70kt/a甲基丙烯酸甲酯合成提純車間工藝設(shè)計摘要：本設(shè)計是山東齊旺達(dá)石化有限公司70kt/a甲基丙烯酸甲酯（MMA）合成提純車間工藝設(shè)計以及對整個甲基丙烯酸甲酯項目進(jìn)行環(huán)境評價與安全性預(yù)評價。合成車間以甲醇、甲基丙烯醛和氧氣為原料，采用一步氧化的方法制得甲基丙烯酸甲酯（MMA），經(jīng)過精制提純，最終產(chǎn)品純度甲基丙烯酸甲酯（MMA）為99.99%。使用AspenPlus對車間進(jìn)行工藝設(shè)計并建立模型，對工藝流程中的塔設(shè)備進(jìn)行分析與優(yōu)化，對流程中各個系統(tǒng)進(jìn)行能量衡算與物料衡算。關(guān)鍵詞：AspenPlus；MMA；模擬；分析與優(yōu)化

70kt/methylmethacrylateSynthesisandPurificationProcessDesignWorkshopAbstract:Thisdesignistheprocessdesignofthe70kt/amethylmethacrylate(MMA)synthesisandpurificationworkshopofShandongQiwangdaPetrochemicalCo.,Ltd.andtheenvironmentalassessmentandsafetypre-assessmentoftheentiremethylmethacrylateproject.Thesynthesisworkshopusesmethanol,methacroleinandoxygenasrawmaterialstoobtainmethylmethacrylate(MMA)byone-stepoxidation.Afterpurificationandpurification,thefinalproductpurityofmethylmethacrylate(MMA)is99.99%.UseAspenPlustoprocessdesignandbuildamodelfortheworkshop,analyzeandoptimizethetowerequipmentintheprocess,andperformenergybalanceandmaterialbalanceforeachsystemintheprocess.Keywords:AspenPlus;MMA;simulation;analysisandoptimization

目錄第一章總論 第一章總論設(shè)計任務(wù)設(shè)計任務(wù)是山東齊旺達(dá)石化有限公司70kt/a甲基丙烯酸甲酯（MMA）合成提純車間工藝設(shè)計以及對整個甲基丙烯酸甲酯項目進(jìn)行環(huán)境評價與安全性預(yù)評價。合成車間以甲醇、甲基丙烯醛和氧氣為原料，采用一步氧化的方法制得甲基丙烯酸甲酯（MMA），經(jīng)過精制提純，最終產(chǎn)品純度甲基丙烯酸甲酯（MMA）為99.99%。設(shè)計依據(jù)（1）《化工工廠初步設(shè)計文件內(nèi)容深度規(guī)定》（HG/T20688-2000）（2）《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄2011年本（2013年修訂）》（3）《國家環(huán)境保護標(biāo)準(zhǔn)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》（4）《淄博市生態(tài)環(huán)境保護“十三五”規(guī)劃》（5）《化工投資項目可行性研究報告編制辦法》（2012年修訂版）（6）淄博齊魯化學(xué)工業(yè)區(qū)有關(guān)供水、供電、項目征用土地意見和建設(shè)項目環(huán)境保護意見的批文及資料。（7）《中華人民共和國環(huán)境保護法》（8）《中華人民共和國勞動安全法》建設(shè)規(guī)模及產(chǎn)品方案建設(shè)規(guī)模項目主要工藝裝置由高純異丁烯制備車間、異丁烯氧化制備甲基丙烯醛車間和甲基丙烯酸甲酯制備提純車間組成。根據(jù)國家相關(guān)政策、經(jīng)濟規(guī)模的需要，以及原料、公用工程的供應(yīng)能力，原料供給情況和市場需求情況，確定項目的建設(shè)規(guī)模為年產(chǎn)7萬噸甲基丙烯酸甲酯，項目占地總面積57.77畝（38512.9m2）。為了保證項目各工藝裝置間協(xié)調(diào)操作，同時參考國內(nèi)同類裝置運行的實際情況，項目裝置的年操作時間按每年7200小時計。產(chǎn)品方案本項目的主要產(chǎn)品為甲基丙烯酸甲酯，無副產(chǎn)品，年產(chǎn)量為7萬噸，含量為99.99%，屬于優(yōu)等品。查閱到甲基丙烯酸甲酯相關(guān)的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，甲基丙烯酸甲酯國家標(biāo)準(zhǔn)HG2305-1992，主要參數(shù)指標(biāo)如下表1-1所示：表1-1甲基丙烯酸甲酯國家標(biāo)準(zhǔn)項目指標(biāo)優(yōu)等品一等品合格品色度≤102030密度g/cm30.942~0.9460.938~0.9480.938~0.948酸含量(以甲基丙烯酸計）≤0.0100.040.08水分%≤0.050.30.5甲基丙烯酸甲酯含量%≥99.899.098.0主要原料來源本項目中所涉及的主要原料為甲基叔丁基醚（MTBE）裂解車間生產(chǎn)的甲基丙烯醛（MAL），輔助原料為新型硫酸氫鹽負(fù)載型催化劑（M1HSO4/γ-Al2O3），MgO負(fù)載Pd催化劑。MTBE和催化劑來源于山東齊旺達(dá)石化總廠。廠址概況本項目廠址為山東齊旺達(dá)石油化工有限公司，坐落在齊國古都臨淄——齊魯化學(xué)工業(yè)區(qū)。這里歷史悠久、文化底蘊深厚，是齊商文化的發(fā)源地，是世界足球起源地；這里交通便利，資源豐富，是黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)、山東半島藍(lán)色經(jīng)濟區(qū)兩大國家戰(zhàn)略經(jīng)濟區(qū)與山東省會城市群經(jīng)濟圈的重要交匯處；這里毗鄰勝利油田，是全國重要的石油化工基地；這里是“21世紀(jì)海上絲綢之路”樞紐城市青島的輻射區(qū)；這里有著優(yōu)越的發(fā)展環(huán)境和地理條件。