1设计初步设计说明书

1、2012“中国-三井化学杯”第六届大学生化工设计竞赛第二篇初步设计说明书团队成员：郑美琴、刘晓晶、陈建煌、肖志凯、林伟彬指导：郑辉东、赵素英、李晓2年利用碳四 60 万吨芳构化工厂设计目录第一章 总说明151.1 项目概况151.2 设计依据151.3 工艺特点15规格及方案151.41.5 主要物料规格及消耗191.6 主要品防护201.7 全厂综合技术指标21总图22第二章2.1 设计依据和设计原则222.2.1 设计依据222.2.2 设计原则232.2 设计范围232.3 厂址概况232.4 总厂平面布置242.4.1 厂区总体布局概述242.4.2 厂前区252.4.3 生产区262

2、.4.4 储运区262.4.5 辅助生产区272.4.6 各物面积指标282.4.7 总平面布置各项技术指标2932012“中国-三井化学杯”第六届大学生化工设计竞赛2.5 厂内交通设计302.6 厂内绿化设计302.7 竖向设计31第三章 原料、辅助材料供应与策略313.1 原料及辅助材料采购313.2 原料标准33. 343.33.3.1 概述343.3.2 波特五力分析35策略的制定373.3.3第四章 工艺方案及流程模拟394.1 工艺技术方案选择394.1.1 概述394.1.2 现有芳构化技术概况404.1.3 分离技术424.1.4 工艺技术方案的选择及论证444.2 工艺流程设

3、计与模拟464.2.1 工艺流程简介464.2.2 反应-再生工段484.2.3 芳烃处理工段574.2.4 尾气制氢工段61第五章 换热网络集成技术与节能工艺645.1 概述645.2 换热网络设计任务645.2.1 设计概述与原则644年利用碳四 60 万吨芳构化工厂设计5.2.2 物料流股提取655.2.3 确定热量目标665.3 换热网络设计715.3.1 总费用最少换热网络设计725.3.2 最少换热面积换热网络设计765.3.3 实际换热网络初步设计78第六章 物料和热量衡算816.1 物料衡算816.1.1 各工段物料衡算816.1.2 各单元物料衡算886.2 能量衡算886.

4、2.1 各工段能量衡算886.2.2 各单元能量衡算93第七章设备设计和选型947.1 全厂设备概括947.2 芳构化反应器-再生器设计和选型947.2.1 概述947.2.2 反应机理947.2.3 反应器-再生器设计957.3 塔设备设计977.3.1 工艺设计结果987.3.2 机械设计结果997.4 换热器设备设计1017.4.1 概述10152012“中国-三井化学杯”第六届大学生化工设计竞赛7.4.2 设计条件1017.4.3 设备选型结果1017.5 膜分离装置的设计1047.5.1 膜分离概述1047.5.2 膜分离原理1047.5.3 膜分离性能评述1057.5.4 流程简述

5、1067.5.5 膜分离装置1067.5.6 中空膜式膜组件的选择1087.5.7 气体膜分离流程1097.5.8 膜技术参数表1107.5.9 膜分离装置示意图111第八章车间布置及配管工艺1128.1 车间布置1128.1.1 设计依据1128.1.2 设计基础材料1128.1.3 车间布置原则1128.1.4 车间划分概述1138.1.5 混合 C4 芳构化单元车间布置1138.1.6 车间布置图1158.2 配管工艺1208.2.1 设计依据1208.2.2 管路设计原则1218.2.3 管路敷设原则1218.2.4 管道敷设方式1226年利用碳四 60 万吨芳构化工厂设计8.2.5

6、管道设计123第九章 自动及仪表1259.1 设计依据1259.2 DCS系统1259.2 .1 离心泵的1269.2 .2 换热器的1279.2 .3 精馏塔的1289.2 .4 主反应器的. 1309.3 ESD 紧急停车系统131第十章空压站13310.1 设计依据13310.2 设计原则13310.3 空压站13310.3.1 工艺用压缩空气13410.3.2 仪表用压缩空气13510.4 空气压缩机135第十一章分析化验13711.1 设计依据13711.2 设计原则13711.3 中心化验室的任务13711.4 化验中心主要分析化验项目13711.4.1 原料检测138检测1381

