［30-31］。強度校核表3.4反應器強度校核GB150.3-2011計算條件筒體簡圖計算壓力Pc1.50MPa設計溫度t100.00C內徑Di3000.00mm材料TP310S(板材)試驗溫度許用應力226.00MPa設計溫度許用應力t226.00MPa試驗溫度下屈服點s490.00MPa鋼板負偏差C10.30mm腐蝕裕量C21.00mm焊接接頭系數1.00厚度及重量計算計算厚度==9.99mm有效厚度e=n-C1-C2=9.70mm名義厚度n=10mm重量20842.36kg壓力試驗時應力校核壓力試驗類型液壓試驗試驗壓力值PT=1.25PMPa壓力試驗允許通過的應力水平MPa試驗壓力下圓筒的應力TMPa校核條件校核結果合格壓力及應力計算最大允許工作壓力MPa設計溫度下計算應力MPat226.00MPa校核條件結論筒體名義厚度符合規定的最小厚度,合格人孔為了設備檢修需要開設人孔，反應器直徑為3m，所以用公稱直徑500mm的人孔，距離4m即設計一個人孔，進料口和出料口由于其特殊性，各放置一個，故反應器一共開設4個人孔。反應器參數表3.5反應器相關參數一覽表裝置名稱反應器反應器類型軸向絕熱式固定床反應器反應溫度/°C70工作壓力/Mpa1催化劑磺酸陽離子交換樹脂床層空隙率0.37催化劑堆積密度/Kg/m3515.5直徑/mm3000催化劑床層高度/mm15000筒體高度/mm21000總高度/mm22670筒體材料ASTMSA213/TP310封頭形狀標準橢圓形封頭催化劑裝填量/t28.9表3.5（續）泵的選型表3.5（續）泵的概述和選型依據泵是用來輸送流體的輸送設備，化工廠中最常見的泵是離心泵，這種泵結構簡單，流量和揚程的范圍都比較大，因此最為常見。泵的選型原則（1）所選泵的型號必須滿足流程所需的工藝參數要求；（2）根據輸送介質來選擇具體的泵類型，如輸送有毒有害液體，所選用的泵必須軸封裝置良好，如輸送腐蝕性流體，泵的內部材料必須要耐腐蝕；（3）經濟上必須可行，綜合考慮設備成本和維修費用最低。以P0101為例，Aspen物性數據為：ρ=594.43kg/m3，V=0.0035m/s取進料口液體流速為3m/s，內徑：d=4無縫鋼管的粗糙度為0.15，dλ=0.100d管路上安裝一個標準的９０°封頭，ε＝０．７５泵排出管路安裝一個調節閥，ε＝２ξ=0.75+2=2.75進料口距離地面高度為10mH=△Z+hf=9.53+10=19.53m取安全系數為1.1，He=1.1H=1.1×19.53=21.48m對系統推薦的各種泵進行比較，最終選擇了IS50-32-125A-（2900）。車間設備布置設計車間布置設計概述化工生產車間一般由下列各部分組成。生產設施。生產輔助設施。生活行政福利設施。勞動保護室等。車間布置設計就是將以上部分進行布置，為分初步設計和施工圖設計。在初步設計階段，利用有限的資料和要求畫出車間的布置草圖，以作為初步設計的參考。獲得設計圖后再將其完善，畫出平立面布置圖。廠房有單層、多層和單層與多層相結合的形式，這幾種形式各有優劣，需要根據生產特點來決定具體方案。一般來說多層廠房可以充分利用占地面積但是造價較高，而單層廠房則正好相反。另一個確定廠房高度很重要的原則是廠房的層高應該盡可能的符合建筑模數制的要求。一般工廠廠房的層高限制在4米～6米。初步設計階段的車間布置設計是一組平立面布置圖，列人初步設計的設計文件中。施工圖設計階段需要獲得一個全面滿足需求的布置結果。在這一階段，需要個方面共同協商，最后得到施工圖設計階段的車間布置圖。施工圖階段的布置設計，必須由各個設備具體位置和安裝位置等具體參數作為參考才能獲得成品。本設計階段車間布置的車間布置平面、立面圖，列入設計文件中。公用工程布置供電供電系統要考慮全廠用電頂峰時的情況，同時要保證用電安全如接地、防雷等。