计方法。3.2.1.2 乙醇乙酸酯化法反应式：乙醛缩合法是由两分子乙醛经Tishchenko反应缩合成一分子乙酸乙酯，催化剂为乙醇铝、氯化铝及氯化锌等，反应温度为010oC。其生产工艺是将乙醛、乙醇铝催化剂及助催化剂连续送入反应器，反应液经蒸发浓缩后，再经三塔精馏，获得纯度99.8%以上的乙酸乙酯产品。乙醛缩合法优点在于反应是在常压低温下进行，转化率和收率高，对设备要求不高，生产成本较酯化法低；缺点是受原料来源限制，仅适宜于乙醛资源丰富的地区，催化剂乙醇铝无法回收，最后通过加水生成氢氧化铝排放，对环境有一定污染。乙醛缩合法在欧洲和日本是生
23、产乙酸乙酯的主流生产方法，在我国工业性生产厂很少。乙醛贮存运输不方便，一般都是自产自用，因此乙醛缩合法乙酸乙酯生产装置都是建在有乙醛生产的厂内。在冰醋酸价格高的地方，该法有很强的竞争优势。该法在国外已经大型化，在国内尚有催化剂和工程上的问题没解决，有待突破。该法的产品只能用于化工原料，不能用于食用香料，这是因为乙醛及副产物无法除尽。反应式：随着化学化工产业的迅速发展，炼油技术的不断提高，乙烯已经成为一种丰富的原料。由于乙烯与乙酸直接加成反应生产乙酸乙酯利用丰富的乙烯原料，原料利用合理，来源广泛，价格低廉，生产成本较低，且对合成乙酸乙酯具有较高的产率与选择性，既是一种原子经济型反应，又是一种环境
24、友好型反应。缺点是此催化体系对设备腐蚀严重，投资成本高。该工艺采用的催化剂主要有液体无机酸和有机磺酸类、分子筛类和杂多酸类催化剂。同时该工艺依赖于石化工业，需要有大量的乙烯资源，只能在乙烯和乙酸资源相对比较丰富而廉价的地区才可以考虑。石油价格的不断上涨，造成该工艺的劣势更加凸现，在中国这样自身石油储量及产量不高需要大量进口石油的国家，如果盲目发展这一工艺生产乙酸乙酯缺乏战略考虑。反应式：以乙醇为原料生产乙酸乙酯，传统工艺必须经过乙醇氧化脱氢为乙醛、乙醛氧化成乙酸、乙酸与乙醇酯化3个工段才能完成。乙醇脱氢法则只用乙醇一种原料，经过单一催化剂脱氢后直接得到乙酸乙酯，因此，这种方法也简称一步法，以区
25、别于传统的三工段工艺。乙醇脱氢法总反应实际上也是经过3个步骤完成的。具体的反应机理有两种，一种是“脱氢歧化酯化”机理，另一种是“半缩醛”机理，即三个步骤分别为乙醇脱氢为乙醛、乙醇与乙醛反应生成半缩醛、半缩醛脱氢为乙酸乙酯。20世纪90年代初清华大学化学系首先对此工艺进行研究，开发出催化剂Cu/ZnO/Al2O3/ZrO2，并获得了国家专利。1996年西南化工研究院也开始进行乙醇脱氢法生产乙酸乙酯的研究，目前还在进行工业试验，取得了不小的进展。英国Kvaerner工程公司于20世纪90年代研究乙醇脱氢法生产乙酸乙酯，同时已经在南非建成第一家工业化生产工厂。该工艺的关键问题在于催化剂，根据反应历程
26、，产物中有中间产物乙醛与乙酸，另外还有副产物乙烯、丙酮、丁酮、2-丁醇等。由于氢气对平衡的抑制及降低副反应要求，单程转化率只能控制在60%70%。该工艺反应工段，但分离设备较多，流程较复杂，主要的副产物必须分离。脱氢法反应特点是：反应温和，各种反应条件变化弹性很大，工艺简单，容易操作。脱氢法优点：（1）生产成本低，在没有甲醇法乙酸生产的地区，价格优势很大；（2）每吨乙酯副产氢气509m3，适用于氢气有用场合；（3）基本无腐蚀和三废排放，副产物可用于生产无苯提案那水溶剂（香蕉水）。脱氢法缺点：（1）产品质量不如酯化法，虽然可以达到国标，但若丁酮等杂质难以得到完全分离，就不宜用于食品和酒增香等行业
