甲醇制烯烃项目初步说明书_甲醇制烯烃生产工艺

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重庆XXXX化工设计团队

万吨/年甲醇制20 万吨/年烯烃项目可 行 性 研 究 报 告万吨/年聚乙烯装置 组长：杨昆霖

组员：黎晓娟 黎雪松 温春燕 赖小蓉 杨成宏 向明华 2011 年5 月

编制单位：重庆三峡学院化学与环境工程学院2008级化工班 项目总负责 赖庆柯

工艺流程 杨昆霖 黎晓娟 给排水 温春燕 设备 黎晓娟 机泵 杨成宏 总图 向明华 结构 杨昆霖 建筑 杨昆霖 电气 杨成宏 仪表 向明华 暖通 赖小蓉 环保 赖小蓉 市场经济 温春燕 经济核算 黎雪松

过程计算：黎晓娟 赖小蓉

黎雪松

目 录概述......................................................................1 1.1 编制原则................................................................1 1.2 装置规模及开工时数......................................................1 1.3 工艺路线................................................................1 1.4 装置范围................................................................1 1.5 主要技术经济指标........................................................2 2 原料及产品性质............................................................4 2.1 原料规格................................................................4 2.2 辅助原材料..............................................................6 2.3 产品规格................................................................7 3 市场分析..................................................................9 3.1 我国聚乙烯供需分析及预测..............................................9 3.1.1 供需概述............................................................9 3.1.2 国内生产状况分析....................................................10 3.1.3 国内进口状况分析...................................................11 3.1.4 高密度聚乙烯国内消费市场分析........................................12 3.1.5 国内市场供需预测....................................................13 3.2 聚乙烯价格分析及趋势预测..............................................15 3.2.1 我国市场价格走势分析................................................15 3.2.2 价格变化趋势测......................................................16 4 工艺技术路线选择........................................................17 4.1 HDPE 工艺技术简介.....................................................17 4.2 各种工艺技术特点......................................................18 4.3 工艺选择结论..........................................................23 4.4 工艺流程..............................................................23 4.4.1 催化剂配制及加料....................................................23 4.4.2 聚合部分............................................................23 4.4.3 分离和干燥..........................................................24 4.4.4 造粒................................................................24 4.4.5 粒料掺混、包装与码垛................................................24 4.4.6 己烷蒸馏............................................................24 4.5 主要操作条件..........................................................24 5 物料平衡及产品流向......................................................25 6 主要设备选择............................................................26 6.1 设备概况..............................................................26 6.2 主要设备特点及主要设备表..............................................26 6.2.1 主要设备特点........................................................26 6.2.2 主要工艺设备表......................................................28 6.2.3 超限设备表..........................................................33 7 总平面布置及土建........................................................34 7.1 总图布置..............................................................34 7.1.1 总图布置原则........................................................34 7.1.2 平面布置............................................................34

7.1.3 竖向布置............................................................34 7.1.4 装置区道路及绿化....................................................34 7.1.5 主要工程量..........................................................34 7.2 装置平面布置..........................................................35 7.2.1 装置工艺特点........................................................35 7.2.2 装置布置说明........................................................35 7.2.3 装置布置设计一般原则................................................35 7.2.4 标准规范............................................................36 7.3 土建..................................................................36 7.3.1 建筑................................................................36 7.3.2 结构................................................................40 7.3.3 采暖通风空调........................................................43 8 自动控制..............................................................48 8.1 概述................................................................48 8.1.1 设计原则..........................................................48 8.1.2 采用的标准、规范..................................................48 8.2 自动控制水平及方案..................................................48 8.2.1 自动控制水平......................................................48 8.2.2 自动控制规模......................................................50 8.2.3 自动控制方案......................................................50 8.2.4 主要安全技术措施..................................................51 8.3 控制室..............................................................51 8.4 仪表选型............................................................52 8.4.1 温度仪表..........................................................52 8.4.2 压力、压差仪表....................................................52 8.4.3 流量仪表..........................................................52 8.4.4 液位仪表..........................................................53 8.4.5 执行器（控制阀）.................................................53 8.4.6 分析仪表..........................................................53 8.5 消耗指标............................................................55 9 电气..................................................................56 9.1 概述................................................................56 9.1.1 设计范围及分工....................................................56 9.1.2 用电负荷及负荷等级................................................56 9.2 供、配电系统设计....................................................57 9.2.1 电源情况..........................................................57 9.2.2 供电电源电气参数、配电电压等级....................................57 9.2.3 供电方案..........................................................57 9.2.4 继电保护和测量仪表的配置..........................................58 9.2.5 功率因数补偿原则和方式............................................58 9.2.6 配电设计规定......................................................58 9.2.7 照明设计..........................................................59 9.2.8 防雷、接地........................................................59 9.3 节能措施............................................................59

