化工工程设计方案样本.docx
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化工工程设计方案样本
1工程概述
本系统采用氧化技术解决有机废气。
废气与补氧空气混合经尾气换热器预热后与废水换热后进入催化反映器,在反映器中进行催化氧化反映,将有害挥发性有机物转化为二氧化碳和水,产生烟气经蒸汽过热器和板式换热器回收热量后排入烟囱。
烟气排放原则按GB16297-1996《大气污染综合排放原则》实行。
2设计条件
2.1废气参数
1、废气解决量:
41864kg/h即3381Nm3/h
2、废气绝热温升:
313℃
3、废气温度:
60℃
4、废气中污染物详细成分如下表:
序号
构成
分子式
分子量
Wt%
热值(kJ/Nm3)
1
氮
N2
28.01
83.28
0
2
氩
Ar
39.95
1.41
0
3
氧
O2
32
4.77
0
4
水
H2O
18.02
6
0
5
二氧化碳
CO2
44.01
2.78
0
6
一氧化碳
CO
28.01
0.96
12636
7
乙烷
C2H6
30.07
0.05
63577
8
丙烯
C3H6
42.08
0.24
86407
9
丙烷
C3H8
44.01
0.1
91029
10
甲醛
CH2O
30.03
0.06
12841
11
乙醛
C2H4O
44.05
0.02
48130
12
丙烯醛
C3H4O
56.06
0.11
68803
13
丙醛
C3H6O
58.08
0.02
75130
14
丙酮
C3H6O
58.08
0.01
73956
15
异丙酮
C3H8O
60.1
0.02
80709
16
醋酸
C2H4O2
60.05
0.11
35121
17
丙烯酸
C3H4O2
72.06
0.06
57004
2.2废水参数
1、废水解决量:
4180Kg/h
2、废水绝热温升:
377℃
3、废水温度:
30℃
4、废气中污染物详细成分如下表:
序号
构成
分子式
分子量
Wt%
热值(kJ/Nm3)
1
水
H2O
18.02
95.5
0
2
甲苯
C7H8
92.14
0.3
166576
3
醋酸
C2H4O2
60.05
4
35121
4
丙烯酸
C3H4O2
72.06
0.2
57004
2.3公用工程
1、饱和蒸汽
压力:
1.572Mpa温度:
200℃
2、低压蒸汽
压力:
0.395Mpa温度:
143℃
3、电气
电气:
380V,50Hz,3相仪表:
220V,5OHz,1相
4、仪表空气
压力:
0.7Mpa温度:
常温
3焚烧系统设计工艺规定及装置构成
3.1设计执行规范
1、《中华人民共和国环保法》(1989年)
2、《工业公司噪声控制设计规范》(GBJ87-1985)
3、《工业公司设计卫生原则》(TJ36-1979)
4、《大气污染物综合控制原则》(GB16297-1996)
5、《都市区域环境噪声原则》(GB3096-1993)
6、《工业公司厂界噪声原则》(GB12348-)
7、《化工管道设计规范》
8、《设备及管道设计通则》
3.2设计工艺规定
带格式:
项目符号和编号
3.2.1工艺技术规定
1、采用催化燃烧方式,进行无焰燃烧,正常焚烧过程中无需任何燃料。
2、运用废气压力直接将废气预热后送至炉内催化床焚烧,操作以便。
3、运营过程中,通过调节补氧风量,保证催化反映器烟气温度稳定在设计范畴内。
4、焚烧系统应满足所规定运营工况下能完全焚烧废气,并将废气中C、H、O完全地转变为CO2、H2O等无害物质。
5、正常运营时产生25t/h,1.572Mpa过热蒸汽(200℃过热到250℃)。
6、采用PLC全自动运转控制设计,并可切换为手动,并预留信号输出接口至DCS中控,自动化限度高。
7、焚烧系统设备材料应具备耐高温、耐腐蚀性能,保证设备正常使用寿命。
8、要按规定做好防雷击静电接地。
9、工作场合设备布置需满足《石油化工设计防火规范》隔爆规定。
本系统按甲A类装置设计,电气防爆级别为dⅡBT4,控制系统防爆级别ExiaⅡBT4,电机防护级别为IP54。
3.2.2控技术规定
本焚烧系统采用PLC自动控制,系统负责对废气解决设施各动力设备实行供电和自动控制。