27、；（2）催化剂在使用前需要还原，停车后须用氮气保护避免氧化，因此只适用于大规模连续生产，经济规模在5000t/a以上；（3）技术较复杂，尚未成熟。3.2.1 工艺方案设计及说明工艺流程图详见所附文件图3.1为Aspen plus中流程模拟的截图。（1）气化选用贵糖集团乙醇厂生产的95%乙醇，用泵进行加压至反应压力（0.8MPa）之后，加热气化成蒸汽，并继续加热至反应温度（240）。（2）脱氢缩合过热乙醇蒸汽进入列管式固定床反应器，乙醇在Cu-Zn-Zr-Al-O多功能催化剂表面完成脱氢生成乙醛，再与乙醇缩合生成乙酸乙酯两步反应，并有乙醛、丙酮、丁酮等副产物产生。为了便于分离产品，查阅相关文献后
28、，我们选择了240作为反应温度，单程转化率为50%。图3.1 Aspen plus流程模拟截图（3）加氢脱氢缩合之后的混合气成分较复杂，在选择了合适的反应条件之后，可以保证除乙醛外的副产物控制在极少的量。为了减少分离的难度，并提高乙醇的总转化率，我们增加了加氢工段。利用前一工段产生的氢气，将乙醛以及其他极少量的羰基化合物（丙酮、丁酮等）加氢还原成醇类，降低了丙酮、丁酮等产物对产品质量的影响，并且由于减少了乙醛这个含量极大的副产物，有利于分离的进行。（4）闪蒸将反应工段出来的混合气换热冷凝，并换热至过冷液状态后，利用剩余的压力进行闪蒸，将氢气分离出去，但由于氢气量较大和乙酸乙酯的挥发性较强等原因
29、，一部分乙酸乙酯以及乙醇和水也会进入气相。液相直接转入精馏工段。（5）膜分离由于闪蒸得到的氢气含有大量的乙酸乙酯及水和乙醇，需要对氢气进行净化，同时回收随氢气蒸出的产品。由于氢气分子的尺寸与乙酸乙酯、乙醇、水三者的分子尺寸相差较大，我们选择采用中空纤维膜对该混合体系进行分离。氢气进入压缩车间压缩装罐出售。其余物质冷却后进入精馏工段，与前一闪蒸工段得到的液相混合。（6）萃取精馏通过闪蒸和膜分离，得到了含有乙酸乙酯、乙醇、水的混合体系（其他极少量的醇类与酯类基本不影响产品的质量，故这里不再讨论），该三元混合体系有四种可能的共沸物（乙酸乙酯-乙醇，乙酸乙酯-水，乙醇-水，乙酸乙酯-乙醇-水），这是所
30、有乙酸乙酯合成方法中都会碰到的一个分离难题。我们根据相关的专利和文献，决定采用丙三醇作为萃取剂的萃取精馏进行产品的精制。精馏序列如下：进入主萃取精馏塔，目的是得到符合标准的产品乙酸乙酯，在近塔顶位置加入萃取剂丙三醇，在精馏塔塔顶可以得到99%（mol）的高纯度乙酸乙酯，塔釜中得到的是乙酸乙酯、乙醇、水以及丙三醇的混合物。进入辅助精馏塔，在塔顶得到乙酸乙酯、乙醇、水的混合物，基本做到了乙酸乙酯与乙醇的回收，塔底是水和丙三醇的混合物，其中含有少量的乙醇。进入副萃取精馏塔，目的是除去辅助精馏塔塔顶产物中的水，同样在近塔顶位置加入萃取剂丙三醇，在塔顶得到提浓后的乙酸乙酯、乙醇、水混合物，塔底是丙三醇与
31、水的混合物。副萃取精馏塔塔顶产物进入乙醇回收塔，在塔釜得到乙醇与水的共沸物，返回反应工段，塔顶得到含有较高浓度乙酸乙酯和乙醇的水溶液，由于总量已较小，该混合物不再进行分离，而是作为无苯天那水溶液（香蕉水）的粗原料出售。主副萃取精馏塔得到的含丙三醇与水的混合液，在丙三醇回收塔中进行减压蒸馏，由于丙三醇与水的相对挥发度甚大，极易在塔顶把其中的水分及其他易挥发杂质蒸出，塔釜得到高浓度的丙三醇，可以返回前一工段用于萃取精馏。详见附录一3.3 物料衡算3.3.1 衡算原理物料衡算的理论基础是质量守恒定律。物料衡算它是指进入一个装置（或设备）的主物料的量（包括损失量）和系统内部积累起来的物料的量。进行物料
