工程设计总结

大庆炼化公司

聚合物扩能工程（一）聚丙烯酰胺水解机尾气处理工程

设计总结

同方股份有限公司

2011年8月

大庆炼化公司

聚合物扩能工程（一）聚丙烯酰胺水解机尾气处理工程

设计总结

编 制 人：

项目负责人：

技术负责人：

单位负责人：

2011年8月

目 录

第一章 概述

第一节 设计概况及依据

第二节 设计指导思想

第三节 承担的设计任务及交付图纸进度

第二章 设计特点

第一节 工艺技术与流程

第二节 设计采用的新技术、新工艺、新设备、新材料

第三节 自动化控制及设计工作水平

第三章 设计进度

第一节 设计劳动力投入

第二节 设计进度

第四章 设计质量

第一节 初步设计质量

第二节 施工图质量

第三节 错、漏、碰、缺及设计变更

第五章 概算与决算

第六章 结束语

第一章 概述

第一节 设计概况和依据

1、设计项目名称、建设地点、性质、类别、规模，是否分期建设，每期工程的主要内容以及其他需要说明的项目概况，并简述项目建设的意义。

项目名称：大庆炼化公司聚合物扩能工程（一）聚丙烯酰胺水解机尾气处理工程。

项目组成：本项目包括土建施工、设备安装、电气安装、仪表安装、试运行等工作。

建设地点：大庆炼化公司厂内。

项目性质：新建工程。

项目类别：环境保护工程。

项目规模：本项目占地280m2，其中建筑面积216m2，尾气处理能力为35052m3/h。

项目投资：本项目总投资为581.16万元。

本项目未分期建设。

该项目建设的意义：庆炼化公司聚丙烯酰胺生产过程中产生的氨气，目前是通过烟囱排放到大气中，地方环保局明确要求建设控制措施，降低区域氨气排放总量。我们国家实行了可持续发展战略，经济发展与环境保护同时进行，以牺牲环境取得经济发展不符合科学发展观的要求。从企业自身生产的稳定运行和保护当地的大气环境的角度来看，本次工程的建设是十分必要的，通过对尾气处理得到的硫酸铵汇入丙烯腈稀硫铵中一同加工成成品。本项目的实施既为社会创造了环境效益又为企业创造了经济效益。

2、设计依据

1）、业主提供的相关技术资料、委托资料及设计要求等

2）、《石油化工污水处理设计规范》（SH3095-2000）

3）、《石油化工企业环境保护设计规范》（SH3024-1995）

4）、《石油化工工艺装置设备布置设计通则》（SH3011-2000）

5）、《石油化工设备和管道隔热技术规范》（SH3010-2000）

6）、《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）

7）、《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）

8）、《污水综合排放标准》（GB8978-1996）

9）、《室外排水设计规范》（GB50014-2006）

10）、《建筑给排水设计规范》（GB50015-2003）

11）、《工业金属管道设计规范》（GB50316-2000）

12）、《工业设备及管道绝热工程施工及验收规范》（GBJ126-1989）

13）、其它相关的设计规范

第二节 设计指导思想

1）、执行国家和中石油节能减排的要求，突出循环经济理念，采用国内先进的工艺技术，各装置的能耗、物耗指标达到国内先进水平。

2）、贯彻“安全第一，预防为主”的方针，采用先进的技术，遵循现行防火、安全卫生和劳动保护等有关规范，确保本项目投产后能安全稳定生产，符合职业安全卫生的要求，保障劳动者在劳动过程中的安全和健康。