7、1.4.211.5 主要分析仪器设备14172012“中国-三井化学杯”第六届大学生化工设计竞赛11.6 化验室布置143第十二章 供热14412.1 概述14412.2 设计标准与规范14412.3 需要蒸汽的设备14412.4 需要气的设备14512.5 供热系统配套设施14512.5.1 安全阀和泄压阀14512.5.2 循环管14612.5.3 蒸汽母管146第十三章 给排水工程14713.1 概述14713.2 设计依据14713.3 设计原则14713.4 给水系统14813.4.1 工业生产给水系统14813.4.2 生活给水系统14813.4.3 消防给水系统14813.5 排

8、水系统14813.5.1 生活排水14913.5.2 降雨排水14913.5.3 生产排水149第十四章 供电与通信工程15014.1 设计范围15014.2 设计依据1508年利用碳四 60 万吨芳构化工厂设计14.3 设计原则15014.4 供配电系统15114.5 变电所和配电间布置方案15214.5.1 变电所布置方案15214.5.2 配电装置的布置15314.6 应急情况15314.7 电气系统保护15414.7.1 防静电保护15414.7.2 继电器保护15414.7.3 保护接地15514.8 防雷保护系统15514.9 电信工程156方案设计15714.9.114.9.2

9、广播站15714.9.3 互联网15814.9.4 火灾自动系统15814.9.5 电信电路敷设158第十五章 土建15915.1 概述15915.2 设计依据15915.3设计范围15915.4 厂区地理情况16015.4.1 气候特点16015.4.2 地理条件与地质灾害16092012“中国-三井化学杯”第六届大学生化工设计竞赛15.5 结构工程16015.5.1 设计原则16015.5.2 设计标准16115.5.3 设计方案16115.6 辅助设施的建设16215.6.1 安全疏散16215.6.2 厂区物的防火、抗爆设计163第十六章 罐区16416.1 设计依据16416.2 罐

10、区概况16416.2.1 混合芳烃储罐16416.2.2 PSA 氢气储罐16516.2.3 混合 C4 原料储罐16516.2.4 膜分离氢气16616.3 罐区建造与施工16616.4 储罐区安全16716.4.1 罐区存在的安全隐患：16716.4.2 本设计中提出如下的安全措施：167第十七章 消防16917.1 概述16917.2 设计依据16917.3 设计原则17017.4 设计范围17017.5 建设项目中、因素分析170性分析17017.5.1 主要物质10年利用碳四 60 万吨芳构化工厂设计17.5.2 生产的火灾分类及耐火等级17117.6防火设计17217.6.1 厂区

11、防火防爆17217.6.2 储罐区防火防爆17317.7 消防系统17417.7.1 稳高压消防水系统17417.7.2 水消防系统17417.7.3灭火系统17617.7.4 干火系统17617.7.5 火警探测系统17717.7.6 火警防灾系统17717.7.7 安全技术措施178第十八章 维护与维修17918.1 概述17918.1.1 TPM 的定义17918.1.2 TPM 的特点17918.1.3 设计原则18018.2 设备维护18018.2.1 主要内容18018.2.2 设备维护的三级保养制18018.3 设备维修18218.3.1 维修体制的确定18218.3.2 设备维

12、修的内容183第十九章劳动安全与工业卫生184112012“中国-三井化学杯”第六届大学生化工设计竞赛19.1 劳动安全卫生执行的标准、规范18419.2 生产过程中有害因素分析18519.2.1 混合碳四18519.2.2 氢气18519.2.3 苯18519.2.4 甲苯18619.2.5 二甲苯18619.3 安全防范措施18719.3.1 安全防范意识18719.3.2 基本对策18719.3.3 防火、防爆对策措施18819.4 劳动卫生对策措施18919.4.1 基本对策18919.4.2 防尘措施18919.4.3 防毒、防窒息对策措施18919.4.4 防噪声对策措施18919

13、.5 其它安全防范措施19019.5.1 防灼伤19019.5.2 防辐射危害19019.5.3 防静电危害19019.5.4 防腐蚀危害19019.6 消防与急救19119.7 工业卫生192第二十章 环境保护19320.1 厂址与环境现状19312年利用碳四 60 万吨芳构化工厂设计20.2编制依据及采用标准19320.2.1 环境保律19320.2.2 环境质量标准19420.2.3 排放标准19420.3 主要污染物、污染源分析19420.4 污染防治措施19520.4.1 废气污染防治措施19520.4.2 废液污染防治措施19620.4.3 废渣污染防治措施19720.4.4 噪声

