PX项目初步设计说明书

word文档可自由复制编辑第一章PX项目总论1.1项目概述PX项目，指的是二甲苯化工项目。PX是Para-Xylene的缩写，中文学名“对二甲苯”，是一种液态存在、无色透明、气味芬芳的芳烃化合物。PX（对二甲苯）用于生产塑料、聚酯纤维和薄膜。石油，天然气，煤，生物质资源是PX项目的主要来源。近年来我国PX业的发展在环境友好与和谐发展方面遇到一些波折，因而清洁生产技术的开发、应用、推广和宣传成为我国PX产业发展的关键，也是我国化工科技界义不容辞的责任和义务。随着全球经济化，我们更应该降低对他国PX的依赖，形成自己国家的供求链。为下一次经济危机做足够准备。1.2设计原理及规则设计原理采取清洁生产工艺制取对二甲苯。设计规则①《2013“中国石化-三井化学杯”第七届全国大学生化工设计竞赛参赛指导书》；②化工工程设计相关规定；③国家经济、建筑、环保等相关政策④国家地区税收、建设等有关法令、法规。⑤化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定》1.3建厂意义鉴于PX的应用十分广泛，正处于工业化、城镇化快速发展中的中国对PX的需求量逐渐猛增。表1.1列出了2011年世界PX产能及消费情况。由表可知，PX主要产自亚洲，且中国是PX的主要消费国，其消费量接近全世界消费量的三分之一。表1.2列出的近十年我国PX的供需情况及其在今后几年的供需预测。由表1.2可知，自2002年后，我国的PX产量已不能满足需求，且缺口越来越大。根据文献预测，到2015和2020年，我国的对二苯甲酸(PTA)的产量将分别达到2432万吨和3104万吨，届时需要的PX产能1427万吨和1821万吨，与2011年880万吨/年的产能相比，分别有547万吨/年和941万吨/年的发展空间。有专家预计，如果停建或者缓建现在的PX项目，预计到2015年国内PX自给率将降至50%以下。原料受制于人，导致了化纤产业链的利润整体前移，更多地向PX环节聚集。换言之，海外原料供应商获得了更多的利益，而民族制造业备受挤压。日本、韩国等向中国出口PX产品，较国产材料价格都要高出很多。凡是和PX有关的产品价格都会传递到终端环节，最终还是转嫁到消费者身上。而根据《全球化学品统一分类和标签制度》和《危险化学品名录》，在包括美国澳大利亚在内的很多国家，PX属于危险化学品，PX同时属于有害品，是因为当人体吸入过量PX时，对眼及上呼吸道有刺激作用并会出现急性中毒。无论是危险标记、健康危害性、毒理学资料，还是在职业灾害防护等标准下，PX都不属高危高毒产品。长期反复直接接触PX会使皮肤脱脂，并有可能对中枢神经系统或听力有影响，也可能对人类生殖或发育造成毒性。所以清洁生产工艺和建设我国大型工厂当务之急。1.4建厂规模本项目是，为某一大型综合化工企业设计一座采用清洁生产工艺制取对二甲苯（PX）的分厂。该项目的规模为20万t/a对二甲苯的综合利用，最终销售产品PX。其中对二甲苯作为主产品，溴甲烷，为次主产品。1.5项目拟建地点本厂建设在齐齐哈尔市昂昂溪化工园。昂昂溪化工园区是黑龙江省哈大齐工业走廊的组成部分之一。创建于2005年2月，位于黑龙江省第二大城市齐齐哈尔市中心城区南部。

哈大齐工业走廊西端，与内蒙古和吉林交界。2004年，国家铁道部确定滨洲铁路昂昂溪站为北京至莫斯科国际列车旅客乘降站，省、市政府已确立将昂昂溪站进一步升格为内陆口岸，致使地处陆亚大陆桥关键节点上的昂昂溪获得无限商机。园区内现有一条5.6公里的三级公路，将园区与111国道和齐杜公路连接起来，并与齐富高速公路紧邻。四周交通十分便利，且毗邻齐齐哈尔机场，园区地理位置优越，地势平坦开阔，地上建筑物较少，开发成本低，回收率高。且政府鼓励引进大型企业投资建设昂昂溪工业园区基础设施项目，同时引进相关企业入驻园区。1.6工艺流程在第一步的甲烷溴氧化中，甲烷、氧气和氢溴酸（40wt%）在催化剂2.5％Ba2.5%La0.5%Ni0.1%Ru/SiO2上催化氧化生成溴甲烷，整个反应是强放热反应。我们考察了氧气、氢溴酸对甲烷溴氧化反应的影响，考察了甲烷流量与氧气流量比以及CO共进料对甲烷转化率、CH3Br选择性、CH2Br2选择性以及深度氧化产物CO和CO2的选择性的影响。研究表明：在反应温度为660℃、氢溴酸流量为6.0ml/h、甲烷流量与氧气流量比为20.0ml/min：5.0ml/min时，CH4转化率为26.8％，CH3Br选择性为85.0％，CH2Br2选择性为2.0％，CO选择性为10.1％，CO2选择性为2.9％；当采用CO共进料（流量为3.0ml/min）时,甲烷流量为15.0ml/min、氧气流量为5.0ml/min其它反应条件不变时，甲烷的单程转化率达到30.4％，对应的CH3Br、CH2Br2、还有CO2的选择性分别为86.5％、1.7％和11.8％，并且检测到了少量的H2。从第一个反应器出来的气相产物直接通入到第二个反应器，使溴甲烷转化为PX。我们通过对催化剂、反应温度、反应时间以及氧气浓度的考察，发现当第一步反应中的氧气几乎耗尽时，在催化剂ZnO/HZSM-5和MgO/HZSM-5上，反应温度为240℃，反应时间在2小时以上，溴甲烷的转化率达到98.0%以上，产物主要为PX.第二章厂址选址2.1设计依据表2-1总图运输设计标准表标准名称标准编号《化工管道设计规范》HG/T20695-87《石油化工企业厂区总平面布置设计规范》SH/T3053-2002《建筑设计防火规范》GB50016-2006《化工管道、设备外防腐设计规定》HG/T20679-1990《化工企业总图运输设计规范》GB50489-2009《石油化工企业厂区总平面布置设计规范》SH3053-2002《厂矿道路设计规范》GBJ22-87《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008《化工工厂总图运输施工图设计文件编制深度规定》HG/T20561-1994《化工管道设计规范》HG20695-19872.2设计范围与原则2.2（1）厂区总平面布置（2）场内交通运输设计（3）厂区竖向布置2.2.2设计原则节约用地，考虑发展。利用城镇设施，节约投资。满足环境卫生与交通运输要求。不淹不涝，靠水近电。地质可靠，少挖少填。有利协作。2.3场址概况本厂建设在齐齐哈尔市昂昂溪工业园区中的化工区。2.3.1地理优势：本厂建设在齐齐哈尔市昂昂溪化工园。昂昂溪化工园区是黑龙江省哈大齐工业走廊的组成部分之一。创建于2005年2月，位于黑龙江省第二大城市齐齐哈尔市中心城区南部。

哈大齐工业走廊西端，与内蒙古和吉林交界。2004年，国家铁道部确定滨洲铁路昂昂溪站为北京至莫斯科国际列车旅客乘降站，省、市政府已确立将昂昂溪站进一步升格为内陆口岸，致使地处陆亚大陆桥关键节点上的昂昂溪获得无限商机。园区内现有一条5.6公里的三级公路，将园区与111国道和齐杜公路连接起来，并与齐富高速公路紧邻。四周交通十分便利，且毗邻齐齐哈尔机场，园区地理位置优越，地势平坦开阔，地上建筑物较少。2.3.2交通优势：齐齐哈尔市是黑龙江省西北部地区的交通运输枢纽。铁路通达7县6区，境内有滨州、平齐、齐北、富西4条铁路66个车站，齐齐哈尔火车站每天发出旅客列车98列，其中直达北京的5列、省城哈尔滨的22列。公路全市公路网络发达，实现了村村通公路。公路总里程5474公里，雨天通车里程4293公里。全市有货运汽车18000辆，客运汽车14000辆。\o"查看图片"

