年产60万吨精对苯二甲酸(PTA)工段设计

北京理工大学珠海学院2010届本科生毕业设计 表4.2-2中列出。原材料的规格在第五章原材料供应一节中给出。北京理工大学珠海学院2010届本科生毕业设主要原材料和辅助材料消耗表序号名称单位消耗量连续或间断单耗时耗年耗1对二甲苯t0.65691.84734720连续2醋酸(以100%计)t0.0344.7638080连续3钴金属kg0.0212.9423520连续4锰金属kg0.068.467200连续5氢溴酸(以100%计)kg0.570560000连续6氢气kg0.0912.6100800连续7共沸剂kg0.570560000连续8加氢催化剂kg0.0222400间断9催化剂回收剂kg0.5171.4571200连续10液碱(45%)t0.00881.2329856连续备注：加氢催化剂每两年更换一次，首次装填量为50吨，一用一备。

主要公用工程消耗表序号名称主要规格单位单耗时耗连续或间断正常最大1工艺用新鲜水t0.25351600连续或间断2循环水△t=10t3004200046200连续3工艺用脱盐水t1.7238500连续4高压蒸汽(饱和)10MPat0.724101.36245连续5电kWh-25-350034000连续6氮气0.8MPaNm331000间断7仪表风Nm31216801900连续8工厂风Nm33000间断9燃料(甲醇)t0.00120.1681.2连续北京理工大学珠海学院2010届本科生毕业设计PAGE5工艺设备技术方案5.1概述PTA装置工艺过程具有高温高压、浆料浓度高、介质腐蚀性强且易燃易爆等特点，维持和保证设备长周期正常运行是重中之重。本装置的设备具有如下特点：装置中的转动设备多，约占设备总台数的40％。过程设备的类型多，除一般装置中的塔器、换热器和容器外，还有空压机、离心机、干燥机（卧式）、薄膜蒸发器、旋转真空过滤机、搅拌器等。装置内大部分介质中含有醋酸、四溴乙烷和氢溴酸等腐蚀性极强的物料，另外生产过程中对PTA产品有较高的洁净度要求，对金属杂质特别是铁离子含量有严格的控制要求，因此对PTA主装置中的设备用材有很高的要求【18】。本装置过程设备主要为中、低压设备，但也有部分设备为高压设备，具体如下：如加氢反应器D1-1301（设计压力12.0MPaG/FV，设计温度350℃精制第一、二预热器E1-1208、E1-1210（管程设计压力12.0MpaG/FV，管程设计温度318~350℃，壳程设计压力2.21~5.2MpaG/FV，设计温度225~350精制第三、四预热器E1-1211、E1-1212（管程设计压力12.0MpaG/FV，设计温度350℃，壳程设计压力10.9MpaG/FV，设计温度350第二焚烧预热器E1-162（管程设计压力2.0MpaG/FV，设计温度350℃，壳程设计压力10.9MpaG/FV，设计温度350大型复杂的流体机械设备较多，如由空气压缩机及透平和膨胀机组成的工艺空气压缩机组、旋转真空过滤机、氧化反应器、加氢反应器、干燥机和离心机等。单台设备规格普遍大型化，容器类直径大于Φ3000mm的设备占过程设备的30%以上，氧化反应器的直径达到了Φ9920mm，单台换热器的换热面积达到了4500m2（氧化反应器第二冷凝器E1-304），氧化反应器搅拌器(G1-301)的功率超过2000kW（变频），CTA/PTA 干燥机（M1-423/M1-1423）的直径超过Φ4000本项目主要工艺设备共计225台（套），设备分交只考虑引进关键设备和材料，其余设备和材料均考虑国产化，以达到节约投资的目的【17】。5.2关键设备选择氧化反应器（D1-301）氧化反应器的设计温度为281℃，设计压力2.1MpaG/FV，反应器为一立式带搅拌设备，圆筒体直径为Φ9920mm，筒体直段高度9800mm加氢反应器（D1-1301）加氢反应器的设计温度为350℃，设计压力为12.0MpaG/FV，反应器为立式圆筒形，规格为Φ4100×14000(T/T)mm，壳体材料为 ASTMSA387Cr11CL2与304L的复合钢板。CTA浆料在反应器上段溶解（溶解段的作用是提供足够的停留时间确保CTA完全溶解于水），在下段床层催化剂的作用下，使杂质（4CBA）与氢反应，在结晶过程中从TA中被除去。反应器底部装有防止催化剂流失的过滤装置，材料为哈氏合金【9】该设备为国内制造。工艺空气压缩机组（C1-113）工艺空气压缩机组向反应器提供反应用空气，为多轴式离心压缩机，能力Q=494t/h，分5段压缩，由蒸汽透平做主要驱动，蒸汽透平利用装置副产品低压蒸汽，回收大部分能量，装置中的尾气经过膨胀机作为辅助驱动，并回收部分能量。工艺空气压缩机是整个装置的核心设备，由两种不同的驱动设备共同驱动，机组构成复杂，操作工况多样，国内制造厂目前不具备此类机组成套供货条件，也无同类装置的使用业绩。由于专利商要求此机组制造厂必须有丰富的同类设备制造和使用业绩。因此，空压机组从国外引进。换热设备本装置中共有换热设备48台，结构型式有BEM，BKM，BEU，NEN，NKN和板式及夹套管式等。其中包括大换热面积的反应器第二冷凝器E1-304（换热面积4500m2）和反应器第三冷凝器 E1-305（换热面积3300m2），这两台换热器的结构复杂，均为NKN型。还包括已提及的高压换热器E1-162、E1-1208、E1-1210、E1-1211、E1-1212等，这类换热器具有设计压力高，设计温度高等特点。其中反应器第一、二、三冷凝器E1-303、E1-304、E1-305拟引进。搅拌器本装置中共有19套搅拌器，搅拌器的型式有透平式、桨式及组合式。TA单元均采用防爆型电机，PTA单元除三台为防爆型电机外，其余均为非防爆型。密封结构有填料密封、单端面机械密封及双端面机械密封。其中有3 台材料为CPTi，2台为2205双相不锈钢，其余为奥氏体不锈钢。