年产10000吨车用无水酒精项目设计说明书

年产10000吨车用无水酒精项目设计说明书华南理工大学化工与能源学院化学工程与工艺03级（2）班2007年4月化工设计-年产10000吨车用无水酒精项目8/20/2019-2-人员编制指导老师：王红林组员名单：李沫林（组长）、林映波、雷华杰、李振涛、徐文、王敏、梁思宇、邹煜晖、刘学厅任务分配：1.文献、资料检索全组2.可行性研究报告林映波3.带控制点的工艺流程图李沫林4.物料及能量衡算书和物料及能量衡算表雷华杰、李振涛5.设备计算及设备装配图徐文、王敏6.设备布置图梁思宇7.总平面布置图邹煜晖8.设备一览表徐文、王敏9.工艺说明书刘学厅化工设计-年产10000吨车用无水酒精项目8/20/2019-3-目录第一章项目可行性研究………………………………………………（4）第一节项目简介及市场前景研究………………………………………（4）第二节可行性研究………………………………………………………（5）第三节技术经济指标分析………………………………………………（7）第二章工艺流程设计……………………………………………………（9）第一节工艺流程的选择…………………………………………………(9)第二节工艺流程图………………………………………………………(9)第三节无水酒精生产工艺简介…………………………………………(9)第三章物料衡算及能量衡算…………………………………………(11)第一节物料稀算…………………………………………………………(11)第二节能量衡算…………………………………………………………(12)第四章设备计算及设备装配图…………………………………(15)第一节设备设计及计算…………………………………………………(15)第二节设备装配图………………………………………………………(20)第五章设备的平面布置图、剖面图………………………………(22)第六章带控制点的工艺流程图………………………………………(23)第七章厂区总平面布置…………………………………………………(24)第一节厂区布置的基本任务和要求……………………………………(24)第二节建筑物布置………………………………………………………(26)第三节厂区总平面布置图………………………………………………(28)第八章设备一览表………………………………………………………(30)化工设计-年产10000吨车用无水酒精项目8/20/2019-4-第一章项目可行性研究第一节项目简介及市场前景研究一、项目简介无水酒精是一种基础化工原料,在化工、医药、农药、染料、油墨、粘合剂、油漆、香料、化妆品、洗涤剂、橡胶等行业大量应用。近几年,随着世界上能源危机和石油日趋紧张,无水酒精的需求迅速增长,无水酒精在国外最大的消费市场是用做燃料,特别是汽车燃料。生产无水酒精多采用三元共沸蒸馏法,即在蒸馏时加入第三种物质,如苯、环乙烷或其他溶剂,使混合物产生恒沸。该方法得到的产品会含有少量残余溶剂,影响产品质量,而且增加了溶剂和能源的消耗。本工艺采用的是吸附法脱水,常用的吸附剂有石灰、活性炭、离子交换树脂、分子筛、硅胶等。目前国际上公认分子筛脱水法节能效果好,以分子筛脱水法生产无水酒精最常用。本项目运用分子筛法生产无水酒精。二、燃料乙醇的应用前景受资源的影响，我国原油供求矛盾日益突出.随着人民生活水平的不断提高以及汽车保有量的持续增长，石油进口量及对外依存度逐年提高。从1993年开始，我国成为石油净进口国，每年需要花大量的外汇进口石油及石油产品。2004年全国原油表观消费量超过2.9亿吨，进口原油达到1.23亿吨，石油对外依存度超过40％。权威部门分析认为，未来15～20年，我国石油消费仍将较快增长，到2020年我国石油年消费总量将达到4.5亿吨。2004年，我国原油产量1.75亿吨，比上年增长2.9％，预计我国原油产量在2010年至2020年将进入高峰期，高峰期年产量预计为1.8亿～2亿吨左右。