民航航班已开通齐齐哈尔至北京、广州、上海、沈阳、大连、天津、黑河、海拉尔、青岛等多条航线。2.3.3水资源优势：靠近的嫩江是松花江第一大支流，水运嫩江水上交通畅通，机动船上溯可达嫩江县，下行可至哈尔滨市。富拉尔基拥有千吨级泊位2个，年物资吞吐能力近26万吨。2.3.4环境优势：全区绿化覆盖率达到58%，西北靠近扎龙国家级自然保护区，扎龙自然保护区栖息着230多种禽鸟，其中尤以珍禽丹顶鹤闻名于世。2.3.5资源优势：齐齐哈尔市的地下资源十分丰富，有着广阔的开发前景。已发现的矿产分为5大类47个品种，其中，非金属矿藏有4大类(石、砂、土、灰)19个品种，总储量为139亿立方米，储量较大的有石英砂、石灰石、大理石、火山石、沸石、麦饭石、玄武岩、花岗岩、硅藻土、膨润土等。市区附近还有储量可观的石油、天然气等资源。由俄罗斯通往大庆的石油（天然气）管道，途径齐齐哈尔市。原材料价格便宜且易运输。2.3.6工业优势：

素有“钢铁机械城”之称的齐齐哈尔市，是一个开发潜力巨大的老工业基地。全市现有规模以上工业企业254户，总资产361亿元，已形成机械、冶金、化工、电力、轻工、纺织、建材、医药、造纸、食品等门类齐全的工业生产体系。工业产品达1300多种，享誉国际市场。轧制设备、重型锻压设备产量居全国同行业前列，铁路货车产量占全国1／3，机床、钢材、机制纸、食糖、纺织品产量和发电量在全国占有重要位置。这里还有被称为我国东北地区重要的商品焦生产基地的黑化集团，目前黑化集团正在进行百万吨冶金焦技术改造，有望成为黑龙江省最大、全国著名的煤化工基地。齐化集团拥有100万吨石油炼制与加工能力，技术与装备均达到国内外领先水平。

化工园区内现正在建设年产10万吨环己酮项目，规模如此大的环己酮项目在国内外十分罕见，可见该工业园区的地区优势。2.3.7区域劣势项目所在地位于黑龙江省齐齐哈尔市，冬天温度较低，工厂设备及工人都要考虑保暖问题。2.4总厂平面布置2.4.1厂区布置设计思路1、根据工业企业的生产特性，工艺要求、运输及安全卫生要求，结合各种自然条件和当地条件，合理布置全厂建筑物，各种设施，交通运输路线，确定它们之间的相互位置和具体的地点；2、根据建厂场地的自然地形地理状况和总平面布置要求，合理利用和改造厂区的自然地形，协调厂区内的建筑物、设施、交通路线的高程关系；3、正确选择厂内外各种运输方式，合理地组织运输系统和处理人流、货流，负责设计运输设施；4、进行厂区的绿化及美化设计。2.4（1）满足生产和使用要求。根据生产工艺流程、联系密切或生产性质类似的车间，要靠近或集中布置，使流程通畅；一般在厂区中心布置主要生产区，将辅助车间布置在它的附近；精密加工车间，应布置在上风向；运输量的车间应靠近主干道和货运出口；尽量避免人、货流交叉；有噪声发生的车间，应远离厂前区和生活区；动力设施布置应接近负荷量大的车间。（2）总体布置紧凑合理，节约建设用地。合理缩小建、构筑物间距；厂房集中布置或加以合并；充分利用废弃场地；扩大厂间协作，节约建设用地。（3）合理划分厂区，满足使用要求，留有发展余地。（4）确保安全、卫生、注意主导风向，有利环境保护。（5）结合地形地质，因地制宜，节约建设投资。（6）妥善布置行政生活设施，方便生活、管理。（7）建筑群体组合，注意厂房特点、布置整齐统一（8）注意人流、货流和运输方式的安排。正确选择厂内运输方式，布置运输线路，尽量做到便捷、合理、无交叉返复、防止人货混流、人车混流、事故发生。2.4.3厂区位置拟建工程位于甲方提供的某场地内。场地基本为不规则形状，场地长度方向为西南——东北向，长约62-96米，宽约73-85米，东北突出现状长21米，宽18米，面积约5644.3m2(8.47亩)，用地地形基本平坦。场地西侧为12m红线宽度的西龙路，场地西北方是三二0国道,场地建设环境好。2.4.4建筑坐标及高程系统本项目采用城市坐标和高程系统。2.4.5项目组成内容该项目主要包括4个子项，分别为五金车间、组装车间、仓库、综合办公楼。新建建筑物占地面积为2277m2，建筑面积6781m2。详细的建筑物见五金车间、组装车间、仓库、综合办公楼建筑设计。2.4.6总平面布置依照总体规划原则总体按空间分为产前区、生产区、中央花园,建设顺序由西南向东北。厂区总平面规划主要打造花园式厂区为主，考虑到甲方所征地面积较小，并要求考虑后期发展用地，故此设计联合厂房，尽可能节省占地面积。生产区主要布置有五金车间、组装车间、仓库。厂前区主要布置有办公楼、宿舍楼、食堂及传达室。本次设计中，考虑到甲方建设场地紧张，故此采用办公楼、宿舍楼、食堂合置的布置方式，即将该建筑物布置于厂区南侧，使其紧邻主人口。办公楼、宿舍楼、食堂布置在厂区的东南方向，门口紧邻主人口，大楼前面中央花园设有广场、景观花坛，大楼的周围设有绿化，大楼的两侧设有停车场，构成了独立的技术、管理空间，并使人流、物流自然分流。厂区大门位于西南侧。另外综合办公楼总图布置的时，充分考虑远离五金车间、组装车间，减少噪音等的影响，满足职业卫生要求。2.4.7工厂交通在满足生产的同时，做到物流顺畅有序。厂区纵横主干道贯穿于厂区的西南——东北方向，除此还设有多条支路，构成环状路网，各路相通。厂区大门设在西南，紧邻西龙路，为物流、人流出入口。人流或通过综合办公楼门与东南其他厂区间支路相通。厂区交通以后争取做到人、物分流。厂区道路采用水泥混凝土路面。路面宽度：主干道为7m，次干道为4m。道路转弯半径为6m，车间引道为3m，人行引道为1.5m。2.4.8厂总平面布置图2.5厂区绿化2.5.1厂区绿化的思想工厂绿化既不同于一般绿化也不同一般园林主要因功能不同工厂绿化要根据生产过程中所排放出的污染物来选择种植对该污染物质有吸附吸收转化等特别生理机能的各种绿色植物以达到净化大气的目的同时要考虑以绿化为主园林点缀为辅合理设计以美化环境因，此工厂绿化要有针对性依照功能选择植物种类同时又要考虑污染的综合因素防止出现植物对环境的再污染.有些值物对环境的再污染主要表现为复合污染如厂区大气中富含酚类及芳烃环烷烃苯等的混合物而有的植物可分泌或挥发出含有异香(芳香族化合物苯酚、酮、醛、醒等)物质时容易与大气中的有害物质发生化学反应造成复合污染.此外某些植物种植后自身产生了花粉纤毛花絮种子及皮上的毛束特别是直径10微米以下的物质也可影响空气质量影响人体健康.对于一些茎叶、花果实有毒的植物也要控制种植,切忌在严重污染区栽种果树,防止食用中毒.在绿化总体设计上还要考虑综合效应.随着四季气候的变化,既要保证常年发挥绿地的防污净化功能又要考虑四季变化的景观美化环境在具体计时运用园林绿化的手段达到环境保护与环境美化和谐统一的效果,使工厂成为清洁工厂花园2.5.2厂区绿化的原则一选择适应性强,具有抗御有害污染性能的树种由于多数工厂在生产过程中都或多或少地产生有害物质,因而工厂区的空气、水、土壤等条件常比其他地区差,同时工厂区地上地下管线多,影响植物的正常生长,所以选择具有适应不良环境条件的植物十分重要。二满足绿化的主要功能要求不同的工厂对绿化功能的要求各有侧重,如有的工厂以防护隔离为主,有的以绿化装饰为主。而在大的工矿企业,不同部位对绿化亦有区别,在选择植物材料时,应考虑绿地的主要功能,同时兼顾其他功能的要求。三适地适树,满足植物生态要求要求植物起防护作用,首先要使植物能正常生长。树种选择时首先要做到“适地适树”,即栽植的植物生态习性能适应当地的自然条件。除了优先考虑乡土植物外,可以通过引种驯化或改变环境等手段创造适宜植物生长的条件。四选择病虫害较少的树种,易于管理工厂因环境受到不同程度的污染,影响到植物的生长发育。