14、污染防治措施19820.5 厂内绿化198第二十一章 采暖通风与空气调节20021.1 设计标准与依据20021.2 设计范围20121.3 设计目标20121.4 设计方案20121.4.1 采暖方案20121.4.2 通风方案20121.4. 3 采暖通风设计节能措施202第二十二章 工厂组织与劳动定员20422.1 企业20422.2 管理体制和组织机构204职能说明20522.322.4 工厂编制与定员206132012“中国-三井化学杯”第六届大学生化工设计竞赛22.5 管理机制20822.5.1 经营管理20822.5.2 技术管理20822.5.3 人力管理20922.5.4 物

15、流管理20922.5.5 信息管理20922.5.6 安全与环保管理20922.6的来源和培训210第二十三章 节能21123.1 节能措施综述21114年利用碳四 60 万吨芳构化工厂设计第一章总说明1.1 项目概况本项目的目标是为某一烃化工综合企业设计一座年利用 60 万吨混合C4 综合子系统。子系统主产混合芳烃和氢气，年产混合芳烃 35 万吨,氢气 14 万吨。项目位于福建省漳州市古雷园区。项目总投资 5.5 亿元，固定资产 2.9 亿元。计划由总厂出资 0.5 亿元。剩余 5 亿元从筹资。1.2 设计依据2012 年“中国-三井化学杯”第六届大学生化工设计大赛指导书；福建漳州古雷区域发

16、展建设；福建省“十二五”建设海峡西岸先进制造业基地专项；、等相关政策。1.3 工艺特点本项目为以炼厂催化裂化的联产物 C4 为原料，以Ga/HZSM-5 为催化剂，在移动床进行芳构化反应，反应物经一系列换热后进入汽液分离，液体进行脱丁烷塔，可得到混合芳烃。气体先分离出氢气后进行水蒸气转换氢气。制氢工段，富气先经过中空膜分离出芳构化工段产生的氢气，该氢气的纯度达到 97%，为芳构化临氢条件的氢源和为总厂后续混合芳烃进一步处理（歧化和异构化）提供氢源。为了进一步利用富气，往膜分离后的重组分通入一定量的水蒸气进行转换制氢气，再经过变压吸附得到 99.9%的氢气，为后续总厂加氢裂化的氢气来源或出售。1

17、.4规格及方案152012“中国-三井化学杯”第六届大学生化工设计竞赛表 1-1混合芳烃规格16项目质量指标品级优等品外 观无色至浅黄色透明液体密度（g/cm3）0.89辛烷值110氧含量 mol%无非芳烃w%500ppm硫w%1ppm氮w%1ppmH2Omol%0.918BENZE-01mol%18.56TOLUE-01mol%49.96P-XYL-01mol%5.055M-XYL-01mol%6.597O-XYL-01mol%11.81C5H10mol%29 ppmC6H12mol%432 ppmC7H14mol%0.236C8H16mol%0.133C9H12mol%5.087C10H1

18、4mol%1.598年利用碳四 60 万吨芳构化工厂设计表 1-2PSA 氢气规格17项目质量标准氢气分类工业氢 GB/T3634-1995氢气 v%99.9%（优等品）Mpa5.0温度40CH4v%0.10CO+CO2v%10ppmH2Sv%1ppmC2H6v%0.00C3H8v%0.00C4+v%0.00C5+v%0.00H2Ov%0.00SULFO-01mol%1 ppmCH4mol%0.2 ppmC2H6mol%0.5 ppmC3H6mol%0.6 ppmC3H8mol%0.7 ppmC4H10mol%1 ppmC4H8mol%1 ppm2012“中国-三井化学杯”第六届大学生化工设计

19、竞赛表 1-3膜分离氢气规格表 1-4方案备注： 详细生产规模和规格的确定请见可行性分析报告。18名称规格产量（万吨/年）国内市场价格（万元/吨）国内市场价格预期（万元/吨）混合芳烃一等品34.840.80.9-1氢气GB/T3634-1995（优等品）8.74.54.5-4.6工业氢4.721.9-2.1项目质量标准用途循环氢气和总厂需求氢气v%97atm1温度40CH4v%1.85CO+CO2v%0H2Sv%1ppmC2H4v%0.0118C2H6v%0.0187C2H6v%0.52C3H8v%0.53C4+v%0.076C5+v%0.00H2Ov%0.00总计100总计v%100年利用碳

