年产10000吨车用无水酒精项目设计说明书

年产 10000 吨车用无水酒精项目设计说明书华 南 理 工 大 学 化 工 与 能 源 学 院化学工程与工艺 03 级（2）班2007 年 4 月化工设计-年产 10000 吨车用无水酒精项目 6/14/2018- 2 -人员编制指导老师：王红林组员名单：李沫林（组长） 、林映波、雷华杰、李振涛、徐文、王敏、梁思宇、邹煜晖、刘学厅任务分配： 1. 文献、资料检索 全组2. 可行性研究报告 林映波3. 带控制点的工艺流程图 李沫林4. 物料及能量衡算书和物料及能量衡算表 雷华杰、李振涛5. 设备计算及设备装配图 徐文、王敏6. 设备布置图 梁思宇7. 总平面布置图 邹煜晖8. 设备一览表 徐文、王敏9. 工艺说明书 刘学厅化工设计-年产 10000 吨车用无水酒精项目 6/14/2018- 3 -目录第一章 项目可行性研究 （4）第一节 项目简介及市场前景研究 （4）第二节 可行性研究 （5）第三节 技术经济指标分析 （7）第二章 工艺流程设计 （9）第一节 工艺流程的选择 (9)第二节 工艺流程图 (9)第三节 无水酒精生产工艺简介 (9)第三章 物料衡算及能量衡算 (11)第一节 物料稀算 (11)第二节 能量衡算 (12)第四章 设备计算及设备装配图 (15)第一节 设备设计及计算 (15)第二节 设备装配图 (20)第五章 设备的平面布置图、剖面图 (22)第六章 带控制点的工艺流程图 (23)第七章 厂区总平面布置(24)第一节 厂区布置的基本任务和要求 (24)第二节 建筑物布置 (26)第三节 厂区总平面布置图 (28)第八章 设备一览表 (30)化工设计-年产 10000 吨车用无水酒精项目 6/14/2018- 4 -第一章 项目可行性研究第一节 项目简介及市场前景研究一、项目简介无水酒精是一种基础化工原料, 在化工、医药、农药、染料、油墨、粘合剂、油漆、香料、化妆品、洗涤剂、橡胶等行业大量应用。近几年, 随着世界上能源危机和石油日趋紧张, 无水酒精的需求迅速增长, 无水酒精在国外最大的消费市场是用做燃料, 特别是汽车燃料。生产无水酒精多采用三元共沸蒸馏法, 即在蒸馏时加入第三种物质, 如苯、环乙烷或其他溶剂, 使混合物产生恒沸。该方法得到的产品会含有少量残余溶剂, 影响产品质量, 而且增加了溶剂和能源的消耗。本工艺采用的是吸附法脱水,常用的吸附剂有石灰、活性炭、离子交换树脂、分子筛、硅胶等。目前国际上公认分子筛脱水法节能效果好,以分子筛脱水法生产无水酒精最常用。本项目运用分子筛法生产无水酒精。二、燃料乙醇的应用前景受资源的影响，我国原油供求矛盾日益突出.随着人民生活水平的不断提高以及汽车保有量的持续增长，石油进口量及对外依存度逐年提高。从 1993 年开始，我国成为石油净进口国，每年需要花大量的外汇进口石油及石油产品。2004 年全国原油表观消费量超过 2.9 亿吨，进口原油达到 1.23 亿吨，石油对外依存度超过 40。权威部门分析认为，未来 1520 年，我国石油消费仍将较快增长，到 2020 年我国石油年消费总量将达到 4.5 亿吨。2004 年，我国原油产量 1.75 亿吨，比上年增长 2.9，预计我国原油产量在 2010 年至 2020 年将进入高峰期，高峰期年产量预计为 1.8 亿2 亿吨左右。尽管如此，国内供需缺口仍将不断加大，到 2010 年和 2020 年，供需缺口将分别达到 1.6 亿吨和2.5 亿吨。从总的形势看，石油资源必将逐步减少，最终将枯竭。为此，世界各国从长远战略考虑，为保证车用能源供应的安全和节省大量外汇支出，有必要减少对进口原油的过分依赖，积极寻找替代能源，采用多种能源，以确保社会经济的发展。“十五”计划纲要中明确提出，要开发燃料酒精等石油替代品，采取措施节约石油资源，现在乙醇汽油在我国还只是在部分省市推开，如果全国各地都能够推广使用，那么每年就能节省更多的石油资源，而节省了不可替代的石油资源，也将给我国能源利用的格局带来重大的变化。实践证明：燃料乙醇作为石油的替代品和可再生能源，对解决粮食深加工化工设计-年产 10000 吨车用无水酒精项目 6/14/2018- 5 -转化，稳定粮价和农民收入，减少环境污染、保持生态平衡等诸多方面具有十分重要的意义。而随着世界石油资源的消耗、对环境关注程度的提高、MTBE的禁用以及燃料乙醇应用范围的拓宽，对燃料乙醇的需求将得到极大的激发。因此，推广使用燃料乙醇必将成为中国可持续发展的一项长期战略。乙醇汽油的推广成为了必然。