齊魯化工區(qū)享受國家級化工區(qū)的優(yōu)惠政策。新建工業(yè)企業(yè)，固定資產(chǎn)投資超過1000萬元的，從實現(xiàn)第一筆銷售收入起，2年內(nèi)按企業(yè)實際上繳所得稅地方留成部分的全部、第三至第五年度按50%給予企業(yè)資金扶持；對進(jìn)區(qū)企業(yè)，各項行政事業(yè)性收費給予減免或優(yōu)惠，對工業(yè)項目免收人防異地建設(shè)費、工程交易費、綜合開發(fā)費等費用；土地出讓期可按國家規(guī)定的最高期限進(jìn)行辦理，對技術(shù)含量高、投資額大的項目，土地價格等相關(guān)事宜實行一事一議。本廠區(qū)整體布置為規(guī)則多邊形，東西長338m，南北長250m，總面積75797.5m2，本廠按照生產(chǎn)功能分區(qū)集中布置，分為儲存區(qū)、生產(chǎn)區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)、行政生活區(qū)及其他設(shè)施等。

第二章生產(chǎn)方法與工藝流程生產(chǎn)工藝綜述及選擇C4氧化法制備MMA主要采用以下兩條路線，第1條路線簡稱“兩步氧化法”，由異丁烯或叔丁醇?xì)庀啻呋趸癁榧谆┤?MAI)，甲基丙烯醛再催化氧化為甲基丙烯酸(MAA)，然后甲基丙烯酸與甲醇在催化劑作用下發(fā)生酯化反應(yīng)生成MMA，它的優(yōu)點在于充分利用了原料豐富的C4餾分，減少了環(huán)境污染，但也存在設(shè)備多、工藝復(fù)雜、使用腐蝕性硫酸以及制酸步驟催化劑壽命短、整體產(chǎn)率低等缺點。第2條路線，簡稱“直接甲基化法”，異丁烯或叔丁醇催化氧化為MAI，MAL再一步氧化酯化為MMA。該工藝不經(jīng)過甲基丙烯酸步驟，有效地避免了甲基丙烯酸聚合等副反應(yīng)，原子經(jīng)濟性高、設(shè)備簡單，是當(dāng)今世界上最具吸引力的MMA生產(chǎn)工藝之一。由于直接甲基化法工藝合成路線短，基建費用低，可大幅度地降低生產(chǎn)成本，產(chǎn)品MMA的性質(zhì)也十分穩(wěn)定，具有物耗及能耗小，投資少，見效快，環(huán)境友好等特點。本設(shè)計采用“直接甲基化法”技術(shù)生產(chǎn)MMA。工藝流程簡述將原料MAL與甲醇和空氣按一定比例混合后送入全混釜反應(yīng)器R0301中進(jìn)行MAL氧化酯化成MMA的反應(yīng)。之后對該物流采用閃蒸罐+精餾塔手段進(jìn)行分離。MAL氧化酯化成MMA反應(yīng)的主要產(chǎn)物有甲基丙烯酸甲酯（MMA）、少量的水和二氧化碳，還有未反應(yīng)的原料甲基丙烯醛（MAL）及大量的氮氣、氧氣等雜質(zhì)，本工段分離工藝的主要目的是脫除反應(yīng)液中的氮氣、氧氣、二氧化碳、水及MAL等雜質(zhì)，以得到產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到優(yōu)等品的MMA產(chǎn)品。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)壓縮機加壓至用于閃蒸所需的壓強，進(jìn)入閃蒸罐F0301，將氣液兩相實現(xiàn)分離，即使物流中的氮氣、氧氣、二氧化碳與MMA實現(xiàn)初步分離，之后將液相物流送入萃取精餾塔T0301、MMA提純塔T0302，MMA精制塔T0303從而脫除體系中的甲醇，MAL等雜質(zhì)，使塔頂產(chǎn)物MMA達(dá)到分離要求，使產(chǎn)品達(dá)到優(yōu)等品產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（≥99.9%）。圖2-1MMA合成提純車間工藝流程工藝流程優(yōu)化在工藝流程優(yōu)化中，使用AspenPlus軟件進(jìn)行模擬，需完整定義體系所包含的所有組分，組分及編號如表所示。表2-1各流股組分流股組分流股組分0301MAL、甲醇與空氣0309MMA與水0302MMA與氮氣0310塔頂廢水0303MMA與氮氣0311MMA與水0304MMA與氮氣0312塔頂廢水0305MMA與氮氣031399.5%MMA0306氮氣廢氣031499.9%MMA0307MMA與甲醇0315塔頂廢液0308水脫鹽水萃取塔T0301的優(yōu)化該塔的作用是水萃取除去粗MMA中未反應(yīng)的甲醇、甲基叔丁基醚等輕組分，塔底得到74%的MMA送往MMA提純塔進(jìn)行進(jìn)一步提純。塔板數(shù)的優(yōu)化對理論塔板數(shù)與塔頂MMA質(zhì)量分率、塔頂甲醇質(zhì)量分率的靈敏度分析，優(yōu)化結(jié)果如表2-2所示表2-2脫鹽水萃取塔T0301理論塔板數(shù)靈敏度分析表理論塔板數(shù)塔底MMA質(zhì)量分率塔底甲醇質(zhì)量分率180.7357680.00727243190.7387620.00204016200.7401560.000527161210.7409280.000131473220.7414063.23264e-05230.7417247.89789e-06240.7419441.92556e-06250.7420864.6788e-07圖2-2塔板數(shù)靈敏度分析曲線分析上述圖2-2可知，隨著塔板數(shù)增加，塔底MMA質(zhì)量分率逐漸增加，塔頂甲醇質(zhì)量分率隨之減小。當(dāng)塔板數(shù)大于等于25塊時，兩者分離效果已接近達(dá)到飽和狀態(tài)，考慮設(shè)備投資的費用、設(shè)備的操作彈性，最終設(shè)計脫鹽水萃取塔的塔板數(shù)為25塊。