化工初步设计说明书.docx
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化工初步设计说明书
第二章原料、产品、催化剂规格
§2.1原料
§2.1.1原料规格
原料异丁烷为工业级，质量百分含量为28.7%。
异丁烷的分子式为C
H10，分子量为58.12（按2001年国际相对原子质量）。
常温常压下，异丁烷是无色可燃液体，稍有气味，与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限为1.9%～8.4%（体积）。
其一般性质见下表：
表2-1异丁烷的一般性质
分子式
C4H10
蒸气压（20℃）
3650Pa
摩尔质量
58.12
气体燃烧热
-2868.2kJ/mol
熔点
-159.6℃
蒸发热（64.7℃）
-2848.9kJ/mol
沸点
-11.8℃
自燃温度
460℃（空气中）
临界温度
135℃
爆炸极限、空气
1.9%～8.4%（VOL）
液体温度
810.0kg/m3（0℃）
闪点
-82.8℃（开口容器）
§2.1.2技术要求
工业异丁烷为无色透明液体，无浑浊，无异臭。
表1-2异丁烷技术要求
项目
指标
Ⅰ型
Ⅱ型
异丁烷的质量分数%≥
99.5
95.0
总不饱和烃的质量分数%
—
由供需双方决定
水的质量分数%≤
0.002
0.005
酸（以HCl计）的质量分数%≤
0.0001
—
蒸发残留物的质量分数%≤
0.01
—
高沸点残留物（38℃）／﹙mol／100ml﹚≤
—
0.05
硫含量／﹙µg／ml﹚≤
1
3
气相中不凝性气体的体积分数（25℃）／％≤
1.5
—
蒸汽压（21.1℃）／MPa
—
0.21~0.23
§2.1.3试验方法
除非另有说明，在分析中仅使用确认为分析纯的试剂和符合GB/T6682的三级水。
分析中所用的标准溶液、制剂和制品，在没有注明其他要求时，均按GB/T601、GB/T603制备。
1、性状
取不沸腾的冷却试样10ml于内径15mm的试管内，用干燥的布擦干试管外壁附着的霜或湿气，横向透视观察试样颜色及有无浑浊。
然后将试样稍稍加温，使其稍有沸腾，检查蒸汽有无异臭。
2、异丁烷含量和总不饱和烃含量的测定
用气相色谱法，在选定的色谱条件下，试样经气化通过色谱柱，使其中的各组分分离，用火焰离子化检测，面积归一法计算异丁烷含量和总不饱和烃含量。
3、酸度测定
按GB∕T7373-1987中2.3的规定进行。
取两次平行测定结果的算术平均值为测定结果，两次平行测定结果的绝对差值不大于0.0003%。
4、蒸发残留物的测定
按GB∕T7373-1987中2.4的规定进行，称取试样250g,精确至0.1g。
取两次平行测定结果的算术平均值为测定结果，两次平行测定结果的绝对差值不大于0.0002%。
5、硫含量的测定
以GB∕T11141规定的方法进行。
以丁基硫为标准物质配置有机硫标准溶液，硫含量约为0.25mg/ml。
6、气相中不凝性气体含量的测定
用气相色谱法，在选定的工作条件下，使样品气相中的气体通过填充色谱柱，分离不凝性气体（简称NCG）与其它组分，用热导检测计（TCD）检测，外标法计算不凝性气体含量。
7、高沸点残留物的测定
按SY/T7509的规定进行测定。
量取试样100ml,在38℃的水浴温度下试验。
8、蒸汽压的测定
按GB/T6602的规定进行。
原料正丁烯为工业级，质量百分含量为15.3%。
正丁烯的分子式为C
H
，分子量为56.11（按2001年国际相对原子质量）。
常温常压下，正丁烯是无色可燃液体，有微弱芳香气味，毒性很强，空气允许浓度<100mg/m3。
其一般性质见下表：
表2-1正丁烯的一般性质
分子式
C
H8
蒸气压（10℃）
189480Pa
摩尔质量
56.11
气体燃烧热