32、衡算时，首先必须确定衡算的体系，对一般体系，均可表示为：输入量输出量积累量对于有化学反应的系统，可表示为：物料输入量=物料输出量生产量+物料消耗量积累量当系统处于稳定状态时为：物料输入量=物料输出量结果见附录二3.4 热量衡算3.4.1 衡算原理3.4.2 衡算结果4 设备设计方案4.1.1 反应器设计原则（1）具有适宜的流体力学条件，能保证气液两相充分接触，使反应以尽可能快的速度进行，达到最大生产能力。（2）在保证最大生产能力要求的气液流量的前提下，不能发生液泛。（3）操作稳定，调节方便，能适应各种操作条件的变化。4.1.2 塔设备设计原则（1）具有适宜的流体力学条件，达到气液两相的良好接触
33、；（2）结构简单，处理能力大，压降低；（3）强化质量传递和能量传递。表4.1 设计采用的专业标准规范名称标准号钢制压力容器GB150压力容器用钢板GB6654奥氏体不锈钢焊接钢管选用规定HG20537.1化工装置用不锈钢大口径焊接钢管技术要求HG20537.4安全阀的设置和选用HG/T20570.2爆破片的设置和选用HG/T20570.3设备进、出管口压力损失计算HG/T20570.9钢制化工容器设计基础规定HG20580钢制化工容器材料选用规定HG20581钢制化工容器强度计算规定HG20582钢制化工容器结构设计规定HG20583-钢制化工容器制造技术规定HG20584化工设备设计基础规定
34、HG/T20643压力容器无损检测JB4730钢制压力容器焊接工艺评定JB4708钢制压力容器焊接规程JB/T4709钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验JB4744压力容器用钢锻件JB4726-472本厂主反应设备即列管式固定床反应器可分为三块，从上往下可为气体段、催化剂段、气体段。反应器内径为1.8米，反应器壁厚0.006米属低压反应器。反应器的催化剂段由606根不锈钢管组成。取不锈钢管长度为3米，列管尺寸为外径45毫米，壁厚2.5毫米，反应中上层气体段与下层气体段均为0.95米。反应器总高为4.9米。反应器进、出料管外管径273毫米，壁厚10毫米。详见附录四本设计采用连续精馏流程，设计
35、中采用冷流体进料送入精馏塔内，塔顶和塔釜出料。塔顶上升蒸汽采用分凝器冷凝，冷凝液在泡点全回流至塔内，出料不再冷凝，直接用于其他物料的预热。塔釜采用间接蒸汽加热，塔釜液直接回流至汽化塔循环。详见附录五根据乙酸乙酯生产过程中，流量大，换热介质清洁等特点，设计选用管壳式换热器。管壳式换热器主要有固定管板式换热器、U型管壳式换热器、浮头式换热器、填料函式式换热器、滑动管板式换热器等。此换热器的目的是利用从回收塔塔釜出来的甘油的热量将乙醇回收塔中蒸出95%的乙醇进行汽化，因此考虑到甘油具有较大黏度，宜走壳程。详见附录六5 自动控制5.1 仪表设计说明本项目内容包括：乙醇的气化、脱氢缩合、加氢还原、萃取精
36、馏、物料回收及全厂的公用工程等装置的过程控制部分，厂区办公楼的楼宇自动化，包括自动检测、自动保护、自动操纵和自动控制等多方面的内容。在实际生产操作过程中，当某些工艺关键性参数受到外界干扰影响而偏离正常状态时，自动操纵控制系统能自动通过调节控制变量，调节参数回到设定数值范围内，保障生产连续安全地进行。为对生产过程中各种工艺参数进行测量、指示和记录，本厂设有大量检测仪表，代替了操作人员对工艺参数的不断人工观察与记录，节省了大量的人力与时间。同时，在自动检测过程中，一旦发现工艺参数超过了设定允许范围，计算机自控系统自动地发出声光报警信号，告诫操作人员注意；与此同时联锁系统立即采取应急措施，打开安全阀