植物生长受抑制时,抗病虫害的能力就有所削弱,于是就易感染各种病虫害。所以应选择那些生长良好,发病率低的植物。厂区绿化植物种类的选择原则与多样性是统一的。今天的园林工作者不但应该熟悉和充分运用已有的园林植物,而且还应当从自然界丰富的植物资源中,挖掘、选育出更多更好的园林植物,为厂区绿化提供丰富多彩的植物种类,使绿地发挥出更大的综合效益。然而,目前工厂的绿化建设,还远远不能适应“花园式工厂”对厂区绿化的高标准要求。2.5.3.厂区绿化工厂绿地规划布局的形成一定要与工厂各区域的功能相适应。虽然工厂的类型有很多种，但都有共同的功能分区，如厂前区、生产区、生活区及工厂道路等。2.5.3工厂大门是对内对外联系的纽带，也是工人上下班的必经之处，厂门绿化与厂容关系较大。工厂大门环境要注意与大门建筑造型相调和，还要有利于行人出入。大门建筑应后退建筑红线，以利形成门前广场，便于车辆停放、转变及行人出入。门前广场两旁绿化应与道路绿化相协调，可种植高大乔木，引导人流通往厂区。门前广场中间可以设花坛、花台，布置色彩绚丽、多姿、气味香馥的花卉。在门内广场可以布置花园，设花坛、花台或水池喷泉、塑像等，形成一个清洁、舒适、优美的环境使工人每天进入大门就能精神振奋地走向生产岗位。工厂围墙绿化设计应充分注意防卫、防火、防风、防污染和减少噪音，还要注意遮隐建筑不足之处，与周围景观相调和。绿化树木通常沿墙内外带状布置，以女贞、冬青、珊瑚树、青冈栎等常绿树种为主，以银杏、枫香、乌桕等落叶树为辅，常绿树与落叶树的比例以1：4为宜；栽植3-4层树木，靠近墙栽植乔木，远离墙的一边栽植灌木花卉。厂前区办公用户一般包括行政办公、员工宿舍，食堂等福利建筑。为了节约用地，创造良好的室内外空间，这些建筑往往组合成一个整体，多数人建在工厂大门附近。此处为污染风向的上方，管线较少，因而绿化条件较好。建筑物四周绿化要做到朴实大方，美观舒适。也可以与小游园绿化相结合，但一定要照顾到室内采光、通风。在东、西两侧可种落叶大乔木，以减弱夏季太阳直射；北侧应种植常绿耐阴树种，以防冬季寒风袭击；房屋的南侧应在远离7米以外的地方种植落叶大乔木树种，近处栽植花灌木，其高度不应超出窗口。车间周围的绿化车间是人们工作和生产的地方，其周围的绿化对净化空气、消声、调剂工人精神等要素均有重要意义。车间周围的绿化要选择抗性强的树种，并注意不要与上下管线产生矛盾。在车间的出入口或车间与车间的小空间，特别是宣传廊前可重点布置一些花坛、花台，选择花色鲜艳、姿态优美的花木进行绿化。在亭廊旁可种松树等常绿树种，设立绿廊，坐凳等，从工人休息。一般车间四周绿化要从光照、遮阳、防风等方面来考虑。污染较大的化工车间，不宜在其四周密植成片的树林，而宜多种低矮植物，以利于通风、引风进入，稀释有害气体，减少污染危害。卫生净化要求较高的电子、仪表、印刷、纺织等车间四周的绿化，应选择树冠紧密、叶面粗糙、有黏腺或气孔下陷、不易产生毛絮及花粉的树木，如榆、臭椿、枫杨、榉树、女贞、冬青、樟树、黄杨等。对防火、防噪音要求较高的车间及仓库四周绿化，应以防火隔离为主，选择含水量大、不易燃烧的树种，如珊瑚树、银杏、冬青、枫香、泡桐、柳树、栓皮栎等进行绿化。种植时要注意留出消防车进出的空间。在车间外围可以适当设置休息小庭院，以供工人休息、吸烟、谈话。对锻压、铆接、锤钉、鼓风等噪音强烈的车间四周绿化，要选择树叶茂盛、分枝低、叶面积大的常绿乔灌木，如珊瑚树、椤木、海桐、樟树等组成复层混交林，以利减噪。在露天车间（水泥预制品车间，木材、煤、矿石等堆料场）的周围可以布置数行常绿乔、灌木混交林带，以起防护隔离、防止人流横穿及防火、遮盖等作用；主道旁还可以栽1-2行阔叶树，以利夏季工人在树荫下休息。2.3工厂小游园设计目前很多工厂在厂内因地制宜地开辟小游园，特别是设有自然山地或河边、湖边、海边的工厂更为有利。设置小游园主要是方便职工做操、散步、休息、谈话、听音乐等，也便于群众团体在厂内开展各项活动。园内可以用花墙、绿篱、绿廊分隔空间，并因地势高低变化布置园路，点缀小池、喷泉、山石、花廊、座凳等来丰富园景。有条件的工厂还可以将小游园的水景与贮水池、冷却池等相结合，水边可种植水生花草。小游园的绿化可以和本厂的工会俱乐部、电影院、阅览室、体育活动场等相结合统一布置，扩大绿化面积，实现工厂花园化。第三章原料采购及营销3.1原料采购本项目设计的主要原料有天然气，甲苯。3.1.1天然气名称质量项目指标%天然气甲烷≥85≤0.001≤0.1≤0.1≤0.01报价机构报价类型报价规格产地发布时间大港石化出厂价6500元/吨分类:民用气天津大港2014-04-24金陵石化出厂价6365元/吨分类:民用气江苏南京2014-04-24高桥石化出厂价6320元/吨分类:民用气上海浦东区2014-04-24上海石化出厂价6330元/吨分类:民用气上海金山区2014-04-24荆门石化出厂价6530元/吨分类:民用气湖北荆门2014-04-24广州石化出厂价6429元/吨分类:民用气广东广州2014-04-24大庆炼化出厂价6670元/吨分类:民用气黑龙江大庆市2014-04-24吉林石化出厂价6450元/吨分类:民用气吉林省吉林市2014-04-24沧州炼厂出厂价6300元/吨分类:民用气河北沧州2014-04-24正和集团出厂价6800元/吨分类:民用气山东东营2014-04-24青岛炼厂出厂价6300元/吨分类:民用气山东青岛2014-04-24石炼化出厂价6600元/吨分类:民用气河北石家庄2014-04-24济南炼化出厂价6650元/吨分类:民用气山东济南2014-04-24洛阳石化出厂价6450元/吨分类:民用气河南洛阳2014-04-24壹诺化工出厂价6350元/吨分类:民用气山东2014-04-24华北石化出厂价6450元/吨分类:民用气河北沧州2014-04-24东明石化出厂价6550元/吨分类:民用气山东菏泽2014-04-24甲苯为大庆市石油化工有限责任公司出品。品级为优级品，苯含量小于等于0.05，C8芳烃含量小于等于0.05第四章工艺原理及流程简述4.1设计目标本项目设计目标是年产20万t/a对二甲苯的项目，经一定的工艺流程制备PX。通过查阅相关文献及资料的搜寻，并对工艺进行比较，从而确定了本项目的工艺路线，主要包括：反应工段和精制工段两个工段。4.2PX主要生产工艺简介虽然对二甲苯的需求量日益增加，然而，目前工业化生产对二甲苯的技术工艺大都开发于二十世纪八、九十年代。这些技术工艺主要有：(1)二甲苯吸附分离异构化，将从石脑油催化重整生成的热力学平衡的混合二甲苯通过多级深冷结晶分离或分子筛模拟移动床吸附分离，将对二甲苯从沸点与之相近的异构体混合物中分离出来，然后将邻位、间位及乙苯进行异构化处理，使之得到热力学平衡的混合二甲苯，并使热力学平衡的混合二甲苯再次进行结晶分离或者吸附分离，分离和异构化不断反复循环。(2)甲苯与C9歧化和烷基化转移，该技术是充分利用工业上廉价的甲苯和C9或C10转化为混合二甲苯和苯的有效途径。然而，该技术与二甲苯吸附分离异构化工艺一样，需要对大量的芳烃进行结晶分离或吸附分离、二甲苯异构化，同样存在物料处理量大，设备庞大以及操作费用高等缺陷。(3)甲苯选择性歧化，甲苯选择性歧化最大的特点是合成的二甲苯产物中，对二甲苯的浓度远高于热力学平衡值(约24%)，对二甲苯的含量达到90%以上，产物通过简单的结晶分离便可得到高浓度的对二甲苯，从而避免了异构化和吸附分离工序，减少了物料处理，因而具有很好的经济效益。