碳酸二甲酯化工廠的設(shè)計(jì)（帶CAD圖紙）

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After the production technololys ameliorate, the DMC content is reach at 99.8%. Estimate economy of the whole project through market analysis. Using Aspen software to get material balance, heat balance and equipment data etc.Keywords: DMC; Urea alcoholysis;Production technology; Aspen software; Economy analysis摘要：通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外碳酸二甲酯生產(chǎn)工藝的現(xiàn)狀，采用尿素醇解法來(lái)生產(chǎn)碳酸二甲酯，針對(duì)目前生產(chǎn)工藝中存在的幾個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行工藝的改進(jìn)，采用Aspen軟件對(duì)年產(chǎn)1.5萬(wàn)噸碳酸二甲酯生產(chǎn)工藝進(jìn)行了模擬計(jì)算，經(jīng)過(guò)改進(jìn)后的生產(chǎn)工藝可使碳酸二甲酯的純度達(dá)到99.8%，通過(guò)分析目前市場(chǎng)行情估算整個(gè)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)投資，通過(guò)Aspen軟件對(duì)整個(gè)流程進(jìn)行物料衡算，熱量衡算，設(shè)備的計(jì)算等。關(guān)鍵詞：碳酸二甲酯；尿素醇解法；生產(chǎn)工藝；Aspen軟件；經(jīng)濟(jì)分析； Abstract: Analyse DMC production technology at home and abroad, using Urea alcoholysis to produce DMC. To improve technology to solve some promble which exist presently. Using Aspen software to simulate technology flow of DMC. After the production technololys ameliorate, the DMC content is reach at 99.8%. Estimate economy of the whole project through market analysis. Using Aspen software to get material balance, heat balance and equipment data etc.Keywords: DMC; Urea alcoholysis;Production technology; Aspen software; Economy analysis目 錄1 總論11.1 碳酸二甲酯的性質(zhì)和用途11.2 碳酸二甲酯的市場(chǎng)分析11.2.1國(guó)外產(chǎn)能情況及需求預(yù)測(cè)11.2.2國(guó)內(nèi)產(chǎn)能情況及需求預(yù)測(cè)11.2.3廠址選擇12 碳酸二甲酯生產(chǎn)工藝22.1工藝方案的選擇22.2 碳酸二甲酯生產(chǎn)工藝22.2.1 反應(yīng)流程22.2.2反應(yīng)條件及能耗32.2.3反應(yīng)主要設(shè)備32.2.4催化劑的比較與選擇32.2.5 膜的要求32.2.6膜的選擇43 投資與經(jīng)濟(jì)分析63.1總投資63.1.1總設(shè)備投資費(fèi)用計(jì)算63.1.2其它固定資產(chǎn)投資83.1.3 固定資產(chǎn)折舊費(fèi)83.1.4 維修費(fèi)用93.1.5 原料費(fèi)用93.1.6 人事費(fèi)用93.1.7能源的消耗113.1.8 無(wú)形資產(chǎn)123.1.9 總投資費(fèi)用123.2總收益估算123.2.1 投資額的確定123.3資金籌措133.4經(jīng)濟(jì)分析133.4.1投資回收期133.4.2 投資凈現(xiàn)值133.4.3 內(nèi)部收益率134 物料衡算134.1流程簡(jiǎn)述134.2碳酸二甲酯合成及分離工段134.3反應(yīng)精餾塔物料衡算144.4共沸精餾塔物料衡算154.5 膜分離器物料衡算154.6萃取精餾塔物料衡算164.7萃取劑回收塔物料衡算164.8 DMC精制塔物料衡算174.9甲醇精制塔物料衡算184.10總流程物料衡算185 熱量衡算205.1 HEATER1熱量衡算205.2 HEATER2熱量衡算205.3 CONDENSE熱量衡算215.4 HEATX1熱量衡算225.5 HEATX2熱量衡算225.6 SEP1熱量衡算235.7 SEP2熱量衡算235.8 T1熱量衡算245.9 T2熱量衡算255.10 T3熱量衡算255.11 T4熱量衡算265.12 T5熱量衡算276 主要設(shè)備設(shè)計(jì)與選型286.1 泵的選型舉例286.2 換熱器的選型舉例346.3 精餾塔的設(shè)計(jì)舉例366.3.1精餾塔T1設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)366.3.2 精餾塔T2設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)386.3.3 精餾塔T5設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)406.2 非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)436.2.1 反應(yīng)精餾塔436.2.2 尿素熔融裝置446.3 設(shè)備一覽表457 管道特性表47參考文獻(xiàn)49謝辭51附圖一：帶控制點(diǎn)工藝流程圖附圖二：反應(yīng)精餾塔裝置圖附圖三：萃取精餾塔裝置圖附圖四：尿素熔融裝置圖附圖五：換熱器裝置圖附圖六：總廠平面圖1摘要：通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外碳酸二甲酯生產(chǎn)工藝的現(xiàn)狀，采用尿素醇解法來(lái)生產(chǎn)碳酸二甲酯，針對(duì)目前生產(chǎn)工藝中存在的幾個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行工藝的改進(jìn)，采用Aspen軟件對(duì)年產(chǎn)1.5萬(wàn)噸碳酸二甲酯生產(chǎn)工藝進(jìn)行了模擬計(jì)算，經(jīng)過(guò)改進(jìn)后的生產(chǎn)工藝可使碳酸二甲酯的純度達(dá)到99.8%，通過(guò)分析目前市場(chǎng)行情估算整個(gè)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)投資，通過(guò)Aspen軟件對(duì)整個(gè)流程進(jìn)行物料衡算，熱量衡算，設(shè)備的計(jì)算等。