-2716.8kJ/mol
熔点
-185.3℃
蒸发热（64.7℃）
-2737.4kJ/mol
沸点
-6.3℃
自燃温度
385℃（空气中）
临界温度
146.4℃
爆炸极限、空气
1.6-10.0%（VOL）
液体温度
810.0kg/m3（0℃）
闪点
-80℃（开口容器）
§2.1.2技术要求
工业正丁烯为无色液体，无可见杂质。
表1-2工业正丁烯技术要求和试验方法
项目
质量指标
试验方法
优级品
一级品
1-丁烯，%（质量分数） ≥
99.3
99.0
SH/T1492
正、异丁烷，%（质量分数）
报告
报告
SH/T1492
异丁烯+2-丁烯，%（质量分数）≤
0.4
0.6
SH/T1492
1,3-丁二烯+丙二烯,mL/m3≤
120
200
SH/T1492和SH/T1548
丙炔，mL/m3≤
5
5
SH/T1548
总羰基（以乙醛计），mg/kg ≤
5
10
SH/T1493和SH/T1494b
水，mg/kg ≤
20
25
GB/T6023
硫，mg/kg ≤
1
1
GB/T11141
甲醇，mL/m3 ≤
5
10
SH/T1547
甲基叔丁基醚，mL/m3 ≤
5
10
SH/T1547
一氧化碳，mL/m3 ≤
1
1
GB/T3394
二氧化碳，mL/m3 ≤
5
5
GB/T3394
§2.1.4催化剂规格
由于氢氟酸溶解氧化物的能力，它在铝和铀的提纯中起着重要作用。
氢氟酸也用来蚀刻玻璃，可以雕刻图案、标注刻度和文字；半导体工业使用它来除去硅表面的氧化物，在炼油厂中它可以用作异丁烷和丁烷的烷基化反应的催化剂，除去不锈钢表面的含氧杂质的“浸酸”过程中也会用到氢氟酸。
氢氟酸也用于多种含氟有机物的合成，比如Teflon（聚四氟乙烯）还有氟利昂一类的致冷剂。
化学试剂氢氟酸 GB/T620-1993
名称
优级纯
分析纯
化学纯
氢氟酸（HF）含量% ≥
40.0
40.0
40.0
灼烧残渣（以硫酸盐计）% ≤
0.001
0.002
0.01
氯化物（CL）% ≤
0.0005
0.001
0.005
硫酸盐和亚硫酸盐（以SO4计）% ≤
0.001
0.002
0.005
磷酸盐（PO4）% ≤
0.0001
0.0002
0.005
氟硅酸盐（SiF6）%≤
0.02
0.04
0.06
铁（Fe） % ≤
0.00005
0.0001
0.0005
重金属（以Pb计）% ≤
0.0001
0.0005
0.001
工业氢氟酸GB7744－1998
项目
指标
优等品
一等品
合格品
HF-40
HF-55
HF-40
HF-55
氟化氢含量%≥
40.0
40.0
55.0
40.0
55.0
氟硅酸含量，%≤
0.02
0.2
0.5
2.5
5.0
不挥发酸（以H2SO4计）含量，%≤
0.02
0.05
0.08
1.0
2.0
§2.2产品、副产品规格
第三章化工工艺及其系统
§3.1化工工艺介绍
我们设计组选择：
以从炼厂气中提取的异丁烷和正丁烯为原料，氢氟酸作为催化剂，使用塔式反应器，年产30万吨符合规定标准的烷基化汽油工艺方案。
§3.1.1烷基化反应
烷基化反应可分为热烷基化和催化烷基化两种。
由于热烷基化反应温度高，易产生热解等副反应，所以工业上都采用催化烷基化法。
主要的催化烷基化有：
①烷烃的烷基化，如用异丁烯使异丁烷烷基化得高辛烷值汽油组分：
②芳烃的烷基化，如用乙烯使苯烷基化：
③酚类的烷基化，如用异丁烯使对甲酚烷基化：
§3.1.2反应机理
碳原子上的烷基化①羰基的
碳上氢的烷基化。
羰基的
碳上的氢呈弱酸性，羰基的
碳原子在强碱（如氨基钠、氢化钠）的作用下，能与卤代烷发生烷基化反应，生成
碳烷基化产物：
酮和酯的直接烷基化会发生自身缩合；也会发生多烷基化反应。