9.4 采用的主要标准规范..................................................59 9.4.1 电气设备材料......................................................60 9.4.2 选型原则..........................................................60 9.4.3 电气设备材料选型表................................................60 10 消耗指标及节能.......................................................62 10.1 装置能源计量器具的配备原则.........................................62 10.2 公用工程消耗及能耗指标.............................................62 10.3 节能措施...........................................................62 11 环境保护.............................................................64 11.1 主要污染源、主要污染物和处理方法...................................64 11.1.1 主要污染源、主要污染物...........................................64 11.1.2 废水、废气、废渣及噪声处理措施...................................66 11.2 环境管理与监测....................................................68 11.3 环境保护投资估算..................................................68 12 安全卫生............................................................69 12.1 概述..............................................................69 12.2 生产过程中主要物料的危险、危害分析................................69 12.2.1 危险物料........................................................69 12.2.2 噪声危害........................................................70 12.3 主要安全卫生措施..................................................71 12.4 安全机构设置及人员配备............................................72 12.5 安全卫生专用投资估算..............................................72 13 装置定员............................................................73 14 概算................................................................74 14.1 投资估算范围......................................................74 14.2 编制依据..........................................................74 14.3 需要说明的问题....................................................74 14.4 投资估算..........................................................74 附图：工艺流程图、平面布置图、供电系统图...............................78概述

1.1 编制原则

本可行性研究报告是对华能满州里煤化工有限公司60 万吨/年甲醇制20 万吨/ 年烯烃项目中一套9 万吨/年高密度聚乙烯装置进行可行性研究。

本项目针对国内聚乙烯市场、产品应用以及生产现状进行充分的调查及研究，并对Ineos 的淤浆双环管工艺、Univation 的气相流化床工艺、Borealis 的淤浆环管+ 气相流化床工艺以及中石化科技开发公司CX 淤浆搅拌釜聚乙烯技术进行了深入的 探讨，在充分了解各家技术的先进性、业绩及操作经验、产品特点的基础上编制了可 行性研究报告。

该项目充分贯彻国产化原则，在保证装置安全稳定运转的基础上，尽量减少引 进，降低投资。

按照“三同时”的原则进行设计，搞好环境保护和职业安全卫生，尽量减轻操作员 工的劳动强度。项目的实施执行国家相关的法律和法规，在获得经济效益的同时产生 良好的社会效益。

1.2 装置规模及开工时数

装置规模：年产9 万吨聚乙烯粒料； 开工时数：年操作8000 小时。1.3 工艺路线

采用国产化“淤浆法HDPE”工艺。1.4 装置范围

本项目研究范围包括：HDPE 装置的主要生产单元及其辅助生产设施。

装置的主要生产单元包括催化剂配制、聚合、分离干燥、挤压造粒、掺混风送、低聚物处理、溶剂回收，公用工程及辅助生产设施共八个工段。各工段编号如表1.4-1 示：

设计界面与分工：

（1）本装置所需循环水、消防水、生活水、生产给水、蒸汽、仪表空气、装置 空气、氮气、冷冻水等由全厂公用工程系统供给。

（2）装置所用催化剂、添加剂主要贮存在PE 和PP 设置统一的化学品库房内。（3）装置排放的可燃性气体送往火炬系统。2（4）分析化验室及仪器由总体统一考虑。表1.4－1 项目主项表及设计内容 工段号 工段名称 100 催化剂配制 200 聚合工段 300 分离干燥工段 400 造粒工段 500 掺混风送工段 600 低聚物处理工段 700 溶剂回收工段