關(guān)鍵詞：碳酸二甲酯；尿素醇解法；生產(chǎn)工藝；Aspen軟件；經(jīng)濟(jì)分析； Abstract: Analyse DMC production technology at home and abroad, using Urea alcoholysis to produce DMC. To improve technology to solve some promble which exist presently. Using Aspen software to simulate technology flow of DMC. After the production technololys ameliorate, the DMC content is reach at 99.8%. Estimate economy of the whole project through market analysis. Using Aspen software to get material balance, heat balance and equipment data etc.Keywords: DMC; Urea alcoholysis;Production technology; Aspen software; Economy analysis目 錄1 總論11.1 碳酸二甲酯的性質(zhì)和用途11.2 碳酸二甲酯的市場(chǎng)分析11.2.1國(guó)外產(chǎn)能情況及需求預(yù)測(cè)11.2.2國(guó)內(nèi)產(chǎn)能情況及需求預(yù)測(cè)11.2.3廠址選擇12 碳酸二甲酯生產(chǎn)工藝22.1工藝方案的選擇22.2 碳酸二甲酯生產(chǎn)工藝22.2.1 反應(yīng)流程22.2.2反應(yīng)條件及能耗32.2.3反應(yīng)主要設(shè)備32.2.4催化劑的比較與選擇32.2.5 膜的要求32.2.6膜的選擇43 投資與經(jīng)濟(jì)分析63.1總投資63.1.1總設(shè)備投資費(fèi)用計(jì)算63.1.2其它固定資產(chǎn)投資83.1.3 固定資產(chǎn)折舊費(fèi)83.1.4 維修費(fèi)用93.1.5 原料費(fèi)用93.1.6 人事費(fèi)用93.1.7能源的消耗113.1.8 無(wú)形資產(chǎn)123.1.9 總投資費(fèi)用123.2總收益估算123.2.1 投資額的確定123.3資金籌措133.4經(jīng)濟(jì)分析133.4.1投資回收期133.4.2 投資凈現(xiàn)值133.4.3 內(nèi)部收益率134 物料衡算134.1流程簡(jiǎn)述134.2碳酸二甲酯合成及分離工段134.3反應(yīng)精餾塔物料衡算144.4共沸精餾塔物料衡算154.5 膜分離器物料衡算154.6萃取精餾塔物料衡算164.7萃取劑回收塔物料衡算164.8 DMC精制塔物料衡算174.9甲醇精制塔物料衡算184.10總流程物料衡算185 熱量衡算205.1 HEATER1熱量衡算205.2 HEATER2熱量衡算205.3 CONDENSE熱量衡算215.4 HEATX1熱量衡算225.5 HEATX2熱量衡算225.6 SEP1熱量衡算235.7 SEP2熱量衡算235.8 T1熱量衡算245.9 T2熱量衡算255.10 T3熱量衡算255.11 T4熱量衡算265.12 T5熱量衡算276 主要設(shè)備設(shè)計(jì)與選型286.1 泵的選型舉例286.2 換熱器的選型舉例346.3 精餾塔的設(shè)計(jì)舉例366.3.1精餾塔T1設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)366.3.2 精餾塔T2設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)386.3.3 精餾塔T5設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)406.2 非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)436.2.1 反應(yīng)精餾塔436.2.2 尿素熔融裝置446.3 設(shè)備一覽表457 管道特性表47參考文獻(xiàn)49謝辭51附圖一：帶控制點(diǎn)工藝流程圖附圖二：反應(yīng)精餾塔裝置圖附圖三：萃取精餾塔裝置圖附圖四：尿素熔融裝置圖附圖五：換熱器裝置圖附圖六：總廠平面圖年產(chǎn)1.5萬(wàn)噸碳酸二甲酯化工廠的設(shè)計(jì)1 總論1.1 碳酸二甲酯的性質(zhì)和用途碳酸二甲酯(Dimethyl Carbonate，簡(jiǎn)稱DMC)：化學(xué)式CH3OCOOCH3，分子量為90.08，常溫下為透明液體，略帶香味。難溶于水，但能與醇、酮、酯等任意比混溶。DMC毒性很小，對(duì)金屬基本上無(wú)腐蝕性。DMC具有酯的通性，可與水發(fā)生水解反應(yīng)；可與含活潑氫基團(tuán)的醇、酚、胺、酯等化合物反應(yīng)；與二元醇或二元酚反應(yīng)生成聚碳酸酯。DMC分子中含有羰基、甲基、甲氧基等基團(tuán)，具有良好的反應(yīng)性能1-3，可代替劇毒的光氣、硫酸二甲酯、氯甲烷等作為羰基化劑、甲基化劑和甲氧基化劑，成為開發(fā)一系列潔凈化工工藝的新基塊。1.2 碳酸二甲酯的市場(chǎng)分析1.2.1國(guó)外產(chǎn)能情況及需求預(yù)測(cè)國(guó)外生產(chǎn)DMC的企業(yè)大約有十幾家，其中規(guī)模較大的有意大利ENI公司4-8。