年产50000吨碳酸二甲酯工艺设计

设计任务书

一、 设计目标

为一个联合化工总厂设计一座碳酸二甲酯分厂。 二、 设计基础条件 1、 环境要求：

尽量采取可行的措施减少工厂对环境的不利影响，并对排出的污染物提出合理的治理方案。

2、 产品规格： 碳酸二甲酯产品的质量应满足中华人民共和国化工行业标准HG/T3934-2007

规定的技术指标：

项目 外 观 指标（摩尔分率） 一级品 优级品 纯级品 无色透明液体，无可见杂质 碳酸二甲酯，% 99.5 99.8 99.8

水份，% ≤0.1 ≤0.050 ≤0.0020 甲醇含量，% ≤0.20 ≤0.050 ≤0.0020 色度(铂-钴色号)，号 10 5 相对密度，g/cm3 5

1.071±0.005

三、 工作内容及要求

1、 项目可行性论证

1） 建设意义

2） 市场分析

3） 原料路线

4） 建设规模

5） 厂址选择

6） 效益分析

2、 工艺流程设计

1） 工艺方案选择及论证

2） 工艺流程计算机仿真设计

3） 绘制带控制点工艺流程图

4） 编制物料及热量平衡计算书

3、 设备选型及典型设备设计

1） 典型非标设备——精馏塔的工艺设计，编制计算说明书。

2） 典型标准设备——换热器的选型设计，编制计算说明书。

3） 其他设备的选型说明。

4） 编制设备一览表。

4、 车间设备布置设计

选择至少一个主要工艺车间，进行车间布置设计

1） 绘制车间平面布置图；

2） 绘制车间立面布置图；

3） 鼓励采用三维模型设计。

5、 分厂总平面布置设计

1） 对主要工艺车间、辅助车间、产品储罐区、中心控制室、分析化验室、

行政管理及生活等辅助用房、设备检修区、工厂内部道路等进行合理的

布置设计，并对方案进行必要的说明；

2） 绘制分厂平面布置总图；

3） 鼓励采用三维模型设计。

4） 经济分析与评价 根据调研获得的经济数据(可以参考以下价格数据)对设计方案进行经济分

析与评价：

1） 304不锈钢设备：36000元/t

2） 中低压（≤4MPa）碳钢设备：11000元/t

3） 高压碳钢设备价格：15000元/t

4） 低压蒸汽(0.8MPa)：100元/t

5） 中压蒸汽（4MPa）：200元/t

6） 电：0.6元/kWhr

7） 工艺软水：8元/t

8） 冷却水：0.2元/t

9） 污水处理费：0.5元/t

目 录

第一章 总论………………………………………………………………………………….….…1

1.1项目名称…………………………………………………………………………………….….1

1.2编制依据…………………………………………………………………………………....…..1

1.3编制原则…………………………………………………………………………………….….1

1.4设计范围…………………………………………………………………….……………….…1 第二章 项目可行性论证…………………………...……………………………………………...2 2.1建设背景…………………………...……………………………………………………….…..2 2.2建设意义…………………………………………………………………………………..……2

2.2.1环境效应………………………………………………………………………..………...3

2.2.2社会效应……………………………………………………………………………..…...3 2.3产品简介…………………………………………………………………………..…................4

2.3.1DMC物理化学性质……………..………………………………………………………..4

2.3.2基本用途……………………………………………………...……………......................4

2.3.3产品价格…………………………………...……………………………………………..6 2.4市场分析………………………………………………………………………………………..7

2.4.1碳酸二甲酯的市场现状……………………………………………………………..…...7 2.4.2碳酸二甲酯的应用前景………………………………………………………………...11 2.4.3建议……………………………………………………………………………………...11 2.5中间产品市场分析………………………………………………………………………...….12 2.6下游产品简介………………………………………………….……………….......................12 第三章 工艺方案的选择…………………………………………………………………………14

3.1概述…………………………………………………………………………………….…..… 14

3.2工艺路线………………………………………………………………………………………14

3.2.1光气法…………………………………………………………………………………...14

3.2.2甲醇氧化羰基法………………………………………………………………………...14

3.2.3酯交换法………………………………………………………………………………...16

3.2.4尿素醇解法……………………………………………………………………………...17

3.3工艺路线比较………………………………………………………………...……………….19 3.4本项目所选工艺方案………………………………………………………………………....20

第四章 工艺流程设计及Aspen模拟……………………………………………………………22

4.1工艺流程简图…………………………………………………………………………………22

4.2带控制点的工艺流程图………………………………………………………………………23 4.3工艺流程计算仿真模拟………………………………………………………………………23 4.3.1原料混合……………………………………………………………………...…………23

4.3.2MC的合成……………………………………………………………………………….23 4.3.3MC反应液的分离……………………………………………………………….………24 4.3.4DMC的合成……………………………………………………………………….…….25

4.3.5DMC产品的精制…………………………………………………………………….….25

第五章 厂址选择…………………………………………………………………………………27

5.1选址原则…………………………..…………………………………......................................27 5.2厂址选择……………………………………………………………………………….……...27

5.3气候概况…………………………………………………………………………….…….......28

5.4总厂介绍…………………………………………………………………………….………...28 5.5选址优势…………………………………………………………………………….…….......29

5.5.1交通便利………………………………………………………………………………...29

5.5.2原料丰富………………………………………………………………………………...29

5.5.3基础设施齐全……………………………………………………………………….......29

5.5.4市场所在地……………………………………………………………………………...30

5.5.5政策鼓励………………………...………………………………………………………30 第六章 物料衡算和热量衡算………………………………………………………….………...32 6.1工艺流程物料衡算………………………………………………………………….…….......32 6.2工艺流程热量衡算………………………………………………………………….…….......36 6.2.1MC的合成……………………………………………………………….……................36 6.2.2 MC反应液的分离……………………………………………………………….……...37 6.2.3DMC的合成…………………………………………………………….…….................37 第七章 热量集成…………………………………………………………….…….......................38 7.1概述……………………………………………………………………………………………38

7.2设计结果………………………………………………………………………………………38

第八章 设备设计与选型…………………………………………………………………………42

8.1精馏塔的设计…………………………………………………………………………………42

8.1.1概述……………………………………………………………………………………...42

8.1.2精馏塔的设计计算……………………………………………………………………...43

8.1.3精馏塔设备列表………………………………………………………………………...43

8.1.4精馏塔设备图…………………………………………………………………………...43

8.2换热器的设计……………………………………………………………………....................43

8.2.1概述……………………………………………………………………………………...43

8.2.2换热器的设计选型……………………………………………………………………...44

8.3反应器的设计…………………………………………………………………………………45

8.3.1反应条件………………………………………………………………………………...45

8.3.2物流组成………………………………………………………………………………...45

8.3.3反应器的选型…………………………………………………………………………...45

8.3.4反应器的反应流程……………………………………………………………………...45

8.3.5反应器设备列表………………………………………………………………………...46

8.4泵的选型………………………………………………………………………………………46

8.4.1泵的选型说明…………………………………………………………………………...46

8.4.2泵的设计计算…………………………………………………………………………...46

8.4.3泵设备列表……………………………………………………………………………...47

第九章 厂区平面布置……………………………………………………………………………48

9.1设计依据和范围………………………………………………………………………………48

9.1.1设计依据………………………………………………………………………………...48

9.1.2设计范围………………………………………………………………………………...48

9.2平面布局方案…………………………………………………………………………………48

9.2.1厂区组成………………………………………………………………………………...48

9.2.2厂区平面图……………………………………………………………………………...49

9.2.3厂区3D图………………………………………………………………………………49

9.2.4设计思路………………………………………………………………………………...49

9.3工厂运输设计…………………………………………………………………………………49

第十章 车间平面布置……………………………………………………………………………51

10.1设计依据………………………………………………………………………………..……51

10.2车间组成……………………………………………………………………………………..51

10.2.1反应器…………………………………………………………………………..……...51

10.2.2换热器…………………………………………………………………………..……...51

10.2.3离心泵……………………………………………………………………………….....51

10.2.4精馏塔………………………………………………………………………………….52 10.2.5罐区…………………………………………………………………………………....52 10.2.6管廊…………………………………………………………………………………....53 10.3车间布置图……………………………………………………………………………….…53 10.3.1车间平面布置图………………………………………………………………….…...53 10.3.2车间3D布置图……………………………………………………………………….53 第十一章 经济分析与评价………………………………………………………...……………54 11.1总投资核算…………………..…………………………………………………………...…54

11.1.1设备材料的选择与采购.……………………………………………............................54

11.1.2其他的固定资产投资列表………………………..…………………………………...55

11.1.3设计施工…………………………………………………………………………..…...55

11.1.4设计施工投资……………………………………………………………………….....56

11.1.5流动资金…………………………………………………………………………..…...56

11.2成本核算……………………………………………………………………………..………56

11.2.1制造成本…………………………………………………………………………….....56

11.2.2一般费用……………………………………………………………..………………...57

11.3项目经济性评估………………………………………………………………………..……59

11.4企业风险性分析……………………………………………………………..………………59

11.4.1企业收支平衡点…………………..…………………………………………………...59

11.4.2投资安全率………………………………………………………………..…………...60

第十二章 环境保护………………………………………………………………………………61

12.1建设地点环境现状………………………………………………………………..…………61

12.2执行规范和标准………………………………………………………………………..……61

12.3主要污染源及污染物分析……………………………………………………………..……62

12.3.1废气………………………………………………………………………………..…...62

12.3.2废水………………………………………………………………………………..…...62

12.3.3废渣…………………………………………..………………………………………...60

12.3.4噪声…………………………...………………………………………………………..60

12.3.5生态………………………………………………………………………………….....62

12.4主要防治措施………..………………………………………………………………………63

12.4.1废气的处理措施……………..………………………………………………………...63

12.4.2废水的处理措施………………..……………………………………………………...63

12.4.3废渣的处理措施………..……………………………………………………………...63

12.4.4噪声的处理措施……………………………..………………………………………...63

12.5绿化设计………………..……………………………………………………………………63

第十三章 劳动安全与卫生………………………………………………………………………65

13.1设计依据……………………………………………………………………………………..65

13.2建设项目中有害和危害物质分析…………………………………………………………..65

10.2.1有害因素……………………………………………………………………………….65

10.2.2危害因素……………………………………………………………………………….66

13.3劳动安全措施………………………………………………………………………………..66

13.3.1基本要求……………………………………………………………………………….66

13.3.2基本措施……………………………………………………………………………….66

第十四章 土建工程………………………………………………………………………………68

14.1设计标准……………………………………………………………………………………..68

14.2设计原则……………………………………………………………………………………..68

14.3设计范围……………………………………………………………………………………..68

14.4设计方案……………………………………………………………………………………..69

第十五章 给水与排水……………………………………………………………………………70

15.1设计标准……………………………………………………………………………………..70

15.2设计范围……………………………………………………………………………………..70

15.3设计原则……………………………………………………………………………………..70

15.4设计方案……………………………………………………………………………………..70

15.4.1供水系统……………………………………………………………………………...70

15.4.2排水系统……………………………………………………………...........................71

第十六章 配电……………………………………………………………………………………72

16.1设计规范……………………………………………………………………………………..72

16.2配电设计……………………………………………………………………………………..72

16.2.1概述…………………………………………………………………………………...72

16.2.2配电系统的原则……………………………………………………………………...72

16.2.3供配电系统的要求…………………………………………………………………...72

16.2.4供配电系统的电压选择……………………………………………………………...74

16.2.5全厂供电方案………………………………………………………………………...74

16.2.6照明系统………………………………………………………………………….......75

第十七章 自动控制………………………………………………………………………………76

17.1概述…………………………………………………………………………………………..76

17.2仪表类型的确定……………………………………………………………………………..76

17.2.1气动控制仪表………………………………………………………………………...76

17.2.2电动控制仪表………………………………………………………………………...76

17.2.3信号和自动保护……………………………………………………………………...76

17.3典型控制方案的说明…………………………………………………………………..……77

17.3.1精馏塔的控制………………………………………………………………………...77

17.3.2反应器的控制………………………………………………………………………...77

17.3.3泵的控制……………………………………………………………………………...77

17.3.4换热器与再沸器的控制……………………………………………………………...78

第十八章 节能……………………………………………………………………………………79

18.1概述…………………………………………………………………………………………..79

18.2能源条件说明………………………………………………………………………………..79

18.3设计原则……………………………………………………………………………………..79

18.4用能特点……………………………………………………………………………………..79

18.5节能措施……………………………………………………………………………………..80

第十九章 防雷防静电工程………………………………………………………………………81

19.1概述…………………………………………………………………………………………..81

19.2防雷…………………………………………………………………………………………..81

19.2.1国家规范……………………………………………………………………………...81

19.2.2防雷直击措施………………………………………………………………………...81

19.2.3防雷电感应措施……………………………………………………………………...82

19.3防静电......................................................................................................................................83

19.3.1国家规范……………………………………………………………………………...83

19.3.2接地…………………………………………………………………………………...83

19.3.3具体的接地措施……………………………………………………………………...83

19.3.4静电接地的连接要求………………………………………………………………...84

第二十章 维修……………………………………………………………………………………85

20.1设备维修的基本概念………………………………………………………………………..85

20.2设备的维护和保养…………………………………………………………………………..85

20.3设备的修理…………………………………………………………………………………..86

20.3.1设备修理的种类……………………………………………………………………...87

20.3.2设备修理的方法……………………………………………………………………...87

20.3.3设备基本维修内容…………………………………………………………………...88

20.4维修人员的管理要求………………………………………………………………………..89

第二十一章 消防…………………………………………………………………………………91

21.1概述…………………………………………………………………………………………..91

21.2设计规范/标准……………………………………………………………………………….91

21.3消防环境……………………………………………………………………………………..92

21.4消防工程……………………………………………………………………………………..92

21.4.1消防系统……………………………………………………………………………...92

21.4.2应急处理……………………………………………………………………………...94

21.4.3供电系统……………………………………………………………………………...95

21.5操作与储存主要事项………………………………………………………………………..95

21.6消防管理……………………………………………………………………………………..95

21.6.1工作程序……………………………………………………………………………...96

21.6.2人员培训……………………………………………………………………………...97

第二十二章 机构组织和劳动定员………………………………………………………………98

22.1组织结构……………………………………………………………………………………..98

22.2生产班制……………………………………………………………………………………..99

22.3员工来源和培训……………………………………………………………………………..99

22.3.1员工来源……………………………………………………………………………...99

22.3.2员工培训……………………………………………………………………………...99

22.4工厂管理策略……………………………………………………………………..………..100

第二十三章 产品营销………………………………………………………………………..…102

23.1概述…………………………………………………………………………………………102

23.2营销策略……………………………………………………………………………………102

23.2.1顾问式营销………………………………………………………………………….102

23.2.2网络营销…………………………………………………………………………….104

23.2.3关联营销…………………………………………………………………………….105

23.2.4文化营销…………………………………………………………………………….105

23.2.5广告宣传…………………………………………………………………………….106

参考文献…………………………………………………………………………………………110

附录一 板式精馏塔设计说明书………………………………………………………………..110

1.1工艺设计…………………………………………………………………………………114

1.2设备设计…………………………………………………………………………………119

附录二 换热器设计说明书……………………………………………………………………..129

2.1工艺设计……………………………………………………………………………………..129

2.2设备设计……………………………………………………………………………………..136

附录三 设备一览表……………………………………………………………………………..154

附录四 带控制点的工艺流程图………………………………………………………………..159

附录五 车间平面布置图………………………………………………………………………..160

附录六 车间3D布置图………………………………………………………………………...161

附录七 厂区平面布置图………………………………………………………………………..163

附录八 厂区3D布置图………………………………………………………………………...164 附录九 典型设备图……………………………………………………………………………..165

第一章 总论

1.1设计目标

为一个联合化工厂总厂设计一座年产5万吨的碳酸二甲酯分厂。

1.2编制依据

（1）三井化学杯大学生化工设计竞赛指导书。

（2）《化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定》（1992年12月28日化工部发布）及有关专业的国家标准。

（3）由技术所有方编写的碳酸二甲酯分厂项目建议书及上级部门有关批示。

（4）河南省新乡市的气象、水文、交通、环保资料。

1.3编制原则

(1) 认真贯彻执行国家基本建设的各项方针、政策和有关规定，执行国家及

各部委颁发的现行标准和规范。

(2) 充分利用河南特色资源，有效利用它便利的交通条件和广大的市场条

件。

(3) 大力推进技术进步，积极采用新工艺、新技术，解决以往陈旧工艺的缺

点和弊端。

(4) 装置设计采用可靠的安全技术，严格执行国家现行的有关安全法规，并

注重提高机械化和自动化水平。

(5) 设计中尽一切努力节能降耗，节约用水，提高水的重复利用率，减少一

次水的用量。

(6) 设计中选用环保生产工艺路线，生产过程中尽量减少“三废”排放，同

时三废治理要做到同时设计、同时施工、同时投产、并考虑环保的综合治理。

1.4设计范围

2009年9月，郑州大学“智多星”设计团队，开始设计以尿素和甲醇为原料生产碳酸二甲酯的工艺。目前已进行了深入的可行性研究，工作范围包括：生产工艺、设备选型、公用工程、工厂及车间布置、经济评估以及产品的市场营销

等。

第二章 项目可行性论证

2.1建设背景

化学工业的发展，在为人类提供丰富多彩的物质享受同时，也在严重的破坏

人类赖以生存的环境。大气酸化、江河污染、温室效应加剧、臭氧层破坏等等，都在导致环境恶化，损害人类的健康，威胁着人类可持续发展的空间。从各种统计数据来看，环境恶化已成不争的事实，迫切需要人类采取措施保护环境。20世纪90年代后期， 绿色化学的兴起为人类解决化学工业对环境污染问题提供了有效的手段。国内外绿色化学的研究工作主要是围绕化学反应、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化展开的，如图所示。经过近些年来不断的研究和开发，绿色化学已经取得了可喜的进展。

随着人们环保意识的加强和可持续发展战略的实施，许多传统的化学工业因环境污染等问题而面临着严峻的挑战。而利用化学原理和方法从根本上减少或消除传统工业对环境的污染，并改善人类生存环境和大幅度提高经济效益的绿色化学工业则正在全球蓬勃兴起。碳酸二甲酯作为一种重要的化工原料，在国内外都长期处于供不应求的状态，而且目前国内外现有的碳酸二甲酯生产装置不仅生产效率低，而且对环境均有不同程度的污染。

2.2建设意义

目前，国外碳酸二甲酯的生产总能力3.55万t/a，主要生产装置集中在美、法、意、日等国。西欧占45.07％，美国占19.7％，日本占5.21％，产品主要用

于农药、医药中间体及聚碳酸酯等。

目前，我国DMC的应用主要在农药、医药产品和高分子材料上。用DMC合成第三代抗菌素已有l0多个生产厂家。江苏已建成3000t／a卡巴呋喃生产装置，上海与德国合资建成1.8万吨的聚碳酸酯厂；另外生产双酚A型聚碳酸酯的部分厂家也已改为DMC为原料；我国对DMC燃料添加剂的研究已取得一定进展，如开发成功将成为DMC的主要消费者之一。我国DMC的生产厂家约有l0家，总生产能力约为7000t／a，需求量为1万吨左右，预计不久需求量将会达到2万吨。随着我国对MC应用领域的不断扩大和深入，DMC的需求量将会越来

越大。因此，DMC的生产具有极其广阔的市场前景。

2.2.1环境效应

现代科学技术不断发展，人们越来越重视对环境的保护，化工企业要长期立于不败之地，应尽量选用安全无毒的原料，生产过程少产生甚至不产生“ 三废” 。鉴于碳酸二甲酯有着以上的物理化学性质，因此具有较为广泛的应用。近年来，随着化工生产无毒化和精细化学品的发展，国内外对DMC及其衍生物开发了许多新的用途，并形成C化学的重要分支，因而被称为未来世界化学合成的新基

石。

碳酸二甲酯，是一种重要的有机合成中间体，分子结构中含有羰基、甲基和甲氧基等官能团，具有多种反应性能，在生产中具有使用安全、方便、污染少、容易运输等特点。由于碳酸二甲酯毒性较小，是一种具有发展前景的“绿色”化

工产品。近年来碳酸二甲酯的应用受到了越来越广泛的重视。

2.2.2社会效应

碳酸二甲酯项目不仅拉动当地就业，带动了当地的直接就业和间接就业能力，使当地的下岗工人重新回到工作岗位，提高了人们的生活水平。而且直接增

加了地方财政的税收，间接地增加了国家财政的收入。

碳酸二甲酯投资项目还可以提高当地的知名度，推动当地居民的消费能力，

进而促进该地区基础设施的建设。

2.3产品简介

2.3.1 DMC物理化学性质

碳酸二甲酯（简称DMC）分子式（CH3O）2CO，分子量90.08，相对密度1.070，折射率1.3697，熔点4℃，沸点90.1℃。常温下为无色液体，略带香味，具有可燃性。微溶于水，与水可行成共沸物，可与醇、醚、酮等几乎所有有机溶剂混溶。DMC毒性很低，1992年DMC在欧洲通过了非毒性化学药品的注册登记，属于无毒或微毒化工产品，但在贮运上仍需按易燃有毒物品对待。由于其分子中含有CH3-、CH3O-、CH3O-CO-、-CO-等多种官能团，因而具有良好的反应活性，可以和醇、酚、胺、肼、酯等类化合物发生甲基化、羰基化、甲酯化和酯交换反应，能取代剧毒的甲基化试剂和羰基化试剂光气而应用于有机合成工业，被称之为有机合成的新基石，符合清洁生产和绿色化工的时代要求，特别是在合成聚碳酸酯方面显示出了更加诱人的前景；此外，由于DMC具有较好的相溶性，高辛烷值和介电常数等优良的物理性质，也被广泛应用于溶剂、汽油添加剂、锂

离子电池电解液等领域。

2.3.2基本用途

ADC有优良的光学特性、耐磨性、耐菌性、轻型，是一种热固性树脂。它可代替玻璃，用作眼镜透镜及光电子材料。原先是以丙烯醇、二乙基乙二醇及光气为原料制造的。用DMC代替光气，由于DMC低毒、无腐蚀，减轻了设备制造、操作管理及废物处理等方面的技术要求。更为重要的是，能较容易地制造高品质

（1）生产二甘醇双烯丙基碳酸酯（ADC/透明树脂）

产品。因此正在开辟用作精密光电子材料等新领域。

（2）生产甲氨基甲酸萘酯（杀虫剂原料）

原采用ɑ-萘酚和甲基异氰酸酯为原料或ɑ-萘酚和光气经由氯甲酸酯制造的。但是上述两条途径均有危险。1984年印度帕巴拉邦大爆炸，就是实例。使用DMC

就能安全地与萘酚反应，制成甲氨基甲酸萘酯。

（3）制造苯甲醚（香料等的原料）

原工艺是以苯酚和硫酸二甲酯为原料，但存在副产物难处理等问题。用DMC

代替DMS制造苯甲醚，可以解决上述问题，且收率有所提高。

诚然，目前DMS价格较DMC便宜，但从包括副产物处理的全部制造过程来

看，DMC工艺的经济性未必就肯定差。

（4）制造聚碳酸酯（PC/透明树脂）

制造PC的方法有多种。现在世界上工业化的一个基本方法是以二氯甲烷为

溶剂在碱存在下，双酚A与光气反应。其中，碱可使用苛性钠、吡啶等。

DMC路线制PC，首先是DMC和酚的酯交换，生成碳酸二苯酚酯（DPC）；再将DPC在熔融状态下，与双酚A进行酯交换，一边将酚脱离，一边制PC。目前世界上众多生产厂家正在解决DMC路线工业化中存在的问题，实现非光气法的

无环境污染工艺。该工艺在经济和产品质量上，都已基本接近实现工业化。

（5）制造异氰酸酯

异氰酸酯化合物是化学工业重要的原料之一。原先是利用胺和光气来制取的。用DMC在碱性催化剂存在下与胺化物反应，首先生成碳酸酯，碳酸酯受热

分解，生成异氰酸酯。

（6）制造聚碳酸二元醇（PCD/聚氨酯原料）

PCD是一种特殊的多元醇，将它与以PTMG、己内酰胺等为原料的聚氨酯相

比，能制造耐热，耐水解等优良性能的聚氨酯。

PCD原先是由1,6-已二醇和二苯基碳酸酯、碳酸二乙酯、乙烯基碳酸酯反应

制造的。但成本方面未能与其它二元醇抗衡。

以DMC为原料与其他原料相比，有价格竞争力。

（7）制造氢氧化四甲铵（TMAH/光致抗蚀剂显影液）

TMAH是强碱，广泛应用于高集成度LSI照相平板印刷工艺中，用作正型光

致抗蚀剂显影液。 原先，以甲基氯为原料，一旦得到氯化四甲基氨，就可用电解法制造TMAH。但据介绍，混在制品中极微细的氯化物，在光致蚀表面生成不溶物，在要求ppb

级微细晶格LSI的工程中，对抗蚀剂产生影响。

用DMC代替甲基氯，与三甲胺四级化反应制得四甲铵基甲基碳酸酯(TMAMC)，将TMAMC水解制成四甲铵碳酸氢酯(TMAHC)，再电解，就可制得

TMAH。

DMC路线与甲基氯路线相比，没有混入氯化物的余地。因此，能较容易地

制造高纯度TMAH。

（8）制造长链烷基碳酸酯（合成润滑油基材）

以DMC和高级醇(C12～C15)为原料，合成在分子骨架上具有羰基的长链烷基

碳酸酯，作为合成润滑基材。

由于分子结构中具有碳酸酯基，和其他基材相比，除润滑性好、耐磨耗、洁

净、无腐蚀之外，还具备密封材料所要求的性能。

（9）制造胺基噁唑烷酮（兽药）的中间体胺基噁唑烷二酮

利用DMC与氨基化物反应，碳酸酯化及环化而高收率地制造胺基噁唑烷二

酮。

(10)制造碳酰二肼（清洁剂） 氨基脲广泛用作锅炉等的清洁剂。但其单体存在易致癌、易爆炸的危险。通

过DMC制造的碳酰二肼，不仅安全而且易于使用。

碳酰二肼虽然价格较贵，但使用安全，欧美等国正在普及。

（11）其他用途

DMC也可作为溶剂。除了能与其他有机溶剂很好相溶以外，还具有蒸发速度快的特点。可以期望DMC在某些特定的领域用作溶剂（特殊涂料、药物等）。

还有人研究将DMC作为CO2的载体，制造喷雾溶剂。

DMC可用作辛烷值提高剂。过去由于价格等方面的制约，而无法推广使用。最近，美国对汽车排放气中氧浓度作了规定，以作为环保的一个对策。DMC分子中氧含量为53%，而目前使用的提高剂MTBE的氧含量为18%，相比之下，只添

少量的DMC就能提高氧浓度。

总之，随着环保意识的加强，DMC的用途将越来越宽。可以确信，以DMC

为核心，会形成各种衍生物群体，形成整个化学工业的一个重要产品类别。

2.3.3产品价格

1997年以来我国DMC市场价格变化情况如下图所示

1400016000

12000 10000160008000

1998年以后的近五年来，我国DMC生产装置能力和产量不断增长，国内DMC市场逐步摆脱了对国外市场依赖的局面，这在很大程度对国内DMC的市场价格起到了稳定的作用。2003年以后，由于国内碳酸二甲酯装置生产能力出现大幅度的提高，生产能力相对过剩，市场竞争日趋激烈，价格出现明显下降。

价格（元/吨）

2.4市场分析

2.4.1碳酸二甲酯的市场现状

目前世界碳酸二甲酯的总生产能力约为17万t/a，产量和消费量约为9万t/a，主要的生产企业十几家。包括GE（通用电气公司）、Enichem Synthesis SPA(意大利)、Bayer（德国）BASF、Mitsubishi Chemical Corporation(日本)以及日本宇

（一）碳酸二甲酯的国外市场及预测

部等。全球碳酸二甲酯生产能力分布如下表所示。

2001年世界主要国家和地区碳酸二甲酯生产能力

国家和地区 美国

能力/(万t·a-1)

7.0

比例/% 41.2

西欧 日本 其他国家和地区

合计

2.0 3.0 5.0 17

11.8 17.6 29.4 100

由表可见，目前世界碳酸二甲酯的生产主要集中在美国、西欧、日本等国家

和地区，其生产能力占全球总量的70%以上。

2001 年世界碳酸二甲酯的产量和消费量约9万t，主要应用领域聚碳酸酯（PC）的合成，消费量约5.0万t，约占总消费量的56.1%；医药消费量约为2.0万t，约占22.5%；农药消费量0.7万t，约占7.9%；其他消费量约为1.2万t，约占13.5%。据了解，2002 年世界碳酸二甲酯的总消费量增长至10.1 万t，其中医药行业需求

增长较大。

预计，今后几年全球碳酸二甲酯的市场需求量将以11%左右的速度保持快速增长，其中增长较快的领域有PC、医药、溶剂及汽油添加剂，到2007年，世界碳酸二甲酯的需求量将达到16.7万t。亚太地区在全球碳酸二甲酯的生产和消费中