其中有9台搅拌器从国外引进。干燥机（M1-423，M1-1423）本装置中共有两台卧式回转干燥机，CTA干燥机主体材料为：壳程CS，管程2205DSS；PTA干燥机主体材料为304L。两台干燥机拟引进。过滤机CTA旋转真空过滤机（M1-410A/B//C）的过滤面积为19.3m2，材料316LSS，共3台。旋转压力过滤机（M1-1410A/B）的过滤面积为13m2，材料3164SS，共2台。其中旋转压力过滤机拟引进。离心设备、泵各种离心设备和泵不一一列举，设备分交遵循以下原则：压力离心机和常压离心机要求单台生产能力大，远远超过国内同类设备的生产制造水平，必须从国外引进。催化剂回收部分所用离心机结构特殊（属专利设备），需进口。高速泵的扬程高，功率大约为500kW左右，国内无法制造这种大型高速泵，需从国外引进。采用双相不锈钢2205材质的离心泵，国产材质达不到成分和性能要求，只能从国外进口。磁力驱动泵和多级离心风机属于特殊设备，国内产品的质量缺乏保证，没有大量的使用业绩，需从国外进口。旋转阀由于国内缺乏同类产品，因此需从国外进口。5.3主要设备一览表本项目主要工艺设备共计225台（套），详见REF_Ref244865636\r\h表4.3-1。本项目初步确定的主要进口设备共计41台（套），详见REF_Ref244865670\r\h表4.3-2。具体的设备分交范围要等初步设计阶段才能具体确定。进口设备费用为初步估算值，按照这个数值估算的设备国产化率以设备价值计约为62%。主要工艺设备一览表序号设备位号设备名称主要规格材质数量尺寸(mm)备注一氧化单元1C1-113空气压缩机Q=494t/hSS12F1-160尾气分离罐81.8m3316LSS1D4300,4200T/T3E1-161第一焚烧器预热器500m2壳程CS管程HASTELLOYC27614E1-162第二焚烧器预热器612m2壳程CS管程316LSS15E1-163第三焚烧器预热器1300m2壳程CS管程316LSS16E1-165焚烧器中间预热器600m2壳程316HSS管程316HSS待定7H1-166辅助燃料注入器316LSS18D1-167催化焚烧器38m3316HSS1D3100,4000T/T9D1-172尾气洗涤塔316LSSD6300,14275T/T10G1-173A/B尾气洗涤塔循环泵Q=250m3/hH=30m1+111D1-301氧化反应器V=1013m3CPTi/CS1D9920,9800T/T12G1-301氧化反应器搅拌器CPTi113E1-303第一反应器冷凝器1500m2壳程CS管程CPTi114E1-304第二反应器冷凝器4500m2壳程CS管程CPTi115E1-305第三反应器冷凝器3300m2壳程CS管程CPTi116E1-306第四反应器冷凝器2300m2壳程CS管程CPTi117E1-307反应器尾气冷却器2500m2118D1-310高压吸收塔316LSS1D3600,26275T/T19G1-311A/B高压吸收塔循环泵Q=212m3/h316LSS1+120E1-313开工加热器160m2壳程CS管程CPTi121M1-314A/BPX过滤器111t/hCS/316LSS1+122E1-320循环加热器2.8MW313m2壳程316LSS管程316LSS123E1-321高压溶剂冷却器2.0MW250m2壳程CS管程2205DSS124D1-401第一CTA结晶罐300m3CPTi/CS1D5900,9000T/T25G1-401第一CTA结晶罐搅拌器CPTi126D1-402第二CTA结晶罐346m3CPTi/CS1D6300,9000T/T27G1-402第二CTA结晶罐搅拌器CPTi128D1-403第三CTA结晶罐311m32205DSS1D6000,9000T/T29G1-403第三CTA结晶罐搅拌器2205DSS130E1-404第三CTA结晶罐冷凝器19.0MW1420m2壳程CS管程2205DSS131H1-405第三CTA结晶罐排出系统316LSS32G1-407A/B第三CTA结晶罐输送泵Q=212m3/hH=30m2205DSS1+133F1-408CTA过滤器进料罐84m3316LSS1D4600,3500T/T34G1-408CTA过滤器进料罐搅拌器316LSS135G1-409A/B/CCTA过滤器进料泵Q=333m3/hH=18m2205DSS336M1-410A/B/CCTA旋转真空过滤机19.2m2316LSS337F1-411A/B/CCTA母液分离器47m3316LSS3D3270,4500T/T38G1-412A/B/CCTA滤液泵Q=257m3/hH=46m316LSS339G1-413氧化循环泵Q=194m3/h316LSS1间歇使用40E1-416A/B/CCTA真空气冷凝器2.3MW398m2壳程CS管程2205DSS341G1-416A/B/CCTA真空泵14250m3/h316LSS342F1-417CTA真空泵分离罐88m3316LSS1D5150,2500T/T43G1-418A/BCTA封液泵Q=105m3/h316LSS1+144E1-419A/B封液冷却器1.5MW398m2冷程316LSS热程316LSS345P1-420A-CCTA饼排出螺旋110t/h316LSS346M1-423CTA干燥机系统壳程CS管程2205DSS1包括进料螺旋、排气筒、凝液罐、排出螺旋47E1-430第一CTA结晶器冷凝器630m2壳程CS管程CPTi148E1-431第一CTA结晶器尾气冷凝器183.6壳程CS管程CPTi149F1-432第一CTA结晶器放空分离器12.6m3CPTi/CSD2260,2400T/T50D1-501CTA干燥机洗涤塔316LSS1D2600