3）、设计中遵守国家法令、法规及有关标准、规范。

4）选用的设备自动化水平比较高，易于工人操作管理，减轻劳动强度。同时也要考虑设备的耐用性，以保证长时间免维修正常使用。

5）、尾气处理系统在启动、运行、停运及异常时均不影响聚丙烯酰胺生产装置的正常运行。

6）、充分利用原有的设施，合理布局，减少占地面积，尽可能的降低工程造价。

第三节 承担的设计任务及交付图纸进度

1、说明承担的任务以及与其他勘察设计单位相互之间的协作形式

本次设计内容包括界区内土建、工艺、电气、自控、暖通、给排水设计，配套界区外工艺管线（新鲜水、热水、热水回水、仪表风等）、电气设计。

本项目界区内土建、工艺、电气、自控、暖通、给排水均由同方股份有限公司设计；配套界区外工艺管线（新鲜水、热水、热水回水、仪表风等）、电气由

大庆油田设计院设计；配套预处理液外输以及硫酸铵外输管线由辽化设计院设计。

接口参数由同方股份有限公司提供，大庆油田设计院与辽化设计院做辅助设计。

2、分别列出签订合同至完成全部设计任务起止时间，以及初步设计、施工图设计等各阶段的起止时间

总承包合同签订时间为2009年11月15日，11月16日开始进行施工图设计，全部设计于2009年12月15日完成。

初步设计于2009年10月就已经开始，初步设计完成时间为11月中旬。施工图设计开始时间为合同签订的当天开始，于2009年12月15日完成。

第二章 设计特点

第一节 工艺技术与流程

后水解机排出的尾气中含一定水份，并混杂有聚丙烯酰胺颗粒与少量研磨油，为保证尾气中氨气的回收，必须首先将尾气中的水份、聚丙烯酰胺颗粒和研磨油去除。本治理项目采用一座CST废气净化穿流板式塔作为预处理塔，用水洗方式将尾气中混杂的研磨油和聚丙烯酰胺颗粒去除，预处理循环槽会排出一定浓度的聚丙烯酰胺与研磨油的乳化液，其原始温度在35℃左右，氨含量约为3000mg/L。为避免给污水处理系统带来压力，通过热水加热使水温升至70℃左右，利用温度升高氨气溶解度降低的原理，采用微孔曝气吹脱氨气的方法将外排预处理液中氨的浓度降到200mg/L以下。

经预处理后的水解机尾气通过两级CST废气净化穿流板式塔用稀硫酸溶液吸收，外排尾气中氨气浓度满足《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）。

吸收液每天产生31.6m3，硫酸铵浓度控制在20~25%，温度在30~35℃之间，设硫酸铵储池，通过硫酸铵输送泵连续将溶液送至丙烯腈稀硫铵工段加工成成品。

目前氨气吸收一般采取水吸收或酸吸收这两种方式。

水吸收一般应用于氨气浓度较高、总量较大的场合。产生的吸收液再通过气提或精馏得到液氨，水吸收运行费用较低，但对氨气的吸收率不高，运行不好时现场会有刺鼻的氨味，若想得到成品还需增加气提或精馏装置。

酸吸收通常应用于氨气浓度较低、总量较小的场合。其运行费用比水吸收要高，但酸吸收得到的吸收液很容易加工为成品，酸对于氨气的吸收率也大大高于水的吸收率，可达到很低的排放要求。

针对大庆炼化公司水解机尾气成分及其相关参数的研究，该尾气中的氨气浓度较低，其中含有少量聚丙烯酰胺颗粒与研磨油，先用水去除聚丙烯酰胺颗粒与研磨油，再用浓度15~20%的硫酸作为吸收液处理尾气中的氨气，产生的硫酸铵汇入丙烯腈稀硫铵中一同加工成成品。既为社会创造了环境效益又为企业创造了经济效益。

第二节 设计采用的新技术、新工艺、新设备、新材料

项目采用CST废气净化穿流板式塔作为水解机尾气主要处理装置，是本工程的关键技术。

该塔是国家“七五”规划废气治理的首选设备，荣获了88年国家级重大科技成果奖（科技公报90期发表），荣获了国家环保局、国家科委97年科技成果奖，99年被列为国家计委高科技产业推广项目。

在原有技术基础上，将我公司的两项发明专利《一种海水液柱喷射式烟气脱硫装置和方法》（发明专利号：00136768.4）和《一种用于液柱喷嘴烟气脱硫塔的喷嘴》（发明专利号：02100277.0）应用于CST废气净化穿流孔板塔，使CST废气净化穿流板式塔技术得到了进一步完善和提高，强化了气液两相的湍流程度，使塔板上液层高度泡沫化，从而大大提高了传质系数、传质面积以及传质推动力。

本工程关键设备是氨气吸收塔，我公司采用CST废气净化穿流板式塔，该塔是国家“七五”规划废气治理的首选设备，荣获了88年国家级重大科技成果奖（科技公报90期发表），荣获了国家环保局、国家科委97年科技成果奖，99年被列为国家计委高科技产业推广项目。