要获得a-碳单烷基化产物，可用四氢吡咯、吗啉等仲胺制成烯胺，再与活泼的卤代烷（碘甲烷、卤代苄等）反应，生成取代的烯胺，经水解即得烷基化的羰基化合物：
②活泼亚甲基的烷基化。
处于两个活性基团之间的亚甲基比较活泼，在醇钠作用下容易烷基化。
活性基团可以是硝基、羰基、酯基或氰基等。
例如取代的丙二酸酯合成法和乙酰乙酸酯合成法：
H2C（COOC2H5）2+C2H5O-Na+CH（COOC2H5）2-Na++C2H5OHCH（COOC2H5）2-Na+RXRCH（COOC2H5）2+NaXCH3COCH2COOC2H5+C2H5O-Na+（CH3COCHCOOC2H5）-Na++C2H5OH式中R为烷基；X为卤素。
取代的丙二酸酯、乙酰乙酸酯水解后容易脱羧、分解成取代乙酸或酮，此反应广泛用于有机合成。
这些烷基化反应都是在无水条件下进行的。
③相转移催化的烷基化。
利用相转移催化剂使处于两个互不相溶的液相系统中的反应物进行反应。
无需在无水条件下操作，可以用浓氢氧化钠水溶液代替无水醇钠。
反应条件温和，操作简便。
常用的催化剂有四级铵盐（Q+X-），如（n－C4H9）4N+HSO4-、四级磷盐[（C2H5）3P+CH2C6H5]Cl-或冠醚等。
反应物于界面处与碱作用，生成负碳离子。
后者与四级铵盐正离子形成离子对，转移到有机相中，与卤代烷进行烷基化反应。
§3.1.3原料与产物性质
异丁烷
异丁烷常温常压下为无色可燃性气体。
分子式C
H
，分子量58.12，熔点-159.4，沸点-11.73，微溶于水，可溶于乙醇、乙醚等。
与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限为1.9%～8.4%（体积）。
相对密度（水=1）：
0.56g/mL，相对蒸汽密度（空气=1）：
2.01g/mL，燃烧热2856.6kJ/mol，闪点-82.2℃，自燃点460℃，饱和蒸气压（kPa）：
160.09（0℃）
主要存在于天然气、炼厂气和裂解气中，经物理从分离等获得，亦可由正丁烷经异构化制得。
主要用于与异丁烯经烃化制异辛烷，作为汽油辛烷值的改进剂。
也可用作冷冻剂。
正丁烯
正丁烯常温常压下是无色可燃液体，有微弱芳香气味。
溶于醇、醚、氯仿，微溶于水，分子式为C
H
，分子量为56.11，熔点：
-185.3ºC，沸点（,常压）：
-6.32ºC，密度（,25℃）：
0.67g/mL，相对蒸汽密度（空气=1）：
1.9g/mL，闪点：
-80ºC，自燃点或引燃温度:
385ºC爆炸极限为1.6%-10.0%（体积），气相标准燃烧热（焓）：
-2868.2kJ·mol-1，闪点：
-47℃
存在于石油气、天然气和裂化气中。
由石油裂化过程中产生的碳四馏分，经分离而得。
第五章厂区选址
本厂区位于山东省东营市东营区经济开发区。
§5.1自然气候
东营区地处暖温带，属季风型大陆性气候区，虽濒临渤海，但大陆气候明显。
基本的气候特征是冬季干冷，夏季温热，四季分明，雨热同季。
2006年，东营区气温偏高，降水偏少，日照略偏少，总的气候特点是：
冬季（1～2月）气温略偏高，降水正常；春季气温略偏高，冷暖变化明显（4月份出现阶段性低温），降水丰沛且主要集中在5月；夏季气温略偏高，降水接近常年但时空分布不均，部分地区出现短时干旱；秋季气温明显偏高，降水异常偏少（达到历史最小值），并出现较大范围的干旱；12月份气温接近常年略偏高，降水明显偏少。
年内主要气象灾害为干旱、冰雹、雷暴、雷雨大风、暴雨、大雾以及大风和扬沙等。
总的来看，全年大部时段的降水、热量资源正常，气候条件对农业生产有利，但入秋以后降水量明显偏少，气温明显偏高造成全区秋季干旱，对农作物特别是冬小麦生长发育有不利影响。
1.地理环境
东营市东营区位于山东省东北部，黄河三角洲腹地。
地跨东经118°12′42″～118°59′52″，北纬37°14′13″～37°31′57″。