对焚烧解决设备中核心设备运营状态、核心点温度和压力加以监测。
为保证废气解决系统正常运营,本设计通过采集与传播温度、压力参数变化信号来达到自控焚烧与自控连锁安全保护功能,并预留信号输出接口至DCS中控。
3.3装置构成
为满足上述工艺规定开工炉由如下重要设备构成:
开工电加热室、前催化反映器、蒸汽过热器、后催化反映器、高温板式换热器、低温板式换热器、废水换热器、空气鼓风机、空气过滤器、雾水分离器、烟囱
3.4焚烧解决工艺流程
3.4.1焚烧工艺流程简介
60℃丙烯酸废气与空气鼓风机送来补氧空气及工艺尾气混合后进入低温板式换热器预热到225℃左右。
30℃废水经废水换热器与143℃低压蒸汽换热后达到95℃以上。
225℃左右混合废气与2090kg/h,95℃以上废水在管道内混合蒸发温度减少至142℃左右后进入高温板式换热器预热到328℃左右,328℃左右混合废气与2090kg/h,95℃左右废水在管道内混合蒸汽温度减少至250℃左右经开工电加热室进入前催化反映器进行催化燃烧,将废气及废水中有机污染物氧化成无害CO2和H2O。
催化焚烧产生530℃左右烟气进入蒸汽过热器,产生25t/h(200℃-250℃)1.572Mpa过热蒸汽,烟气温度减少至466℃左右。
烟气接着进入后催化反映器进一步将剩余有机污染物氧化成无害CO2和H2O,产生411℃左右烟气进入高温板式换热器,烟气与混合废气换热后温度减少至270℃左右,然后烟气接着进入低温板式换热器预热废气为空气,降至120℃左右烟气经烟囱达标排放。
运营过程中,通过调节空气量,废水流量分派比例,保证进入催化反映器废水温度稳定在设计范畴内。
3.4.2焚烧工艺流程简图
48041Nm3/h
48041250℃40280Nm3/h
Nm3/h530℃
250℃
25000kg/h25000kg/h
200℃428050Nm3/h250℃
466℃
48050Nm3/h
45526Nm3/h441℃
328℃
2090
kg/h45526Nm3/h142℃48050Nm3/h
95℃2090kg/h95℃43011Nm3/h270℃270℃
225℃9200Nm3/h20℃
180kg/h772kg/h43011Nm3/h
95℃143℃50℃33811
Nm3/h
48050Nm3/h60℃
180kg/h30℃772kg/h143℃120℃
4重要设备阐明
4.1废水换热器
4.1.1废水换热器功能
0.395Mpa,143℃低压蒸汽进入废水换热器与30℃丙烯酸废水换热,废水预热至95℃以上后提成两支路,一支路与低温板式换热器出来225℃左右丙烯酸废气及补氧空气混合蒸发为142℃左右混合气后进入高温板式换热器;另一支路与高温板式换热器出来混合气混合蒸发至250℃左右后进入开工电加热室,低压蒸汽冷凝为同压力下饱和水排出系统。
废水换热器具备换热效率高、设备运营安全、可靠等长处。
4.1.2废水换热器参数设计参数
序号
项目
单位
数值
1
丙烯酸废水解决量
Kg/h
4180
2
丙烯酸废水进口温度
℃
30
3
丙烯酸废水出口温度
℃
95
4
低压蒸汽耗量
Kg/h
772
5
低压蒸汽进口压力
Mpa
0.395
6
低压蒸汽进口温度
℃
143
7
蒸汽冷凝水出口温度
℃
143
8
热量损失
%
2
9
换热面积
M2
8
4.2开工电加热室
4.2.1开工电加热室功能
为达到废气催化燃烧起燃温度,在焚烧装置运营前需要对系统进行预热。
当焚烧设备工况满足催化燃烧反映规定后,加热装置停止工作,完全依托废气中有机物放出热量维持系统进行。
本方案采用电加热装置预热系统和废气空气混合气,使混合气温度维持在250℃左右。
在开车过程中,由于一定量废气在预热并经催化燃烧后,通过换热器能预热等量废气,因而电功率消耗即为预热43011Nm3/h混合气所需电量。
4.2.2开工电加热室设计参数
序号
项目
单位
数值
1
开车时间
h
6
2
丙烯酸废气进口温度
℃
60
3
丙烯酸废气解决量
Nm3/h
3381
4
补氧空气量
Nm3/h
9200
5
预热温度
℃
250
6
开车电功率
kw
400
4.3催化反映器
4.3.1前催化反映器功能
催化反映器用于装置已运营、废气焚烧时工况。
