Analysis,Synthesis,andDesignofChemicalProcesses化学工

化学工业的特点化学工业是国民经济支柱产业国家重要能源和原材料工业，生产过程是最典型的物质转化过程。2010年全国化工总产值8.88万亿元，占工业总产值12.7%；经济总量位居世界第二，是产能大国，非技术强国化工能耗基数大：2009年化工全行业能源消耗占全国总量15.2％，占工业能源消耗量22.6％化工既是能源消耗者又是能源提供者。渗透到社会建设、人民生活、国防等各个领域化学工业的地位乙烯工业是石油化工的“龙头”和发展标志。我国乙烯产能1430万吨，居世界第二，但自给率仅有40％。迫切需要发展有竞争力的乙烯工业。预计到2020年我国将新建6~8套百万吨级乙烯工程，一套百万吨乙烯需投资约200亿元。包装和木材胶涂料、热熔胶粘接剂、纸绳织物后处理剂煤天然气石油丙烯甲烷丁烷丁烯丁二烯苯二甲苯甲苯乙烯丁醛丙烯腈己二腈丙烯酸丙烯酸酯2-乙基乙醇丙烯酸纤维ABS丁醇丁腈橡胶己二酸己二胺环氧丙烷AS尼龙66丙二醇异丙苯异丙醇聚丙烯醋酸丁酯乙醛醋酸乙醇氯乙烯醋酐醋酸乙烯乙苯二氯乙烯聚氯乙烯聚醋酸乙烯聚乙烯醇环氧乙烷羧甲基纤维素氯乙酸醋酸纤维素醋酸酯丁醇乙二醇乙醇胺α-烯烃聚乙烯包装膜、塑料包、牛奶瓶、燃料罐、油桶、绝缘体、盖、管材、涂覆层、房屋材料、玩具共享用单体(LLDPE)、合成润滑油化学中间体、洗涤剂、纸和织物定型剂、后处理剂、蜡替代品、油田化学品、脱模、增塑剂、皮革处理洗涤剂水泥添加剂化妆品阻腐蚀照相化学品灭藻剂非离子表面活性剂熏蒸剂杀菌剂药乳胶漆防冻剂刹车油聚酯纤维和树脂乳胶漆墨水添加剂水力(系统用)液体溶剂化学中间体烟用过滤嘴塑料腊克(漆)纤维(服饰、家用、无纺、织物)溶剂(涂料、塑料、通用)阿司匹林香料药化学中间体淀粉改性剂化妆品卫生间药用化学原料香料酒精和汽油混合燃料口腔洗涤剂药掘井泥浆洗涤剂织物纸张浆液织物浆液粘接剂纸张浆液增稠剂可溶包装物无纺袋安全玻璃建筑玻璃乳胶漆、应用零件、布纹和无布纹纸塑料溶胶和有机溶胶、粉末涂料、垃圾、袋瓶、硬管、盆、柔性膜和食品包装、房子披、迭板和屋顶外用醇药涂料溶剂个人防护品喷雾剂化学中间体地毯刷子地毯衬里软管带狭条玩具无纺纤维胶片板材塑料瓶硬包装盒子应用部件乳胶漆保护层增塑剂粘结剂墨水溶剂油芳香油药物萃取溶剂塑料织物皮革溶剂涂覆纸服饰地毯织物帘布雨篷和毯子家具印刷滚筒话筒网屏电池隔板管子和配件玩具应用零件家具商务机电话包装包箱汽车零件汽车和家具零件常用药工业零件包和容器应用家具服饰市内装潢地毯轮胎帘线带子绳降落伞和渔线座位安全带聚氨酯成型复合玻璃纤维食品烟熏剂化学中间体表面活性剂洗涤剂溶剂、防冻剂、保湿剂、防腐剂、润滑剂药、软化剂、化妆品、水力传动液、切削油、化学中间体、防晒油涂料地板抛光剂织物纸水泥陶瓷皮革后处理剂一次性尿布包装和木材胶涂料、热熔胶粘接剂、纸绳、织物后处理剂煤天然气石油丙烯甲烷丁烷丁烯丁二烯苯二甲苯甲苯乙烯丁醛丙烯腈己二腈丙烯酸丙烯酸酯2-乙基乙醇丙烯酸纤维ABS丁醇丁腈橡胶己二酸己二胺环氧丙烷AS尼龙66丙二醇异丙苯异丙醇聚丙烯醋酸丁酯乙醛醋酸乙醇氯乙烯醋酐醋酸乙烯乙苯二氯乙烯聚氯乙烯聚醋酸乙烯聚乙烯醇环氧乙烷羧甲基纤维素氯乙酸醋酸纤维素醋酸酯丁醇乙二醇乙醇胺α-烯烃聚乙烯包装膜、塑料包、牛奶瓶、燃料罐、油桶、绝缘体、盖、管材、涂覆层、房屋材料、玩具共享用单体(LLDPE)、合成润滑油化学中间体、洗涤剂、纸和织物定型剂、后处理剂、蜡替代品、油田化学品、脱模、增塑剂、皮革处理洗涤剂、水泥添加剂、化妆品、阻腐蚀、照相化学品、灭藻剂非离子表面活性剂熏蒸剂杀菌剂药乳胶漆防冻剂刹车油聚酯纤维和树脂乳胶漆墨水添加剂水力(系统用)液体溶剂化学中间体烟用过滤嘴塑料腊克(漆)纤维(服饰、家用、无纺、织物)溶剂(涂料、塑料、通用)阿司匹林香料药化学中间体淀粉改性剂化妆品卫生间药用化学原料香料酒精和汽油混合燃料口腔洗涤剂药掘井泥浆洗涤剂织物纸张浆液织物浆液粘接剂纸张浆液增稠剂可溶包装物无纺袋安