在設計的時候需要考慮備用電源和斷電時的應急處理，充分考慮廠區突然斷電的影響，化工生產的過程大多數屬于連續大批量生產，而且使用的原料很多都有易燃易爆的特點。因此一旦發生停電，就有可能造成重大的生產事故或帶來嚴重的經濟損失，以避免重大事故的發生。本項目工程裝置的所有設備用電均為低壓交流電，采用三相四線制的配電系統，高壓用電則采用三相三線的配電系統，嚴格遵守相關文件的規定。供水本次設計項目的水源供應主要是整個工業園區集中供應工業通水，同時廠區內也鋪設了完整的自來水管道，可以為廠區提供生活用水。供熱一般工廠所需的蒸汽按照其壓強可以分為低壓、中壓和高壓蒸汽。蒸汽主要是由廠區內的鍋爐廠提供，用來做換熱器中流體加熱的熱源。在設計蒸汽系統的時候應該考慮到超壓泄露等不正常操作狀態，設計排至大氣的蒸汽放空管。設計時應該考慮到不同工況所需的熱量以及充分考慮管道間的換熱，以確保工藝裝置能在不同工況下都能正常運作。經濟分析與評價基礎編制依據依據國家石化局（1999）第195號文《化工建設項目可行性研究投資估算編制辦法》進行編制。《化工工藝設計手冊》（化學工業出版社，第四版）;《建設項目經濟評價方法與參數》國家發展與改革委建設部；《全國工業用地出讓最低價標準》的通知（國土資發[2006]307號）；《化工投資項目經濟評價參數》國石化規發（2000）412號;《化工投資項目資金申請報告編制辦法》中石化協產發[2006]76號;參考價格數據：304不銹鋼設備：30000元/噸中低壓（≤4MPa）碳鋼設備：10000元/噸高壓碳鋼設備價格：13000元/噸其它特殊不銹鋼按國產廠家實際定價低壓蒸汽(0.8MPa)：180元/噸中壓蒸汽（4MPa）：210元/噸電：0.7元/千瓦時工藝軟水：10元/噸冷卻水：1.0元/噸污水處理費：5.0元/噸(COD<500)人工成本：12000元/月?人，（包括五險一金）投資估算項目投入總投資=固定資產+流動資金+建設期利息。固定資產投資本部分包括設備等生產要素的購置費用，工程建設其他費用和預備費用。工程費用本項目的主要生產設備均按國家計價方法的相關文件，同時參考調研所獲得的參考價格進行估算。同時計算設備的安裝以及建筑費用。經計算，工程費用如下：表5.1工程費用一覽表編號項目費用/萬元1設備費6639.58222安裝費用1648.09493建筑工程費用770.4443合計9058.1214工程建設其他費用包括與土地、工程建設、經營有關的費用，可行性研究費用和設計費用。按照調研結果和相關文件所標明的費用計算結果如下：表5.2工程建設其他費用一覽表編號項目費用/萬元1土地費用1393.922建設單位管理費471.0373研究試驗費804準備費74.885試轉費72.46726辦公購置費9.5127工程保險費9.768勞動安全評價費5.19環境影響評價費6.9610工程設計費124.6411可行性報告編制費101.92合計2350.19623.預備費（1）基本預備費此費用估算以其他固定資產為計算基數，基本預備費用可按9%～12%估算。按12%估算，該費用為440.064萬元（2）漲價預備費指在建設期間由于浮動因素可能引起費用的上漲而預留的費用。經計算該費用為75.68萬元。4.無形資產投資無形資產是指不具有實物形態而能為企業提供某種權利或特權的各種資產。表5.3無形資產一覽表編號項目費用/萬元1專利購買費10002土地使用權1550.3683其他費用613.6合計3163.9685.固定投資估算表表5.3固定投資估算一覽表序號項目費用/萬元1工程費用9058.12142工程建設其他費用2350.19623預備費515.7444無形資產費用3163.968合計15088.0296流動資金估算流動資金是維持項目正常運營和產品流通的必不可少的周轉用資金。