進(jìn)料板位置的優(yōu)化對進(jìn)料板位置與塔頂MMA質(zhì)量流率、塔頂甲醇質(zhì)量流率的靈敏度分析，優(yōu)化結(jié)果如表2-3所示表2-3脫鹽水萃取塔T0301進(jìn)料板位置靈敏度分析表粗MMA進(jìn)料板位置萃取劑進(jìn)料板位置塔底MMA質(zhì)量流率（kg/h）塔底甲醇質(zhì)量流率（kg/h）11210295.71.33475e-0611310292.21.32377e-0611410287.71.32202e-0611510280.91.32289e-0612210298.15.4866e-06123102965.45137e-0612410293.35.44416e-0612510289.35.44651e-0613210299.52.25867e-0513310298.32.24656e-0513410296.72.24432e-0513510294.32.24475e-0514210300.49.30019e-0514310299.79.26352e-0514410298.79.25547e-0514510297.39.25558e-0515210300.90.00038326615310300.50.00038195715410299.90.000381695155102990.00038169916210301.20.00157945163103010.0015744216410300.60.0015735816510300.10.0015735217210301.40.0065020617310301.30.00648561174103010.0064824417510300.70.006482318210301.50.026734618310301.40.026680518410301.30.026674318510301.10.026670819210301.60.10971819310301.50.1095619410301.50.10953319510301.30.10953220210301.60.44894620310301.60.44840420410301.50.44833820510301.50.448335圖2-3脫鹽水萃取塔T0301進(jìn)料板位置靈敏度分析曲線由靈敏度分析曲線可知，當(dāng)粗MMA物料進(jìn)料板位置為第17塊，萃取劑進(jìn)料板位置為第三塊時，塔底MMA質(zhì)量流率較大，同時塔底甲醇質(zhì)量流率較小。最終設(shè)計粗MMA進(jìn)料板位置為第17塊，萃取劑進(jìn)料板位置為第3塊。回流比優(yōu)化對摩爾回流比與塔頂MMA質(zhì)量流率、塔頂甲醇質(zhì)量流率、能耗進(jìn)行靈敏度分析，優(yōu)化結(jié)果如表所示表2-4脫鹽水萃取塔T0301摩爾回流比靈敏度分析表摩爾回流比塔底MMA質(zhì)量流率（kg/h）塔底甲醇質(zhì)量流率（kg/h）能耗（kW）0.810301.40.008932546053.890.910301.30.006458976348.99110301.20.004875986644.311.1103010.00377596939.61.210300.90.002993357234.941.310300.80.00241657530.291.410300.70.001981317825.641.510300.60.001646428120.991.610300.50.001384348416.361.710300.40.001176188711.721.810300.30.001008659007.11.910300.20.0008722559302.48210300.10.0007600419597.872.110300.10.0006668399893.262.2103000.00058877110188.72.310299.90.00052284310484.12.410299.80.00046677210779.52.510299.70.0004191511074.92.610299.70.00037770511370.42.710299.60.00034181711665.82.810299.60.00031056311961.32.910299.50.00028320912256.8310299.50.00025915612552.3圖2-4脫鹽水萃取塔T0301摩爾回流比靈敏度曲線由摩爾回流比靈敏度曲線可知，隨著回流比的增大，分離效果越好，同時能耗也在增大，綜合考慮選擇脫鹽水萃取塔T0301摩爾回流比為0.9。MMA提純塔T0302的優(yōu)化該精餾塔的作用是除去MMA中的水以及少量甲基丙烯醛，塔底得到99.5%的MMA送至MMA精制塔T0303進(jìn)一步提純，塔頂為除去的水、甲基丙烯醛。圖2-5為MMA提純塔的模擬圖。圖2-5MMA提純塔模擬圖T0302初始設(shè)置參數(shù)如表表2-5T0302初始參數(shù)總板數(shù)N進(jìn)料板回流比（mol）總能耗（kW）63475.324062塔底MMA純度為99.533%，在保持塔底MMA純度一定的情況下，優(yōu)化進(jìn)料板位置、塔板數(shù)與回流比。進(jìn)料板位置優(yōu)化使用AspenPlus靈敏度分析工具，做進(jìn)料板位置與塔底MMA質(zhì)量分率、水質(zhì)量分率的分析，模擬結(jié)果如表2-6。表2-6MMA提純塔T0302進(jìn)料板位置靈敏度分析表進(jìn)料板位置塔底MMA質(zhì)量分率塔底水質(zhì)量分率200.991120.00482239210.9919310.00402546220.9926750.00329528230.993360.00262166240.9939920.00200109250.9945550.00144774260.9950670.00094523270.9954770.000542261280.9957260.000297305290.9958250.000200403300.9958590.000166379310.9958710.000155163320.9958680.000158012330.9958550.000170106340.9958360.000189386350.9958080.000216673360.9957710.000252999370.9957230.000300294380.9956610.000361036390.9955830.00043822400.9954830.000535959410.9953570.00065949420.9951960.00081806430.9949960.00101443440.9947460.0012603450.9944330.00156754460.9940440.00194907470.9935630.00242123480.9929730.00300075490.9922520.00370893500.9913790.00456658200.991120.00482239210.9919310.00402546220.9926750.00329528圖2-6進(jìn)料板位置靈敏度分析曲線由曲線可知，當(dāng)進(jìn)料板位置為第30塊時，分離效果達(dá)到最優(yōu)，所以重新設(shè)計進(jìn)料板位置為第30塊。