作品名稱：為新疆中石油烏魯木齊石化1000萬噸/年 煉油項目設計一座丙烯利用分廠
學校名稱：蘭州信息科技學院
參賽隊伍：浪漫二錫
隊伍編號：200304
參賽學生：李績福 茍琳霞 李雪寧
指導老師：巨婷婷 李小東
投票日期：2024年10月08日 00:00->2024年12月05日 15:00
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本次設計大賽要求為某一石化/煤化總廠設計一座丙烯制基本有機化工原料的合成分廠。丙烯作為基本有機化工原料，可生產多種產品。通過對市場、工藝、經濟等各方面條件的綜合考慮，我們最終選定1,3-丙二醇作為本項目的產品。
本年產4.5萬噸1,3-丙二醇項目，采用目前先進的合成路線和可靠設備。項目長遠發展規劃為“綠色化工”，以石化工業產生的副產物丙烯為原料。通過該項目能推動石化行業的發展，一定程度上解決了當今除聚丙烯以外的丙烯化工的綜合發展問題，促進了丙烯資源的有效利用，對提高石化行業的資源利用率和綜合經濟效益具有重要意義。
項目符合國家的產業政策、能源和環境保護政策，針對生產過程中產生的廢酸液，設計了專門的廢酸處理車間進行處理，生產系統除了產生較多的CO2外基本無污染物的產生。生產過程清潔，廢棄固體可回收，過程中排放的氣體均到達國家排放標準，排放的水經處理后可進行二次利用，采取有效的措施防治噪聲，環保效益顯著。
一、產品結構創新
本項目是以新疆中石油烏魯木齊石化1000萬噸/年煉油項目生產的丙烯為原料的45kt/a 1,3-丙二醇項目。生產的1,3-丙二醇可作為合成PTT聚酯纖維的原料。本工藝中，設計了原料丙烯回收系統，物料損失較少。除廢酸處理系統、廢氣焚燒系統產生二氧化碳及失活催化劑外，基本沒有其他三廢排放。失活催化劑可通過再生或廠家回收進行處理，故項目對環境基本無害。
二、工藝設計與節能
2.1 高效經濟的丙烯回收技術
丙烯回收系統采用加壓冷凝分離的方法回收余氣中的大部分丙烯，以較低的成本回收丙烯原料。同時，該系統中我們采用冷量回收和傳統深冷技術，實現了系統冷量的自給自足，達到了節能降耗的目的。
2.2 環境友好的廢酸處理技術
廢酸處理系統采用北京東方化工廠的廢酸處理工藝，通過濕式氧化對廢酸液進行處理，運行費用低，有機物去除率高，工藝成熟，有效解決了丙烯酸廢水對環境的污染問題。
2.3 經濟節能的丙二醇精制技術
丙二醇精制系統中，由于粗產品中水含量過高，直接精餾能耗高，分離難度大，鑒于以上考慮，我們選擇了減壓“蒸發-精餾”的精制方案，在保證收率和產品質量的同時，大大地降低了能耗和設備投資成本。
2.4 節能設計
2.4.1 冷量回收節能
本項目中，采用兩種形式對冷量進行回收。第一種是冷凝分離后的丙烯升至常溫的冷量回收；第二個是利用傳統深冷技術制冷得到的冷量。總的回收冷量達到了1.099×107kJ/h，副產軸功1.155×107kJ/h，實現了系統冷量的自給自足，避免了昂貴乙烯冷劑的耗費。
2.4.2 廢熱回收節能
本項目中，采用廢熱回收技術對丙烯氧化反應器反應熱進行了回收，來產生中壓蒸汽。總的回收熱量達到了3.112×107kJ/h，年產中壓蒸汽14.49萬噸，達到了很好的節能效果。
2.4.3 丙二醇精制系統節能
本項目中，考慮到粗丙二醇中水含量較大（約94.2%，摩爾分數），直接精餾熱負荷過大，不經濟，故我們采用減壓“蒸發-精餾”操作，先進脫水釜脫去部分水，再進丙二醇精制塔精制，實現了分離能耗的降低。
三、控制方案創新
3.1 概述
本項目控制方案的研究范圍包括空壓裝置、催化氧化反應裝置、廢酸處理裝置、加氫反應裝置、精餾裝置、儲罐區以及與工藝生產裝置相配套的公用工程部分的控制系統及相關儀表，并在設計控制系統時考慮引進FCS、ESD等先進控制系統。對于較難控制的往復式壓縮機，我們采用了HydroCOM氣量無級調節系統進行流量控制。
在本質安全設計考慮時，我們使用危險性和可操作性分析方法（HAZOP）對丙烯運輸及儲罐、壓縮機組、丙烯氧化反應器、1,3-丙二醇精制塔這四個危險性較高的項目進行定性、定量分析和優化。利用Aspen dynamics軟件增加了對丙烯醛回收塔、1,3-丙二醇精制塔的控制，通過添加干擾、設計控制方案進行動態模擬，進而觀察控制的效果，對設備操作有一定的指導意義。
3.2 往復式壓縮機先進控制系統
本項目根據工藝參數要求選用了大量的往復式壓縮機，并運用于先進的控制系統，賀爾碧格公司開發的HydroCOM氣量無級調節系統便是這一方法的杰出代表，它通過僅僅壓縮所需要的氣量，最大限度地節約能源，通過智能化的液壓調節機構，快速、精確地控制壓力和流量，實現氣量理論上0~100%的連續調節（實際因壓縮機而異，一般在10%~100%范圍內）。HydroCOM系統為廣泛存在的壓縮機氣量調節和控制問題提供了一種完美的解決方案。