,12565T/T51E1-502CTA干燥机洗涤塔冷却器700m2壳程CS管程2205DSS152C1-503A/BCTA干燥机鼓风机9t/h316LSS1+153E1-504CTA干燥机排气加热器0.26MW壳程CS154G1-505A/BCTA干燥机洗涤塔泵Q=298m3/hH=158m316LSS1+155F1-506母液罐270m3316LSS156G1-506母液罐搅拌器316LSS157G1-507A/B母液泵Q=380m3/hH=180m316LSS1+158D1-508常压洗涤塔316LSS1D1840,36000T/T59E1-510常压洗涤塔底冷凝器0.4MW75m2壳程CS管程316LSS160D1-511溶剂气提塔2205SS161G1-512气提塔循环泵Q=900m3/hH=68m2205SS162E1-513气提塔再沸器12.1MW250m2壳程CS管程CPTi163G1-514A/B常压洗涤塔底泵Q=144m3/hH=40m316LSS1+164F1-515残渣蒸发器1500kW28CPTi/TiCLADCS待定65F1-516残渣浆料接受罐83m32205DSS1D4300,4300T/T66G1-516残渣浆料接受罐搅拌器2205DSS167G1-517汽提塔混合泵Q=137m3/hH=28m2205DSS168G1-530A/B残渣打浆泵Q=35m3/hH=73m316LSS1+169D1-601溶剂脱水塔2205DSS70E1-602脱水塔再沸器3000壳程CS管程2205DSS待定71E1-603溶剂底部冷却器260m2壳程CS管程2205DSS172G1-606A/B脱水溶剂泵Q=137m3/hH=316LSS1+173G1-607A/B高压溶剂泵Q=260m3/hH=316LSS1+174E1-608脱水塔冷凝器2660kWCS/2205175F1-608脱水塔倾析器304L1D6200,2800T/T76F1-609共沸剂贮存罐304L1D6200,L=290077G1-615A/B循环泵Q=750m3/hH=316LSS1+178D1-631回收塔316LSS1上D3200,下D160023100T/T79E1-631回收塔冷凝器2200m2壳程304LSS管程304LSS180G1-632A/B回收塔塔底泵Q=177m3/hH=304SS1+181E1-633废水凝液加热器165m2壳程CS管程304LSS182D1-651PX抽出塔2205DSS1D1130,8900T/T83F1-704催化剂回收剂贮罐60m3316LSS1D3700,4300T/T84G1-704催化剂回收剂贮罐搅拌器316LSS185G1-706A/B催化剂回收剂进料泵Q=2.6m3/hH=316LSS1+186M1-707催化剂回收分离器316LSS187M1-714催化剂回收剂添加系统188G1-741HBr卸车泵Q=1.7m3/hH=PTFE/ETFE（衬里）304L/316LSS1+189F1-752HBr贮罐16m3含氟聚合物(衬里)316LSS1D2220,3400T/T90G1-753A/BHBr进料泵Q=2m3H=121+191G1-756A/B醋酸锰进料泵Q=3.3m3/hH=316LSS1+192G1-757A/B醋酸钴进料泵Q=3.3m3/hH=316LSS1+193F1-758醋酸钴配制罐34.5m3316LSS1D3080,3600T/T94G1-758醋酸钴配制罐搅拌器316LSS195F1-759醋酸锰配制罐55.2m3316LSS1D3800,3600T/T96G1-759醋酸锰配制罐搅拌器316LSS197G1-769醋酸钴溶液卸车泵Q=40m3/hH=316LSS198G1-770醋酸锰溶液卸车泵Q=40m3/hH=316LSS199M1-762催化剂添加系统1100F1-831高压氮气贮存罐87m3CS1D3000,11300T/T101D1-840泄压洗涤塔304LSS1D6360,12400T/T102A1-841泄压洗涤塔集池610m3混凝土18480×8480×8480103G1-842泄压洗涤塔集池泵Q=120m3/hH=316LSS1104A1-854精制废水池230m31105G-855A/B精制废水池泵Q=212m3/hH=316LSS1+1106A1-856氧化废水池160m35650×5650×5000107G1-857A/B氧化废水池泵Q=230m3/hH=67316LSS1+1108A1-858CTA旋转真空过滤机废水池160m31109G1-859A/BCTA旋转真空过滤机废水泵Q=212m3/hH=316LSS1+1110P1-902CTA干燥机出口旋转阀168t/h316LSS/316LSS1111M1-903CTA输送气过滤器125t/h304LSS1112M1-921A/B尾气干燥器40t/h304LSS1+1113F1-925进气缓冲罐212m3CS1D4640,11000T/T114E1-927尾气干燥冷凝器130m3壳程316SS1115D1-928尾气干燥洗涤塔316LSSD1650,18000T/T116G1-929A/B尾气干燥机洗涤塔一段泵Q=91m3/hH=316LSS1+1117G1-930尾气干燥机洗涤塔循环冷却器246m2壳程316LSS管程CS1118G1-931A/B尾气干燥机洗涤塔二段泵Q=86m3/hH=316LSS1+1119M1-1200CTA进料仓吹扫气过滤器720kg/h304LSS1120F1-1201CTA进料料仓2500m3304LSS1D12500,16400T/T121F1-1202CTA进料料仓尾气洗涤塔7.3m3304LSS1D1730,2500O/AT/T122M1-1202CTA进料料仓尾气除尘器25