目前世界DMC的生產(chǎn)能力約130kt/a ,年產(chǎn)量不足100kt,主要分布在美國(guó)、法國(guó)、意大利、日本等國(guó)。國(guó)外的DMC消費(fèi)情況是50%-60%用于取代劇毒的光氣，制造聚碳酸酯、西維因、呋喃丹、苯甲醚等，20%-30%用于制造環(huán)丙沙星等特殊用途的新產(chǎn)品，其余10%-20%用作溶劑。1.2.2國(guó)內(nèi)產(chǎn)能情況及需求預(yù)測(cè)我國(guó)目前DMC生產(chǎn)企業(yè)有10余家，生產(chǎn)能力均不大。近幾年來(lái)，由于DMC下游產(chǎn)品聚碳酸酯、聚氨酯、涂料溶劑、汽油添加劑、高能電池電解液市場(chǎng)發(fā)展迅速，帶動(dòng)了DMC市場(chǎng)需求量的走高，2005年,DMC國(guó)際市場(chǎng)需求量約13萬(wàn)噸，國(guó)內(nèi)為34萬(wàn)噸。預(yù)計(jì)國(guó)內(nèi)外DMC的需求將以1020的速度遞增，到2010年國(guó)內(nèi)需求量將達(dá)10萬(wàn)噸以上，國(guó)外將達(dá)到2030萬(wàn)噸。1.2.3廠址選擇本項(xiàng)目廠址選擇在山東省濰坊壽光市經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的科技工業(yè)園內(nèi)。壽光開發(fā)區(qū)先后與美國(guó)、日本、韓國(guó)、澳大 利亞、臺(tái)灣、香港等20多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的客商建立了穩(wěn)固的合作關(guān)系，新批進(jìn)區(qū)項(xiàng)目75個(gè)，項(xiàng)目投入7.2億元，區(qū)內(nèi)工業(yè)企業(yè)231家。天成食品有限公司、華源凱馬沖壓中心、富康制藥廠、墨龍集團(tuán)等先后進(jìn)區(qū)落戶。形成了以鹽化工、生物醫(yī)藥、石油機(jī)械、服裝、印染、食品加工為主體的工業(yè)體系。為鼓勵(lì)更多的客商投資，壽光經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)規(guī)劃建設(shè)了新城創(chuàng)業(yè)園、科技工業(yè)園兩大園區(qū)9-11。2 碳酸二甲酯生產(chǎn)工藝2.1工藝方案的選擇目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)碳酸二甲酯的方法主要有光氣甲醇法、光氣醇鈉法、甲醇酯交換法、二氧化碳直接合成法、尿素直接醇解法、尿素間接醇解法以及甲醇氧化羰基法。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外工藝的比較可知，尿素直接醇解法有如下特點(diǎn)：（1）原料廉價(jià)易得；（2）工藝簡(jiǎn)單，易于操作；（3）反應(yīng)產(chǎn)生的氨氣可以回收利用，對(duì)環(huán)境友好，綠色無(wú)污染；（4）反應(yīng)過(guò)程無(wú)水生產(chǎn)，避免了甲醇-DMC-水復(fù)雜體系的分離問(wèn)題，使后續(xù)分離提純簡(jiǎn)單化，節(jié)省投資。（5）雖然反應(yīng)第二步中G0，在熱力學(xué)12-20上為非自發(fā)反應(yīng)，但可以通過(guò)提高溫度，增大壓強(qiáng)來(lái)提高其轉(zhuǎn)化率。由實(shí)驗(yàn)可知反應(yīng)溫度在185，壓力1.2MPa時(shí)，尿素和甲醇在反應(yīng)精餾塔中反應(yīng)，在此條件下尿素的轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到100%，碳酸二甲酯的選擇性大于98%，DMC的單程收率大于50%。2.2 碳酸二甲酯生產(chǎn)工藝2.2.1 反應(yīng)流程圖2-1為其流程示意圖：1-反應(yīng)精餾塔；2-共沸精餾塔；3-換熱器；4-膜分離器；5-冷凝器；6-萃取精餾塔；7-萃取劑回收塔；8-DMC精制塔；9-甲醇精制塔。圖2-1 工藝流程示意圖流程簡(jiǎn)介：在1號(hào)為反應(yīng)精餾塔，尿素和甲醇分別以熔融和氣相狀態(tài)從反應(yīng)精餾塔的上端和下端進(jìn)入塔內(nèi)。兩者在塔內(nèi)的固定床上逆流接觸產(chǎn)生反應(yīng)，其中未反應(yīng)的部分在塔底列管式反應(yīng)器上繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)；反應(yīng)精餾塔可以將反應(yīng)產(chǎn)生的DMC精餾出去，因此可以打破反應(yīng)的平衡從而提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，增加其收率；反應(yīng)精餾塔上端為一個(gè)全凝器，在全凝器上端可采出氨氣，下端采出口采出的DMC和甲醇混合物經(jīng)過(guò)2號(hào)共沸精餾塔，塔頂采出DMC和甲醇的共沸物，塔底采出交純的甲醇，共沸物再經(jīng)過(guò)4號(hào)膜分離器再次提濃，打破DMC和甲醇的二元共沸點(diǎn)，此時(shí)DMC的濃度可達(dá)40%，再經(jīng)過(guò)分離車間提純。6號(hào)為萃取精餾塔，采用鄰二甲苯為萃取劑，使用萃取精餾的方法分離甲醇和DMC可以大大降低其能耗。萃取精餾得到的產(chǎn)物再經(jīng)過(guò)7號(hào)萃取劑回收塔和8號(hào)DMC精制塔最后得到含量為99.9%的DMC產(chǎn)品。注：具體工藝流程圖見附圖一。2.2.2反應(yīng)條件及能耗催化劑:雙金屬催化劑ZnO-La2O3，用量占尿素質(zhì)量的27%；反應(yīng)原料: 甲醇尿素15.85:1進(jìn)料；反應(yīng)條件:185，1.2MPa；反應(yīng)工藝:反應(yīng)精餾（采用熱耦合工藝）；分離工藝: 膜分離，常壓萃取精餾分離；尿素單耗：695.68kg/t DMC；甲醇單耗：754.56kg/t DMC；能耗: 3t水蒸氣/t DMC。2.2.3反應(yīng)主要設(shè)備尿素醇解法生產(chǎn)碳酸二甲酯反應(yīng)精餾塔，萃取精餾塔，膜分離器，精餾塔。