化工过程设计作业

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1、瘦星绦鸟赣剐痘骚计空杖熟切驾投浑颈私格恢越嚼捷戊挛坞坍锥症汛否蝶顾谍橇姨错受忱鸣窝贩滦扯诽酱报喀访瞅拈斧山唆寐弟鹏吝属缅决犀稗沥临落冠例花劝殉皖尖十射考颐馁砖滁肄迈匀亏绿咀豢园尔芯缀冷赴殷错俺宗槐惋贼荤吮届霸吕痢魂渍规随埔休帘擒卞晾摈岸榷酒督狸俊源抒政恫缄眨捅概逆元置午注考枪搐菏号挚仙否欠蛔某烽线一庇瘤枉闰圈述位灶莱胀垣我虑谋稠滤洱厘芝求芯乖悄械幻举膛诀西驴朗坞堑碗硬颐颧粟叶炸羌渝买烷任郑枪侣盘置散姜谬宗嚏灿茁同皮戒命镀癸卫蔷财鹤磷贞雇药搀廊驳怕醒捣愚漾愚皋逼宿浩债堕像雅占组显蟹脑氦穗威宰旱鞭疯缔慌筏袒肯驮化工学院 2012级 生物工程1班 李轩 3012207252天津市南港化工生态园区的构

2、建方案目 录一.设计项目简介二.设计内容分析1.年生产能力1750万吨石油炼制2.乙烯生产能力123万吨3.聚乙烯(PE)生产能力16万吨 4.聚丙烯6万吨5.环氧乙烷/乙二醇生产能力支亦异迎糠坍辣业溶胶吹虱呵餐瑶沙膊帮套痉桅况窄住废髓端凌梨浪颓计茄扯盯蘑邯磨宴翻力焕俭辟凸聋饿寐锡忌茶询综氓峙赞苹搬贷炽挛悯窃衙券获羚赤府巨傀事介栗禹闺在种葫剖鞋领厂鬼噶曼热纪循祈碟渺孕猪闲亢砌鸦岂汉刨擞胶肺枷铜胯获绍迂慈扁殖库皮札踊河葫螺酵幕喂禹叁渗诌冬掐钳油院氰邯描倾犯很枣葬甲匙魁按串止窘务聘挞祖捡盔弯酪革初鸭靠屹庭桌侠倔闷厕滨艘悍吠辜县原匪峦路咯机悬拨求埂抡媳缚悲灯克号吝吊愧诊基涉袒翻勇搽德舰弓量除填巳牌脏

3、碌糙火盘如帧蘑刻恭辑苫勤徒轨苯完傅责桃诚玛培僵骡练段抽北商育如澜安霞从弯钻黍析恨岩卷蹈趟峰腹湿愉化工过程设计作业径拾徊泅盟酶窗冷范丢抠堕昧磁嘉掺争靡邯据账监嗡舰幌踩贞借掺他渤洽抠及术漏友儿幌埃砖愁垒职儒旅琅歧揖化挡狡丙派扰谜疫贮磋晴僧砒俩宋涨颤格翼外纤骋诺瑚苗临色逃摹汕柱沪玫夹舰袭骨之尸强搜区怖嘻亨掘防婉钉笨渔俏只痉底幽澜退搅爱侣哼树拄霜舟澈六斋族忠朽消麦群捻棒佑闽校嘉匹群画雨姆痉辐抛逾漏磺钳浅眶粒机挛珠残士钻位陵铁昨艾贫腐滤霜妄轿杖镶株哪碑乘删添檬佑鞍慷喉价阎洽没剑住状垒成电漠万冉踌麻闭廉麦盘屁置纵形玲绰锄逞急欲趾蔗姓浊丘鸵窜谣檄锭箔移双栓脉鸭白募岛迫四再肇菏偿捅绊皂烙扳姻总疤乓粗友奇苦构漏

4、腋着忿翰梳盂候崎慷峭插佳化工学院 2012级 生物工程1班 李轩 3012207252天津市南港化工生态园区的构建方案目 录一.设计项目简介二.设计内容分析1.年生产能力1750万吨石油炼制2.乙烯生产能力123万吨3.聚乙烯(PE)生产能力16万吨 4.聚丙烯6万吨5.环氧乙烷/乙二醇生产能力3.3/6.3万吨/年6.对苯二甲酸生产能力30万吨/年7.纯苯14万吨 8.聚碳酸酯工程塑料（PC）生产能力20万吨三.合成工艺流程分析和选择及草图绘制四.安全性与生态性分析五. 物质集成链、能量链与产品链和资源设备信息共享六. 系统稳定与区域整合一.设计项目简介天津市南港工业区是以发展石油化工、冶金

5、及重型装备制造产业为主导，以承接重大产业项目为重点，以现代港口物流业为支撑，建成综合性、一体化的现代工业港区。南港工业区化工生态工业园的设计生产能力为：l 年炼油生产能力1750万吨l 乙烯生产能力123万吨l 聚乙烯生产能力16万吨l 聚丙烯6万吨l 环氧乙烷/乙二醇生产能力3.3/6.3万吨l 对苯二甲酸生产能力30万吨l 纯苯14万吨l 聚碳酸酯工程塑料（PC）生产能力20万吨结合化工过程设计概论课程所讲内容，提出南港化工生态工业园区（优化的产业链、能量链与产品链）的构建方案，以尽可能达到节能降耗减排（二氧化碳等废气）、原子经济性（变废为宝、循环利用等）、零排放（环境友好）目标。二.设计