t/hPP1123P1-1203CTA进料旋转阀168t/h316LSS1124F1-1206进料打浆罐155m3304LSS1D5650,4300T/T125G1-1206进料打浆罐搅拌器304LSS1126G1-1207A/B低压溶解进料泵Q=472m3/hH=316LSS1+1127M1-1208A/B进料打浆罐过滤器304LSS1+1128G1-1209A-C高压溶解进料泵Q=250m3/hH=2507DSS2+1129E1-1211第四结晶器预热器75m2壳程304L管程304L1130F1-1211第四结晶器预热器凝液罐4.3m3304L1131E1-1212低温凝液冷却器80m2壳程304L管程304L1132E1-1220第三结晶预热器226m2壳程304L管程304L1133F1-1220第三结晶器预热器凝液罐4.3m3304L1D1500,1950T/T134E1-1221高温凝液冷却器64m2壳程304L管程2RK651135E1-1222第二结晶器预热器742m2壳程304L管程2RK651136F1-1222第二结晶器预热器冷凝液罐4.3m3304L1D1500,1950T/T137E1-1223第一结晶器预热器1176m2壳程304L管程CPTi1138F1-1223第一结晶器预热器凝液罐4.3m3304L1D1500,1950T/T139E1-1224高压凝液预热器268m2壳程CS管程CPTi1140E1-1225高压蒸汽预热器535m2壳程CS管程CPTi1141D1-1301加氢反应器221m3304LSS1D4100,14000T/T142C1-1350A/B氢气压缩机60kg/h1+1143E1-1351氢气回收预热器1.1m2壳程CS管程304LSS1144D1-1352一氧化碳去除反应器1m3304LSS1D800,2000T/T145M1-1353氢气回收过滤器5t/h304LSS1146E1-1354氢气回收冷凝器3.1MW41m2壳程CS管程304LSS1147E1-1355氢气回收冷却器0.07MW3.3m2壳程CS管程304LSS1148F1-1356氢气回收分离罐1.44m3304LSS1D1000,1500T/T149D1-1401第一PTA结晶器217.3m3304LSS/CS1D5200,8500T/T150G1-1401第一PTA结晶器搅拌器304LSS1151D1-1402第二PTA结晶器196.1m3304LSS/CS1D5200,7500T/T152G1-1402第二PTA结晶器搅拌器304LSS1153D1-1403第三PTA结晶器221.7m3304LSS/CSD5500,7500T/T154G1-1403第三PTA结晶器搅拌器304LSS1155D1-1404第四PTA结晶器239.9m3304LSS/CS1D5700,7500T/T156G1-1404第四PTA结晶器搅拌器304LSS1157D1-1405第五PTA结晶器196.1m3304LSS1D5200,7500T/T158G1-1405第五PTA结晶器搅拌器304LSS1159G1-1407料浆循环泵Q=560m3/hH=316LSS1+1160F1-1408旋转压力过滤机进料罐81.7m3304LSS1D4200,4500T/T161G1-1408旋转压力过滤机进料罐搅拌器304LSS1162G1-1409A/B旋转压力过滤机进料泵Q=575m3/hH=316LSS1+1163M1-1410A/B旋转压力过滤机13m2304LSS1+1164F1-1411PTA母液分离器121m2304LSS1165F1-1412PTA母液闪蒸罐38.9m3304LSSD3000,4500T/T166G1-1412PTA母液闪蒸罐搅拌器304LSS1167G1-1416A/B旋转压力过滤机增压机6000m3/h304LSS1+1168E1-1418打浆水加热器90m2壳程304LSS管程304LSS1169P1-1420A-DRPF固体出料旋转阀84t/h304LSS2+2170P1-1421A/BRPF滤饼排放螺旋168t/h1171P1-1422A/BPTA干燥机交叉输送螺旋2172M1-1423PTA干燥机168t/h304LSS1173E1-1428PTA干燥机洗涤塔冷凝器1180m2壳程CS管程304LSS1安装在F1-1428中174F1-1428PTA干燥机洗涤塔90m3304LSS1D4000,3500T/T包含E1-4128和E1-1413175G1-1429A/BPTA干燥机冷凝器底部泵200m3/h304LSS1+1176G1-1430高压冲洗水泵Q=360m3/hH=169316LSS1177F1-1441PTA闪蒸罐11.7m3304LSS1D1900,3500T/T178G1-1442A/B工艺凝液泵304LSS1+1179E1-1443精制闪蒸气超低压蒸汽发生器860m2壳程CS管程304LSS1180G1-1602A/BPTA母液泵Q=850m3/hH=73316LSS1+1181M1-1603PTA母液分离器316LSS1182F1-1604PTA母液打浆罐50.7m3316LSS1D3800,3200T/T183G1-1604PTA母液打浆罐搅拌器1184F1-1605PTA母液过滤加料罐19.8m3316LSS1D2470,3300T/T185E1-1606A/BPTA母液打浆泵Q=18m3/hH=195316LSS1+1186E1-1607PTA母液冷却器17.6MW316LSSCS1+1187F1-1615尾气洗涤塔304LSS1D5600,7000T/T188E1-1615尾气洗涤塔冷凝器355m2壳程304LSS管程2205DSS1189G1-1615尾气洗涤塔搅拌器304LSS1