20、四 60 万吨芳构化工厂设计1.5 主要物料规格及消耗本厂设计中主要物料消耗及其规格如下：表 1-5主要物料规格及消耗19序号项目用量/（t/a）单价/含税（万元/t）总价/万元一原料1混合碳四6000000.49294000合计294000二催化剂1Ga/HZSM-51000002.52500002CNA4210.1925100003CNA193B1.03454CNA2111.0775CNA3650.3946CNA6560.034小计554000三、动力、冷却剂备注：按每年耗用量计算1低压蒸汽9287.9760.018167.182高压蒸汽-0.06-3工艺软水8400000.0018404

21、空气-5冷却水23325000.0000246.656办公、生活用水3650000.000027.37电（：度/ 天）246000.7 元/ (kW/hr)628.538污水处理496347.85 元/t248.17小计1937.83合计555937.832012“中国-三井化学杯”第六届大学生化工设计竞赛1.6 主要品防护本套工艺装置涉及化学品为：氢气、甲烷、1-丁烯、顺式 2-丁烯、正丁烷、异丁烷、苯、甲苯、二甲苯等，其主要品信息见表 1-6。表 1-6主要品信息1.7 全厂综合技术指标20熔点/沸点/闪点/自燃温度极限（v/V）%毒性火险类别品下限上限氢气-259.2-252.8-400

22、474.2甲甲烷-182.5-161.5-1885385.315甲1-丁烯-185.3-6.3-80-1.610微毒甲顺式2-丁烯-1391-73-1.69.7微毒甲苯5.53380.099-13.112.26301.337.9甲甲苯-94.99110.61576331.38甲乙苯-94.98136.19-0.996.7甲对二甲苯13.26138.35-1.16.6甲邻二甲苯-25.17144.41-1.16.4甲间二甲苯-47.40139.10-1.16.4甲年利用碳四 60 万吨芳构化工厂设计表 1-7主要技术指标21序号项目名称数量1设计规模万吨/年352年操作日小时/年80003原料及

23、辅助材料消耗万吨/年604工厂面积亩115.55总定员人2876项目总投资万元54115.116.1固定资产投资万元27882.066.2建设期借款本息偿还万元120486.3资金万元16285.547主要财务评价指标7.1年销售收入万元7655007.2年均总成本费用万元5863267.3年均总利润总额万元72522.57.4年均销售税金万元130547.5平均投资利润率%134.027.6平均投资利税率%1977.7投资回收期年3.592012“中国-三井化学杯”第六届大学生化工设计竞赛第二章总图2.1 设计依据和设计原则2.2.1 设计依据化工企业总图管理规定原化工部文件GB 50016

24、-2006GB 50489-2009GB 50187-93GB 50160-2008 SH T3053-2002设计防火规范 化工企业总图设计规范工业企业总平面设计规范石油化工企业设计防火规范石油化工企业厂区总平面布置设计规范2.2.2 设计原则（1）工厂总平面布置应满足生产和要求；（2） 工厂总平面布置应满足安全和卫生要求；（3） 工厂总平面布置应为施工生产创造有利条件（4） 工厂总平面布置必须贯彻节约用地和节约原则；（5）工厂总平面布置应考虑周围环境和各种自然条件的影响；（6) 工厂总平面布置应考虑工厂发展建设的可能性问题。2.2 设计范围本章内容主要介绍厂区总平面布置图、厂内交通设计及厂

25、区绿化。2.3 厂址概况本厂厂址选择在福建省古雷开发区，古雷地处厦门和汕头两个特区之间，北承长三角圈，南接珠三角群，与隔海相望，具有明显的对台地缘人缘优势以及区域协作优势，是福建省确定的两大22产业基地年利用碳四 60 万吨芳构化工厂设计之一，古雷港开发区面积 278 平方公里，其中产业园区面积 116平方公里，为产业区、港口及物流仓储区、大型公共罐区和装备制造项目区、预留发展区、区等六个功能组团。厂址详细说明请见可行性分析研究第一章第五节。2.4 总厂平面布置2.4.1 厂区总体布局概述在总厂平面布置过程中，应满足总厂布置“区域化，规范化，人性化，美观化”的理念。工厂的总平面布置，是根据工厂