尽管如此，国内供需缺口仍将不断加大，到2010年和2020年，供需缺口将分别达到1.6亿吨和2.5亿吨。从总的形势看，石油资源必将逐步减少，最终将枯竭。为此，世界各国从长远战略考虑，为保证车用能源供应的安全和节省大量外汇支出，有必要减少对进口原油的过分依赖，积极寻找替代能源，采用多种能源，以确保社会经济的发展。《“十五”计划纲要》中明确提出，要开发燃料酒精等石油替代品，采取措施节约石油资源，现在乙醇汽油在我国还只是在部分省市推开，如果全国各地都能够推广使用，那么每年就能节省更多的石油资源，而节省了不可替代的石油资源，也将给我国能源利用的格局带来重大的变化。实践证明：燃料乙醇作为石油的替代品和可再生能源，对解决粮食深加工转化，稳定粮价和农民收入，减少环境污染、保持生态平衡等诸多方面具有十分重要的意义。而随着世界石油资源的消耗、对环境关注程度的提高、MTBE的禁用以及燃料乙醇应用范围的拓宽，对燃料乙醇的需求将得到极大的激发。因此，推广使用燃料乙醇必将成为中国可持续发展的一项长期战略。乙醇汽油的推广成为了必然。化工设计-年产10000吨车用无水酒精项目8/20/2019-5-2001年我国已经将“大力发展汽油醇”产业列入“十五”计划当中,同时国务院已批准在东北、中原等省粮食基地建设几个十万吨以上的无水酒精生产基地。这些都表明,我国政府已开始大力地推动燃料酒精研究计划的进行。预计，今后相当长时间内，燃料乙醇的年增长率将达到12%以上。三、分子筛法制备无水乙醇的市场研究由于乙醇与水存在着共沸点,采用普通精馏法无法得到浓度达99%以上的无水酒精。一般说来,将发酵液中的酒精制成无水酒精要占据整个无水酒精生产过程中能耗的50%～80%,而其中大部分能耗都发生在85%以上。采用苯恒沸精馏法时,每生产80kg无水乙醇,消耗175kg蒸汽和370kg水,每生产一吨无水乙醇,附加值约2000元,大大失去与汽油的竞争能力。因此,随着燃料酒精计划的实施,如何高效节能地制备燃料酒精已成为一个迫切需要的课题。目前制备无水酒精的方法主要有生石灰脱水法、萃取蒸馏法、真空蒸馏法、离子交换树脂法、恒沸精馏法、盐溶精馏法、无水硫酸钙法、作物吸附法、分子筛法以及膜分离法等。其中,作物吸附法、分子筛法和膜分离法作为新型的方法,具有良好的发展前景,已经在实践中得到了应用。分子筛吸附法也是近20年来发展起来的方法,它在工业上已经有大规模应用。分子筛法与其他方法相比主要具有以下特点:(1)能耗较低。在没有考虑与其他过程集成从而进行能量综合利用的前提下,能耗少于560KJ/L。(2)操作简便。(3)可以全过程采用自动化控制,劳动强度小。(4)整个过程中没有使用任何有毒化学物质。(5)产品质量高。分子筛法自动化程度高,劳动强度小,同时产品质量好,但再生时能耗较大,因而导致整体成本略有上升,适合于大规模的工业化生产,通过规模经营减少其对总成本的影响。综上所述，运用分子筛法制备无水乙醇的市场前景是非常可观的。第二节可行性研究一、项目战略以及项目范围：以工业酒精为原料，用分子筛法生产车用无水酒精，年产10000吨。二、市场及成品的销售概括：市场研究：政府大力地推动燃料酒精研究计划，石油愈发紧缺，现有市场的化工设计-年产10000吨车用无水酒精项目8/20/2019-6-车用无水酒精供应相对不足，价格比较昂贵。因此，只要能生产出质优价廉的产品，必将需求很大，无须担心产品销售。进入国际市场的前景：国际上很多国家已经在大力推行车用酒精计划，比如日本、巴西、美国等，并且其实践证明，车用酒精的应用是可行的，无论对国民经济还是对环境的保护，都有巨大的积极作用。这些国家走在新型汽车燃料的前列，随着汽车技术的发展，车用酒精的应用必将是越来越广泛的，因此此项目进入国际市场的前景是光明的。三、原材料及主要设备供应：原料：工业酒精，水，空气。以上原料为基础化工原料，可保证大量稳定供应。主要设备：换热器，竖直列管式冷凝器，分子筛，水平盘管式蒸发器，竖直列管式过热器，真空泵。