年产一万吨酚醛树脂项目初步设计说明书.doc
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年产量一万吨酚醛树脂
初步设计说明书
V
目录
第一章项目总论 1
1.1项目概况 1
1.2设计依据 1
1.3工艺特点 1
1.4产品方案 1
1.5主要物料规格及消耗 1
1.6厂址概况 2
1.7主要的危险品防护 2
1.8全厂综合经济技术指标 3
第二章原料采购及产品营销 4
2.1原料采购 4
2.1.1原料 4
2.1.2本地采购 4
2.2主要产品标准 4
2.3营销策略 4
2.3.1品牌营销 4
2.3.2网上营销 4
第三章化工工艺及系统论证 6
3.1设计目标 6
3.2工艺方案的选择 6
3.2.1酚醛树脂的性质 6
3.2.2酚醛树脂的主要合成方法 7
3.2.3本厂使用工艺 7
3.3本厂合成工艺条件的选择 7
3.3.1反应条件的选择 7
3.3.2反应温度 7
3.3.3反应PH 7
3.3.4催化剂的选择 7
3.4本厂流程说明 8
3.4.1生产流程方案 8
3.4.2工艺流程简图和参数 8
第四章总图运输 10
4.1设计依据 10
4.1.1采用的法规和标准、规范 10
4.1.2设计基础资料 10
4.2设计范围 10
4.3厂址概况 10
4.4总平面布置 11
4.4.1总平面布置原则 11
4.4.2总平面布置说明 11
4.4.3竖向布置 12
4.5技术经济指标 13
4.6工厂运输 13
4.7厂内运输 13
4.8绿化 13
4.8.1绿化布置原则:
13
4.8.2绿化布置 13
4.8.3绿化面积与系数:
13
4.9其他 13
4.9.1工厂防护 13
4.9.2货物计量 14
第五章主要设备及其选型 15
5.1反应系统分析 15
5.1.1反应釜反应器 15
5.2反应釜主要参数设计及优化 15
5.2.1反应釜的结构形式 15
5.2.2反应釜的分类 15
5.2.3反应釜主体尺寸设计 16
5.3冷凝器的工艺设计及选型 16
5.3.1设计规则 16
5.3.2设计目标 16
5.4换热器的设计 17
5.4.1概述 17
5.4.2换热设备的应用 17
5.4.3换热设备分类及其特点 17
5.5其他设备选型 21
5.5.1泵的选型 21
5.5.2选泵需遵循的基本原则 25
5.5.3泵的分类 26
第六章管道布置 28
6.1设计依据 28
6.2管道直径 28
6.3管道布置 28
6.3.1管道铺设原则 28
6.3.2泵的管道布置 28
6.3.3换热器的管道布置 28
6.3.4反应釜上的管道分布 29
6.3.5他管道分布 29
第七章自动控制 30
7.1流化床反应器的控制 30
7.1.1进料流量的控制 30
7.1.2温度控制 30
7.1.3压力控制 31
7.2再生器控制 31
7.2.1主风机的控制 31
7.2.2再生器温度控制 31
7.3合成工段的控制 32
7.3.1泵的控制 32
7.3.2换热设备的控制 32
第八章储运系统 33
8.1系统设计的依据 33
8.2对于储存原料的保护 33
8.2.1对于甲醛的保护 33
8.2.2对于苯酚的保护 33
8.2.3对于草酸的保护 33
8.3产品的运输 33
第九章维修 35
9.1TPM维修管理模式 35
9.1.1TPM定义 35
9.1.2TPM特点 35
9.2化工设备维修检护 36
9.2.1腐蚀性介质检修作业 36
9.2.2转动设备(含阀门、电动机)检修作业 36
9.2.3高处检修作业 37
9.2.4动火检修作业 38