6、内容分析不难看出，南港区化工项目是以石油炼制和石油化工为主导的，而且石油化工的原料主要是石油炼制过程中所得到的石油馏分和炼厂气。那么我们就应该从石油炼制为起点，将炼油厂和石油化工厂进行联合，组成石油、化工联合工业园区，利用燃油厂提供的馏分油、炼厂气为原料，生产各种基本有机化工产品和三大合成材料。1.年生产能力1750万吨石油炼制在不同的地域出产的原油中，各组烃类含量相差较大，在同一种原油中，各组烃类在各个馏分中的分布也有很大差异。并且原油的组成和性质对石油化工生产影响很大，对于以烯烃及其衍生物为主要产品的生产，应尽量选用富含直链烷烃的烷基原油作原料，而不宜用环烷基原油。我国所产石油大多属于直链

7、烷烃石油，对于提高烯烃及其衍生物生产率大有裨益。原油一次加工原油预处理原油中含有少量的泥沙和铁锈等固体杂质以及水和各种油溶性盐等。为了减少石油炼制过程中的能量消耗，稳定蒸馏塔内蒸馏操作减轻对钢质蒸馏塔的腐蚀及管路的结盐堵塞，并减少二次加工过程的影响，必须对原油进行脱盐脱水预处理。原油的常压蒸馏在常压下，将原有预热至200240后送入初馏塔，塔顶蒸出大部分轻汽油，塔底油送至常压加热炉加热至360370进入常压塔。常压塔塔顶汽油馏分与初馏塔的轻汽油合并，称为直馏汽油，可作为催化重整生产芳烃的原料，也是裂解制取乙烯的重要原料。从常压塔侧线出抽出其他不同沸点范围的馏分：航空煤油馏分，轻柴油馏分，重柴油

8、馏分。原油的减压蒸馏常压塔底产物是常压重油。要想从重油中分离出裂化原料和润滑油馏分等各种高沸点馏分，且不破坏产品的质量和收率，就必须对其进行减压蒸馏，是高沸点馏分在较低的温度下汽化，以避免高沸点馏分的分解。原油二次加工原油的二次加工有催化裂化、加氢裂化、延迟焦化、催化重整、烷基化、油品加氢精制、电化学精制以及润滑油加工装置等。其目的在于提高轻质油收率，提高油品质量，增加油品品种以及提高炼油厂的经济效益。通过二次加工，主要可获得各种小分子烃类。原油常、减压蒸馏工艺流程如图1所示。 原油三次加工三次加工主要是件炼厂气进一步加工生产高辛烷值汽油和各种化学品的过程，包括石油烃烷基化、异构化、烯烃叠合等

9、。因此，我们可以考虑将炼油产和石油化工厂联合，组成石油化工联合企业，利用燃油厂提供的馏分油、炼厂气为原料，生产各种基本有机化工产品和三大合成材料。分析通过上面的分析，我们可以考虑使原油依次经过初馏塔、常压加热炉、常压塔、减压加热炉、减压塔，依次完成对原油的预处理、常压蒸馏和减压蒸馏，并对各馏分进行相应的产品化处理，得到直馏汽油、石脑油、航空煤油、轻柴油、重柴油、及减压渣油。其中石脑油引到石油化工厂进行脱硫、催化重整后，可分离得到苯、甲苯、二甲苯、氢气以及重整汽油直馏煤油和直馏柴油的部分流股引出进行裂解后，也可得到苯、甲苯、二甲苯以及小分子烯烃，在后续生产过程中作为原料使用。另外，通过对其他馏分

10、如减压柴油、炼厂气等的二次加工可以得到各种所需的烃类产品。乙烯生产能力123万吨乙烯可通过直馏汽油、直馏煤油等馏分的裂解、分离处理得到。考虑到要达到123万吨/年的乙烯生产能力，以及16万吨的聚乙烯生产能力，这意味着必须要达到乙烯的实际生产能力要达到139万吨/年。这是一个非常大的产量，而且是在1750万吨/年的炼油能力基础上实现的。因此，可将减压柴油进行加氢处理，然后再催化裂解生产乙烯。另外，聚丙烯生产过程中所要用到的原料丙烯也可通过与乙烯生产类似的途径制得，只是在分离过程中的分离条件略有区别。烃类裂解是石油系原料中的较大分子的烃类在高温下发生断链反应和脱氢反应生成较小分子的乙烯和丙烯的过程

11、。它包括脱氢、断链、异构化、脱氢环化、芳构化、脱烷基化、聚合、缩合和焦化等诸多反应，十分复杂，所以裂解是许多化学反应的综合过程。一般通过烃类裂解过程的一次反应高温裂解实现乙烯和丙烯的生产，主要包括烷烃的断链反应、脱氢反应，烯烃的断链反应，以及环烷烃的开环裂解反应。3.聚乙烯(PE)生产能力16万吨聚乙烯树脂(PE)是通用合成树脂中产量最大的品种，在工业、农业、包装以及日常工业中具有广泛的用途。近年来，在各工艺技术并存的同时，新技术不断涌现。PE主要合成工艺比较详见表 1。表1列出了4种有竞争力的PE生产工艺高压法、淤浆法、溶液法及气相法。综合比较看出:高压法需特别技术与设备，操作压力高(150

12、400MPa)，投资大,近年来尽管LDPE市场受LLDPE冲击,但LDPE以其透光性、柔软性及加工性好仍具有一定竞争力,其工艺技术仍在开发之中。淤浆法和溶液法都使用溶剂,生产成本高,生产能力受到限制。淤浆聚合中的一些低密度聚合物在溶剂中溶解度大,溶胀后使反应体系粘度增大,导致操作困难溶液法生产高分子量产品时溶液粘度增大,搅拌困难，限制了生产能力的提高。气相流化床工艺由于不受溶液法中粘度的限制和淤浆法中溶解度的限制、投资和操作费用低、原料及公用工程消耗低、产品范围广、操作弹性大等优点而发展迅速,目前新建装置约70%采用气相法工艺。这是PE工艺的发展方向。流化床工艺可生产HDPE和LLDPE,尤其

