1、苯乙烯化工工程设计一、项目名称:苯乙烯制造产品项目项目主办单位:*单位负责人:*1、经营企业的理由：从国内外技术上,产品质量上的差距,从利用外资,产品出口,培养人才,增加收益等方面,说明兴办中外合资经营企业的必要性和重要性。2、经营者的情况：介绍中方合营者的基本情况和兴办中外合资经营企业的有利条件,包括企业性质(国营或集体),人员情况,技术力量,领导班子,固定资产,设备,场地,原有产品产量,产值,利润,产品出口等情况。3、经营主要内容：(1)生产(经营)范围和规模(2)合营年(3)合资经营企业的地址,占地面积,建筑面积(新建,扩建,改造)(4)合资经营企业的职工总数和构成(工人,技术人员,管理
2、人员)(5)投资总额,注册资本和各方出资比例(6)投资方式和资金来源:中方以土地使用权,建筑物,房屋,机器设备等作价的估算,现金投资(外汇,人民币)和来源(自筹,贷款,租赁);外国合营者以现金,机器设备,工业产权(专利权和商标权)或专有技术等作为出资,对其作价,估价方法和估算金额。(7)产品技术性能及销售方向：合资经营企业的产品拟达到的技术水平,在国内外具有竞争能力,产品内外销比例的估计。(8)生产(经营)条件：合资经营企业所需主要原材料,燃料,动力,交通运输及协作配套方面的近期和今后要求及已具备的条件。(9)初步的技术,经济效益分析：产品的性能和价格(内外销),成本,收益估算、生产手段,生产
3、效率提高程度、能源和原材料的节约效果、中外双方经济收益匡算:合营期间各方利润,项目投资利润率,投资回收年限的估算等。经济效益分析:合营期间的税收,劳动就业人数,技术水平的提高等。4,项目实施计划：何时进行技术交流,出国考察,编写可行性研究报告,组织洽谈,签约,施工,试车和投产等。如属一次规划,分期实施项目,应列出分期工程的时间安排。附件(1)邀请外国合营者来华技术交流计划(2)出国考察计划(3)可行性研究工作计划,包括负责可行性研究的人员安排;如须聘请外国专家指导或委托咨询的。二、可行性报告：1、项目背景:项目的背景包括项目名称、项目承办单位、项目的主管部门、项目拟建地区和地点、承担可行性研究
4、工作的单位及法人代表、研究工作依据、研究工作概况等七个方面。研究工作概况又包括：项目建设的必要件，项目发展以及可行性研究工作概况。 2、可行性研究的结论： 在可行性研究报告中，对项目的产品销售、生产规模、厂址、技术方案、资金总额及筹措、项目的财务效益以及国民经济、社会效益等若干重大问题，都应作出明确的结论。可行性研究结论包括；市场预测和项目建设规模：原材料、燃料和动力供应：厂址选择；项目工程技术方案：环境保护；工厂组织与劳动定员：项目实施进度；投资估算与资金筹措：项目财务与经济评价；项目综合评价结论等十个方面。 3、 技术经济指标表：第一部分在总述部分中，可将研究报告中每个部分的主要技术经济指
5、标汇总，列出主要技术经济指标表，从而使审批和决策者对项目全貌有一个全面概括的了解。 第二部分主要应说明项目的发起过程，项目提出的理由，项目前期工作的发展过程以及投资者的意向、投资的必要性等可行性研究的工作基础。基于此目的，需将项目的提出背景与发展概况作系统的叙述，说明项目提出的背景，投资的理由，在可行性研究前工作情况及其成果，重要问题的决策和决策过程等情况。在叙述项目发展概况时，要能够清楚地提示出本项目可行性研究的重点和问题。第三部分 市场分析和项目规模。市场分析在可行性研究中占有的重要地位。任何一个项目，其生产规模的确定，技术的选择，投资估算乃至厂址的选择都必须建立在对市场需求情况有了充分了