2001 年我国已经将“大力发展汽油醇”产业列入“十五”计划当中,同时国务院已批准在东北、中原等省粮食基地建设几个十万吨以上的无水酒精生产基地。这些都表明,我国政府已开始大力地推动燃料酒精研究计划的进行。预计，今后相当长时间内，燃料乙醇的年增长率将达到 12%以上。三、分子筛法制备无水乙醇的市场研究由于乙醇与水存在着共沸点,采用普通精馏法无法得到浓度达 99%以上的无水酒精。一般说来,将发酵液中的酒精制成无水酒精要占据整个无水酒精生产过程中能耗的 50%80% , 而其中大部分能耗都发生在 85%以上。采用苯恒沸精馏法时,每生产 80kg 无水乙醇,消耗 175kg 蒸汽和 370kg 水,每生产一吨无水乙醇,附加值约 2000 元,大大失去与汽油的竞争能力。因此,随着燃料酒精计划的实施,如何高效节能地制备燃料酒精已成为一个迫切需要的课题。目前制备无水酒精的方法主要有生石灰脱水法、萃取蒸馏法、真空蒸馏法、离子交换树脂法、恒沸精馏法、盐溶精馏法、无水硫酸钙法、作物吸附法、分子筛法以及膜分离法等。其中,作物吸附法、分子筛法和膜分离法作为新型的方法,具有良好的发展前景,已经在实践中得到了应用。分子筛吸附法也是近20年来发展起来的方法,它在工业上已经有大规模应用。分子筛法与其他方法相比主要具有以下特点: (1)能耗较低。在没有考虑与其他过程集成从而进行能量综合利用的前提下,能耗少于560KJ/L。(2)操作简便。(3)可以全过程采用自动化控制,劳动强度小。(4)整个过程中没有使用任何有毒化学物质。(5)产品质量高。分子筛法自动化程度高,劳动强度小,同时产品质量好,但再生时能耗较大,因而导致整体成本略有上升,适合于大规模的工业化生产,通过规模经营减少其对总成本的影响。综上所述，运用分子筛法制备无水乙醇的市场前景是非常可观的。第二节 可行性研究化工设计-年产 10000 吨车用无水酒精项目 6/14/2018- 6 -一、项目战略以及项目范围：以工业酒精为原料，用分子筛法生产车用无水酒精，年产 10000 吨。二、市场及成品的销售概括：市场研究：政府大力地推动燃料酒精研究计划，石油愈发紧缺，现有市场的车用无水酒精供应相对不足，价格比较昂贵。因此，只要能生产出质优价廉的产品，必将需求很大，无须担心产品销售。进入国际市场的前景：国际上很多国家已经在大力推行车用酒精计划，比如日本、巴西、美国等，并且其实践证明，车用酒精的应用是可行的，无论对国民经济还是对环境的保护，都有巨大的积极作用。这些国家走在新型汽车燃料的前列，随着汽车技术的发展，车用酒精的应用必将是越来越广泛的，因此此项目进入国际市场的前景是光明的。三、原材料及主要设备供应：原料：工业酒精，水，空气。以上原料为基础化工原料，可保证大量稳定供应。主要设备：换热器，竖直列管式冷凝器，分子筛，水平盘管式蒸发器，竖直列管式过热器，真空泵。这些设备要从经济性，先进性、操作维修方便性等方面考虑选用。四、建厂条件及厂区选址：建厂要求：（1）地理环境：良好的地形、地貌、地质，水文等。（2）气候条件: 气候条件良好，适合生产操作，较少发生严重自然灾害。（3）基础设施：完善的供电供水、交通运输、通讯网络、市政建设及生活设施。（4）人力资源：劳动力资源丰富而廉价，高校科研力量集中。（5）地域选择：尽量接近原料和目标市场，降低费用，选择低价的地皮。（6）环境保护：远离市中心，远离居民区，尽量减少污染的影响。综合以上条件及珠三角地区的实际情况，可落址广州永和开发区。五、项目工程及工艺：详见后面说明六、环境保护：三废情况(1) 废气化工设计-年产 10000 吨车用无水酒精项目 6/14/2018- 7 -再生过程前期酒精蒸汽冷凝回收,后期为脱附热空气。过程中的污染物为不能被全凝器冷凝的不凝性气体。(2) 废渣在生产过程中,无废渣排出。若再生不当,可致使分子筛劣化报废,报废分子筛可送水泥厂使用。(3) 废液主要为系统冷却水,没有含醇废水排放。七、企业组织和管理方式、人力资源：1.组建项目实施工作领导小组，做好项目实施前的各项准备工作。2.考察厂址是否符合项目要求，审定基建图纸，选定施工企业，订立施工合同。3.确定工艺与设备的实施方案并选定设备供应厂家，签订设备合同。4.制定人员培训上岗计划并实施培训。 5.确定设备调试时间及投产时间。八、项目建设进度安排：项目工程施工周期约为 10 个月,设备应于调试期完成制造、验收工作。调试期约为 2 个月，总的项目建设期约为 12 个月。第三节 技术经济指标分析1项目成本估算初始投资：项目名称 项目成本/万元土建工程总费用(含征地及绿化费用) 4 万平方米2500 元/平方米10000 万元基建生产厂房及其他固定投资 1500设备投资 1200施工管理费 50合计 12750表 1. 