37、或切断某些管道，必要时紧急停车，以防事故的发生和扩大，最大限度的保护操作人员的安全。根据工艺生产过程的需要，在控制上采用了集中和就地相结合的方案，即重要的工艺参数集中在控制室进行指示、报警、控制和操作，非重要的工艺参数于就地指示。所有工艺参数的显示，打印、趋势记录以及信号越限报警均由DCS来完成，DCS留有与上位机的通讯接口，以便将来与总厂调度通讯，使厂方的管理人员时时刻刻掌握整个工厂的生产运行状况。（1） 在搭拆脚手架和起重作业时,严禁将架杆、架板、起重器材搭设于仪表管线、箱体、阀门等设备上,人员上下工作时禁止攀扶、踩踏仪表管线等箱体、阀门设备。拉、抬、扛物体时要瞻前顾后,严禁撞击仪表管线、
38、箱体、阀门等设备。基建工程施工现场和老企业大修现场,因搭脚手架和人员上下而损坏仪表保温(护) 箱、仪表管线等设备的都时常发生。（2）高空作业时,禁止乱丢弃工具、工件等,以免砸坏仪表部件。（3） 施焊作业时,严禁将焊机地线搭设于仪表接地系统上,严禁在仪表系统上点焊试调整焊接电流。（4）施焊作业时,在装有仪表的管线上施焊或搭设地线时,严禁使仪表设备通过电流。（5） 防腐、保冷时,宜将下面的仪表部件用塑料布或其他质轻物质包裹或覆盖,不要将油、沥清、玛蹄脂、涂料等滴落在仪表上。基建工程后期,保温防腐试车交叉进行,油、沥清、玛蹄脂、涂料等滴落在仪表上不仅使仪表面目全非有碍清洁文明,更主要是现场仪表铭牌上
39、些参数被覆盖,不便于以后设备管理。（6）交叉作业必须临时拆卸部分仪表部件时,必须提前通知仪表人员由仪表人员拆卸,严禁自行拆卸。（7）挖地动土前,应先弄清地下是否埋设有电缆、接地极,动土证必须经仪表管理部门会签。严禁盲目开挖,弄断埋地电缆和接地极。（8）不经仪表专业人员同意不宜接用仪表用压缩空气和仪表专用电源。洛阳氮肥厂曾发生过因盲目接用仪表空气,致使高压带油工艺装置空气进入仪表空气系统,造成气动仪表灾难性故障。（9）仪表工在检修过程中,修改DCS ,PLC 组态内容、改变接线接管位置,应做好标识或文字记录,并及时通知相关人员,重大变更须报厂档案管理部门备案。（1）带手轮的现场控制阀,在操作手轮
40、时不应用力过猛,不应使用加力杠杆或F 扳手操作,在手轮开、关到位时,严禁再继续用力开关。仪表工现场巡检时,不得调动处于手动状态的控制阀手轮位置,如果检修需要,须办理工作票,并请工艺人员现场监护。（2）严禁不经仪表专业人员允许自行开、关仪表阀门(带手轮的控制阀除外) 。在些化工企业因某种原因一些操作工人私自开关计量仪表阀门和修改仪表参数致使仪表损坏或系统功能紊乱的现象,使仪表工作人员不得不在不增加大的投入的前提下,采取在仪表保温(护) 箱上加锁、在仪表上贴封条等下策来保护仪表。（3）发现仪表指示不准、动作不正常时,应通知仪表专业人员按规定办理工作票后处理,非专业人员不应自行拆装、修理仪表和调整仪
41、表的可调部位。（4）DCS ,PLC 操作键盘、盘装仪表操作按钮等均由精密元件制成,操作时应用干净手指击键或按压,禁止用尖锐硬物敲打和无目的地随意敲打键盘、鼠标等。（5）打扫卫生时严禁使用有机溶剂擦拭仪表、仪表面板及DCS 和PLC 键盘、工作台,应使用中性洗涤剂或拧干的湿布轻擦,再立即用干布擦干。（6）在DCS , PLC 操作台上不宜放置重物和水杯,不宜在仪表系统任何部件上悬挂物件。（7）工艺参数报警、联锁整定值需变更时,工艺车间应认真填写“报警联锁整定值变更(确认) 单”,并按规定程序审核、批准后交仪表车间修改,任何单位和个人不应自行修改。工厂的工艺参数报警、联锁整定值变更一般多级管理,