甲苯选择性歧化是较早用于工业化生产对二甲苯的工艺，主体催化剂大多选用HZSM-5分子筛，并通过改性对分子筛外表面和孔口进行处理和修饰以提高对二甲苯的选择性。改性方法有预积碳和SiO2沉积等，其技术性能如表1.3所示：由Mobil公司和UOP公司开发的MSTDP、MTPX和PX-Plus技术都已实现工业化，而国内在甲苯择型歧化领域的研究起步较晚，虽然中石化化工股份有限公司上海石油化工研究院研发的新型甲苯择型歧化催化剂，其性能指标已达到甚至部分超过国内外公开报道的水平，但仍然没有实现工业化。甲醇甲基化甲苯制备二甲苯的工艺很好地克服了传统工艺的缺点"但是以甲醇为甲基源制备二甲苯又面临着甲醇利用率低,催化剂容易失活等问题"而且甲醇必须采用天然气水蒸汽重整获得的氢气和一氧化碳合成"天然气水蒸汽重整是强吸热反应,反应温度需大于800e,对反应器的设计要求高，能耗高,所产生的合成气HZ/CO=3,该比例对于后续的甲醇和F一T合成来说,氢的含量太高,同时由于副反应消耗CO生成COZ,降低了CO的选择性"为了将合成气最终转化为甲醇,需要将合成气进行分离"分离后的H:和CO再经历高压反应(5一10Mpa)最终才能得到甲醇"由此可以看出甲醇的生产工艺不仅能耗高而且工艺复杂"虽然研究人员在甲醇甲基化甲苯方面做了大量的工作,但是这些问题仍没有得到解决"因此,寻找一种容易得到的。反应中具有高活性和高选择性的的新的甲基源来替代甲醇,具有非常重要的意义(4)近年来,周小平教授开发出了一种新的甲烷活化工艺,即甲烷溟氧化工艺(简称OBM),为天然气的开发利用提供了一条新的途径"在OBM流程中,我们以氢嗅酸的水溶液(HBr/HZO)为漠化试剂来活化CH4,从而高效地将CH;转化为CH3Br在OBM流程中当CH4的单程转化率为30%时,CH3Br的选择性可达83%,OBM流程避开了一般天然气利用过程中高能耗的造气工艺"相对于天然气经合成气的利用路线,OBM流程中要得到最终产物溴甲烷只需要经历一个常压的固定床反应,因此合成路线更短!设备投资更少"此外,甲烷溴氧化反应为强放热反应"待甲烷溴氧化反应开始后,不但不需要向反应器提供额外的能量,反而反应器会向外界提供大量的热量"因此不论是从合成路线方面考虑还是从能耗方面考虑,OBM流程与天然气的经合成气路线的活化方式都具有明显的优势"。4.3.反应原理的选择4.3.1氯化路线Gorin等在1943年首次提出以氯气(Cl2)活化甲烷生成氯代甲烷，氯代甲烷在高温下进一步转化成苯等烃类物质。1985年，Olah等人采用氯化氢和氧气为介质，在固体酸或金属铂催化剂上与甲烷反应，生成氯代甲烷，然后将生成的氯代甲烷催化水解得到甲醇，最后甲醇经催化得到PX产物。1988年，Taylor对Olah提出的甲烷三步法制备PX的工艺路线进行了改进，提出了甲烷合成汽油的循环利用途径，并将该路线从原来的三步缩减为两步。在该工艺路线中，同样采用氯化氢和氧气作为介质，采用LaCl3或CuCl3作为催化剂将甲烷转化成氯甲烷。生成的氯甲烷没有催化水解，而是直接脱去氯化氢生成烃类物质。在该工艺路线中，甲烷的氯化程度可以通过原料中甲烷、氯化氢以及氧气的比例来控制。另外，该工艺中生成的氯化氢气体易于从产物中分离出来，可以循环利用到甲烷的氯化中。Jaumain和Su等采用碱土金属离子(Li、Na、K和Cs)对ZSM-5分子筛进行改性，探讨氯甲烷在这些催化剂上的转化情况。研究表明，氯甲烷转化的烃类产物主要有C2~C6低碳烃和芳烃，产物的选择性不仅与催化剂的种类有关，还与反应的温度有关。而催化剂的活性除了与反应温度有关外，还与其所含的酸量及酸强度有关，并且Lewis酸性越强，催化剂的活性越好。张大治等以硝酸镁为改性剂，分别采用离子交换和浸渍的方法对ZSM-5分子筛进行改性，考察了不同改性方法对氯甲烷转化为烃类产物的影响。研究表明两种改性方法均能提高产物中低碳烯烃的选择性，较低的镁负载量对催化剂的活性没有明显影响。采用浸渍的方法能够明显降低催化剂的强酸中心数量，从而提高产物中低碳烯烃的选择性。同时，张大治等还比较了氯甲烷在其他分子筛上的转化情况。研究结果表明，氯甲烷在ZSM-5及ZSM-34等分子筛上主要转化成PX化合物；而在SAPO系列分子筛（如SAPO-5和SAPO-34）主要转化成低碳烯烃（乙烯、丙烯和丁烯）。张等认为氯甲烷在SAPO-34分子筛上表现出优异的低碳烯烃选择性，主要是由于SAPO-34的择形性以及合适强度的酸性。Wei等研究的氯甲烷在SAPO-34分子筛上的转化情况同样表明，SAPO-34分子筛在氯甲烷转化成低碳烯烃的反应中表现出很高的活性和选择性。固定床反应测试证明，反应温度在350~5000C时，有70~80%的氯甲烷转化成了低碳烯烃，如乙烯、丙烯和丁烯。另外，反应温度的提高有利于氯甲烷转化率以及低碳烯烃的提高。在该反应中，由于产物中有HCl生成，当其吸附在分子筛上时将导致Al-O-P键的断裂，随着HCl的脱附分离，Al-O-P键又将重新生成，同时伴随着大量的P-OH基团的生成。当在合成SAPO-34过程中加入金属化合物时，催化剂的活性及产物的选择性发生相应的改变。其中，掺杂Co的MeAPSO-34催化剂具有较高的乙烯选择性，而掺杂Mn的MeAPSO-34分子筛对丙烯选具有较高择性，掺杂Mg或Fe产物中乙烯和丙烯的选择性均得到提高。当采用浸渍的方法对SAPO-34分子筛进行负载镁时，对催化剂的活性有一定的调变作用，从而提高了催化剂的活性及稳定性。另外，产物中低碳烯烃的选择性也得到较大改善。4.3.溴化路线所用的介质可以是Br2、O2+HBr(或HBr/H2O+O2)。与氯化路线相比，溴化路线更加具有优势：(1)中间产物CH3Br的分离比CH3Cl更加容易，能够减少原料的损失。(2)甲烷溴化放出的热量比甲烷氯化要少，反应更加容易控制。(3)化学键C–Br的键能低于C–Cl的键能，因此生成的中间产物CH3Br更加容易活化，相对而言有更高的转化率。此外，当以HBr/H2O作为溴化介质时，能够避免以Br2作为介质所带来的危险；同时，介质中所含的水能够及时带走反应中产生的热量，能够避免催化剂床层因局部过热而导致的危险，还可以避免催化剂因高温而导致的失活，延长催化剂的寿命。Lorkovic等以金属溴化物为催化剂在O2的作用下三步法氧化偶联甲烷制备PX。第一步为向负载在固体上的金属溴化物中通入O2，在这一过程中有Br2单质和相应的金属氧化物生成。第二步反应中是由上一步中的Br2单质与过量的甲烷反应，在该步骤中生成溴甲烷和溴化氢。最后，将生成的溴甲烷和溴化氢以及为反应的甲烷通入到负载了CaO的分子筛中，在该催化剂的作用下，溴甲烷100%的转化成产物，同时，溴化氢与CaO反应生成CaBr2和水。当CaO与HBr反应生成CaBr2后，CaBr2/ZSM-5又可作为溴甲烷偶联反应的催化剂继续参与反应。周小平等以HBr和O2作为介质对甲烷进行溴化生成CH3Br和CH2Br2，在反应温度为6600C时，甲烷的单程转化率高达30%。生成的CH3Br和CH2Br2在2400C下与催化剂MgO/SiO2作用生成PX，其中碳氢化合物的选择性高达90%。整个反应都在常压下进行，且该工艺具有原料转化率较高，副产物(CO2)含量很少，溴化介质HBr可以循环利用等特点。因此我们觉定采用溴化路线。4.4甲烷溴氧化反应4.4.1可能发生的反应机理氧气和氢溴酸、CH4/O2的流量比以及CO共进料对甲烷溴氧化反应的影响，我们得到了最佳的反应条件：CH4和O2的流量分别为20.00ml/min和5.00ml/min，反应温度660℃，HBr/H2O(40wt%)流量为6.00ml/h时，CH4转化率可达到26.80％，CH3Br选择性为85.00％，CH2Br2选择性为2.00％，CO选择性为10.10％，CO2选择性为2.90％，在反应产物中，还检测到有少量的H2的生成。