塔板數(shù)優(yōu)化使用AspenPlus靈敏度分析工具，做塔板數(shù)與塔底MMA質(zhì)量分率、水質(zhì)量分率、總能耗的分析，模擬結(jié)果如表2-7。表2-7MMA提純塔T0302理論塔板數(shù)靈敏度分析表塔板數(shù)塔頂MMA質(zhì)量分率塔頂水質(zhì)量分率總能耗（Kw）460.9949340.00087504324033.2470.9951560.00065662624045.5480.9953250.00049115824062.9490.9954530.00036584224076.9500.9955490.00027163624087.4510.9956210.00020113124095.4520.9956750.00014806324098.5530.9957140.00010961224105.6540.9957448.04209e-0524107.5550.9957655.90295e-0524109.9560.9957814.34366e-0524112570.9957933.18979e-0524113.6580.9958022.34522e-0524114.8590.9958081.72131e-0524115.7600.9958131.2648e-0524116.3610.9958169.28086e-0624116.8620.9958196.81717e-0624117.1630.9958215.00182e-0624117.3圖2-7塔板數(shù)靈敏度分析曲線隨著塔板數(shù)增加，塔底MMA質(zhì)量分率逐漸增加，塔頂甲醇質(zhì)量分率隨之減小，總能耗增加。當(dāng)塔板數(shù)大于等于58塊時，兩者分離效果已接近達(dá)到飽和狀態(tài)，考慮設(shè)備投資的費用、總能耗，最終優(yōu)化MMA提純塔的塔板數(shù)為58塊?；亓鞅葍?yōu)化使用AspenPlus靈敏度分析工具，做回流比與塔底MMA質(zhì)量分率、水質(zhì)量分率、總能耗的分析，模擬結(jié)果如表2-8。表2-8MMA提純塔T0302回流比靈敏度分析表塔板數(shù)塔頂MMA質(zhì)量分率塔頂水質(zhì)量分率總能耗（Kw）0.60.8090620.1819023281.680.80.828960.1626284082.0410.8473320.1451394887.031.20.8641430.1290455707.621.40.8794680.11414465935680.1003387367.491.80.9066320.08752528210.7120.9187690.075616690300620.064534999405660.0542281107503070.0446682116593170.035826512578.830.9675440.027753613474950.0204855144814460.0141108153869020.00875761163911730.0045661417391.640.9941270.00166921184954120.000408345193956740.00014963620957448.07027e-0521957735.17189e-0521972.750.9957893.62708e-05228957982.7017e-05236958022.36076e-0524958042.09879e-05245958081.68204e-052540958121.38116e-0526256.560.9958141.15638e-0527958169.83895e-06279958178.51675e-06288256.60.9958187.42713e-06296958196.5418e-0630537.270.995825.81272e-0631395825.20493e-0632958214.69271e-0633958214.25694e-06339958223.88298e-0634817.380.9958223.55954e-0635673.3圖2-8摩爾回流比靈敏度分析圖隨摩爾回流比的增加，分離效果提高，但總能耗增加。當(dāng)回流比大于等于4.5時，兩者分離效果已接近達(dá)到飽和狀態(tài)，最終優(yōu)化MMA提純塔T0302的摩爾回流比為4.5。優(yōu)化結(jié)果將上述優(yōu)化后參數(shù)填入全流程中，在達(dá)到分離要求時，總能耗減少3379kW，同時減少5塊塔板，優(yōu)化效果顯著。表2-9優(yōu)化前后結(jié)果對比塔板數(shù)N進(jìn)料板位置回流比總能耗（kW）優(yōu)化前63475.324062優(yōu)化后58304.520683優(yōu)化前-優(yōu)化后5--3379MMA精制塔T0303的優(yōu)化塔板數(shù)優(yōu)化用AspenPlus中的Sensitivity做理論塔板數(shù)與塔塔頂MMA質(zhì)量分率、塔頂甲基丙烯酸（MAA）質(zhì)量分率的靈敏度分析，優(yōu)化結(jié)果如表2-10所示：表2-10MMA精制塔T0303理論塔板數(shù)靈敏度分析表理論塔板數(shù)塔頂MMA質(zhì)量分率塔頂MAA質(zhì)量分率180.9984801660.00175807347190.99914440.000985931025200.9994466770.000634492478210.9995572530.000505924745220.999593820.00046340761230.9996078850.000447055215240.999615620.000438063828250.999621330.000431426687260.9996262130.000425751667270.9996306050.000420647296280.9996346250.000415976313圖2-9塔板數(shù)靈敏度分析曲線分析上述表2-10、圖2-9可知，隨著塔板數(shù)增加，塔頂MMA質(zhì)量分率逐漸增加，塔頂MAA質(zhì)量分率隨之減小。