26、的生产性质、规模、生产过程的组织及特点，在已选定的厂址上，对主要生产工艺设施、辅助生产设施及办公生活设施等所进行的总体设计，并全面地解决它们互相间的协调问题。图 2-1 厂区总平面布置图232012“中国-三井化学杯”第六届大学生化工设计竞赛本厂区总体布局为一矩形，东西方向长为 335m，南北方向宽为 230m，总面积约为 77000m2，厂址北门面向城区，因此北门为主要人流通道，南面靠近石化下游项目区，有助于原料及的，厂区四周均有绿化带，的同时也美化了环境。本厂区采用布置，按功能性质区分，主要分为厂前区、辅助生产区、生产区、储运区四大块。各生产区在安全规范的前提下实行紧邻布置，最大程度上的缩

27、小了个功能区之间的距离，缩短了物料输送距离，节省了材料及土地面积，降低了成本。厂前区位于东北角，靠近北门。生产区位于厂内中西部位，辅助生产区则位于生产区的北部及东部，紧绕生产区，并把生产区和厂前区隔开，保证生产的安全。储运区则位于生产区的南面，同时以绿化带隔开，既方便原料和的存放，又能保证储运区的安全。图 2-2各功能区分布示意图2.4.2 厂前区依照化工企业总图设计规范规定，行政办公及生活服务设施应布置在厂区主要人流出，宜位于厂区全年最小频率风向的下风侧，且环境洁净的24年利用碳四 60 万吨芳构化工厂设计地方；同时群体的组合及空间景观宜与周围的环境相协调；宜设置相应的绿化、美化设施和停车场

28、。行政办公楼位于厂区的东北角，面向着北面的古雷城区，正对着北大门。于风玫瑰图中可以看出，古雷常年以东北风为主导，办公楼正处于上风区，均符合规范要求。整个行政办公楼又细分为接待区、办公区、会议区、研发区。行政办公楼前为一广场，中间设一喷泉景观，两旁均有花圃、草坪，由一条穿越草坪的卵石人行道连接办公楼正大门，为行政提供一个良好的工作条件。行政楼西面靠近南北主干道有一大型停车场，为管理及工人提供方便的泊车场所。生活区包括员工食堂、宿舍、医务室及操场则紧邻布置在办公楼的南侧，减少了员工上下班的行走路程，且生活区布置紧密，自成一个区域，着中心的凉亭小院，为员工提供一个休息聊天的好场所。2.4.3 生产区

29、依化工企业总图设计规范规定，生产上有紧密的物、生产装置应集中布置，会散发可燃气体的生产装置应布置在全年最小频率风向的上风侧，并避开集中活动场所。生产区主要位于厂区的中西部，处于全年最小频率风向的上风侧，其中生产区的北面及东面被辅助生产区包围，有利于生产上的便利。南面则为原料和储存区，节省了管道距离，方便物料的。生产区与各区之间均有绿化带与之隔开，以确保生产的安全。本生产区主要按照生产流程布置，分为碳四芳构化单元和富气制氢单元。其中碳四芳构化单元又细分为芳构化反应工段，催化剂再生工段及预处理工段，尾气制氢单元又细分为气体转化工段，CO 中温变换工段及最后的 PSA 提纯工段。各单元内主要生产装置

30、按生产流程顺序合理紧密布置，不仅有利于生产管理和统一调控，而且有利于施工和检修。制氢单元则按生产流程布置在芳构化单元后方。252012“中国-三井化学杯”第六届大学生化工设计竞赛2.4.4 储运区依设计防火规范规定，甲类储罐区应布置在厂区边缘相对的安全地带，并设置在全年最小频率风向的上风侧；且储罐区需设置高度不小于 1m的不燃烧体实体；罐区内的罐体布置不应超过 2 排；罐间距离应大于 0.6D；储罐与防火堤之间的距离应不小于储罐高度的一半。本厂储运区位于厂区内的西南角，全年最小频率风向的上风侧，又靠近生产区，方便。由于所储存属于甲类物质，各个储罐间的间距设置为 0.8D，储罐区设有 1.5m

31、的实体，其耐火时间大于 3 小时，罐区与间距设置为储罐高度的 0.6 倍，均符合防火规范，能够有效减少泄露事故的污染范围。同时各物料存放，防止起火时的。罐区内地面应设计规范采用防爆地面，防止金属或硬质物体撞击产生火花，一般是在混凝土地面上加一层硬化剂。抗静电、防火花地面硬化剂地面是特殊矿物骨料混凝土地面硬化剂，该骨料显示良好的电导性和耐磨性，添加特殊外加剂，在混凝土初凝时，干撒在基面上，采用机械抹光施工，经整体后形成坚硬耐磨层。液体储罐均设有液位计、表、安全阀、温度计及系统和高高液位自动连锁切断进料措施，防止储罐泄露。储罐区旁有设有一装卸台，便于及原料的装卸及，装卸台旁有称重台，便于罐车计量。