一般來說估算流動資金的最方便的方法就是參照同類型的企業所需的現金流量，然后進行根據其比例關系進行折算最后再乘以一定的系數。固定資產本投資流動資金率為12%～20%。取20%，流動資金為3017.606萬元。建設期利息估算建設期利息是在建設期內的借款利息，本項目建設期兩年，中國建設銀行貸款年利率4.75%，貸款20000萬元，則總利息1900萬元。總投資估算表5.4總投資估算表序號項目費用/萬元1固定資產15088.02962流動資金3017.6063建設期貸款利息1900合計20005.6356成本和費用估算產品成本費用簡單來說就是制造單位數量的產品所消耗的費用，費用包括人力費用、原料能源成本和設備費用的攤銷。常用的估算方法有制造成本法和要素成本法，本項目的估算采用要素成本法來估算。原材料費本項目的主要原料為混合C4，計算表如下：表5.5原材料費序號原料及輔助材料年消耗量價格年成本/萬元數量單位金額單位1混合C413.5萬噸1000元/噸135002水23.56萬噸3元/噸70.683磺酸陽離子催化劑27.5噸20000元/噸554合計13625.68公用動力消耗包括直接用于產品生產的燃料和能源等。本項目用量如下表：表5.6公用動力費用一覽表編號項目名稱年消耗量單價年度成本/萬元數量單位金額單位1循環鹽水960.745萬噸2元/噸1921.492高壓蒸汽18.663萬噸250元/噸4665.753中壓蒸汽79.47萬噸210元/噸16688.74電2191.76萬千瓦時0.7元/千瓦時1534.2325燃氣消耗61.27萬m3/年2元/m3153.18總計24963.352表5.6（續）人工費用及福利費表5.6（續）工資包括生產人員的工資、獎金等費用，定員70人，年支出約480萬元。其他包括生產人員的福利，如各種保險金額及住房公積金等。年支出約226.98萬元。匯總該部分總計支出706.98萬元/年。修理費修理費是指為保持設備正常使用，進行修理的費用。百分比率一般取1%-5%。按3%計算，修理費543.169萬元/年。折舊費本項目折舊使用年限平均法進行計算，基本折舊費按照直線折舊法，以此計算，年折舊額563.917萬元。攤銷費采用年限平均法計算，不計殘值，按十年攤銷，總攤銷費376.335萬元/年。財務費用指因為籌集資金而產生的各項費用。利息費用計算為950萬元/年。其他財務費用按生產成本的3‰計算，則每年為16.28萬元。財務費用總計為966.28萬元/年。經營成本估算表表5.7經營成本費用估算表序號項目年度成本/萬元1原材料費13625.682公用動力費24963.3523工資及福利費706.984修理費543.1695財務費2449.7016其他費用1755.950合計44044.832銷售收入和稅金估算銷售收入估算本項目年產4.32萬噸高純度異丁烯，國內市場價格約為15000元/噸，銷售收入64800萬元。稅金估算取稅率15%，增值稅為3418.822萬元。其他稅費約為1468.96萬元。合計4887.782萬元。稅后利潤利潤總額20756.68萬元，所得稅1025.98萬元，稅后利潤19727.02萬元。分析結果經過調研及計算，本項目的經濟分析結果見下表表5.1項目經濟分析序號項目名稱單位數量一生產規模萬噸/年4.32二產品方案1高純度異丁烯（99.9%）萬噸/年4.32三主要原、輔料用量1混合C4萬噸/年16.52水萬噸/年23.564磺酸陽離子樹脂催化劑噸/年27.5四公用動力消耗1年耗電量萬度/年2013.562循環冷卻水萬噸/年885.6953中壓蒸汽萬噸/年72.6894高壓蒸汽萬噸/年18.785燃氣消耗萬噸/年59.632五項目定員人70六項目總投資萬元20005.6361建設投資萬元15088.0302流動資金萬元3017.6063建設期利息萬元1900七年總銷售收入萬元69000八年總成本萬元33071.61九年利潤總額萬元20756.68十年銷售稅金及附加萬元6068.684十一年所得稅萬元9103.026從經濟分析結果可知，該項目盈利良好，具有一定生存能力，可應對市場變化。