800 公用工程及辅助生产设施包括：分子筛再 生气，密封油，蒸汽凝液回收，火炬气凝 液罐等系统

1.5 主要技术经济指标

表1.5-1 主要技术经济指标表

序号 指 标 名 称 单 位数 量 备 注 一 原料量乙烯 万吨/年9.4 2 丁烯－1 万吨/年0.0513 3 丙烯 万吨/年0.04225 4 氢气 吨/年 67 二 化学品及催化剂 1 三乙基铝 吨/年 18.2 2 BCE 催化剂 吨/年 10.1 3 稳定剂 吨/年 270 4 己烷 吨/年 2137 三 产品及副产品高密度聚乙烯 万吨/年9.1235 2 低聚物 万吨/年0.25 四 公用工程循环冷却水 吨/时 3000 4000 最大 2 脱盐水 吨/时 1 2（最大）3 序号 指 标 名 称 单 位数 量 备 注 3 电 kWh/h 9000 4 高压蒸汽(3.8MPa)吨/时 2 3.2（最大）5 中压蒸汽(1.0MPa)吨/时 4 6.4（最大）6 低压蒸汽(0.35MPa)吨/时 6 9（最大）7 氮气 Nm3/h 800 1500（最大）仪表空气 Nm3/h 1200 2000（最大）9 装置用空气 Nm3/h 0 1600（最大）10 高压消防水 吨/时 0 1000（最大）五 定员 人 40 注1 六 占地 万平方米1.908 七 运输量产品 万吨/年9.1235 八 三废排放物废气 Nm3/h 5950 5975 2 火炬气 吨/年 1200 3 废水 m3/h 2.2 75（最大）4 废渣 吨/年 0 26.5（最大）九 建设投资 万元 48842 其中外汇 万美元934 注1：仅为操作人员。

注2：火炬系统最大排放量。4 2 原料及产品性质 2.1 原料规格

（1）乙烯

表 2.1－1 乙烯规格表 组 成 规 格 备注 乙烯 99.9%vol 最小

甲烷，乙烷 0.1%vol 最大 丙烯和重组分 50ppm vol 最大 乙炔 5ppm vol 最大 一氧化碳 1ppm vol 最大 二氧化碳 5ppm vol 最大 氧 5ppm vol 最大 氢 10ppm vol 最大 水 5ppm vol 最大

含氧有机化合物 5ppm vol 最大 总硫 1ppm wt 最大 供应条件

来源：上游MTO 装置 状态：气体 温度：环境温度 压力： 最小3.0MPa 正常 3.2 MPa 最大 3.5 MPa（2）丙烯

表 2.1-2 丙烯的规格表 组 成 规 格 备注 丙烯 99.6%vol 最小

甲烷，乙烷，丙烷，氮 0.4%vol 最大 乙烯 50ppm vol 最大 丁二烯 10ppm vol 最大 丁烯类 15ppm vol 最大 乙炔类 3ppm vol 最大 5 丙二烯 10ppm vol 最大 一氧化碳 1ppm vol 最大 二氧化碳 3ppm vol 最大 氧 1ppm vol 最大 氢 10ppm vol 最大 水 5ppm vol 最大 总硫 1ppm wt 最大

醇（以甲醇计）1ppm wt 最大 氯（以HCl 计）1ppm wt 最大 供应条件

来源：上游MTO 装置 状态： 液体 温度： 环境温度 压力： 最小 2.5MPa，正常 2.6MPa，最大 2.7MPa（3）丁烯－1 表2.1－3 丁烯－1 规格表 组 成 规 格 备注 丁烯-1 99.0%wt 最小 水 25ppm wt 最大