2.2.4催化劑的比較與選擇 通過(guò)比較與分析ZnO2-La2O3催化劑用于乙醇脫氫法生產(chǎn)有如下特點(diǎn)：（1）ZnO2-La2O3價(jià)格相比與有機(jī)錫便宜，并且容易與產(chǎn)品分離，分離后的ZnO2-La2O3可以再次烘培可以重復(fù)利用；（2）催化劑不含有毒元素；（3）副產(chǎn)物少，但有氨基甲酸甲酯和氨甲酸甲酯，容易分離；（4）轉(zhuǎn)化率低于均相催化，但可以通過(guò)簡(jiǎn)單的焙燒循環(huán)使用；因此，我們選擇ZnO2-La2O3催化劑作為尿素醇解法的催化劑。2.2.5 膜的要求分離膜是具有優(yōu)先透過(guò)碳酸二甲酯性能的有機(jī)復(fù)合膜、有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合膜或無(wú)機(jī)膜。優(yōu)先透酯膜和優(yōu)先透水膜都采用有機(jī)硅聚合物中聚二甲基硅氧烷（PDMS），可置于ZrO2/Al2O3陶瓷支撐體上，具有較好的選擇性和通過(guò)量。2.2.6膜的選擇由于在反應(yīng)過(guò)程中為反應(yīng)掉的甲醇與尿素形成二元共沸物，如果直接使用精餾塔來(lái)分離將大大增加其分離成本，所以我們選擇膜分離器來(lái)提濃跨過(guò)二元共沸物的共沸點(diǎn)，在用精餾塔將其提純。2.2.6.1 膜的分離原理膜是一種起分子級(jí)分離過(guò)濾作用的介質(zhì)，當(dāng)溶液或混和氣體與膜接觸時(shí)，在壓力，或電場(chǎng)作用，或溫差作用下，某些物質(zhì)可以透過(guò)膜，而另些物質(zhì)則被選擇性的攔截，從而使溶液中不同組分，或混和氣體的不同組分被分離，這種分離是分子級(jí)的分離。分離機(jī)理主要為篩分：膜表面有微孔，流體流經(jīng)膜一側(cè)的表面時(shí)，部分較小的分子隨部分溶劑穿過(guò)膜到達(dá)另一側(cè)，形成透析液，而大分子則被截留在原來(lái)的一側(cè)，形成截留液，從而達(dá)到了將大分子溶質(zhì)與小分子溶質(zhì)及溶劑分離開的目的。2.2.6.2 優(yōu)先透酯膜Kristal 高分子中空纖維膜表2-1Kristal高分子中空纖維膜的規(guī)格名稱規(guī)格KRISTAL膜型號(hào)600B材料改性聚醚砜外徑/內(nèi)徑/膜壁厚度（）1.15/0.6/0.27公稱截留分子量60，000拉伸強(qiáng)度（MPa）34纖維長(zhǎng)度2m(根據(jù)應(yīng)用而定) 遞送包裝800束大腸桿菌截留率（log）56最大總氯耐受量（ppm）500（視用途而定）APHA9222B表2-2Kristal高分子中空纖維膜組件的規(guī)格名稱規(guī)格KRISTAL膜型號(hào)600B膜型號(hào)600B組件直徑長(zhǎng)度8 by 2m膜殼材料PVC密封材料凱發(fā)專利密封材料操作溫度范圍540流動(dòng)模式外壓式純水初始通量立方米/膜組/小時(shí)（1bar,30）9運(yùn)行PH范圍211清洗PH范圍212常用跨膜壓力TMP（bar）0.22.325下最大入水壓力（bar）2.6反沖洗最大跨膜壓力TMP（bar）2.6清洗最大跨膜壓力TMP（bar）2.5重量（Kg）551米長(zhǎng)度組件可訂制2.2.6.3 甲醇、碳酸二甲酯分離膜InoCep陶瓷中空纖維膜InoCep是以穩(wěn)定無(wú)機(jī)材質(zhì)為膜材質(zhì)，以最具集約化的中空纖維為組件形式，膜組件裝填密度大，密封簡(jiǎn)單，過(guò)濾精度高。具有抗酸/堿、抗溶劑、卓越的熱穩(wěn)定性、超長(zhǎng)的使用壽命、高機(jī)械強(qiáng)度、可用蒸氣殺菌、高通量、高組裝密度等特點(diǎn)。特別適合于乳化液廢水等高粘度、高含固量苛刻工業(yè)流體的分離應(yīng)用，目前已在金屬/表面處理工程，化學(xué)工程工業(yè)，食品和飲料/制糖業(yè)，廢物/廢水處理，工業(yè)過(guò)程中的化學(xué)品回用，生物制藥/生命科學(xué)，乳業(yè)等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。 表2-3 InoCep陶瓷中空纖維膜組件的規(guī)格型號(hào)/規(guī)格MM5膜表面極性無(wú)極性有效膜面積(m2)5膜芯長(zhǎng)度（mm）560膜芯直徑（mm）260纖維數(shù)量1800最大操作壓力(bar)6運(yùn)行溫度（）5110適用PH范圍1.511過(guò)濾形式內(nèi)壓式膜殼材料SS316進(jìn)水連接尺寸8出水連接尺寸1.5密封材料硅膠圈凈重kg28膜內(nèi)純水流速（m/s）0.5設(shè)計(jì)進(jìn)水流量（m3/h）422.2.7 流程特色碳酸二甲酯的生產(chǎn)一直存在原料劇毒，生產(chǎn)成本高，操作工藝復(fù)雜，分離困難等限制其發(fā)展的諸多問(wèn)題。本流程采用尿素和甲醇直接醇解法合成碳酸二甲酯降低原料的成本，減少投資，且生產(chǎn)過(guò)成中無(wú)水生成，降低了分離的難度；通過(guò)使用反應(yīng)精餾塔，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，布局適合尿素和甲醇合成碳酸二甲酯的生產(chǎn)，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率高，生產(chǎn)過(guò)程安全易控，操作方便，使生產(chǎn)流程更為簡(jiǎn)捷。通過(guò)使用蒸氣滲透膜分離技術(shù)，不需要引入共沸劑。分離采用萃取精餾分離得到最優(yōu)級(jí)產(chǎn)品，分離工藝簡(jiǎn)單易控。通過(guò)使用雙金屬ZnO-La2O3提高轉(zhuǎn)化率和選擇性，提高原子利用率，降低生產(chǎn)成本。