當(dāng)塔板數(shù)大于等于26塊時，兩者分離效果已接近達(dá)到飽和狀態(tài)，再考慮設(shè)備投資的費用，我們最終選擇甲基丙烯酸甲酯精制塔T0303塔板數(shù)為26塊。進(jìn)料板位置優(yōu)化用AspenPlus中的Sensitivity做進(jìn)料板位置與塔頂MMA質(zhì)量分率、塔頂MAA質(zhì)量分率的靈敏度分析，優(yōu)化結(jié)果如下表2-11所示：表2-11MMA精制塔T0303進(jìn)料板位置靈敏度分析表進(jìn)料板位置塔頂MMA質(zhì)量分率塔頂MAA質(zhì)量分率100.9995825440.000476552351110.9996028710.000452912119120.9996176040.000435776203130.9996279220.000423774484140.9996346430.000415955192150.9996383460.000411646287160.9996394470.000410362869170.9996381960.00041181559180.9996345610.000416039603190.99962760.000424132019圖2-10進(jìn)料板位置靈敏度分析曲線分析上述圖2-10可知，當(dāng)物料進(jìn)料位置為16塊塔板之后時，塔頂MMA質(zhì)量分率最大，塔頂MAA質(zhì)量分率最小，我們最終選擇甲基丙烯酸甲酯精制塔T0303進(jìn)料塔板數(shù)為16塊?；亓鞅鹊膬?yōu)化用AspenPlus中的Sensitivity做摩爾回流比與塔頂MMA質(zhì)量分率、塔頂MAA質(zhì)量分率、塔頂冷凝器熱負(fù)荷以及塔釜再沸器熱負(fù)荷的靈敏度分析，優(yōu)化結(jié)果如下表2-12。表2-12MMA精制塔T0303摩爾回流比靈敏度分析表摩爾回流比塔頂MMA質(zhì)量分率塔頂MAA質(zhì)量分率塔頂冷凝器熱負(fù)荷（KW）塔釜再沸器熱負(fù)荷（KW）0.10.9982027640.00178960679-180130.09167491.0290.150.9985626290.00142973709-188245.768175615.8450.20.998925070.00106729125-196354.44183735.4260.250.9992792480.000713108328-204458.385191851.880.30.9995837430.000408609116-212567.265199973.1630.310.9996346280.000357722989-214223.162201631.420.350.9997895560.000202792783-220694.085208109.3220.40.9998984969.38513182E-05-228841.111216261.4510.450.999948744.3606992E-05-237001.168224424.1230.50.9999711862.1160352E-05-245167.687232591.8270.550.9999814721.08739689E-05-253336.729240760.9610.60.9999864435.90394222E-06-261507.693248932.4060.650.9999889673.37920473E-06-269679.177257104.1390.70.9999903182.02834431E-06-277850.92265276.0080.750.9999910771.2700775E-06-286022.799273447.9550.80.9999915218.25618338E-07-294194.753281619.9470.850.9999917925.547944E-07-302366.749289791.9660.90.9999919633.83947204E-07-310538.772297964.0020.950.9999920752.72770646E-07-318710.809306136.048圖2-11摩爾回流比靈敏度分析圖分析上述圖2-11可知，隨摩爾回流比的增加，分離效果提高，但總能耗增加，綜合考慮，我們選取MMA精制塔T0303的摩爾回流比為0.5。

第三章物料衡算與能量衡算物料衡算物料衡算分別取MMA提純塔T0302、MMA精制塔T0303、氧化酯化反應(yīng)器R0301以及全車間作為系統(tǒng)，衡算結(jié)果如表MMA提純塔T0302表3-1T0302物料衡算流股輸入輸出031103120313溫度/℃169.264159.091181.727壓力/bar767蒸汽分率010摩爾流量/(kmol/h)298.787199.26999.5181質(zhì)量流量/(kg/h)139073952.939954.04體積流量/(m3/h)18.1971193.513.574組分質(zhì)量流量/(kg/h)MTBE2.23E-062.23E-064.24E-22MEOH0.02991220.02991229.45E-31IB0.0005860310.0005860318.94E-33Water3507.083506.490.58719DME3.51E-073.51E-079.17E-43DIB0.01753461.26E-050.0175221TBA1.84E-051.84E-056.65E-18MSBE25.130625.13063.25E-08H2S2.53E-1300O21.35E-1900N28.84E-1900MAL31.651731.65172.14E-07CO27.11E-1400MMA10301.5389.6239911.89MAA41.54580.0024013741.5434總計/(kg/h)1390713906.97誤差/(kg/h)0.03進(jìn)出物流總質(zhì)量差0.03kg/h，誤差在工程允許范圍之內(nèi)，可認(rèn)為進(jìn)出物料守恒。