9.2.5密闭空间检修作业 39
9.2.6电气检修作业 39
第十章给水排水 41
10.1概述 41
10.2设计依据 41
10.3设计范围 41
10.4给水系统工程设计 41
10.4.1室外给水设计 41
10.4.2室外排水设计 42
10.4.3建筑给水排水设计 42
10.4.4集水坑的设计 42
10.4.5污水泵的选择:
42
第十一章供热 44
11.1供热概述 44
11.2供热标准和规范 44
11.3蒸汽系统 45
11.4系统的控制 45
11.4.1系统控制要求和分类 45
11.4.2系统内压力的控制 45
11.4.3系统内温度的控制 46
11.4.4系统内流的控制 46
11.4.5系统内汽、水品质的控制 46
11.5全厂热负荷 46
11.5.1热负荷定义 46
11.5.2热负荷计算公式 47
11.5.3采暖热负荷 47
11.5.4通风热负荷 47
11.5.5生产工艺热负荷 48
11.6供热技术要求及方案 48
11.6.1供热规划的技术要求 48
11.6.2供热方案 49
11.7锅炉给水系统 50
11.7.1管道尺寸 51
11.7.2疏水阀 52
11.7.3汽-水分离器 53
11.7.4锅炉用水 53
第十二章供电与通信 56
12.1设计依据 56
12.2设计原则 56
12.3供电电源 57
12.3.1负荷等级 57
12.3.2用电要求 57
12.4变电所和配电间 58
12.4.1.继电保护配置 58
12.4.2主变压器保护的继保整定 59
12.4.3过电流保护 59
12.5电气照明设计 60
12.6防雷接地 60
12.6.1防雷保护装置 60
12.6.2防雷接地设计 61
12.6.3过电压接地保护 61
12.6.4接地及防雷设计 62
第十三章采暖通风及空气调节 64
13.1设计标准与依据 64
13.2采暖通风及空气调节 64
13.2.1暖气片采暖 64
13.2.2地暖采暖 64
13.2.3阳光天暖红外采暖配套系统 64
13.2.4电热膜采暖 64
13.3通风及空气调节 66
13.3.1自然通风 66
13.3.2机械通风 66
第十四章消防专篇 68
14.1设计依据 68
14.2设计范围 68
14.3消防安全措施 68
14.3.1基础消防措施 68
14.3.2厂区消防布置 68
14.4生产过程的防火防爆 72
14.4.1树立消防意识 72
14.4.2熟悉身边(周围环境)的物质火险特点 73
14.4.3减少和消除可燃物质 75
14.5稳高压消防给水系统 76
14.5.1临时高压消防给水系统 76
14.5.2稳高压消防给水系统 76
第十五章环境保护专篇 78
15.1设计依据和标准 78
15.1.1环保法规和标准 78
15.1.2主要污染源及主要污染物 78
15.2环保治理措施 78
15.2.1废气 78
15.2.2废水 78
15.2.3废渣 78
15.2.4噪声 79
第十六章职业安全及工业卫生 80
16.1设计规范 80
16.2安全操作 80
16.3职业安全 80
16.4工业卫生 81
16.4.1工作场所 81
第十七章节能专篇 82
17.1采用空冷等节水技术 82
17.2AspenEnergyAnalyzer对全厂进行热集成 82
17.3换热网络说明 82
年产量一万吨酚醛树脂初步设计说明书
第一章项目总论
1.1项目概况
XX化工有限责任公司,预备招聘正式职工205人,工程技术人员52人,其中高级工程师15人,工程师34人,各类专业技术人员配套。