32、图 2-3罐区详细布置图26年利用碳四 60 万吨芳构化工厂设计2.4.5 辅助生产区辅助生产区包括中心、化验室、研发室、维修中心、总配电室、公用工程站、污水处理站及消防站。辅助生产区主要为生产区服务，宜生产区布置，使效率最大化，同时应把握好距离，保障安全。依设计规范规定，总变电所应靠近厂区边缘地势较高地段，便于高压线的进线和出线，本厂区总变电室位于中部靠北边缘，工作覆盖范围包括全厂，且位于可燃气体散发区全年最小频率风向的上风处，符合安全规范，提高安全系数。中心位于整个厂址的中心地带，靠近生产区，是全厂自动的中心，负责生产区的生产状况，其靠近生产区设备一侧的外墙为密闭式且整个中心采用抗爆型结构

33、，以保障其安全性。同时中心与生产区用树木带隔开，避免生产区的噪音污染。化验室、研发室与中心紧密，故布置在一起。消防设施包括消防站、消防水池及遍布全厂的消防栓，消防站紧邻最的生产区，且借助厂内的环形道路，能在事故发生的第一时间畅通无阻的到达事故区。2.4.6 各物面积指标表 2-1各物面积指标27项目面积/m2厂前区行政办公楼2543停车场203员工工食堂432员工宿舍477医务室477篮球场310门卫30小计44722012“中国-三井化学杯”第六届大学生化工设计竞赛2.4.7 总平面布置各项技术指标表 2-2 总平面布置各项技术指标28项目数量厂区占地面积77000 平方米建构筑物占地面积3

34、4856 平方米道路用地面积25652.9 平方米出个数4 个辅助生产区总配电室754中心819化验室645研发室645消防站721消防水池849公用工程站929维修中心904催化剂仓库307污水处理站840小计7413储罐区芳烃储罐区5134碳四原料储罐区3331氢气储罐区3809小计12274生产区芳构化车间5124制氢车间5573小计10697发展用地7298小计7298年利用碳四 60 万吨芳构化工厂设计2.5 厂内交通设计厂内有东西主干道和南北主干道各一条，宽度 12 米，转弯半径 15 米。并设置环厂次级道路，宽度 9 米，转弯半径 12 米，方便防车的畅通无阻。本厂道路设计主要采

35、取人流与货流和物资，且保证消布置，共设有东西南北四个大门，正门为北门，主要供员工进出，然后从东门出去。南门位于装卸台附近，主要用于原料和的。罐车主要沿着东西主干道从北门出。物流道路与人流道路并不交集，提高了安全系数。图 2-4人车分离示意图29绿化面积9360 平方米围墙长度1130 米系数45.26%厂区利用系数78.58%绿化系数12.2%2012“中国-三井化学杯”第六届大学生化工设计竞赛2.6 厂内绿化设计厂内绿化带不仅能，还能美化环境，防尘，防噪。本厂充分利用非地段及零星空地进行绿化，在满足生产、检修、安全、卫生及防火要求下，避免与物，构筑物的布置相互影响。本厂绿化面积达 9360

36、平方米，绿化系数达标，符合规范要求。绿化植物采用当地适宜生长的法桐为主。能够形成浓厚的绿化带，给职工的生活、办公带来良好环境。2.7 竖向设计根据设计规范，竖向设计应充分考虑场外道路，合理确定厂区内场地、道路和建构筑物的设计标高，满足装置间相互、地上管线敷设和货物要求，并为其创造良好条件；在满足各项工程技术要求的前提下，因地制宜，使场地设计标高尽量与自然地形相适应，以减少土石方工程量；尽量为场地雨水排放创造有利条件。厂区标高的确定，拟建装置区场地地势平坦。本厂竖向设计采用平面布置方式，厂区内场地设计标高根据现有地形合理确定，确保满足生产装置、管线、道路和场地的布置要求。30年利用碳四 60 万

