年产4万吨甲乙酮项目初步设计初稿(编辑修改稿)

年产4万吨甲乙酮项目初步设计初稿(编辑修改稿)内容摘要：

经 112176。 17′ ~113176。 35′，北纬 38176。 35′ ~39176。 09′之间。 东临五台，西靠宁武，南与忻州、定襄毗邻，北和代县、朔州接壤。 西汉以来就是山西北中部的一个重要县份，也是太原通向塞外古城的交通枢纽。 东西绵亘群山为历代之天 然 界 域 ， 阳 武 河 、 滹 沱 河 畔 是 全 市 之 开 阔 地 带 31 山西地形多样，高差悬殊，因而既有纬度地带性气候，又有明显的垂直变化。 山西地处中纬度，距海不远，但因山脉屏障，夏季风影响不大，属于暖温带、温带大陆性气候。 年平均气温在 — 4176。 —— 14℃之间。 气温地区分布总趋向是自南向北、自平川向山地递减。 北部和 中部山地，年平均温度一般在 5176。 —— 7℃之间。 山西无霜期南长北短，平川长山地短。 雁北地区为 110—— 140 天，五台山仅 85 天，忻州盆地以北和东部山区 135—— 155 天，临汾、运城盆地则长达 200—— 220天。 全省年平均降水量 400—— 650 毫米。 （ 1）矿产资源 32 山西蕴藏最为丰厚的是矿产资源。 目前已发现的有 120 多种，探明储量的 53 种，其中储量居全国前 10 位的有 34 种，煤、煤层气、铝矾土、耐火粘土、珍珠岩、镓、沸石 7 种居全国位。 煤炭储量已探明的有 2600 亿吨，占全国煤储总量的 1/3， 远景储量多，而且煤种齐全，煤质尤佳。 具有低灰、低硫、低磷、高发热量的特点，年产原煤 3 亿多吨，为全国第一产煤大省。 铝矾土储量约 5 亿多吨，占全国的 1/3以上。 铁、铜、钴、镓等不仅储量大，而且开发条件优越。 山西的铁矿已探明储量有 30 亿吨以上，居全国第四位。 铜矿在全国居第三位。 非金属矿藏中，石灰石、石膏、长石、石棉、云母、云石、石墨、大理石、花岗岩等储量也相当可观。 运城盐湖的岩盐、芒硝及白钠镁矾闻名全国 （ 2）土地资源 土地资源中，尚有可开发的后备土地资源 万公顷，其中宜农面积 30 万公顷，宜林面积 公倾，宜牧面积。 目前山西正加快退耕还林步伐，力争用 510 年左右的时间，将全省 3000 万亩坡耕地和低产全部退耕还林，将现有的宜林荒山荒坡全部造林，使山西的生态环境有一个根本性的改观。 （ 3）水文资源 山西省的河流众多。 流域面积在 100 平方公里以上的河流，全省约有240 多条，其中流域面积大于 4000 平方公里的有汾河、沁河、涑水 33 河、三川河、昕水河、桑干河、滹沱河、漳河等 8 条。 水文资源较为丰富。 项目开展区块的交通运输条件 （ 1）铁路 中国第一条开行重载单元列车的运煤专用铁路大同秦皇岛线及刚刚建成的侯马月山线成为晋煤外运新的大通道。 境内拥有铁路线 194 公里 ,连接山西两端的同蒲铁路干钱纵贯南北 ,我国第二条欧亚大陆桥的候西、侯月铁路横穿东西。 临汾有到北京、西安、太原、石家庄、天津等地的火车 （ 2）公路 山 西省现有公路 3万多公里 ,有铺装路面里程约占 84%,其中一半多为高 次高级公路 ,基本建成了以太原、大同、长治、临汾、侯马等地为中心。 联络邻省保底、邯郸等地和本省各市县及 95%以上乡镇的公路网。 有国道 8条、联系省内外的干线公路 10 余条 ,其中有二连浩特至河口的纵向国道干线 ,以及北京 太原 昆明的 108 国道 、呼和浩特起经本省至广西北海的 209 国道等 基础设施建设 （ 1）供水工程 该厂的生产、生活、消防用水由原平市自来水管网提供，可以保证 34 我厂生产和生活的需要。 （ 2）排污工程 该厂的生活废水、消防废水和地面雨水进入原平市地下污水管道，送至污水处理厂处理。 该厂使用过多次后的生产废水和设备洗水，含有较高的有机物，送至厂区污水处理厂处理。 （ 3）供热工程 该厂供热由原平供热公司提供，为可以为我厂提供集中供热，可以满足我厂正常生产的需求。 （ 4）供电工程 厂区电力由市电网供给。 可以为工厂提供充足稳定的电力供应。 在 该集团的焦家寨矿区将筹建大型燃煤发电机组，实现电力的自产自销。 （ 5）通信工程 厂区内建立了以光缆为传输通道的数据通讯网络。 原平市相关企业可以提供移动电话、无线寻呼以及邮政营业微机化等，为我厂提供各项优质服务。 （ 6）其他 该厂北方五公里是西镇乡，乡内建有中小学、医院、宾馆等。 各大银行、保险公司、会计事务所、律师事务所、外贸公司、运输公司等机构设置齐全，为该厂提供全面优质的配套服务。 第五章 自 35 动控制 36 第 三 章 自动控制 37 控制概述 本项目采用集散型控制系统，仪表及控制系统应安全可靠、技术先进，满足工艺过程的技术要求，自动控制水平将达到化工行业的先进水平。 该项目所有的工艺装置和大部分公用工程、辅助设施等，均采用 DCS 进行过程控制和检测，实现集中操作，并建立全厂实时数据库，为全厂计算机信息管理和生产调度建立基础。 本项目设置中心控制室（ CCR）。 厂区内的生产装置、公用工程及辅助设施的 DCS 显示操作站和部分控制站及附属设备均集中在中心控制室，进行集中操作、控制和管理。 根据全厂总平面的布置，设置若干个现场机柜室（ FRR ）。 各工 艺装置或辅 助单元的 DCS 控制站，安装在各现场机柜室。 从现场机柜室到中心控制室的控 制网络用冗余铠装光缆（电缆）连接。 在现场机柜室（外操室）内可设置一台只 读显示操作站，为现场操作人员使用；在现场机柜室内可设置一台现场工程师站 ,用于正常的系统维护和数据库组态。 整个 DCS 控制系统由控制站、操作站、工程师站、网络设备、工厂网络接口和应用服务器等设备组成。 各装置的 DCS 控制单元必须独立设置，减少关联 影响，以保证装置正常生产和开、停工过程的需要（有特别说明的除外）。 38 按全厂总流程和总平面布置，中心控制 室根据装置和系统需求设置操作站，每站设若干操作台、打印机和辅助操作台等设备。 本工厂为易燃易爆、危险、连续生产、高投资运行的化工示范项目，应配置可靠、先进的控制设备。 化工自动化 为了实现化工生产过程自动化，一般要包括自动检测、自动保护、自动操纵 和自动控制等方面的内容。  自动检测系统 利用各种检测仪表对主要工艺参数进行测量、指示或记录的，称为自动检测系统。 它代替了操作人员对工艺参数的不断观察与记录。  自动信号和联锁保护系统 生产过程中，有时由于一些偶然因素的影响，导致 工艺参数超出允许的变化 范围而出现不正常状况时，就有引起事故的可能。 为此，常对某些关键性参数设 有自动信号联锁装置。 当工艺参数超过了允许范围，在事故即将发生以前，信号 系统就自动地发出声光信号，告诫操作人员注意，并及时采取措施。 如工况已达 到危险状态时，联锁系统立即自动采取紧急措施，打开安全阀或切断某些通路， 必要 39 时紧急停车，以防止事故的发生和扩大。 它是生产过程中的一种安全装置。  自动操纵及自动开停车系统 自动操纵系统可以根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行某种周期性操作。 自动开停车系统可以按照预先规定 好的步骤，将生产过程自动地投入运行或自动停车。  自动控制系统 生产过程中各种工艺条件不可能是一成不变的。 特别是化工生产，大多数是 连续性生产，各设备相互关联着，当其中某一设备的工艺条件发生变化时，都可 能引起其他设备中某些参数的波动，偏离了正常的工艺条件，为此，就需要用一 些自动控制装置，对生产中某些关键性参数进行自动控制，使它们在受到外界干 扰的影响而偏离正常状态时，能自动地控制而回到规定的数值范围内，为此目的 而设置的系统就是自动控制系统。 自动化装置一般至少应该包括 3 个部分，分别来模拟人的眼、脑和手的功能。 对于一个液位自动控制系统，自动化装置的三个部分分别是： 40 （ 1）测量元件与变送器它的功能是测量液位并将液位的高低转化为一种特定的、统一的输出信号。 （ 2）自动控制器它接受变送器送来的信号，与工艺需要保持的液位高度相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用特定信号发送出去。 （ 3）执行器通常指控制阀，它与普通阀门的功能一样，只不过它能自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度。 在自动控制系统的组成中，除了必须具有前述的自动化装置外，还必须具有 控制装置所控制的生产设备。 在自动控制系统中，将需要控制其工艺参数的生产 设备或机器叫做被控对象，简称对象。 下图为自动控制系统方框图： 图 31 自动控制系统方框图 41 本设计拟采用当今世界上可靠而先进并且便于操作和编程的 DCS 系统在装置中央控制室对整个装置生产过程进行监视和自动控制。 主要的和重要的工艺参数集中到 仲丁醇 装置中央控制室由 DCS 系统显示和控制。 不重要的工艺参数，其设定点不经常调整的参数，采用就地显示和控制仪表。 必须在现场操作和监视的机组或设备，则在机组或设备附近 的现场安装仪表或操 作盘，例如压缩机、大型机泵等。 装置的安全联锁系统主要包括工艺安全联锁和全装置联锁，将由独立于分散控制系统（ DCS）的紧急停车系统（ ESD）完成。 根据工艺包PDP 要求，紧急停车系统（ ESD）选用符合 TUV 安全认证的三重化冗余可编程逻辑控制器（ PLC） 独立承担， ESD带有显示器（ CRT），编程简单容易。 系统能区分第一事故，并发出声光报警。 系统具有事故追忆功能，发生联锁后，自动高速记忆事故前后的现场状态，并可按事件顺序打印出来，以便分析事故原因。 初步 设计阶段完成工艺计算和物料流程图后，还需提出主要工艺参数的控制方案。 一般采用带控制点工艺流程图的形式表达。 带控制点工艺流程图是在物料流程图基础上略去物料性质表，用仪表符号标出重 42 要设备的工艺参数（温度、压力、流量、液位、物料组成、物性等）测量点，加上执行机构（如调节阀等），注明拟采用的自动控制方案。 表格 31 仪表检测参量代号。 序号 参量 代号 序号 参量 代号 序号 参量 代号 1 温度 T 7 重量 W 13 湿度 φ 2 温差 Δ T 8 转速 N 14 厚度 δ 3 压力 P 9 浓度 C 15 频率 f 4 压差 Δ P 10 氢离子浓度 pH 16 热量 Q 5 流量 F 11 密度 ρ 17 43 6 液位 L 12 分析 A 18 表格 32仪表功能代号 序号 功能 代号 序号 功能 代号 1 指示 I 5 报警 A 2 记录 R 6 传送 T 3 调节 C 7 联锁 Z 4 积算 Q 8 取样 P 控制方案 换热器是物料进行热交换的设备。 由于换热器出口物料的温度都需要达到规定值，而物料的流量不一定是恒定的，当热交换所用介质的 流量保持不变，物料流量增大会使出口物料的温度降低，而物料流量减 44 小，则会引起出口温度升高， 故换热器热介质流量应根据出口温度的变化而调节。 本集成工厂采用控制某一股工艺物流的流量控制温度，控制方案见图. 图 32 换热器最开始的控制图 反应器的控制方案 反应器的物料温度控制由流程前面的换热器控制，反应产物的压强及温度就由后面的再沸器进行控制输出。 反应器的输入水管道与整个工厂的水循环系统相连接，安装一个温度控制仪表（ TIC）和压强控制仪表（ PIC） ,通过温度和压强来控制水的流速流量。 控制方 案见下图。 45 图 33反应器控制图 本工艺中所使用的各种急冷塔，碱洗塔，精馏塔对温度压强都有所要求，其控制方案基本相同，下面只介绍丙烯精馏塔的控制方案。 温度控制： 需要控制塔釜的温度，通过调节加热蒸汽的流量控制塔釜的温度，以稳定精馏塔的操作。 压力的控制： 塔顶压力间接影响塔顶产品的质量，同时也考虑安全操作的因素，需要对其进行控制。 通过调节塔顶冷凝器冷却水流量来控 46 制冷凝量，从而间接控制塔顶压力。 回流比的控制： 回流比影响精馏塔分离质量，需要加以控制。 采用比例控制的方式控制回 流比。 液位控制： 需要对塔釜液位和回流罐的液位进行控制。 通过调节流出量的大小控制液位。 流量控制： 稳定热量耦合反应精馏塔的操作，可以稳定 仲丁醇 塔的进料量，间接稳定整个塔的操作。 精馏塔塔顶的控制 由塔顶采出的气相物质进入塔顶冷凝器换热成液相，部分冷凝后的液相回流回塔内，另一部分液相物质作为塔顶产品采出。 塔顶冷。