6、解的基础之上才能决定。并且市场分析的结果，还可以决定产品的价格、销售收入，最终影响到项目的盈利性和可行性。在可行性研究报告中，对市场需求预测，价格分析进行详细阐述，并确定建设规模。4、市场调查： 市场调查包括拟建项目产出物用途调查；产品现有生产能力调查；产品产量及销售量调查；替代产品调查；产品调查国外市场调查等六项。 所谓市场预测，是指市场调查在时间上和空间上的延续。利用市场调查所得到的有关信息资料，根据市场信息资料分析报告得出的结论，对本项目产品未来市场需求量以及相关因素所进行的定量与定性的判断与分析，在可行性研究工作中，市场预测的目的是制订产品方案，同时也是确定项目建设规模所必须的依据 (
7、1)国内前场需求预测。 预测内容有：本产品消耗对象；本产品的消费条件；本产品更新周期的特点；可能会出现的替代产品：本产品使用中可能产生的新用途等方面。 (2)产品出口或进口替代分析。 (3)价格预测。 5、市场营销战略：随着竞争的日益激烈，企业要根据市场情况，制定适当的销售战略，争取扩大市场份额，稳定价格，提高产品竞争力。因此，在可行性研究中，要对市场营销战略进行研究。 (1)营销方式： 推销方式有，投资者分成，企业自销，国家部分收购，经销人代销人情况分析等。 (2)推销价格制度 (3)促销的措施 (4)产品销售费用预测 三、厂址选择：青岛附近。四、生产方法（工艺路线）：苯乙烯是一种重要的基本
8、有机化工原料，主要用于生产聚苯乙烯树脂（PS）、丙烯腈-丁二烯- 苯乙烯（ABS）树脂、苯乙烯-丙烯腈共聚物（SAN）树脂、丁苯橡胶和丁苯胶乳（SBR/SBR 胶乳）、离子交换树脂、不饱和聚酯以及苯乙烯系热塑性弹性体（如 SBS）等。此外，还可用于制药、染料、农药以及选矿等行业，用途十分广泛。 目前，世界上苯乙烯的生产方法主要有乙苯脱氢法、环氧丙烷-苯乙烯联产法、热解汽油抽提蒸馏回收法以及丁二烯合成法等。 1 乙苯脱氢法： 乙苯脱氢法是目前国内外生产苯乙烯的主要方法，其生产能力约占世界苯乙烯总生产能力的 90%。它又包括乙苯催化脱氢和乙苯氧化脱氢两种生产工艺。 乙苯催化脱氢工艺： 乙苯催化脱氢
9、是工业上生产苯乙烯的传统工艺，由美国 Dow 化学公司首次开发成功。目前典型的生产工艺主要有Fina/Badger 工艺、ABB 鲁姆斯/UOP 工艺以及 BASF 工艺等。乙苯催化脱氢法的技术关键是寻找高活性和高选择性的催化剂。一开始采用的是锌系、镁系催化剂，以后逐渐被综合性能更好的铁系催化剂所替代。目前，国外苯乙烯催化剂主要有南方化学集团公司开发的 Styromax-1、Styromax-2、Styromax-4 以及 Styromax-5 型催化剂；美国标准催化剂公司推出的C-025HA、C-035、C-045 型催化剂；德国 BASF 公司开发的 S6-20、S6-20S 、S6-28
10、 、S6-30 催化剂；Dow 化学公司开发出的 D-0239E 型绝热型催化剂等。我国从 20 世纪 60 年代就开始进行与乙苯脱氢工艺相配套的催化剂研究。目前开发成功的催化剂主要有兰州石油化工公司研究院的 315、335、345、355 系列催化剂；厦门大学、中国科学院大连化学物理研究所的 XH、DC 系列以及中国石化集团公司上海石油化工研究院的 GS 系列催化剂等。兰州石化分公司研究院还从催化剂配方和制备工艺入手，开发出了以铁-钾-铈-钼- 镁为主要体系的低钾型乙苯脱氢催化剂。除了常见的圆柱型催化剂外，兰州化学工业公司最近还成功地将三叶型催化剂用于苯乙烯的工业生产上。世界乙苯脱氢催化剂的