总硫 10pp wt 最大 正丁烷 0.3% wt 最大 异丁烯 0.5% wt 最大 异丁烷 0.1% wt 最大

1，3-丁二烯 200ppm wt 最大 供应条件

来源：外购 状态： 液体 温度： 环境温度 压力： 最小 0.4MPa 正常 0.5MPa 最大 0.6MPa 6（4）氢气

表 2.1－4 氢气规格表 组 成 规 格 备注

氢气 99.9%wt vol 最小

甲烷和比甲烷重的烷烃 0.1％ vol 最大 氧 10PPM vol 最大 水 5PPM vol 最大

一氧化碳 5PPM vol 最大 二氧化碳 10PPM vol 最大 总硫量 1PPM wt 最大 供应条件：

来源：总体管网 状态： 气体 温度： 环境温度 压力： 最小 4.4MPaG 正常 4.5MPaG 最大4.6MPaG 2.2 辅助原材料（1）己烷

表2.2-1 己烷规格表 组 成 规 格 备注 外观 无色透明

比重（15℃/4℃）0.673±0.01 铜片腐蚀试验 无颜色变化 反应 中性

蒸馏试验 5~95%的馏出物需在 66~70℃之间蒸馏出，并 且最好的温度范围是2℃ 溴指数 100mg Br/100g 最大 苯 100ppm vol 最大 水 200ppm vol 最大 供应条件：

压力： 最小：0.35MPa 正常：0.45MPa 最大：0.50MPa 7 温度： 环境温度（2）其它

其它辅助原材料有分子筛等。2.3 产品规格

（1）各种牌号产品的主要规格见表2.3-1。

表2.3-1 产品规格表 牌号 熔融指数 g/10min 密度 g/cm3 分子量 分布指 数NNI 粉料中灰 份 wt% 屈服强 度 kg/cm2 1300J 12～17 0.963～0.967 20～32 0.04 最大 240 最小 2100J 5.5～7.5 0.955～0.959 20～32 0.04 最大 200 最小 2200J 4.4～6.5 0.966～0.970 20～32 0.05 最大 250 最小 2208J 4.4～6.5 0.966～0.970 20～32 0.05 最大 250 最小 5306J 15～20 0.951～0.955 20～30 0.04 200 5200B 0.25～0.45 0.961～0.965 30～50 0.04 最大 230 最小 5301B 0.5～0.8 0.958～0.962 >50 0.03 250 最小 6003T 0.15～0.35 0.956～0.960 >70 0.04 230 6200B 0.30～0.50 0.957～0.961 >60 0.04 220 最小 8200B 0.020～0.04 0.953～0.958 >70 0.04 3300F 0.90～1.3 0.952～0.956 20～30 0.02 190 最小 5000S 0.80～1.1 0.952～0.956 20～30 0.03 190 最小

5200S 0.25～0.45 0.961～0.965 30～50 0.04 最大 230 最小 6100M 0.10～0.17 0.952～0.956 >70 0.05 最大 180 最小 7000F 0.03～0.055 0.949～0.953 >90 0.04 230 4803T 0.02～0.04 0.948～0.952 >70 0.04 230 注：每个项目的分析方法如下：

熔融指数： GB/T 3682-2000 密度： GB/T 1033-86 粉料中灰份： GB/T 9345-88 屈服强度： GB/T 1040-92 NNI： Q/SH 039.03.01-1998 8（2）副产品规格 低聚物规格：

形态：片状固体 熔点：60～115℃

粘度（厘泊）： 150℃ 30 ～ 3000 200℃ 20 ～ 900 灰份（wt%）： 0.005～0.03 分子量： 1000～10000 含硫量（ppm）：