的比例将逐步提高。

（二）碳酸二甲酯的国内市场及预测

我国碳酸二甲酯的开发始于20世纪80年代，早期的生产装置均采用国内开发的光气法工艺路线，装置规模在300～500t/a之间，大多建在光气生产企业内，产

品以自产自用为主。

20世纪90 年代以后，浙江大学、华东理工大学、华中理工大学、西南化工研究院和南化公司研究院等相继对碳酸二甲酯的非光气法生产工艺进行了开发研究，尤其是在酯交换法工艺的研发方面投入了大量的人力、物力。1995 年华东理工大学开发的酯交换法工艺获得成功，建成了300t/a中试装置，随着又建成了一系列工艺化生产装置，能力在500～1000t/a 之间。浙江大学、南京化学工业公司研究院等也在酯交换生产碳酸二甲酯的工艺开发上做了大量的工作，并建成

了相应的工业化装置。

近年，我国在碳酸二甲酯液相氧化羰基合成工艺的研发方面取得了长足的进展。1993年华中理工大学与湖北省利川化肥厂（现更名为湖北兴发集团兴利化工

有限公司） 合作开展液相氧化羰基化合成碳酸二甲酯工艺的小试和中试研究，规模为100t/a。该项中试技术已于1998 年5月通过了湖北省组织的技术鉴定，2000年被列为国家计委重点支持的工业化试验项目，装置规模为4000t/a。我国已经基本掌握了非光气合成碳酸二甲酯的生产工艺，是目前世界上能生产碳酸二甲酯的

少数几个国家之一。

目前，我国碳酸二甲酯生产企业有20几家，2002年生产能力2万t/a以上，产

量约1万t/a。我国碳酸二甲酯的主要生产企业如下表所示。

2002年我国DMC主要生产企业

生产厂家 唐山朝阳化工总厂 河北新朝阳化工股份公司

工艺路线 生产能力/（kt/a） 酯交换法 酯交换法

5 5 4 1 4

湖北兴利华化工有限公司 液相氧化羰基化工艺 山东淄博宝鼎化工有限公司 安徽省铜陵金泰化工有限公司

酯交换法 酯交换法

据最新报道，2003年6月山东石大胜华化工股份公司采用酯交换法工艺建成了国内首套万吨级DMC生产装置，其产品质量达到了医药级水平，已成功出口到欧洲市场。另外国内其它企业，如安徽省铜陵金泰化工有限公司正在对其现有DMC装置进行改扩建，预计在今年年底也将形成万吨级的生产装置。据此分析，到2003年年底我国DMC的总生产能力将达到4万～4.5万t/a的水平，而跻身于世界

DMC的生产大国之别。

经过20多年的发展，我国DMC的生产工艺有了较大的改进。光气法的生产装置逐步萎缩，国内仅剩的几套光气法的装置，规模均在300～500t/a之间，在总生产能力中的比例已经下降到5%左右，且都是在原有光气装置基础上延伸的下游产品；液相氧化羰基化工艺得到初步应用，形成4000 t/a的工业化生产装置；酯交换法工艺得到大规模的发展，已经成为我国碳酸二甲酯生产的主流。从总体上讲，我国DMC无论是在生产装置的规模上，还是在生产水平、产品质量上均有了较大的提高，在国际市场的竞争力逐步增强。主要体现在近两年来我国碳酸

二甲酯的出口量得到大幅度增长，2002年产品的净出口量已达到近6000t的水平。

目前, 国内对DMC的需求主要集中在农药、医药领域，此外，上海氯碱公司与德国拜耳公司合资兴建的18kt/a 聚碳酸酯厂已投产，有的聚碳酸酯厂正在改造为非光气生产方法，因而估计我国DMC 的年需求量将达3万t 以上。这些都为未来的DMC市场开拓了巨大空间。由此可见，DMC在我国具有极大的市场潜力。目前我国的DMC绝大部分依靠进口，因此，建设我国自己的大规模DMC生产装置已是当务之急。

我国DMC产量及增长趋势见下图

2.4.2碳酸二甲酯的应用前景

关于未来DMC的市场需求，可从以下几方面进行分析: (1)DMC的化学反应囊括了光气和DMS在化工用途中的绝大部分反应。按照实际反应过程中的有效羰基化数和甲基化数来比，DMC分别是光气和DMS的2.2倍和1.7倍，再假设未来几年光气和DMS需求量的50%被DMC取代时，仅此一项

就需DMC500kt/a以上。 (2) 随着DMC作为汽油添加剂的应用研究逐渐成熟，DMC进入汽油添加剂这一巨大潜在市场将成为可能。以MTBE添加量为10%折算成DMC，则DMC的添加量为3.3%。目前全世界汽油消耗量超过200Mt/a，若20%的汽油采用DMC作添

加剂则需DMC1.320Mt/a。 (3) 以DMC为原料可以合成的农药、医药、光电子材料等下游产品市场巨大，仅以聚碳酸酯为例，目前世界聚碳酸酯产量已达1Mt/a，若全部采用DMC法生产，

以DMC单耗为0.36t/t计，则需DMC360kt/a。

从国际、国内情况看，DMC现有生产能力远不能满足其日益增长的消费需求。特别是我国DMC生产起步晚，生产装置工艺落后，产量低，产品质量差，严重限制其下游产品的开发和利用。因此开发一条既具有经济竞争力，又符合可

持续发展战略的DMC绿色合成工艺已迫在眉睫。

2.4.3 建议

碳酸二甲酯作为有机合成工业中重要的原料，已成为二十一世纪清洁生产和绿色化工中重要的化工产品。现阶段，我国对碳酸二甲酯的应用尚局限在少数产品上，随着科学技术的进步，工业生规模的进展及环境保护措施的完善，碳酸二甲酯在国内的应用领域将不断扩大，需求也将迅速增长。业内人士对今后我国碳酸二甲酯的发展提出如下建议: 加强工业生产技术研究，大力开发下游产品。我国发展碳酸二甲酯工业，必须加强工业生产技术的研究，使生产规模实现工业化，以符合我国经济发展的现状，适应环境保护的要求。在此基础上，加强碳酸二甲酯下游产品开发的科研投入，积极应用碳酸二甲酯开发的科研成果，并将其尽快转化成生产力，这将为碳酸二甲酯在我国的发展创造有利条件。碳酸二甲酯的市场潜力很大，加强碳酸二甲酯的开发与应用，完善其生产技术，其发展前景普遍看好。

2.5中间产品市场分析

用尿素醇解直接法的第一个工段为氨基甲酸甲酯的合成工段，合成工艺简

单，且产量大。现在市场上氨基甲酸甲酯的价格约为3500元/吨。

氨基甲酸酯类化合物(Carbamic ester)具有广泛的用途，氨基甲酸甲酯可用于织物防蛀虫具有很好的应用前景，具有无味、挥发性适中、毒性低、防蛀效果好，

优于精萘、对二氯、三聚甲醛等防蛀剂，是取代樟脑的较为理想的品种之一。另外，氨基甲酸甲酯在其它杀虫剂、杀螨剂和杀菌剂中也有较好的应用，品种多、药效好。氨基甲酸甲酯作为镇静药物在医药上很早就得到了应用。另外，还可用作消炎剂，肌肉松弛剂、镇痛剂、抗癫痫药。氨基甲酸甲酯用作水泥添加剂，生产低收缩水泥，这种水泥在凝固后收缩率低，而且不裂缝。在纺织行业，氨基甲酸甲酯代替尿素和甲醛缩合，再经乙二醇醚化等工序，得到用于纤维处理的织物整理剂即，产品具有较低的甲醛逸出，织物抗皱性能好。在涂料工业以氨基甲酸甲酯为原料可生产粉末涂料，用于家电、仪器、仪表外壳的涂饰，可增加涂层的透明性及耐酸性能，具有贮藏稳定性好，反应活性高之优点。另外，氨基甲酸甲

酯在表面活性剂及树脂改性方面也有应用。

由于氨基甲酸甲酯的需求量很大，必要时本厂可以加大对氨基甲酸甲酯的生

产，已增加厂区收入。

2.6下游产品简介

聚碳酸酯是碳酸二甲酯重要的下游产品，传统的方法是以双酚A 和光气为原料制取，改进后的新工艺是碳酸二甲酯与苯酚生成碳酸二苯酯，再与双酚A 在熔融状态下进行酯交换，经脱酚得到聚碳酸酯，从而避免了光气污染问题。同时，由于此工艺中不使用含氯原料，聚碳酸酯质量更高，可用于生产光磁盘等高技术领域里的电子材料，也可用于生产纺织零部件、机械零件及电器材料等。并且高质量的聚碳酸酯在高品质量光电材料方面的应用还会加大。

聚碳酸酯（PC）是通用塑料中唯一具有良好透明性的品种，总消费量在工程塑料中已经超过聚酰胺，而越居工程塑料之首。我国2005年进口PC达 80万吨/年，而产量不足5000吨/年，PC工业的落后，已经严重制约了我国国民经济的发展。主要问题就是缺少酯交换法生产碳酸二苯酯的技术和聚碳酸酯技术，碳酸二苯酯不仅是合成聚碳酸酯的原料，而且还广泛用作溶剂，增塑剂，制备其它有机酸酯和制药等行业。生产碳酸二苯酯的传统方法是光气法，由于环保问题正面临淘汰，因此开发酯交换法碳酸二苯酯工艺的需求十分迫切，也是国家8.63科技攻关计划中的一项重要内容。此工艺技术国外对我国封闭多年，在国家倡导自主创新的大形式下，迅速开发出此技术尽快工业化，打破技术壁垒，振兴我国

塑料产业是我们每个企业义不容辞的责任。中科院成都有机化学有限公司承担了国家863科技攻关计划中的这一项目，完成了小试。朝阳化工集团公司与其合作完成了该项目的中试，重点解决了催化剂寿命、反应精馏、分离纯化等关键技术的工程化问题，为工业试验方案制定提供了可靠的技术参数。苯酚单程转化率≥46%，碳酸二苯酯选择性≥99%，催化剂寿命≥1080小时，产品质量达到了聚碳级要求。形成了具有自主知识产权的成套技术。据悉铜陵金泰等单位也在进行扩试。

第三章 工艺方案选择

3.1概述

目前工业生产和具有工业化前景的碳酸二甲酯的合成方法主要有：光气法、

甲醇氧化羰基法、酯交换法和尿素醇解法四种，以下分别介绍这几种方法的基本原理、研究进展、存在的优缺点和部分采用此种工艺的企业。

3.2工艺路线

3.2.1光气法

此方法也称为甲醇光气法，即先由CO与Cl2 作用生成光气，然后通过光气

与甲醇或甲醇钠反应生成DMC。

CO + Cl2 → COCl2 (1)

2CH3OH + COCl2 → CH3OC (O) OCH3 + 2HCl (2)

2CH3ONa + COCl2 → CH3OC (O) OCH3 + 2NaCl (3) 它是合成DMC较早的方法，实际上是间接氧化羰基化过程。此法生产DMC 的收率按甲醇计为90%，纯度95%以上。第3个方程式的合成路线有人称为醇钠法。Ludo提出用甲醇钠与CO2 反应生成碳酸钠甲酯，再以甲烷使其甲基化生成

DMC。

光气法是传统的合成方法，工艺简单，技术成熟，虽然这些方法的DMC 产率较高，但存在操作周期长，成本高，原料光气剧毒，安全性差，运输不方便，三废量大等问题，不符合新的能源和环境的发展要求。目前，光气法正在逐步被

其它方法取代，属于淘汰性工艺。

3.2.2甲醇氧化羰基化法

该法以甲醇、CO、O2 为原料，在催化剂作用下直接合成DMC，其反应式

如下:

CO + 1/2O2 + 2CH3OH → CH3OC (O)OCH3 + H2O

根据使用的催化剂不同，主要有以下2种不同的工艺路线。

(1) 液相法 该法是以甲醇、CO 和氧气为原料的均相反应，CuCl 为催化剂。反应分2

步进行: 氧化反应: 2CuCl + 2CH3OH + 1/2O2 → 2Cu(CH3O)Cl + H2O 还原反应: 2Cu(CH3O)Cl + CO → CH3OC(O)OCH3 + 2CuCl

操作压力2.5～3.0MPa ，温度90～130℃。以甲醇计，DMC的选择性为98%，

单程收率32%，总收率95%，甲醇转化率在10%～20%之间。反应过程中，甲醇既为原料又为溶剂，氧浓度始终保持在爆炸极限以下。液相法工艺以意大利EniChem Synthetic公司为代表，该工艺自1983年首次实现5500t·a-1工业化以来，经过2次扩产，现在装置规模为112 万t·a - 1。日本的三菱公司采用甲醇溶液液相法建有115万t·a-1装置。在这方面我国也有很大的发展，如湖北兴发化工集团采用

国内开发的甲醇液相氧化羰基化法技术，建成了4000t·a-1DMC生产装置。

(2) 气相法 其化学原理与液相法相同。所用催化剂为Pd-Cl2 、CuCl/C固体催化剂，反

应也是分2步进行。 氧化反应: 2NO + 2CH3OH + 1/2O2 → 2CH3ONO + H2O 还原反应: CO + 2CH3ONO → CH3OC(O)OCH3 + 2NO

采用亚硝酸甲酯作为反应循环剂，固定床中常压、50～100℃条件下反应，同时副产草酸二甲酯。DMC的选择性96%，甲醇的转化率接近90%。美国DOW化学公司1986年开发了甲醇气相氧化羰基化法技术。该技术采用浸渍过氯化甲氧基酮/ 吡啶络合物的活性炭作催化剂，并加入氯化钾等助催化剂。反应条件为温度110～125℃，压力1.5～2.5 MPa ，将体积比为65∶25∶10的CO，CH3OH 和

O2混合气体通过反应器，碳酸二甲酯的生成速率为0.1L·(h·L)-1。选择性为65%。 王少成等将季铵盐(TBAB)修饰的多相Wacker催化剂用于高选择性催化甲醇、CO和空气氧化羰基化合成DMC。结果表明，TBAB-Wacker/ SiO2催化剂的活性最高，甲醇转化率达到11%，且DMC对CH3OH的选择性(>99 %)以及对CO的选择性(26%)也均远高于其它载体。TBAB -Wacker/ SiO2 催化剂在100～150℃范围内对甲醇氧化羰基化反应表现出较显著的活性，在120～140℃范围内显示出最佳的反应效能，对甲醇的转化率达到最大。赵明旭等以液相甲醇、CO和氧为原料，当催化剂CuCl用量大于50gCuCl·L-1甲醇、温度在90～110℃之间时，DMC选择性以CO计达89.1 %～90.6%，以甲醇计达98%。在产品分离与精制中，选取的萃取剂氯苯能打破DMC-甲醇共沸体系，各组分易于分离，能得到纯度大于95%的DMC产品。气相法工艺以日本宇部兴产公司为代表，1996年扩建成6000t·a-1

的装置，根据报道它还计划再建立3万～5万t·a-1的大型装置。

气相法目前仍处于试验研究阶段，常压操作，生产稳定性高，催化剂活性高，

甲醇转化率高，但是反应中使用含氮氧化物，对设备腐蚀严重，且DMC与草酸二甲酯分离困难，催化剂比较贵，寿命达不到工业化生产的要求。这些缺点限制了DMC工业化生产的发展。液相法已经实现了工业化生产，生产安全性高，缺点是由于反应副产物主要是水，水对催化剂影响较大，所以甲醇单程转化率较低。另外，卤化物催化剂中引入氯离子，腐蚀性强，催化剂寿命短。考虑到原料来源广，投资小，有工艺成熟，经济效益好的特点，且理论上甲醇全部转化为碳酸二甲酯，无其它有机物生成，因此液相法受到工业界极大重视，被认为是碳酸二甲

酯最有前途的生产方法。我们应该大力研究推广该合成路线的研究开发。

3.2.3酯交换法

酯交换法依起始物可分为直接酯交换法和间接酯交换法2种。酯交换法生产安全、清洁，而且耦合了工业上的环氧化物-环氧乙烷(EO)或环氧丙烷(PO)水合制各二元醇-乙二醇(EG)或l，2-丙二醇的工艺，在经济上具有竞争优势，也是目前国内DMC的主要合成方法。工业化的酯交换法系采用两步法，即先由环氧化物与CO2反应生成碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)，EC或PC与甲醇进行酯交换反应生成DMC和相应的二元醇。一步法是以EO或PO、甲醇和CO2为原料，在同一反应器中直接合成DMC的方法。一步法生产工艺简单，设备投资低，己引起世

人的关注，目前以开发小试生产工艺。

酯交换法是以碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯与甲醇酯交换反应生产碳酸二甲酯，同时联产乙二醇或丙二醇。碳酸乙烯酯是以环氧乙烷与二氧化碳合成的，碳酸丙

烯酯则是以环氧丙烷与二氧化碳合成的。

总体说来，酯交换法(以环氧烷为耦合剂的C02和甲醇间接合成法)具有收率高、腐蚀性小、反应条件温和、过程无毒等优点。但仍存在原料(环氧烷)易燃易

爆以及因过程联产丙二醇或乙二醇使其生产成本易受市场影响等缺点。

(1)碳酸乙烯酯与甲醇酯交换法 (CH2O) 2CO + 2CH3OH → (CH3O) 2CO + HOCH2CH2OH

Texaco成功的开发了由环氧乙烷、CO2和甲醇联产DMC和乙二醇新工艺。反应分两步进行:CO2与环氧乙烷反应生成碳酸乙烯酯，然后碳酸乙烯酯与甲醇经过酯基转移生成DMC和乙二醇酯交换催化剂是IV族均相催化剂负载在含叔胺及季胺官能团的树脂上的硅酸盐等。该工艺可避免环氧乙烷水解生成乙二醇，可实

现甲醇选择性地联产DMC和乙二醇。 Texaco专利和Bayer专利分别报道了铊化合物作催化剂和锆、钛、锡的可 溶性盐或其络合物作酯交换催化剂的一些研究进展。国内原化工部上海化工研究院也进行过该法研究，反应产物依次通过加压、减压、精馏分离出DMC和乙二醇，回收的甲醇回系统再反应。该技术的经济性对原料环氧乙烷和副产品乙二醇

的价格比较敏感。其生产能力受原料的丰富程度影响较大。

(2)碳酸丙烯Na(PC)与甲醇的酯交换

C4H6O3 + 2CH3OH → (CH3O) 2CO + CH3CHOHCH2OH 华东理工大学化学工程系对酯交换技术进行了深入研究，成功的开发了PC和甲醇酯交换合成DMC技术。采用特种分离技术(催化反应精馏和恒沸精馏)，

同时联产丙二醇，己建成几套不同规模的生产装置，产出合格产品。

浙江大学也对PC与甲醇酯交换联产DMC和丙二醇进行了研究开发，获得较佳工艺条件:常压，60～65℃，催化剂为甲醇钠，用量0.4%～0.45%。已进行了

300吨/年中试装置设计。

酯交换技术进一步开发关键在于:(1)一般认为酯交换为可逆反应，转化率较低，因此提高转化率非常关键；(2)分离精制塔构型和萃取剂的筛选，对提高产

品纯度非常重要。

3.2.4尿素醇解法

尿素醇解法制备DMC是在国内外刚刚引起关注的一种新方法，成为研究热点。尿素醇解法以来源广泛、价格低廉的尿素和甲醇作基本原料，具有原料价廉易得、工艺简单和反应产生的氨气可以回收利用等优点，并且反应过程无水生成，避免了甲醇2DMC2水复杂体系的分离问题,使后续分离提纯简单化，节省投资，尤其对现有化肥厂开发下游产品具有吸引力，具有广阔的开发前景。尿素醇解制备碳酸二甲酯的合成反应过程一致认为是分两步进行的。由尿素出发合成碳酸二

甲酯主要有以下三条工艺路线:

（1）直接尿素醇解法合成碳酸二甲酯

尿素直接醇解制备碳酸二甲酯的反应方程式如下: NH2CONH2 + 2CH3OH → (CH3O) 2CO + 2NH3 实际上分两步进行，尿素首先醇解为氨基甲酸甲酯、然后再进一步醇解为碳

酸二甲酯。

具体反应为： NH2CONH2 + CH3OH → NH3COOCH3 + NH3 NH2COOCH3 + CH3OH → (CH3O)2CO + NH3

一定的反应温度和压力条件下，尿素先与一分子的醇反应生成氨基甲酸酯类化合物。然后生成的氨基甲酸酯类化合物再与另一分子的醇在以有机锡催化剂存在时反应生成碳酸二酯类化合物。两步反应的醇可以相同也可以不同。控制氨基甲酸酯与第二步反应醇的摩尔比在2:1～10:1之间，控制反应体系中碳酸二酯类化合物质量百分含量在1%-3%之间。该反应工艺中尿素的转化率较高，选择性

也较好，显示了较好的用前景，具有较强的竟争力。

（2）尿素一碳酸丙烯酯 (或碳酸乙烯酯)一碳酸二甲酯路线

该路线分两步进行，尿素与丙二醇反应制备碳酸丙烯酯，碳酸丙烯酯再与甲醇反应制备碳酸二甲酯。碳酸丙烯酯与甲醇酯交换制备碳酸二甲酯是比较成熟的

工艺，其中碳酸丙烯酯多采用二氧化碳与环氧丙烷环加成反应合成。

孙予罕等在专利中公开将丙二醇或乙二醇与尿素的物质的量比为100：1，固体碱催化剂与尿素的物质的量比为0.001加入反应器，反应温度100～200℃，在真空度为6.67-70 KPa或在鼓氮条件下进行，反应时间为0.5-20 h，以氧化锌为催化剂，反应温度为105 ℃氮气流速为10 mL/min，反应时间20h时，丙二醇

的转化率为65.28%，碳酸丙烯酯以尿素计算的收率为99.55%。

（3）尿素--二苯基脲--苯氨基甲酸甲酯--碳酸二甲酯路线 这条路线是由三个连续反应组成，中间产物二苯基脲与苯氨基甲酸甲酯都是

重要的化工产品，该反应历程分三步进行，反应方程式如下:

NH2CONH2 + 2PhNH2 → PhNHCONHPh + 2NH3 (1)

PhNHCONHPh + CH3OH→ PhNHCOOCH3 + phNH3 (2)

2PhNHCOOCH3 → PhNHCONHPh + (CH3O) 2CO (3) 工艺过程为:第一步将尿素投入玻璃反应釜中，再加入盐酸、水、苯胺，搅拌，待温度升到104℃时开始回流l h，再升温至106℃，反应3 h，然后加盐酸保温搅拌45 min，反应完毕过滤水洗，干燥得声品。不使用水作溶剂，直接由尿素与苯胺制备二苯基脲，n(苯胺)/n(尿素)=8，反应时间为4 h时，高效液相色谱

检测N，N一二苯基脲的收率为99.5%。第二步为高压反应，Chen等在n(甲醇)/n(二苯基脲)=12. 5、反应温度160℃、反应时间为3 h，HPLC检测DPU的转化率达到99.6%，苯氨基甲酸甲酯的选择性为99.4%。第三步反应实际上是苯氨基甲酸甲酯的歧化反应，可以使用的催化剂很多，主要包括碱金属、碱金属化合物，钦和错的化合物以及锌、钙、锡、铅的化合物等，但催化剂的活性差别很大。以Pb(AC)2·3H2O的催化效果最好，反应温度180℃，反应时间3.5 h，苯氨

基甲酸甲酷的转化率为87.30%，DMC的选择性为85.2%。 该路线的第一步和第二步的转化率和产率都比较高。第三步的原料苯氨基甲酸甲酯歧化反应生成碳酸二甲酯时，也可以发生分解反应生成苯异氰酸酯。并且在一定条件下两个反应是竞争反应，选择合适的催化剂和反应条件提高苯氨基甲酸甲酯反应的选择性具有理论意义。但该路线步骤多，设备投资大，工业化比较

困难。

3.3工艺路线比较

工艺 光气法

优点 缺点 高压液相反应,存在原料光气有剧毒、

可工业规模生产 反应操作周期长、副产物盐酸腐蚀设备

腐蚀性大、设备费用高

由于反应副产物主要是水，水对催化剂

收率高，选择性高，影响较大，所以甲醇单程转化率较低。生产安全性高 另外，卤化物催化剂中引入氯离子，腐

蚀性强，催化剂寿命短。

存在工艺复杂、副产草酸二甲酯易堵塞

DMC收率高，设备的单

管路及NO制备和循环等问题，并且氮

位体积生产能力大，

氧化合物和亚硝酸甲酯属于危险化学

过程中没有水的生成

品

DMC的收率较高，同时设备投资大，并且DMC的成本又受环氧联产丙二醇 乙烷和乙二醇价格的影响

反应后需要用复杂的分离体系才能得

DMC的收率较高，同时

到较纯的碳酸丙烯酯，且设备投资大，

联产丙二醇

生产成本高

原料便宜，工艺简单，反应产生的氨气可以回收利用，无三废排

该过程碳酸二甲酯的单程产率太低，且

除、操作条件温和，

要在高压釜中进行，设备投资较大

并且避免其它路线需要分离甲醇－DMC－水的复杂体系。

液相法

甲醇氧化羰化法

气相法

酯交换法

碳酸乙烯酯法 碳酸丙烯酯法 直接法

尿素醇解法

间接法

不使用剧毒或危险的

过程复杂，原料相对较昂贵，还没有进

原料，反应条件温和，

行放大实验

无三废排出。

3.4本项目所选工艺方案

我国目前DMC的工业合成方法仍然是光气法和酯交换法为主，不但不符合环保的要求，而且也不经济，加上我国的DMC生产能力远远不能满足市场需要，大部分依赖进口，国家为此每年需花费大量外汇。随着环保的需要，DMC需求

越来越多，对其进行开发研究，市场前景看好。

目前正被广泛关注的CO气相氧化羰基化法(一步法)、CO2直接合成法和尿素醇解法将成为合成DMC的主要方法。由于CO液相氧化羰基化法和气相两步法的工艺已成功工业化生产，CO气相氧化羰基化的一步法可能会首先取得突破。CO2直接合成法的前景最被看好，无论从经济、技术和环保等方面，该合成路线均具有一定的优势。尿素醇解法的最明显的优势是反应过程没有水生成，省去后续的DMC一甲醇一水共沸体系的分离，是最经济的生产方法。上述3种方法虽都存在很多需要解决的问题，但从出于经济和原料的考虑有望替代现有的酯交换法生产

工艺。 尿素醇解法的原料尿素和甲醇的生产工艺国内已经很成熟，产量大，所以原

料来源广且价廉，尿素生产中利用了CO2可以减少温室效应，因此我们选择尿素

醇解法作为本厂合成碳酸二甲酯的工艺方案。

本厂采用的尿素醇解法流程：来自总厂的尿素和甲醇在混合釜中进行充分的混合，然后进入常压反应釜中进行反应，生成中间产物氨基甲酸甲酯，经精馏塔进行分离，塔底产品即氨基甲酸甲酯、尿素混合液及极少量的甲醇进入碳酸二甲酯反应器中进行反应，反应后的碳酸二甲酯混合气体冷凝后先经一个精馏塔预分离除去部分甲醇，再进行萃取以便较彻底的分离甲醇，含碳酸二甲酯的萃取相则经由一个精馏塔分离出碳酸二甲酯，得到最终产品。反应过程中产生的氨气甲醇混合气被不断加入的氮气和甲醇带走，经分离后，氨气与氮气混合气前往总厂合成氨，甲醇则回储罐作为原料再利用。各步骤中分离出的尿素、萃取剂、催化剂等则由泵打回重新利用。

碳酸二甲酯反应的催化剂为有机锡催化剂以及一些高沸点的物质组成共催

化剂，使用共催化剂作用：减少甲醇的挥发，抑制氨基甲酸甲酯的分解，和有机

锡催化剂结合使催化活性进一步提高。

采用这种方法的直接好处就是生产过程中避免了水的产生，从而减免了分离的难度，因为水、甲醇和碳酸二甲酯容易形成恒沸物，从而使一般的精馏方法不能高纯度的分离而得到产品碳酸二甲酯，必须采用其他的方法来获得比较纯净的产物。采用其它的方法都不可避免的有水的产生。另外，利用尿素和甲醇来进行反应，原料易得而且价格比较便宜，成本较低。此套流程可谓是物尽其用，有较

好的经济效益，符合环保要求。

第四章 工艺流程设计及Aspen 模拟

4.1工艺流程简图

操作流程:

（1）氨基甲酸甲酯合成工段：

甲醇和尿素反应生成NH3和氨基甲酸甲酯。从罐2中把一定比例的甲醇和尿素通过泵5打入氨基甲酸甲酯反应器6内，NH3由来自N2瓶3的N2带出至冷凝器7后，在收集器8中收集到的甲醇返回至甲醇罐1，N2和未冷凝的NH3和少量甲醇进入脱甲醇塔13后尾气进入合成氨厂利用。6中的釜液经精馏塔9分离，塔顶馏出物甲醇返回到罐1，塔釜液进入碳酸二甲酯反应器10。

（2）碳酸二甲酯合成工段：

甲醇和氨基甲酸甲酯反应生成碳酸二甲酯和NH3。反应过程中用N2不断带出NH3，在冷凝器11中冷凝后带入脱甲醇塔13后尾气进入合成氨厂利用。DMC反应器釜液进入过滤机14后，催化剂回收利用，滤液为DMC、甲醇和未反应的MC，送入精馏塔12分离，塔底釜液MC返回到DMC反应器10，塔顶得到DMC和甲醇混合液进入萃取机15，萃余相甲醇至甲醇罐，萃取相为萃取剂和DMC混合液进入精馏塔塔16分离，塔顶得到产品DMC，塔底为萃取剂返回至萃取机中