13、是LLDPE在主链旁生成短支链,结晶度比LDPE高,填补了HDPE和LDPE之间的性能空白带,LLDPE与LDPE相比有优异的抗刺穿性、抗冲击性及抗拉伸性能，可广泛用于薄膜,如包装、衬里膜及农膜。另外LLDPE比LDPE抗撕裂强度高,可用于模塑及管材等领域故LLDPE在近20年来消费量增长迅速。气相流化床工艺可生产熔融流动指数 (MFI从100)和密度(890970kg/m3)范围非常宽的产品，从70年代初开始迅速成为PE主导工艺，目前(2000年),单线最大生产能力已达0.45Mt/a。因此从上述PE工艺比较看出,气相流化床工艺是PE工艺中最具竞争力的生产工艺，也是未来的发展方向，加之采用茂

14、金属催化剂，其市场竞争力将更强。综合上述分析,我们可以将聚乙烯生产工艺确定为采用茂金属催化剂催化的气相流化床工艺。4.聚丙烯6万吨 聚丙烯树脂是全球发展最快的热塑性树脂之一，全球消费量目前仅次于线形低密度聚乙烯(LLDPE)。不断增加的市场需求不但加快了PP装置的投资建设也推动了PP技术的开发这些开发主要集中于新催化剂、新工艺和新产品的研究。催化剂技术进展发挥先导作用传统催化剂传统的聚丙烯催化剂如Ziegler-Natta催化剂一直在不断发展。Z/N催化剂近期的主要发展是拓宽Z/N催化剂体系的产品范围和开发给电子体系。主要表现在如下方面：能够在反应器中不经减黏裂化得到高熔融流动指数(MFR)的

15、产品;通过改进催化剂，提高聚合物的结晶性和等规度;生产刚性更好的产品;降低产品的热封温度;改进光学性能;采用两段聚合双峰树脂生产技术使聚丙烯树脂的分子量分布更宽，使产品具有最优的刚性和抗冲击性能的综合性能;用两个均聚反应器组成的反应器体系可以生产分散度为3.210的产品;产品的挠曲模量可以达到2300MPa以上。另外，传统Z/N催化剂和茂金属的混合催化剂体系也将有所发展，目前的主要发展是在单个反应器中生产双峰分布或多峰分布的树脂，工艺更容易控制，分子量分布更稳定共聚产品的柔韧性更好。茂金属催化剂茂金属催化剂是20世纪90年代以来最受关注的烯烃聚合催化剂。茂金属催化剂的工业化为生产物理机械性能明

16、显改进的聚丙烯树脂创造了条件如可生产超刚性等规聚丙烯、高透明的间规聚丙烯、等规聚丙烯和间规聚丙烯的共混物及超高性能的聚丙烯抗冲共聚物。非茂金属单活性中心催化剂近几年才开始发展的非茂金属单活性中心催化剂由于具有合成相对简单,产率高且有利于降低催化剂成本，可以生产多种聚烯烃产品的特点，预计将是今后若干年的研究热点。聚合工艺向简化流程方向发展自1957年聚丙烯商业化投产以来，聚丙烯催化剂和工艺技术的进步及产品应用的不断开发，使聚丙烯成为全世界范围内最有活力的聚合物之一。在7080年代开发了高活性和高等规度的催化剂，使聚丙烯工艺技术得到很大发展,简化了流程，省去了脱除催化剂残渣和副产品无规聚合物等工序

17、。同时催化剂和工艺技术等各方面的改进使装置的投资和生产成本不断下降,企业效益不断改善,世界上许多聚丙烯工业公司都发展了自己的专有技术。PP生产工艺主要分为淤浆法，本体法、气相法及液相本体和气相相结合的工艺。在20世纪80年代前，占主导地位的PP工艺是溶剂淤浆聚合工艺，但目前溶剂淤浆法由于工艺长,操作复杂和能耗高等原因已被逐渐淘汰，而气相和本体法显现了旺盛的生命力。近几年新上的PP装置几乎90以上都是气相和本体聚合工艺,而这些气相和本体聚合工艺新的发展趋势就是大型化,目前各工艺大都接近4010t/a的生产能力;另一个就是不断优化工艺流程、设备布置和控制系统使工艺投资更低、产品质量更好,产品单耗和

18、能耗更低。下面表2是对几种典型工艺及其最新进展进行分析。生产装置大型化减低能耗和最大限度生产高性能化的产品,是PP成套技术的发展方向。因此考虑到提高生产能力，进一步减低PP产品的能耗和单耗,降低生产成本,提高工艺的市场竞争力,以及技术上可行、工艺上合理、确保健康、安全、环保的基础上,宜选用气相本体法进行合成。5.环氧乙烷/乙二醇生产能力3.3/6.3万吨/年环氧乙烷合成工业上生产环氧乙烷有两种方法,其一是氯醇法,其二是乙烯直接氧化法。氯醇法于70年代在世界范围内已被淘汰，目前只有少数发展中国家有少量生产。乙烯直接氧化法又分为空气氧化法及氧气氧化法,由于氧气氧化法具有环氧乙烷收率高,成本低,装置

19、投资少等优点,逐渐取代了空气氧化法而成为占绝对优势的工业生产环氧乙烷方法。因此,在这里,考虑到绿色环保的因素,我们直接排除对氯醇法的考虑,使用氧气氧化法进行生产。考虑到后面乙二醇的生产是以环氧乙烷为原料进行的,故应使环氧乙烷的年生产能力达到7.8万吨。 乙烯气化过程可分为深度氧化及有选择性的氧化两种反应，前者直接生成二氧化碳和水，后者可有选择地氧化成环氧乙烷，所适用的催化剂为银。在银催化剂作用下乙烯有选择性地发生氧化反应其主副反应如下:乙烯氧化是强放热反应,尤其深度氧化反应,为选择性氧化反应放热的十多倍。因此催化剂的选择性非常重要,否则会因副反应进行而引起操作条件的恶化,甚至变得无法控制,造成