190E1-1618工艺水加热器202m2壳程管程304LSS设在F1-1615中191G1-1816A/B高压密封水泵Q=131.5m3/h304LSS1+1192G1-1817A/B低压密封水泵Q=143m3/hH=109304LSS1+1193F1-1818密封水罐3.6m3304LSS1D1400,1900T/T194E1-1819密封水冷却器1.3MW304LSS1195M1-1821低压密封水泵吸入口过滤器140m3/h304LSS1复式过滤器196M1-1900A/B/C产品批料仓脉冲过滤器600kg/h304LSS3197M1-1901产品输送气过滤器10t/h304LSS1198P1-1902PTA干燥机出口旋转阀168t/t316LSS316LSS1199F1-1903A/BPTA班料仓1800m3304LSS2D9000,23900T/T200M1-1903A/BPTA班料仓过滤器11t/h304LSS2201E1-1904PTA产品冷却器1MW202M1-1905PTA输送气10t/h304LSS1203M1-1906A/BPTA产品过滤器140t/h304LSS1+1204P1-1907A/BPTA班料仓出口旋转阀168t/h316LSS2205F1-2000A/BPTA产品料仓5178m3304LSS2D14000,28000T/T锥体17000206M1-2000A/BPTA产品料仓袋式过滤器10t/h304LSS2207E1-2004A/BPTA产品冷却器1MW304LSS304LSS2208M1-2005A/BROUSINGGASFILTER1500t/h304LSS3209G1-2206A/B低压进料水泵Q=600m3/hH=100CS1+1210F1-2209ELP蒸汽闪蒸罐18.7m3CS1D2000,5300T/T211G1-2210A/B凝液返回泵Q=300m3/hH=25CS1+1212F1-2212除氧器622m3CS（应力消除）1D6000,20000T/T内构件304L213H1-2215脱过热器200T/h304L1214G1-2216A/B脱过热器泵Q=50m3/hH=1000Alloysteel1+1215F1-2219蒸汽闪蒸罐11.7m3CS1D1800,4000T/T内构件304L216F1-2220低压排放罐4.45m3CS1D1250,3200T/T217G1-2221A/B排放凝液罐50m3/hCS1+1218F1-2225中压蒸汽闪蒸罐11.7m3CS1D1800,4000T/T内构件304L219M1-2280锅炉给水计量系统1220F1-2650母液贮存罐1500m3316LSS1D12410,12410T/T221G1-2651母液贮存泵Q=900m3/hH=39316SS1222D1-2652母液贮存罐洗涤塔316LSS1223G1-2654母液贮存洗涤塔泵Q=5m3/hH=24316SS1224G1-2656母液贮存冷却器10m2壳程CS管程316LSS1225G1-2802A/B辅助燃料进料泵Q=1.5t/hH=300316SS1+1主要进口设备一览表序号名称规格材质数量价格（百万美元）1空气压缩机Q=494t/hSS142.02氧化反应器V=1013m3CPTi/CS19.03第一反应器冷凝器1500m2壳程CS管程CPTi115.04第二反应器冷凝器4500m2壳程CS管程CPTi15第三反应器冷凝器3300m2壳程CS管程CPTi16CTA干燥机系统壳程CS管程2205DSS17.07CTA干燥机鼓风机9t/h316LSS21.08母液泵Q=380m3/h316LSS20.49气提塔循环泵Q=900m3/hH=68m2205DSS10.310气体他混合泵Q=137m3/hH=28m2205DSS10.111催化剂回收分离器316LSS10.812CTA干燥机出口旋转阀168t/h316LSS10.313CTA进料旋转阀25t/h316LSS10.214高压溶解进料泵Q=250m3/hH=970m2507DSS33.515氢气压缩机60kg/h21.316旋转压力过滤机13304LSS25.517旋转压力过滤机增压机6000m3/h304LSS21.018RPF固体出料旋转阀84t/h304LSS41.019PTA干燥机168t/h304LSS16.520PTA干燥机出口旋转阀168t/h316LSS10.221PTA班料仓出口旋转阀168t/h316LSS20.422氧化反应器搅拌器CPTi18.023第一CTA结晶罐搅拌器CPTi124第二CTA结晶罐搅拌器CPTi125第三CTA结晶罐搅拌器2205DSS126第一PTA结晶器搅拌器304LSS127第二PTA结晶器搅拌器304LSS128第三PTA结晶器搅拌器304LSS129第四PTA结晶器搅拌器304LSS130第五PTA结晶器搅拌器304LSS131其它12.0合计115.5PAGE6原材料、辅助材料及燃料供应6.1原材料和辅助材料供应6.1.1主要原料PX供应本项目的主要原料为PX，年需求量73.5万吨。PX原料由厂址卸入码头罐区，再由码头铺设管道输送到厂区的原料罐区内。码头罐区一期已设两台储量为12,000m3的内浮顶碳钢储罐，厂区原料罐区已设两台储量为30,000m6.1.2辅助材料供应本项目醋酸年需求量约为3.81万吨，立足国内采购，采用汽车槽车运送到厂内罐区。一期工程已设两台1300m3本项目碱液（45wt%）需求量约为0.986万吨，立足国内采购，采用汽车槽车运送到厂内罐区。其它辅助材料（共沸剂、催化剂等）将从国内或国外市场购买【10】。