在原有技术基础上，将我公司的两项发明专利《一种海水液柱喷射式烟气脱硫装置和方法》（发明专利号：00136768.4）和《一种用于液柱喷嘴烟气脱硫塔的喷嘴》（发明专利号：02100277.0）应用于CST废气净化穿流孔板塔，使CST废气净化穿流板式塔技术得到了进一步完善和提高，强化了气液两相的湍流程度，使塔板上液层高度泡沫化，从而大大提高了传质系数、传质面积以及传质推动力，塔内板上气液两相的状态，遵循流体力学的基本规律，在气体通过处，气体所产生的压降大于该处液体的压降，液体所产生的压降大于该处气体所产生的压降。

CST废气净化穿流板式塔在国内用户超过400余家，实际使用效果非常好，可用于多种废气净化，如：硫化氢、二氧化硫、氨气、氯气、二氧化氯、甲硫醇、甲硫醚、丙酮、甲醇、菌丝体烘干臭气、污水处理产生的臭气等。

由于本工程尾气中氨气浓度较低，其中还含有少量研磨油和聚丙烯酰胺颗粒，成分较为复杂，因此对尾气的预处理以及后续吸收工艺要求很高，选择的吸收塔必须具备相当高适应性和吸收率，符合我公司CST废气净化穿流板式塔的技术特点，对喷射装置依照专利加以改进后，可更好的满足使用要求。

CST废气净化穿流板式塔的优点：

①处理能力大，净化效率高；

②操作弹性大，操作稳定方便；

③阻力小、能耗低；

④适用于含有粉尘的废气处理，不会堵塞，几乎不需要维护。

第三节 自动化控制及设计工作水平

1、采用的自动化控制方式、特点和达到的水平

整个尾气处理装置以集中控制为主：中控软手动，中控自动控制。

中控手动远操：在控制室通过计算机人机界面可对设备进行点动控制； 中控自动控制：启动系统按预定程序运行，程序根据工艺控制要求编制。 在控制室能对生产过程进行控制、监视；动态反映各工艺设备的工作状态。 监控计算机显示流程画面、仪表数据、设备工作状态和故障报警。

控制系统由上位监控计算机+PLC组成。PLC完成信号的采集和控制，根据

工艺要求可自动运行整套装置。

计算机显示工艺流程画面和操作界面，操作人员通过鼠标可启停所有设备，并监视设备运行状态和报警信息。

2、平面及竖向布置在方便生产、满足工艺流程、控制占地面积及总图布置方面采取的措施

该工程位于干粉主厂房北侧，毗邻厂房而建，东西长30.0米。南北宽9.0米，总占地面积约为270m2，其中建筑面积216m2。

平面布局紧凑，所有动设备均在操作间内，可全天候运行，操作间内布局合理，设备、仪表、工艺管线井井有条，便于设备运行、维护。并设有配电室和控制室，配电室放置配电柜和控制柜，控制室配有工控机，在控制室就可以监控各种设备，具有良好的工作环境。

硫酸储罐位于操作间西侧，卸酸安全、简便；吸收塔由于设备较高，穿出屋外；风管切换阀门配有操作平台。

以上平面及竖向布局均反复斟酌，在试运行过程中未发现布局不合理之处。

3、说明辅助工程的设计特点和作用

本项目辅助工程为新鲜水、热水、热水回水、仪表风、硫酸铵外输、预处理液外输等工艺管线以及总配电。

其中新鲜水、热水、热水回水、仪表风管线均从干粉北厂房引进，设计布局紧凑合理，方便维护。硫酸铵外输管线与预处理液外输管线考虑防冻，分别采取伴热及埋至冻土层下等措施，设计考虑充分。