聚乙烯是一种通用的聚合物产品，目前最大的聚乙烯单体装置已达到48 万吨/ 年，平均装置规模也达到了18.6 万吨/年。

到2007 年底，全球聚乙烯生产能力已达到7812 万吨/年，产量6736 万吨，消 费量6597 万吨，是五大合成树脂中消费增长较快的品种之一。

线型聚乙烯是用低压液相法工艺或气相法工艺生产的。低压液相法有两种工艺： 浆液法和溶液法，其中溶液法工艺可交替生产HDPE 和LLDPE，工业上称为可转换 装置。浆液法工艺主要用来生产HDPE。

华能满洲里项目拟采用淤浆法国产化专有技术，通过催化剂配制、聚合、分离干 燥、造粒、掺混分送、低聚物处理、溶剂回收等过程生产HDPE，可生产牌号为： 注塑成型：1300J、2100J、2200J、2208J、5306J 吹塑成型：5200B、6200B、8200B、5301B、6003T 挤塑成型：3300F、5000S、5200S、6100M、7000F、4803T 3.1 我国聚乙烯供需分析及预测 3.1.1 供需概述

2002-2007 年，国内乙烯生产能力从365.8 万吨/年增长至709.6 万吨/年，年均 增长率达14.4%。其产量从355.2 万吨增至715.3 万吨，年均增长率达15.0%。由于近年我国聚乙烯需求旺盛，聚乙烯表观消费量的年均增长率达到7.5%；近 年随着新建聚乙烯项目增多，产量逐年上升，自给率明显回升，从2002 年42.8%上 升至2007 年的71.7%；也导致进口增幅有所下降，到2007 年进口量已开始减少，进口量低于2006 年约36 万吨。10 表3.1-1 近年我国聚乙烯供需状况 万吨/年，万吨，% 年份 能力 产量 进口量 出口量 表观消费量 自给率 2002 365.8 355.2 455.9 1.1 810.1 43.8 2003 389.8 413.0 469.0 1.5 880.5 46.9 2004 400.3 432.3 479.7 2.0 910.0 47.5 2005 552.1 503.5 526.0 5.73 1023.8 49.2 2006 684.6 607.8 489.2 3.96 1093.0 55.6 2007 709.6 715.3 453.4 6.04 1162.7 71.7 年均增长率 14.4 15.0-0.1 40.6 7.5 10.4 3.1.2 国内生产状况分析

截止2007 年底，全国共有聚乙烯装置41 套，能力合计709.6 万吨/年。其中高 密度聚乙烯装置14 套，生产能力合计248.5 万吨/年。2007 年，全国聚乙烯新增能 力25 万吨/年。

2007 年国内聚乙烯产量为715.3 万吨，较2006 年增加了17.7%。除新建装置 外，其它绝大部分装置产量都突破了其设计能力。11 表3.1-2 2007年我国聚乙烯装置（HDPE）生产情况一览表 万吨/年，万吨 产品 生产企业 生产能力 产量 中石油辽阳石化分公司 7.0 5.0 中石油大庆石化分公司 22.0 20.3 中石油吉林石化分公司 30.0 28.7 中石油独山子石化分公司6.3

中石油抚顺石化分公司√ 54 盐水泵 离心式 2 C.S SS304 √ 55 乙二醇给料泵 气动式 2 SS304-√ 56 冷凝液输送泵 离心式 2 铸铁 铸铁 √ 57 去过热泵 离心式 2 SS304 SS304 √ 58 废己烷输送泵 离心式 1 C.S C.S √

第1 聚合釜釜底过滤器 漏斗式 1 SS304 √ 60 第2 聚合釜釜底过滤器 漏斗式 1 SS304 √ 61 粉末旋转阀 1 SS304 √

旋转阀 1 SS304 √ 63 旋转阀 1 SS304 √ 64 添加剂加料器 1 √ 65 滑板阀 1 SS304 √ 66 滑板阀 1 SS304 √ 67 混炼造粒机 1 √