开工电加热室出来250℃左右废气、补氧空气及废水混合气,进入催化反映器,废物中80%左右有机成分完全分解成水和二氧化碳等无害气体。
通过调节补氧空气量使催化反映器出口烟气温度控制在530℃左右。
4.3.2前催化反映器设计参数
序号
项目
单位
数值
1
进口混合气体温度
℃
250
2
出口烟气温度
℃
530
3
热量损失
%
1
4
有机物转化率
%
80
5
进口丙烯酸废气量
Nm3/h
33811
6
补氧空气量
Nm3/h
9200
7
进口丙烯酸废水量
Nm3/h
5030
8
出口烟气量
Nm3/h
40280
9
反映器气速
m/s
3.8
10
催化反映器截面积
m2
8.67
11
催化剂模块数
行数×列数×层数
5×5×2
4.4蒸汽过热器
4.4.2蒸汽过热器功能
从催化反映器出来烟气进入蒸汽过热器进行热能回收运用。
本套装置产生1.572Mpa、250℃过热蒸汽25000kg/h。
过热器工质与烟气为逆流换热,过热器整个受热面积为Φ38×3.5蛇形管,材料为12Cr1MoV,在过热器系统中,1.572Mpa、200℃饱和蒸汽被加热至250℃过热蒸汽。
4.2.2蒸汽过热器设计参数
序号
项目
单位
数值
1
烟气量
Nm3/h
40280
2
进口烟气温度
℃
530
3
出口烟气温度
℃
466
4
饱和蒸汽压力
Mpa
1.572
5
饱和蒸汽温度
℃
200
6
过热蒸汽温度
℃
250
7
热量损失
%
2
8
锅热蒸汽量
kg/h
25000
9
换热面积
m2
78
10
设备外形尺寸
长×宽×高mm
3625×2755×1500
4.5后催化反映器
4.5.1后催化反映器功能
蒸汽过热器出来烟气接着进入后催化反映器,通过催化反映作用进一步将烟气中剩余有机成分分解成水和二氧化碳等无害气体。
4.5.2后催化反映器设计参数
序号
项目
单位
数值
1
进口烟气温度
℃
466
2
进口烟气量
Nm3/h
40280
3
出口烟气温度
℃
441
4
出口烟气量
Nm3/h
48050
5
热量损失
%
1
6
反映器气速
m/s
4
7
催化反映器截面积
m2
8.67
8
催化剂模块数
行数×列数×层数
5×5×2
4.5.3后催化反映器出口烟气成分
序号
成分
含量Nm3/h
含量Vol%
1
N2
35481
73.8402
2
CO2
1487
3.0953
3
O2
2422
5.0414
4
H2O
8660
18.0231
共计
48050
100.00
4.6高温板式换热器
4.6.1高温板式换热器功能
从后催化反映器出来烟气进入高温板式换热器,与142℃丙烯酸废气、空气、废水构成混合气进行换热,换热后废弃温度为328℃。
为其换热器采用板式换热器,具备换热效率高、设备运营安全、可靠等长处。
4.6.2高温板式换热器设计参数
序号
项目
单位
数值
1
进口混合气量
Nm3/h
4556
2
进口混合气温度
℃
142
3
出口混合气温度
℃
328
4
进口烟气量
Nm3/h
48050
5
进口烟气温度
℃
441
6
出口烟气温度
℃
270
7
热量损失
%
1
8
换热面积
m2
934
9
设备外形尺寸
长×宽×高mm
3500×3600×3150
4.7低温板式换热器
4.7.1低温板式换热器功能
从高温板式换热器出来烟气进入低温板式换热器。
50℃丙烯酸废气及空气鼓风机送来补氧空气混合后进入低温板式换热器与烟气进行换热,换热后混合气温度达到225℃左右,烟气温度降至120℃左右由烟囱达标排放。
尾气换热器采用板式换热器,具备换热效率高、设备运营安全、可靠等长处。
4.7.2低温板式换热器设计参数
序号
项目
单位
数值
1
丙烯酸废气量
Nm3/h
33811
2
进口废气量
℃
60
3
补氧空气量
Nm3/h
9200
4
出口混合气温度
℃
225
5
进口烟气量
Nm3/h
48050
6
进口烟气温度
℃
270
7
出口烟气温度
℃
120
8
热量损失
%
1
9
换热面积
m2
1829
10
设备外形尺寸
长×宽×高mm
6000×3010×3150
4.8烟囱
烟囱排放按GB16297-1996《大气污染物综合控制原则》中二级排放执行。
烟囱顶部设立避雷针,与地面避雷装置相连,接地电阻小宇4Ω.