37、吨芳构化工厂设计第三章原料、辅助材料供应与策略3.1 原料及辅助材料采购（1） 混合 C4采用Cyclar 工艺,移动床反应 Ga/HZSM-5 催化剂对混合 C4 原料纯度要求不CO2、H2O高，另外该催化剂对硫、氮化物及不敏感，因此原料不需要精制。因此可直接利用总厂装置精制的混合 C4 直接作为芳构化反应器的进料。（2） 辅助材料a) 芳构化反应催化剂本厂选择 Ga/HZSM-5 沸石筛作为芳构化反应的催化剂。其中，由大连生产的 HZSM-5 沸石筛催化剂，再由该公司经过 Ga龙泰科技发展改性，即可得到 Ga/HZSM-5 沸石筛。价格仅为国外催化剂的 70%，进行芳构化的催化剂损耗亦较小

38、。故本项目拟定向大连龙泰科技发展Ga/HZSM-5 沸石筛。b) 转化炉轻烃与水蒸气制氢催化剂本厂采用 Z413W 催化剂作为转化炉轻烃与水蒸气制氢的催化剂。可向山东齐鲁科力化工Z413W 催化剂。该公司长期生产 Z413W 催化剂，制得的催化剂具有许多优点：具有优良活性和活性稳定性；具有很高的机械强度和结构稳定性；采用异型化结构设计，提高催化剂几何表面及表观活性，降低床层阻力。转化炉轻烃与水蒸气制氢中，该催化剂性能指标达到了国际先进水平，在国内处于技术领先地位，而且价格实惠。c) 中温变换器制氢催化剂本设计采用的是 FBD 型 CO 高温变换催化剂。FBD 型 CO 高温变换催化剂是福州大学

39、化肥催化剂工程研究中心研制的适用于低汽气比、节能流程的高温变换催化剂。它是一种非铜促进的低汽气比、低铬型高变催化剂。与传统的高变催化剂相比，该催化剂具有低温转化率高、低汽气比、低铬、耐硫性强、机械强度高和使用长等特点。312012“中国-三井化学杯”第六届大学生化工设计竞赛目前，国内炼化企业的制氢装置中变反应器采用 B113-2 型催化剂是比较多。但是 B113-2 型催化剂在其升温还原过程中反应剧烈，其反应器床层温度不易控制，稍有不慎即可造成中变反应器催化剂床层飞温，催化剂烧结甚至烧毁，这就给中变反应催化剂的使用带来一定的。FBD 型催化剂比 B113-2 型催化剂具有更高的低温活性和热稳定

40、性。在低汽气比条件下，FBD 催化剂比传统型催化剂和国外同类型催化剂具有更好的低温性和热稳定性。工业应用表明 FBD 催化剂能适应低汽气比的节能工艺流程，抗副反应能力极强，活性下降不明显，节能效果显著。更重要的是 FBD 型催化剂由福州大学自产，近水楼台先得月，对催化剂的使用方法和性能维护都有独到的优势。FBD 型 CO 高温变换催化剂的特点如下：表 3-1FBD 型 CO 高温变换催化剂的具体参数32项目内容数值催化剂外观（mm）9×56形状平面圆柱体物理性质堆密度（kg/l）1.65-1.7径向强度（N/cm）220比表面（m2/g）37磨 耗（%）7.0孔容 (mL/g)0.1

41、59化学组成Fe2O3（%）80Cr2O3（%）3烧失重（%）10S（%）50-100ppm年利用碳四 60 万吨芳构化工厂设计3.2原料标准表 3-2原料标准表3.33.3.1 概述迈克尔·波特指出，一个行业中的竞争，不只是在原有竞争对手之间进行，而是存在着五种基本的竞争力量，即潜在进入者、替代品的竞争、买方讨价还价的能力、供应商讨价还价的能力和现有竞争者之间的竞争。这五种基本竞争力量的状况和综合强度，决定着行业的竞争激烈程度。为帮助企业更好地发展，更游刃有余地在竞争激烈的市场中生存，需要深入分析本项目所处的竞争环境，制定策略，使利润最大化。33原料组成质量分数%C3H80.43C

42、3H60.1i-C4H1034n-C4H108.3l-C4H813.59i-C4H817.45t-2-C4H814n-C5H122.16c-2-C4H89.97适用条件运行温度（）350-460空速（h-1）600-13002012“中国-三井化学杯”第六届大学生化工设计竞赛图 3-1行业竞争关系示意图3.3.2 波特五力分析下面用波特五力分析模型来分析混合 C4 芳构化行业及其领域内的战略方针。1行业内现有竞争者的竞争行业内现有竞争者的竞争这里的竞争者一方面指的是现有的中国芳构化法芳烃和氢气的厂商，一方面还指催化重整的芳烃厂商及裂解的芳烃厂商。石油化工大部分行业中的企业，相互之间的利益都是紧