循环利用。

4.2 带控制点的工艺流程图（见附录四 ）

4.3工艺流程计算机仿真模拟

Aspen plus 进行流程模拟图如下：

注：红色线表示公用工程

4.3.1原料混合

甲醇

尿素

主原料为尿素与甲醇，尿素通过总厂合成提供，厂区设置一个甲醇储罐、一个混合釜，来自总厂的尿素在混合釜中溶解于甲醇中并进行充分的混合，原料进料比甲醇:尿素=4:1（摩尔比）。

4.3.2 MC的合成

氨气

MC、甲醇和尿素

甲醇和尿素反应生成氨基甲酸甲酯和氨气。充分混匀的尿素和甲醇进入MC

反应釜中，反应过程中不断的加入氮气，带走生成的氨气，使反应向正方向进行。在生产氨基甲酸甲酯所用的反应釜上设有分馏柱，是反应过程中汽化的甲醇冷凝并返回反应釜，氨气通过分馏柱并进入冷凝器内使未冷凝的甲醇冷凝，并回收处理，氨气去总厂的合成氨分厂：釜内初始温度加热到66℃，常压，搅拌速度600r/min，氮气进气速率为1l/s，反应时间为4个小时。在反应釜下部设置一取样点，以便进行抽样检验，确保产品质量合格。塔釜液含有产物氨基甲酸甲酯、原料尿素及甲醇。

4.3.3 MC反应液的分离

甲醇

MC和少量尿素

气相流程：少量甲醇和氨气的混合气经过一个冷凝器后，甲醇冷凝为液态直接返回至甲醇罐，氮气、氨气及未冷凝的甲醇从冷凝器出来进入脱甲醇塔中进一步脱去甲醇，未被吸收的氨气与氮气的混合物回总厂合成氨车间，脱甲醇塔使用沸石进行吸附，沸石易得且价格比较便宜。 液相流程：反应完成后，氨基甲酸甲酯、未反应的尿素及甲醇打入缓冲罐，再经过预热达到泡点温度进入精馏塔进行分离。常压精馏，精馏塔塔顶温度63.4℃，馏出物为液态甲醇，作为反应原料回甲醇罐内；塔釜温度174.3℃，釜液为氨基甲酸甲酯和未转化的尿素混合液。釜液打入缓冲罐，并以一定的流量打入DMC反应釜中，进行碳酸二甲酯的合成反应。

4.3.4 DMC的合成

MC及少

量尿素

NH3去合成氨

甲醇

DMC、甲醇、催化剂、 MC的混合物

甲醇与氨基甲酸甲酯合成碳酸二甲酯。氨基甲酸甲酯、尿素混合液进入碳酸二甲酯反应器进行反应，期间不断的通入甲醇和氮气：使得原料甲醇:氨基甲酸甲酯=10:1（摩尔比），氮气进气速率为1l/s，一方面带出氨气，另一方面提供反应所需的压力。碳酸二甲酯反应釜内部反应条件设计为：温度170℃，压力1.5MPa，搅拌速率为600r/min，MC：催化剂=1：0.15（质量比）。由于该反应为可逆的吸热反应，而且进行程度较小，所以应该采取较高的温度以及不断分离出产品的方法来促进反应的进行，得到产量和质量符合要求的碳酸二甲酯产品。

4.3.5 DMC产品精制

DMC产品

DMC反应完成后，液体混合物进入缓冲罐，再经换热至泡点温度后打入精馏塔进行精馏分离。常压精馏，塔顶温度为65℃，馏出物为DMC和甲醇，DMC和甲醇经冷却后进入萃取机进行萃取，萃取剂选用糠醛，常温常压下萃取分离。塔底温度172.6℃，釜液为未转化的氨基甲酸甲酯，返回DMC反应釜。萃取机是一种新型萃取设备，国内有许多厂家生产，而且该设备的处理量范围较大，种类较多，可以用一个设备完成多级萃取，避免了多个萃取塔同时工作带来的不便

及设备安装和管道铺设的复杂，减少了工厂的成本。 萃余相为甲醇，送至甲醇缓冲罐；萃取相为糠醛和DMC的混合液，送至缓冲罐中，经过换热至泡点温度进入精馏塔中进行分离。常压精馏，塔顶温度为90.3℃，馏出物为纯度99.7%的DMC，经换热至常温后作为产品储存。塔底温度153.3℃，馏出物为糠醛和极少量的碳酸二甲酯返回萃取机，萃取过程中也需要不断加入新鲜的萃取剂。糠醛返回萃取机循环利用

第五章 厂址选择

5.1选址原则

厂址选择是化工装置建设的一个重要环节，也是一项政策性、技术性很强的 工作。厂址选择对工厂的建设进度、投资数量、经济效益、环境保护及社会效益 等方面都有重大影响。由于只有厂址选择确定之后，才能估算其建投资额和投产

后的生产成本，才能对经济效益、环境影响、社会效益进行分析评估，判断项目 的可行性，因此厂址选择工作是可行性研究的一部分，在有条件时，也可在编制 项目建议书阶段进行。

厂址选择的主要影响因素：原料、能源、水源和环境。 厂址选择的基本原则：

1. 厂址宜选在原材料、能源较丰富或供应方便的地区。 2. 厂址宜选在水资源丰富、水质较好的地区。 3. 厂址应具有较便利的运输条件。 4. 选厂应注意节约用地、少占耕地。 5. 选厂应注意对当地的环境保护。 6. 选厂应考虑周围的协作关系。

7. 其他一些注意事项（避免在地震断层和基本烈度9度以上的地震区，易遭受洪水、泥石流、滑坡的危害的山区，又开采价值的矿藏地区，国家规定的历史文物、生物保护和风景旅游点）。

5.2厂址选择

综合考虑以上几项因素，我们的工厂选择建在河南省新乡市经济开发区，以河南省心连心化肥厂为依托。经济开发区的整体环境优良。拥有丰富的自然资源和土地资源；拥有充足的劳动力供应，完善的生产、生活配套设施；拥有科学的产业规划和良好的产业发展基础。我们将工厂建于此地必有良好的收益。工厂所在位置如图中绿色标记处。

5.3气候概况

新乡市地处河南省北部，北依太行，距首都北京600公里；南临黄河，距

省会郑州80公里。高新技术开发区地处位于新乡市东南部，毗邻新乡市市区,距离市区中心4公里。与市区及省内交通贯通，依托市区、紧邻环城公路。

新乡市位于东经113°23’，北纬34°53’，属暖温带大陆性季风型气候，年平均气温14Ｃ，年平均降水量为606.7毫米，降水量时分布不均年际变化较大，汛期七、八、九三个月降水量约占全年总降水量的70％左右，风向以东北风为主导，多年平均风速2.5米/秒。

5.4总厂介绍

河南心连心化肥有限公司是2007年6月20在新加坡主板上市的化肥厂，位于新乡经济开发区。公司下辖6个子公司、2个分公司，构建了以化肥生产为主、相关经营为辅的企业集团架构。占地面积60多万平方米，目前公司下辖三个分厂，年生产能力尿素120万吨、复合肥30万吨、甲醇15万吨，发电5亿千瓦时。现有员工3000多人，其中各类专业技术人员500余人。拥有固定资产20亿元。河南心连心化工有限公司，运营稳定，2005年总产值71150万元，利税13796

万元，同比增长21.4%。公司曾荣膺“全国化肥生产先进企业”、“河南省明星民营企业”、“新乡市环保诚信单位“等荣誉。心连心化肥畅销河南、山东、江苏、安徽、广东、东北等地，远销韩国、东南亚等地区。 “心连心”商标被河南省工商行政管理局认定为“河南省著名商标”。

5.5选址优势 5.5.1交通便利

新乡市交通便利。京广、太石两条铁路在此交汇，每天在新乡停靠的旅客列

车达66列，从新乡可直达18个省的省会； 106、107国道穿境而过，它连接12条省道、45条县道、170条乡道。高新区东接107国道，与京珠高速公路相连，北上600公里直达北京国际机场，南下100公里直达省会郑州国际机场。继续东向入310国道500公里可达连云港，或经106、104国道货车11个小时到达天津港。

更为重要的是新乡市经济开发区北距京广铁路1公里，南距107国道3公里，交通便捷。为心连心化肥有新公司及我们所要建的碳酸二甲酯分厂的原料产品的运输提供了便利的运输条件。

5.5.2原料丰富

目前心连心化肥厂的年生产能力尿素120万吨、复合肥30万吨、甲醇15万吨，足以保证碳酸二甲酯分厂的尿素及甲醇的供应。包括DMC分离过程中用到的糠醛总厂也可提供，只有生产中的催化剂可可能需要从其他地方购得，这样降低了生产成本。

5.5.3基础设施齐全

新乡经济开发区经过15年的建设与发展，建成区面积达12平方公里，基础设施辐射15平方公里，形成了六纵九横主次干道路网络，水、电、通迅等各种基础配套设施齐全，实现了“七通一平”的建设条件。

供水：开发区供水已纳入新乡市供水系统，日供水能力为36万立方米。 供电：区内设有段村变、杨村变、高新变三座变电站，装机容量分别为2×3.15万千伏安一座、 2×4万千伏安两座。

供气：煤气管道并入新乡市煤气管网，日供气能力达10万立方米。

通讯：通讯设施具有国际先进水平，可提供国际、国内电话服务。 路网：区内已形成“六纵十横”的道路网络 ，供 水、 雨水、污水、供电、燃气及电讯等设施配套齐全，建设用地平整。 公交：区内有3处公交首末站和8条公交线路。

5.5.4市场所在地

目前, DMC作为半成品，广泛应用于医药、固体光气、农药、PC及其他领域。据估计，我国DMC 的年需求量将达3万t 以上，而我国的DMC绝大部分依靠进口，这些都为未来的DMC市场开拓了巨大空间。由此可见,DMC在我国具有极大的市场潜力。

目前，新乡经济开发区内共有工业企业238家，特别是区内的生物新医药工业园规划面积1700亩，主要依托华兰生物工程有限公司的血液制品项目发展以生物技术为核心的高新技术产业。如今，生物新医药工业园已形成了生物制药、生物化学工程等产业的聚集地。目前，已有华兰血液制品、佐今明中药制剂、李烨药用包装材料等产品在园区内投入生产。这都为DMC的销售提供了广大的市场。

5.5.5政策鼓励

对于投资企业入驻聚集区，按照“新乡县鼓励支持投资暂行办法”（新政文〈2005〉121号）均能享受相应的优惠政策。

1、经营期限十年以上的生产性企业，固定资产投资（不含土地投资，下同）在100万元以上的，自开业之日起，企业所得税留成部分的第一至第二年全部奖励给企业，第三年至第五年减半奖励给企业；固定资产投资在500万元以上的，自开业之日起，企业所得税地方留成部分第一至第三年全部奖励给企业，第四至第七年减半奖励给企业；固定资产投资在3000万元以上的，自开业之日起，企业所得税地方留成部分第一至第五年全部奖励给企业，第六年至第十年减半奖励给企业。

2、凡在新乡经济开发区投资的生产性企业，经营期限在十年以上，固定资产投资在500万元以上的，自开业之日起，企业所得税地方留成部分第一年至第五年全部奖励给企业，第六年至第十年减半奖励给企业；在享受所得税地方留成部分奖励期间，凡当年增值税地方留成部分在50万元至100万元之间的，20%奖

励给企业；100万元至150万元之间的，30%奖励给企业；150万元至200万元之间的，40%奖励给企业；200万元以上的，50%奖励给企业。

3、固定资产投资100万元以上的生产性企业在申报、建设期间，属于本县征收的行政事业收费全部免缴。凡在新乡经济开发区投资，固定资产投资100万元以上的生产性企业，在申报、建设期间，免缴一切行政事业收费，必须缴纳的，由财政部门垫付。

4、固定资产投资在500万元以上的企业，自开业之日起三年内，按规定缴纳的教育附加，地方财政按已缴纳的等额资金奖励给企业。固定资产投资在1000万元以上的企业，自开业之日起五年内，按规定交纳的教育附加，地方财政按已缴纳的等额资金奖励给企业。

第六章 物料衡算和热量衡算

物料衡算的理论基础是质量守恒定理。它是指进入一个装置（或设备）的主物料的量（包括损失量）和系统内部积累起来的物料的量，即研究某一体系内进出物料量及组成的变化。进行物料衡算时，首先必须确定衡算的体系。对一般体系，均可表示为：

物料的积聚率=物料进入率-物料流出率+反应生成率-反应消耗率

6.1工艺流程物料衡算

当系统没有化学反应时，则：

物料的积聚率=物料进入率-物料流出率

在稳定状态下有：

物料进入率=物料流出率 年产碳酸二甲酯50000吨，每年按300天计算，每天生产量

=50000/300=166.67吨，采用间歇反应，以1天为单位进行衡算，计算如下： （1）MC反应釜

原料经混合溶解后通入MC合成釜进行反应，尿素转化率为95%，MC选择性为98%。

进料量：甲醇15452.9 Kmol

尿素 3863.23Kmol 甲醇 + 尿素 ——→ MC + NH3 相对分子质量： 32.04 60.06 75.07 17 反应完成后各组分的质量：

甲醇 = （15452.9-3863.23*0.95）*32.04/1000 = 377.522吨 尿素 = 3863.23*60.06*0.05/1000 = 11.60 吨 MC = 3863.23*0.95*0.98*75.07/1000 = 270.002 吨

NH3 = 3863.23*0.95*0.98*17/1000 = 61 吨 MC反应釜温度设定为60-70度，压力为常压，反应结束后降至常温，因此气态

甲醇的含量可以忽略。

（2）进入精馏塔的物质及含量： 甲醇 = 377.522*1000/32.04=11782.8 Kmol

尿素=11.60*1000/60.06=193.14 MC =270.002*1000/75.07=3596.67Kmol 设塔顶出料为D，含甲醇的摩尔分数为0.96,含MC为XMC；塔底出料W,含甲醇

的摩尔分数为0.03，含MC的摩尔分数为0.95 D*0.96 + W*0.03 = 6285.75 (1) D*(1-0.96-XMC)+ W*(1-0.95-0.03) = 193.14 (2) D*XMC + W*0.95 = 3596.67 (3)

由以上三式得 D=6433.8 Kmol ， W=3641.7 Kmol ，XMC=0.021 （3）DMC反应釜

进入DMC合成反应釜的物质及含量（该步反应收率为0.554） MC = 3641.7*0.95=3459.6 Kmol

尿素 = 3641.7*0.02 = 72.8 Kmol 甲醇 = 10*3459.6 = 34596 Kmol 甲醇 + 尿素 ——→ M C + NH3 相对分子量： 32.04 60.06 75.07 17

剩余反应物： 甲醇 = 34596-72.8*0.95 = 34526.8 Kmol 尿素 =72.8*0.05 = 3.64 Kmol

生成MC=72.8*0.95*0.98=75.1 Kmol 据文献值，DMC合成反应中，MC转化率为90%，DMC选择性为83.3%。

最终参加第二步反应的物质：

甲醇 = 34526.8 Kmol MC =3459.6+75.1=3534.7 Kmol

甲醇 + MC ——→ DM C + NH3 相对分子量： 32.04 75.07 90.07 17

反应完成后各组分含量：

甲醇 = 34526.8-3534.7*90%*83.3%=31875.8 Kmol MC =3534.7 – 3534.7*0.9= 353.47Kmol

DMC =3534.7*0.9*0.833 = 2651 Kmol NH3 =2651Kmol

（4）DMC精制工段

最终产出DMC的纯度为99.7% ，萃取率为98.8%，初步精馏回收率为70.8%。

每天产出DMC质量= 2651*98.8%*70.8%*99.7%*90.08 = 166.66吨/天

可见物料衡算结果与设定产量相符，物料守恒。 Aspen 模拟结果验证： 整个流程涉及到以下反应：

NH2CONH2 + CH3OH → NH3COOCH3 + NH3 NH2COOCH3 + CH3OH → (CH3O)2CO + NH3

上两个反应的总反应为：NH2CONH2 + 2CH3OH → (CH3O) 2CO + 2NH3 由Aspen模拟结果得到以下数据表： （1）MC的合成 质量流量 kg/hr CH4O CH4N2-01 NH3 MC 温度 C 物流焓值 J/kmol 物流焓值 J/kg 物流焓值 J/s 物流熵值 J/kmol-K 物流熵值 J/kg-K 质量流量 kg/hr CH4O CH4N2-01 NH3 MC 温度 C 物流焓值 J/kmol 物流焓值 J/kg 物流焓值 J/s 物流熵值 J/kmol-K 物流熵值 J/kg-K （3）DMC的合成 质量流量 kg/hr

进料混合物流 20631.0123 9667.03126 0 0 25 -257599817 -6842894.5 -57590644 -276382.68 -7341.8434 进换热器物流 15731.1405 483.351563 26.0430508 11479.1485 25 -183517193 -4326132.4 -33310839 -169465.04 -3994.8748 进料混合物流 出料混合物流 15731.1405 483.351563 2604.30508 11479.1485 66 -142997613 -3798608 -31969450 -113986.07 -3027.9416 进精馏塔物流 15731.1405 483.351563 26.0430508 11479.1485 75 -168898897 -3981528.8 -30657422 -131514.48 -3100.2493 出料混合物流 出料气体 0 0 2578.26202 0 66 -44415394 -2607982 -1867794.7 -94279.288 -5535.8889 塔顶出料 15731.0403 6.00E-12 26.0430508 1439.23217 63.3614587 -225009677 -6694819.5 -31979508 -216403.23 -6438.7478 出料液体 15731.14 483.3516 26.04305 11479.15 66 -1.8E+08 -4227187 -3.3E+07 -160721 -3788.74 塔底出料 0.100239 483.3516 1.39E-09 10039.92 174.3222 -4811922 -64838.8 -189534 14432.27 194.4693 （2）MC反应液的分离

出料气体 出料液体 CH4O CH4N2-01 NH3 MC DMC 温度 C 物流焓值 J/kmol 物流焓值 J/kg 物流焓值 J/s 物流熵值 J/kmol-K 物流熵值 J/kg-K （4）DMC产品提纯

46188.8739 483.351563 1.39E-09 10039.9163 0 36.9540015 -217689788 -6077497 -95741077 -211002.3 -5890.7948 42716.834 0 1845.40566 3114.14479 9035.81636 170 -201148201 -5615680.6 -88466003 -138207.19 -3858.4857 0 0 1826.9516 0 0 170 -40408339 -2372696 -1204111 -106401 -6247.653 42716.834 0 1.85E+01 3114.14479 9035.81636 170 -213370653 -5738155.2 -87483356 -143889.34 -3869.6013 质量流量 kg/hr 初分混合物流 CH4O 42716.834 CH4N2-01 0 NH3 1.85E+01 MC 3114.14479 DMC 9035.81636 C5H4O-01 0 温度 C 67 物流焓值 J/kmol -239438251 物流焓值 J/kg -6439188.5 物流焓值 J/s -98171241 物流熵值J/kmol-K -195939.79 物流熵值 J/kg-K -5269.3886

初分塔底物流 0.0007248 0 2.70E-13 3102.36987 0.03610029 0 172.608326 14078780.3 187550.222 161626.963 37946.3227 505.501262 终分塔底物流 0 0 0 0 632.260345 14386.2367 153.298679 -196548716 -2051301.8 -8557630.6 -225963.32 -2358.2904 产品物流 0 0 0 0 8267.26569 26.5972712 25 -606045417 -6726595.5 -15497073 -496822.95 -5514.3177 由以上数据表得整个系统出物流量如下： 质量流量 kg/hr CH4O CH4N2-01 NH3 DMC MC 进料 20631.0123 9667.03126 0 0 0 46188.77 0 0 0 0 出料 15731.04 42716.83 0 0 2578.262 1826.952 9035.816 1439.232 3102.37 每小时进入系统的质量为：

Min=20631.0123+9667.03126+46188.77=76486.8 (Kg/hr) 反应后出系统的物料流量为：

Mout=15731.04+42716.83+2578.262+1826.952+9035.816+1439.323

+3102.37=76430.6(Kg/hr)

整个过程中质量差为Min- Mout =76486.8-76430.6=56.2(Kg/hr)质量守恒。

6.2工艺流程热量衡算

根据能量守恒定律：

输入系统的能量 = 输出系统的能量 + 系统积累的能量

本厂所需主要设备有反应器、泵、换热器、精馏塔、缓冲罐等。输入整个生 产系统的能量主要有加热剂带入的能量和进入物料的焓，输出的能量有冷 却剂带走的能量和输出物料的焓。 对于连续系统： Q +W=∑Hout - ∑Hin Q——设备的热负荷。 W——输入系统的机械能。

∑Hout——离开设备的各物料焓之和。 ∑Hin——进入设备的各物料焓之和。

6.2.1 MC的合成

反应器热负荷

对于反应器∑Hin= -57590644 W ∑Hout = -31969450 W

∑Hout - ∑Hin =-31969450-(-57590644)=25621194 W 分离器1热负荷

对于分离器1 ∑Hin= -31969450 W

∑Hout =-1867794.7-33000000=-34867794.7W ∑Hout - ∑Hin =-34867794.7 –(-31969450)=2898344.7W 该工段需加入的功为

W=(25621194-25621007.2)+( 2898344.7+2447313.9)=53458456W

6.2.2 MC反应液的分离

换热器热负荷

对于换热器W=0

∑Hin= -33310839W

∑Hout = -30657422W

∑Hout - ∑Hin = -30657422-(-33310839)=2653417W=Q 精馏塔热负荷

对于精馏塔 ∑Hin=-30657422W

∑Hout =-31979508-189534=-3216904.2W

∑Hout - ∑Hin = -3216904.2-（-30657422）=27440517.8W 精馏塔需外加功W= 27440517.8-(-5087737.7) = 32528255.5W

6.2.3 DMC的合成

反应的热负荷为

对于反应器 ∑Hin= -95741077 W ∑Hout = -88466003 W

∑Hout - ∑Hin =-88466003-( -95741077) = 7275074W 分离器2的热负荷为

对于分离器 ∑Hin= -88466003 W

∑Hout = -1204111-87483356=-88687467 W

∑Hout - ∑Hin =-88687467-(-88466003) =-221464 W=Q

第七章 热量集成

7.1概述

换热网络优化是设计一个由热交换器、辅助加热器和辅助冷却器组成的换热 网络,使系统中所需要加热或冷却的过程物流都达到规定的出口温度,并使系统的总费用最小。最优换热网络包括各个换热器、辅助加热器和冷却器的热负荷分配和布局最优,即系统结构的设计最优,也包括在给定的系统结构条件下,换热设备本身的设计最优。

目前换热网络设计的方法有很多种，例如夹点设计法、双最小换热温差法、 人工智能法、神经网络模型法、遗传算法等。

本厂工艺设计采用了尿素甲醇直接法合成碳酸二甲酯，原料尿素和甲醇都由本分厂的总厂河南省新乡市心连心化肥厂自给自足。整个流程能量消耗主要发生在原料的预热和精馏段各塔的再沸器。本工艺在设计中，加热和冷却介质都来自公用工程，加热介质采用0.8Mpa 的低压蒸汽，冷却介质采用20度的冷却水。 本次换热网络的设计是基于Aspen Energy Analyzer 完成的。

7.2设计结果

首先将ASPEN PLUS 流程模拟文件导入Aspen Energy Analyzer，得到物流数据。物流分为吸收热量的冷物流和放出热量的热物流（蓝色箭头代表冷物流被加热，红色箭头代表热物流被冷却）。具体数据如下表

由软件Aspen Energy Analyzer作出温焓图和总组合曲线，并确定夹点温度

值和最小的冷热公用工程用量。夹点温度为2度，验证本换热网络合理。

温焓图

总组合曲线

热量利用目标曲线

冷量利用目标曲线

本方案的换热网络如下：

本工艺流程所用冷却器较多，且温差小，冷却水出口温度不能达到冷物流需要加热到的温度，循环下水经处理后作为生活洗浴用水，加热蒸汽返回总厂循环利用。

第八章 设备设计与选型

8.1精馏塔的设计

8.1.1概述

精馏塔分为板式塔和填料塔，其优缺点各不相同，需根据实际情况而定。板式塔属于逐级接触式，在每一块塔板上两相呈均匀错流接触。填料塔是微分接触式，填料塔应用也很广泛的，但是它操作范围小，对液体负荷变化敏感，不适宜处理易聚合或者含有固体悬浮物的物料，填料塔涉及液体均布问题在气液接触

需冷却时会使结构复杂。

通常板式塔的设计资料更易得到，而且更可靠。填料塔更适合塔径不是很大，腐蚀性物系，而且适合真空操作。由于该操作中有微量尿素，在停车操作中易结晶，所以我们选用板式塔。

板式精馏塔设计型计算就是在给定生产任务的情况下确定塔板数。先由全塔物料横算确定操作回流比，再将再沸器看做一块理论板，确定提馏段操作线方程，由相平衡关系求出再沸器液体组成，最后进行逐板法或图解法计算该塔理论板

数。

板式精馏塔的结构如下图：

8.1.2精馏塔的设计计算

以T202为例，其详细的计算过程见附录一，具体的强度计算书见附录一。

8.1.3精馏塔设备列表

对于其他精馏塔的计算，都是根据上述过程进行设计计算，具体设备列表见

附录三（设备一览表）。

8.1.4 精馏塔设备图

见附录九

8.2换热器的设计

8.2.1概述

本设计主要采取间壁式换热器。间壁式换热器的冷、热流体被固体间壁隔开，并通过间壁进行热量交换的换热器，因此又称表面式换热器，这类换热器应用最广，其分类见下表。间壁式换热器根据传热面的结构不同可分为管式、板面式和其他型式。管式换热器以管子表面作为传热面，包括蛇管式换热器、套管式换热器和管壳式换热器等；板面式换热器以板面作为传热面，包括板式换热器、螺旋板换热器、板翅式换热器、板壳式换热器和伞板换热器等；其他型式换热器是为满足某些特殊要求而设计的换热器，如刮面式换热器、转盘式换热器和空气冷却

换热前传热方式的不同可分为混合式、蓄热式和间壁式。

器等。

间壁式换热器的分类与特点

分类 名称 特性一览表 相对 耗用金属量/费用 （kg·m-2） 固定管使用广泛，已系列化，壳程不易清洗，管壳两30 物流温差＞60℃时应设置膨胀节，最大使用温1.0 板式 差不应＞120℃ 壳程易清洗；管壳两物料温差可＞120℃；内1.22 浮头式 壳 垫片易渗漏 式 填料函优缺点同浮头式；造价高，不宜制造大直径设1.28 式 备 U型管制造、安装方便，造价较低，管程耐高压；但1.01 管 46

式 结构不紧凑、管子不易更换和不易机械清洗 8.2.2换热器的选型

8.2.2.1确定设计方案

换热器主要分为列管式和板式换热器，两者都没大量运用于工业中，但板式换热器因板间距小，流道截面较小，流速亦不能太大，所以处理量不能太大，而我们所要求的处理量较大，所以选用列管式换热器。在列管式换热器中，固定管板式换热器最为简单，在相同的壳体直径内，排管最多，比较紧凑。但当管束和壳体之间温差太大而产生不同的热膨胀时，常会使管子与管板的接口脱开，从而发生介质的泄露，所以这种换热器比较适合温差不太大的场合或者温差较大而壳体压力不高的场合，考虑到我们计算的换热平均温差为18.2℃，所以完全可以使用固定管板式换热器，而不采用浮头式换热器或者U型管式换热器等成本较高

的换热器。固定管板式的结构如图1所示：

8.2.2.2换热器的设计

以E209为例，其详细的工艺计算过程见附录二，具体的强度计算见附录二。

8.2.2.3换热器设备列表

对于其他精馏塔的选型，都是根据上述过程进行设计计算，具体设备列表见

附录三（设备一览表）。

8.2.2.4 换热器设备图

见附录九

8.3反应釜的设计

以R201反应釜的选型为例：

8.3.1反应条件

合成DMC反应发生的适宜温度是170℃，为使反应在液相中进行，操作条件为170℃，1.5Mpa。

8.3.2物流组成

反应采取不断地通入氮气来带走反应产生的氨气，控制反应方向MC和甲醇的流量用量是1：10，原料在反应器内停留约4小时，催化剂与MC的质量比是0.15。催化剂的使用周期为三个月，催化剂更换和清洗约需3小时，期间反应器内容物抽入反应器备用罐储备。

8.3.3反应器选型

反应器为连续搅拌的釜式反应器，规格为3000*4500*25（mm），总体积约30m3,由于反应物系没有腐蚀性，为了节约成本，

我们选用一般碳钢制造。其结构如右图。

8.3.4反应器内的反应流程

氨基甲酸甲酯从精馏塔塔釜进入反应器内，与来自甲醇罐的甲醇混合，蒸汽加热至170度，并通入氮气达到设定的压力，

在催化剂的作用下进行反应，产物为大量的碳酸二甲酯、少量的氨基甲酸甲酯、微量的尿素以及大量的氨气。反应结束后，反应液和催化剂一起从塔底流出。过滤出催化剂回收利用，反应液进行下一步分离。