42、各厂都有严格的审批规定。（8）已投入运行的DCS , PLC 及其他仪表操作实行专人专机制度,各工艺要严格按自己的操作权限进行操作,不得越权操作,并有权制止包括各级领导在内的任何人员操作仪表。仪表专业对仪表进行维护检修需操作仪表应先征得工艺主操的同意,并办理相关手续后,方可进行。（9）在现场仪表周围115 m 以内,DCS , PLC 操作站、控制站周围3 m 以内,不宜使用对讲机、手机等通讯工具。（10）分布于全厂各路边、装置区、房顶、地板下的感温、感烟装置、火灾按钮、可燃(毒害) 气体检测器,是全厂人身及设备安全保护装置,严禁覆盖、遮挡和随意按压。（11）操作过程中,对不清楚、不能确认产生
43、什么后果的DCS , PLC 的功能,不得调用执行,严禁非仪表人员进入工程师组态画面,修改组态内容。5.2 仪表设计规定控制室系统配置：设置2个操作站，2台打印机及一套完整的机柜。每个控制室的操作站带独立的电子单元，并设一个先进控制操作站。控制室内采用集散控制系统，其供货厂家的确定采用招标的方式，采用国际上著名厂商的产品。集散控制系统的主要功能如下：a) 控制功能DCS控制器具有下述功能-接受来自现场的信号-提供至现场的信号b) 显示功能DCS操作站具有下述显示功能- 动态模拟流程图显示- 总貌画面显示- 组画面显示- 详细回路画面显示- 报警主画面显示- 报警显示- 趋势画面显示c) 报表打
44、印功能班报表、日报表、DCS应设置上位机网络接月报表。控制回路和重要检测点的I/O卡冗余控制器、电源系统及通讯总线冗余卡点数的备用量为I/O设计数量的10系统设置所需的机柜和接线端子柜集中检测采用铂热电阻或热电偶：t300选用铂热电阻Pt100，t300选用热电偶K、S。保护套管主要采用1Cr18Ni9Ti；防爆区域内的仪表，选用相应等级的防爆仪表；就地显示主要采用万向型双金属温度计，保护套管主要采用1Cr18Ni9Ti。集中检测采用智能型3051压力变送器或差压变送器。有的地方选用远传压力变送器，测量膜片主要采用不锈钢、钽、蒙乃尔合金。就地显示仪表采用一般压力表、不锈钢压力表。对于有腐蚀、易
45、堵的地方，采用隔膜式压力表。集中检测的流量采用标准孔板配3051差压变送器。有腐蚀的地方或煤黑水等介质，将采用电磁流量计，就地流量测量，采用双波纹管差压计、转子流量计。主要材质采用不锈钢或PTFE。6 电 信6.1 电信设计说明6.1.1 概述本项目电信设施主要包括：行政管理电话、生产调度电话、无线通讯、火灾自动报警系统等内容。6.1.2 行政电话、调度电话和直通电话（1）行政管理电话为了全厂行政管理和对外联络的需要，考虑用户数量和分布情况。在厂前区办公室内设一个电话总机站，厂区内需要行政电话约50门，拟设100门程控电话交换机及其设备一套。（2） 生产调度电话由于生产管理机构设置情况，需要生
46、产适度电话约10门，拟设50门程控电话交换机及其配套设备一套，作为全厂调度使用。6.1.3 无线电话在生产联系密切的固定或移动岗位，在噪声较大的环境，需要频繁、及时联系工作之处，拟设8对无线对讲电话机。6.1.4 火灾报警系统为了防止火灾在厂内发生，能及时报告火灾信号，拟在全厂设置一套火灾自动报警系统，由火灾报警控制器、火灾自动探测器、手动报警按钮、线路等组成。6.1.5 扩音对讲系统6.1.6 控制室为了和现场通讯联络，巡回检查时对通讯的要求，维修和安装调试有关岗位联络等要求，拟设扩音呼叫/通话系统及其配套设备一套。电信线路均采用电信电缆桥架或埋地敷设。6.2 设计原则和设备材料选用原则网络