东濒渤海，西依黄河，南与广饶县、博兴县接壤，北与垦利县毗邻。
东西最大横距67.5公里，南北最大纵距26.5公里，总面积1155.62平方公里。
城区北距垦利县城15公里，西距利津县城20公里，南距广饶县城50公里，西南到省会济南220公里，西北到首都北京450公里。
境区内地势平坦，广为第四系覆盖，地表无基岩出露。
据钻井资料，区内地层自下而上发育太古界变质岩系、新生界下第三系和上第三系、第四系，其中下第三系尤为发育，沉积厚度巨大，是重要的生油层系和储油层系，蕴藏着丰富的油气资源。
东营区地处黄河冲积平原的滨海地带，属黄河三角洲尾闾部分。
地势总体平缓，但西高东低，比降为1/10000，最高高程海拔11.5米，最低点海拔2.5米，地面高程一般在6～8米之间。
2.资源状况
土地资源
全区土地总面积11.56万公顷。
人均耕地0.12公顷（按农业人口计算），以2005年东营区土地变动调查数据统计，土地分三大类，农用地51455.35公顷，建设用地36037.69公顷、未利用土地28068.95公顷，分别占总面积的44.53%、31.19%、24.28%。
水资源
历年平均降水产生的地表水径流量为0.65亿立方米，多集中在夏季，大部分排入渤海，利用率尚低。
全区浅层地下淡水面积为26.67平方公里，当年平均水量为4627.28万立方米。
黄河是境内主要客水水源，1950～1999年，利津水文站年径流量平均为352亿立方米，年际间丰枯变化较大，一年之内水量分布不均，多年平均流量为1264立方米每秒。
2001年后，由于实施黄河水量统一调度，保证利津站全年不断流，2006年黄河径流量199.40亿立方米，全年没有断流。
另外，支脉河入境内流域面积1388平方公里，年均流量433立方米每秒；广利河入境流域面积510平方公里，年均流量143立方米每秒。
矿产资源
主要有石油、天然气、天然卤水、贝壳、地热及少量砖瓦用粘土。
石油、天然气资源富集，含油层系多，油气藏类型多，主要分布于现河、东辛、六户、牛庄、王岗等处，已发现油田8个，累计探明石油地质储量10亿吨以上，累计生产原油约2.8亿吨。
卤水年开采量约300万立方米，现保有储量约3433万立方米。
地热是继油气资源的第二大能源资源，储量丰富，中心城区地热资源自上而下有两个较好的热储层——上第三系馆陶组热储层和下第三系东营组热储层，热水储存总量为143亿立方米，可采储存量为61408立方米/日。
有2处地热井开发利用。
3.交通状况
东营市交通发达，公路、铁路、航空、水运构成了立体的交通网络。
公路：
东营公路发达，密度达59公里/百平方公里，居全省前列。
在全省率先淘汰了三级路，市内高速公路通车里程达到133公里，形成以胜利黄河公路大桥和利津黄河公路大桥为枢纽，以东青高速公路、东港高速公路、辛河路、博新路等七纵五横12条干线公路为骨架，县乡公路、油田生产专用路、农村公路纵横交织的公路网络。
全市公路总里程达4663.4千米，提前实现了高速公路进入全省网、干线公路无三级路的目标。
全市公路通车里程达到4400公里，有乡镇和旅游景区景点都通了柏油路。
离黄河入海口最近的一座现代化公路大桥——胜利黄河大桥，北联直通东营港的全长60公里的东港高速公路，南有全长73公里的东青高速公路与济青高速贯通。
东青高速公路的东营南、东营北2出口分别有连接东城、西城的干线公路，到达东城市政府驻地和西城中心区分别有10公里。
铁路：
铁路客运有南京直达东营的列车，南京、徐州、曲阜、泰安、济南、淄博等地的游客可乘火车直达东营火车站。
规划中的黄（骅）东（营）铁路前期工作正在紧张进行，这条铁路建成后，到东营的可进入性将有更大改观。
淄东铁路与胶济铁路并轨，东营火车站每日2列客车，一列到淄博，一列与南京浦口对开；每日4列货车与济南对开，年货运量逾350万吨。
港口：