8.3.5反应器设备列表

对于其他反应器选型，具体设备列表见附录三（设备一览表）。

8.4泵的选型

8.4.1 泵的选型说明

1．满足流量、扬程、压力、温度、汽蚀余量的工艺参数要求。

2．满足输送介质特性： （1）对输送易燃、易爆、有毒或贵重介质的泵，要求轴封可靠或采用无泄漏

泵，如屏蔽泵、磁力驱动泵、隔膜泵等。

（2）对输送腐蚀性介质的泵，要求过流部件采用耐腐蚀材料。 （3）对输送含固体颗粒介质的泵，要求过流部件采用耐磨材料，必要时轴封

应采用清洁液体冲洗。

3．必须满足现场安装的要求

（1）对安装在有腐蚀性气体存在的场合的泵，要求采取防大气腐蚀的措施。 （2）对安装在室外环境温度低于-20℃以下的泵，要求考虑泵的冷脆现象，采

用耐低温材料。

（3）对安装在爆炸区域的泵，应根据爆炸区域等级，采用防暴电动机。 4．确定泵的型号和制造厂时，应综合考虑泵的性能、能耗、可靠性、价格和制

造规范等因素。

8.4.2泵的设计计算

磁力泵是化工流程中杜绝跑、冒、滴、漏现象，消除环境污染，创造“无泄漏车间”、“无泄漏工厂”，实现安全、文明生产的理想用泵。广泛应用于石油、化工、制药、印染、电镀、食品、环保等企业的生产流程中输送不含铁屑杂质的

以甲醇溶液进料泵P101为例，下面进行离心泵的设计计算及选型。

腐蚀性液体，尤其适用于易燃、易爆、易挥发、有毒和贵重液体的输送。

1．泵的类型选取

结合甲醇性质，选用磁力泵。

2．压头的设计计算

经过物料恒算，得到离心泵的相关数据： 液体为纯（或浓度较高）的甲醇溶液，流量Q=105m3/h；离心泵将溶液输送

到11.0m 高的反应器顶部，出口压力0.1Mpa。

3 . 泵型号选取

结合流量以及扬程选择型号为MPH-401CV5-D的磁力泵，标准输出流量为120

m3/h，扬程为18m。

8.4.3泵设备列表

对于其他泵的选型，都是根据上述过程进行设计计算，具体设备列表见附录

三（设备一览表）。

第九章 9.1设计依据和范围

厂区平面布置

9.1.1设计依据

原化工部文件《化工企业总图管理规定》 ；

HG/T 20649-1998《化工企业总图运输技术规范》 ；

GBJ16-87(2001版)《建筑设计防火规范》 ；

GB50187-93《工业企业总平面设计规范》 ；

HG 20501-1992《化工企业环境保护监测站设计规定》

9.1.2设计范围

场内总平面布置，交通运输设计，厂区绿化、美化。

9.2平面布局方案

总体布局以“设计上完整、运输上方便、策划上人性、形式上艺术”为基本原则，根据任务书设计的工厂生产规模，按生产工艺流程及安全、运输、环保等要求，结合场地要求，经济合理地确定工厂各建筑、运输路线、工程管网等平面系。本厂区厂方形平地，长度225m，宽度为155m，共占地面积35000m2。本厂区在土地资源合理利用的前提下，从各个方面考虑，设置了包括生产、生活等一系列的设施，综合考虑了企业的远景，为企业的发展提供了一个良好的硬件设施

和软件条件。

9.2.1厂区组成

本碳酸二甲酯生产厂区总体可以分为生活区和生产区。其中生活区主要由办公楼和宿舍楼组成；而生产区包括总控制室、主生产车间、辅助车间、成品罐区、废物处理区、分析化验室、循环水系统、锅炉房、变配电所以及停车场等。厂区

四面有绿色带构成的围墙，四周有公路。

生产区占了整个产区的四分之三，生活区与生产区之间有绿化带分开。生产区主要有以下几大部分组成：总控制室，主生产车间，辅助生产车间，成品罐区，分析化验室，成品罐区等。其中主生产车间进靠近总控制室，东南侧是厂区的出口，方便成品向外运输。辅助车间在位于主道路的另一侧，其西侧为成品罐区、

分析化验室、废物处理厂等。整个生产区为东西分布，运输方便。 生活区位于场子的西北角，三面均有植物绿化带，一面靠近办公楼，与生产区分开，尽量减少对人们生活环境的污染，最大限度的降低对人们的生活质量的

影响。生活区分为办公楼、宿舍楼、职工食堂等，但在平面图上没有显示。

9.2.2厂区平面图

见附录七

9.2.3 厂区3D图

见附录八

9.2.4设计思路

工业企业的绿化布置，应符合工业企业总体规划要求，与总平面布置统一进行，并应符合绿化用地。绿化布置应根据企业性质、环境及环境保护，厂容及景

观的要求，结合当地自然条件、植被生态习性、抗污性能等，因地制宜进行。

化工企业与周围地区是不一样的，若企业与居民区的屏蔽距离不足，会导致大气污染、水体污染、噪声污染等环境问题。从其周围地区考虑出发，无论是无力屏蔽要求还是景观和心理方面的因素，在其二者之间都必要设置能起到一定缓

冲作用的地带。本碳酸二甲酯生产工厂的绿化率达15%。

由于该碳酸二甲酯的生产厂的工艺流程中不存在有毒物质或气体，仅存一些噪音，所以在适量植被的绿化和隔离下是可以达到人们生活标准的。由厂区平面图看出，在工厂的四周均有绿化带，而且在用绿色植被将生产区和生活区隔开，

为职工提供了良好的生活条件，并保证了安全生产。

不仅如此，我们在进出口及场内主干道，以及手西晒的生产车间和建筑物前都种了植物，并且充分利用厂区非建筑地段及零星空地进行绿化，利用管架、栈桥、架空线路等设施的下面及地下管线带上面的场地布置绿化。既满足了生产、检修、运输、安全、卫生及防火要求，又避免了与建筑物、构筑物、地下设施的

布置相互影响。

9.3工厂运输设计

本碳酸二甲酯生产厂是以公路运输为主，所有公路都是采用线性的布局。为了方便人车的顺畅流通，我们设置了三个门。工厂的中间是一条贯穿东西的主干道，还有横穿南北的次干道，道路宽度足以满足场内的运输要求，可以合理的组

织场内外运输系统和人流、货流的流向，使厂内外运输、装卸、储存或使用形成完整的连续而又合理的运输系统，方便了工厂的生产联系，满足了工厂交通运输、

施工安全、设备检修、消防及环境卫生要求。

第十章 车间平面布置

10.1设计依据

车间设计的主要标准、规范及依据有：

GBJ16-1987 （2001年版） 建筑设计防火规范

GB50160-1992 (1999年版) 石油化工企业设计防火规范

TJ36-1979 工业企业设计卫生标准

GBJ87-1985 工业企业噪声控制设计规范

GB12348-1990 工业企业噪声控制标准

GB50058-1992 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范

10.2车间组成

10.2.1反应器

本车间采用釜式反应器，间歇操作。布置时要考虑便于出料和加料。液体物质是经泵打入高位槽，在经高位槽计量后依靠位差加入釜中，且物料从底部出料口自流进入离心机。所以反应器底部要离地面高度为1.5m。而且反应器高6m，

为便于操作和维修，在大约5m处设有宽度为1m 的操作平台。

10.2.2换热器

根据工艺需要，本车间设计10个换热器，全部采用卧式，并按流程进行组装。换热器根据物料进出设备布置在相应平台。换热器封头离设备间距不小于 1000mm，有管道相连的卧式换热器之间最小净距不小于 750mm，没有操作关系的卧式换热器之间最小净距不小于 600mm换热器封头对齐，方便检修。换热器的安装高度应保证其底部连接管道的最低点净空不小于150mm。换热器轴线尽

量对齐塔设备及相关设备，方便管道连接，缩短管线。

10.2.3离心泵

我们的主生产车间所有的离心泵均采用分散布置，即按工艺流程将泵直接布置在塔或容器附近，节省管道。为了方便操作、检修、整齐、美观，我们将泵的排出口取齐。这种布置方式便于设置排污管或排污沟。考虑到小型叉车搬运零件，泵的检修通道宽度为1300mm。泵需要经常检修，周围留有足够大的空间。布置泵时还应考虑阀门的安装和操作位置。泵的吸入口管线尽可能短。吸入管线

如要改变方向应至少离泵 600mm远。泵与泵之间的间距不小于700mm。

10.2.4精馏塔

塔的布置应以塔为中心，把与塔有关的设备如中间槽、冷凝器、回流泵，进料泵等就近布置，尽量做到流程顺、管线短、占地少、操作维修方便。根据生产要求来布置配管侧和维修侧，配管侧应靠近管廊，而维修侧则布置在有人孔并应靠近通道和吊装空地。它的安装高度必须考虑塔釜泵的净正吸入压头、热虹吸式再沸器的吸入压头、自然流出的压头及管道、阀门、控制仪表等的压头损失。再沸器应尽量靠近塔布置，使管道最短，减少管道阻力降，通常安装在单独的支架

或框架上。

精馏设备生产中不需要经常看管，受气候影响小，因此车间采用半露天布置，自然采光和通风好，平台搭建相连，起支撑作用，使得整体建筑更加稳固，将不

同的塔布置在一个塔架上，可减少投资和维修费用。

设备半露天布置有下列优点：

（1）节约建筑面积，节省基建投资；

（2）节约土建施工工程量，加快基建进度； （3）对有火灾及爆炸危险性的设备，露天布置可降低厂房耐火等级，降低

厂房造价； （4）有利于化工生产地防火、防爆和防毒（对毒性较大或剧毒地化工生产

除外)；

（5）对厂房地扩建、改建具有较大地灵活性。

10.2.5罐区

1）罐区、装卸站，应布置在装置车间区边缘的一侧，并需在明火或散发火花地点的侧风和上风向。其装卸站靠近道路既利于安全，又为今后发展空间留有场

地。

2）罐区四周设有防火堤，堤高为1.5m，其实际高度应比计算高度高0.2m。

3）储罐区四周设有消防通道和消防设备。

10.2.6管廊

（1）装置内管廊应处于易于各类主要设备联系的装置上，并注意尽量减少管

线长度。 （2）布置管廊时要综合考虑道路、消防的需要，以及电线杆、地下管道和电

缆布置、临近建、构筑物物等情况，并避开大、中型设备的检修场地。

（3）管廊上设有阀门，需要操作和检修时，应设置人行走道或局部的操作平

台和梯子。 （4）管廊宽度应根据管道直径、数量及管道间距来决定，同时要考虑仪表和电气电缆槽所需的位置。提供土建条件时，要考虑预留20%～30%的增添管道所

需宽度裕量。

（5）管架柱间距为6m。

10.3 车间布置图

10.3.1车间平面布置图

见附录五

10.3.2 车间3D布置图

见附录六

第十一章 经济分析与评价

11.1总投资核算

（1）固定资产投资，其中包括设备材料选择和设备的购置，设备及控制系统

总投资金额有以下部分组成：

的安装，建筑工程费用和土地的购买；

（2）设计施工费用，其中包括工程设计与咨询，工程施工与监理和其他服务

和配套公用设施； （3）其他方面的费用，包括人员的培训，其他筹备费用和机动流动资金的储备。这些都是一些不涉及原料的费用，原料费用由我们的生产量以及我们生产这些产品所需要的原料为基准的，可以由物料衡算算出。下面我们将给出各个部分的资金情况。

11.1.1设备的数量与价格

设备名称 塔设备T101 塔设备T102 塔设备T202 塔设备T203 反应器R101 反应器R102 换热器 罐和储槽 泵 萃取机 过滤机 设备购置费合计 数量 1 1 1 1 29 33 12 9 10 1 2 单价/万元 69 41.2 91.3 125.9 3.5 3.5 -- -- -- 19 3.5 总价/万元 69 41.2 91.3 125.9 101.5 115.5 14.5 60 10 19 7

654.9万元

上述各项是本次生产过程中所用到的一些基本设备及其数量价格

11.1.2其它的固定资产投资列表

项目 设备安装 管道工程 控制仪表安装 电气工程

比例 总价/万元 48% 55% 22% 12% 314.352 360.195 144.078 78.588

基建土建 公用工程设施 建设用地购置 其它固定资产投资合计 50% 45% 按地价 327.45 294.705 1000 2519.368

上面表格中各个比例都是以设备的购置费用为基准的，即将设备的购置费用作为100%，其它的项目消耗占设备购置总费用的百分比。

11.1.3设计施工

项目 工程设计与咨询 施工管理监理 人员培训 施工配套设施建设 测试和投产准备 机动应急资金 流动资金（以固定资产投资的25%算） 总投资 比例 12% 20% 5% 10% 10% 10% 总价/万元 302.32 503.87 125.97 251.94 251.94 251.94 629.842 5492.09

上面表格中各个比例都是以固定资产的投资费用为基准的，即将固定资产的投资费用作为100%，其它的项目消耗占设备购置总费用的百分比。表格中的总投资

为上面三个表格中所有费用的加和，亦即所有方式都算在内的投资金额。 由设备材料与购置费用及设备投资，加上其它固定资产投资，组成了总的固定资产投资，这部分投资在施工完成项目投产以后，仍然作为一部分固定的资产而存在，是全厂资产的一部分，除设备投资外的其它固定资产主要包括设备安装、管道工程、控制仪表安装、电气工程、基础土建、公用工程设施和建设用地购置

等等。这些费用都以设备投资费用及采购费用为100%作为基准。

11.1.4设计施工投资

设计施工投资是在项目设计、论证、问题咨询和可行性论证过程中，以及在施工过程中所需要的资金投入，这部分投资不是固定资产的一部分，在项目施工

完成并且投产以后，这部分资金都是已经消费的资金。 这部分资金主要包括工程设计与咨询、施工管理和监理、人员培训、施工配套设

施建设、测试和投产准备、机动和应急资金等几个部分，这些资金均以固定资产

投资金额为100%作为基准来计算。

11.1.5流动资金

流动资金是项目建设投产以后，维持项目初期运行及资金周转所必须的资

金，大约取为固定资产投资的25%。

11.2成本核算

11.2.1制造成本

11.2.1.1直接生产费用

甲醇原料为1800元/吨，尿素为1500元/吨，甲醇年消耗量为54180吨，尿素年消耗量为68215.5吨，原料费用＝54180×1800+68215.5×1500＝19984.725万元，原材料的年总花费为19984725万元。列表如下

原料 单价/（元·吨-1） 用量/（万吨·年-1） 总费用/（万元·年-1） 1500 6.82155 19984.725 尿素 1800 5.418 甲醇 1.原料的费用

2.维护和检修费用

维护和检修为每年总投资的6%，则每年需要金额5492.09*6%=329.53万元。

3.操作消耗 化学试剂、润滑油等不能作为辅助材料或者检修材料的操作消耗约为维护和

检修的15%为329.53*15%=49.43万元。

4.劳动力费用 （1）操作人工50人，薪金每年每人4万元，劳动保险、医疗保险等福利按

薪金的25%算，共计250万元。 （2）操作管理按30人，每人每年7万元，其福利（各项）按薪金的30%算，

共计273万元。

则上述两项的总共费用为523万元。

5.动力及公用工程 （1）塔蒸汽用量：蒸汽，25000吨每年，共计500万元/年

（2）冷凝器冷凝水用量：2500000吨每年，共计45万元/年

（3）泵等用电量：300万千瓦时每年，共180万元/年

6.实验室费用

实验室费用，即分析化验样品的，约为劳动力费用的15%为

523*0.15=78.45万元/年

11.2.1.2固定费用

1.折旧

假设设备运行十年计，则每年折旧费用为总投资的10%为

5492.09*0.1=549.209万元

2.保险金

约为企业固定资产的1%为3174.268*0.01=31.74万元

3.工厂管理费 包括娱乐、食堂、医药等，一般按照操作人工、监督和维修总费用的50%~70%

计，约为（329.53+523）*50%=426.265万元

11.2.2一般费用

11.2.2.1行政费用

包括行政薪金、办事员工资、工程设计和法律费用、办公室维护和通讯等项目，是与最高经理人员或者行政活动有关的费用，按照文献值，按操作人工费用

的25%～30%计，为523*25%=130.75万元。

11.2.2.2分销和销售费用

包括销售营业所、销售人员费用、运输、广告和销售中的技术服务等项目，为总生产成本的4%，总的生产成本按照19984.725万元，则该项目为

19984.725*4%=799万元。

11.2.2.3研发和技术储备

研究和开发费用包括直接与这类工作有关的人员的工资，所有有关机器的和设备的固定费用和操作费用，原材料和消耗品的费用，直接管理费用和其它杂项

费用。参考文献值，为销售收入的1.5%，则研发费用为1.5%*6000*5=450万元。 年总的成本核算各项指标见下表

项目 单价 单位 数量 单位 总额/万元 1500 元 /吨 6.82155 万吨 19984.725 尿素 /年 原料 1800 元 /吨 5.418 万吨 甲醇 /年 4 50 250 操作人工 人7 30 273 操作管理 500 蒸汽 25000 吨 /年 动力及公用工程 2500000 /年 45 冷却水 吨300 万千瓦电 180

时/年 329.53 维护和管理 49.43 操作消耗 实验室费用 78.45 549.209 折旧 31.74 保险金 426.265 工厂管理 130.75 行政费用 799 分销销售 研发 450 总成本（不含折旧费用） 23527.89 11.3项目经济性评估

11.3.1效益分析

碳酸二甲酯为最终产物，其价格以6000元/吨，年生产量为5万吨，则年销售收入为5*6000=30000万元。

总的可变成本为5492.09-2519.368-654.9+23527.89=25845.712万元，总的固定

资产投资为654.9+2519.368=3174.268万元

增值税=(销售收入—年可变成本)×17%/（1+17%） =(30000-25845.712)*17%/(1+17%)=603.61万元/年

城建及教育附加税=603.61×10%=60.361万元 年税收总额=603.61+60.361=663.98万元

则年销售利润为： 30000-23527.89-663.98-3174.268=2633.862万元 所得税：2633.862×25%=658.47万元 净利润：2633.862-658.47=1975.39万元

11.3.2、经济指标

（1）投资利润率=利润/投资额=1975.39/3804.11*100%=51.9% （2）成本利润率=1975.39/23527.89*100%=8.4% (3)静态投资回收期P=K/NB+k=5492.09/1975.39+1=3.8年 其中K为投资总额，NB为年净收入，k为项目建设期，取为1年

11.4企业风险性分析

11.4.1企业收支平衡点

（1）产量盈亏平衡点

=年固定成本/（销售收入-年税金-年可变成本） =2459.964/(30000-663.98-25845.712)*100%=70.5%

该项目生产能力仅需达到设计能力的70.5%，即年产3.525万吨，企业就不至于发生亏损。若以销售额表示，即3.525×6000=21150万元。

（2）以销售价表示的盈亏平衡点 成本/（销售额—税金）=23527.89/(30000—663.98)=80.2%

既销售价格仅需在现行测算价格的80.2%以上，即4812元/吨，企业就不至于发生亏损。

11.4.2投资安全率

投资安全率=(5-3.525)/5=29.5%

按照规定，安全率须大于25%，表明项目方案可行。

众所周知，化工行业所涉及的原料、材料、中间产品大多数是易燃易爆、有毒、有臭味、有酸碱性的物质。一个化工生产装置从设计开始，就意味着有一个污染人们生存环境的实体即将诞生，那么在设计中同时考虑如何尽可能减少和控制生产过程所产生的污染物，并且设计对这些污染物加以工程治理的手段，使之减少或完全消除，则是完全必要的。我国对化工工程项目严格执行环保三同时

第十二章 环境保护

政策，即对化工工程项目的环境保护与治理的工业措施及设备应同其他专业做到

同时设计，同时加工安装，同时试车运行。

12.1 建设地点环境现状

本项目是一个环境友好型项目。拟建厂位于河南省新乡市经济开发区，本项目所地在环境现状良好。开发区内环境优美，景色怡人，绿地覆盖率达到30%；商贸、文教、宾馆、住宅小区鳞次栉比，竞相生辉。

12.2 执行标准和规范

《化工企业安全卫生设计规定》 HG2057195 《化工建设项目环境保护设计规定》 HG/T 20667-2005 《石油化工企业卫生防护距离》 SH309399 《石油化工污水处理设计规范》 SH3095-2000 《石油化工噪声控制设计规范》 SH/T3146-2004 《工业企业设计卫生标准》 TJ3679 《工业“三废”排放试行标准》 GBJ4-73 《工业企业噪声控制设计规范》 GBJ8788 《环境影响评价技术导则》 HJ/T2-1993 《石油化工企业厂区绿化设计规范》 SH30082000 《污水综合排放标准》 DB 31/199-1997 《工业企业设计卫生标准》 GBZ-1-2002 《室内空气中二氧化碳卫生标准》 GB/T 17094-1997 《关于检查化工石化等排放标准》 GB8978-1996 《建设项目环境保护条例》 GB 14554-1993 《环境空气质量标准》 国务院253号令

12.3主要污染源及污染物分析

12.3.1废气

（1） 在建厂施工期间，工程及运输车辆排放的尾气及扬尘，主要污染物有

CO2、CO、氮氧化合物及烟尘等。 （2）在正常生产期间，本工艺设计生产流程清洁，理论上并不会产生废气污染物。但是不可避免的，在以下情况会有极少量的废气产生：①反应器所生成的产物在高温下气化溢出；②化工厂常年工作管道不可避免的会有些泄露，比如

NH3泄露。

12.3.2废水

施工期间的水污染物主要为工人的生活污水以及管道施压后排放的工程废水。生产期间，产生的废液主要为DMC生产工段废弃液，以及各场站等后方设

施排放的生活污水以及地面洗水等。

12.3.3废渣

施工中的固体废弃物来源于废弃物料、催化剂和生活垃圾，平时生活中的废弃物为生活垃圾。生产过程中产生的催化剂废料、锅炉房的煤渣、以及污水处

理站产生的污泥等。

12.3.4噪声

噪声主要来源于振动、转动等设备产生的噪声，如各类泵等产生的噪音等。

12.3.5生态

一般化工厂对生态的影响主要表现在对地表层的破坏，植被的破坏，土壤结构的改变，壤养分的流失以及不良地质条件下带来的水土流失等。本设计的实施

基本没有造成对生环境的破坏。属于环保型项目。

12.4主要防治措施

12.4.1废气的处理措施

本工艺中出现的主要气体为氨气，工艺中产生的氨气经过处理后直接用管道输送到总厂进行合成尿素处理。因此，要对整个工艺流程装置中最有可能发生泄露或泄压的地方(例反应器安全阀，提纯塔等等)，对其进行封闭处理。提纯工段产生的少量气体也进行焚烧处理，由于是低分子有机物燃烧，最终只会产生少量

的二氧化碳和水，不会对大气环境造成太大污染。

12.4.2废水的处理措施

(4)采用锅炉废水处理装置，是这部分的废水闭路循环不外排。

(5)采用循环冷却水装置，并在工艺中T级利用，实现清洁冷却水的闭路循环。 (6)生活排污水送入污水回用水装置处理后回用。

(7)本工程采取废水清浊分流，分级使用，并使进入终端的废水经终端处理后，可作为城镇杂用水回收。

(8)对全厂排放口实行在线监测，增强了环境保护的监测手段。

本项目实施后可实现生产污水基本达到零排放，生活污水经过处理后

将排放量降到最低，因此不会对当地水体环境造成大的影响。

12.4.3噪声的处理措施

设计中尽量选用低噪声、少振动的设备，对生产较大噪声和振动的设备，采取消声、吸声、隔声及减振、防振措施，使操作环境中的噪声值达到规范要求。在总图布置中，根据厂区的总体布置并结合地形、声源方向性、建筑物的屏蔽作用及绿化植物有吸收作用等因素进行布局，减弱岗位噪声的危害作用。在操作中只设流动岗位，不固定值班，需要固定值班的，设置消声墙等，也可以采取相应

的个人防护，如可以佩戴耳塞、防声帽、防声耳罩。并在厂区种植降噪植物。

12.5 绿化设计

绿化植物可以对保护环境起着多种作用，是防止环境污染的一项重要措施，它可以改善小区域的气候、净化空气中的有毒有害气体，防止粉尘扩散和迁移、净化污水、工厂的绿地建设，是综合实力的外在表现，是企业的外衣，体现它的

外部形象。

绿化布置要综合考虑，全面规划，按照不同的功能区选择不同的绿化树种。厂区前、办公区前绿化布置以美化为主，选择有一定观赏价值的乔木灌木等，同时还可配有假山、棚架、喷泉以及花草等装饰小品，绿化系数要达到30%。

我们采用的植物主要以绿色木本植物为主，环厂区种植，树种主要选用的是香樟树和桂花树。这两种树种具有吸烟滞尘、涵养水源、固土防沙和美化环境的能力，有较强的耐烟尘和抗有毒气体能力，并能吸收多种有毒气体，能够起到美化环境的作用。

为防止厂区内噪声对厂界周围的影响，在厂围墙内外选择树冠低矮、分枝低、树叶茂密的长绿乔、灌木搭配种植，形成一定宽度的吸声林带，以防止和降低噪

声对周围环境的影响。

第十三章 劳动安全卫生

13.1设计依据

保障劳动者在劳动过程中的安全与健康，是我国一项重要政策，是工程建设和企业管理的基本原则之一。为了贯彻“安全第一，预防为主”的方针，保障化工企业劳动者在劳动过程中的安全与健康，同时为了促进化工工业的发展，以《建设项目(工程)劳动安全卫生监察规定》(中华人民共和国劳动部令第三号，1997

年1月1日执行)为指导，按如下主要标准规范设计：

《化工企业安全卫生设计规定》 HG20571-95

《石油化工企业职业安全卫生设计规范》 SH3047-93 《石油化工企业卫生防护距离》 SH3093-99 《石油化工施工安全技术规程》 SH3505-99 《石油化工企业设计防火规范》 GB50160-92 《工业企业设计卫生标准》 TJ36-79

《建筑设计防火规范》 GBJ16-87 《建筑抗震设计规范》 GB50011-2001 《建筑物防雷设计规范》 GB50057-94 《生产设备安全卫生设计原则》 GB5083-85 《工业建筑防腐蚀设计规范》 GB50046-95

《工业企业噪声控制设计规范》 GBJ87-88 《工业企业厂内运输安全规程》 GB4387-84

《火灾自动报警系统设计规范》 GBJ116-88 《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》 GB50062-92 《石油化工企业厂区绿化设计规范》 SH3008-2000

13.2建设项目中有害和危险因素分析

13.2.1有害因素

在整个生产过程中，原料甲醇属易燃易爆、有毒有害物质，因此生产过程中的大体积容量的甲醇储罐是厂内的主要危险源之一；催化剂糠醛属于易燃品；成

品碳酸二甲酯随时绿色化工产物，但它还是有低毒性。

13.2.2危险因素

噪声危险主要引起听觉的功能敏感度下降甚至造成耳聋。另外，噪声干扰使人员误操作发生率提高，影响生产安全。在本工艺中存在离心泵，离心泵等岗位

（1）噪声及振动

的噪音对作业人员也存在危害。

（2）机械伤害

机泵的转动部位无防护罩、防护罩不合格或违章不使用防护罩时，在转动部

位可能发生人员伤害事故。

（3）触电事故

工程中存在各种的电器设备或电源，在绝缘损坏或漏电时，人员直接接触漏

电设施的情况下，有发生人员触电的危险。

（4）高空坠落

距工作面2m以上高处作业时，当操作者不慎、失衡时有可能发生高处坠落

的危险，在进行高空作业时，应该注意安全。

13.3劳动安全措施

13.3.1基本要求

采取劳动安全卫生技术措施时，应能够：

（1）预防生产过程中生产的危险和有害物质；

（2）排除工作产那个所中的危险和有害因素；

（3）处置危险和有害物并减低到国家规定的限值内；

（4）预防生产装置失灵和操作失误产生的危险和有害因素；

（5）发生意外事故时能为遇险人员提供自救条件。

13.3.2基本措施

优先采用无危险或危险性较小的工艺；广泛采用综合机械化、自动化生产装置和自动化监测、报警、排除故障和安全连锁保护等装置，实现自动控制、遥控或隔离操作；尽可能防止工作人员在生产过程中直接接触可能生产危险因素的设备、设施和物料。使系统在人员误操作或生产装置（系统）发生故障的情况下也

不会造成事故的综合措施，是优先采取的措施。

例如： （1）设备要求：针对本工程生产中的原料甲醇属有毒易燃品这一特性，原料的储存要求。在设备投入生产前，进行严格的试漏作业，投入生产后经常检查，发现有泄露时及时维修，设备、管道本身尽量减少接头并尽量采用焊接，减少法