但是隨著技術的發展，其市場價格將可能會有波動。因此，仍需要不斷改進生產工藝來提高產品的競爭力。結論本次設計是經過對市場和現有技術的調查研究后所完成的。本設計所應用的技術在國內高純度異丁烯的工業生產中處于先進行列，污染小，克服了常用生產路線中會產生腐蝕性廢水的弊端，同時提升了異丁烯轉變為叔丁醇的轉化率。在設計中，利用了AspenPlus工藝流程進行模擬，輔助進行設計工作，完成了物料衡算和熱量衡算，編制了工藝流程圖，計算并繪制了主要設備圖，并對關鍵生產流程車間布置進行設計。最后對經濟情況進行計算。總體來說，本設計對該項目關鍵部分進行了設計，部分內容設計不夠詳盡，但可根據其他內容進行參考完善。參考文獻鐘立強，金建江，沈青青.甲基丙烯酸甲酯綠色工藝開發分析[J].工藝技術，2020（19）：198-200.薛建成.異丁烯下游產品生產工藝研究進展[J].工業催化，2013，21（4）：16-21.張玥，張萌.異丁烯兩步法生產甲基丙烯酸甲酯的研究進展[J].當代化工，2018，47（7）：1494-1496，1500.邵守言，朱桂生，陳勇，等.甲基丙烯酸甲酯工業化生產工藝及展望[J].乙醛醋酸化工，2020（3）：10-12，23.李桂花.C4氧化法制備甲基丙烯酸甲酯的研究進展[J].工業催化，2005（13）：293-298.王濱，高強，索繼栓.C4，C5烯烴制乙烯丙烯催化技術進展[J].分子催化，2006，20（2）：188-192.周春艷，崔秀梅，李夢涵，等.甲基丙烯酸甲酯市場分析[J].化學工業，2020，38（4）：80-86.楊依依，張興達，王怡.甲基丙烯酸甲酯的合成方法及現狀分析[J].化工管理，2019（01）：193-194.董炳利，周金波，王艷飛，等.碳四烴中異丁烯水合制叔丁醇技術進展[J].應用化工，2012，41（04）：693-696.宋迪.甲基丙烯酸甲酯產業發展展望[J].新材料與新技術，2020，46（3）：79-80.彭程，唐春，謝繼陽.甲基丙烯酸甲酯清潔合成及催化劑研究進展[J].石油化工，2019，48（11）：1180-1187.張大洲，盧文新，陳風敬.甲基丙烯酸甲酯生產技術現狀及國內發展趨勢[J].化肥設計，2018，56（5）：6-10.陳昊，張鋼強.一步法合成甲基丙烯酸甲酯工藝研究[J].當代化工，2019，48（10）：2306-2309.凡震山.甲基丙烯酸甲酯綠色生產工藝研究進展[J].化工管理，2018（35）：107.S.Hoornaerts.Modificationofkineticparametersbyactionofoxygenspilloverinselectiveoxidationofisobutenetomethacrolein[J].CatalysisToday,1997,33:139-150.王金明，劉文飛.氟化樹脂催化異丁烯水和反應研究[J].化學工學與工程，2010，27（3）：214-218.李吉春，林泰明，葉明湯，等.抽余C4烴中異丁烯催化逆流水合制叔丁醇[J].石油化工，2007，36（8），825-828.LeiZhigang,YangYang,LiQunsheng,ChenBiaohua.Catalyticdistillationforthesynthesisoftert-butylalcoholwithstructuredcatalyticpacking[J]