主要产品有:
10000吨/年酚醛树脂。
项目总投资33753万元,企业自筹解决10000万元,申请银行贷款17000万元,申请民间资金6753万元。
1.2设计依据
现有酚醛树脂生产企业中,除上海塑料厂生产能力达到万吨级以外,3000吨/年以上的生产企业不足10家,大多数生产规模在1000吨/年以下,生产技术比较落后,产品质量不高,对环境污染比较严重。
近年来,我国家电业对酚醛树脂需求势头不减,汽车配件如刹车垫、隔音材料对酚醛树脂的需求也很强劲,市场前景可观。
1.3工艺特点
本厂运用热塑性酚醛树脂的间歇法生产工艺,在生产过程中大大节约了人力资源和能源。
进一步促进产业利润的增长。
1.4产品方案
本厂主要生产酚醛树脂并附带生产相关原料,在生产高性能酚醛树脂的过程中对相关设备和技术有很高要求。
主要产品有:
酚醛树脂。
1.5主要物料规格及消耗
序号
项目
型号
用量
1
苯酚
GB6705-89
2600吨/年
2
甲醛
GB6738-28
9000吨/年
1.6厂址概况
本厂选址在安徽合肥化工园区,选址在合肥有以下优点:
1)原料来源广泛
据三井化学(上海)有限公司官网消息,日前,由三井化学株式会社与中石化股份有限公司合资设立的上海中石化三井化工有限公司在上海化工区举行了年产40万吨苯酚丙酮项目奠基典礼。
该项目主要建设25万吨/年苯酚、15万吨/年丙酮的生产装置,总投资约20亿元人民币。
本工艺所用原料苯酚可以通过上海中石化三井化工有限公司来购置。
上海中石化三井化工有限公司将是国内酚类产品的专业生产企业。
公司的生产能力强,可提供充足的原料。
2)交通运输方便
合肥是全国二级区域交通枢纽。
高速公路四通八达,到南京约需2个小时车程,到上海、武汉等约需4-5个小时车程。
淮南、京九、宁西等六条铁路纵横交错,特别是沪汉蓉高速铁路2007年建成后,合肥到南京仅需45分钟,到上海、武汉只需2个多小时。
合肥骆岗机场目前是全国重要的国际备降机场,有30余条国内航线和直通香港的航班,国家4E级机场—合肥新桥国际机场已经开工建设。
已经启动的江淮运河建设,将使合肥成为沟通长江和淮河的水运中心。
合肥港近、远期计划各建一座集装箱码头,届时,合肥地区的集装箱就可以顺长江而下,直接运到上海的远洋货轮上。
3)人力资源丰富
安徽是人口大省,而合肥是安徽的省会,人才聚集地,自然人力资源丰富,合肥拥有中国科技大学等高校59所,在合肥工作的两院院士49人,有中科院物质研究院、中电38所、16所等科研院所358家、省部级重点实验室40个,拥有各类科技人员33万人,每万人中专业技术人才比例居全国同类城市前列。
合肥是国家创新型试点市、唯一的国家科技创新型试点市、世界科技城市联盟(WTA)会员城市。
所有这些都为企业发展提供源源不断的注入新鲜血液。
1.7主要危险品防护
品名
闪点℃
自然点℃
沸点℃
爆炸极限V%(范围)
毒性
可燃等级
甲醇
11.11
385
64.7
6.7-36
有
甲类
苯酚
79.5℃
715
181.9℃
1.7
8.6
有
丙
1.8全厂综合经济技术指标
第二章原料采购及产品营销
2.1原料采购
2.1.1原料
我厂主要采用高性能苯酚和还有37%的甲醛溶液来生产酚醛树脂。
其中苯酚的用量大约一年需要9000吨而甲醛溶液则大约要67325吨。
而我厂每天需要消耗苯酚27.3吨,甲醛溶液20.4吨。
其中甲醛溶液是有我厂自行配置,这样可以节约开支。
除了上述两种主要原料之外我厂还要消耗大量的草酸和催化剂等。
2.1.2本地采购
生产酚醛树脂的原料是苯酚和甲醛以及碱性催化剂。
苯酚可以通过上海中石化三井化工有限公司。