兰连接的形式。

（2）通风：采用自然通风、人工通风、机械通风、混合通风进行室内外的换

气，保证空气质量。

第十四章14.1设计标准

《建筑设奖活规则》 《建筑抗震设防分类标准》《建筑抗震设防分类标准》《建筑设计防火规范》 14.2设计原则

土建工程

GBJ16-87 GB50223 GB50223 GBJ16-87

（1）根据工艺生产的特点，在满足工艺需求、功能要求的前提下，尽量做到

装置露天化、建筑结构轻型化和标准化。 （2）在无保温要求的条件下，甲、乙类生产厂房应选用敞开式或半敞开式建

筑的厂房，自然通风良好。

（3）合理布置进、排风口位置，使可燃气体顺畅的排出室外，降低建筑物

可燃气体的浓度。

（4）有爆炸危险的生产部位不应设在地下室或半地下室。

（5）多层厂房应将有爆炸危险的生产部位布置在顶层厂房一端靠外墙布置。

（6）有爆炸危险的设备不应布置在单层和多层厂房梁下及其它承重构件下。 （7）甲、乙类厂房内不应设置地沟，工艺管道需设地沟时，地沟应用不然材

料填实封严(干砂) ，地下管沟穿过防火墙时，应设阻火分割设施。

（8）无论单层厂房和多层甲乙类厂房，车间的配电室、控制室、办公室、更

衣室可在厂房外贴建，设置防爆墙与生产车间分隔，以保安全。

14.3设计范围

本工程设计范围内的主要建筑物包括厂前区建筑和主生产区建筑以及辅助生产建筑，厂前区建筑主要有门岗、行政楼、职工宿舍、停车场、锅炉房、交配电所等；生产区主要有原料罐区、合成车间、分析化验室、成品罐区、废物处理

区等建筑。

14.4设计方案

设计主要采用钢筋混凝土框架结构、框排架结构、钢结构（包括轻型钢结构）和混合结构，建筑物上贯彻能露天则露天，能敞开则敞开的原则，为节省资金，利于抗震，平、立面布置应尽量均匀、规则和对称，简洁大方，且力求与整体风

格一致，尽可能体现现代化工企业的风貌特征。

本工程设计中，单层和多层厂房采用现浇钢筋框架结构，厂房下采用现浇柱下单独基础；生活辅助用房采用砖混结构，并采用砖柱刚性基础。墙体的设计如下：外墙采用承重墙，用普通砖做厂房围护墙。屋顶板采用空心板，楼面板采用空心板活槽形板。为了便于生产以及安全疏散，本设计采用室外楼梯，楼梯采用

防火性材料。侧窗采用平开窗，大门采用平开门。屋顶采用坡度为5‰的平面顶刚性防水屋顶，有组织排水；对有爆炸危险的厂房，设置轻质屋顶，作为泄压面积。并用防火墙体隔开，厂房的梁柱等承重构件需采用防火保护措施。对安置有

重要贵重仪器设备的厂房，其墙体的耐火性能根据实际选择。

至于建筑材料，由于本项目建设生产中存在有具有易燃易爆的物质，工艺装置集中、连续，生产是在高温、高压等条件下进行，存在着火灾爆炸危险因素，并且整个甲醇罐区的防火防爆为一区，因此，我们采用耐火等级为一、二级的材料作为建筑材料。同时，建筑物的建设要利用防爆墙，将易发生爆炸的部位进行隔离，一旦发生火灾爆炸可以减少破坏面积，并利用门窗、轻质屋面、轻质墙体

泄压减少破坏程度。

对有爆炸危险存在的厂房，在建筑内安置避雷针，防止雷电引发的爆炸事故；本设计范围内多采用现浇钢筋框架结构，对钢筋混凝土屋面板、梁、柱基础

内的钢筋，宜用接闪器，引下线和接地装置。

第十五章 给水与排水

15.1设计标准

《室外给水设计规范》 GBJ 13-87 《室外排水设计规范》 GBJ 14-87 《建筑给水排水设计规范》 GBJ 15-88

《生活饮用水卫生标准》 GB 5749-85

《工业循环冷却水处理设计规范》 GB 50050-95 《工业循环冷却水设计规范》 GBJ 102-87

《化工企业冷却水处理设计技术规定》 CD 80A3-85

《污水综合排放标准》 GB 8978-88

15.2设计范围

厂区主要用水为工业冷却水和生活用水，工业冷却水0.2元/吨，生活用水

由当地市政给水系统提供。

根据厂区用水情况，给水系统划分为循环冷却水系统、新鲜冷却水系统、生

活饮用水系统和高压消防水系统。

对全厂范围内进行供水、排水系统设计，包括生产、生活装置区、辅助设施

区、公用工程用水、消防供水等。

15.3设计原则

本项目的给水方案以节约用水为原则，合理利用水资源。生产冷却水部分使

用循环水，其他用水使用回用的二次水，以尽量减少新鲜水。

排水系统的划分以清污分流为原则，生产污水和初期雨水均需进行生化处

理。

15.4设计方案

15.4.1供水系统

1.循环冷却水系统 本项工程中有许多冷凝器，都需要用水作冷却介质，这些冷却水一部分为循环冷却水，另一部分为新鲜冷却水。厂区使用的冷却水，经生产使用后，除水温升高外，污染比较轻微，但用量巨大，若直接排放，是对水资源的极大浪费。因

此，我们建立了循环冷却水系统，将冷却水适当处理后循环使用。

2.新鲜冷却水系统 由于整个工艺流程中没有水产生，并考虑到循环水的蒸发，以及存在一些一

次性用水，我们还需要建立新鲜冷却水系统，以满足生产用水的需求。

3.生活饮用水系统 生活用水可由当地市政给水系统提供，特别是职工的饮用水可以由厂区提供

桶装水，以确保职工的用水安全。

4.高压消防用水系统

详见“第十七章 消防”。

15.4.2排水系统

本着清污分流的划分原则，结合厂外排水条件和满足环保要求。厂区排水系

统划分为：

1．生产污水排水系统

各装置的产生的污水收集后排入污水处理站。对于一次性冷却用水可以通过

其他排水系统改为他用。

2．生活污水排水系统

全厂生活污水汇集后经化粪池处理后排入厂内污水处理站处理后排放。

3．自然降水排水系统

雨水等自然降水通过生活污水排放管道进行排放。

第十六章 配电

16.1设计规范

《35、110kV及以下设计规范》 GB50059 《3～110kV及以下设计规范》 GB50060

《供配电系统设计规范》 GB50052

《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》 GB50062

《通用用电设备配电设计规范》 GB50055

《工业企业照明设计规范》 GB50034

《低压配电设计规范》 GB50054 《化工企业静电接地设计技术规定》 HGJ28

《化工企业腐蚀场所电力设计技术规定》 CD90A6

《石油化工企业工厂电力系统设计规范》 SH 3060 《石油化工企业生产装置电力设计技术规定》 SHJ38

《化工企业电缆线路设计技术规定》 CD90A8

《石油化工企业电气设备抗震鉴定标准》 SH 3071

16.2配电设计

16.2.1概述

电能作为整个生产的主要能源和动力来源，整个化工生产中起着重要的作用。而化工企业由于其行业的特殊性，对供配电的要求有其独有的特点。由于连续生产的需要，企业对电力系统的供电质量的可靠性以及运行的连续性提出了更高的要求。 本设计对全厂范围内进行供电系统设计，包括生产、生活装置区、

辅助设施区等。

16.2.2配电系统的原则

本项目的给电方案以节约用电为原则，合理利用电力资源。

16.2.3供配电系统的要求

电能是社会生产和生活中最重要的能源和动力。现代企业更离不开电能。由上述，企业供配电是研究企业所需电能的供应和分配的问题。某个企业的供配电系统是指该企业所需要的电力电源从进入企业起到所有用电设备入端止的整个

电路。如图1—1所示。

为保证企业的正常生产和生活，对企业供配电系统的基本要求如下。

1．安全 安全是指在电力的供应、分配和使用中，应避免发生人身事故和设备事故，

实现安全供电。

2．可靠

可靠是指企业供电系统能够连续向企业中的用电设备供电，不得中断。若系

统中的供电设备(如变压器)发生故障或检修，应有备用电源供电。

3．优质 优质是指供电系统供给的电能质量应能满足工厂的用电要求。传统的电能质量只有三个主要指标，即电压、频率和可靠性(不断电)，其中前两者是电能质量的重点考核指标。根据需要，目前又增加了谐波、三相不平衡度、电压波动和闪变。关于频率质量，在《供电营业规则》中规定：在电力系统正常状况下，供电频率的允许偏差为：①电网装机容量在300万kW及以上的，为±0.2Hz；②电网装机容量在300万kW以下的，为±0.5Hz。在电力系统非常状况下，供电频率允许偏

差不应超过±1.0Hz。

4．经济合理 经济是指供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和有色

金属消耗量。 合理是指合理处理局部与全局，当前与长远等关系，既要照顾局部和当前利益，又要有全局观点，按照统筹兼顾、保证重点、择优供应的原则，做好企业供

电工作。 综上所述，保证对用户不间断地供给充足、优质而又经济的电能，这就是对现代企业供电系统的基本要求。这些基本要求是相互联系的，在实际处理问题时，又往往是相互矛盾和相互制约的。因此，在考虑满足任何一项要求时，必须兼顾

其他方面的要求。

16.2.4供配电系统电压选择

供配电系统的供电电压应根据用电容量、用电设备特性、供电距离、供电线路的回路数，当地公共电网现状及其发展规划等因素，经技术经济比较确定。一般规律是用电单位所需的功率大，供电电压等级应相应提高；供电距离长，宜提

高供电电压等级，以降低线路电压损失，供电线路的回路数多，可降低供电电压等级；用电设备特性，例如波动负荷大，宜由容量大的电网供电，也就是要提高供电电压等级。上述规律仅是从用电角度进行分析而得到的，能否按此规律来选

择电压，还要看工厂所在地的电网能否方便和经济地提供所需要的电压。

供配电系统的供电电压有高压和低压两种。高压供电是指采用6—10kV及以上的电压供电，通常，对中小型企业采用6～10kV供电电压，当6kV用电设备的总容量较大，选用6kV经济合理时，宜采用6kV；对大型企业，宜采用35～110kV供电电压，以节约电能和投资，并提高电能质量。低压供电是指采用lkV及以下的电压供电。通常采用220／380V的供电电压，在某些特殊场合宜采用660V的供电电压。采用较高的电压供电，不仅可以减少线路的电压损耗，保证远端负荷的电压水平，而且能减小导线截面和线路投资，增大供电半径，减少变电点，简化供配电系统。因此，提高低压供电电压有其明显的经济效益，也是节电的一项有效

措施，这在世界上已成为一种发展趋势。

16.2.5全厂供电方案

根据各装置负荷大小及分布情况，在锅炉房、循环水系统建两座6KV开关站。锅炉房6KV配电以2台锅炉对应分组。锅炉房6KV母线Ⅱ段、循环水6KV母线Ⅱ段分别由总变配电所6KV 母线Ⅰ、Ⅱ段供电。总变内6KV马达及2 座6/0.4KV车间变配电所提供6KV电源。 锅炉房6KV开关站，除供给锅炉房6KV电动机的电源，变配电所还向6/0.4KV车间提供6KV 电源。循环水区内6KV 开关站，主要供给循环水泵6KV电动机电源，2个变压器电源，2回水源地电源，另外还向废物处理，罐区等提供380/220KV低压电源。办公楼、生活区等变电所负荷由总变提供。 全厂110KV总变配电所和6KV配电系统均采用综合自动化保护和控制，锅炉房、循环水泵房2个6KV开关站均为无人值守，所有信号

都送到变配电所。变配电值班控制室为全厂供电监控中心。

16.2.6照明系统

照明网络电压选用380/220V中性电接地系统，根据生产要求及技术经济性，

照明设计应遵循“安全、适用、经济、美观”的原则，进行设计。

照明负荷系统分为：照明负荷可以包括：(1)建筑物内共用场所照明。(2)各类房间照明。(3)消防时的疏散、应急照明。(4)夜景照明。(5)路灯、停车场

照明。(6)运动场照明。

具体的设计方案由电气专业人员负责，下面针对光源选择方面提出几点工程

上的要求，供设计人员参考：

1．常用照明采用中性点直接接地的380/220V网络，灯电压为220V：移动照

明为36V以下，事故照明为220V。

2．在照明开闭频繁、需要调光或因效应影响视觉效果以及需要防止电磁波

干扰的场所，选用白炽灯或卤钨灯。

3．在需识别颜色要求较高、视看条件较好的场所，选用日光色荧光灯、白

炽灯和卤钨灯。

4．在需耐震的场所选用外镇流式高压水银灯或高压钠灯。

5．在烟雾、粉尘较多的场所和生产设备内部视察照明，选用钠灯。

6．道路、广场、室外生产装置或室外电气装置，选用钠灯。

第十七章 自动控制

自动控制是相对人工控制概念而言的。指的是在没人参与的情况下，利用控制装置使被控对象或过程自动地按预定规律运行。自动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率。自动控制是工程科学的一个分支。它涉及利用反馈原理的对动态系统的自动影响，以使得

17.1概述

输出值接近我们想要的值。

利用自动化装置来管理化工厂的生产过程，可以加快生产速度，降低生产成本，提高产品产量和质量；减轻劳动强度，改善劳动条件；保证生产安全，防止事故发生或扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用能力的目的；生产过程自动化的实现，能根本改变劳动方式，提高工人文化技术水平，为逐步的消灭体

力劳动和脑力劳动之间的差别创造条件。

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。

17.2仪表类型的确定

17.2.1气动控制仪表

气动控制仪表结构简单、价格便宜，但信号传送慢、滞后大，不易与计算机

连用，故要用在传送距离较短，控制精度要求不高的场所。

在本工艺流程中，反应釜的温度控制，泵的压力，换热器出口温度控制显示

采用气动控制器。

17.2.2电动控制仪表

电动控制仪表采用了集成电路和安全火花型防爆结构，提高了防爆等级、稳定性和可靠性，结构形式适用于单独安装和高密度安装。传送距离较远，一般超

过150m。

在本工艺流程中，精馏塔的控制采用电动仪表。

17.2.3信号和自动保护

发生事故时应采取紧急措施，以防事故扩大，如需要开闭较多的阀门，而操作人员有可能来不及处理或在发生事故时生产过程有严重危险的场合，可以考虑

自动保护。

17.3 典型控制方案的说明

17.3.1精馏塔的控制

精馏塔的整体调节控制是指精馏单元操作装置的控制，它包括再沸器、冷凝器、贮槽和塔本身的精馏过程设备的自动控制，有按提留段指标控制、按精馏段

指标控制、精馏塔的双温差控制。本工艺方案中，我们选择前两种控制指标。

精馏塔的控制参数主要是压力、回流比、侧线采出量、塔内温度、塔内液位。

下面以 DMC产品精制塔T203为例进行详述： T-203属于塔顶液体出料的精馏塔，塔顶的冷凝器为全凝器。压力控制采用在塔顶测定压力，形成压力信号，控制出料阀门开度达到控制压力的目的。对其

回流比进行调节，首先通过测定回流罐的液位，形成信号控制自动调节阀，调节塔顶DMC的采出量。再通过测定DMC采出的流量，形成信号控制自动调节阀，调

节回流阀的开度，以达到控制回流比的目的。

塔的温度维持都是靠再沸器提供热量实现的。本系统通过测定塔底液体的温度，形成电信号，再通过控制阀门的开度来控制蒸汽的流量，形成回路控制系统。精馏塔的液位控制是靠测定液位信号，进而控制塔底阀门的开度，形成一个回路，

达到控制液位的目的。

塔顶冷凝器控制：由塔顶采出的蒸汽进入冷凝罐中冷凝，冷凝液再进入回流

罐部分作为回流液，部分作为产品输出。

冷凝罐的控制是通过对精馏塔出口蒸汽压力的测定形成电信号，进而控制出

口阀门的开度来控制冷水的流量，形成闭路循环。

17.3.2反应器的控制

本设计中的反应器为搅拌反应釜，反应釜内的温度需要维持在一个给定值附近。通过测定釜壁的温度形成信号输入控制器，控制器调加热载体的流量来调节釜内温度。对于反应器的压力控制，只在反应器的底部安装一个设定承受压力的

安全阀，当压力过高时安全阀打开进行泄压，使压力恢复到正常压力。

17.3.3泵的控制

本设计中选用的泵均为离心泵，对于泵设备主要是控制流量。

泵的调节有三种： (1) 改变控制阀的开启度，直接节流，改变控制阀的开启度，即改变了工作点变动情况，采用这种控制方案时，控制阀装在泵的出口，采用这种方案时，控制阀两端的差压并非恒值，而是随着流量的变化而变化。这种方案的优点是简单易行，缺点是在流量小的情况下，总的机械效率较低，所以，这种方案不适用于

排量低于正常值30%的场合。

(2) 改变泵的转速，这种调节方法可以用直接改变电动机转速或用电动机与离心泵相连接的变速装置调速的方法来实现。这种调节方法，不需在液体输送管道设控制阀，因此不会改变管道阻力，这种方案机械效率较高，但控制复杂，设

备费用较贵，所以常用于大功率的重要泵装置中。

(3) 通过旁路控制，这种方法是通过改变旁路阀的开度来调节流量的，经旁

路返回的液体，从泵得到的能力完全消耗在调节阀上，所以总的效率低，但其优

点是安装方便，在实际生产中应用较多。

本工艺流程中采用调节泵的出口阀开度来调节流量，泵出口有一个现场指示

压力表。

17.3.4换热器和再沸器的调节

换热器特别是列管式换热器是化工生产中最常用的传热设备，它是通过热对流实现换热的，为了保证出口温度平稳，满足工艺要求，必须对换热器的传热量进行调节。一般情况下，被控变量是工艺介质的出口温度，操纵变量一般选择载热体的流量，另外还可以采用调节载热体的汽化温度，将工艺介质分路和控制传

热面积的方案。

该流程涉及的几种换热器：合成物料之间的换热器、冷却水冷却的换热器、蒸汽加热的换热器、精馏塔的再沸器和冷凝器，精馏塔的再沸器和冷凝器部分已

在前面精馏塔控制方案中作过介绍。

对于无相变的换热器自控方案主要有载热体流量控制方案和被控物料流量

控制方案，本工艺所用换热器采用简单的调节载热体流量方式。

第十八章 节能

随着社会的不断进步与科学技术的不断发展，人类日益感受到各种各样的压力和危机，这其中最为重要也是最为紧迫的问题就是能源危机，进入21世纪以来，人类迫切感受到能源形式的恶化，而要从根本上解决能源危机，节能是极为关键

18.1概述

的最直接有效的措施。

针对我国能源分布多，人均占有少的基本国情现状，我国政府对节能减排也出台了许多政策，包括实行全面的节能减排目标责任制，建立健全涵盖全社会的能源生产、流通、消费及主要污染物排放的统计体系和调查体系，严格实施固定资产投资项目节能评估审查和环境影响评价制度，对国家确定的循环经济项目、节能减排技改项目、低能耗污染的高技术产业等项目，优先安排用地指标，优先

办理有关土地手续，对重点节能减排技术改造项目给予贷款贴息等等。节能是走可持续发展战略的关键，是建设和谐社会的保障。本设计从节能角度出发，针对工艺过程特点，对原料资源、工艺流程、操作条件等进行优化，采用节能工艺技术，不仅减少了三废排放，更可以节能降耗，降低成本，以便兼取较好的经济效

益、社会效益和环境效益。

18.2能源条件说明

低压蒸汽（0.8MPa）：100 元/吨 中压蒸汽（4MPa）：200 元/吨

电：0.6元/KW.hr 工艺软水：8元/吨 冷却水：0.2元/吨

18.3设计原则

本项目根据《中华人民共和水法》等法律、标准，将工艺生产过程设计与节能设施综合考虑，选用先进、成熟、可靠的节能新工艺、新技术、新设备及新材料（包括新催化剂、新溶剂等），以提高工艺过程中能源的转换和利用效率，减少能源消耗。并对工艺流程、操作条件和自控方案应进行系统节能优化，并选用

节能型设备；节能措施的采用应考虑投资效益。

18.4用能特点

从装置消耗计算中可以看出，本厂建成后，装置主要消耗是加热蒸汽消耗，

冷却水经循环返回公用工程，用量少，能耗较低。

18.5节能措施

（1）优化装置工艺流程，提高目的产品收率，降低损耗，并且要不断研发和改进工艺流程，从根本上解决能源消耗高的问题。现阶段流程中的优点有：物料充分回收利用，基本不产生三废排放；直接使用总厂生产的液体尿素，避免了尿素溶解所需消耗的热量；减少新鲜水用量，冷凝过的水进入总厂重生成蒸汽以

回收利用能量等等。

（2）合理布置设备，以充分利用各部分势能，并且减少管路长度。 （3）对管线系统进行优化设计，减少阻力损失，对输送高温的管道全部采

用保温材料，精心设计、施工，以减少热量在传输过程中在环境中的损失。

（4）加强利用率，特别是对余热的利用，根据各单元的热源状况对装置内的换热流程进行优化，尽可能回收热能。如通过热交换器用余热来预热原料、生

产蒸气、供应热水等。

（5）在管线输送流体时，我们采用添加高分子量聚合物减阻剂的办法使流体在管道中流动的压降大为减少，以节省不断上涨的泵的能耗价值，从而节约电

能的损耗。

（6）采用节电、节能的电器设备和技术，降低动力消耗。 （7）加强生产管理，减少原料和动力消耗。节能能否成功的关键，是企业的每一位员工是否都具备了节能的意识，因此要对每一位员工进行节能的教育，让他们具备能源危机的意识，让他们认识到能源的重要性和百年之后子孙对能源的需求性，从而从节能的源头上打下成功的基础，为以后生产中节能的实现提供保障。

总之，综合工厂的方方面面，我们在场的每一个位置贴出节能的醒目标示，发动全厂员工投入，充分调动每一位员工的积极性，从每一度电，每一吨水抓起，

积少成多，整体的节能成果必然可观。

第十九章 防雷、防静电工程

雷击对建筑物、设备、人、畜危害甚大，特别对于化工企业来说，化工装置是存在易燃易爆介质的危险场所，其操作压力高、装置规模大，更增加了其危险程度，因此化工企业的防雷显得特别重要。 建筑物根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，按防雷要求可分三类。按照《建筑物防雷设计规

19.1概述

范》，不同类别的防雷建筑物有不同的防雷措施。

19.2防雷

19.2.1国家规范

《石油化工企业设计防火规范》 GB 50160—92

《建筑物防雷设计规范》 GB50057－94（2000版）

《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》 GB50058－92 《石油化工静电接地设计规范》 SH3097－2000

19.2.2防雷直击措施 （1）为了保护化工厂内建筑物、设备避免雷击放电形成电火花引起爆炸，需

设置接闪器，接闪器由多种设施组合而成，包括独立避雷针与安装在建筑物上的避雷带。避雷针、避雷带保护范围采用“滚球”计算法，其具体计算过程参见《建筑物防雷设计规范》GB50057－94（2000版）附录四。要确保建筑物、设备处于

接闪器的保护范围内。 （2）化工厂可燃气体（蒸汽）的放空管、溶剂罐呼吸阀出口处应设置阻火器。 （3）化工车间、仓库建筑物天面上各种金属设备、构架均应就近与防雷接地

装置作可靠等电位连接。

（4）化工溶剂罐（油罐）需装设防直击雷设备： ①贮存易燃、可燃物品的油罐，其金属壁厚度小于4mm时，应设防直击雷

设施（如安装避雷针）；

②装有阻火器的甲B、乙类可燃液体地上固定顶罐，其顶板厚度大于、等于4mm时，按《石油库设计规范》GB 50074—2002第14.2.3条规定，可不装设防直击雷设备。但在多雷区(注)，当油罐顶板厚度大于、等于4mm时，仍可装

设防直击雷设备。

③固定顶金属容器附件(如呼吸阀、安全阀)必须装设阻火器； ④所有金属油罐必须作环型防雷接地，接地点不小于两处，其间弧形距离

不大于30米；

⑤罐体装有避雷针或罐体作接闪器时，接地冲击电阻不大于10欧； ⑥浮顶金属油罐可不装设防直击雷设备，但必须用两根截面不小于25mm2

的软铜绞线将浮船与罐体作电气连接。其连接点不应小于两处，连接点沿油罐周

长的间距不应大于30m；

⑦贮存易燃、可燃油品的非金属油罐应设置防直击雷设施；

⑧丙类液体储罐，可不设避雷针、线，但必须设防感应雷接地；

⑨非金属油罐必须装设阻火器和呼吸阀。油罐的阻火器、呼吸阀、量油孔、人孔、透光孔、法兰等金属附件必须严密并作接地。它们必须在防直击雷装置的

保护范围内。

19.2.3防雷电感应措施

雷电感应的危险在于它可能出现感应出相当高的电压，由此发生火花放电引发爆炸事故。防雷电感应措施是化工厂防雷一个重要环节，主要是采取接地、等

电位连接两项措施： （1）在实际操作中，化工生产车间、存放易燃易爆危险品仓库内利用建筑物柱主筋（需经测试，并接地良好的）设置环形接地汇集排（兼作静电接地干线），为改进电磁、静电环境，所有与建筑物组合在一起的大尺寸金属构件、设备货架、防静电接地和金属门窗框架均应就近与接地汇集排作可靠等电位连接，但第一类防雷建筑物的独立避雷针及其接地装置除外。此环形接地汇集排能起到两种作用：一是当直击雷在避雷针（线）、带接闪后，雷电流漏放入地时，闭合环形接

地体的均衡作用，使闭合圈内不受雷电流影响而出现电位梯度现象； （2）在此环境的设备在雷电活动过程中所感应到的高电压，其在雷击过后也要对地放电，闭合环形接地体能使其界内电位保持平衡。从而使车间、仓库内设备、金属构架和部件在雷击放电或感应的高电压时，在放电过程中不至于发生击

穿而出现电火花现象，从而确保车间、仓库安全。

19.3防静电

19.3.1国家规范

《防止静电事故通用导则》 GB12518－90

《石油化工静电接地设计规范》 SH3097－2000

19.3.2接地

化工厂生产装置在防爆区域内的所有金属设备、管道、储罐等都应设置静电接地措施，具有火灾爆炸危险的场所，在生产过程中静电对产品质量有影响的情况下，以及静电危害人身安全的作业区，所有的金属用具及门窗零部件、移动式

金属车辆、梯子等均应设计防静电接地。

19.3.3具体的接地措施

（1）化工厂可燃气体、液化烃、可燃液体的管道在下列部位，应设静电接地设施：进出装置或设施处； 爆炸危险场所的边界； 管道泵及其过滤器、缓冲器

等。 （2）化工厂可燃液体、液化烃的装卸栈台和码头的管道、设备、建筑物、构

筑物的金属构件和铁路钢轨等(作阴极保护者除外)，均应作电气连接并接地。

（3）汽车罐车、铁路罐车和装卸栈台，应设静电专用接地线。 （4）在爆炸危险区范围内的转动设备若必须使用皮带传动，应采用防静电

皮带。 （5）静电接地干线和接地体应与其它用途的接地装置综合考虑，统一布置。可利用保护接地干线、防雷电感应接地干线作为静电接地干线使用，否则应专门

设置静电接地干线和接地体。接地干线和接地体材质宜选用耐腐蚀材料。 （6）静电接地支线和连接线，应采用具有足够机械强度、耐腐蚀和不易断线

的多股金属线或金属体。 （7）在生产加工、储运过程中，设备、管道、操作工具及人体等，有可能产

生和积聚静电而造成静电危害时，应采取静电接地措施。 （8）接地端子与接地支线连接，应采用下列方式： 固定设备宜用螺栓连接； 有振动、位移的物体，应采用挠性线连接； 移动式设备及工具，应采用电瓶夹头、鳄式夹钳、专用连接夹头或磁力连接器等器具连接，不应采用接地线与被接

地体相缠绕的方法。

19.3.4 静电接地的连接要求

（1） 当采用搭接焊连接时，其搭接长度必须是扁钢宽度的两倍或圆钢直径的六

倍； （2） 当采用螺栓连接时，其金属接触面应去锈、除油污，并加防松螺帽或防松

垫片。 （3） 当采用电池夹头、鳄式夹钳等器具连接时，有关连接部位应去锈、除油污。 （4）静电接地系统静电接地3.10静电接地系统的接地电阻值不应大于160Ω。专设的静电接地体的对地电阻值不应大于100Ω，在山区等土壤电阻率较高的地

区，其对地电阻值也不应大于1000Ω。 （5）当其它接地装置兼作静电接地时，其接地电阻值应根据该接地装置的要求

确定。防雷电感应接地装置可与防静电接地装置联合设置，接地电阻按防雷电感

应接地电阻确定。 （6）具体到固定设备、储罐、管道系统、汽车站台与罐车、粉体加工与储运设备、气体与蒸汽的喷出设备、化纤设备和人体静电均应参照《防止静电事故通用导则》（GB12518－90）和《石油化工静电接地设计规范》（SH3097－2000）

中规定设置。

第二十章 维修

化工厂的维修是十分重要的 因为大部分化工厂都在高温、高压、易燃易爆和腐蚀的条件下操作 一旦化工厂发生事故将会引，起火灾、爆炸和环境污染，不仅使工厂受到生命和财产的损失，而且还波及附近的居民区。因此化工厂的安

全性和可靠性十分重要。

20.1设备维修的基本概念

维修是指为了保持和恢复设备良好技术状态，延长设备使用寿命而进行的活动，主要分为维护和修理。这里的维护是指为了保持设备良好状态所做的一切工作（包括清洗擦拭、润滑、检查调校等）。修理是指恢复设备良好技术状态所做

的一切工作（包括检查、故障判断、排除故障、测试、翻修等）。 随着自动化程度的不断提高，以及流水线、流程化设备的出现，生产对维修的依赖性也不断增大，同时随着生产力的提高和生产范围的不断扩大和延伸，维