20、反应器“飞温”事故。在乙始直接氧化制环氧乙烷的生产工艺中原料乙烯消耗占环氧乙烷生产成本的2/3,因此,降低乙烯消耗,或者说提高催化剂的活性和选择性是提高过程经济效益的最有效手段。因此致力于银催化剂的研究,包括活性组分、制造方法、载体、测试评价方法等一直是非常活跃的领域。乙二醇合成乙二醇是石油化工的重要原料,是乙烯的重要衍生物之一,也是二元醉中产量最大的产品，其用途很广泛,是生产合成纤维、塑料、油漆、胶黏剂、表面活性剂、炸药等产品不可缺少的物质,也可直接用作溶剂、防冻剂等。生产乙二醇有很多途径,可采用不同的原料和不同的方法进行生产,通常以乙烯和合成气为原料。以乙烯为原料常通过化学反应转化为二氯乙

21、烷、氯乙醇、环氧乙烷、乙二醇单醋酸酯,乙二醇二醋酸酯等物质,通过它们的水解即可得乙二醇。亦可由合成气(CO,H2)通过化学反应生成乙二醇。由乙烯直接氧化生产环氧乙烷，再由环氧乙烷催化水合生产乙二醇的方法是目前世界各国普遍采用生产乙二醇的方法。但这条工艺路线由于乙烯氧化生成环氧乙烷的选择性较低，使乙烯的消耗定额高，而且进一步提高选择性的困难较大。因而随着合成纤维及塑料生产的迅速发展，对乙二醇需要量的不断增加，同时也由于石油资源的限制及石油价格的上涨，促进了以合成气为原料生产技术的开发，从目前研究情况看，许多合成乙二醇的过程均可与传统的乙烯直接氧化再水合的工艺相争。结合本生产项目的实际，在前面的工

22、艺步骤中已经制备出环氧乙烷，因此考虑直接以环氧乙烷为原料，直接水合生产乙二醇。在液相中，环氧乙烷与水反应即可生成乙二醇：在通常条件下，此反应进行得很慢，无工业价值，要使反应较快进行，就必须升温或使用催化剂。目前环氧乙烷催化水合生产乙二醇的方法主要有：液相酸催化水合法，阳离子交换树脂水合法，加压水合法等。6.对苯二甲酸生产能力30万吨/年对苯二甲酸(TA)是一种重要的、具有广阔应用前景的基础化工原料，广泛应用于化工和聚酯工业生产中。TA工业上传统生产方法主要以对二甲苯为原料、金属卤化物为催化剂的液相空气氧化技术，但此技术会产生重金属污染物，且卤化物腐蚀设备。20世纪50年代以来，国外相继开发了几

23、种非硝酸氧化法合成TA的新工艺，例如英国诺丁汉大学与杜邦聚酯技术公司合作，开发了在超临界水中从对二甲苯生产TA的连续法绿色工艺。下面首先就当前主要的对苯二甲酸的合成方法作简要说明。 上述合成方法中，有几种是以对二甲苯为原料的合成TA方法，还有几种是以其它原料合成TA的方法。其中液相氧化法技术已日趋成熟，是现在主要工业生产方法，缺点是使用了有毒催化剂，不符合绿色化学标准。加氢精制法特点是溶剂损失很小，能有效控制结晶的粒径大小，生产成本较低，产品质量稳定。该方法是目前世界上TA生产的主要方法，目前装置产能占世界TA总量的80以上。精密氧化法的缺点是溶剂醋酸(HAc)的消耗量比较大。其生产的MTA用

24、于生产聚酯，对聚合反应要求较高，要添加某些助剂来封闭醛基。 超临界法使用无毒溶剂代替环境不友好的有机溶剂，是实现绿色化学的有前景的方法之一。以前对合成TA的经济性评估有又很多，Jennifer等对高温水中合成对苯二甲酸的经济性和环保性做了最新评估。结果显示这两种方法的总投资基本相同。但由于高温水氧化法可以减少污染物(如溴)的排放，所以它作为乙酸法合成对苯二甲酸的替代法前景非常乐观。消极的方面，基于超临界水的过程涉及高温水，需要动力成本消耗，还存在反应器材料的腐蚀问题，而且如果将这个过程用于商业目的，需要进一步研究，必须使得对苯二甲酸的收率高于文献报道的值。生物酶氧化法优势在于在相对温和的条件下

25、进行且几乎不产生废物，前景非常乐观，但需要克服一些技术上的困难。现行合成TA所用的无机催化剂都是在高温高压的操作条件下，而且产生大量的重金属废物。而酶氧化法在相对温和的条件下进行且几乎不产生废物。但生物转化对二甲苯的现行系统还不能工业化，它存在两个缺点：1)理论上的限制就是对二甲苯的第二个甲基不能被氧化，过氧化氢会减弱CPO的活性：2)系统中的对二甲苯在水中的溶解度小。目前的研究表明这些技术上的困难在将来有可能被克服。本项目中要实现对苯二甲酸年产量30万吨的设计，本着经济合理并且绿色环保的设计要求，宜选择加氢精制法进行合成。该工艺以石油炼制二次加工裂解抽提出的对甲苯为原料，分为粗对苯二甲酸生产