项目初始投资费用年运行费用：项目名称 项目成本/万元原材料费 3300动力费 228人员福利工资 43设备检修费 10设备折旧 114行政管理费用、辅助材料费 200合计 3895表 2. 项目年运行费用（1（ 原材料费：本工艺生产 1 吨 99.5无水乙醇,原料消耗情况为 95 %酒精化工设计-年产 10000 吨车用无水酒精项目 6/14/2018- 8 -1.101.18t ,按 95 %乙醇 3000 元/t ,总成本为3000*10000*1.13300 万（2（ 动力费：平均电耗为 380 kW/t，总 380 kW/t *10000t*0.6 元/KW228万（3（ 人员福利工资：20 人1800 元/月/人12 月/年43 万元/年（4（ 设备检修费：约为 10 万元/年（5（ 设备折旧：设设备残值为：1200 万元5%=60 万元, 设备使用寿命为 10年,则年折旧费为:(1200-60)/10=114 万元/年（6） 其他费用：包括行政管理费，辅助材料费等共约 200 万元。2项目年收益10000 吨/年6200 元/吨=6200 万元/年3项目可行性分析由表可得，该项目初始投资为 12750 万元，年运行费用为 3895 万元，年收益为 6200 万元，每年净收益为 2305 万元。设项目投资预期收益率为 10%，项目寿命期为 10 年。由此可确定以下技术经济学指标：(1) 投资回收期（静态，动态）项目静态回收期=12750/2305=5.5 年项目动态回收期 = =7.06 年)1lg(/iAIt)1.0lg(235/7(2) 项目净现值年份项目(单位:万元) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10现金流入 0 6200 6200 6200 6200 6200 6200 6200 6200 6200 6200现金流出 12750 3895 3895 3895 3895 3895 3895 3895 3895 3895 3895净现金流量-12750 2305 2305 2305 2305 2305 2305 2305 2305 2305 2305NPV=-12750+2305/(1+0.1)+2305/(1+0.1)2+2305/(1+0.1)3+2305/(1+0.1)4+2305/(1+0.1)5+2305/(1+0.1)6+2305/(1+0.1)7+2305/(1+0.1)8+2305/(1+0.1)9+2305/(1+0.1) 10=1410 万元0所以该项目可行。(3) 项目内部收益率由计算可得, 当 i=0.13 时,NPV=431.12 元i=0.14 时,NPV=-241.55 元内插法计算得 i*=0.135+431.12/(431.12+241.55)(0.14-0.13)=0.157由此可得 内部收益率项目预期收益率故由内部收益率法可得该项目可行。化工设计-年产 10000 吨车用无水酒精项目 6/14/2018- 9 -4结论本项目具有投资回收期不长，前景广阔的特点，必将产生良好的经济效益和社会效益，是当前投资的理想选择。第二章 工艺流程设计第一节 工艺流程的选择在设计时工艺流程选择应遵循以下三个原则：（1） 所选的流程首先要在经济上合理，有良好的经济效果；（2） 必须保证产品能达到所规定的质量；（3） 在保证质量的情况下，采用先进的技术，力求使生产过程简化 ，且方便管理。为了使所选择的流程既能达到一定技术水平，又能运转可靠，需结合下列具体条件对所选择的典型流程进行修订：（1）根据工厂工人技术水平，采取适当措施保证生产过程能顺利运转，特别是像蒸煮糖化，蒸馏那样的连续生产过程；（2）根据投资情况和仪器仪表供应情况，以及工厂的使用和维修水平，适当配备；流动的自动控制。（3）工艺流程中对淀粉质原料的品种差异能考虑较大的灵活性。第二节 工艺流程图化工设计-年产 10000 吨车用无水酒精项目 6/14/2018- 10 -第三节 无水酒精生产工艺简介无水酒精的制造与一般酒精制造方法不同,它不能用普通的精馏方法精馏出来,因为酒精水混合物在酒精成分达 97.2%(v/v) 时达到它们的共沸点78.15,此时汽、液两相中的酒精含量相等,都是 97.2%(v/v),所以采用普通的精馏方法无法生产出超过 97.2%(v/v)的酒精,因此为了提高酒精浓度,去除多余的水分,则需要采用特殊的脱水方