修观念也有了更多的涵义。

20.2 设备的维护和保养

设备维护保养的内容是保持设备清洁、整齐、润滑良好、安全运行，包括及时紧固松动的紧固件，调整活动部分的间隙等。简言之，即“清洁、润滑、紧固、调整、防腐”十字作业法。实践证明，设备的寿命在很大程度上决定于维护保养的好坏。维护保养依工作量大小和难易程度分为日常保养、一级保养、二级保养、

三级保养等。

日常保养，又称例行保养。其主要内容是：进行清洁、润滑、紧固易松动的零件，检查零件、部件的完整。这类保养的项目和部位较少，大多数在设备的外

部。

一级保养，主要内容是：普遍地进行拧紧、清洁、润滑、紧固，还要部分地

进行调整。日常保养和一级保养一般由操作工人承担。

二级保养，主要内容包括内部清洁、润滑、局部解体检查和调整。 三级保养，主要是对设备主体部分进行解体检查和调整工作，必要时对达到规定磨损限度的零件加以更换。此外，还要对主要零部件的磨损情况进行测量、鉴定和记录。二级保养、三级保养在操作工人参加下，一般由专职保养维修工人承担。

在各类维护保养中，日常保养是基础。保养的类别和内容，要针对不同设备的特点加以规定，不仅要考虑到设备的生产工艺、结构复杂程度、规模大小等具

体情况和特点，同时要考虑到不同工业企业内部长期形成的维修习惯。

对厂区所有设备管线，都要精心操作，操作人员对所使用的设备，通过岗位练兵和学习技术，做到“四懂、三会”（懂结构、懂性能、懂用途；会使用、会维护保养、会排除故障），并享有“三项权利”，有权制止他人私自动用自己操作的设备；未采取防范措施或未经主管部门审批超负荷使用设备，有权停止使用，发现设备运转不正常，超期不维修，安全装置不符合规定应立即上报，如不立即

处理和采取相应措施，有权停止使用。

对于设备维护，我们应该在下列方面要进一步发展和完善： 1.要根据各类设备的磨损规律、工作条件和技木状态分别制订不同的保养间隔期（重点设备还可以按部件制订）。严格按规定的保养间隔期进行计划保养，

所有设备都每月进行一次一级保养，六个月（或九个月）进行一次二级保养，势

必造成部分设备过分保养，而另一部分设备又保养不足。 2.根据设备特点、操作工人的技术水平和生产情况，为每台设备具体划分操

作工人负责检查保养的内容和检修工人负责检查保养的内容。

3.积极组织和开展群众性维修小组后动，发动全体人员开展设备研究活动。

4.建立设备保养记录和故障分析报告制，防止故障再一次发生。

我们还将引进目前发展的一种称为“检测眼”的技术，它一套比较完整的检测系统，包括观察、监测、数据加工整理、数据核对和评价。在观察与监测作用方面相当于一个自动探测器或检测机器人。它可分为图像探测、光探测、超声波探测和其它探测器等。整个“检测眼”系统安装在一辆特殊设计的车上，可在厂内任意移动。使用 “检测眼”可以很容易检查设备和管道的内部情况，特别是对一些即使停车也无人能进入的小管道更为方便。通过此技术，我们可以及时发

现设备故障，采取相应的维修措施。

20.3设备的修理

设备修理，是指修复由于日常的或不正常的原因而造成的设备损坏和精度劣化。通过修理更换磨损、老化、腐蚀的零部件，可以使设备性能得到恢复。设备的修理和维护保养是设备维修的不同方面，二者由于工作内容与作用的区别是不

能相互替代的，应把二者同时做好，以便相互配合、相互补充。

在设备的维修过程中，要有限考虑设备的环境属性（原材料的利用、维修对环境的影响、设备的可装配性、可拆卸性和可回收性等）、能源属性和资源属性，并将其最为维修的出发点，在满足减污、节能呢个和降耗要求的同时，保持设备

应有的可靠性、维修性和经济性。

20.3.1设备修理的种类

根据修理范围的大小、修理间隔期长短、修理费用多少，设备修理可分为小

修理、中修理和大修理三类。 （1）小修理。小修理通常只需修复、更换部分磨损较快和使用期限等于或小于修理间隔期的零件，调整设备的局部结构，以保证设备能正常运转到计划修理时间。小修理的特点是：修理次数多，工作量小，每次修理时间短，修理费用计

入生产费用。小修理一般在生产现场由车间专职维修工人执行。

（2）中修理。中修理是对设备进行部分解体、修理或更换部分主要零件与基准件，或修理使用期限等于或小于修理间隔期的零件；同时要检查整个机械系统，紧固所有机件，消除扩大的间隙，校正设备的基准，以保证机器设备能恢复和达到应有的标准和技术要求。中修理的特点是：修理次数较多，工作量不很大，每次修理时间较短，修理费用计入生产费用。中修理的大部分项目由车间的专职维修工在生产车间现场进行，个别要求高的项目可由机修车间承担，修理后要组织

检查验收并办理送修和承修单位交接手续。 （3）大修理。大修理是指通过更换，恢复其主要零部件，恢复设备原有精度、性能和生产效率而进行的全面修理。大修理的特点是：修理次数少，工作量大，每次修理时间较长，修理费用由大修理基金支付。设备大修后，质量管理部门和设备管理部门应组织使用和承修单位有关人员共同检查验收，合格后送修单位与

承修单位办理交接手续。

20.3.2设备修理的方法

（1）标准修理法，又称强制修理法，是指根据设备零件的使用寿命，预先编制具体的修理计划，明确规定设备的修理日期、类别和内容。设备运转到规定的期限，不管其技术状况好坏，任务轻重，都必须按照规定的作业范围和要求进行修理。此方法有利于做好修理前准备工作，有效保证设备的正常运转，但有时会

常用的设备修理的方法主要有以下一些：

造成过度修理，增加了修理费用。 （2）定期修理法，是指根据零件的使用寿命、生产类型、工件条件和有关定额资料，事先规定出各类计划修理的固定顺序、计划修理间隔期及其修理工作量。在修理前通常根据设备状态来确定修理内容。此方法有利于做好修理前准备工

作，有利于采用先进修理技术，减少修理费用。 （3）检查后修理法，是指根据设备零部件的磨损资料，事先只规定检查次数和时间，而每次修理的具体期限、类别和内容均由检查后的结果来决定。这种方法简单易行，但由于修理计划性较差，检查时有可能由于对设备状况的主观判断

误差引起零件的过度磨损或故障。

设备启动前的工作项目：清洁设备，清除与生产无关的杂物。检查各指示仪器，仪表，操作按钮和手柄以及紧急停止按钮是否正常。检查各部位有无漏水，

漏气，漏电的现象。

设备运行中的检查：注意各仪器仪表的工作情况，及各部位有无异常的声响。

运行中注意安全部件是否正常。遇异常情况要及时向相关部门负责人报告。

收工后的作业项目：清洁设备外部，除去管道和容器内的生产用料，清洁各种零部件。 放尽系统内的剩水，检查润滑油的质量，油量视需要补给。排除运

行中发现的缺陷和故障。

20.3.3设备基本检修内容

塔、槽装置内的流体温度、压力以及腐蚀性的组合是非常复杂的，要充分认识其设计条件和材质结构的允许极限，在运转条件内对其进行检查。用超声波厚度测定器检查内部腐蚀情况；肉眼检查或使用192铱射线检查外部腐蚀；敲打检查或超声波斜角探伤检查有无裂缝；用发泡剂(肥皂水、其它)或气体检测器检查有无泄漏。若有检查出异常，设备停止运行后，塔上的人从孔进入塔内，对塔内

（1）塔、槽设备

进行清理以及修理。

（2）泵设备 对高压输送泵的维护保养要管理到位，责任到人。通过勤检查、勤保养保证

设备的正常运转，同时也降低了维修费用，延长了设备的使用寿命。

可用肉眼检查、触感或振动计、听音棒等来检查机座，轴承和客体等部位是

否有松动、泄漏和振动。定期更换密封片，并加润滑油。

（3）换热器

拆卸换热器两端封头或者管箱，清洁管内表面和壳体上的异物，检查换热器两端盖、管箱是否有腐蚀、锈蚀、裂纹、砂眼等缺陷，对管束和壳体进行试压

和试漏，安装完毕后清理现场。

（4）给水管道系统

管道泄漏一般均为从小到大的渐变过程，且引起的损失与泄漏时间有时成几

何级数增长。因此，要加强检漏工作，及时发现并进行处理。

最简单的就是利用观察法检查，巡线时从地面上直接观察漏水迹象，如管道

上方或附近有水渗出，覆土下沉，积雪先融，草木茂盛，地面潮湿不干或正常情况下水压突然下降等。还可以借助于听漏棒测听，使用时将听漏棒一端放在地面、阀门或其它管道设施上，即可从棒的另一端听到漏水声。还可以用计算机控制法，就是在管网上安装若干检测装置，将监测点管道内水的参数流量、流速、压力、温度等发送回控制中心，经计算机处理后，向管理人员提供管道运行情况分析报

告。这种方法管理方便，但造价及维护费用较高。

20.4维修人员的管理要求

（1）设备部员工必须24小时开通手机，随时等待各部门的维修通知。维修人

员接到紧急电话召修，应立刻奔赴事故现场，并积极组织力量进行抢修。 （2）若在征询或实地调查的过程中，了解或调查出需要维修或接到电话通知，则必须仔细地询问该设备置放的地点、该设备所需维修的内容以及故障状态等内

容。 （3）维修及卫生等扫尾工作结束后，维修人员必须将导致设备故障的原因及其防范措施通报给该部门负责人及该设备的使用人，并将维修时的领料情况填写在《设备维修记录》上，由该部门负责人签字。维修人员应严格执行公司的各项

规章制度，履行岗位职责，牢记公司的服务宗旨和目标。 （4）维修人员应热爱本职工作，熟悉本岗位的工作职责和范围，以管理好工

厂内各个设备为己任。

（5）维修人员应服从分配，听从指挥，努力完成各项维修任务。

（6）维修人员应文明施工，做到完工清厂，保证厂区的清洁。

（7）维修人员应爱护各种维修工具及设备，节约材料。

第二十一章 消防

21.1概述

本工程的各主要装置在生产及储存过程中所使用和产生的原料、中间品及成品，大多为易燃、易爆危险物，尤其是各主要生产装置易燃、易爆危险物较多。如甲醇、糠醛等。在生产过程中，由于设备和管道的密封原因和意外事故，可能导致工艺介质泄漏，可能产生燃爆事故，危害人身安全，破坏生产。所以我们在设计中遵循国家的有关方针政策，从全局出发，统筹兼顾，正确处理生产和安全，重点和一般的关系，积极采用行之有效的先进防火技术，做到促进生产，保障安

全，方便使用，经济合理，以保证操作人员的安全和正常生产。

本项目设计范围主要针对整个碳酸二甲酯工厂的生产区、储罐区以及行政生

活区。

21.2设计标准/规范

《中华人民共和国消防法》 98年颁布 《建筑设计防火规范》 GB50016-2006 《建筑灭火器配置设计规范》 GB50140-2005 《火灾自动报警系统设计规范》 GB50116-98 《低倍数泡沫灭火系统设计规范》 GB50151-92(2000年版)

《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规程》 GB50058—92 《建筑物防雷设计规范》 GB50057-94(2000版) 《储罐区防火堤设计规范》 GB50351-2005 《化工企业静电接地设计规程》 HG/T20675-90 《水喷雾灭火系统设计规范》 GB50219-1995 《石油化工企业设计防火规范》 GB50160 《自动喷水灭火系统设计规范》 GBJ84 《石油化工钢结构防火保护技术规范》 SH3137 《石油化工石油气管道阻火器选用、检验及验收》 SH/T3413

21.3消防环境

泡沫消防设施：专用消防车4辆（水罐消防车，泡沫消防车，干粉消防车）

专业消防人员10人，兼职消防人员10人。

消防协作单位为郑州市高新区消防队，该队有消防车及泡沫消防设施。

21.4消防工程

21.4.1消防系统

二氧化碳灭火器主要用于扑救贵重设备、档案资料、仪器仪表、600伏以下电气设备及油类的初起火灾。在使用时，应首先将灭火器提到起火地点，放下灭

（一）二氧化碳灭火器

火器，拔出保险销，一只手握住喇叭筒根部的手柄，另一只手紧握启闭阀的压把。对没有喷射软管的二氧化碳灭火器，应把喇叭筒往上扳70—90度。使用时，不能直接用手抓住喇叭筒外壁或金属连接管，防止手被冻伤。在使用二氧化碳灭火器时，在室外使用的，应选择上风方向喷射；在室内窄小空间使用的，灭火后操作

者应迅速离开，以防窒息。

（二）干粉灭火器 干粉灭火器内充装的是干粉灭火剂。干粉灭火剂是用于灭火的干燥且易于流动的微细粉末，由具有灭火效能的无机盐和少量的添加剂经干燥、粉碎、混合而成微细固体粉末组成。它是一种在消防中得到广泛应用的灭火剂，且主要用于灭火器中。除扑救金属火灾的专用干粉化学灭火剂外，干粉灭火剂一般分为BC干粉灭火剂和ABC干粉两大类。如碳酸氢钠干粉、改性钠盐干粉、钾盐干粉、磷酸二氢铵干粉、磷酸氢二铵干粉、磷酸干粉和氨基干粉灭火剂等。干粉灭火剂主要通过在加压气体作用下喷出的粉雾与火焰接触、混合时发生的物理、化学作用灭火：一是*干粉中的无机盐的挥发性分解物，与燃烧过程中燃料所产生的自由基或活性基团发生化学抑制和副催化作用，使燃烧的链反应中断而灭火；二是*干粉的粉末落在可燃物表面外，发生化学反应，并在高温作用下形成一层玻璃状覆

盖层，从而隔绝氧，进而窒息灭火。另外，还有部分稀释氧和冷却作用。

（三）清水灭火器 清水灭火器中的灭火剂为清水。水在常温下具有较低的粘度、较高的热稳定性、较大的密度和较高的表面张力，是一种古老而又使用范围广泛的天然灭火剂，易于获取和储存。它主要依*冷却和窒息作用进行灭火。因为每千克水自常温加热至沸点并完全蒸发汽化，可以吸收2593.4KJ的热量。因此，它利用自身吸收显热和潜热的能力发挥冷却灭火作用，是其它灭火剂所无法比拟的。此外，水被汽化后形成的水蒸气为惰性气体，且体积将膨胀1700倍左右。在灭火时，由水汽化产生的水蒸气将占据燃烧区域的空间、稀释燃烧物周围的氧含量，阻碍新鲜空气进入燃烧区，使燃烧区内的氧浓度大大降低，从而达到窒息灭火的目的。当水呈喷淋雾状时，形成的水滴和雾滴的比表面积将大大增加，增强了水与火之间的热交换作用，从而强化了其冷却和窒息作用。另外，对一些易溶于水的可燃、易燃液体还可起稀释作用；采用强射流产生的水雾可使可燃、易燃液体产生乳化

作用，使液体表面迅速冷却、可燃蒸汽产生速度下降而达到灭火的目的。

工艺装置区、灌区、包装区按标准设置一定数量的推车式干粉灭火器；同时

消防站配有干粉灭火车一辆。 建筑灭火器配置依据现行国家标准《建筑灭火器配置设计规范》的有关规定设置、执行。在本工程设计范围内，当灭火装置在封闭建筑内时，均采用二氧化

碳等气体灭火系统。

（四）水喷雾灭火系统 水喷雾灭火系统是利用高压水，经过各种形式的雾化喷头喷射出雾状水流，一方面使燃烧物和空气隔绝，另一方面进行冷却。对油类火灾能使油面起乳化作用，对溶性液体火灾能起稀释作用。总之，它是利用对燃烧物起窒息、冷却、乳化、稀释等作用而进行灭火的。一般由自动报警控制系统、高压给水系统、控制阀门、雾状水喷头组成。水经过喷头装置时，能将水变为微小的雾状小水滴，平均粒径在0.3—1 mm左右。在工艺装置车间、产品储罐区的消防栓上配置水/雾

两种水枪。以便在必要时进行切换。

（五）火灾报警系统

(1) 电话报警系统

①消防站设置两处火灾同时报警的录音受警电话机；

②工厂生产调度中心、消防泵房设置受警监听电话；

③工艺装置储运设施的控制室设火灾报警专用电话；

④消防站与消防泵房设置直通电话。

(2) 工艺装置区、灌区和装卸区的现场及控制室均设置手动报警按钮。

(3) 工艺装置区的高压油气设备、出关去、装卸区等消防重点区域安装监控

摄像头，控制室中安装相应的显示屏幕。

(4) 在生产装置区、储罐区设置一定数量的感烟、感温、火焰探测器等自动

报警装置，并在控制室和操作室设置报警装置的仪表；

(5) 在工艺装置区、储罐区、装卸区等易发生二甲醚或其他可燃气体泄露的

部位，设置可燃气体浓度检测报警装置。一旦发生可燃气体泄露，即能及时报警。

(6) 消防控制系统内部通信方式采用分总线式，即集中报警控制装置按产品的规格分几个通信接口，每个通信接口的一条数据总线与其他几个区域报警器进

行数据通信。在发生火灾时，能通过火灾事故广播或光信号通知到全厂任何角落，

也可选择性通知某个或几个区域。

(7) 以上电气设备的选用均应符合GB50058——92《爆炸和火灾危险场所

电力装置设计规范》的要求。

21.4.2应急处理

甲醇是一种无色、透明、易燃、易挥发的有毒液体，若发生泄漏，应迅速撤

离泄漏污染区人员至安全区，并进行隔离，严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿防静电工作服。不要直接接触泄漏物。尽可能切断泄漏源。防止流入下水道、排洪沟等限制性空间。小量泄漏：用砂土或其它不燃材料吸附或吸收。也可以用大量水冲洗，洗水稀释后放入废水系统。大量泄漏：构筑围堤或挖坑收容。用泡沫覆盖，降低蒸气灾害。用防爆泵转移至槽车或

专用收集器内，回收或运至废物处理场所处置。 DMC精制工段中，所用萃取剂糠醛遇明火、高热或与氧化剂接触，有引起燃烧爆炸的危险。受高热分解放出有毒的气体。若发生泄漏，迅速撤离泄漏污染区人员至安全区，并进行隔离，严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿消防防护服。尽可能切断泄漏源，防止进入下水道、排洪沟等限制性空间。小量泄漏：用砂士干燥石灰或苏打灰混合。也可以用大量水冲洗，洗水稀释后放入废水系统。大量泄漏：构筑围堤或挖坑收容；喷雾状水冷却和稀释蒸气、保护现场人员、把泄漏物稀释成不燃物。用防爆泵转移至槽车或专

用收集器内，回收或运至废物处理场所处置。

21.4.3供电系统

本项目范围内，消防设施用电为一级负荷，应当保证电力供应充足。火灾事故照明和疏散指示标志采用蓄电池作为备用电源，且连续供电时间不少于 20分钟。消防用电设备采用单独的供电贿赂，配电设备有明显标志，这样当发生火灾切断生产用电时，仍能保证消防用电。疏散用的事故照明，其最低照度不低于 0.5lx。消防控制室、消防水泵房等的照明支线，接在消防配电线路上。事故照明灯和疏散指示标志，应设有玻璃或者其他非燃烧材料制作的保护罩。在爆炸危险区域内的电器设备以材料，均选用防爆型产品。其他相关消防措施以及建筑要求

都按照相关的标准进行设计布置。

21.5操作与储存注意事项

操作注意事项：密闭操作，全面通风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防毒面具（半面罩），戴化学安全防护眼镜，穿防静电工作服，戴防化学品手套。远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。防止气体泄漏到工作场所空气中。避免与氧化剂、酸类、卤素接触。在传送过程中，钢瓶和容器必须接地和跨接，防止产生静电。搬运时轻装轻卸，防止钢瓶及附件破损。配备相应品种和数量的消防器材

及泄漏应急处理设备。

储存注意事项：储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30℃。应与氧化剂、酸类、卤素分开存放，切忌混储。采用防爆型照明、通风设

施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备。

21.6消防管理

消防工作要贯彻“预防为主，防消结合”的方针，成立消防安全小组，厂长为消防安全小组组长，生产部经理为副组长，财务部经理、各车间主任、行政部经理、办公室主任为消防安全小组委员。将消防工作纳入重要议事日程，同生产

经营一起同计划、同布置、同检查、同总结、同评比。

21.6.1工作程序

（1）认真贯彻执行消防法规和上级有关消防工作指标，开展防火宣传，普及

消防安全组组长和消防安全委员的职责是：

消防知识。

（2）经常检查防火安全工作，纠正消防违章，整改火险隐患。 （3）管理消防器材设备，定期检查，确保各类器材和装置处于良好状态，安

全防火通道要时刻保持畅通。 （4）根据各车间的设备放置的具体情况，制定消防措施，制定紧急状态下的

疏散方案。 （5）接到火灾报警后，在向消防机关准确报警的同时，迅速奔赴现场，启用

消防设施进行扑救，并协助消防部门查清火灾原因。

配齐灭火器、消防栓、消防桶等消防器材，专人保管，定期检查，全体员工要爱护消防设施，禁止毁坏、偷盗消防设施，不能将消防设施挪作他用。除发生

事故外，任何人不得私自动用。 楼梯走道和出口，必须保持畅通无阻，任何部门或个人不得占用或封堵，严

禁在设定禁令的通道上停放车辆。 不得损坏消防设备和器材，妥善维护楼梯、走道和出口的安全疏散标志和事

故照明设施。 车间内严禁吸烟，点火，吸烟可到吸烟室或其余指定地点，烟头及火柴余灰

要随时弄熄。 安全使用各种易燃物品，设备要经常保持清洁，切勿留有油渍。遵守安全用电管理规定，严禁超负荷使用电器，以免发生事故。需要增设电器线路时，必须

符合安全规定，严禁乱拉、乱接临时用电线路。 各车间分管本部门的消防安全设施的维护和清洁工作，由消防安全小组不定

期抽查车间消防安全设施。 把消防工作列入经济责任制考核。每月对班组、机台、车间进行一次全面大检查，发现火灾隐患，限期整改。厂、车间、班组、机台要形成一张严密的安全

防火网络，哪个部门和环节出现问题将严厉追究。 每个季度由消防安全小组组长组织召开消防安全会议，对该季度的安全情况进行总结，评比表现较好的部门给予奖励。由消防安全小组负责组织检查消防设

施并做好记录，《消防设施检查记录表》、《防火安全检查记录表》。

21.6.2人员培训

通过多种形式开展经常性的消防安全宣传教育。消防安全重点单位对每名员工应当至少每年进行一次消防安全培训。宣传教育和培训内容应当

包括：

(一)有关消防法规、消防安全制度和保障消防安全的操作规程；

(二)本单位、本岗位的火灾危险性和防火措施；

(三)有关消防设施的性能、灭火器材的使用方法；

(四)报火警、扑救初起火灾以及自救逃生的知识和技能。 对员工的消防安全培训应当至少每半年进行一次，组织新上岗和进入

新岗位的员工进行上岗前的消防安全培训。 每季度对全体员工进行一次安全、防火教育课，新员工入厂一律先培训上岗，以免违规作业，发生事故。由消防安全小组组织消防小分队，熟练掌握消防规则，消防技术和消防器材的使用方法，并组织演习，提高员工的消防观念，锻炼员工

的消防技能。

第二十二章 机构组织和劳动定员

该分厂按现代化企业制度设置管理体制，本着高效、精干的原则，实行全员聘用制，管理工作由总经理负责。分厂的管理层次设置行政、职能部门二级，具体为生产部、财务部、营销部、行政部、技术部，以使工厂的生产和经营指挥通

22.1组织结构

畅，管理成本低、效益高，从而成为一个按现代化企业管理模式运作的工厂。 生产部：根据市场部提供的信息制订生产计划；根据生产工艺进行生产管理，并对产品进行质检；安装、维护、检修公司的生产设备；完成成品的入库、

出库工作 。 财务部：制定公司的财务会计制度；编制工厂的财务报表；负责工厂员工薪酬和福利的发放；负责工厂的财务预、决算工作，为项目融资提供融资方案。以期达到利润最大化、管理当局收益最大化、财富（价值）最大化、社会责任最大

化。 行政部：员工的任免、考核、工资发放管理，包括人事部进一步发展完善而

来，统一进行人力资源管理，人才引进，人员变更、人员培训。 技术部：负责对新产品的开发与研制、生产工艺流程的制订以及产品使用说明的编制；负责制订、审批、发布企业产品标准；负责产品合格证的设计管理；并对企业产品标准、合格证管理执行情况进行监督、检查、考核；负责产品技术配方的设定和修改；产品售后服务指导工作；负责原辅料、成品的抽查、检验和全面质量管理工作；负责设备安全使用操作规程的制订与执行；负责产品配方及

技术资料的保密工作。 营销部：负责对产品价值实现过程中各销售环节实行管理、监督、协调、服务的专职管理部门，对所承担的工作负责； 负责产品入库出库核对工作。进出库产品必须手续完整齐全，验收及时，标明型号、规格、数量等，出入库单据妥善保管，严格执行公司物资管理制度，认真办理产品出入库手续；负责营销收入

和销售费用的管理。 本生产工艺分为两个工段：MC合成工段；DMC合成及精制工段。具体为：

反应器车间，精馏车间，回收车间，控制室，冷却水站，产品分析。

22.2生产班制

年工作日/小时：300天，7200小时

由于本厂属于全天24小时运行，所以重要生产环节以及相关的公用工程都采用四班制，即反应器车间，精馏车间，回收车间，控制室，冷却水站，均采用四班制，而产品分析只需两班制就可以了。工厂管理及后勤人员等实行一班制工

作。

22.3员工来源和培训

22.3.1人员来源

由于工厂的主要生产装置技术含量高，自动化程度亦高。因此主要装置的操作工、检修工可以从由总厂派遣。 技术人员，生产管理人员可以从相类似的工

厂调入具有实践经验的人员，也可吸收少量的高校毕业生进行培养。

22.3.2员工培训

员工培训的主要方法有：

1.会议 很少有人把参加会议视为一种培训方式。实际上，参加会议能使人们相互交

流信息，启发思维，了解到某一领域的最新情况，开阔视野。

2.小组培训 小组培训的目的是树立参加者的集体观念和协作意识，教会他们自觉地与他人沟通和协作，合心协力，保证企业目标的实现。因此，小组培训的效果在短期

内不明显，要在一段时期之后才能显现出来。

3.模拟训练法 这种方法与角色扮演类似，但不完全相同。模拟训练法更侧重于对操作技能和反应敏捷的培训，它把参加者置于模拟的现实工作环境中，让参加者反复操作

装置，解决实际工作中可能出现的各种问题，为进入实际工作岗位打下基础。

4.参观访问

有计划、有组织地安排职工到有关单位参观访问，也是一种培训方式。职工有针对性地参观访问，可以从其单位得到启发，巩固自己的知识和技能。对相应于对口专业的技术人员，应该组织去生产工艺成熟，设计理念新颖的公司或厂家

进行学习。

22.4工厂管理策略

一、品质管理

产品的市场竞争不外乎在于品质、价格、服务三项，其中品质是基础。 1．品质管理包函三个方面，即产品的品质、过程的品质和人的品质，只有

在这三个方面把关，才能制造出优良的产品。 2．要加强员工的品质管理，员工的品质是决定产品品质的关键，好的员工

才能制造出好的产品。 3．品质异常处理：一般工厂不良因素主要是人为管理，人为操作失误，未及时发现生产中出现的问题。

4．对策：加强员工品质的提高，从不同的角度考虑，从而促进产品品质的

改善。让作业员对品质管理提出看法与问题，使其有参与感，进而加重其责任心。

二、生产管理 工厂在生产过程中，避免出现的问题不再从演，想出办法并实行改善，有效地提高生产效率。对出现的问题，要想出如何在最短的时间内﹐正确并能把问题发生控制在最小范围内的方法。生产管理重点是质量高，成本低，交期快，唯有

如此，才能让客户满意，在市场竞争中处于有利位置。 在现场管理中，主要在于员工管理，合理安排工作程序，调动员工的积极性，工作方法的科学性。跟踪好生产过程中产品的质量，员工的工作态度、方法，并

因变化而适时调整生产计划，从而促进生产效率的提高。

三、成本控制与节约 成本是料、工、费三方面支出的总和，企业普遍来讲都存在浪费，如在原材

料方面没有充分有效利用，员工的积极性没调动，制造费用的铺张浪费。 1．材料方面：很多工厂，原材料的浪费是很原重的，在生产过程中，要做到需要多少材料，就拿多少的材料来生产，对废料还有利用价值的，进行再利用。减少生产过程中的损耗，对于是人为造成的，就要对员工进行处罚。只有充分利

用好材料，才能把企业的损耗降到最低。 2.员工方面：追求员工工作效率最大化，企业员工在士气高涨与士气低落两种情形下，效率是有天壤之别。对员工要充分利用，合理分配，培养员工的技能，

调动员工的积极性，追求生产绩效最大化，从而达到事半功倍。 3．制造费用：企业在生产过程中，有着许许多多没必要的开支，虽说平时来讲是一件小费用，但日积月累下来，却是一笔较大的数目。合理利用人力资源，