较高的CH4流量和氢溴酸流量，有利于CH3Br、CH2Br2的生成；产生的CO再循环进入甲烷溴氧化反应器中，有利于提高CH3Br、CH2Br2的选择性。主要反应：4.4.2氧气对反应的影响甲烷与氢溴酸和氧气反应生成溴甲烷的反应是一个自由基反应。氧气作为本反应的引发剂，与HBr反应产生Br·和HOO·；产生的Br·与CH4反应产生CH3·，同时HOO·与CH4反应也生成CH3·；接着游离的Br·与CH3·结合产生CH3Br。由此看来，Br·与CH3·的量越多，CH3Br的产量也就相应越高。而Br·和HOO·的产生均来源于本过程的第一步O2的引发反应。在研究O2对甲烷溴氧化反应的影响时，我们做了两个对比实验。一个是CH4（15.00ml/min）、HBr/H2O（40wt%，6.00ml/h）和O2（5.00ml）一起通入装有BaLaNiRu/SiO2催化剂的反应器中，660℃反应，有CH3Br生成；另一个实验保持甲烷和氢溴酸流量不变，却不通入氧气，在同样的温度下没有溴甲烷产生。因此氧气的加入对于甲烷溴氧化反应是至关重要的。4.4.3氢溴酸溶液对反应的影响在研究氢溴酸溶液对甲烷溴氧化反应的影响时，我们同样做了对比实验：将CH4（15.00ml/min）、H2O（6.00ml/h）和O2（5.00ml/min）一起通入装有BaLaNiRu/SiO2催化剂的反应器中，660℃反应，没有反应发生；而我们另一个实验证明，在250℃以上HBr/H2O的蒸汽就能够与氧气在BaLaNiRu/SiO2催化剂上发生反应形成Br2，产生的Br2能与CH4发生反应形成CH3Br。因此在甲烷溴氧化反应中，氢溴酸一方面是作为溴甲烷中Br的供源，由于氢溴酸溶液是极性溶剂，SiO2上负载的金属氧化物催化剂具有极性结构，因此氢溴酸溶液中的水很容易吸附在催化剂表面上，吸附的位置可能正是甲烷反应的活性中心，所以氢溴酸溶液中水的吸附会遮掩氧化活性中心，而不易脱附，阻碍了氧的化学吸附，使催化剂活性下降，从而降低了深度氧化产物生成的选择性，提高了目标产物的选择性。另一方面，氢溴酸溶液中的水气化后，会对反应体系的时空速率产生极大的影响，因此我们考察了氢溴酸的流量对反应的影响。当HBr水溶液的流量为6.00ml/h时，可以得到最佳的反应结果。4.4.4甲烷和氧气的流量对反应的影响我们通过改变甲烷和氧气的流量从另一方面考察了反应体系时空速率变化对反应的影响。反应结果见图4.4.4。由图4.4.4可以看出，在甲烷溴氧化反应中，当甲烷流量为15.00ml/min、氧气流量为5.00ml/min、氢溴酸的流量为6.00ml/h时，甲烷的单程转化率为30.00％，对应的溴甲烷和二溴甲烷的整体选择性在81.00％以上。如果将甲烷流量增大到20.00ml/h，其它反应条件不变后，甲烷的单程转化率由原来的30.00％降低到25.00％，而溴甲烷和二溴甲烷的选择性却增大到84.00％以上。由此可见，随着甲烷流量的增加，CH4的转化率呈下降的趋势，但变化趋势不是很大，同时其深度氧化产物CO2和CO也下降，这说明甲烷流量增加后，极大的增加了反应体系的时空速率，使得反应物和产物在催化剂表面的停留时间缩短，相应的减少了CH4的深度氧化；由于反应体系时空速率的增加，产物CH3Br和CH2Br2的选择性均有所增大。4.4.4甲烷溴氧化反应结果注：反应条件HBr/H2O（40wt%）流量为6.0mL/h,催化剂用量为5g,反应温度660°C,压力1.0atm.(A)—CH4:O2=15(ml/min):5(ml/min);(B)--CH4:O2=20(ml/min):5(ml/min);A—甲烷转化率；B—溴甲烷选择性；C—二溴甲烷选择性；D—一氧化碳选择性；E—二氧化碳选择性4.4．5CO共进料对反应的影响在甲烷溴氧化反应中，CO是主要的副产物。要把CO从CH4中分离出来是很困难的。如果不把CO从CH4中分离出来，我们就很难实现CH4循环利用的问题，因为CO很可能在反应体系内富集。为了解决CO富集的问题，采取了CO共进料的方法。当甲烷流量为15.00ml/min、氧气流量为5.00ml/min、一氧化碳流量为3.00ml/min、氮气流量为5.00ml/min(氮气在此作为内标气体)、氢溴酸的流量为6.00ml/h时，在660℃温度下反应。在反应前后对N2和CO的峰面积比进行对比。在反应稳定2h以上，氮气与一氧化碳在反应前和反应后的峰面积比分别为2.16和2.19（总共测了8次，每一小时测一次，相对误差5.60％）。在这种情况下，甲烷的单程转化率达到30.40％，对应的CH3Br、CH2Br2、还有CO2的选择性分别为86.50％、1.70％、11.80％（在计算中，我们假设所有的CO2都是由甲烷深度氧化产生的）。综上，我们可以知道当把第二步反应产生的高碳烃和二氧化碳从反应后的混合气中分离出来后，剩下的CH4和CO及极少量的O2就可以返回到甲烷溴氧化反应器中而不至于导致CO在反应体系中富集，CO的循环流程可以增加CH3Br和CH2Br2的选择性。4.5溴甲烷转化为PX4.5.1可能发生的反应机理首先，CH3Br被化学吸附在Si-P/HZSM-5催化剂的强酸位点，形成亲电基团甲基阳离子，然后在催化剂弱酸位点的作用下亲电基团进攻甲苯，并在苯环上甲基的诱导作用以及催化剂孔道空间位阻的作用下生产对二甲苯。随后，生成的对二甲苯在催化剂的强酸位点作用下，迅速异构化形成混合二甲苯(对二甲苯，间二甲苯，邻二甲苯)，并与过量的溴甲烷进一步反映生成三甲苯四甲苯等。与此同时，甲苯在催化剂的B酸作用下发生歧化反应生成苯和二甲苯。由表4.5.1可知，溴甲烷的转化率(75.6%)远远高于甲苯的转化率(27.7%)，说明溴甲烷在参与甲苯甲基化反应的同时还发生自身的低聚和/或积碳反应。如表2.9所示，溴甲烷低聚反应的液相产物主要为甲苯(23.4%)和二甲苯(57.5%)，气相产物主要以烷烃为主。可能发生的反应为：4.5.2原料纯度和摩尔配比溴甲烷与甲苯的原料配比考察范围为0.5-3，采用复合改性的Si-P/HZSM-5为催化剂，反应温度和甲苯空速分别固定为400度和2h-1。反应结果如图4.5.2所示，当溴甲烷与甲苯的摩尔比由0.5上升到3时，甲苯的转化率从34.7%下降到15.5%，对二甲苯的选择性从67.1%上升到98.6%，而对二甲苯的收率在溴甲烷与甲苯的摩尔比为2时达到最大值，为21.5%。当溴甲烷与甲苯的摩尔比增大时，催化剂的大多数活性位点(特别是中强酸位点)被过量的溴甲烷所占领，仅仅只有少量的活性位点用于甲苯的活化，从而导致了甲苯转化率的降低。虽然溴甲烷的转化率也同样随着溴甲烷与甲苯的摩尔比增加而降低，但是，总的溴甲烷的转化量增加了。4.5.2原料配比对反应的影响。反应条件：400度，n(CH3Br):n(toluene)=2:1,N2=10ml/min4.5.3催化剂对反应的影响不同金属负载的催化剂对反应的影响在溴甲烷脱溴化氢制PX的反应中，催化剂的作用极其重要。一些碱金属例如K；稀土金属如La；过渡金属如Co等的化合物在非合成气途径合成PX的反应中被大量应用；而Co催化剂被认为是今后F-T合成最有发展前途的催化剂，近年的一些文献报道了以金属氧化物为载体的钴基催化剂，它们涉及的范围极为广泛，但具有潜在商业化价值的钴催化剂的典型组成为:Co、微量的第二种金属(通常为贵金属)、氧化物助剂(碱金属、稀土金属和过渡金属氧化物，如ZrO2等)和一种载体(A12O3,SiO2.TiO2,ZSM等)。