MMA精制塔T0303表3-2T0303物料衡算流股輸入輸出031303140315溫度/℃181.727124.421158.901壓力/bar723蒸汽分率000摩爾流量/(kmol/h)99.518198.36981.14827質(zhì)量流量/(kg/h)9954.049845.79108.254體積流量/(m3/h)13.57412.0510.13327組分質(zhì)量流量/(kg/h)MTBE4.24E-2200MEOH9.45E-3100IB8.94E-3300Water0.587190.5869650.00022488DME9.17E-4300DIB0.01752210.0171570.000365038TBA6.65E-1800MSBE3.25E-083.25E-081.70E-15H2S000O2000N2000MAL2.14E-072.14E-071.67E-13CO2000MMA9911.899844.867.091MAA41.54340.38045641.1629總計/(kg/h)9954.0409954.044誤差/(kg/h)0.004進(jìn)出物流總質(zhì)量差0.004kg/h，誤差在工程允許范圍之內(nèi)，可認(rèn)為進(jìn)出物料守恒。氧化酯化反應(yīng)器R0301表3-3R0301物料衡算流股輸入輸出03010302溫度/℃7474壓力/bar11蒸汽分率10.97摩爾流量/(kmol/h)725671.042質(zhì)量流量/(kg/h)25968.725968.7體積流量/(m3/h)20925.818786.8組分質(zhì)量流量/(kg/h)MTBE121.352121.352MEOH5423.211965.38IB295.893295.893Water905.5622849.68DME25.831825.8318DIB0.01823430.0182343TBA1.015051.01505MSBE331.813331.813H2S0.07222710.0722271O22533.55806.969N28450.398450.39MAL7734.04170.166CO2145.963145.963MMA010804.2MAA00總計/(kg/h)25968.725968.7誤差/(kg/h)0進(jìn)出物流總質(zhì)量差為0，進(jìn)出物料守恒。全車間物料衡算表3-4全車間物料衡算流股輸入輸出0301030803060310031203140315溫度/℃74177.5485139.39159.091124.421158.901壓力/bar19.5157623蒸汽分率1011100摩爾流量/(kmol/h)72581.6811355.15100199.26998.36981.14827質(zhì)量流量/(kg/h)25968.71528.2210690.62899.413952.939845.79108.254體積流量/(m3/h)20925.81.874705.0381193.512.0510.13327組分質(zhì)量流量/(kg/h)MTBE5423.21053.576967.77462.23E-0600MEOH295.8935.59E-42443.5391521.810.0299100IB905.5620160.596135.2960.0005800Water25.83181451.89123.627749.5873506.490.586960.00022DME0.01823016.78859.043293.51E-0700DIB1.0150500.000698.47E-091.26E-050.017150.00036TBA331.81300.128180.886841.84E-0500MSBE0.07222089.5402217.14225.130600H2S2533.5500.058970.01324000O28450.390559.4166.72664000N27734.0408363.1587.2419000MAL145.96376.33833.3406975.379131.651700CO200374.07228.3224000MMA00502.4710.17741389.6239844.867.091MAA25968.700.252480.003500.002400.3804541.1629總計/(kg/h)27496.9227496.98誤差/(kg/h)0.06進(jìn)出物流總質(zhì)量差0.06kg/h，誤差在工程允許范圍之內(nèi)，可認(rèn)為進(jìn)出物料守恒。能量衡算脫鹽水塔T0301表3-5T0301負(fù)荷計算表CONDENSERREBOILERHeatdutyGcal/hr-2.4732.914530066Q=0.442Gcal/hrW=0表3-6T0301物流焓變計算表INOUTStream0309022103100311TemperatureC49.9177.6-79.9171.4Pressurebar79.577VaporFrac0.008000MoleFlowkmol/hr220.89881.386100202.284MassFlowkg/hr12488.6771518.8862257.73811749.825VolumeFlowl/min337.81831.00937.174257.99EnthalpyGcal/hr-17.167-5.27-6.583-15.413ΣHGcal/hr-22.437-21.996表3-7T0301能量平衡計算表QGcal/hrWGcal/hrΣHinGcal/hrΣHoutGcal/hr0.4420-22.437-21.996Q+W=0.442Gcal/hrΣHout-ΣHin=0.441Gcal/hrMMA提純塔T0302表3-8T0303物流焓變計算表INOUTStream031103120313TemperatureC171.4151.9181.7Pressurebar767VaporFrac000MoleFlowkmol/hr202.284106.22796.057MassFlowkg/hr11749.8252148.5629601.262VolumeFlowl/min257.9942.563218.207EnthalpyGcal/hr-15.413-7.047-8.354ΣHGcal/hr-15.413-15.401表3-10T0303負(fù)荷計算表CONDENSERREBOILERHeatdutyGcal/hr-5.3485.360Q=0.012Gcal/hrW=0表3-11T0303能量平衡計算表QGcal/hrWGcal/hrΣHinGcal/hrΣHoutGcal/hr00-15.413-15.401Q+W=0.012Gcal/hrΣHout-ΣHin=0.012Gcal/hr