热水过滤器 箱式 1 SS304 √ 69 颗粒振动筛 1 √ 70 滑板阀 1 SS304 √ 71 颗粒旋转阀 1 SS304 √

己烷过滤器 立式 2 C.S/SS304 √ 30 设备来源

序号 名称 型号 数量材质 国内 进口

倒袋站/料斗 1 √ 74 添加剂缓冲料斗 1 √

BCE 稀释罐 立式 2 SS304 √ 76 AT 稀释罐 立式 1 SS304 √ 77 AT 稀释副罐 立式 1 SS304 √ 78 密封罐 立式 1 CS √ 79 排出罐 立式 1 CS √

第一聚合反应器 立式 1 夹套：SS304 √ 81 第一淤浆稀释罐 立式 1 壳体：SS304 √ 82 第一闪蒸罐 立式 1 SS304 √ 83 第一己烷收集罐 立式 1 SS304 √ 84 第一闪蒸气密封罐 立式 1 SS304 √ 85 第二聚合反应器 立式 1 SS304 √

第二淤浆稀释罐 立式 1 夹套：SS304 √ 87 第二闪蒸罐 立式 1 壳体：SS304 √ 88 第二己烷收集罐 立式 1 SS304 √ SS304 89 压缩机吸入罐 立式 1 壳体：SS304 √

第二闪蒸气密封罐 立式 1 壳体：SS304 √ 91 中间排出罐分离器 立式 1 夹套：SS304 √ 92 排液分离罐 立式 1 SS304 √ 93 丁烯－1 贮罐 卧式 1 √ 94 母液罐 立式 1 CS √ SS304 95 干燥气洗涤器 立式 1

SS304 √

净化气除雾器 立式 1 SS304 √ 97 净化气密封罐 立式: 1 SS304 √ 98 压缩机吸入罐 立式 1 SS304 √ SS304 99 干燥气除雾器 立式 1 SS304 √

干燥气密封罐 立式 1 SS304 √ 101 低聚物储罐 卧式 1 壳体：CS √ 102 汽提塔接受罐 卧式 1 盘管：CS √ 103 已烷干燥器 立式 2 CS √ 104 闪蒸罐 立式 1 CS 内件SS √

脱活器 立式 1 CS √ 31 设备来源

序号 名称 型号 数量材质 国内 进口

烃分离罐 立式 1 CS √

排放罐 卧式 1 壳体：CS` √

排放罐 卧式 1 盘管和夹套：CS` √ 109 已烷汽提罐 立式 1 壳体：CS` √ 110 已烷接受罐 立式 1 盘管：CS` √ 111 高压密封油罐 立式 1 CS` √ 112 低压密封油罐 立式 1 CS` √ 113 返回密封油罐 立式 1 CS` √

中压蒸汽冷凝液罐 立式 1 CS`(去雾器SS)√ 115 低压蒸汽冷凝液罐 立式 1 CS √ 116 火炬分液罐 卧式 1 CS √ 117 已烷汽提塔 立式 1 CS √ 118 已烷脱水塔 立式 1 CS √ 119 粉料料斗 立式锥顶 1 铝 √ 120 粗已烷贮罐 立式 1 CS √ 121 纯已烷贮罐 立式 1 CS √ 122 补充已烷贮罐 立式 1 CS √ 壳体