东营市有广利港、广北港、东营港等港口，其中东营港1995年12月被列为国家一类开放口岸，1997年12月正式对外开放，已建成5000吨级码头2个，3000吨级码头3个，有东港高速公路联通内外。
航空：
1984年建成胜利油田企业自备机场。
东营机场已于2001年11月28日正式通航，先期开通了东营至北京、上海、深圳、哈尔滨、新疆库尔勒等五条航线。
桥梁：
特大桥1座，大桥16座，立交桥9座，中小桥1645座。
邮政电信：
邮电业务总量达到11.13亿元，移动用户49.7万户，电话普及率达每百人33.6部,计算机互联网用户6.7万户。
§5.2所选厂址优势分析
开发区所处的地理位置和自身发展条件，使其具备了“三大比较优势”：
一是良好的城市区位。
开发区位于东营市的中心城区，两者已完全融为一体，建设目标是现代化工业新城区。
区内基础设施配套完善，水、电、路、讯、暖等配套齐全，具有良好的生产生活环境。
市委、市政府确定建设的以“三路两港一场”为主要内容的立体交通网络建设，将会使开发区的配套水平得到进一步提升。
开发区铁路与黄大铁路相接，全长40公里，直通开发区滨海新材料工业园；区内的广利港重点建设两个5000吨级散货泊位和一个2000吨级砂石建材泊位；区内的空港物流区依托东营机场，规划面积2平方公里，建设以先进装备、电子信息等为主的物流园区。
二是广阔的发展空间。
当前，大多数开发区的发展都受到土地问题的困扰，有的开发区是空间不足、拓展无望，有的开发区虽然有足够的空间，但土地多属集体土地或耕地，开发成本太高或无法开发，从而严重影响项目的落地。
东营经济开发区目前规划控制区面积153平方公里，土地资源丰富，外延空间很足，且土地多为国有未利用土地或荒碱地，开发利用非常便利。
三是强大的支撑体系。
东营市委、市政府对开发区的发展高度重视，将东营经济开发区作为高端产业区集中推进，建设目标是黄河三角洲高新技术产业和先进制造业的主要承载区，在政策、资金、人才等方面给予重点扶持。
胜利油田和石油大学具有强大的资金、技术、人才和项目优势，为开发区加快发展构建起了强大的外部支撑体系。
地理区位优势
开发区地处黄河三角洲的中心城市东营，黄河从东营入海。
黄河三角洲是中国也是世界上一个独特的三角洲，是继珠江、长江三角洲崛起之后，东部沿海正在崛起并能够带动黄河流域经济发展的又一大河三角洲。
东营市是中国第二大油田胜利油田所在地。
处在东北经济区至中原经济区和京、津、塘经济区至山东半岛经济区的交汇点上，是黄河经济协作带和环渤海经济圈的结合部。
与朝鲜半岛、日本列岛隔海相望。
东营港、广利港、飞机场和规划建设中的黄东大铁路、环渤海高速路和均穿过或设在开发区，距济南、青岛、天津、北京分别为2、3、4、5小时的路程，距机场、火车站和海港仅0.5-1小时路程。
东营经济开发区位于东营市城市中心区，地理位置优越。
生态环境
东营市版图面积8053平方公里，开发区所在的黄河三角洲是世界上自然资源最为丰富的大河三角洲之一。
一是石油、天然气、盐卤等矿产资源富集。
黄河三角洲地下是一个巨大的油气库，现已探明含油面积1600多平方公里，石油地质储量40亿吨，天然气地质储量360亿立方米。
除油气资源外，东营市地下还蕴藏着极其丰富的盐卤资源，具有形成年产600万吨原盐生产能力的资源条件，发展盐及盐化工业前景广阔。
二是土地资源丰富。
东营市拥有十分丰富的土地资源，目前尚有520万亩土地待开发，加上黄河不断填海造陆，使这里成为中国东部沿海土地资源最多、绿色产业开发潜力最大的地区。
三是海洋资源得天独厚。
全市海岸线长350公里，浅海滩涂面积达12万公顷，滩涂养殖潜力巨大；鱼虾贝类资源十分丰富，海洋生物多达517种，潮间带生物194种，素有“百鱼之乡”和“东方对虾故乡”的美称，这里出产的中华毛蟹、渤海对虾、黄河口文蛤等享誉四方。
四是农牧资源富饶。
盛产小麦?