这些设备要从经济性，先进性、操作维修方便性等方面考虑选用。四、建厂条件及厂区选址：建厂要求：（1）地理环境：良好的地形、地貌、地质，水文等。（2）气候条件:气候条件良好，适合生产操作，较少发生严重自然灾害。（3）基础设施：完善的供电供水、交通运输、通讯网络、市政建设及生活设施。（4）人力资源：劳动力资源丰富而廉价，高校科研力量集中。（5）地域选择：尽量接近原料和目标市场，降低费用，选择低价的地皮。（6）环境保护：远离市中心，远离居民区，尽量减少污染的影响。综合以上条件及珠三角地区的实际情况，可落址广州永和开发区。五、项目工程及工艺：详见后面说明六、环境保护：三废情况(1)废气再生过程前期酒精蒸汽冷凝回收,后期为脱附热空气。过程中的污染物为不能被全凝器冷凝的不凝性气体。(2)废渣在生产过程中,无废渣排出。若再生不当,可致使分子筛劣化报废,报废分子筛可送水泥厂使用。(3)废液化工设计-年产10000吨车用无水酒精项目8/20/2019-7-主要为系统冷却水,没有含醇废水排放。七、企业组织和管理方式、人力资源：1.组建项目实施工作领导小组，做好项目实施前的各项准备工作。2.考察厂址是否符合项目要求，审定基建图纸，选定施工企业，订立施工合同。3.确定工艺与设备的实施方案并选定设备供应厂家，签订设备合同。4.制定人员培训上岗计划并实施培训。5.确定设备调试时间及投产时间。八、项目建设进度安排：项目工程施工周期约为10个月,设备应于调试期完成制造、验收工作。调试期约为2个月，总的项目建设期约为12个月。第三节技术经济指标分析1．项目成本估算初始投资：项目名称项目成本/万元土建工程总费用(含征地及绿化费用)4万平方米×2500元/平方米＝10000万元基建生产厂房及其他固定投资1500设备投资1200施工管理费50合计12750表1.项目初始投资费用年运行费用：项目名称项目成本/万元原材料费3300动力费228人员福利工资43设备检修费10设备折旧114行政管理费用、辅助材料费200合计3895表2.项目年运行费用（1）原材料费：本工艺生产1吨99.5％无水乙醇,原料消耗情况为95%酒精1.10～1.18t,按95%乙醇3000元/t,总成本为3000*10000*1.1＝3300万（2）动力费：平均电耗为380kW/t，总380kW/t*10000t*0.6元/KW＝228万（3）人员福利工资：20人×1800元/月/人×12月/年＝43万元/年（4）设备检修费：约为10万元/年（5）设备折旧：设设备残值为：1200万元×5%=60万元,设备使用寿命为10化工设计-年产10000吨车用无水酒精项目8/20/2019-8-年,则年折旧费为:(1200-60)/10=114万元/年（6）其他费用：包括行政管理费，辅助材料费等共约200万元。2．项目年收益10000吨/年×6200元/吨=6200万元/年3．项目可行性分析由表可得，该项目初始投资为12750万元，年运行费用为3895万元，年收益为6200万元，每年净收益为2305万元。设项目投资预期收益率为10%，项目寿命期为10年。由此可确定以下技术经济学指标：(1)投资回收期（静态，动态）项目静态回收期=12750/2305=5.5年项目动态回收期)1lg()/1lg(iAiIt=)1.01lg()2305/1.0127501lg(=7.06年(2)项目净现值项目(单位:万元)年份012345678910现金流入06200620062006200620062006200620062006200现金流出127503895389538953895389538953895389538953895净现金流量-127502305230523052305230523052305230523052305NPV=-12750+2305/(1+0.1)+2305/(1+0.1)2+2305/(1+0.1)3+2305/(1+0.1)4+2305/(1+0.1)5+230