6.2原材料和辅助材料规格6.2.1PX规格对二甲苯规格序号项目单位规格测试方法1外观无色，透明，无悬浮物2纯度wt%≥99.7D3798-003非芳烃wt%≤0.05D3798-004乙苯wt%≤0.1D3798-005邻二甲苯wt%≤0.1D3798-006间二甲苯wt%≤0.1D3798-007其他有机物wt%≤0.05D3798-008氯wtppm≤1.0D5808-959硫wtppm≤1.0D3961-9810色度（铂-钴）≤10D1209-00氢气规格序号项目单位规格测试方法1纯度Vol%≥99.7气相色谱2一氧化碳Volppm≤10气相色谱3二氧化碳Volppm≤10气相色谱4氧气Volppm≤400气相色谱5氮气Vol%≤0.1气相色谱6硫Volppm≤1气相色谱醋酸规格序号项目单位规格测试方法1外观无色，透明，无悬浮物2纯度wt%≥99.5BS576pt219983乙醛wt%≤0.05BS576pt219984甲酸wt%≤0.05BS576pt219985冰点°C16.356硫酸盐wtppm≤1BS576pt219987氯化物wtppm≤1BS576pt219988铁wtppm≤1BS6337pt319839重金属（以Pb计）wtppm≤1BS576pt2199810非挥发性物wtppm≤50BS576pt2199811水wt%≤0.15BS2511197012色度（铂-钴）≤10.0BS5339197共沸济规格序号项目单位规格测试方法1纯度wt%≥99.52色度（铂-钴）≤103水wt%≤0.14比重0.885~0.8905非挥发物g/100ml≤0.005670mmHg时馏程范围初馏点°C100干点°C≤1127酸度（以醋酸计）wt%≤0.0加氢催化剂（钯碳催化剂）序号项目单位规格测试方法1钯wt%0.5土0.032灰值No.%≤153磁性物质wt%≤0.014硫wtppm≤4005铜wtppm≤406磨损率wt%≤2.07钯磨损（以钯含量0.5%计）wt%≤28.08氯（水可萃取的）wtppm≤1009堆积密度g/ml≤0.4910钠wtppm≤150011铁wtppm≤10012铬wtppm≤3013粒径2~4.75mmVol%≥927自动控制7.1概述60万吨/年PTA装置设有独立的中央控制室，采用集散控制系统（DCS），并设有紧急停车系统（ESD）。装置自动化水平较高。中央控制室分为操作室和机柜室，操作员接口，如CRT操作站和辅助操作台安装在中央控制室的操作室。过程接口，如控制器，过程接口单元及辅助仪表系统安装在邻近中央控制室的机柜室。7.2设计范围本设计包括PTA主装置界区内的空压机和HPCCU尾气催化焚烧单元、氧化、CTA结晶、分离和干燥工段、溶剂回收和母液处理系统、溶剂脱水、催化剂储存、安全排放系统、CTA输送和尾气干燥、精制、PTA结晶、分离和干燥工段、PTA母液及排放气处理系统、产品输送及料仓、蒸汽及凝液系统、碱液系统等自控和仪表的设计。7.3生产装置对自动控制的要求PTA装置是石油化工装置中工艺过程复杂、介质特殊、工艺流程长、设备台件数多、控制和联锁系统复杂、仪表种类多、选型难度大、对自动化水平要求高的装置之一。PTA装置中的物料具有易燃、易爆、易堵、腐蚀性强等特点，因此操作难度大，控制要求高。为了使PTA装置能安全可靠地生产，要求装置的自动控制系统和安全仪表联锁系统具有高可靠性、高安全性及相当的先进性【11】。为了确保PTA装置能平稳、高效、优化的长期运行，工艺过程的控制采用分散型控制系统（DCS）。为了保证装置的安全生产，安全仪表系统(SIS)采用故障安全型三重化冗余容错（TMR）结构。该系统独立设置，与DCS之间可进行串行数据通讯（冗余）。SIS系统的报警、联锁信号可以同时在DCS及辅助操作台上重复报警显示，并在辅助操作台（盘）上设置操作联锁旁路、复位按钮。旋转真空过滤机、压力/常压离心机、TA/PTA干燥机等成套设备，随机带有一次检测仪表，重要参数进DCS指示报警或参与联锁。工艺空气压缩机组(PAC)的控制采用PLC系统（随机组成套），其全部操作参数通过远程通讯（MODBUS-485RTU）传送到设在控制室内的PACVDU上显示。关键的联锁控制回路其检测仪表与常规指示控制回路检测仪表分开设置，重要的联锁控制回路设置双检测仪表，氧化反应及结晶冷凝后的气相介质设置氧分析仪/二氧化碳分析仪/一氧化碳分析仪三重检测仪表，以确保安全可靠。8控制系统及仪表选型8.1控制系统采用集散型控制系统（DCS）实现生产过程的控制、监视、报警、报表打印及生产管理。紧急停车系统（ESD）拟采用三重化PLC系统，ESD系统独立于DCS，并能与DCS进行数据通讯。工业气相色谱仪和氧分析仪等分析仪表进行生产过程的在线分析，分析仪表能与DCS进行数据通讯。压缩机只设就地指示盘，主要工艺参数和报警联锁信号引至中央控制室由DCS／ESD进行监视、控制和联锁。挤压造粒机、风送/料仓系统分别由随机成套的独立的PLC（也可由DCS）系统和控制，并设就地操作盘，PLC系统能与中控室DCS进行通讯【16】。8.2检测仪表选型原则现场远传仪表原则上采用智能型、二线制4~20mADC输出、本安型仪表。重要报警或紧急停车的参数设独立的一次仪表，随机仪表的选型应与主装置仪表一致。装置内一般流量测量主要采用差压式或转子流量仪表。重要工艺介质的批量控制和界区计量高度的容积式或质量流量计。进出界区的公用工程气体流量仪表带温度和压力补偿。温度就地显示采用双金属温度计，热电偶、热电阻均采用配套管的铠装结构，热电偶应带断电偶保护。压力就地显示采用不锈钢弹簧管或膜片压力表，一般压力远传采用智能型压力变送器。液位现场显示优选磁浮子或石英管液位计，液位远传测量一般采用外浮筒式液位计，在外浮筒式仪表不适用的场合，根据情况采用智能型法兰液位变送器或其它液位计。一般应用场合的执行器采用气动薄膜控制阀。在线分析仪（色谱仪、O2分析仪等）应包含取样单元、预处理单元、分析仪单元、回收或放空单元、带微处理机的信息处理单元、记录仪和打印机等。