中国石化与三井化学的苯酚丙酮合资项目,将设立在上海市上海化学工业区,在双方已有合资公司—上海中石化三井化工有限公司(以下简称“SSMC”)的基础上,新建苯酚年产25万吨、丙酮年产15万吨装置。
同时,中国石化上海高桥石化分公司现有装置(苯酚年产12.5万吨、丙酮年产7.5万吨)并入SSMC。
新装置采用三井化学技术(苯酚部分),预计2013年第2季度开始商业运行。
双方希望通过苯酚丙酮新装置的建设,实现从原料到衍生物(双酚A等)的具有一体化竞争力的世界级苯酚丙酮联合装置。
因此中国石化与三井化工有限公司可以提供充足的原料,而且运输方便。
2.2主要产品标准
本厂生产的酚醛树脂。
2.3营销策略
2.3.1品牌营销
本厂通过网络化营销方式,极大的提高了营销效率。
在各地设置销售网点,使用私营加盟的方式加大产品的销售。
2.3.2网上营销
随着互联网技术发展的成熟以及联网成本的低廉,互联网好比是一种“万能胶”将企业、团体、组织以及个人跨时空联结在一起,使得他们之间信息的交换变得“唾手可得”。
市场营销中最重要也最本质的是组织和个人之间进行信息传播和交换。
网络营销的职能的实现需要通过一种或多种网络营销手段,常用的网络营销方法除了搜索引擎注册之外还有:
关键词搜索、网络广告、TMTW来电付费广告、交换链接、信息发布、整合营销、博客营销、邮件列表、许可E-mail营销、个性化营销、会员制营销、病毒性营销等等。
通过网络可以大大提高企业知名度和销售业绩,网上营销是企业发展不可缺少的组成部分。
将会是企业发展的机遇与挑战。
第三章化工工艺及系统论证
3.1设计目标
本工艺通过优化工艺过程,减少生产过程中的物料、能量的损失,从而达到缩减成本的目的。
3.2工艺方案的选择
3.2.1酚醛树脂的性质
1)酚醛树脂为无色或黄褐色透明物,而且不溶于水易溶于丙酮;
2)酚醛树脂的溶解性:
根据溶剂的不同,分为醇溶和水溶;
3)能溶解在水里而不溶于醇的为水溶醇不溶酚醛树脂;
4)能溶解在醇里而不溶于水的为醇溶水不溶酚醛树脂;
5)两者都能溶解的为醇溶水溶酚醛树脂;
6)它具有较高的机械强度、良好的绝缘性、耐热、耐腐蚀。
当甲醛/苯酚(摩尔比)小于1时,可得热塑性产物,称热塑性酚醛树脂,即线型酚醛树脂,它不含进一步缩聚的基团,加固化剂并加热才能固化。
如以六亚甲基四胺为固化剂,固化温度150℃,混以填料制成的模塑粉俗称电木粉。
当甲醛/苯酚(摩尔比)大于1时,在碱催化下先得到甲阶段树脂,即热固型酚醛树脂,能溶于有机溶剂,甲阶段树脂含能进一步缩聚的羟甲基,因此不需加固化剂即能固化:
加热下反应得到乙阶段树脂,又称半溶酚醛树脂,不溶不熔但可溶胀和软化。
再进一步反应则得到不溶不熔的体型结构丙阶段树脂,也称不溶酚醛树脂。
甲阶段树脂长期存放也能自行固化。
热固性酚醛树脂的固化形式分为常温固化和热固化两种。
常温固化可使用无毒常温固化剂NL,也可使用苯磺酰氯或石油磺酸,但后两种材料的毒性、刺激性较大。
酚醛树脂属于高分子化合物其分子量一般在几百到几千之间,有时能够上万。
酚醛树脂的密度在1.0~1.7之间,具体有生产决定。
酚醛树脂为非晶体聚合物,92%光线穿透率,热变性温度介于74℃~102℃,平均比热:
1.46[KJ/(kgxK)],加工温度:
210℃~240℃,收缩率:
0.1~0.8。
酚醛树脂的结构式为:
3.2.2酚醛树脂的主要合成方法
传统的酚醛树脂生产方法常用的原料为苯酚、间苯二酚、间甲酚、二甲酚、对叔丁基或对苯基酚和甲醛、糠醛等。
本项目采用苯酚与甲醛反应生产酚醛树脂,通过缩聚和脱水两步制备得到产品。
3.2.3本厂使用工艺
本工艺采用间歇法生产酚醛树脂,对于本工艺生产过程包括缩聚和脱水两步。