要养成员工随手关水电的良好习惯。

四、人的管理 人的管理其实包括管理自己与管理员工，对于管理者来讲，是被管理者学习、

工作的榜样，只有先把自己管理好了，才能管理好一个团队。 作为一个好的管理者，既不能事必躬亲，又不能脱离群众；既要放手让员工大胆去做，又要做出表率作用，成为员工学习的榜样。作为管理者，必须以身作

则，说到做到，只有这样才能上行下效，我们的团队才是一支具有执行力的团队。 激励手段：工厂在生产过程中，环境中的诸多因素都会影响乃至干扰工厂的

正常生产，为了解决及避免这些问题，就得采取一些激励手段，调动员工的积极

性。激励手段有：奖励激励、关怀激励、荣誉激励等等。

第二十三章 产品营销

在现代，产、供、销是一切企业的基本运行模式。但随着人们生活水平的提高，现在企业中出现了一种新的运行模式，就是产、供、销、用的一体化。这种运行方式，较充分地体现了服务的宗旨，使服务思想的一体化体现得更加到位和

23.1概述

有效。

在市场经济的大潮中，营销对于一个企业运作 与发展的作用已经越来越显，一个适合本企业发展的营销战略思维能够帮助企业茁壮成长，将把企业引向成功之路。近年来，虽然营销战略、思维创新不断，而且也从不同方面反映了对营销问题的新见解，但是由于化工产品市场的特殊性，化工企业一直在实践中探索适

合于化工企业的营销战略和思维。

专家认为，我国聚碳酸酯市场广阔，亟待利用我国自已的科研成果和工程技

术建立大型酯交换法聚碳酸酯工业装置，争得该领域一席之地。

本项目以甲醇和尿素为原料，用直接醇解法合成了碳酸二甲酯（DMC）产品，产品纯度达到99.9%，计划作为杀虫剂原料、透明树脂原料、绿色溶剂以及多种酯类的合成原料。因此，我们计划第一年在河南省内进行产品推广，待获得同行对我们厂所生产的碳酸二甲酯的性能及品质的高度认可之后，再以相当于或略低于当地市场二甲醚的价格，寻找市场突破口以获取稳定销售，由此逐步扩展

市场份额。

23.2营销策略

23.2.1顾问式销售

我厂前五年虽然效益不大，主要致力于客户服务与客户关系的维护，销售渠道拓宽，使我厂生产的碳酸二甲酯品质获得行业认可，树立产品及企业的信誉和品牌形象，之后扩大生产规模，拓展河南以外、华中地区乃至全国碳酸二甲酯市

场。

对于一些营销策略，我们结合实际以及现在市场发展情况，选择了顾问式销

售。

顾问式销售起源于20世纪90年代，是一种全新的销售概念与销售模式。它迎合了当今企业营销的本质要求，是指销售人员以专业销售技巧进行产品介绍的同时，运用分析能力、综合能力、实践能力、创造能力、说服能力完成客户的要求，并预见客户的未来需求提出积极建义和方案的销售方法。“顾问式销售”体现在以原则为基础，着重于双方的利益而非立场，寻求彼此互利的解决途径，而不违背双方认可的原则。传统销售理论认为，顾客是上帝好商品就是性能好、价格低，服务是为了更好地卖出产品。而顾问式销售认为，顾客是朋友是与销售者存在共同利益的群体，好商品是顾客真正需要的产品，服务本身就是商品，服务是为了与顾客达成沟通，其核心内容就在于，扩充原有产品价值概念，利用销售顾问的专业知识，凭借其良好的沟通能力，建立起客户充分的信任感，努力提升产品的价值，改变他人的观念，使其从价格不断发展到价值的层面，适应市场的变革要

求。

在具体操作中，以往传统销售人员习惯见到客户就推荐自己的产品，而对客户需求只是做简单了解，甚至不了解，让客户有一种被强迫的感觉。而“顾问式

销售”主要从客户的角度看问题诚心诚意地了解客户和客户的需要，甚至比客户了解得更透彻。为了赢得顾客，销售人员只能做两件事：一是准确深入地把握目标客户所关注的价值，并通过技术手段或营销战术手段向顾客提供并展示这些价值；二是对顾客施加影响 ，使顾客认识到其所希望得到的产品及服务(包括附加产品或服务 )是我们有能力甚至是超越提供的。要本着求大同存小异的观念抓住关键问题及消除彼此问的顾虑，寻求彼此都能接受的结果，并把这种结果落实成多种可行性解决方案的形式，这种解决方案可以被看成是整合企业内外资源，重新塑造顾客价值的一种战术。若想成功地应用这种战术，就必须对企业的组织结构与功能进行重新设计，围绕顾客关注的价值而展开并最终超越顾客所关注的价值。解决方案超越了单纯产品价值的范畴使顾客关注价值的范围扩大到更加广泛的领域，不但为客户塑造出了超越顾客期望的价值，也为那些具备相应组织与功能的企业整合出了超越竞争对手的机会。销售方式是从以产品推荐为出发点的“说服购买型”逐步向以帮助客户解决问题为出发点的“咨询服务型” 转化，

销售效果也从做交易转化为长期的、战略合作伙伴性质。

售前首先要发展与目标客户的关系，这个时期一般比较长，其过程也较为复杂，是非常关键的一步。必须跳出推销的圈子来做营销。这个过程往往需要多次反复的沟通，如果两人在一起没有话题，关系就无法维持与发展。要本着求同存异的观念，真诚地发展关系，建立起信任感。有了信任感作为基石，才可能给客户以合理的建议并提供真实的信息，让客户理性选择。在前期预销售环节中要注意 ：将公司的产品、运输 、服务、相关财务政策做详尽的介绍并提供相应的报价及说明 材料，要重点突出本公司产品、服务政策在同行业中针对目标客户的比较优势，让用户明明白白消费，同时可以根据用户不同的实际情况，针对其关注的 价值点，例如，资金的高效周转、使用，货物运输或供货途径的便捷等关

键点，结合本公司的业务流程帮助用户设计多种可行性采购方案，以供其选择。 售中提供专业顾问式的咨询服务。期间除了按照前期设计方案进行运作外，在销售活动进程当中，对涉及对方的相关事务需提前告知对方，以便对方提前做好准备；要随时根据本企业的物流运输、财务管理等支持性流程对与用户发生相应的物流、资金流进行监控，并对随时可能出现的偏差进行纠偏；期间销售人员要起到连接生产厂以及用户的纽带作用，要随时把用户的使用情况反馈给上游生

产企业，首次合作甚至要联系本企业的技术服务人员亲临现场跟踪、指导产品的使用；要随时与用户供应部门的相关人员保持联系，动态掌握客户的库存情况 、生产计划情况、用户产品的销售情况、采购计划及相关用户产品的国家及行业政

策，以便提前补充或预留库存、调整用户配置计划、调整产品营销战略方向等。

售后已成为销售过程的一部分，而不仅仅是一种外延和递伸。对于未来延续“二次销售”起到了至关重要的作用。要建立起用户一销售人员一技术服务人员—用户的信息反馈系统，以便对产生的问题及时解决；要提供标准化的定期客户回访制度，建立起客户档案及其基本信息，对用户的产品使用情况建立数据库，针对不同批次产品、指标差异化及其使用情况做相应的记录。从而，对客户未来更好的、延续性的合作提供数据支持，同时也为将来企业新产品的开发、新用户

渠道的拓展提供数据储备。

23.2.2网络营销

网络营销战略是企业利用现代信息网络资源开展营销活动的一种战略思想，是数字经济时代的一种崭新的营销理念和商业模式。它不受时间、地点的限制，24小时提供全球性营销服务；它图文并茂直接向全球各地的用户展示商品的原型，网络储存与传递信息的数量和准确度，亦远远超过其他媒体同时，网络营销能及时适应市场需求变化，有利于企业调整优势和更新产品，是企业与其合作伙伴沟通的有力工具。由于网络营销是用信息化技术进行全部的营销活动，使得企业更易于开辟广阔的市场，交易成本大大降低，只有传统营销成本的1／10左右。使企业在成本竞争上具有更大的优势。网络营销战略的优势还在于使企业将产品说明、顾客意见、广告、公共关系、顾客服务等各种营销活动整合在一起，更易

于进行一对一的双向互动沟通，真正达到个性化、针对性服务所追求的综合效果。

23.2.3关联营销

关联营销，指企业把营销活动延伸到产品销售活动之前、之中、之后，在各个层面加强与消费者的联系，培养与消费者的关系，设法向消费者提供比功能性利益更多的价值。一方面企业应通过与消费者的互动更深刻地了解顾客和市场；

另一方面，企业在互动过程中也使消费者感受品牌魅力、提高品牌忠诚度。

关联营销要求企业在3方面利益上与消费者进行交互式活动。这些利益包括传统的功能性利益、 流程上的利益和关系上的利益。功能性利益，指的 是产品

及其性能特点、质量、价格等，营销者应从消费者的需要出发，在产品开发、定价及宣传沟通等多方面充分采纳消费者的意见。流程上的利益，是指消费者从开始考虑购买产品、到具体购买、到消费、到售后服务，一直到重复购买的整个过程中所享受的利益。关系上的利益，是指消费者通过与企业建 立长期稳定的关系而享受的利益。它包括消费者长 久以来良好的产品体验、企业基于个性化服务为消 费者带来的额外价值、消费者通过与企业分享信息 所获得的利益、以及不同的忠诚度给消费者所带来 的利益，等等。只有这样才能把顾客与企业联系在 一起，减少顾客流失的可能性。 由于化工产品市场的特殊性，使得企业与顾客的交流在企业的经营决策中占有更大的比重。因此，化工企业必须采取各种策略搞好现有客户与企业的良好业务关系，建立完善的信息资料库，分析顾客对产

品的反馈信息，创造一种企业与顾客正常交流的渠道，促使他们重复购买。

23.2.4 文化营销

企业文化是企业的一种核心竞争能力，对企业的经营绩效有着至关重要的影响。当企业进入异地市场时，首先遇到的可能就是文化的差异，而一个优秀的企业形象却可以使目标客户在心中取得认同。优秀的企业文化不但能提高员工的思

想道德水平，也能提升企业的整体形象。

23.2.5广告宣传

第一年广告宣传的重点将在于使目标市场知道本集团碳酸二甲酯产品的存

在、突出产品性价比特性、初步建立品牌形象；受众为整个行业市场甚至是大众。 第二年起广告宣传的重点将逐步具体到技术优势、研发进展、进一步宣传品牌形

象；受众为更有针对性的客户群。

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附录一：板式精馏塔设计说明书

（一）由物料恒算可知：该精馏塔中的轻组分为DMC，重组分为糠醛。且

1.1工艺设计

F248.8Kmol/h，

XF0.40；D92.05Kmol/h，

XD0.997；

W156.74Kmol/h，XW0.04 （二） 由Aspen软件模拟可直接得出以下几个量：塔径D1.017m；理论塔板数NT16N；回流比R0.42；塔底温度153.3℃；塔顶温度90.3℃；进料温度

102℃；降液管截面积Af=0.1m3；降液管底隙的流速uo0.092m/s

（三） 塔效率的估算： Drickamer和Bradfor法 糠醛（A）：1160Kg/m3 m14413.5Kg/h DMC （B）：1070Kg/m3 m8898.92Kg/h 错误!未找到引用源。 aA

14413.50.62

14413.58898.92 aB1aA0.38

1LaAa3B 得出： ρL1124.07Kg/m 1160107014413.58898.9220.74m3/h

1124.07m14413.5错误!未找到引用源。 lA150Kmol/h

M96.09m8898.92lB98.8Kmol/h

M90.07 于是，进料流量：lhxAlA1500.6 lAlB15098.8lB98.80.4 lAlB15098.8xB利用Orrick-Erbar法可计算出：

塔内加料温度102℃下，糠醛黏度μ=0.295 DMC黏度μ=0.28 则 平均黏度 μμ0.6*0.2950.4*0.280.289mPa*s mxi所以 塔效率ET0.170.616lgμm0.170.616*lg0.2890.5151%

（四）塔和塔板主要工艺尺寸的设计： 塔高

根据表4-1初选板间距 HT0.40m

那么，塔的有效段高度依下式计算：

ZNT161HT*0.411.76 ET0.51塔径

塔径D=1.017m，经圆整后为1.20m

溢流装置与液体流量

塔式板的溢流装置包括溢流堰、降液管及受液盘。溢流装置的布置应考虑液流在塔板上的途径。一般根据塔径与液体流量，选取液流型式。由于该板式塔的

液体流径较长，塔板结构简单，直径小于2.2米，所以选取单流型。

降液管有圆形与弓形两类。为了充分利用塔内空间，提供较大的降液面积及

两相分离空间，我们选用弓形降液管。 1.溢流堰 a.堰长lW 单溢流型塔板堰长lW(0.6~0.8)D0.7D0.7*1.20.84

b.堰上液层高度hOW 由于

lH20.74lW32.07，查液流收缩系数计算图，得出E1.06 0.7；2lW.50.842.5D平直堰的hOWl22.842.8420.7423E(h)3*1.06*()0.025m 1000lW10000.84c.堰高hW

堰高与板上液层高度及堰上高度的关系如下：

hLhWhOW 式中 hL ---- 板上液层高度，m；

hOW ---- 堰上液层高度，m。

所以hWhLhOW0.060.0250.035m 2.降液管 降液管的宽度Wd与降液管的面积Af 已知

AfATlWDW0.7，查弓形降液管宽度与面积的关系图得：dD0.14，

0.0884，故Wd0.14D0.14*1.20.15

пAf0.0884*D20.0884*0.785*1.220.1m2

4由式子AfHtlsAfHtls计算液体在降液管中的停留时间以检验降液管面积，即

=0.1*0.4/(20.74/3600)=7.0>5s，符合要求

降液管的底隙高度ho

降液管底隙高度即降液管下端与塔间的距离，以ho表示。为保证良好的液封，又

不致使液流阻力太大，一般按下式计算：

hols lW*uo式中 uo----液体通过降液管底隙ho的流速，m/s。一般uo=0.07~0.25 m/s，不

易超过0.4m。该精馏塔中uo0.092m/s 液体流速：lslh20.745.67*103m/s 36003600ls5.67*103所以 ho不会引起堵0.1m 不小于0.02~0.025m，

lW*uo0.62*0.092塞。 3.受液盘及进口堰 一般情况下多采用平行受液盘。当塔采用平行受液盘时，为保证降液管的液封并

均布进入塔板的液流，也可设进口堰。 塔板设计 1.塔板布置

取边缘区宽度Wc0.04m，安定区宽度Ws0.07m

计算开孔面积

Aa2*(xR2x2п2xR)sin1180R2*(0.38*0.5620.3820.780m2180*0.562*sin10.38) 0.56D1.2(WdWs)(0.150.07)0.38m 22D1.20.040.56m RWc22其中 x2.筛孔与筛孔率 孔径do 筛孔的孔径do的选取与塔的操作性能要求、物系性质、塔板厚度、材质及加工

费用等有关。该塔板上物系的表面张力为正系统，易起泡沫，可采用do为5mm

的小孔径筛板。

筛板厚度

由于该工艺没有特殊要求，用一般碳钢即可满足要求。其厚度我们选为3mm.

孔中心距t 筛孔在筛板上一般按正三角形排列，其孔中心距t3.5do3.5*5.017.5mm

开孔率 当筛孔按正三角排列时，则开孔率Ao0.9070.9077.4% 22tAa(3.5)do筛孔数n

1158*1031158*103nAa*0.7802949 22t17.5每层板上的开孔面积Ao

AoAa0.074*0.7800.0577

（五）板式塔的结构与附属结构： 1.塔体结构

①塔顶空间 为利于出塔气体夹带的液滴沉降，此段远高于板间距（甚至高出一倍以上）。由

于HT0.4m，所以我们选用HD1.5m。

②塔底空间

由物料衡算可知：入料口处 糠醛m14413.5Kg/h,密度1160Kg/m3

DMCm8898.92Kg/h，密度1070Kg/m3

8898.9214413.53则 在塔底贮存5min时的液量：V*60*51.73m

1160*36001070*3600于是 HD1V4D21.731.53m

0.785*1.22

又因为塔底液面之最下层塔板之间要有1～2m,所以HDHD11.32.83m 经圆整得HD3.0m

③人孔 该精馏塔的实际塔板数有N=（16-1）/0.51=29.4=30块，我们不妨每6块塔板设一个人孔，在塔的有效高度内有5个人孔。再加上塔顶和塔底各有一个人孔共7

个。设人孔处的板间距为0.7m，进料口处板间距为0.6m。 人孔直径定为450mm，其伸出塔体的筒长为200mm，人孔中心的操作平台约为

900mm。

④实际塔高

HnnFnP1HTnFHFnpHPHDHB30151*0.41*0.65*0.71.5317.8m

2.塔板结构 由于塔径超过800～900mm，且根据刚度、安装、检修等要求，需将塔板分成数

块通过人孔送入塔内。针对实际塔径，我们通常将塔分成3块。 3.精馏塔的附属设备 精馏塔的附属设备包括以下几部分：蒸汽冷凝器、产品冷却器、再沸器（蒸馏釜）、原料预热器、它的连接管。高位槽及泵等，这些均可结合化工原理教材或化工手册，并根据我们的物料衡算与热量衡算进行选型与设计。而且它们的选型还与实际情况、经济条件有关。 4.筛板的流体力学验算

气体通过筛板压降相当的液柱高度hp：hphchlh

（1）干板压降相当的液柱高度hc：依do/5/31.67查干筛孔的流量系数图的co0.84，液相密度

l=1124.07Kg/

m3

，气相密度

v=PM/RT=(101*(96.09+90.07)/2)/(8.314*(90.3+273.1))=3.11Kg/m3 v=92.05+38.66=130.71/2)/3600*3.11=1.086

，

vs=vM/(3600

v)=(130.71*(90.06+90.07）

气体通过筛孔的气速u0hc0.051*(vs1.08620.22m/s0.05370.0537，则

uo2v20.2223.11)()0.051*()*()0.082m col0.841124.07（2）气流穿过板上液层压降相当的液柱高度hl：

uavs1.0861.053m/s，Fauav1.503*3.11^0.51.857AtAf0.1/0.08840.1由充气系数o与Fa的关联图可查取板上液层充气系数o为0.57，依式

hlo*hlo*(hwhow)0.57*0.060.0342m

（3）克服液体表面张力压降相当的液柱高度h

44*25.3*103h0.00184m

lgdo1124.07*9.81*0.005故hp=0.082+0.0342+0.00184=0.118m

单板压降pphplg0.118*1124.07*9.811.3kpa1.5kpa（设计允许值） 2.雾沫夹带量的验算

ev5.7*106ua5.7*1061.0533.23.2()*()0.022kg液/kg气0.1kg液/kg气Hthf25.3*1030.40.15式中hfhl/0.42.5hl2.5*0.060.15故在设计负荷下不会发生过量雾沫夹带。 3.漏液的验算

uow4.4co(0.00560.13hlh)l/v4.4*0.84*(0.00560.13*0.060.00184)*1124.07/3.11 7.55m/suo20.222.671.5 uow7.55筛板的稳定性系数k故在设计条件下不会过量漏液。 4.液泛验算

为防止降液管液泛的发生，应该使降液管中清夜高度hd(Hthw)

依式子

Hdhphlhd计算出

Hd

。

Ls25.76*1032hd0.153()0.153*()0.00132mlwho0.62*0.1Hd0.1180.060.001320.179m取0.5,则(Hthw)0.5*(0.40.035)0.217m故Hd(Hthw),在设计负荷下不会液泛根据以上塔板的各项流体力学验算，可以认为精馏塔塔径及各个工艺尺寸是合适的。

工艺设计结果汇总

理论塔板数 16 实际塔板数 30 塔效率 51 % 际塔高 17.8m 液流型 塔径 1.2m 实 单流行 板 间距 0.4m 降液管形状 堰长 0.84m 弓形 边 缘区 堰高 0.025m 0.04m 降液管截面 0.1m2

积 安 定区宽度 0.07m 降液管宽度 开孔区面积 0.780m2 0.15m 板 厚 3mm 降液管底细 0.1m 筛孔直径 5mm 高度 筛孔数 开孔率 孔中心距 17.5mm 2949 7.4% 塔底空间 每层板上的开0.0577m塔顶空间 1.5m 3.0m 孔面积 2

1.2精馏塔设备设计结果

设备强度计算采用sw6软件设计 内 件 及 偏 心 载 荷 kg/m3 1000 介 质 密 度 塔 釜 液 面 离 焊 接 接 Mm 3000 头 的 高 度 2 3 4 5 塔 板 分 段 数 1 塔 板 型 式 筛

板 塔 板 层 数 30 每 层 塔 板 上 积 mm 50 液 厚 度 最 高 一 层 塔 板 mm 高 度

28100

最 低 一 层 塔 板 mm 高 度 4000 2 3 4 5 填 料 分 段 数 1 填 料 顶 部 高 度 mm 填 料 底 部 高 度 mm kg/m3 填 料 密 度 2 3 4 5 集 中 载 荷 数 1 Kg 集 中 载 荷 集 中 载 荷 高 度 mm

集 中 载 荷 中 心 mm 至 容 器 中 心线 距 离 塔 器 附 件 及 基 础 本 风 压 N/m2 塔 器 附 件 质 量 1.2 基 计 算 系 数

350 mm 基 础 高 度 0 温 层 密 度 kg/m3 塔 器 保 温 层 厚 mm 100 保 度 400

火 层 密 度 kg/m3 0 裙 座 防 火 层 厚 mm 0 防 度 大 管 线 外 径 mm 管 线 保 温 层 厚 mm 100 最度 400 笼 式 扶 梯 与 最 大 管 90 线 的 相 对 位 置 地 土 粗 糙 度 B 场 地 土 类 型 I 场类 别 地 震 设 防 烈 度 7度设 计 地 震 分 组 第二组

(0.15g) 阻 尼 系 数 0.01 地震影响系数最大值 0.12 max 台 宽 度 Mm 100 塔 器 上 平 台 总 9 平 个 数 器 上 最 低 平 Mm 塔 器 上 最 高 平 Mm 27500 塔台 高 度 台 高 度 2000

裙 座 裙 座 结 构 形 式 圆筒形 裙 座 底 部 截 面 mm 内 径 裙裙 座 与 壳 体 连 对接 座 高 度 mm 接 形 式 Q235-B 裙 座 设 计 温 度 ℃裙 座 材 料 名 称 裙 座 名 义 厚 mm 裙 座 腐 蚀 裕 量 Mm 1 100 12 200 1196

度 裙 座 材 料 许 用 Mpa 113 应 力 裙座与筒体连接段的 裙座与筒体连接段Mpa 材料 裙座与筒体连接段长mm 度 座 较 大 孔 中 mm 裙 座 上 同 一 高 度 处 1 裙较 大 孔 个 数 裙 座 上 较 大 孔 mm 引 出 管 内 径（或 宽 度） 50 裙座上较大孔引出管mm 1长度 地 脚 螺 栓 及 地 脚 螺 栓 座 脚 螺 栓 材 料 Mpa 147 地 脚 螺 栓 材 料 Q235 地名 称 许 用 应 力 心 高 度 450 裙 座 上 较 大 孔 mm 引 出 管 厚 度 10 1000

在设计温度下许用 应力 注：以 下 设 计 参 数 均 参 照 HG20652-1998 表 5.2.10-1 并 计 算 确 定 脚 螺 栓 公 称 mm 地 脚 螺 栓 个 数 16 地直 径 邻 筋 板 最 大 mm 全 部 筋 板 块 数 24 相外 侧 间 距 筋 板 内 侧 间 距 m m 筋 板 厚 度 m m 248.588 42

90 20 筋 板 宽 度 mm 140 60

盖 板 类 型 整块 盖 板 上 地 脚 螺 mm 栓 孔 直 径 盖 板 厚 度 m m 30 盖 板 宽 度 mm 0 45

垫 板 有 垫 板 上 地 脚 螺 mm 栓 孔 直 径

垫 板 厚 度 m m 基 础 环 板 外 径 m m 基 础 环 板 名 义 mm 厚 度 18 垫 板 宽 度 mm 90 1418 基 础 环 板 内 径 mm 998 30

计 算 结 果 容 器 壳 体 强 度 计 算 元 件 名 称 压 力 设 计 直 立 容 器 许 用 内 压 许 用 压 名 义 厚 度 校 核 (MPa) 外(mm) 取 用 厚 度 (mm) 1.308 下 封 头 10 10 1.304 第 1 段 圆筒 10 10 第 1段 变径段 第 2段 圆筒 第 2段 变径段 第 3 段 圆筒 第 3段 变径段 第 4 段 圆筒 第 4 段 变径段 第 5 段 圆筒 第 5 段 变径段 第 6 段 圆筒 第 6 段 变径段 第 7 段 圆筒 第 7 段 变径段 第 8 段 圆筒 第 8段 变径段

(MPa) 第 9 段 圆 筒 第 9 段 变径段 第 10 段 圆筒 上 封 头 10 10 1.308 裙 座 名 义 厚 度 取 用 厚 度

(mm) (mm) 12 12

风 载 及 地 震 载 荷 0－0 A －A 裙 座与筒1－1(筒体) 1－1(下封2－2 3 －3

体连接段 头) 操 作 质 量 m0m01m02m03m04m05mame 27523.1 27054.1 27275.3 27275.3 最 小 质 量 m0m010.2m02m03m04mame 17403.4 16934.4 17155.6 17155.6 液 压 试 验 时 质 量 52432.7 51963.7 20461.2 20461.2

II风 弯 矩 MwPili/2Pi1(lili1/2)Pi2(lili1li2/2)... 6.035e+08 5.687e+08 5.965e+08 5.965e+08

IIMca (I) Mca(2/T1)2YT1mk(hkh)k1(h)

kin Mca (II) IIMca(2/T2)2YT2mk(hkh)k2(h) kin

顺风向弯矩 II Mcw

IIII2II2组合风 弯 矩 Mewmax(Mw,(Mca)(Mcw)) 6.035e+08 5.687e+08 5.965e+08 5.965e+08

II地 震 弯 矩 MEF1k(hkh) 注:计及高振型时,此项按B.24计算

kin1.464e+08 1.371e+08 1.445e+08 1.445e+08 偏 心 弯 矩 Memegle 0 0 0 0 最大弯矩 需计算横风向弯矩时 IIIIIIMmaxmax(MewMe,ME0.25MwMe)

6.035e+08 5.687e+08 5.965e+08 5.965e+08

垂 直 地 震 力 FvimihiFv00/mkhk(i1,2,..,n)

k1n0 0 0 0 应 力 计 算

11PcDi/4ei

3.66 3 .66

II12(m0gFvII)/Diei

7.05 7.27 8.66 8 .66

II134Mmax/Di2ei

52.66 54.63 64.32 6 4.32

II22(m0gFvII)/Diei

5.44 5 .44

31PTDi/4ei

4.57 4 .57

II32mTg/Diei

13.42 13.95 6.49 6 .49

II334(0.3MwMe)/Di2ei

15.80 16.39 19.29 1 9.29 [ ]t 113.00 113.00 113.00 113.00 B

129.55 129.55 121.97 1 28.86

组合应力校核 A1123 (内压),或 23 (外压)

59.32 59.32 许 用 值

67.80 67.80

A223(内压),或 123 (外压)

59.71 61.89 69.76 69.76 许 用 值 155.46 155.46 135.60 135.60

A3123

17.37 17.37 许 用 值 211.50 211.50

A423

29.22 30.34 25.79 25.79

许 用 值 129.55 129.55 146.37 154.64

(pT9.81Hw)(Diei)/2ei

9 .21 9.21 许 用 值 211.50 211.50 校 核 结 果 合格合格 合格 合格 注 1: ij 中 i 和 j 的 意 义 如 下 i=1 操 作 工 况 j=1 设 计 压 力 或 试 验 压 力 下 引 起 的 轴 向 应 力（ 拉 ） i=2 检 修 工 况 j=2 重 力 及 垂 直 地 震 力 引 起 的 轴 向 应 力（ 压 ） i=3 液 压 试 验 工 况 j=3 弯 矩 引 起 的 轴 向 应 力（ 拉 或 压 ） [ ]t 设 计 温 度 下 材 料 许 用 应 力 B 设 计 温 度 下 轴 向 稳 定 的 应 力 许 用 值

注 2: A1: 轴 向 最 大 组 合 拉 应 力 A2: 轴 向 最 大 组 合 压 应 力 A3: 液 压 试 验 时 轴 向 最 大 组 合 拉 应 力 A4: 液 压 试 验 时 轴 向 最 大 组 合 压 应 力 : 试 验 压 力 引 起 的 周 向 应 力 注 3: 单 位 如 下 质 量: kg 力:N 弯 矩: N mm 应 力: Mpa

附录二：换热器设计说明书

2.1 工艺设计

1.确定生产任务 （1）生产任务：需将流量92.05kmol/h= 8293.9kg/h的DMC由90℃冷却到25℃，压力为0.7MPa；冷却介质采用地下水，压力为0.4MPa，冷却水入口温度为20℃，

出口温度为45℃。

（2）流动空间及流速的确定 由于冷却水容易结垢，为便于清洗，应使循环水走管程，DMC走壳程。选用25*2.5的碳钢管，管内流速取ui0.5m/s

2.确定物性数据

定性温度：可取流体进出口温度的平均值 壳程DMC的定性温度为T（9025）/2  57.5℃

管程水的定性温度为t（2045)32.5℃

根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据

冷却水在32.5℃下的物性数据（数据来源于化学工程手册第一篇）： 密度 ρi=994 kg/m3

定压比热容 Cpi=4.17kJ/(kg·℃) 导热系数 λi=0.621 W/(m·℃)