在线分析仪应与现场分析小屋成套提供，分析小屋内电器、仪表应采用防爆结构，具有易维修和操作的足够空间，并配齐电源、净化风源、载气、标准气及防爆空调设施等。在满足工艺参数要求的前提下，仪表选型本着合理可靠、性能好价格低、易于安装维护的原则进行。8.3主要的检测及控制方案8.3.1主要的检测方案为保证检测的可靠，根据专利商要求的重要程度，对某些极关键的测温（压）采用双重或三重的检测。不太重要的，不需频繁调整的变量采用气动控制器进行就地控制。对操作物料粘度大的应用场合，采用电容式或放射性液位计。8.3.2主要控制方案TA工段的主要控制方案.1PX进料与溶剂混合配比控制方案氧化反应是用醋酸钴和醋酸锰为催化剂，用溴化氢为促进剂，在一定的温度和压力条件下，用空气中的氧气在醋酸溶剂中把对二甲苯反应成对苯二甲酸。氧化进料与溶剂量的配比控制系统，主要控制进入氧化反应器中PX与总的溶剂的比值。进入进料混合器的循环母液流量和来自高压吸收塔的循环溶剂流量以及新鲜高压溶剂流量经累加器累加计算后再去除经反应器四级冷凝后排出水的流量，这个计算值与PX比值器进行配比，然后比值器的输出作为新鲜高压溶剂调节器流量调节的外给定，控制新鲜高压溶剂进入高压吸收塔的流量，从而达到控制进入反应系统溶剂的量。PX与进氧化反应器的空气也采用了比值控制方案。.2溶剂脱水塔位置计算控制方案溶剂脱水塔的主要目的是把氧化生成的水与醋酸溶剂分开，为节约能源，使用了有机共沸剂。在该塔的中部设有六个温度测量点，为了控制塔顶和塔底的组份，该控制方案就是要在这六个温度测量点中经计算找出塔敏感点位置的温度作为位置调节器的测量值，位置调节器的输出作为串级回路付调节器的外给定，调节从中部和顶部进入溶剂脱水塔共沸剂的流量。找到了塔的敏感点温度也就保证了塔顶MA、醋酸甲酯和塔底醋酸的组份。这种控制方案称为“PROFILECONTROL”控制方案，类似的控制方案在其他蒸馏塔上也有使用【12】。.3空压机的防喘振控制方案根据空压机的工作特点及季节变化情况，设置了三套防喘振控制系统，确保压缩机的安全运行。目的之一是由浆料罐液位调节和循环溶剂流量调节构成串级调节，控制浆料罐的液位。目的之二是控制到进料打浆罐的密度，从而保证进入到加氢反应器的浆料浓度。通过两种方法来完成此控制方案。（a）第一种是由浆料密度测量变送器DT-21327所测密度，通过调节器 DICA-21327 与所要求的密度设定值进行比较，测量的浆料密度与给定的浆料密度值出现偏差时，密度调节器的输出送至粉料比值器FFY-21327中与浆料密度进行比值运算，其结果作为TA粉料速度调节器SICA-21896的外给定，通过旋转出料器的速度控制TA粉料进入浆料罐的量，保证TA粉料完全溶解，并达到一定的浓度。粉料比值器FFY-21327的输出也可通过自动/手动开关HS-21883去控制旁路蝶阀FCV-21883的出料来控制TA粉料进入浆料罐的量。（b）另一种方法是通过DCS的手动选择开关HS-21327，由DY-21303的计算值作为DICA-21327的测量变量。此计算值来自低压溶剂喂入泵回流管线的密度。这个测量值通常和温度一起，及其他参数（如：浆料流量；闪蒸蒸汽流量；冷凝液流量；浆料回流温度；浆料去G1209泵前温度等）在DY-21303 中完成计算，预测反应器喂入浆料密度。DICA-21327以后的控制过程与第一种方法相同【15】。保持加氢反应器的压力和液面稳定，对反应效果及生产平稳运行甚为重要。按常规设计控制系统，即液位调节器控制反应器的出料，压力调节器控制氢气进量。但是，实践证明这种常规控制是不可取的，其主要缺点是控制参数极易波动，造成催化剂的破碎，即“爆沸现象”使得管道和阀门堵塞。为了解决这个问题，采用了交叉控制方案，即用液位调节器控制氢气进量，用压力调节器控制反应器的出料，这样减小了扰动，使参数变化平稳。达到预期的效果。8.3.3结晶器的压力分程控制方案为了更好的利用能源、精制部分第一结晶器闪蒸气将部分进入第一至第三加氢预热器，加热进入加氢反应器的TA浆料。结晶器压力调节器的输出信号分为三段，每段对去排空管网的泄压阀和去预热器的泄压阀共三个进行控制，实现三分程调节系统。另外，在B阀的控制上，即在压力调节器对B阀的控制输出上串有自动/手动开关，当自动/手动开关设定自动时，压力调节器按正常的方式控制A.B.C三个分程调节阀。当IC-215联锁回路发生动作时（即去加氢反应器的熔体温度太低和高压溶剂泵前喂入浆料流量太小时），自动/手动开关到手动，B阀固定在10%开度，减少排到放空洗涤塔的量。A、C阀将保持自动控制。精制部分的结晶器基本上都采用了分程调节方案，即达到了充分利用闪蒸蒸汽能源的目的，又扩大了阀门的行程，提高了控制系统的稳定性，减小了闪蒸时阀门处的噪音。8.3.4压力离心机冲洗水与进料的比值控制方案压力离心机的浆料来自浆料泵 G1-1410，进料流量由流量调节器控制，浆料的流量又通过比值器计算出设定值，作为进入压力离心机的再打浆水流量调节器的外给定，形成了双闭环比值调节系统，使得进入离心机的浆料和再打浆水成稳定比率。实现了工艺对压力离心机冲洗水与进料的比值控制的要求。以上是PTA装置比较有特点的主要控制方案。另外，本装置还有关键控制回路约40多个，在这些控制方案中，充分利用了DCS丰富的软件控制功能，采用了一些比较有特色的高选、低选、计算、逻辑等功能模块，实现了很多复杂控制系统的控制，解决了很多生产中的难题。结论本次设计任务是年产60万吨精对苯二甲酸（PTA）工段设计。PTA生产工艺过程可分氧化单元和加氢精制单元两部分。原料对二甲苯以醋酸为溶剂，在催化剂作用下经空气氧化成粗对苯二甲酸，再依次经结晶、过滤、干燥为粗品；粗对苯二甲酸经加氢脱除杂质，再经结晶、离心分离、干燥为PTA成品。精对苯二甲酸是生产聚酯纤维、树脂、胶片及容器树脂的主要原料，被广泛应用于化纤、容器、包装、薄膜生产等领域。