按配方将原料投入反应器并混合均匀,加入催化剂,搅拌,加热至55℃~65℃,反应放热使物料自动升温至沸腾。
此后,继续加热保持微沸腾(96℃~98℃)至终点,经减压脱水后即可出料。
3.3本厂合成工艺条件的选择
3.3.1反应条件的选择
本工艺通过间歇法生产酚醛树脂,反应条件在55℃~65℃温度下进行反应,加压,调节pH进行生产。
3.3.2反应温度
本工艺反应初期在55℃~65℃温度下加料混合,随反应进行温度升至沸腾,沸腾反应时间一般为3~6h。
脱水可在常压或减压下进行,最终脱水温度为140℃~160℃。
3.3.3反应pH
反应介质的pH小于7时,生成的羟甲基酚很不稳定,易缩聚成线型树脂;大于7时,缩聚缓慢,有利于多羟甲基酚衍生物的生成。
生产热塑性酚醛树脂常用盐酸、磷酸、草酸作催化剂(见酸碱催化剂)使介质pH为0.5~1.5。
3.3.4催化剂的选择
生产热固性酚醛树脂可用氢氧化钠、氢氧化钡、氨水和氧化锌作催化剂,沸腾反应时间1~3h,脱水温度一般不超过90℃,树脂分子量为500~1000。
强碱催化剂有利于增大树脂的羟甲基含量与水的相溶性。
氨催化剂能直接参加树脂化反应,相同配方制得的树脂分子量较高,水溶性差。
氧化锌催化剂能制得贮存稳定性好的高邻位结构酚醛树脂。
3.4本厂流程说明
3.4.1生产流程方案
用甲醛和苯酚为原料,摩尔比为1:
1.2,使其在碱性环境下缩合为树脂,经真空脱水后得到成品。
本工艺通过真空吸入原料苯酚,室内供热系统提供水蒸气做为热源。
其他原料来自高位槽并可加入适量乙醇用于调节黏度避免结垢。
3.4.2工艺流程简图和参数
工艺简图如图所示:
苯酚(98%)
甲醛(37%)
氨水(20%)
缩聚
分离
脱水
熔融缩聚
加醇稀释
脱水
酚醛乙醇
酚醛树脂生产工艺流程简图
工艺参数如表所示:
酚醛树脂的生产工艺参数
合成阶段
脱水阶段
调稀阶段
原料
20℃-70℃
75℃(2-3h)
冷却至50℃
冷却水
——
20℃升到30℃
——
水蒸气
——
75℃降到40℃
——
整个生产周期如图所示:
第四章总图运输张邵邵
4.1设计依据
4.1.1采用的法规和标准、规范
《工业企业总平面设计规范》(GB50187-93)
《石油化工企业设计防火规范》(GB50160-2008)
《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)
《化工企业总图运输设计规范》(GB50489-2009)
《厂矿道路设计规范》(GBJ22-87)
《工业企业标准轨距铁路设计规范》(GBJ12-87)
国家、行业的其他有关专业规范、标准和规定。
4.1.2设计基础资料
一、工程地质与水文地质
场地位置与地形地貌
厂区位于安徽省合肥市化工园区。
厂区位于肥东县,地势平坦,濒临巢湖。
场地距合肥市中心30千米左右,距巢湖15千米左右。
场地属于江淮丘陵区。
二、地震
本地并不是地震高强区,并且公司建筑都是能抗五到六级地震。
所以本厂并不但担心地震。
但在初期员工培训的时候会对员工进行防火防震的培训并进行演练。
4.2设计范围
本工程的总图运输设计范围仅为工厂围墙以内。
4.3厂址概况
厂址在合肥工业园区。
厂总面积为90600平方米。
4.4总平面布置
4.4.1总平面布置原则
1)力求工艺流畅,工艺管线短捷,节约投资;
2)符合防火、防爆、安全、卫生、环保等规范、规定;
3)结合风向、地形等自然条件,因地制宜进行布置,使多数建构筑物有良好的朝向;
4)在满足生产、运输需要的前提下,节约用地。
4.4.2总平面布置说明
工厂总图功能区划分主要有锅炉区、罐区、空分区、甲醛装置区、辅助生产等。