3 投資與經(jīng)濟(jì)分析3.1總投資3.1.1總設(shè)備投資費(fèi)用計(jì)算根據(jù)生產(chǎn)發(fā)展的需求21-24，可以得到所需要的所有設(shè)備主要有一下這些，將他們價(jià)格列表如下所示：表3-1 設(shè)備投資費(fèi)用一欄表設(shè)備名稱及技術(shù)規(guī)格型號(hào)、規(guī)格數(shù)量單價(jià)/萬(wàn)元總計(jì)/萬(wàn)元共沸塔DN140018000127.06627.066甲醇精餾塔DN200010000124.62124.621萃取精餾塔DN160025000160.31260.312萃取劑回收塔DN160025000123.75223.752DMC精餾塔DN10001800018.3538.353尿素熔融器130.40030.400反應(yīng)精餾塔DN1200360001239.807239.807氨氣吸收塔DN150018000131.21231.212換熱器JB800-125.0-1.60-425.62511.25JB400-28.4-0.6-211.2781.278JB1000-301.5-1.60-6113.56713.567JB900-246.4-1.00-4211.08822.176JB800-189.6-2.50-428.53217.064JB800-138.0-0.60-116.2106.210JB600-94.5-1.6-614.2534.253JB500-58.3-1.6-412.6232.623JB600-64.0-1.6-422.8805.76JB600-109.3-1.6-214.9184.918JB800-134.3-1.0-216.0446.044JB400-25.3-0.6-311.1381.138JB400-38.3-0.6-411.7241.724壓縮機(jī)ZW-26.4/30111.80011.8006M5.5-35.8/30117.84017.840ZW-30.5/12111.40011.400甲醇儲(chǔ)罐10000球1113.114113.114氨水儲(chǔ)罐11000球1136.818136.818儲(chǔ)罐30005000257.004114.008粗甲醇儲(chǔ)罐10000球1113.114113.114回流罐30005000657.004342.024DMC儲(chǔ)罐10000球1113.114113.114離心泵IS65-40-25040.3921.568IS80-50-20010.3830.383IS200-150-31511.3191.319IS200-150-25011.0401.040IS100-80-16010.6400.640IS80-50-25021.0242.048IS50-32-12520.3330.666IS65-40-20010.2900.290IS50-32-20010.2050.205IS50-32-16020.1900.380總計(jì)1525.299注：中低壓碳鋼以18000/t 計(jì)，高壓碳鋼以20000/t 計(jì)。3.1.2其它固定資產(chǎn)投資表3-2其它固定資產(chǎn)投資表要素成本/萬(wàn)元要素成本/萬(wàn)元設(shè)備安裝686.385車輛170儀表228.795辦公設(shè)備200儀表安裝102.958其他建筑680管道213廠區(qū)建筑500道路185行政、生活設(shè)施280其他250萬(wàn)元小結(jié)3496.138萬(wàn)元注：設(shè)備的安裝費(fèi)為該設(shè)備的45%；控制儀表費(fèi)為15%。3.1.3 固定資產(chǎn)折舊費(fèi)固定資產(chǎn)折舊率與服務(wù)壽命和殘值有關(guān)，服務(wù)壽命是指該資產(chǎn)能夠經(jīng)濟(jì)合理使用的時(shí)間，在估計(jì)服務(wù)壽命時(shí)間應(yīng)同時(shí)考慮到功能性折舊與實(shí)質(zhì)性折舊。一般房屋建筑物的使用年限為20年，而機(jī)器設(shè)備為15年，運(yùn)輸其中設(shè)備包括電子設(shè)備為5年。殘值是指固定資產(chǎn)報(bào)廢時(shí)的殘余價(jià)值。一般，殘值=殘值率原值，殘值率一般取3%-5%，這里殘值率取4%，則每年的折舊費(fèi)用為原值（1-殘值率）/折舊年限。表3-3折舊與攤銷表序號(hào)項(xiàng)目原值/萬(wàn)元?dú)堉德?%設(shè)備殘值率/萬(wàn)元折舊年限折舊（萬(wàn)元/年）1生產(chǎn)設(shè)備1525.299461.01215112.6372建筑1180447.22056.643車輛17046.81016.324辦公設(shè)備200481512.85其他25041015165累計(jì)折舊214.3983.1.4 維修費(fèi)用在生產(chǎn)過(guò)程中，不可避免地會(huì)出現(xiàn)故障，需要定期檢修，一般維修費(fèi)用占固定資本的310%，我們?nèi)?%，故維修費(fèi)用=5%（1525.299+3496.138）萬(wàn)=251.072萬(wàn)元。3.1.5 原料費(fèi)用表3-4原料費(fèi)用表成本項(xiàng)目用量/噸單價(jià)/元/噸總價(jià)/萬(wàn)元甲醇11653.222002563.66尿素10436.0415201586.277鄰二甲苯28.5225700019.965ZnO-La2O30.3915200000.783合計(jì)4170.7293.1.6 人事費(fèi)用表3-5 部門人員和工資費(fèi)用表序號(hào)崗位名稱定員工資(含年終獎(jiǎng)金)/（萬(wàn)/年）1總經(jīng)理1152總經(jīng)理助理1123總工程師1124副總經(jīng)理110 5客戶服務(wù)部經(jīng)理16職員266人力資源部經(jīng)理16職員267財(cái)務(wù)部經(jīng)理18職員4128后勤部主管16后勤保安612廚師412保潔369銷售部經(jīng)理16職員102510市場(chǎng)部經(jīng)理16 職員2611物流部經(jīng)理16職員2612企宣部經(jīng)理16職員2613生產(chǎn)部經(jīng)理16合成車間工藝員14操作工615提濃車間工藝員14操作工615精制車間工藝員14操作工615公用工程人員410儲(chǔ)運(yùn)人員820監(jiān)測(cè)員412維修中心人員82014質(zhì)檢部經(jīng)理16職員41215產(chǎn)品研發(fā)部經(jīng)理16研發(fā)人員832 16合計(jì)109375表3-6 員工福利估計(jì)表序號(hào)類別占技術(shù)工工資總額比例小計(jì)（萬(wàn)元）1養(yǎng)老保險(xiǎn)金10%37.5002失業(yè)保險(xiǎn)金1.5%5.6253醫(yī)療保險(xiǎn)金5%18.7504生育保險(xiǎn)0.5%1.8755工傷保險(xiǎn)1.5%5.6256住房公積金4%15.0007總計(jì)22.5%84.3753.1.7能源的消耗在該廠生產(chǎn)過(guò)程中，總共用到兩種能量的消耗，主要是水和電，他們的用量與價(jià)格見下表：表 3-7 能量的消耗項(xiàng)目年用量單價(jià)總價(jià)（萬(wàn)元）生活用水7128噸1.3/t0.93循環(huán)冷卻水63000噸0.2/t1.26蒸氣45000噸100/t450電855萬(wàn)Kwhr0.6元/kWhr513總計(jì)964.53.1.8 無(wú)形資產(chǎn)3.1.8.1技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi)該項(xiàng)目中設(shè)計(jì)涉及到的專利轉(zhuǎn)讓費(fèi)估計(jì)為200萬(wàn)元。