但是上述催化剂的成本较高，在本论文的实验中，只是用一种金属负载于HZSM-5(Si/Al＝360)上作为催化剂，降低了催化剂生产成本。在反应条件如下时，考察了不同金属组分负载的催化剂对反应的影响：溴甲烷流量为6.8ml/min；反应压力为常压；N2（作为内标）流量为5.0ml/min；催化剂用量为8.0g；反应稳定2h以上开始取样分析。其结果列于表。溴甲烷制PX的反应结果不同制备方法的催化剂对反应的影响对于已经选好的Zn、Mg金属的催化剂，在这里我们采用了如第二章所述的交换法制备了这两种不同的催化剂。保持原来的反应条件不变，比较其与浸渍法制备的催化剂的不同性能。实验结果见表。不同制备方法的催化剂的反应结果对比表中的数据我们发现，浸渍法制备的Zn/HZSM-5催化剂和Mg/HZSM-5催化剂，具有较高的催化活性。对于Zn/HZSM-5催化剂，在同样的反应条件下，溴甲烷的转化率由95.4％（浸渍法）降低到75.2％（交换法），产物的分布也发生变化。C2的选择性明显降低，C、3C6的选择性有所增加；对Mg/HZSM-5催化剂，溴甲烷的转化率由99.4％（浸渍法）降低到76.5％（交换法），C2、C5、C7的选择性有所降低而C3、C4的选择性有所增加。综合以上，我们选择浸渍法来制备不同负载量的催化剂。不同负载量的催化剂对反应的影响表为不同的ZnO、MgO负载量的Zn/HZSM-5、Mg/HZSM-5催化剂的反应结果。在我们所考察的范围内，对于Zn/HZSM-5催化剂，10.0wt%ZnO催化剂具有最好的反应性能，随着负载量的不断增加，溴甲烷的转化率也在增加，当负载量为5.0%时，溴甲烷转化率为91.0%，当ZnO的负载量增加到10.0%时，溴甲烷的转化率达到98.7%，随着ZnO负载量的进一步增加，溴甲烷的转化率开始缓慢下降，当负载量为15.0%时，溴甲烷的转化率降到92.0%。对于Mg/HZSM-5催化剂，在我们所考察的范围内，催化活性随着负载量的变化没有明显的变化，溴甲烷的转化率比较稳定，都在99.0%以上。表为不同负载量的催化剂反应结果4．5.3．4两种催化剂对产物分布的影响、溴甲烷脱溴化氢生成PX的反应是一个放热反应，在前期的催化剂筛选中，我们也发现，这个反应在200℃时就可以进行。如果温度高于250℃，由甲烷溴氧化反应产生的溴甲烷、CO以及剩余的CH4、O2、HBr、H2O很可能发生反应，而且温度太高，催化剂就容易结碳。因此在溴甲烷脱溴化氢的反应中，反应温度是一个很重要的影响因素。在实验中，我们考察了200～240℃温度范围内温度对溴甲烷转化率和产物选择性的影响。反应结果见图4．5.3．4在4．5.3．4ZnO/HZSM-5和MgO/HZSM-5催化剂上CH3Br转化率及产物选择性随反应温度变化曲线图注：图中X－溴甲烷的转化率,ZnO和MgO的负载量都为5.0wt%。从图4．5.3．4可见，在催化剂5.0%wtZnO/HZSM-5和5.0%wtMgO/HZSM-5上，CH3Br转化率都是随温度的升高而增加。主要产物C4的选择性在200℃～220℃之间是随着温度的升高而增加，当温度继续增加到240℃过程中，C4的选择性开始降低。而其他产物的选择性在两个催化剂上随着温度变化的趋势却不一样；对于C5、C6的选择性在ZnO/HZSM-5催化剂上是随着温度的升高而减少，在MgO/HZSM-5催化剂上C5随着温度的升高先减少后增加C6的变化趋势与C5的趋势相反；在220℃以下，在5.0%wtZnO/HZSM-5催化剂上只有很少量的C2生成，在色谱上检测不到出峰。当温度升高到240℃时，选择性增加到22.3%。在5.0%wtMgO/HZSM-5催化剂上，C2在200℃时，在反应产物体系中，占了21.4％，当温度升高到220℃时，明显减少，随着温度继续升高而略有增加。3.4.4同样的，考虑到反应时间也是影响CH3Br脱溴化氢生成PX的一个重要因素，我们考察了在240℃情况下，反应时间对溴甲烷转化率的影响。反应结果见图。从图3.4.4可见，在反应的最初40分钟内，产物只有二甲醚，且产生的量越来越少，因此CH3Br的转化率在不断降低，因为刚制备的催化剂里面含有金属氧化物，催化剂里面氧原子的存在是产生二甲醚的主要原因。随着反应的不断进行，氧原子不断被溴甲烷里面的溴原子所取代，在反应进行了40分钟后，溴甲烷的转化率开始逐渐增大，二甲醚的选择性越来越小，而PX3.4.4在MgO/HZSM-5催化剂上CH3注：反应温度为240℃，MgO的负载量为5.0wt%。3.4.5O2我们发现，当甲烷溴氧化反应剩余的氧气达到一定量时，对溴甲烷脱溴化氢的反应就有一定的影响，通过改变甲烷溴氧化反应的条件，使甲烷溴氧化反应剩余的氧气量减少，这样可以显著的改变溴甲烷脱溴化氢反应的催化活性。我们在240℃，反应稳定2小时以上，考察了剩余O2的浓度对溴甲烷转化率的影响。反应结果见图3.4.5。在MgO/HZSM-5上CH3Br转化率随CH3Br/O2变化曲线图注：MgO的负载量为14.0wt%。从图3.4.5可见，随着O2浓度的减少，CH3Br的转化率升高；在最初O2浓度相对稍高一点时，溴甲烷的转化率为76.6％,当O2通过考察催化剂、反应温度、反应时间和O2浓度对溴甲烷脱溴化氢制备高碳烃反应的影响，我们得到了较好的工艺条件：以ZnO/HZSM-5或是MgO/HZSM-5为催化剂，反应温度为240℃，反应时间大于2h，甲烷溴氧化反应将氧气几乎耗尽，即氧气浓度几乎为零时，我们可以得到CH3Br转化率大于98.0％。生成PX.第五章物料衡算第六章节能第七章设备选型7.1选型依据《石油化工塔型设备设计规范》SH3030-1997《钢制压力容器》GB150-1998《管壳式换热器》GB151-1999《钢制管法兰类型与参数（II系列）》GB/T9112-2000《管道等级号及管道材料等级表》HG20519.38-92《管道仪表流程图管道编号及标注》HG20559.4-1993《钢制管法兰》SH3406-1996《化工工艺设计施工图内容和深度统一规定》《化工工艺设计手册》《工业泵选用手册》第八章主要仪表和控制第九章管道布置第十章给水排水10.1概述10.1.1设计范围排水系统的设计内容包括：水源选择，对全场范围内进行供水，排水系统设计，包括生产、生活装置区、辅助设施区、供用工程用水、消防用水等。给水方案选择以节约用水为原则，尽可能合理利用水资源，生产用水尽可能采用循环使用。排水采用清污分流制。10.1.2设计原则项目的给水水源主要来自工业园区的水厂供应及厂区旁的嫩江河道供应，基本可以满足工厂生产生活需要。本方案主要以节约用水为原则，使工厂合理利用水资源。生产出的冷却水全部再次循环利用，以尽量减少新鲜水的浪费。10.1.3设计依据表10-1设计依据《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95《给排水水管工程施工及验收规范》GB50268-2008《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003《二次供水设施卫生规范》GB17051-1997《给排水与采暖工程施工工艺标准》10.2给水系统本厂主要用水量组成包括工业生产用水、消防用水、工作人员生活用水等，根据这些主要用水，我们建设成五部分供水系统：热水系统、冷却循环水系统、消火栓系统、自动喷淋系统、水幕系统。