玉米?
水稻?
大豆及温带林果?
蔬菜，是山东重要的绿色产品基地。
棉花种植面积达6万公顷，天然草场面积16万公顷，是山东省重要的棉花、畜牧生产基地，纺织服装业发展前景广阔。
五是淡水资源充沛。
黄河流经东营市138公里，现有100万立方米以上的平原水库95座，一次性蓄水能力超过8亿立方米，为工农业生产和生活提供了充足的水源保障。
六是气候资源属北温带半湿润大陆性气候，四季分明，气温适中，雨热同期，光照充足。
年均气温12.2℃，年均无霜期211天，完全满足农作物二年三熟的需要。
光能资源丰富，年均日照时数2692.5小时，太阳年辐射总量123.6-127.6千卡/平方厘米。
多年平均降水量564.4毫米，其中在夏秋作物喜温需水的7-9月份，降水量占全年60%，有利于农作物的生长。
七是科技资源胜利油田、中国石油大学汇集了一批科研机构和高技术人才。
各类人才总量达到6.26万人，占总人口的比重达到10.1%，已与70多家高校院所建立了科技合作关系。
建有国家大学科技园、国家创业中心，聚集了一批以石油装备制造、石油化工产品为主要研究方向，为高端石油装备制造业提供服务的研发机构。
高新技术企业6家，占黄河三角洲地区的11.3%。
第六章管路布置
在化工企业中，除各种公用系统管网外，许多物料原料、半成品和成品也利用管道输送，因而厂区内有庞大复杂的工程技术管网。
工程技术管网的布置、铺设方式等总是对工厂的中平面布置、竖向布置和工厂建筑群体以及运输设计产生影响。
因此，合理的进行管道布置是至关重要的。
工厂管道布置的目的是避免各专业管网之间的拥挤和冲突，确定合理的间距和相对位置，使它们与工厂总体布置相协调，并减少生产过程中的动力消耗，节约投资、节约用地，保证安全，方便施工和检修，便于扩建。
§6.1管路布置的工作内容
1、确定各类管网的铺设方式。
在确定铺设方式时，除按规定必须埋设地下的管道外，厂区管道应尽可能布置在地上，并按照条件采用集中管架或管墩铺设，以节约投资，减少占地和便于施工、检修。
2、确定管道走向和具体位置，即确定管道坐标或相对尺寸。
3、协调各专业管网，避免它们之间的拥挤和相互冲突。
§6.2管道布置的原则和要求
工厂管道布置要尽可能达到技术上和经济上的合理。
具体要注意以下各点：
1、一般宜平直铺设，与道路、建筑、管线之间互相平行或成直角交叉。
2、应满足管道最短，直线铺设，减少弯转，减少与道路、铁路的交叉和管线间的交叉。
3、为了压缩管道占地，应利用各种管道的不同埋设深度，由建筑物基础外缘至道路中心，由浅入深地一次布置，一般情况下，其顺序是，弱电电缆、电力电缆、管架、给水管、循环水管、雨水管、污水管、照明电杆（缆）。
4、管道不允许布置于铁路线路下面，并尽可能布置于管道外面，只在施工顺序许可的条件下或者布置有困难的情况下，可将检修次数较少的雨水管，污水管埋在道路下面。
5、管道不应重叠布置。
6、干管应靠近主要使用单位，并应尽量布置在连接支管最多的一边。
7、地下管道可布置在绿化带下，但不允许布置于乔木下面。
8、应考虑企业的发展可能，预留必要的管线位置。
9、各种管道间的相互关系及它们与建、构筑物、公路、铁路的关系应保证满足下列要求；管道敷设，修建检查井，膨胀伸缩节等所要求的间距；翻修时不至损坏相邻管道或建、构筑物基础，不妨碍公路、铁路的正常通行；不至发生管内液体冻结，管道受机械损伤，电流损害地下构筑物，管道损坏时液体冲刷或侵蚀建构筑物基础，污水污染生活饮用水，易爆炸或有毒气体深入下水道、管沟、地下室，易挥发的液体及电缆收到热力管道的作用
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