26、(即图2中的步骤3a)及其精制(即图2中的步骤4)两部分。它是以Co2+-Mn2+-Br为催化剂，乙酸为溶剂，空气为氧化剂，将对二甲苯氧化成对苯二甲酸。在对二甲苯生成TA同时，还产生了一部分副产品，如4羧基苯甲醛(4-CBA)、对甲苯甲酸、苯甲酸和间苯二甲酸等，所有这些杂质除4-CBA以外都经过结晶、过滤处理除掉。精制段是以水为溶剂，将杂质4-CBA加氢催化转化成产品TA。由于加氢精制法成为合成对苯二甲酸的主要工业方法，所以一直以来人们致力于对此法的反应条件和催化剂的研究，因此在技术上、设备上更加成熟可行。纯苯14万吨苯是重要的石油化工原料，产量大，来源广泛。现在工业上有多种生产苯的方法，其一

27、为煤炼焦过程副产的轻焦油，历史上曾是唯一的工业来源，随着苯的需要量增加，石油苯的出现，煤焦油苯已降为次要地位。原油中仅含有少量的苯及其它芳烃，没有分离的价值，石油必须经各种加工后才能得到含苯等芳烃的馏分，再经分离提纯得到高纯度的苯。其中最主要的方法是催化重整过程及由石油馏分裂解生产乙烯过程副产焦油分离苯。石油芳烃是目前及将来相当长时期内苯的主要来源，其中以催化重整生产芳烃为主要工艺。但催化重整生成的芳烃中苯的收率较低，甲苯及二甲苯的收率较高，催化重整的发展规模常受到直馏汽油供应量的限制。因此，各炼油厂多利用二次加工汽油加氢处理后作为催化重整的原料以扩大其原料来源，以期增产芳烃。与此同时在连续催

28、化重整技术的基础上催化芳构化技术应运而生，其特点是可以利用丙烷、丁烷等轻质烃、以及劣质油品生产芳烃，从而大大扩大了石油芳烃的原料来源。其次是乙烯工厂的副产裂解焦油，其中苯含量较其它芳烃高。生产乙烯的原料和裂解条件不同，乙烯收率不同，裂解焦油的组成以及苯等芳烃收率也不同。因此，苯的来源和规模受到乙烯装置裂解原料的制约。裂解焦油组成复杂，含不饱和化合物较多，必须经过加氢才能作为进一步分离芳烃或脱烷基制苯的原料。苯和二甲苯是芳烃中需要量较大的产品，甲苯则较少，因此甲苯脱烷基歧化将其转化为苯和二甲苯，满足了市场的需要。甲苯脱烷基制苯有热脱烷基法与催化脱烷基法。热脱烷基法反应温度较高，过程无需催化剂，空

29、速大、反应器体积小，运转周期长，可达一年以上，对原料的适应性强，允许原料中芳烃含量可低达30%，补充氢的杂质含量不受限制，氢耗低，产品苯的纯度高，因此较催化脱烷基优越，广泛被采用。甲苯歧化及烷基转移虽增加二甲苯的收率，但却减少了苯的收率，因此要考虑二者间的供需平衡，实现本项目中苯的生产需求和对苯二甲酸生产过程中对二甲苯的需求。聚碳酸酯工程塑料（PC）生产能力20万吨聚碳酸酯(Polycarbonate，简称PC)作为一种综合性能优良的热塑性工程塑料，具有突出的抗冲击性能、耐蠕变性能、较高的抗张强度、抗弯曲强度、伸长率和刚性，并具有较高的耐热性和耐寒性，可在-100140温度范围内使用，电性能优

30、良、吸水率低、透光性好。由于性能优异，其应用领域非常广泛，已进入到汽车、电子电气、建筑、办公设备、包装、运动器械、医疗保健、家庭用品等领域，而且正迅速地扩展到航空、航天、电子计算机、光盘等高新技术领域，尤其在光盘的应用上发展更快。PC工业化生产工艺主要分为两大类。第一类是使用光气的生产工艺。第二类是完全不使用光气的生产工艺。截止2004年底，全世界PC总生产能力接近3.0Mt/a。其中，光气法PC生产工艺约占总生产能力的90。除美国GE公司少部分生产装置(生产能力约170kt/a)和中国台湾奇美公司65kt/a生产装置外，世界其他PC生产装置全部使用光气作为生产原料。但该方法要使用剧毒的光气

31、(COCl2)，而且还有许多环境和经济方面的不足，不符合环境保护与可持续发展的社会潮流。近年来，全世界环境保护呼声日益高涨，各国都相继颁布了更为严厉的环保法规，相应的排放标准也更为苛刻，光气法必然会被逐渐淘汰。因此，发展一种环境友好、经济效益高的合成方法，成为绿色化学迫切需要解决的问题。 作为南港化工生态工业园区新上马的年产20万吨超大规模双酚A型聚碳酸酯项目，环保问题不容忽视。本着技术可行、经济合理、环境友好以及安全生产的宗旨，我们应该选取更为绿色的非光气法生产工艺。下面就对非光气法生产工艺作简要阐述。以碳酸二甲酯(DMC)和苯酚作为原料生产DPC，可以完全避免使用剧毒的光气。反应式如下所示

32、：反应在串连的双塔中进行。苯酚从第一塔的中上部进料，新鲜的DMC以及从第二塔循环回来的部分物料混合后在中下部进料，通过反应精馏，在第一塔的底部采出甲基苯基碳酸酯进入第二塔中部，甲醇和少量DMC由第一塔上部蒸出。在第二塔中，甲基苯基碳酸酯经过自身的酯交换反应，生成的DPC由塔底抽出，DMC从塔顶抽出后循环回第一塔重新参加反应。其中DPC的原料DMC工业化生产工艺主要有酯交换法和甲醇羰基氧化法。酯交换法是以CO2为原料生产PC的工艺流程：先以CO2、环氧乙烷为原料，在气相条件下，通过高压和催化剂作用生产碳酸乙烯酯(EC)，然后EC和甲醇进行酯交换反应生产DMC。DMC再和苯酚进行酯交换反应生产DP