粘度 μi=0.000764 Pa·s DMC在50℃下的有关物性数据如下(数据由化工数据书上相应公式计算而得): 密度 ρo=1017kg/m3

定压比热容 Cpo=1.81 kJ/(kg·℃)

导热系数 λo=0.206 W/(m·℃)

粘度 μo=0.000464Pa·s

3．计算总传热系数

（1）热流量

Qo=WocpoΔto=8293.9×1.81×(90-25)=975777kJ/h=271(kW)

（2）平均传热温差

‘tmt1t2(9045)(2520)18.2(℃) t19045lnln2520t2（3）冷却水用量

miQO9757779360kg/hCPiti4.17*(4520)

（4）总传热系数K

管程传热系数

Rediuiii994*0.02*0.513010.5100000.000764

idiuii0.8Cpii0.4i0.023()()diii0.6214.17*103*0.0007640.40.80.023**13010.5*()26870.0200.621

壳程传热系数

假设壳程的传热系数αo=2300 W/(m2·℃)； 污垢热阻Rsi=0.000181 m2·℃/W , Rso=0.000213m2·℃/W 管壁的导热系数λ=50.6 W/(m·℃)

10.0250.0250.0025*0.02510.000181*0.0002132687*0.0200.02050.6*0.02252300

=717.3 W/(m·℃)

计算传热面积

'Q271*103S20.76m2Ktm717.3*18.2

考虑 18％的面积裕度，S=1.18×S′=1.18×20.76=24.5(m2)。

5．工艺结构尺寸

（1）管径和管内流速

选用ф25×2.5传热管(碳钢)，取管内流速ui=0.5m/s。

（2）管程数和传热管数

依据传热管内径和流速确定单程传热管数

nsV42diui9360/(994*3600)16.6617根20.785*0.02*0.5

S24.518.4(m)dons3.14*0.025*17

按单程管计算，所需的传热管长度为L按单管程设计，传热管过长，宜采用多管程结构。现取传热管长L=6m，则该换热器管程数为NPL18.43.14(管程) l6传热管总根数 N=17×4=68(根)

（3）平均传热温差校正及壳程数

平均传热温差校正系数

90252.645204520P0.369020 R按双壳程，四管程结构，温差校正系数应查有关图表。可得φΔt=0.87 平均传热温差Δtm=φΔtΔt'm=0.87×18.2=15.8(℃)

（4）传热管排列和分程方法 采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。取管

心距t=1.25 d0，则 t=1.25×25=31.25≈32(mm)

横过管束中心线的管数nc1.19N1.19689.810(根)

（5）壳体内径

采用多管程结构，取管板利用率η＝0.6，则壳体内径为

D1.05tN/1.05*3268/0.6357.7(mm)

圆整可取D＝400mm

（6）折流板 采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的20％，则切去的圆缺高

度为h＝0.20×400＝80(mm)

取折流板间距B＝0.3D，则B＝0.3×400＝120(mm) 取200 mm

折流板数 NB=传热管长/折流板间距-1=6000/200-1=29(块)

折流板圆缺面水平装配。

（7）接管

壳程流体进出口接管：取接管内油品流速为 u＝1.0 m/s，则接管内径为

D14Vu4*8293.9/(3600*1017)0.049m3.14*1.2

取标准管径为50 mm。

管程流体进出口接管：取接管内循环水流速 u＝1.5 m/s，则接管内径为

D24*9360/(3600*994)0.047m3.14*1.5

取标准管径为50 mm

6.换热器核算

（1）热量核算

①壳程对流传热系数 对圆缺形折流板，可采用凯恩公式

当量直径，由正三角形排列得

壳程流通截面积

BD(1SOdo0.025)0.06*0.4*(1)t0.0320.0052m2 22壳程流体流速及其雷诺数分别为

uoRe8293.9/(3600*1017)0.44(m/s)0.0052

diuiii1017*0.44*0.02192880.000464

普兰特准数

PrCP1.81*0.000464*1034.10.206

粘度校正 (0.140.0004640.14)()0.93w0.000764

o0.36*0.206℃) *192880.55*4.11/3*0.931489W/(m2·0.020②管程对流传热系数

管程流通截面积Si4dins0.785*0.022*170.0053(m2)

2管程流体流速

ui9360/(3600*994)0.49m/s0.0035du994*0.49*0.02Reiiii12750i0.000764

CP普兰特准数Pr4.17*0.000764*1035.130.621

i0.0230.023*idiuii0.8Cpii0.4()()diii0.621*125700.8*5.130.42643.90.020W/(m2·℃)

③传热系数K

1K0.0250.0250.0025*0.02510.000181*0.0002132643.9*0.0200.02050.6*0.02251489593W/m*k ④传热面积S

Q271*103S28.9m2Ktm593*15.8 该换热器的实际传热面积Sp

SpdolN3.14*0.025*6*6832m2

该换热器的面积裕度为

HSPS3228.9*100%10.7%S28.9

传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。

（2）换热器内流体的流动阻力

①管程流动阻力

∑ΔPi=(ΔP1+ΔP2)FtNsNp

Ns=2, Np=4, Ft=1.5

由Re＝12750，传热管相对粗糙度0.01/20＝0.005，查莫狄图得λi＝0.032 流速ui＝0.49 m/s，ρ＝994 kg/m3，所以

6994*0.492P10.032**1145.6Pa0.022

994*0.492P23*358Pa2

iP(1145.6358)*2*1.5*418043.2Pa

管程流动阻力在允许范围之内。

②壳程阻力

∑ΔPo=(ΔP′1+ΔP′2)FtNs

Ns＝2，Ft＝l.15

流体流经管束的阻力

P1Ffonc(NB1)'u2o20.228F0.5,fo5.0*Reo'5.0*125700.2280.58nc10,NB29,u00.44m/s1017*0.442P10.5*0.58*10*（291）*8564.8Pa2 2Bu2oP2N（)B3.5D2B0.12m，D0.4m'流体流过折流板缺口的阻力

2*0.121017*0.442P229*(3.5)*8279.2Pa0.42

'总阻力∑ΔPo＝8564.8+8279.2=16844(Pa)

壳程流动阻力也比较适宜。 7换热器主要结构尺寸和计算结果

换热器主要结构尺寸和计算结果见下表。

换热器工艺设计结果

换热器形式：固定管板式 换热面积（m2）:32 工艺参数 名称 管程 壳程 物料名称 冷却水 DMC 操作压力，Mpa 0.4 0.7 90/25 操作温度，℃ 20/45

8293.9 流量，kg/h 9360 流体密度，kg/m3 994 1017 流速，m/s 0.49 0.44 传热量，kW 271 总传热系数，W/m2·K 593 1489 传热系数，W/m2·K 2643.9 0.000213 污垢系数，m2·K/W 0.000181 0.0082792 阻力降，Mpa 0.0180432 程数 4 2 68 管长管子规格 ф25×2.5 管数 mm:6000 管间距，mm 32 排列方式 正三角形 折流板型式 上下 间距 120mm 切口高度 80mm 壳体内径mm 400 保温层厚度，mm 10

2.2换热器设备计算书

固定管板换热器设计计算 设 计 计 算 条 件 壳 程 管 程 MPa 设计压力 0.75 .43 M 设 计压力 0ps C 设计温度 70 C 设计温度 4 0 Pts 管箱圆筒内径400 m 壳程圆筒内径 400 Mm 材料名称 Q 235-B 材料名称 Q 235-B m 简 图

前端管箱筒体计算 计算条件 筒体简图 计算压力 Pc 0.43 Mpa 设计温度 t 40.00 C 内径 Di 400.00 mm 材料 Q235-B ( 板材 ) 试验温度许用应力 113.00 Mpa 计 温 度许用应力 113.00 Mpa 设 验 温t 度下屈服点 235.00 Mpa 试 s 钢板负偏差 C1 0.80 mm 腐蚀裕量 C2 2.00 mm 焊接接头系数 0.85 厚度及重量计算 计算厚度 = PcDi2[]tPcmm

= 0.90 mm 有效厚度 e = n - C1- C2= 5.20 名义厚度 n = 8.00 mm 重量 16.10 Kg 压力试验时应力校核

压力试验类型 液压试验 试验压力值 PT = 1.25P [][]t = 0.5400 (或由用户输入) Mpa

压力试验允许通过 T 0.90 s = 211.50 Mpa 的应力水平 T 试验压力下 T = pT.(Die) = 24.75 Mpa 2e.圆筒的应力 校核条件 T T 校核结果 合格 压力及应力计算 最大允许工作压力 [Pw]= 设计温度下计算应力 t = 2e[]t(Die) = 2.46525 Mpa Mpa

= 16.75 Pc(Die)2e t 96.05 Mpa 校核条件 t ≥ t 结论 筒体名义厚度大于或等于 GB151中规定的最小厚度7.00mm,合格

前端管箱封头计算 计算条件 椭圆封头简图 计算压力 Pc 0.43 Mpa 设计温度 t 40.00 C 内径 Di 400.00 Mm 曲面高度 hi 100.00 mm 材料 Q235-B (板材)

设计温度许用应力 113.00 Mpa

t 试验温度许用应力 113.00 Mpa 钢板负偏差 C1 0.80 mm 腐蚀裕量 C2 2.00 mm

焊接接头系数 0.85 厚度及重量计算 形状系数 K = 计算厚度 = 1Di262hiKPcDi2[]0.5Pct2 = 1.0000 = 0.90 mm 有效厚度 e = n - C1- C2= 5.20 mm m 最小厚度 min = 3.00 m 名义厚度 n = 8.00 Mm 结论 满足最小厚度要求 重量 13.07 Kg 压 力 计 算 Mpa 最大允许工作压力 2[]te [Pw]= KDi0.5e= 2.48117 结论 合格

后端管箱筒体计算 计算条件 筒体简图 计算压力 Pc 0.43 Mpa 设计温度 t 40.00 C 内径 Di 400.00 Mm 材料 Q235-B ( 板材 ) 试验温度许用应力 113.00 Mpa 设计温度许用应力 113.00 Mpa t 试验温度下屈服点 235.00 Mpa s 钢板负偏差 C1 0.80 Mm 腐蚀裕量 C2 2.00 mm

焊接接头系数 0.85 厚度及重量计算 计算厚度 = PcDi2[]tPcmm = 0.90 mm 有效厚度 e = n - C1- C2= 5.20 名义厚度 n = 8.00 mm 16.10 Kg 重量 压力试验时应力校核 压力试验类型 液压试验 试验压力值 P T = 1.25P 压力试验允许通过 [][]t = 0.5400 (或由用户输入) MPa T 0.90 s = 211.50 MPa 的应力水平 T 试验压力下 T = pT.(Die) = 24.75 MPa 2e.圆筒的应力 校核条件 T T 校核结果 合格 压力及应力计算 最大允许工作压力 [Pw]= 设计温度下计算应 t = 力

2e[]t(Die) = 2.46525 Mpa Mpa

= 16.75 Pc(Die)2e t 96.05 Mpa 校核条件 t ≥ t 结论 筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度7.00mm,合格

后端管箱封头计算 计算条件 椭圆封头简图 Mpa 计算压力 Pc 0.43 设计温度 t 40.00 C Mm 内径 Di 400.00 mm 曲面高度 hi 100.00

材料 Q235-B (板材) 设计温度许用应力 113.00 Mpa t 试验温度许用应力 113.00 Mpa mm 钢板负偏差 C1 0.80 mm 腐蚀裕量 C2 2.00

焊接接头系数 0.85 厚度及重量计算 形状系数 K = 1Di262hi2 = 1.0000

计算厚度 = KPcDi2[]t0.5Pc = 0.90 mm 有效厚度 e = n - C1- C2= 5.20 Mm m 最小厚度 min = 3.00 m 名义厚度 n = 8.00 mm 结论 满足最小厚度要求 重量 13.07 Kg 压 力 计 算 Mpa 最大允许工作压力 2[]te [Pw]= KDi0.5e= 2.48117 结论 合格 壳程圆筒计算 计算条件 筒体简图 计算压力 Pc 0.75 Mpa 设计温度 t 70.00 C 内径 Di 400.00 mm 材料 Q235-B ( 板材 ) 试验温度许用应力 113.00 Mpa 计 温 度许用应力 113.00 Mpa 设 验 温t 度下屈服点 235.00 Mpa 试 s 钢板负偏差 C1 0.80 mm 腐蚀裕量 C2 2.00 mm 焊接接头系数 0.85 厚度及重量计算 计算厚度 = PcDi2[]tPcmm = 1.57 有效厚度 e = n - C1- C2= 5.20 mm

名义厚度 n = 8.00 mm 重量 482.96 Kg 压力试验时应力校核 压力试验类型 液压试验 试验压力值 PT = 1.25P [][]t = 0.9400 (或由用户输入) Mpa

压力试验允许通过 T 0.90 s = 211.50 Mpa 的应力水平 T 试验压力下 T = pT.(Die) = 43.09 Mpa 2e.圆筒的应力 校核条件 T T 校核结果 合格 压力及应力计算 最大允许工作压力 [Pw]= 设计温度下计算应力 t = 2e[]t(Die) = 2.46525 Mpa Mpa

= 29.22 Pc(Die)2e t 96.05 Mpa 校核条件 t ≥ t 结论 筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度7.00mm,合格

不带法兰固定式管板计算(b) 设 计 计 算 条 件 简 图 设计压力 Mpa Ps 0.75  设计温度 t 70 C  平均金属温度 C ts 40  装配温度 C t0 15 壳 Q235-B 材料名称 程 t113 Mpa 设计温度下许用应力 圆 平均金属温度下弹性模量1.918e+Mpa 筒 s 05 平均金属温度下热膨胀系1.105e-mm/mm

 C 数s 05 mm 壳程圆筒内径 Di 400 mm 壳 程 圆 筒 名 义 厚 度 s 8 mm 壳 程 圆 筒 有 效 厚 度 e 5.2 壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 Di2 1 .257e+05 mm2 mm2 壳程圆筒金属横截面积 As= s ( DI+ n ) 6619 0.43 Mpa 管设计压力Pt 箱圆筒  C 设计温度 tt 40 材料名称 Q235-B 设计温度下弹性模量Eh 1.918e+05 Mpa

Mm 管箱圆筒名义厚度h 8 管箱圆筒有效厚度he 5.2 mm 换 材料名称 20(GB8163) 热 管子平均温度 t 30  C 管 t Mpa 设计温度下管子材料许用应力 t 130 229.4 Mpa 设计温度下管子材料屈服应力 st Mpa 设计温度下管子材料弹性模量 Ett 1.914e+05

1.919e+05 Mpa 平均金属温度下管子材料弹性模量 Et 平均金属温度下管子材料热膨胀系数t 1.098e-05 mm/mmC 管子外径 d 25 mm mm 管子壁厚t 2.5 管子根数 n 44 换热管中心 S 32 mm 一根管子金属横截面积at(dt)176.7 mm2 mm 换热管长度 L1 6000 mm 换热管有效长度(两管板内侧间距) L 5924 管束模数 Kt=Etna/LDi 629.6 管子回转半径 i0.25d2(d2t)2 8.004 Mpa mm mm 100 换 管子受压失稳当量长度 lcr 热 系数 Cr =2Et/tts管 128.3

比值 lcri 12.49 管子稳定许用压应力 (Crlcri) []cr=2Et2(lcri)2 Mpa 109.1 Mpa tlcri管子稳定许用压应力 (Crlcr) []cr=s1i22Cr 材 料名称 Q235-B

设计温度 tp管 70 C

t设计温度下许用应力 r 113 Mpa t1.914e+Mpa 设计温度下弹性模量 Ep 05 板 4 mm 管板腐蚀裕量 C2 mm 管板输入厚度 n 38 管板计算厚度  30.9 mm mm2 隔板槽面积 (包括拉杆和假管区面积)Ad 3771 管板强度削弱系数 0.4 管板刚度削弱系数  0.4 t 管子加强系数 K21.318DiEtna/Ep L , K = 2.36 管板和管子连接型式 焊接

管板和管子胀接(焊接)高度 l 3.5 mm 胀接许用拉脱应力[q] Mpa 焊接许用拉脱应力[q] 65 Mpa 材料名称 管箱法兰厚度 \" 0 mm f 比值 h/Di 0.013 管\"0

箱比值 f/Di 法系数 (查<>图25) C\"0.00786

兰 8 0.00030 系数 (查<>图26) \" 79 旋转刚度 Kf\"1Eh\"12 4.921 Mpa

材料名称 Q235-B 壳体法兰厚度 'f0 m m m 管板延长部分凸缘外直径 Df 0 m管板延长部分凸缘宽度 壳体法兰 bf(DfDi)/2 m 0 m' 比值 比值 s/Di 0.013 /Di 0 f 系数C'(按 s /Di , f”/Di ) 查<>图25) 0.0078 系数 (查<>图26) ` 0.0003

68

079 旋转刚度 2'f1' Kf[12DibfDi2Ef 'bfE' ] s34.921 Mpa

旋转刚度( c型结构 Kf\"0) Mpa KfKf'Kf\" 9.841 Kf4Kt旋转刚度无量纲参数 系Kf~0.0122

8 N /mm 数膨胀节总体轴向刚度 Kex 计~ 管板第一弯矩系数m1,(按K,Kf查<>图27) 0.1061 算 1系数 m~3.661

KKf ~ 系数(按KtKf查<>图29) G2 1.568

换热管束与不带膨胀节壳体刚度之± QEtnaEsAs 1.175

换热管束与带膨胀节壳体刚度之比 QexEtna(EsAsKexL)EsAsKexL 管板第二弯矩系数m2,按K,Q(或Qex)查<>2.958 图28(a)或(b) 管板开孔后面积AlA- 0.25 nd2 1.041e 管板参管板布管区面积 4.279e (三角形布管) At0.866nS2Ad AtnS2Ad mm2

+05 mm2 +04 数 (正方形布管) Mm 管板布管区当量直径 Dt4At/ 233.4 系数 Al/A 0.8281 系数 na/Al 0.0747 系数系数 计算 s0.40.6(1Q)

2  1.976 t0.4(1)0.6系数 (带膨胀节时Qex代替Q) (1Q) 2.574 管板布管区当量直径与壳体内径之比 tDt/Di 0.5835

管板周边不布管区无量纲宽度 k=K (1t) 0.9827

仅有壳程压力Ps作用下的危险组合工况 (Pt = 0) 不计温差应力 计温差应力 换热管与壳程圆筒热膨胀变 0.0 -0.0001116 形差 =t(tt-t0)-s(ts-t0)

0.75 Mpa 当量压力组合 PcPs 0.75 有效压力组 Mpa 合 1.482 -0.1173 PasPsEt 0.005901 Mpa 边界效应压力组合PbC' Ps 0.005901 边界效应压力组合系数 0.004808 -0.06077 Mb~PbPa MMb ~~管板边缘力矩系数 0.004808 -0.06077

~ -0.2225 管板边缘剪力系数 M 0.0176 管板总弯矩系数 0.1554 -0.7102 mm1m21 系数G1e仅用于 m0时 0.07903 0.3612 G1e3mK 系数G1i 当m0时,按 K 和 m 查图31(a)实0.7027 1.587 线 当m0时,按 K 和 m 查图31(b) 系数G1 0.7021 1.587 m> 0, G1=max(G1e,G1i), m< 0, G1=G1i 管板径向应 力系数 带膨胀节Q0.06509 0.1124

~r1(1)G14QG2= =0.01832 -0.06396 为Qex 管板布管区~'r

周边 3 处径向应力系数 管板布管区 周边 处剪切应力m(1)4K(QG2) 0.09272 0.07084

~p= 计算值 许用值 计算值 许用值 系数 管板~114QG2径向2应力 33.47 t Mpa 1.5 tr 4.573 3 r =169.5 =339 DrrPai t 3 t Mpa 管板布管区周边处径向应力 1.5 r r Dri'r~'Pa2-13.31 2.444 =169.5 =339 t 1.5 管板布管区周边剪切应力 0.5 r pPakk21(2m)m2m Mpa p~Di2.149 =56.5  -0.1299  tr =169.5

换t热管轴向应 t= 3 力 tMpa G2Q1PPcQG2a  t= t130 -1.152 11.08 390 cr= 109.1 cr= 109.1 壳程圆筒轴向应力 8.641 tc-0.522t3cMpa 3

cA(1)PAs(QG2)a = 96.05 [q]= = 288.1 换热管与管板连接拉脱应力 q 0.7403 7.126 3[q] 焊Mpa 接 [q]胀接 195 a=tdl 65 仅有壳程压力Pt作用下的危险组合工况 (Ps = 0) 不计温差应力 计温差应力 换热管与壳程圆筒热膨胀变形差

=t(tt-t0)-s(ts-t0) 0.0 -0.0001116 -0.4621 M pa 当量压力组合PcPt(1) -0.4621 有效压力组 M pa 合 -1.107 -2.706 PatPtEt边界效应 压力组 M pa 合-0.003383 -0.003383 Pb015.C'Pt085.C\"Pt .00151 边界效应压力组合系数 0.003691 0 ~~ 0 .00151 管板边缘力矩系数 MMb 0.003691 ~ 0 .005528 管板边缘剪力系数M 0.01352 Mb~PbPa管板总弯矩系数 mm1m20.1441 0 .1218 1 .06191 系数G1e仅用于 m0时 0.07328 0G1e3mK

系数G1i 当m0时,按 K 和 m 查图31(a)0.7112 0.728 实线

当m0时,按 K 和 m 查图31(b) 0.7281 系数G1 0.71 m>0, G1=max(G1e,G1i); m<0, G1=G1i ~0.06556 0 .06671 管板径向应力系 r= 数 带膨胀节Q为Qex ~管板布管区周边 =3m(1)'r处径向应力系数 ~p0.01692 0 .01418

4K(QG2) 0.09234 0 .09162 管板布管区周边 =1处剪切应力系数 14QG2

计算值 许用值 计算值 许用值 1.5 t62.62 3 tMpa 管板径向应力 25.17 r r DrrPai~2=169.5 =339 3 tMpa 管板布管区周边处径向 1.5 r 应Dr'ri~'Pa2 25.91 力10.16 =169.5 =339 kk21m2m(2m) t 1.5 tMpa 管板布管区周边剪切应 0.5 r r -1.598 -3.877 力 =56.5 =169.5 pPap~Di

t= Mpa 换热管轴向应力  t= 3 tttG2Q1PPcQG2a 130 390 2.196 14.43 cr= cr= 109.1 109.1 t= 3 tc= Mpa 壳程圆筒轴向应力  c1.736 -7.427 96.05 288.1 3[q] 焊接 MPa 换热管与管板连接拉脱 [q]= 1.412 65 9.278 [q] 胀接 ta应力 q =dl 195 计算结果 管 板名义38 mm 厚度n 管板校核通过

附录三：设备一览表

塔 类 设 备

设备设备名称 类型 规格 材质 操 作条件 重 量 位号 压 力 温 t

Kpa 度℃ T10MC精馏塔 板 式1000*18000* 中低压塔顶108.5 68 6.5 1 塔 25 碳钢 塔底 122.9 85 进料114.2 75 T20DMC精馏板式1000*24000* 中低压塔顶109.265 8.5 2 1 塔 塔 25 碳钢 塔底 135.6 78 进料120.2 70 T20DMC精馏板式1200*28000* 中低压塔顶106.3 98 10.23 2 塔 5 塔 25 碳钢 塔底 130.0 128 进料109.0 109

设备设备名称 类型 规格 材质 操作条件 填料 重 位号 压力温度℃ Kpa T10量 t

碳钢 120.0 80 ～60 沸石脱甲醇塔 填料塔 1000*10000*12 3.5

2

T20 101.3 50 ～20 催催化剂再填料塔 900*9000*10 碳钢 化2.5

剂 1 生塔

反 应 器 设 备

设备 设备 规格型号 结构 材质 重 容 位号 名称 直 径*高*厚度类型 mm R10操作条件

量 积 压力 温度 介质

Mpa ℃ 搅 拌釜 碳 常压 145 素MC反 3000*4500*25 钢 15 30 尿甲醇

3000*4500*25 搅 拌釜 碳 钢 15 30 常压 170 、 MC甲醇 1 应釜R10DMC2 应反釜

容 器 设 备

设备设备 类 材质 规格 重量 容 操作条件

介质

位号 名称 型 /吨 积 压力 温m3 Mpa 度 ℃ V101 气圆氮 .2 20 氮 气 中压 1储 罐 顶 碳钢 V102 醇尖甲

100 0 .1 20 甲 醇 低压 5000*5000*4 4.8 储 罐 顶 碳钢 V103 合平混 22.2 900 0 .1 20 氮 气甲醇 低压 1000*10000*6 罐 式 碳钢 V104 MC 立 1.3 18 0 .1 140 M C反应低压 3000*3000*4 釜塔底液

精馏式 碳钢 塔出料缓冲罐 V105 MC 立 7 0 .1 70 M C精馏低压2000*2000*4 0.8 塔出料

缓冲 式 碳钢 罐 V201 DMC 立 28 1 .2 170 D MC中压2600*4000*4 2.2 反反应式 碳钢 釜出料缓冲罐 V203 间立中罐 V204 DMC 应釜塔顶冷凝 液

7 0 .1 20 糠 醛 低压2000*2000*4 0.8 DMC

成式 碳钢 平 100 0 .1 20 D MC低压5000*5000*4 4.9 成品顶 碳钢 储罐 品

换 热 设 备

设备操作条件 折 流

介质 板 间重量设备 规格型号 压力Mpa 温度℃ 位号 名称 E10MC反BEN325-1.6 管程 壳程 管程 壳程 管程 壳程 距 /kg 0.4 0.5 30 85 冷 却甲醇 100 550 水 NNH 3 1 应产物 0-11.8-3/19-冷凝器 4 Ⅰ

E10T101BEN450-0.60.4 0.8 30 110 却MC 60 400 冷水 甲醇 2 进料冷 -29.0-1.5/19-却器 E10T1012 BEN400-4-10.1 4 80 130 MC 水 蒸100 400

气 3 再沸器 4.5-1.5/19-1 E10T101BEN600-1.60.3 0.5 50 30 甲醇 冷 却60 420 水 4 塔顶回 -47.2-2.2/19-流冷凝1 器 E20DMCBEN1000-1.0.4 1.0 30 100 冷 却甲醇 100 650 水 NH3 1 反应产 60-311.5-4.5物冷凝/19-4Ⅰ 器 E20T202BEN400-0.60.1 4 50 130 甲醇 水 蒸100 500 气 2 进料加 0-57.8-6/15-热器 2 Ⅰ E20T202BEN400-4-10.1 4 80 130 MC 水 蒸100 400

气 3 再沸器 4.5-1.5/19-1 E20T202BEN600-1.60.3 0.5 50 30 甲醇 冷 却60 420 水 4 塔顶回 -47.2-2.2/19-流冷凝1 器 E20萃取机BEN325-1.60.4 0.7 30 50 冷 却DMC 1 00 450

水 5 进料冷 0-11.8-3/19-凝器 E20T2024Ⅰ BEN450-4-10.1 3 65 130 DMC 中压100 蒸汽 400 6 进料加 9.8-1.5/19-1 热器

E20T203BEN600-1.60.4 0.5 55 30 DMC 冷却60 水 750 7 塔顶冷 -47.2-2.2/19-凝器 E20T2031 BEN400-4-10.1 4 110 130 水 糠醛 蒸100 500 气 0.7 32.5 57.5 冷却DMC 120 水 410 8 再沸器 4.5-1.5/19-1 E209 DMCBEN325-1.60.4 产品冷0-11.8-3/19-却器 4Ⅰ

离 心 泵 设备位号 主要技术数据 操作条件

规格 流量 扬程 轴 功转速 配带电介质 流量 出口 温度 型号 m 3/h m 率 KW r/mi n 动机功率KW m3/h 压力

Mpa P101 CQB-G 120 28 16.34 2900 18.5 甲醇 0.1 25 114.7 100-80-160 CQB-G 甲醇50 20 5.24 2900 7.5 39 0.2 28

P102 80-65-125 尿素 P103 CQB-G 65-50-125 反应30 18.5 2.91 2900 4.0 液 态25.5 1.2 145

产 物 P104 CQB-G 20 50-32-125 12.5 P201 CQB-G 20 50-32-125 12.5 P202 CQB-G 6.3 12.5 40-20-105 P203 CQB-G 40-20-105 6.3 12.5 0.55 1.62 MC和2900 3.0 10.2 0.8 70

尿 素 MC和2900 3.0 10.2 0.8 70

尿 素 2900 1.1 MC 4.9 0.8 160

DMC2900 1.1 反 应5.3 0.7 70

液

1.62 0.55 P204 CQB-G 40-25-160 7.5 29 1.79 DMC2900 3.0 和 糠5.8 0.1 30

醛 P205 CQB-G 40-20-105 6.3 12.5 0.55 2900 1.1 DMC 5.6 0.6 70

附录四：带控制点的工艺流程图

附录五：车间平面布置图

附录六：车间3D布置图

附录七：厂区平面图

附录八：厂区3D布置图

附录九：典型设备图

精馏塔设备图

换热器设备图