第四章自動控制與儀表設(shè)計依據(jù)表4-1自動控制設(shè)計依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)名稱標(biāo)準(zhǔn)號《自動化儀表選型設(shè)計規(guī)定》HG/T20507-2014《化工廠初步設(shè)計文件內(nèi)容深度規(guī)定》HG/T20688-2000《過程測量與控制儀表的功能標(biāo)志及圖形符號》HG/T20505-2014《過程檢測和控制流程圖用圖形符號和文字代號》GB2625-1981《化工工廠初步設(shè)計文件內(nèi)容深度規(guī)定》HG/T20688-2000《化工工藝設(shè)計施工圖內(nèi)容和深度統(tǒng)一規(guī)定》HG/T20519-2009《管道儀表流程圖隔熱、保溫、防火和隔聲代號》HG20559.6-1993設(shè)備的簡單與復(fù)雜控制方案泵的控制方案對于本項目，選用的大多數(shù)泵為離心泵。對于液體離心泵的調(diào)節(jié)，通常情況下有三種調(diào)節(jié)方法，分別是直接調(diào)節(jié)法、改變泵的轉(zhuǎn)速以及改變旁路回流量。對于本工廠所使用的泵，采用的均是直接調(diào)節(jié)法，即通過改變管路節(jié)流閥的開度，從而改變管路特性曲線，以達(dá)到控制的目的。直接調(diào)節(jié)法相對于其他兩種調(diào)節(jié)方法，簡便易行，適用于大多數(shù)情況。具體控制方案如圖4-1：圖4-1離心泵具體控制方案圖換熱器的控制方案該工藝采用將冷物流設(shè)置為旁路的控制方案。當(dāng)冷物流出口溫度過高時，通過調(diào)整旁路閥門的開度來減少換熱量，一次穩(wěn)定冷物流的溫度。工藝物流間換熱控制如圖4-2：圖4-2工藝物流間換熱器控制方案圖分流器、混合器及相分離器的控制分流器、混合器的控制為液位控制，并包括壓力和溫度指示。液位控制通過測量液位高度的最大最小值來控制調(diào)節(jié)閥，以此來控制罐子的進(jìn)出液體流量來達(dá)到控制的目的，防止液相過滿或不足，壓力和溫度指示儀表可檢測罐內(nèi)壓力與溫度，維護安全生產(chǎn)，具體控制方案如圖4-3，4-4：圖4-3混合器控制方案圖4-4分離器控制方案相分離器也具有液位控制，與分流混合器同理，不再贅述，并在頂部蒸出氣相，因此氣相管路設(shè)置壓力、流量檢測與控制，調(diào)節(jié)壓力。具體控制方案如圖4-5：圖4-5相分離器控制方案壓縮機的控制對于本項目來說，主要使用的壓縮機為離心式。喘振是壓縮機安全運行的隱患所謂喘振，就是當(dāng)壓縮機的運行點流量值低于其極限流量值時所發(fā)生的流量逆向現(xiàn)象。喘振會使壓縮機出口流量、壓力不穩(wěn)定，喘振會嚴(yán)重?fù)p壞壓縮機機體，繼而產(chǎn)生嚴(yán)重后果。因此需對喘振現(xiàn)象進(jìn)行防范和控制。本項目設(shè)計中采用離心式壓縮機，產(chǎn)生周期性氣體振蕩現(xiàn)象為“喘振”。因此可以采用控制旁路流量來防止喘振。具體控制方案如圖4-6：圖4-6防喘振控制系統(tǒng)控制方案塔控制常規(guī)精餾塔的穩(wěn)定操作需要對塔壓、回流罐液位、塔釜液位、塔溫等被控變量進(jìn)行嚴(yán)格控制。精餾塔的控制從以上各個變量的控制加以考慮。壓力控制：精餾塔的壓力波動對于精餾塔的分離效果有較大的影響，因此需要控制壓力。由于系統(tǒng)中精餾塔均為氣相出料，選擇塔頂氣相采出量為操縱變量。溫度控制：在塔壓一定的情況下，塔頂、塔釜產(chǎn)品的純度僅取決于溫度。因此根據(jù)工藝上對塔頂、塔釜產(chǎn)品的純度要求，采用不同的控制方案：（1）精餾段質(zhì)量指標(biāo)控制：若塔頂產(chǎn)品要求高，則采用精餾段控制方案，即通過調(diào)節(jié)冷卻介質(zhì)的流量來控制塔頂溫度，以保證塔頂產(chǎn)品的純度。（2）提餾段質(zhì)量指標(biāo)控制：若塔釜產(chǎn)品要求高，則采用提餾段控制方案，即通過調(diào)節(jié)加熱蒸汽的流量來控制塔釜的溫度，以保證塔釜產(chǎn)品的純度。液位控制：為保證整塔的物料平衡，故需要對塔釜液位及塔頂回流罐液位進(jìn)行控制。塔釜液位是通過調(diào)節(jié)塔釜出料量來控制，而塔頂回流罐的液位是通過調(diào)節(jié)塔頂液體回流量來控制的。為了了解塔內(nèi)的操作情況，在必要的地方加裝溫度、壓力測量指示儀表，并將信號送入到計算機系統(tǒng)。對于本項目來說，塔器是使用噴淋塔，其控制方案包括塔底設(shè)置液位控制，使泵抽液口位于液位計以下，抽液進(jìn)行噴淋，塔頂入口物料處設(shè)置壓力控制，調(diào)節(jié)進(jìn)入物料量、壓力、溫度顯示儀表保障安全生產(chǎn)，在塔出口物料處設(shè)置物料流量控制。具體控制方案如圖4-7：圖4-7甲醇回收塔控制方案

第五章環(huán)境評價設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)表5-1環(huán)境保護設(shè)計依據(jù)名稱標(biāo)準(zhǔn)號《化工工廠初步設(shè)計文件內(nèi)容深度規(guī)定》HG/T20688-2000《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3838-2002Ⅲ水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB/T14848-93Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)》GB12348-2008Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》GB3096-2008二類標(biāo)準(zhǔn)《