3.1.8.2土地購(gòu)置費(fèi)根據(jù)我們的廠區(qū)設(shè)計(jì)可以得到我們廠區(qū)的面積為25200平方米。同時(shí)又由于我們的廠址所在地的地價(jià)為15元/立方米，因此可知該項(xiàng)目工廠的土地購(gòu)置費(fèi)為378萬(wàn)元。3.1.9 總投資費(fèi)用表 3-8 總投資費(fèi)用表總投資要素成本/萬(wàn)元固定資產(chǎn)投資主要設(shè)備1525.299其它固定資產(chǎn)投資3496.138無(wú)形資產(chǎn)投資技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi)200.000土地購(gòu)置費(fèi)378.000其他費(fèi)用固定資產(chǎn)折舊費(fèi)214.398維修費(fèi)用251.072原料費(fèi)用4170.729人事費(fèi)用459.375能源的消耗964.5“三廢”處理費(fèi)4.500總計(jì)11664.0113.2總收益估算項(xiàng)目收益主要為產(chǎn)品碳酸二甲酯和副產(chǎn)品氨水。表3-9 產(chǎn)品收益表產(chǎn)品產(chǎn)量/噸價(jià)格/（元/噸）收益/萬(wàn)元碳酸二甲酯15000700010500.000氨水34402.56502236.163總計(jì)12736.1633.2.1 投資額的確定一般化工項(xiàng)目的資金回?cái)n期為3個(gè)月，即流動(dòng)資金一般取一年成本的25%，達(dá)產(chǎn)期年成產(chǎn)成本為7615.854萬(wàn)元，即可得到流動(dòng)資金為1903.964萬(wàn)元。表3-10 投資額的確定項(xiàng)目金額（萬(wàn)元）成本7615.854固定資產(chǎn)投資5021.437流動(dòng)資金1903.964總投資額6925.177注：總投資額=固定資產(chǎn)投資額+流動(dòng)資金。3.3資金籌措本工廠的總投資約為6925萬(wàn)元，資金籌措方案為向中國(guó)工商銀行貸款3000萬(wàn)元，借款償還期為5年。剩下的3925萬(wàn)由企業(yè)自有資金注入。3.4經(jīng)濟(jì)分析3.4.1投資回收期Pt=5.04年3.4.2 投資凈現(xiàn)值NPV=8429.502（萬(wàn)元）3.4.3 內(nèi)部收益率IRR= 24.54%4 物料衡算4.1流程簡(jiǎn)述本廠主要生產(chǎn)碳酸二甲酯（1.5萬(wàn)噸/年），同時(shí)副產(chǎn)氨水。由尿素和甲醇為原料，在反應(yīng)精餾塔內(nèi)反應(yīng)。從塔頂采出碳酸二甲酯和甲醇的共沸物，經(jīng)過(guò)膜分離器提濃跨過(guò)共沸點(diǎn)，產(chǎn)物通過(guò)萃取精餾塔，兩個(gè)碳酸二甲酯精餾塔，最終生產(chǎn)純度為99.9%碳酸二甲酯。整個(gè)生產(chǎn)工藝包括碳酸二甲酯的合成以及產(chǎn)品的分離精制兩個(gè)階段。4.2碳酸二甲酯合成及分離工段尿素和甲醇為原料，經(jīng)反應(yīng)精餾塔一步反應(yīng)直接得到碳酸二甲酯和氨氣，氨氣從反應(yīng)精餾塔塔頂餾出，產(chǎn)物依次通過(guò)共沸精餾塔、膜分離器、萃取精餾塔、在經(jīng)過(guò)碳酸二甲酯精制精餾塔，最終生產(chǎn)純度為99.9%的DMC。流程如圖4-1所示。圖4-1碳酸二甲酯合成及分離工段流程模擬圖4.3反應(yīng)精餾塔物料衡算表4-1反應(yīng)精餾塔物料衡算表Stream No.INOUT1NH3DMC-MEOHPhaseVAPORVAPORVAPORTemperature 185185185Pressure atm11.84311.84311.843ComponentKg/hrMass FlowMass FlowMass FlowUREA1449.4500H2O00.24428130CH3OH22978.6842.898820521406.5114DMC00.425296682126.05808NH30812.2908830.08123721鄰二甲苯000MC0037.177171CH3NHCOOCH3002.442813Total24428.13855.859323572.2724428.1324428.134.4共沸精餾塔物料衡算表4-2共沸精餾塔物料衡算表Stream No.INOUT349PhaseVAPORLIQUIDLIQUIDTemperature 166.77460.285464.2234Pressure atm0.9870.9870.987ComponentMass FlowMass FlowMass FlowUREA000H2O000CH3OH28454.020210264.407618189.6126DMC2423.963152423.96311.2161e-35NH30.081237210.080522020.00071519鄰二甲苯000MC37.1771710.0098944437.167277CH3NHCOOCH32.4428130.086582912.35623011Total30917.6812688.5518229.1430917.6830917.694.5 膜分離器物料衡算表4-3膜分離器物料衡算表Stream No.INOUT5CIRCLE16IC-GASPhaseVAPORVAPORVAPOR-LIQUIDVAPORTemperature 105105105105Pressure atm3.9483.9483.9483.948ComponentMass FlowMass FlowMass FlowMass FlowUREA0000H2O0000CH3OH10264.40767047.508813194.2836422.5816967DMC2423.9631297.9050712125.815640.24239631NH30.08052202000.08052202鄰二甲苯0000MC0.00989444000.00989444CH3NHCOOCH30.08658291000.08658291Total12688.557345.4145320.09923.0010912688.5512688.514.6萃取精餾塔物料衡算表4-4萃取精餾塔物料衡算表Stream