全玻璃建筑玻璃乳胶漆、应用零件布纹和无布纹纸、粉末涂料塑料溶胶和有机溶胶、垃圾、袋瓶、硬管、盆、柔性膜和食品包装、房子披、迭板和屋顶外用醇、药、涂料溶剂、个人防护品、喷雾剂、化学中间体地毯、刷子、地毯衬里、软管带、狭条、玩具、无纺纤维、胶片、板材、塑料瓶、硬包装、盒子、应用部件乳胶漆保护层、增塑剂、粘结剂、墨水溶剂油、芳香油、药物、萃取溶剂、塑料、织物、皮革溶剂、涂覆纸服饰、地毯、织物帘布、雨篷和毯子、家具、印刷滚筒、话筒网屏、电池隔板管子和配件、玩具、家具、商务机、电话包装、包箱、汽车零件汽车和家具零件、常用药、工业零件、包和容器、应用、家具服饰市内装潢地毯轮胎帘线带子绳、降落伞和渔线座位安全带聚氨酯成型复合玻璃纤维食品烟熏剂化学中间体表面活性剂洗涤剂溶剂、防冻剂、保湿剂、防腐剂、润滑剂药、软化剂、化妆品、水力传动液、切削油、化学中间体、防晒油涂料、地板抛光剂织物、纸、水泥、陶瓷、皮革后处理剂、一次性尿布约有75％化工产品来自乙烯工业生产化学工业的特点现有26套乙烯装置“工艺包（关键技术）”全部从国外引进，缺乏自主创新技术；由于缺乏优化运行技术，与国际先进水平相比，装置能耗平均高20%左右、主要产品收率低4％；即使同类引进的乙烯装置，其运行水平亦参差不齐，能耗差异为13％左右；产品存在结构性过剩。国内聚烯烃低端产品过剩，高端技术及产品仍然依赖引进。我国乙烯工业面临的主要问题：化学工业的特点化学工业特点资源能源产品＋液气天然气/油气固煤炭固生物质固矿产资源石油炼制平台化学品燃料精细化学品日用化学品动力/电力精细化学品日用化学品化学转化平台化学品燃料动力/电力种类繁多、构成复杂加工路径多变、流程冗长、设备种类繁杂化学工业特点1.装置型工业－设备投资占产能的15～25%2.资金密集型工业－投资大、维修费高、流动资金占用时间长3.技术密集型工业－产品繁多、原料广泛、工艺技术具有多样性复杂性4.资源和能源密集型工业－原料成本是产品成本的主要构成，能耗为产值的15-20%。平均能耗高于国际先进水平15%～25%。如：乙烯工业，2010年国内平均综合能耗628千克标油/吨，国外已达500千克标油/吨。5.高污染行业－废水、废固、废气排放分别居全国工业排放量第1、5、4位。6.高危险行业－安全事故频发，有毒、腐蚀、高温高压、低温真空化学工业特点装置大型化乙烯单套装置百万吨级别有:•天津石化100万吨/a（乙烯裂解装置为国内规模最大单套装置，45万吨/a聚丙烯为全球规模最大的单套装置）•独山子100万吨/a•镇海炼化100万吨/a•茂名石化100万吨/a炼油单套装置千万吨级别有:•中海油惠州炼油1200万吨/a•大连石化1000万吨/a•大连西太平洋石化1000万吨/a•青岛炼油化工有限公司1000万吨/a•独山子石化公司1000万吨/a•广西石化1000万吨/a•四川石化1000万吨/a•台湾中油股份有限公司1200万吨/a和1500万吨/a各一套化学工业特点技术密集型工业－加工路径冗长、品种繁多石油开采原油常压蒸馏减压蒸馏合成气蒸汽转化油气伴生气热裂解甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷乙烯催化裂化炼厂气液化石油气苯、甲苯、二甲苯催化重整丙烯正丁烯异丁烯加氢裂化生产乙烯裂解原料加氢减压油正丁烷、异丁烷生产乙烯裂解原料重柴油氯代甲烷乙烯醋酸乙烯下游产品干气拔顶气聚氨酯树脂、表面活性剂合成纤维、ABS树脂、增塑剂、医药、溶剂、甘油生产乙烯裂解原料溶剂、酚醛树脂农药、医药等轻柴油轻柴油煤油减压馏分油减压渣油顺酐、合成橡胶、抗氧剂乙烯、丙烯、表面活性剂甲基丙烯酸甲酯惠州炼油厂工艺简图煤炭资源洁净利用过程系统技术路线图煤炭液化气化焦化化工发电焦炭煤焦油煤气直接液化间接液化柴油汽油车用燃油FT柴油异丁醇、异丁烯乙烯、丙烯PE、PP甲醛聚甲醛、甲醛树脂甲醇甲酸甲酸甲酯醋酸酐醋酸草酸二甲醚氢气气化燃烧直接燃烧IGCCPCCFBCPFBC-CC电力热合成气天然气合成气氨尿素甲醇乙酸、甲酸甲酯、醋酐、甲酸、甲醛等C1化学品C1~C6混合醇人造液体燃料蒸汽转化氨氧化氢氰酸裂解炭黑氯化、硝化、硫化甲烷的各种衍生物乙炔乙炔化学品选择性氧化甲醇、甲醛有氧或无氧转化芳烃氧化偶联乙烯、乙烷双酚A染料中间体甲苯二异氰酸酯苯酐天然气化工产业链醋酸乙烯酯醋（酸）酐阿司匹林醋酸纤维素除莠剂羧甲基钠氯醋酸纤维素醋酸乙酯氢硫基醋酸醋酸调味品醋酸盐香料溶剂聚醋酸乙烯酯醋酸乙烯酯聚氯乙烯-醋酸乙烯酯树脂乙酰乙酸乙酯双乙烯酮色酚AS-G1，3，5吡唑酮醋酸的部分产品树1.