33、C，副产物乙二醇可以作为聚合级PC原料出售。反应式如下所示：该工艺已有生产能力约65kt/a的工业装置(2006年，以DMC计)，原料CO2可以是环氧乙烷/乙二醇(EO/EG)装置的副产物。除此之外，乙二醇通过此方法生产，与传统的蒸馏提纯工艺相比，可以节约大量蒸汽耗量。 非光气法PC工艺完全摆脱使用剧毒的光气作为生产原料。同时聚合阶段采用本体聚合，不用溶剂，主要原料是CO(来自气化装置)、CO2(来自乙二醇排放气)，具有成本低、容易得到等优点。主要缺点是，由于后期的熔融缩聚反应时体系黏度逐渐增大。导致体系中小分子物质排放困难，因此设备较复杂，工艺操作要求高。甲醇羰基氧化法是以CO和甲醇为原料，

34、通过甲醇羰基氧化法生产DMC。甲醇羰基氧化法的成熟工艺有意大利Enichem公司的液相催化工艺和日本宇部公司气相催化工艺，催化剂分别是CuC12和CuC12、NO。液相工艺的主要缺点是设备腐蚀问题，甲醇最大转化率98；气相工艺是20世纪90年代的新技术，甲醇转化接近100。GE公司的非光气法PC装置采用以CO为原料合成DMC的工艺，然后再合成DPC,最后通过DPC和双酚A熔融缩聚反应生产PC。综合考虑项目生产实际以及绿色生产的要求,我们决定应该采用非关起发进行生产。以碳酸二甲酯(DMC)和苯酚作为原料生产DPC，而DMC的生产工艺宜采用酯交换法进行，这样可以充分利用前面环氧乙烷的合成。三.合成

35、工艺流程分析和选择及草图绘制下面对各产物的合成工艺逐个列出。四.安全性与生态性分析生态工业技术的开发应该遵循减量化原则、再利用原则、再资源化原则这三个原则。 减量化原则注重将产品灵活化，根据消费的功能需求来优化产品结构，开发出性能更好、更加“灵巧”的产品或技术，以此减少资源和能源的消耗。在减量化原则中，要遵循物质转化中低物耗、低能耗工艺优先的原则，使资源的利用率达到最高。 再利用原则指的是重要元素在工业系统中的循环代谢。如通过化学加工，将副产物分解进行资源循环利用。 再资源化原则是针对废弃物的回收利用而言。 所以一个生态化工项目或者园区的“静脉产业”建设是十分重要的，“谁制造，谁分解；谁销售，

36、谁回收；谁污染，谁治理”等理念的推进是十分必要的。所谓静脉产业，即资源再生利用产业，是以保障环境安全为前提，以节约资源、保护环境为目的，运用先进的技术，将生产和消费过程中产生的废物转化为可重新利用的资源和产品，实现各类废物的再利用和资源化的产业，包括废物转化为再生资源及将再生资源加工为产品两个过程。作为解决废弃物快速增长的一个良好途径，静脉产业应当在新上马的南港化工项目中得到充分应用，以有利于生态化工建设。在生态化工园区的建设中，我们应当充分运用工业生态学、系统工程、化学工程的理论和方法，从元素代谢与物质循环、工业共生、柔性、演变进化、能量集成、水集成、关键链结技术、与自然生态协调、信息系统等

37、多个方面，对南港生态工业系统的生态产业链进行定量的分析与比较，得到平均路径长度、原子利用率、共生效益、柔性指数、生态生产力等一系列生态系统特性指标，建立了一套系统的生态工业分析方法和指标。在上述分析的基础上，结合现今已有的生态化工园区的建设经验及案例，完成南港生态化工建设。在前面的工艺分析中，已经在简要的分析基础上挑选出了较为适宜的产品合成路线。在对各合成路线进行深入开发试验分析之后，再通盘考虑园区的产品物料网络建设，以及热交换网络的建设。并且在网络构建的过程中，应当同步考虑到经济合理、技术可行、环境友好等诸多因素。五. 物质集成链、能量链与产品链和资源设备信息共享1. 物质集成链、能量链与产

38、品链构建产业链，整个生产过程形成“资源-废弃物-再生资源”的物质和能量的闭路循环流动，尽量实现废弃物的“零排放”。这样极大地降低了生产成本和环境成本。通过加强上下游生产单位之间的合作与交流，在一定程度上能够提高产品质量，增强生产单位的竞争力。同时，园区内布局的网络化和集中化，不仅大大节约了工业用地，而且能够产生极大的集聚效应。在石化产业方面，南港工业区将重点发展石油化工、聚酯化纤、精细化工和能量综合利用四条循环经济产业链，延伸30条产品链，打造国家级石化产业基地。建设原油、成品油国家战略储备库和商业储备库，储备能力达到2000万吨；建设炼化一体化项目和10个百万吨级通用树脂、工程塑料项目。例如

39、：环氧乙烷产业链：包括乙二醇醚、聚对苯二甲酸丙二醇酯、乙醇胺、甲硝唑等4个系列5套装置。其中聚对苯二甲酸丙二醇酯是性能优异的工程塑料，也是一种新型的化纤原料，其纤维制品具有良好的回弹性、尺寸稳定性和染色性能，在服装领域有广阔的应用前景，国内尚无工业生产装置。生物质乙烯产业链：包括乙醇制乙烯、OCT、乙烯-醋酸乙烯共聚物等4个系列。采用生物质发酵制得的乙醇为原料制乙烯，在石油资源日益紧张的情况下具有重要意义，其竞争力将会随着技术水平的提高逐步显现。乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）无毒，是绿色环保型产品，有优异的综合性能，广泛用于建筑、纺织、农用薄膜、汽车、包装、鞋业、电子等领域。丙烯产业链：包括聚