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB16297-1996二級標(biāo)準(zhǔn)值《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-2002一級標(biāo)準(zhǔn)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3095-2012《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3096-2008《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3838-2002《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB5749-2006三廢一覽表表5-2三廢排放總表三廢名稱廢氣廢液廢固總量27076.911m3/h9.722m3/h270t/a

表5-3廢液排放一覽表序號廢水名稱組成特性數(shù)據(jù)排放去向處理方法排放源物質(zhì)速率kg/h溫度℃壓力/bar排放量m3/h排放方式1甲醇精餾塔冷卻水甲醇44.3659101.920.36354連續(xù)送至公用工程直排廢水分流器二異丁烯66.0076叔丁醇42.928H2O126.59552生活污水COD———15間歇送至園區(qū)內(nèi)的污水處理站分解處理生活區(qū)氨氮—SS—3異丁烯精餾塔冷卻水MTBE151.6571174連續(xù)送至公用工程直排廢水分流器甲醇121.708異丁烯38.423水78.887表5-4廢氣排放表序號廢氣名稱組成特性數(shù)據(jù)排放去向處理方法排放源物質(zhì)速率kg/h溫度℃壓力/bar排放量m3/h排放方式1甲基丙烯醛閃蒸廢氣N237405.2620152381.23連續(xù)脫碳裝置脫碳閃蒸罐O26707.878CO21072.359表5-5廢固排放表序號廢固名稱組成特性數(shù)據(jù)排放去向處理方法排放源物質(zhì)速率kg/h溫度℃壓力/bar排放量t/a排放方式1污水處理站污泥有機物———190連續(xù)送資質(zhì)單位處理分解處理污水處理站N—P—2生產(chǎn)包裝物生產(chǎn)包裝物———150間歇送資質(zhì)單位處理降解生產(chǎn)區(qū)3生活垃圾生活垃圾———35間歇送至垃圾處理站降解生活區(qū)廢氣處理本項目廢氣中含有比較多的MTBE、MAL等有機物，經(jīng)塔頂管道收集后進(jìn)行處理方可排放。本項目采用消除法處理有機廢氣，主要是通過化學(xué)或者生物反應(yīng)，用光、熱、催化劑和微生物等將有機物轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水，主要包括熱氧化、催化燃燒、生物氧化、電暈法、等離子體分解法、光分解法等。廢液處理本工程產(chǎn)生的污水主要分為冷卻水、生活污水、地面洗水和雨水。冷卻水處理冷卻水進(jìn)入MTBE裂解工段的噴淋塔中，使物料降溫，廢水中的冷卻水，直接送回公用工程中。生活污水處理本項目擬采用深井曝氣處理生活污水。深井曝氣是以一深井為曝氣池的高效率活性污泥工藝，井直徑1m~6m，深度50m~100m。一般利用廢井進(jìn)行改造，投資費用較低。深井曝氣具有很高的充癢能力，并能維持很高的混合液污泥濃度，處理效率較普通曝氣法提高約5倍，電耗節(jié)省40％-50％。其主要優(yōu)點是高效、低耗、占地少，是目前國內(nèi)推廣應(yīng)用較好的生活污水處理方法。其他污水處理裝置雨水系統(tǒng)接受本項目污染區(qū)的后勤雨水和生產(chǎn)裝置其他地區(qū)沒有污染的雨水，以重力流的形式分散、就近排入廠區(qū)的排水系統(tǒng)。廢固處理本項目產(chǎn)生的失活催化劑統(tǒng)一由廠家回收進(jìn)行脫碳、活化等再生處理，從而加以繼續(xù)利用，其余廢固送往垃圾處理站或有資質(zhì)的企業(yè)進(jìn)行回收處理。項目職工日常生活垃圾實行袋裝化管理，定點封閉儲存，及時清運，送入垃圾處理中心。鍋爐燃燒后將產(chǎn)生大量的灰渣，可用于制造水利、磚和耐火材料。噪聲控制本項目主要噪聲污染源有壓縮機等大型轉(zhuǎn)動設(shè)備及鍋爐安全閥排氣、鍋爐事故各排氣門及高壓氣體放空的氣流動力噪聲，設(shè)計主要從噪聲源、傳播途徑和受聲體三方面采取措施，具體措施如下：（1）設(shè)計中盡可能選用低噪聲設(shè)備，對單機噪聲較大的設(shè)備如空氣鼓風(fēng)機要求設(shè)備本體帶消音器及隔聲罩；對噪聲大的壓縮機、空氣透平壓縮機、汽輪機、循環(huán)水泵等采取必要的減振措施，另外，將這些設(shè)備布置在相對封閉的廠房內(nèi)，在廠房內(nèi)加隔音設(shè)施及吸音材料。（2）針對管路噪聲，設(shè)計時盡量防止管道拐彎、交叉、截面劇變和T型匯流；對與機、泵等振源相連接的管線，在靠近振源處設(shè)置軟接頭，以隔斷固體傳聲；在管線穿越建筑物的墻體和與金屬桁架接觸時，采用彈性連接。（3）在廠區(qū)、車間周圍和車間與辦公樓之間種植草皮、樹木，布置盆景架等美化建設(shè)可以起到吸收聲波、減少聲反射和隔聲降噪等作用。（4）加強環(huán)境監(jiān)督管理是降低噪聲的有效方法之一，要加強對高噪聲設(shè)備的管理和維護。隨著設(shè)備使用年限的增加，有些設(shè)備噪聲級可能有所增加，故應(yīng)在有關(guān)環(huán)保人員的統(tǒng)一管理下，定期檢查、監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)噪聲超標(biāo)，要及時治理并增加相關(guān)操作工人的個人防護。（5）做好廠區(qū)及廠界附近的植樹綠化工作，種植高大喬木以及灌木等，以形成隔聲帶。采取以上措施后，廠區(qū)噪聲源衰減到廠界后噪聲值大大減小，項目采取的噪聲治理措施具有可行性。

第六章安全性預(yù)評價評價范圍山東淄博齊魯石化工業(yè)園區(qū)“70kt/a甲基丙烯酸甲酯”項目涉及的物料、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)過程、儲存設(shè)施、公用工程和安全生產(chǎn)條件等。主要危險及