乙炔2.乙醇乙醛3.乙烯乙酸4.丁烷5.甲醇水合氧化氧化氧化氧化羰基化乙酸（醋酸）的原料路线化学工业特点高危险行业化学品的危险性易燃、易爆；有毒、腐蚀化学反应危险性氧化、还原、硝化、磺花、聚合运行过程危险性流程复杂、高温高压、工况波动生产事故导致的人员伤害和财产损失十万从业人员事故死亡率我国安全事故造成的直接经济损失(2006)我国美国总值(亿元)占行业GDP工矿商贸行业3.92.124003%化工/石化行业12.44.07505%SafetyIssuesinDesign化工行业是我国社会经济发展的重要支柱产业，产值1.5万亿元，占工业总产值的12％.近年来我国化工行业的规模、产值和利润均以20%以上的增速发展。主要化工产品生产规模居世界前三位。化工生产涉及高温高压和各种化学品，设备爆炸、物料泄漏等事故常有发生，危及人身安全，生产损失巨大，环境污染严重。171984年印度UniCarbon农药厂毒气泄漏，2万人死亡，20多万人中毒，5万人失明，10万人终身致残。1997年北京东方化工厂爆炸事故，8人遇难，经济损失十多亿人民币。2000年科威特Al-Ahmedhi炼油厂爆炸事件，损失4亿美元。2005年美国德州BP炼油厂爆炸，15死亡，180人受伤，损失逾15亿美元。2005年吉林石化双苯厂爆炸事故，68人伤亡。硝基苯泄漏流入松花江，大面积流域被污染，影响人民生活，造成重大的国际影响。重大化工安全事故案例182003年12月23日，重庆市开县的川东北气矿16号井发生特大井喷事故，大量含有剧毒硫化氢的天然气四处弥漫。243人中毒死亡，2142人入院治疗、65000人被紧急疏散安置。此次灾难造成的直接经济损失高达6400余万元。2004年4月16日，重庆天原化工厂冷凝管破裂，氯气罐发生爆炸，导致氯气外泄。该厂位于人口稠密地区，氯气的毒性较强，共造成9人死亡，15万群众被转移。2006年7月28日，江苏射阳氟源化工厂石化车间，氟化反应釜发生爆炸，死亡２２人，受伤２９人，疏散群众７０００多人；2006年6月16日，安徽盾安化工有限公司发生爆炸，造成至少１６人死亡，２４人受伤；2006年７月９日，宁夏鑫尔特化学有限公司发生液氯泄漏事故，导致123人中毒；2007年5月11日13时28分，中国化工集团公司沧州大化TDI公司硝化装置发生爆炸事故，5人死亡，80人受伤，几千名群众疏散转移。21一、立项依据我国2006年工矿商贸行业安全事故损失2400亿元，占行业GDP的3%。其中石油化工安全事故损失750亿元，占行业GDP的5％。生产事故导致的人员伤害和财产损失化工事故死亡人数中国：2002-2007年均298人美国：2001-2006年均52人发达国家(2002年)10万人死亡率4.0英国0.9澳大利亚2.0德国2.9美国4.2日本4.5中国全行业10万人死亡率9.0工矿商贸业3.9化学工业12.41交通运输业；2采矿业；3化学工业。化学工业生产安全问题的特征：•化工生产涉及大量易燃易爆化学；•大多化工原料和产品具有毒性和污染性；•化工生产过程和装置多处于高温高压；•许多化工反应过程是强放热、非线性的。•化工生产安全特性与过程装置的基础设计密切相关。FourPhasesofEmergencyManagement!•Prevention•Preparedness•Response•Recovery“Astheprofessionalwiththebestknowledgeofther