No.INOUT16IN-OX811PhaseLIQUIDLIQUIDLIQUIDLIQUIDTemperature 36.38215023.94274.964Pressure atm0.9971.18411ComponentMass FlowMass FlowMass FlowMass FlowUREA0000H2O0000CH3OH4246.1752703194.271371051.9039DMC3333.9594039.26676353294.69263NH30000鄰二甲苯0.047775584784.7637.255633014777.55514MC0000CH3NHCOOCH30000Total7580.1824784.7633240.7949124.15212364.9512364.954.7萃取劑回收塔物料衡算表4-5萃取回收塔物料衡算表Stream No.INOUT1NH3DMC-MEOHPhaseVAPORVAPORVAPORTemperature LIQUIDLIQUIDLIQUIDPressure atm111.1ComponentMass FlowMass FlowMass FlowUREA1449.4500H2O00.24428130CH3OH22978.6842.898820521406.5114DMC00.425296682126.05808NH30812.2908830.08123721鄰二甲苯000MC0037.177171CH3NHCOOCH3002.442813Total24428.13855.859323572.2724428.1324428.134.8 DMC精制塔物料衡算表4-6DMC精制塔物料衡算表Stream No.INOUT1213CIRCLE2PhaseLIQUIDLIQUIDLIQUIDTemperature 70.67890.21863.426Pressure atm111ComponentMass FlowMass FlowMass FlowUREA000H2O000CH3OH1051.90390.000522871051.89162DMC3291.397942083.286351208.14376NH3000鄰二甲苯0.0477755500.04777558MC000CH3NHCOOCH3000Total4343.352083.2872260.0834343.354343.374.9甲醇精制塔物料衡算表4-7甲醇精制塔物料衡算表Stream No.INOUT15MEOH10PhaseLIQUIDLIQUIDLIQUIDTemperature 58.19715.08598.285Pressure atm1.9741.973846531.974ComponentMass FlowMass FlowMass FlowUREA000H2O000CH3OH21383.88421360.405223.4788668DMC39.266763539.26676350NH30.000715190.000715190鄰二甲苯7.255633016.836970730.41866227MC37.167277037.1672547CH3NHCOOCH32.356230110.031397982.32483202Total21469.9321406.5463.3896221469.9321469.934.10總流程物料衡算表4-8總流程物料衡算Stream No.INOUTFEED1FEED2IN-OXNH3IC-GASOUT-OXMEOHPRODUCTWASTEPhaseLIQUIDLIQUIDLIQUIDVAPORVAPORLIQUIDLIQUIDLIQUIDLIQUIDTemperature 2525150185105147.71822615.08533183223Pressure atm0.98670.9871.18411.8433.9481.11.9740.8031.776ComponentMass FlowMass FlowMass FlowMass FlowMass FlowMass FlowMass FlowMass FlowMass FlowUREA1449.4500000000H2O0000.244281300000CH3OH022978.68042.898820522.58169676.8294e-0821360.40520.0005228723.4788668DMC0000.425296680.242396313.2946926339.26676352083.286351.7726e-19NH3000812.2908830.0805220200.0007151903.9644e-15鄰二甲苯004784.763004777.507376.836970731.1541e-320.41866227MC00000.0098944402.0432e-05037.1672547CH3NHCOOCH300000.0865829100.0313979802.32483202Total1449.4522978.684784.763855.859323.001094780.80221406.542083.28763.3896229212.8929212.885 熱量衡算5.1 HEATER1熱量衡算表5-1HEATER1熱量衡算表25-27Stream No.INOUT171Temperature 25132Pressure bar112Vapor Frac00Mole Flow kmol/hr741.274038741.274038Mass Flow kg/hr24428.1324428.13Volume Flow cum/hr29.74197522353.05724Enthalpy MMkcal/hr-42.790028-34.390942H MMkcal/hr8.399Heat Duty of HEATER1MMkcal/hr8.3995.2 HEATER2熱量衡算表5-2HEATER2熱量衡算表Stream No.INOUT45Temperature 60.285105Pressure bar14Vapor Frac01Mole Flow kmol/hr347.255872347.255872Mass Flow kg/hr12688.547712688.5477Volume Flow cum/hr15.94990962729.48662Enthalpy MMkcal/hr-21.920702-18.695505H