11、研究正在向低钾含量、低水比、具有更高稳定性和更长运转周期的方向发展。 1.2 乙苯氧化脱氢法：乙苯氧化脱氢技术是用较低温度下的放热反应代替高温下的乙苯脱氢吸热反应，从而大大降低了能耗，提高了效率。氧化脱氢反应为强放热反应，在热力学上有利于苯乙烯的生成。典型的生产工艺为苯乙烯单体先进反应器技术（Styrene Monomer Advanced Reactor Technology，简称 Smart 工艺）。该工艺于 20 世纪 90 年代初期开发成功，是 UOP 公司开发的乙苯脱氢选择性氧化技术（Styro-Plus 工艺）与 Lummus、Monsanto 以及 UOP 三家公司开发的 Lum
12、mus/UOP 乙苯绝热脱氢技术的集成。该工艺是在原乙苯脱氢工艺的基础上，向脱氢产物中加入适量氧或空气，使氢气在选择性氧化催化剂作用下氧化为水，从而降低了反应物中的氢分压，打破了传统脱氢反应中的热平衡，使反应向生成物方向移动。“Smart”工艺流程与 Lummus/UOP 苯乙烯工艺流程基本相同，但反应器结构有较大的差别，主要是在传统脱氢反应器中增加了氢氧化反应过程。该工艺采用三段式反应器。一段脱氢反应器中乙苯和水蒸汽在脱氢催化剂层进行脱氢反应，在出口物流中加入定量的空气或氧气与水蒸汽进入两段反应器，两段反应器中装有高选择性氧化催化剂和脱氢催化剂，氧和氢反应产生的热量使反应物流升温，氧全部消耗
13、，烃无损失，两段反应器出口物流进入三段反应器，完成脱氢反应。在脱氢反应条件为620-645、压力 0.03-0.13MPa、蒸汽/乙苯质量为 1-2：1 时，乙苯转化率为 85%，苯乙烯选择性为 92%-96%。目前，世界上有 5 套苯乙烯生产装置采用乙苯氧化脱氢工艺进行生产，另外一些新建生产装置大都准备采用该方法进行生产。 2 环氧丙烷-苯乙烯联产法：环氧丙烷-苯乙烯（简称 PO/SM）联产法又称共氧化法，由 Halcon 公司开发成功，并于 1973 年在西班牙首次实现工业化生产。在 130-160、0.3-0.5MPa 下，乙苯先在液相反应器中用氧气氧化生成乙苯过氧化物，生成的乙苯过氧化
14、物经提浓到 17%后进入环氧化工序，在反应温度为 110、压力为 4.05MPa 条件下，与丙烯发生环氧化反应成环氧丙烷和甲基苄醇。环氧化反应液经过蒸馏得到环氧丙烷，甲基苄醇在 260、常压条件下脱水生成苯乙烯。反应产物中苯乙烯与环氧丙烷的质量之比为 2.5：1。除乙苯脱氢法外，这是目前唯一大规模生产苯乙烯的工业方法，生产能力约占世界苯乙烯总生产能力的 10%。目前世界上拥有该法专利转让权的生产商主要有莱昂得尔（Lyondell）公司、Shell 公司、 Repsol 公司以及前苏联的下姆斯克（Nizhnekamskneftekhim）公司等。 PO/SM 联产法的特点是不需要高温反应，可以同
15、时联产苯乙烯和环氧丙烷两种重要的有机化工产品。将乙苯脱氢的吸热和丙烯氧化的放热两个反应结合起来，节省了能量，解决了环氧丙烷生产中的三废处理问题。另外，由于联产装置的投资费用要比单独的环氧丙烷和苯乙烯装置降低 25%，操作费用降低 50%以上，因此采用该法建设大型生产装置时更具竞争优势。该法的不足之处在于受联产品市场状况影响较大，且反应复杂，副产物多，投资大，乙苯单耗和装置能耗等都要高于乙苯脱氢法工艺。但从联产环氧丙烷的共氧化角度而言，因可避免氯醇法给环境带来的污染，因此仍具有很好的发展潜力。 3、 热解汽油抽提蒸馏回收法：从石脑油、瓦斯油蒸汽裂解得到的热解汽油中直接通过抽提蒸馏也可以制得苯乙烯