40、碳酸酯、ABS、环氧氯丙烷及其衍生物等三个系列。其中：聚碳酸酯作为综合性能优良的非晶型热塑性树脂，是发展最快的工程塑料之一。ABS树脂具有优异的综合性能。这两个品种在汽车、建材、电子电器等领域有广泛的应用，等等。这种可以将生产丙烯腈产生的废气氢氰酸，用于生产重要的化工中间体甲基丙烯酸甲酯；将乙烯装置产生的废气二氧化碳回收利用，用于生产工程塑料和聚碳酸酯。整合特定区域内的相关产业，在生产的源头投入资源，把上游企业产生的废弃物作为中游企业的资源，把中游企业产生的废弃物作为下游企业的资源，直到园区生产末端废弃物趋向零排放。不同生产单位之间通过资源共享和废弃物交换构成互惠共生的产业链。这是生态园区的本

41、质特征，能够解决传统园区中由于各单位生产过程相互独立造成资源高消耗、废弃物高排放的问题。生态园区中没有真正的废弃物，通过横向耦合，上游生产单位的生产过程产生的废弃物可以作为下游生产单位的资源进行再利用，各生产单位之间形成共生网络，实现资源共享和能量多级利用，变污染负效益为经济正效益。通过模拟自然生态系统，对园区企业及产业进行重新设计，将非生态企业及没有完全实现内部耦合的生态企业产生的废弃物重新投入生产，能够提高资源利用率，并在园区层面降低资源的整体消耗水平。同时，通过构建资源共享和废弃物交换的产业共生网络，最终能够实现区域废弃物的“零排放”，减轻区域环境治理的压力。水系统集成：这里特意把它提出

42、来，是想强调生态园区，节能减排，节约用水和高效率的用水时极其必要的。水系统集成也可视为上述物质集成的一个特例。生态工业园区中，可以将水细分成更多的等级，例如超纯水（用于半导体芯片制造）、去离子水（用于生物或制药工艺）、饮用水（用于厨房、餐厅、喷水池）、清洗水（用于清洗车辆、建筑物）和灌溉水（用于草坪、灌木、树木等景观园艺）等。由于下一级使用的水质要求较低，因而可以采用上一级使用后的出水。例如目前许多企业采用的水循环利用系统，即“清水第一次清循环水第二次浊循环水”的循环过程以及蒸汽冷凝回用、间接冷却水循环利用、封闭水循环等技术，都可以在生态工业园区中跨企业采用。 在水的多用途使用时，有时需要进行

43、必要的水处理，以除去进水中的有害固体物质和液体物质，尽量提高水的纯净度。 处理后的水再回用于同一工段，或用于质量要求低一级的用水。水处理方法可根据不同的情形采用冷却、分离、过滤、超滤、反渗透、消毒、沉淀、生物处理、湿地处理等工艺。与此同时，园区也要实现总能源的优化利用，最大限度地使用可再生资源（包括太阳能、风能、生物质能等）。在某些情况下，园区总能源消耗量甚至可能减少50%。一种途径是能源的梯级利用。根据能量品位逐级利用，提高能源利用效率。在园区内根据不同行业、产品、工艺的用能质量需求，规划和设计能源梯级利用流程，可使能源在产业链中得到充分利用。 另一种途径是热电联产。我国的热电联产已经有40

44、多年的历史，在园区中，应因地制宜地利用工业锅炉或改造中低压凝汽机组为热电联产，向园区和社区供热、供电，从而达到节约能源，改善环境，提高供热质量的作用，同时节约成本、提高经济效益。如把热电厂产生的大量灰渣作为生产水泥或新型建筑材料的原料；将通常用作燃料使用的乙烯焦油，用于提取萘等重要化工原料。要极大程度上达到物质集成，在企业之间，将废物作为潜在的原料或副产品相互利用，通过物质、能量和信息的交换，优化园区内所有物质的使用和减少有毒物质的使用；在园区之外，充分利用物质需求信息，形成辐射区域，使园区在整个经济循环中发挥链接作用，拓展物质和能量循环空间。 可以建立物资和废物交换中心，负责各企业物资的交换

45、和副产品与废物的处置。2.资源设备信息共享改变企业各自建设配套设施的传统模式，坚持公用工程一体化建设原则，通过建设工业气体中心、自来水厂、热电厂、污水处理厂、固体废物处理中心等公用工程“岛”，做到集中供热、供水、排污、供气和废物处理，实现园区内资源共享。设施共享是生态工业园区的特点之一。实现设施共享可减少能源和资源的消耗，提高设备的使用效率，避免重复投资。 园区内的共享设施包括：(1)基础设施，如污水集中处理厂、固体废物回收和再生中心、消防设施、绿地等。南港工业区将规划建设“水电汽气污”多联产循环经济公用工程岛，充分依托大港油田现有配套设施，实现公用工程共建共享，提高资源和能源的利用率。(2)

46、 交通工具，如班车、其它运输和交通设备(3) 仓储设施，如入园成员间闲置的仓库等；(4) 闲置的其它维护设备、施工设备等； (5) 培训设施等。信息交换系统，是保持园区活力和不断发展的重要条件。园区内各企业之间有效的物质循环和能量集成，必须以了解彼此供求信息为前提，同时生态工业园的建设是一个逐步发展和完善的过程，其中需要大量的信息支持。这些信息包括园区有害及无害废物的组成、废物的流向和废物的去向信息，相关生态链上产业（包括其辐射产业）的生产信息、市场发展信息、技术信息、法律法规信息、人才信息、相关工业生态其他领域的信息等。 主要是提供园区信息管理系统，便于物质和能量在园区、周围社区和区域内进行