在总平面布置中,为方便运输,减少厂内转运,尽可能利用场地条件,从北向南依次布置锅炉、罐区、脱盐水站、空分、甲醛装置区、气柜与甲醇循环水;新鲜水消防水、空压站、脱氧站布置在甲醇装置东侧。
甲醇装置区主要由焦炉气压缩、甲醇气压缩、精脱硫、转化、甲醇合成、甲醇精馏、中区罐区。
总平面布置既紧凑,同时也考虑了施工机具的灵活运行及高大设备、构件的拼装、起吊等施工因素,为满足消防、安全卫生要求,在总平面设计所布置的各单位尽量能够有良好的朝向,以及合理的通道,该总平面占地约9.06公顷。
上述布置详见厂区“总平面布置图”。
总平面布置
序号
指标名称
单位
数量
备注
1
厂区占地面积
Ha
9.06
2
建构筑物占地面积
m²
36800
3
道路、广场占地面积
m²
15800
建筑系数40.6%
4
绿化面积
m²
13590
绿化系数15%
5
其他
m²
24410
4.4.3竖向布置
一、竖向布置原则
使确定的设计标高和设计地面能满足建筑物、构筑物之间和场地内外交通运输合理的要求。
充分利用地形地貌,合理进行竖向布置,避面高填深挖,减少挖填方及建筑基础工程量,并为场地防洪排水创造条件。
二、竖向布置方式
厂内根据地形布置有排雨水明沟,可使雨水迅速排除。
厂区竖向布置方式采用阶梯式。
工厂运输量总表
序号
货物名称
运输量及运输方式(吨/年)
形态
包装方式
备注
铁路
公路
Ⅰ运入
1
催化剂
834.88
2
燃料煤
208080
3
小计
208914.88
Ⅱ运出
4
甲醇
220000
5
杂醇
1694
6
废催化剂
808.8
7
渣
64080
8
灰
86400
9
小计
372982.8
10
总计
581897.68
4.5技术经济指标
一年回收9227万元。
4.6工厂运输
工厂年运输量为58.19万吨,其中运入20.89万吨;主要为锅炉用煤等;运出37.30万吨主要为甲醇等。
运输方式为公路,运输车辆依靠社会解决。
厂内道路布置:
厂内道路采用城市型,混凝土路面结构,路面宽度分别为主干道9.0米,次干道6.0米,在主干道及次干道两侧分别设置人行道,道路内缘最小转弯半径12.0、9.0米。
厂内道路的荷载等级、坡度根据汽车荷载和地形确定。
4.7厂内运输
厂内运输以叉车为主。
运输大量的原料以及产品要在规定的地方进行货物的装卸。
4.8绿化
4.8.1绿化布置原则:
根据工厂生产可能排放污染物的性质、生产的火灾危险性和防火、防爆、防噪声、环境卫生以及不同功能区对绿化的要求,并结合周围的环境条件和景观要求,进行绿化布置。
4.8.2绿化布置
绿化地段为围墙周边、道路两侧、及预留地。
乔木与灌木交错种植。
绿化树种选择经济、使用、美观、来源可靠且产地较近的乡土植物。
4.8.3绿化面积与系数:
绿化面积约13590平方米,绿化系数15%。
4.9其他
4.9.1工厂防护
工厂分别设置人流出入口与货流出入口。
4.9.2货物计量
主要原料来源为火车运输,到站后用汽车往公司。
部分直接通过汽车运输。
公路货物计量,在一处货流入口设置了一台100t电子汽车衡。
第五章主要设备及其选型
5.1反应系统分析
5.1.1反应釜反应器
现代的酚醛树脂的生产中,要达到高效高产化,反应釜必须大型化。
因反应釜是生产酚醛树脂中最重要的一个设备,所以反应釜的选择决定了生产的进度以及产品的好坏。
国内的反应釜多采用1~5m3溶剂的小型釜,国外公司已有5~60m3的大型釜用于此项生产。
反应釜大型化的有利之处在于
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