16、。GTC 技术公司开发了采用选择性溶剂的抽提蒸馏塔 GT-苯乙烯工艺，从粗热解汽油（来自石脑油、瓦斯油和 NGL 蒸汽裂解）直接回收苯乙烯。提纯后苯乙烯产品纯度为 99.9%，含苯基乙炔小于 50PPm。采用抽提技术将苯乙烯回收，既可减少后续加氢过程中的氢气消耗，又避免了催化剂因苯乙烯聚合而引起的中毒，也增产了苯乙烯。据估算，一套以石脑油为裂解原料的 30.0 万吨/年乙烯装置大约可回收约 1.5 万吨/年的苯乙烯。 4 丁二烯合成法： Dow 化学公司和荷兰国家矿业公司（DSM）都在开发以丁二烯为原料合成苯乙烯技术。不仅即将实现工业化生产。Dow化学工艺以负载在 -沸石上的铜为催化剂，反应于
17、 1.8MPa 和 100下，在装有催化剂的固定床上进行，丁二烯转化率为90%， 4-乙烯基环己烯（ 4-VCH）的选择性接近 100%。之后的氧化脱氢采用以氧化铝为载体的锡/ 锑催化剂，在气相中进行。在 1 个月的运转期内，催化剂活性下降了一半，此时在催化剂床上通入氧气使其再生。该反应在 0.6MPa 和 400下进行，VCH 的转化率约为 90%，苯乙烯的选择性为 90%，副产物为乙苯、苯甲醛、苯甲酸和二氧化碳。DSM 工艺采用在四氢呋喃溶剂中负载于二亚硝基铁的锌为催化剂，锌的作用是使硝基化合物活化。液相反应在 80和 0.5MPa 下进行，丁二烯转化率大于 95%，4-乙烯基环己烯选择性
18、为 100%。之后 4-乙烯基环己烯的脱氢采用负载氧化镁的钯催化剂，在300和 0.1MPa 的气相中进行，4-乙烯基环己烯完全转化，乙苯选择性超过 96%，唯一的副产物是乙基环己烷。 其它生产方法： 除此之外，其它尚在开发中的苯乙烯合成工艺还包括甲苯甲醇合成法、乙烯-苯直接偶合法、苯乙酮法、甲苯二聚法以及甲苯和合成气反应法等。 ABS 通称丙烯腈丁二烯苯乙烯，是由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三种单体共聚而成。由于三种单体的比例不同，可有不同性能和熔融温度，流动性能的 ABS 如与其它塑料或添加剂共混，则更可扩大至不同用途和性能的 ABS，如抗冲级、耐热级、阻燃级、透明级、增强级、电镀级等。 ABS
19、 的流动性介于 PS 与 PC 之间，其流动性与注射温度和压力都有关系，其中注射压力的影响稍大，因此成型时常采用较高的注射压力以降低熔体粘度，提高充模性能。 1、塑料的处理： ABS 的吸水率大约为 0.2%-0.8%，对于一般级别的 ABS，加工前用烘箱以 80-85烘 2-4 小时或用干燥料斗以 80烘 1-2 小时。对于含 PC 组份的耐热级 ABS，烘干温度适当调高至 100，具体烘干时间可用对空挤出来确定。 再生料的使用比例不能超过 30%，电镀级 ABS 不能使用再生料。 2、注塑机选用： 可选用华美达的标准注塑机（螺杆长径比 20：1，压缩比大于 2，注射压力大于 1500bar
20、）。如果采用色母粒或制品外观要求料高，可选用小一级直径的螺杆。锁模力按照 4700-6200t/m2 来确定，具体需根据塑料等级和制品要求而定。 3、模具及浇口设计： 模具温度可设为 60-65 。流道直径 6-8mm。浇口宽约 3mm，厚度与制品一样，浇口长度要小于 1mm。排气孔宽 4-6mm，厚 0.025-0.05mm。 4、熔胶温度： 可用对空注射法准确判定。等级不同，熔胶温度亦不同，建议设定如下： 抗冲级：220 -260，以 250为佳 电镀级：250 -275，以 270为佳 耐热级：240 -280，以 265-270为佳 阻燃级：200 -240，以 220-230为佳 透