总配电从辅助厂房引进，进入配电室电控柜中，走位合理。

以上辅助工程为本项目如期投运提供了十分必要的条件。

4、说明有关环境保护、消防、抗震、灾害性地质防治、水土保持、安全措施、职业病防护设施等方面的设计特点及达到的防护水平

本工程为环保项目，除对水解机尾气中的氨气、粉尘和研磨油进行有效去除以外，在产生污水、固废等方面做了全面考虑。如预处理液中原始氨含量约为

3000mg/L，为避免给污水处理系统带来压力，通过热水加热使水温升至70℃左右，利用温度升高氨气溶解度降低的原理，采用微孔曝气吹脱氨气的方法将外排预处理液中氨的浓度降到200mg/L以下，再排入污水井，给污水厂减轻负荷。

在操作间内我们还配备了一台手推式干粉灭火器，6台手提式干粉灭火器，在配电室配备2台手提式二氧化碳灭火器，并在醒目位置安放安全警示标志。

在硫酸储罐基础周围建围堰，防止遗洒的硫酸无序排放，在操作间侧门处配备洗眼器和喷淋器，防止卸酸时以外情况发生。

第三章 设计进度

第一节 设计劳动力投入

设计共投入180人工日，现场设计差旅费共花费人民币2万元；初步设计阶段投入80人工日。

第二节 设计进度

总承包合同签订时间为2009年11月15日，11月16日开始进行施工图设计，全部设计于2009年12月15日完成。

初步设计于2009年10月就已经开始，初步设计完成时间为11月中旬。施工图设计开始时间为合同签订的当天开始，于2009年12月15日完成。

第四章 设计质量

第一节 初步设计质量

初步设计确定了建筑面积、工艺流程、设备选型、设备、管线布置等，设计深度基本可满足施工需要。

签订合同后，通过考察施工现场，做出如下变更：

①发现界区内有消防阀门井，与本工程池体产生矛盾，于是将平面图镜像，

调整部分设备、池体布局；

②彩钢板房南侧基础在初步设计中采用独立基础，后发现该设计存在占地面积大等不足，改成与干粉北厂房构造柱锚固的形式。

③初步设计中硫酸加药采取酸计量罐，在施工图设计中改为硫酸计量泵，这种改动在生产中更为准确和安全。

第二节 施工图质量

由于此前初步设计较为充分，因此施工图设计考虑比较全面、合理，施工也较为顺利。

第三节 错、漏、碰、缺及设计变更

施工图中无错、漏、缺发生。

由于化建公司在热水和热水回水管线的施工中调整顺序，导致界区内这两条管线不得不做出相应调整。此外，再无重大设计变更。

本项目无材料代用单。

本项目工程联络单一份，具体情况为：在确定本工程施工基准点时，由于此前的基准点已被破坏，经与甲方基建办、质量监督站、设计单位现场反复确认，施工现场确无可靠基准点，申请从干粉北厂房引出基准点，以干粉北厂房室内地

V轴与⑦轴交点面标高为±0.00（绝对标高140.10m），以○（A=2729.34，B=1614.00）

为坐标基准点。

第五章 概算与决算

1、根据竣工决算从设计角度分析概算与决算差异及其原因

本工程概算与决算差异不大，主要差异存在的土建建设费用方面，其余方面均与预算相符。产生差异的主要原因是：本工程预算时未考虑冬季土建施工，因此土建取费较低，实际施工时，土建费用比预算增加约20%，其他设备安装、电气仪表安装等均与预算相符。

2、概算编制水平分析

本工程概算编制总体上还是与实际工程产生的费用大致相当，差别不是很大，充分发挥了预算在工程应有的作用。概算编制严格按照石油化工行业的相关取费标准，取费准确、无漏项，总体编制水平较高。

第六章 结束语

1、对设计的工艺水平、自控程度、安全可靠性、节能降耗、现场服务以及设计文件的质量、交付图纸进度等情况作出简明扼要的综合评价

整体来说，本工程设计水平较高，完全能够满足施工需要；自控程度、安全可靠性、节能降耗方面都满足甲方要求，符合石油化工行业的相关规定，具有较高的水平；图纸及设计说明完整、细致、无重大瑕疵；图纸能够按照规定时间完成，并交甲方审核。本工程设计人员出色完成了设计任务，取得了业主方的好评。

2、主要经验教训

经过本工程的设计，增强了我单位设计人员对石油化工行业废气处理工程知识的掌握，为以后类似工程提供了很好的案例和依据。本设计充分展示了各个专业之间的密切配合，大大锻炼我单位设计人员的团队合作精神。