47、安全防范体系设计准则1网络信息安全的木桶原则 2网络信息安全的整体性原则 3安全性评价与平衡原则 4标准化与一致性原则 5技术与管理相结合原则 6统筹规划，分步实施原则 7等级性原则 8动态发展原则 9易操作性原则6.3 电信用户表以表格形式列出安装地点，用户设备的名称和数量，环境特征等。见表9-1电信用户表。表6-1 电信用户表序号安装地点行政电话厂调度电话专业调度电话直通电话无线电话火灾报警系统扩音对讲系统监视电视系统数据终端特征环境备注探测器手动报警器消防电话警报装置应急广播报警显示器话站扬声器摄像机监视器6.4 主要设备规格书应规定主要设备的功能、技术指标、防护等级、供电要求和接口方式
48、等。6.5 主要设备材料表应列出主要设备材料的名称、型号、规格和数量。6.6 电信设备配置图应在装置区平面图上标出各类电话、扩音对讲设备、火灾报警设备、电视监视点的配置位置和数量。6.7 扩音对讲系统图采用框图形式表示系统组成、设备名称和数量、安装地点、设备之间的连接关系及与其他系统的连接关系等。 6.8 监视电视系统图采用框图形式表示系统组成、设备名称和数量、安装地点、设备之间的连接关系、与全厂系统的联网关系及与其他系统的连接关系等。6.9 数据通信网络系统图采用框图形式表示系统组成、设备名称和数量、安装地点、设备之间的连接关系及与全厂系统的联网关系等。6.10 火灾报警系统图采用框图形式表
49、示系统的组成、设备名称和数量、安装地点、设备之间的连接关系及联动控制关系，与全厂系统的联网关系等。7.1 建筑与结构设计说明7.1.1 建筑与结构设计依据化工区地表水流量受季节影响较大。该地区不属于地震断层带地区和基本烈度为9度以上的地震区。7.1.2 地方材料的采用建设所用的材料由当地采购，以节省运输费用。7.1.3 设计范围和分工 对全厂装置范围内进行建筑设计。7.1.4 生产特点对建、构筑物的要求本项目建生产中所使用的原材料、中间产品以及成品多数都具有易燃易爆的性质,工艺装置比较集中且连续,生产中具有复杂的化学反应。化工生产过程中始终存在着火灾爆炸危险因素,除了合理的采用工艺和安全操作外
50、,建筑采取安全防护措施也是非常必要的。利用防爆墙将易发生爆炸的部位进行隔离,一旦发生火灾爆炸可以减少破坏面积,利用门窗、轻质屋面、轻质墙体泄压减少破坏程度。7.2 建筑设计7.2.1 建筑设计原则 （1）根据工艺生产的特点，并遵照装置露天化、建筑结构轻型化和标准化的原则，本项目新建（构）筑物在满足工艺需求，功能要求的前提下，设计主要采用钢筋混凝土框架结构、框排架结构、钢结构（包括轻型钢结构）和混合结构，建筑物上贯彻能露天则露天，能敞开则敞开的原则，为节省资金，利于抗震，平、立面布置应尽量均匀、规则和对称，简洁大方，且力求与整体风格一致，尽可能体现现代化工企业的风貌特征。（2）在无保温要求的条件
51、下,甲、乙类生产厂房应选用敞开式或半敞开式建筑的厂房,自然通风良好,因而能使管道法兰、设备接口等系统中泄漏出来的可燃液体、可燃气体等随着空气的流动很快地蒸发扩散,不易达到爆炸极限。但对采用敞开或半敞开式建筑中的生产原料及成品遇水发生爆炸的情况,应作好防水设施。气象条件对生产操作人员影响,并妥善合理地解决雨、雪天操作人员垂直交通和安全疏散,操作环境的安全防护等方面的问题。（3）一般情况下,有爆炸危险的厂房宜采用单层建筑,应将有爆炸危险的设备布置在厂房的一端靠外墙的地方。（4）合理布置进、排风口位置,使可燃气体顺畅的排出室外,降低建筑物内可燃气体的浓度。（5）有爆炸危险的生产部位不应设在地下室或半