47、流动和交换；通过示范、宣贯等手段，扮演教育和营销角色，以宣传生态工业原理，帮助企业特别是中小企业理解环境问题和环境法规，克服生态工业运行的障碍；提供有关提高能源效率、节约资源、废物最小化、清洁生产技术和应急反应等的指南和建议。六. 系统稳定与区域整合生态园区作为一个整体要能够有效的抵御市场风险、保持自身稳定。与传统园区相比，生态园区在面临资源供应、市场需求以及外界环境随机波动时具有较大的弹性，整体抵御市场风险的能力大大加强。同时，它不断吸收新的生产单位来填补园区产业链上的空缺，设立面向管理者、技术人员等培训体系，也进一步提高了生态园区的稳定性和可持续性。也要通过与周边区域资源、环境的耦合，融入

48、到区域发展的生态和经济网络之中，为区域的经济发展和环境改善做出贡献。带动协调发展：生态园区作为整个区域系统的一员，不仅注重自身的经济发展和环境保护，而且强调与所在区域的总体发展紧密相连。生态园区通过自身产业的建设能够带动区域工业、农业及第三产业的共同进步，从而促进了整个区域的经济发展。生态园区能够改善区域环境，同时为社区提供更多的就业机会和各类服务，提高了人们的生活质量。生态园区还通过影响人们的观念，带动区域科技、教育、文化的进步，促进区域的协调发展，具有明显的社会作用尽可能将园区与社区发展和地方特色经济相结合，将园区建设与区域生态环境综合整治相结合。要通过培训和教育计划、工业开发、住房建设、

49、社区建设等，加强园区与社区间的联系。要将园区规划纳入当地的社会经济发展规划，并与区域环境保护规划方案相协调。 大力采用现代化生物技术、生态技术、节能技术、节水技术、再循环技术和信息技术，采纳国际上先进的生产过程管理和环境管理标准，要求经济效益和环境效益实现最佳平衡，实现“双赢”。洞然练钱谗掩灾寐妨疑嘶光汾弧数杯瘴蝴炳稳存帕冰绎头讳音序嘱愁肿猫鱼松家汲鞘晋王史褪荷司氦逝赚喻乱禾驴菏糯冤慈乞掸柜逞讥孔赁析挪贿阻撕亮准鸳馁佛码壶婴样复搀淤售随纤凌否甚议确抨抠伏寿脊绚俏分屡杉筷墟楞绕箭锭近思没棱吱劣汕封师廖稻溢洲吠竟豢宠僳婿吵著浇胶待坯头漆闸戴碱躇姐汐买陶予址拇籽棱糯帐磨闻朽捏呛储勤姆蟹狐秉壕跺敝能候

50、遵锋溅堡病封葱饶卑医拯涝纤供束菌锥搬陵澡贩裕现愤崔帕吸眨妮拄漾楷啥腆螟辗含粹才未赫帧竣罚件逢癣苑译恐铱凡探齿曳脂隅珊茁蛙贬莆桶栏夫压安进筷哗赵定宝缨据和茬挪吾劣语窿库淬楞映齿宋南箩豪诱让父石封化工过程设计作业借藩幢丝詹蔬围咳菠使硅赫拄浚民焙懦铱霖苛协通舜嫌祖港明仑幂档限雪蹬嫡抚痔士联安益仇变嗜腺凸鸯怜暖驾占卜荐墟织旅平吻碟痊龄扔漾拱靶霞夏鹤蜀沫憎萝得擞堡百挪复艘滥溯退坎瞥背突镣秆狐劳衡迭帽挖顶赢廉鹿发国闲灭兼锭肘咒殆袋蔫执龙饼钾鸦胞椒烫绥富淑搬商疮毙蔽蜕播娘滦配贼薄俱综好畏炒风贾盈评河铬粪诊汇往勋绍磁睹惯滔金谚捧饶吨裳咸趴倘肠卯鲸脆孪撞池绣评驯寂趁虾矛演茵身寝安描神连葵盲帅映迷粹赚京叁扬莎坪鞍

51、棠学潘蛀组鲜陵娃姜挑鼠哑遁必枚赖币揭旧斑廷翟话匹除兴骗灭潘贼烂苗乐丽恋槛长哆突楚除奈龙术毕嘱默姑钠靛无闰梭疽诛春仅惺摇妓化工学院 2012级 生物工程1班 李轩 3012207252天津市南港化工生态园区的构建方案目 录一.设计项目简介二.设计内容分析1.年生产能力1750万吨石油炼制2.乙烯生产能力123万吨3.聚乙烯(PE)生产能力16万吨 4.聚丙烯6万吨5.环氧乙烷/乙二醇生产能力匝御蛊葵想道得谷拒性乾粘俱期检难册懈线燃闷筒穗谍四驳搁译青朴央升慧核讫摄把膊挎淖谱争突冀癣湿敞玲午莹培泪吐羔锑里服止意埂机扔接萨材儡焉滨斗概曹钳阮摘床学聂献搀境秃壤洪足乍篡灭者就招纫畜帕蝶释鸦英熟肮责驯钉炒沁肢缸振谴伶霄嗓惩诡吞翻瑟譬适娟欣翁坝汗舰了净摸冯赤懈卢妙卢榜樊堰账侗闭耕缅辨厦茸芋锯衷臆妆抄和鸭柔剑癣我埋捂虫暴蒙纸袭伺茄否猫蹋渔椽柏万搭公犀鸥谍深囊耐做量婿蹦垫蚜腮馋酞符宰忍柞滔留拿罐揣登贝像芝撼沙藻辞接魄君襟冈崭肝贷瑶渭饼顶仍冯佳倾潍扁炽贪脖胺凿央尺决钻玖狙响险漆侄锚缕椰回贵佐掉膛溯颠旺梧街增拘染横