4.8.1烟囱设计理论参数
序号
项目
单位
数据
1
烟囱离地面高度
mm
25000
2
排放烟气量
Nm3/h
48050
3
出口烟气流速
m/s
13
4
烟囱直径
mm
Φ1400
4.9空气鼓风机
补氧风机将空气补充入废气中,从而使得催化反映器出口烟气温度控制在530℃左右。
同步为有机废气催化燃烧提供足够氧气。
空气鼓风机由卖方提供选型参数,买方购买,设备一用一备。
4.9.1鼓风机选型参数
型号:
9-26No.7.1D
流量:
12292~1463m3/h
压力:
12427~12078pa
电机功率:
75kw
转速:
2900rpm
5电气控制系统
5.1控制方式
本系统废气解决采用主装置DCS控制系统对催化氧化系统进行自动控制和调节。
对生产系统重要用电设备依照工艺规定,采用现场手动控制、自动控制并具备远程控制系统。
控制级别由高到低为:
现场手动控制、远程控制、自动控制。
控制柜上“自动/自动”开关选取“手动”方式时,通过控制柜上按钮实现对设备启/停、开/关操作,满足系统设备检修及维护需要。
控制柜上“自动/自动”开关选取“自动”方式,且现场控制站“自动/遥控”设定为“自动”方式时,设备安全由各DCS依照解决线工况及生产规定来完毕对设备运营或开/关控制,而不需要人工干预。
最大限度实现系统自动运营,减少人员配备,为系统经济运营提供保证。
控制柜上“自动/自动”开关选取“自动”方式时。
操作人员通过操作面板或中控系统操作站蓝控制面用鼠标对设备进行启/停、开/关操作。
5.2保护方式和保护接地
系统安装停电保护、过载保护、线路故障保护和误操作等安全装置,所在电气设备均可靠接地,保证系统在特殊状态下安全性(在相对湿度80%,电气回路绝缘电阻不不大于24兆欧),电气连线外有金属软管保护。
作业线设备大功率电机变频控制,启动时不会对供电系统导致冲击。
控制系统接地分为两某些:
保护地(交流地)和屏蔽地(直流地)。
控制系统接地目就是为了当进入控制系统信号、供电电源或设备自身浮现问题时,有效地接地系统可承受过载电流,并迅速将其导入大地,为系统提供屏蔽层,消除电子噪声干扰,为整个控制系统提供公共信号参照点。
有效地接地系统保护有两方面:
人员保护和设备保护。
当接地系统发生问题时,可导致人员触电伤害,设备着火损失。
5.3系统自动控制
本系统自动控制系统完全遵循“工艺必须、先进实用、维护简便”原则,进行设计和实行;选取国外品牌公司产品,保障设备持续运营可靠性。
本自动化控制系统可以满足废气解决工艺运营规定,保证生产稳定和高效,减轻劳动强度,改进操作环境,实现解决过程当代化生产管理。
系统检测项目
序号
测点或参数名称
就地
控制盘
批示
批示
记录
积算
信号
一
压力
1
丙烯酸废气压力
√
2
空气鼓风机先后压力
√
3
饱和蒸汽压力
√
√
√
√
4
过热蒸汽压力
√
√
√
√
5
催化反映器进出口压力
√
√
二
温度某些
1
丙烯酸废气温度
√
2
空气温度
√
3
丙烯酸废气空气混合温度
√
√
4
丙烯酸废水预热后温度
5
饱和蒸汽温度
6
过热蒸汽温度
7
过热器管壁温度
8
催化反映器进出口温度
9
开工电加热器炉膛温度
10
各烟道烟气温度
11
排烟温度
12
风机轴承温度
三
1
2
3
4
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
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