10.2.1热水系统食堂、员工宿舍分为两套系统集中供应热水，机械式循环系统，热媒为蒸汽，下区热水水源为市政自来水，上区热水水源为变频给水加压设备供水。10.2.2冷却循环水系统本厂以水作为冷却介质，并循环使用的一种冷却水系统。冷水流过换热器、冷凝器、反应器后，温度上升，如果即行排放，冷水只用一次，使升温冷水流过冷却设备则水温回降，可用泵送回生产设备再次使用，冷水的用量大大降低，常可节约95％以上。冷却水占工业用水量的70％左右，因此，循环冷却水系统起了节约大量工业用水的作用。10.2.3消火栓系统当发现火灾后，由管理人员打开消火栓箱门、按动火灾报警按钮，由其向消防控制中心发现火灾报警信号或远距离启动消防水泵，然后迅速拉出水带、水枪，将水带一头与消火栓出口接好，另一头与水松子接好，展开水带，开启消火栓手轮，握紧水枪，通过水枪产生的身流，将水身向着火点实施灭火。自动喷淋系统系统管路中保持定压满水，喷林头是感温动作的，如喷头动作温度为60度，当室内达到该温度是喷头喷水，系统中压力降低，联动喷林系统水泵启动，保持系统压力，满足喷水量。水幕系统火灾探测探测火灾信号，反馈至报警控制箱，控制箱发指令至雨淋阀动作。水幕消防系统的作用在于隔离火区，保护邻近火区的房间和建筑，并可冷却防火隔绝物。10.3排水系统10.3.1污水排水系统本厂废水处理分为工业废水处理和生活污水处理。分为物理处理，生物处理，化学处理。

物理处理：用格栅，筛网，去掉水中的渣渣，垃圾，等固体垃圾。用沉砂池去掉水中的砂子等，若是曝气沉砂池有预曝气的作用。

生物处理：利用曝气池中的微生物消耗水中的有机物，从而降解水中的污染物。曝气池后面一般有个沉淀池，作用就是泥水分离作用。

化学处理：加氯消毒，中和酸碱。10.3.2冷却水排放系统工艺中冷却水通过换热器出口再汇总至冷却水排放管，其中空置冷却水出口一般不高于35℃，最高不高于50℃，以免造成严重的结垢和对环境造成破坏。10.3.3雨水排放系统本控制系统采用微电脑自动运行方式，无需人工操作。该控制系统具有可靠性高，功能齐全，抗干扰力强，使用方便等优点。过滤系统液位控制，根据液位要求自动控制启停，并设有备用泵，能自动按运行时间来轮换工作，使之延长设备使用率。过滤器的高效率高质量的运行，在于自动反冲洗的合理性。本系统设计的程序操作系统和设备总配技术，能确保高品质的过滤效果和长期稳定的工作。第十一章供电与配电工程11.1设计依据《标准电压》GB/T156—2007《建筑电气安装工程质量检验评定标准》GBJ303—1988《石油化工企业工厂电力系统设计技术规范》SH3060—1994《电力装置防震设计规范》GB50260—1996《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058—1992《化工厂电力设计常用计算规定》HG20551—1993《化工企业供电设计技术规定》HGT20664—1999《10KV及以下变电所设计规范》GB50053—1994《城市道路照明设计标准》CJJ45—2006《通用设备的配电设计规范》GB50055—2011《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB50062—2008《低压配电设计规范》GB50054—2011《供配电系统设计规范》GB50052—2009《工业企业照明设计标准》GB50034—2004《民用建筑照明设计标准》GBJ133－1990《电力工程电缆设计规范》GB50217—2007《石油化工企业防火规范》GB50160—2008《化工企业电力设计施工图内容深度统一规范》HG21507—1992《化工企业腐蚀环境电力设计规程》HGT20666—1999《建筑物防雷设计规范》GB50057—2010《火灾自动报警系统设计规范》GB50116－1998《石油化工静电接地设计规范》GBJ28—2000《工业与民用电力装置的接地设计规范》GBJ65-8311.2设计范围本初步设计说明设计范围包括年产20万吨对二甲苯项目项目的总供配电设计，包括变配电所、厂区内供电外线和道路照明以及各化工年产20万吨对二甲苯项目生产装置和辅助生产装置的供配电、防雷、防静电、接地、照明的电气设计。11.3负荷分级及用电要求11.3.1工厂电力负荷的计算方法,一般常用的有:逐级法、需要系数法、二项式法以及产值、产量估算法等。工厂电力负荷计算方法的确定,主要应依据厂方提供的可供使用的有关基础资料和工厂用电设备的类别、工作状态以及计算方法适用的范围综合考虑确定。11.3.2工厂电力负荷等级是工厂供电设计的重要依据,它直接反映了工厂电力的负荷对供电可靠性要求的程度。依据国家5工业与民用供配电系统设计规范6规定,工厂电力负荷按其供电可靠性及中断供电在经济、政治上所造成的损失或影响程度分为一级负荷,二级负荷和三级负荷。一级负荷:是指中断供电将会造成重大的人身伤亡事故,或在经济上造成严重损失,在政治上造成重大影响者。二级负荷:是指中断供电将会在经济上、政治上造成较。大损失者。三级负荷:是属于不在一、二级负荷范围之内的一般性的电力负荷。11.3.3工厂供电电压等级的确定,首先应满足工厂电力负荷对供电可靠性及经济性的要求,同时应结合当地可供使用的电源电压等级,工厂电气设备的额定电压等级、容量以及工厂的计算负荷等多种因素综合评议确定。11.3.4工厂供电功率因数的补偿工厂供电的功率因数,是衡量工厂对电能的利用程度及电气设备使用状况的一个具有代表性的重要指标。根据国家标准GB3458)835评价企业合理用电技术导则6规定,工业企业供电的功率因数应达到019以上。又据国家标准GB50052)955供配电系统设计规范6规定,/当采用提高自然功率因数措施后,仍达不到电网合理运行要求时,应采用并联电力电容器作为无功补偿装置。只有在经过技术经济比较确认采用同步电动机作为无功补偿装置合理时,才可采用同步电动机。11.4本厂用电要求不同等级的用电负荷所需的供电电源如下：（1）一级负荷中特大和大中型生产装置采用快速自动柴油发电机组，仪表的DCS控制系统可用UPS电源供电，应急照明选用灯具自带备用电池。（2）二级负荷采用快速自起动柴油发电机组。（3）三级负荷对电源供电无特殊要要求。11.5.全厂用电估算通过设计与统计，全场的设备用电、生活用电、辅助生产用电、道路用电、应急用电，估算全年用电7000万千瓦时。11.6供配电系统的组成工厂供电系统就是将电力系统的电能降压，再分配电能到各个厂房、车间以及生活区等区域中去。它由总降压变电所，高压配电线路，车间变电所，低压配电线路及用电设备组成。（1）总降压变电所：总降压变电所负责将35至10kV的外部供电电压变换成6~10kV的厂区高压配电电压，给厂区各车间变电所或高压电动机供电。（2）高压配电线路：高压配电线路是电能链的重要组成部分，其安全可靠性直接关系到低压供配电系统及终端用户的用电质量和安全。本项目计划将此部分转交给专业的线路建设单位或工程总承包单位，线路建设单位或工程总承包单位应对架空线路的设计过程派专人进行跟踪监督，对设计的合理性、可靠性、经济性进行验证，并针对关键环节、主控项目进行方案比选优化及设计验算，发现问题及时与设计单位沟通解决。（3）车间变电所：车间变电所将6~10kV的电压降为380/220V，再通过车间低压配电线路，给车间用电设备供电。（4）低压配电线路：低压配电线路是指由380/220V电压供电的电力线路。