21、明级：230 -260，以 245为佳 玻纤增强级：230 -270 对于表面要求高的制品，采用较高的熔胶温度和模温。 5、注射速度： 防火级要用慢速，耐热级用快速。如制品表面要求较高，则要用高速及多级注塑的射速控制。 6、背压：一般情况下背压越低越好，常用的背压是 5bar，染色料需用较高的背压以使混色均匀。 7、滞留时间： 在 265的温度下， ABS 在熔胶筒内滞留时间最多不能超过 5-6 分钟。阻燃时间更短，如需停机，应先把设定温度低至 100，再用通用级 ABS 清理熔胶筒。清理后的混合料要放入冷水中以防止进一步分解。如需从其它塑料改打 ABS料，则要先用 PS、PMMA 或 PE
22、清理熔胶筒。有些 ABS 制品在刚脱模时并无问题，过一段时间后才会有变色，这可能是过热或塑料在熔胶筒停留时间过长引起的。 8、制品的后处理： 一般 ABS 制品不需后处理，只有电镀级制品需经烘烤（70-80，2-4 小时）以钝化表面痕迹，并且需电镀的制品不能使用脱模剂，制品取出后要立即包装。 9、成型时要特别注意的事项： 有几种等级的 ABS（特别是阻燃级），在塑化后其熔体对螺杆表面的附着力很大，时间长后会分解。当出现上述情况时，需要把螺杆均化段和压缩拉出擦试，并定期用 PS 等清理螺杆。 五、工艺流程设计图：该方法通过乙苯绝热脱氢制备苯乙烯，是一个吸热过程，全过程能量输入约比理论最小需用能量
23、多 13 倍。最大的能量损失发生在气体冷却器中，这主要是由气体输入和输出的温度不同造成的。生成低压蒸气可以减少这些损失，这是一种经济可行的蒸气使用方法。在原料预热单元中，过热蒸气与新鲜的及回收的乙苯蒸气在低温下混合，也会产生大量的有效能损失。其他的能量损失则与蒸气过热器、汽提装置和分馏器有关，较大的温。六、原料销售表：1 桶原油5.8106 英热单位（Btu） 1 吨标准煤=2.406107 英热单位（Btu）1 磅（lb）=0.4536kg1 英热单位（Btu）1055.06 焦耳1）吸收塔出口烟气量 G2G2(G1（1mw1）(P2/(P2-Pw2)（1mw2） G3（10.21/K）)(
24、P2/(P2-Pw2)G1:吸收塔入口烟气流量mw1:入口烟气含湿率P2：烟气压力2)：饱和烟气的水蒸气分压为绝热饱和温度下的水蒸气分压，该值是根据热平衡计算的反应温度，由烟气湿度表查得。 （计算步骤见热平衡计算）七、化工计算：根据经验，当烟气中含氧量为 6以上时，在吸收塔喷淋区域的氧化率为 5060。采用氧枪式氧化分布技术，在浆池中氧化空气利用率o2=2530，因此，浆池内的需要的理论氧气量为：S=(G1q1-G2q2)(1-0.6)/2/22.41所需空气流量 QreqQreq=S22.4/(0.210.3)G3QreqKG3：实际空气供应量K：根据浆液溶解盐的多少根据经验来确定，一般在 2.0-3 左右。3）石灰石消耗量计算W1=100qssW1:石灰石消耗量qs：:入口 SO2 流量s:脱硫效率4）吸收塔排出的石膏浆液量计算W2=172qss/SsW2:石膏浆液量Ss:石膏浆液固含量5）脱水石膏产量的计算W3=172qss/SgW3:石膏浆液量Sg:脱水石膏固含量（1石膏含水量）6）滤液水量的计算W4=W3-W2W3:滤液水量设备一览表：25 吨行车中温脱硫槽 A气液分离器锅炉给水预热器脱盐水预热器最终水冷器脱盐水槽蒸汽包前油水分离器中温脱硫槽 C废热锅炉中温脱硫槽 B八、车间部置：九、管道布置：