43、密在一起，同时又是相互竞争的。作为企业整体战略一部分的各企业竞争战略，其目标都在于使得的企业获得相对于竞争对手的优势。现有企业之间的竞争常常表现在价格、介绍、售后服务等方面，其竞争强度与许多因素有关。据 Facts 全球能源公司的显示，亚洲芳烃产能正在缓慢增长，预计到 2016 年前亚洲芳烃产能将在当前的基础上增加约 26%，其中中国将占据新增产能的 59%。中国国内两大芳烃项目已于 2009 年投产，包括福佳大化开启了 110 万吨/年芳烃体（30 万吨/年苯和 80 万吨/年二甲苯）；中海油开启了惠州 156 万吨/年芳烃二甲苯）。体（36 万吨/年苯、20 万吨/年甲苯和 100 万吨/

44、年总体上看，现今市场低碳烃类或液化石油气选择性地转化成 BTX 芳烃在国34年利用碳四 60 万吨芳构化工厂设计内比较少。轻烃芳构化国外已经发展成熟，在国内是一个正在开发中的技术，但发展较快。同时其他方法如催化重整及裂解制得的芳烃毕竟还是占有的优势。行业内现有竞争者的竞争是本项目主要的威胁。2供应商的讨价还价能力芳构化技术原料为混合 C4 原料，生产出附加价值高的混合芳烃。本设计芳构化企业将依托于一个石油化工综合企业，即腾龙芳烃公司。总厂生产的混合C4 原料供给本设计芳构化厂原料，这样一来，原料成本可大大降低。同时得到的混合芳烃又送至总厂进行歧化和异构化，并副产高附加价值的氢气。但在催化剂等辅

45、助材料的采购上，依然需要在采购方面做好情报收集的工作、提高讨价还价的能力，才可以有较强的竞争力。还有一点需要考虑的是，混合 C4 直接作为液化气与进行芳构化的两条路线，需要应用市场分析进行论证和调节。因此同样也是需要做好芳烃、氢气和液化气的市场信息收集的工作、提高讨价还价的能力，才能在诡异多变的市场竞争中占有一席之地。3者的讨价还价能力者讨价还价能力是指通过其压价与要求提供较高的或服务质量的能力，来影响行业中现有企业的能力。此项威胁程度比较少，因设计得到的混合芳烃全部送至总厂进行歧化和异构化，得到苯和二甲苯。需要跟者讨价还价主要是由变压吸附得到 99.9%的氢气（优等品）。这部分的氢气纯度高，

46、技术含量高，与者讨价还价时的筹码还是很大的。4新进入者的威胁新进入者的威胁是行业竞争的一种重要力量，这些新进入者大都拥有新的生产能力和某些必需的，期待能建立有利的市场地位。新进入者加入该行业，会带来生产能力的扩大，带来对市场占有率的要求，这必然引起与现有企业的激烈竞争，使价格下跌；另一方面，新加入者要获得进行生产，从而可能使得行业生产成本升高，这两方面都会导致行业的获利能力下降。目前，已经运营或已经审批开工的芳构化项目比较少，由于混合 C4 原料芳构化对原料的高利用率、副产高纯度氢气以及对能源充分利用的愿望。各地计划建设的轻烃芳构化项目将会越来越多。中国安庆分公司目前可年产352012“中国-

47、三井化学杯”第六届大学生化工设计竞赛32 万吨混合 C4，总部已确定“十一五”期间安庆将扩能至 800 万吨/年，届时年产混合 C4 可达 60 万吨，意味着可利用的 C4 原料将有 60 万吨。而且安庆混合 C4 将新建年产 10 万吨轻质芳烃项目。这一部分潜在竞争者对本厂带来的威胁不容小视。5替代品的威胁两个处于不业中的企业，可能会由于所生产的是互为替代品，从而在它们之间产生相互竞争行为，这种源自于替代品的竞争会以各种形式影响行业中现有企业的竞争战略。本行业与生产替代的其它行业进行的竞争，常常需要本行业所有企业采取共同措施和集体行动。苯、甲苯和二甲苯（BTX）是不可或缺的有机化工基础原料。C4 原料芳构化后得到混合芳烃，再经过分离提纯得到 PX，PX 的 85%用于生产聚酯原料精对苯二甲酸(PTA