MMkcal/hr3.225Heat Duty of HEATER2MMkcal/hr3.2255.3 CONDENSE熱量衡算表5-3CONDENSE熱量衡算表Stream No.INOUT67Temperature 10525Pressure bar41Vapor Frac0.8390Mole Flow kmol/hr123.289523123.289523Mass Flow kg/hr5320.099295320.09929Volume Flow cum/hr814.1617015.96037123Enthalpy MMkcal/hr-8.0224852-9.1518234H MMkcal/hr-1.12934Heat Duty of HEATER2MMkcal/hr-1.129345.4 HEATX1熱量衡算表5-4 HEATX1熱量衡算表Stream No.INOUT10WATER14WASTETemperature 98.2851542.74523Pressure bar2211.8Vapor Frac0000Mole Flow kmol/hr1.25791562441.25791562Mass Flow kg/hr63.389615872.0611272.0611263.3896158Volume Flow cum/hr0.080339030.071838100.074830470.07337794Enthalpy MMkcal/hr-0.0680461-0.2735994-0.2708176-0.0708279H MMkcal/hr0.000Heat Duty of HEATX1MMkcal/hr0.0025.5 HEATX2熱量衡算表5-5HEATX2熱量衡算表Stream No.INOUT13WATER2OUTPRODUCTTemperature 90.2181527.52132Pressure bar1.0131.0130.8110.813Vapor Frac0000Mole Flow kmol/hr23.127382917017023.1273829Mass Flow kg/hr2083.286873062.59763062.59762083.28687Volume Flow cum/hr2.197274093.05311943.108907742.0252716Enthalpy MMkcal/hr-3.2960665-11.627975-11.575325-3.3487171H MMkcal/hr0.000Heat Duty of HEATX2MMkcal/hr0.055.6 SEP1熱量衡算表5-6SEP1熱量衡算表Stream No.INOUT2H3NDMC-MEOHTemperature 185185185Pressure bar121212Vapor Frac111Mole Flow kmol/hr741.25611949.0531812692.202938Mass Flow kg/hr24428.13855.85928123572.2707Volume Flow cum/hr2353.00036155.7115692197.2888Enthalpy MMkcal/hr-34.430083-0.5164954-33.913587H MMkcal/hr0.000Heat Duty of SEP1MMkcal/hr0.0005.7 SEP2熱量衡算表5-7SEP2熱量衡算表Stream No.INOUT56CIRCLE1IC-GASTemperature 105105105105Pressure bar4444Vapor Frac10.839711Mole Flow kmol/hr347.255872123.289523223.2520320.71327318Mass Flow kg/hr12688.54775320.099297345.4138823.0010924Volume Flow cum/hr2729.48662814.1617011754.796855.60644116Enthalpy MMkcal/hr-18.695505-8.0224852-10.802306-0.0336482H MMkcal/hr-0.16293Heat Duty of SEP2MMkcal/hr-0.162935.8 T1熱量衡算表5-8 T1熱量衡算Stream No.INOUT349Temperature 166.77460.28564.223Pressure bar111Vapor Frac100Mole Flow kmol/hr915.45497347.255872568.199098Mass Flow kg/hr30917.684612688.547718229.1369Volume Flow cum/hr33484.34315.949909624.3237136Enthalpy MMkcal/hr-44.715893-21.920702-31.801583H MMkcal/hr-9.007設(shè)備名稱塔底再沸器塔頂冷凝器負(fù)荷MMkcal/hr0.100-9.107Q-9.107+0.100-9.007=H 熱量守恒5.9 T2熱量衡算表5-9 T2熱量衡算表Stream No.INOUT1510MEOHTemperature 58.19798.28515.085Pressure bar222Vapor Frac0.000800Mole Flow kmol/hr668.3929941.25791562667.135079Mass Flow kg/hr21469.930663.389615821406.541Volume Flow cum/hr35.56703990.0803390326.4173516Enthalpy MMkcal/hr-37.547903-0.0680461-38.210552H MMkcal/hr-0.731設(shè)備名稱塔底再沸器塔頂冷凝器負(fù)荷MMkcal/hr12.433-13.164Q-13.164+12.433-0.731=H 熱量守恒5.10 T3熱量衡算表5-10T3熱量衡算表Stream No.INOUT16IN-OX811Temperature 36.38215023.94274.964Pressure bar11.121.0131.013Vapor Frac0000Mole Flow kmol/hr169.53040545.0681100.193896114.404609Mass Flow kg/hr7580.182444784.7633240.793779124.15168Volume Flow cum/hr8.536381666.252324824.039427610.2484426Enthalpy MMkcal/hr-12.9370