PTA的原料为二甲苯，二甲苯的原料为石油。而PTA是聚酯的原料，聚酯又是涤纶的原料，而化纤中80%为涤纶，化纤占纺织业原料36%的份额。参考文献[1]罗其明.溶剂洗涤法精制粗对苯二甲酸工艺研究[D].中国优秀硕士学位论文全文数据库,2007,(04)第19-51页。[2]刘会武.粗对苯二甲酸精制离心过滤洗涤过程的实验和模拟研究[D].中国优秀硕士学位论文全文数据库,2007,(04)第69-154页。[3]林春光.蒸馏法沥青生产工艺模拟及工程设计[D].中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士),2005,(06)第133-353页。[4]曹宝庆.催化裂化装置分馏及吸收稳定系统工艺参数分析与研究[D].中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士),2005,(07)第99-122页。[5]范振鲁.粗对苯二甲酸精制方法的研究[D].中国优秀硕士学位论文全文数据库,2006,(01)第133-181页。[6]李明功.PTA纯度分析与控制方法的研究[D].中国优秀硕士学位论文全文数据库,2008,(05)第98-144页。[7]王僧山.修饰方式对蒙脱土及其聚丙烯复合材料性能的影响[D].中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士),2006,(08)第29-51页。[8]张效敏.[C_（18）mim]～+在蒙脱土层间吸附方式对聚丙烯/蒙脱土复合材料性能的影响[D].中国优秀硕士学位论文全文数据库,2007,(04)第77-81页。[9]唐海欧.咪唑基离子液体对聚烯烃结构与性能的影响[D].中国优秀硕士学位论文全文数据库,2007,(05)第41-59页。[10]陈红.酯类增塑剂的绿色催化合成研究[D].中国优秀硕士学位论文全文数据库,2007,(05)第131-157页。[11]王挺.吸附层反应技术制备TiO_2/SiO_2纳米复合材料[D].中国博士学位论文全文数据库,2007,(09)第83-149页。[12]李维兴.对二甲苯高温氧化工艺的流程模拟与优化研究[D].中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士),2005,(03)第88-298页。[13]陈斌.鼓泡塔氧化反应器内构件的研究[D].中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士),2006,(07)第57-164页。[14]陈朝晖.多相反应色谱过程的数学模拟[D].中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士),2006,(07)第69-127页。[15]徐海波.CTA熟化和反应结晶规律的实验研究[D].中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士),2006,(07)第127-214页。[16]张永昭.间二甲苯氧化动力学与混合氧化新工艺研究[D].中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士),2006,(08)第66-71页。[17]肖咸江.PTA过程关键单元建模与流程模拟[D].中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士),2006,(09)第78-341页。[18]丁干红.EPTA残渣中杂质分析与TA回收方法研究[D].中国优秀硕士学位论文全文数据库,2007,(02)第196-279页。[19]邵可可.PTA生产工艺的全流程模拟[D].中国优秀硕士学位论文全文数据库,2007,(02)第91-182页。[20]王丽雅.鼓泡塔中流动与传递参数的检测[D].中国优秀硕士学位论文全文数据库,2006,(02)第43-89页。谢辞我在毕业设计期间，得到王延金导师的精心指导，王老师治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄廓，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼比如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念就，树立了雄伟的学术目标，领会了基本的思考方式，掌握了通用的研究方法，而且还明白了许多待人接物与为人处世的道理。其严以律己，宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力，与无微不至、感人至深的人文关怀，令人如沐春风，倍感温馨。一股暖意细水长流，源自内心而又淌遍全身，岂是三言两语能够说得清，道得明的。我恨我我无法准确生动的语言来淋漓尽致地描述自己的真实感受，只好将它将它深深得埋在心底，化作一道虔诚的祝福：愿王老师合家欢乐，一生平安。同时，也将祝福送给每一位帮助我的师长。紧张的毕业设计就要结束了令，大学四年的生活也到了尾声。此时此刻感慨万千，首先感谢王延金老师在这半年的毕业设计中对我的帮助和鼓励，特别感谢张喆老师对我毕业设计的大力支持。同时感谢李冲、王淑波老师、等人在我的毕业设计过程其中对我莫大鼓励与帮助。感谢在这四年来对我的学习和生活有过莫大帮助的吴灵老师、熊志勇老师感谢我的朋友和同学们在我四年生活和学习中对我的帮助，就要分别了，衷心祝福各位一路走好。再次感谢各位老师和同学，希望大家以后工作顺利。谢谢！！基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制\t"_