按其结构不同可分为架空配电线路和地埋（电缆）配电线路两种。它的配电方式有单相两线制、三相三线制和三相四线制等形式。单相两线制一般供照明用电，三相三线制一般供动力用电（排灌用），三相四线制一般供照明和动力混合用电。11.7变电所和配电间变电所占地面积240平方米，建筑面积240平方米，建筑分为一层，由变压器室、低压配电室、UPS室等组成。变电所6KV配电系统为单母线分段接线方式，正常情况下分段运行，当任一回路电源故障或检修时，另一回电源可带全部用电负荷。低压380/220V系统也为单母线分段运行方式，正常情况下相应两台变压器分列运行，各带50%负荷，当任一台变压器故障或检修时，另一台变压器能带全部用电负荷。为保证仪表控制电源和火灾报警控制系统等特别重要一级负荷的供电要求，在变电所内设一套容量为20KVA的不间断电源装置(UPS)。可在电网连接处设置一个总变电所，将高压电变压至690/660V，此规格的电可直接输送至泵和压缩机。在生活区可设置一个分支变电所，将690/660V变压至380/220V规格，此处负责全厂的照明总接口。在办公区设置一个变电所，将690/660V变压为220V单相电压，供给办公区的仪表微机系统用电。变电所内的变压器于6KV架空线路接成线路变压器组。在变压器高压侧设SF6断路器。这便于变电所的控制、运行和维修。总降压变电所的6KV侧采用单母分段接线，各车间的一级负荷都由两段母线供电，以保证供电可靠性。关于配电设计，不仅要参照工业与民用配电设计规范，而且要根据实际的易燃易爆环境的生产工艺及安全要求对负荷进行分级，正常情况下，这类负荷都划分为一级负荷。因此，此类环境的配电设计应由两个独立电源供电，当一路电源发生故障时，另一路电源应能持续供电，保证安全停电，对于特殊重要的负荷，还必须增设应急电源。常用的应急电源有发电机组、干电池、蓄电池以及专用的馈电线路等，应根据产品的生产工艺允许的中断供电的时间来选择。本厂采用放射式配电方式，每个车间变电所由两回电缆路供电，分别接在总降压变电所10KV的两段母线上。各车间变电所与总降压变电所的距离较近，厂区高压配电网络决定采用直埋电缆线路。易燃易爆环境车间的配电线路的设计一般都是以桥架为主，钢管与电缆沟敷设为辅。正常情况下，在±0.00平面，先有室外桥架引来，进入室内后沿墙（或柱）引下至电缆沟（敷设完毕后封死，以防白蚁和进水），然后穿钢管沿地面敷设至电动机旁，再用防爆挠接管接至电动机接线口，而在其他高于±0.00平面上，电气线路基本上都是由桥架架空引入，然后由桥架穿钢管架空敷设至电动机旁，再有防爆挠接管引入电动机接线口。11.8照明系统11.8.1室内照明系统（1）办公室办公区域照明电源将为380/220V三相四线系统，同时照明电源与动力电源分开设置。室内照明选用日光灯，照明灯具开关应安装在方便操作的位置。（2）走廊楼道灯光的使用频繁且不稳定。传统的控制方法既繁琐又难以管理；同时又让楼道的灯长亮，造成极大的用电消耗。因而公司楼道采用吸顶式红外线感应器控制灯的开关，即节能又方便控制。（3）电梯电梯电源设置专用电源，并由配电站直接送到机房。机房照明电源应与电梯电源分开，并应在机房内靠近入口处设置照明开关。轿厢照明和通风回路电源可由相应的主开关进线侧获取，并在相应的主开关近旁设置电源开关进行控制。电梯的主开关均应能够切断该电梯最大负荷电流。但是，主开关不应切断轿厢照明、通风和报警、机房通向隔层和井道照明、机房通向轿顶和底坑电源插座。主开关位置应能从机房入口处方便、迅速地接电。（4）卫生间卫生间照明采用的是声音控制系统，其感应器能对人或者物品发出的最小的响声的变化作出反应，从而控制灯的开关。11.8.2路灯照明在我国，一般路灯多数是高压钠灯，其设计寿命为24000h（3年）。但是由于我国电网电压波动大，特别是在后半夜，由于负荷减少，使得电压有时接近243V，致使路灯灯泡的实际使用寿命平均不到一年。为了节省公司的经济开支，公司路灯照明系统采用的是智能光源降压一稳压一调光技术，智能光源降压一稳压一调光技术是国际上流行的全数字智能路灯节能控制技术。它充分考虑了道路照明的实际状况，依据人体工程学中的视觉理论，采用现代控制论中的最优控制方法，实现了对路灯电压及照度的动态智能化管理，即TPo管理（TIME/PLACE/0CCASl0N）。此项技术的基本思路就是：在夜晚繁忙的时段，控制路灯保持较强的照度，接近午夜时分，开始自动调光，在后半夜工厂人员稀人少时，则控制路灯保持较低照度的照明（类似房灯的调光器，可以随需要而任意调光）。它的主要优点就是在调光的同时也大幅降低了电耗，节约有功电耗达30％以上。智能光源降压一稳压一调光技术的控制过程是：通过测取道路车辆及行人的“时间一车辆（人）”统计规律，获取相应的照度调整率，依此来设计计算机的控制程序，根据照度调整率，从某一时刻开始，平滑地对路灯输入电压进行动态调整，使路灯输入电功率与实际照度要求达到最佳匹配，不仅节约了电能，而且稳定了电压，延长了路灯的使用寿命，达到了双重意义上的节能。11.9防雷、防静电及接地11.9.11.厂区普通建筑物防雷厂区的建筑物包括：泵房、仓库、压缩机房、控制室、化验室和综合楼等。首先不同的建筑物应该按照不同的防雷要求进行防雷分类，再根据国家《建筑物防雷设计规范》对不同类别的建筑物进行不同雷害防护措施。具体的防雷措施见《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010。特别需要注意的措施有：（1）在进出变配电所的一段线路上装设避雷线。（2）提高线路本身的绝缘水平。（3）个别绝缘薄弱位置装避雷器。（4）高压侧装避雷器，主要用来保护主变压器。（5）如果建筑物中有计算机、电子信息设备，特别是对于控制室、变电所，对于这些建筑物就要对雷击电磁脉冲进行设防。可以对该类建筑物进行电磁屏蔽。具体的措施是将建筑物墙和屋内的钢筋、金属的门窗等进行等电位连接，并与建筑物的防直击雷装置相连接，使建筑物形成一个“笼式”避雷网，对于防直雷击装置的雷电流及雷电云所形成的电磁干扰，可起到良好的屏蔽效果。引入、引出工厂该类建筑物的电缆需敷设在钢制电缆槽盒内，不同段的槽盒之间要有金属连接，这样雷击形成的电磁脉冲仅在钢制槽盒上的雷电过电压，而对槽盒内的电缆不会形成危害。若个别仪表电缆未能敷设在槽盒内，则该类电缆须选用屏蔽电缆。2.厂区户外装置的防雷厂区的户外装置主要包括储罐、高塔、储槽、换热器和高层构架等，这些设备通过管线连接，特别是高塔、高层框架、放空管之类的布置在较高处的设备，容易受到雷电的伤害。锅炉房、冷冻房及危险品库等采用独立避雷针防雷。厂区内对于这些设备的一些防雷措施主要如下：（1）对高层金属构架、壁厚大于4mm的金属密闭容器（包括：塔、储罐、储槽、换热器）及管道直接接地，接地点不应少于两处，两接地点距离不大于30m，若大于30m增加接地点，冲击接地电阻不应大于10欧姆。（2）对于排放爆炸危险气体、蒸汽放散管，首先考虑接装阻火器，然后把该管与接地装置连接即可避免雷击的伤害。（3）装设避雷针，室外配电装置应装设避雷针防直接雷击。（4）对于户外管道，为防雷电波沿管道引入建筑物，在管道进出建筑物处需进行接地防雷。11.9.2防静电设计按照《化工企业静电接地设计规范》进行，所有工艺生产装置及其管线，按工艺及管道要求作防静电接地保护，其接地装置一般情况与电气设备工作接地、保护接地共用一个接地装置。管道系统，管道在进出装置区（含生产车间厂房）处、分岔处进行接地。长距离无分支管道应每