52、地下室。（6）多层厂房应将有爆炸危险的生产部位布置在顶层厂房的一端靠外墙布置。（7）有爆炸危险的设备不应布置在单层和多层厂房的梁下及其它承重构件下。（8）甲、乙类厂房内不应设置地沟,工艺管道需设地沟时,地沟应用不然材料填实封严(干砂) ,地下管沟穿过防火墙时,应设阻火分割设施。（9）无论单层厂房和多层甲乙类厂房,车间的配电室、控制室、办公室、更衣室可在厂房外贴建,设置防爆墙与生产车间分隔,以保安全。车间的配电室、控制室且在主导风向的上风向位置,室内外高差600 ,采用机械送风使室内保持正压,防止有害气体进入,避免形成爆炸的条件。送风机的空气吸入口设置在无可燃气体或可燃粉尘处。7.2.2 对有特
53、殊要求的建、构筑物所采取的建筑措施（1）设置防爆墙将有爆炸危险的生产部位用防爆墙分隔,减少由于爆炸产生的二次破坏,有利于尽快恢复生产。为了进入有爆炸危险的区域可采用防爆门斗。（2）不发火地面由于散发比空气重的可燃气体,会沉积在地面,当达到爆炸浓度时,由于碰撞、摩擦、静电产生的火花会引起火灾爆炸危险,应采用不发火的地面。不发火无机材料地面,是采用不发火水泥砂浆、细石混凝土、水磨石等无机材料制造。骨料可选用不含金属的石灰石、白云石等不发火材料,施工前配料制成试块,进行试验,确认为不发火后才能正式使用。在使用不发火混凝土制作地面时,应采用摩擦碰撞不发火材料做分格条。采用不产生火花的有机面层,是彩色耐
54、磨不发火涂料,施工周期短,易清洁,美观大方,目前经常采用的做法。（3）设置防爆门斗设置防爆门斗是解决交通和防爆有利措施,第一道门宜采用防爆门,才能达到防爆的效果。但防爆门均采用特殊钢材制作,其连接转动部件和防止门与门框碰撞产生火花,门铰链应采用青铜轴和垫圈或其它摩擦碰撞不发火材料制作,门扇周边贴橡胶板,防止碰撞产生火花。防爆门斗内要有一定的容积,保证当门打开时瞬时进入门斗的可燃气体浓度降低,两门布置应在不同方位上,间距200f以上。防爆门斗也是爆炸危险部位的安全出口,其位置应满足安全疏散距离的要求。7.3 结构设计7.3.1 结构设计原则根据工艺生产的特征，对有较大设备负载的承重结构、框排架结
55、构或钢框架结构；对高大且负载较大的构筑物，采用现浇钢筋混凝土结构或钢架结构，对规模不大、负载较轻的辅助设施等可采用混合结构。7.3.2 建、构筑物概况根据国家标淮建筑抗震设防分类标准GB50223的规定，我国建筑抗震设防分类和设防标准如下：建筑根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁类四个抗震设防类别。甲类建筑应属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑，乙类建筑应属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑，丙类建筑应属于除甲、乙、丁类以外的一般建筑，丁类建筑应属于抗震次要建筑。各抗震设防类别建筑的抗震设防标准，应符合下列具体要求。（1）甲类建筑，地震作用应高于本地区抗震设防烈
56、度的要求，其值应按批准的地震安全性评价结果确定；抗震措施，当抗震设防烈度为68 度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当为9 度时，应符合比9 度抗震设防更高的要求。（2）乙类建筑，地震作用应符台本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施，一般情况下，当抗震设防烈度为6 8 度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当为9 度时，应符合比9 度抗震设防更高的要求；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。对较小的乙类建筑，当其结构改用抗震性能较好的结构类型时，应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施。（3）丙类建筑，地震作用和抗震措施均应符台本地区抗震设防烈度的要求。（4）丁类建筑,一般情
57、况下,地震作用仍应符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施应允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低，但抗震设防烈度为6 度时不应降低。7.3.3 结构型式的选择（1）有爆炸危险的甲、乙类厂房,应采用钢筋混凝土框、排架结构。（2）钢结构厂房施工速度快的特点,但受热后由于钢材的强度大大下降,在高温时将失去载荷能力。钢结构的厂房则应根据不同的耐火等级选用防火涂料,也可以在钢构件上外包上非燃烧材的覆盖层,其厚度应保证构件的耐火时间。7.3.4 基础方案选择基础的设计根据各建（构）筑物的结构形式、基础类型及上部结构荷载大小，针对工程地质情况，可分别采用浅基础，甚至桩基，浅基础用于层数不多，负载不大的单层房
58、屋或混合结构，深基础或桩基用于层数较多，负载较大建（构）筑物和大型动力基础等。7.3.5 特殊的结构措施 设计中合理选择建筑各部位的构造是满足建筑功能要求的保证。应从设计和使用的角度考虑泄爆与抗爆建筑构造。对于有防爆要求的各类厂房、仓库等, 要着重处理好泄压屋盖、泄压外墙、泄压窗、不发火花的地面和楼面以及防爆墙、防爆窗等的建筑构造。（1）不发火花的地面和楼面：这主要指面层材料的选择。采用玻化地砖、耐酸瓷砖、天然磨光大理石板（禁用花岗岩等火成岩制品）、木板（钉头不得外露）、塑料和橡胶板（注意采取导静电措施）等。（2）防爆墙：这是抵抗外部环境爆炸的重要措施。它有两种构造, 一般采用钢筋砖填充防爆墙
59、, 即用M5的砂浆砌筑MU7.5粘土砖, 沿砖墙每0.5m 垂直高度配置不少于36mm10mm 的水平通长钢筋, 两端与钢筋砼柱预埋36mm10mm , 伸出 250mm 的插筋相焊接。如墙身水平长度和高度超过6m 时, 中间应设钢筋砼的构造柱及横梁。另一种是钢筋砼防爆墙, 钢筋砼具有很高的强度, 还具有耐火性能,墙厚应180mm (爆炸后不会引起火灾的厚度应120mm )。受力钢筋应双向配置, 其截面应不小于构造要求, 即10200mm。砼标号不低于200 号。一般应按实际情况进行结构计算确定。7.3.6 计算方案 说明荷载取值情况、计算方法和计算程序。7.3.7 标准规范列出结构设计采用的标准规范名称、标准号、年代号及版次。7.3.8 标准图和通用图 说明结构设计采用的标准图及通用图名称及标准号。7.4 建筑物一览表建筑物一览表见表7-1。表7-1 建筑物一览表序号建筑物名称生产类别耐火等级建筑物特征建筑物工程量三材用量备注结构型式基础围护结构楼地面屋面门窗建筑物占