排出冷凝器 管子 1 CS

CS √ 壳体

第一釜顶冷凝器 管子 1 CS SS304 √

壳体 1 CS √

第一闪蒸气冷凝器 管子 SS304 √ 壳体

第二釜顶冷凝器 管子 1 CS SS304 √ 壳体

第二闪蒸气冷凝器 管子 1 CS SS304 √ 壳体

闪蒸气冷却器 管子 1 CS SS304 √ 壳体

中间冷却器 管子 1 CS SS304 √

管子 1 SS304 √ 130 后冷器 壳体 CS √ 壳体

排出气冷却器 管子 1 SS304 CS √ 32 设备来源

序号 名称 型号 数量材质 国内 进口 壳体

乙烯预热器 管子 1 CS √ 管子

干燥气冷凝器 壳体 1 SS304 CS √ 壳体

干燥气加热器 管子 1 CS SS304 √ 壳体

吹扫气冷凝器 管子 1 CS SS304 √

壳体 CS 136 蒸汽冷却器 管子 1 CS √

壳体 CS

净化气冷凝器 管子 1 SS304 √

壳体 CS 138 净化气冷却器 管子 1 SS304 √

壳体 CS 139 干燥气冷却器 管子 1 SS304 √

壳体 CS 140 水冷器 管子 1 CS √

壳体 CS 141 己烷预热器 管子 1 CS √

壳体 CS 142 粗己烷再沸器 管子 2 CS √

壳体 CS 143 己烷塔顶冷凝器 管子 1 CS √

壳体 CS 144 脱水塔再沸器 管子 2 CS √

壳体 CS 145 脱水塔塔底冷却器

管子 1 CS √

管子 CS 146 放空冷凝器 壳体 1 CS √

管子 CS 147 闪蒸预热器 壳体 4 CS √

壳体 CS 148 低聚物预热器 管子 1 CS √

壳体 CS 149 放空气冷凝器 管子 1 CS √

壳体 CS 150 放空冷凝器 管子 1 CS √ 33 设备来源

序号 名称 型号 数量材质 国内 进口 壳体 CS 151 己烷冷凝器 管子 1 CS √

壳体 CS 152 排空冷凝器

管子 1 CS √

壳体 CS 153 再生气体加热器 管子 1 CS √

壳体 CS 154 高压密封油冷却器 管子 1 CS √

壳体 CS 155 低压密封油冷却器 管子 1 CS √

壳体 CS 156 蒸汽冷凝器 管子 1 CS √

157 颗粒料仓 立式 5 铝 √ 6.2.3 超限设备表

本装置中可能的超限设备如下 表6.2-2 超限设备表

序号 名称 规格(mm)重量(kg)1 第一聚合反应器 φ5000×5000 82000 2 第二聚合反应器 φ5000×5000 82000 3 已烷脱水塔 φ2100×14300 19000 4 粗已烷储罐 φ8200×8300 18300 5 纯已烷储罐 φ9200×9800 26200 6 补充已烷储罐 φ8200×8300 18300 34 7 总平面布置及土建 7.1 总图布置

7.1.1 总图布置原则

（1）满足国家有关的防火、防爆、安全等规范、规定的要求；（2）满足工艺流程的需要，避免工艺流程迂回往复；（3）满足交通运输的要求；

（4）总平面布置充分考虑与现有设施之间的结合，靠近公用工程供应中心，节省 能耗；

（5）总平面布置充分利用现有土地资源，以节约用地。7.1.2 平面布置万吨/年聚乙烯装置（HDPE 装置）位于满洲里市扎赉诺尔区重化工基地内，即华 能满洲里煤化工有限公司厂区预留地内。其东面为甲醇制烯烃装置（DMTO 装置），南 面为厂前区，西面为预留地，北面为聚丙烯装置（PP 装置），该装置占地19080 平方 米。其变配电所、中央控制室采用联合集中布置，置于装置内西面，为本装置配套的公 用工程设施及罐区等由总体院统一考虑。7.1.3 竖向布置

聚乙烯装置区内原场地标高在622.5~637.5 米。经过前期的场地平整，确定标高为 633.1 米。地块周边的主要道路标高在632.0 米至632.7 米之间变化。装置区内的竖向 设计采用平坡式的布置方式，场地雨水排入总体雨水管网。7.1.4 装置区道路及绿化

装置内消防检修道与装置周围道路连成环形道路，以便于消防和检修。新建道路需 能承受大型消防车荷载并满足行车安全条件，道路宽度不小于6m，转弯半径不小于 12m，路面混凝土标号不低于C30。

绿化布置与厂区已有绿化风格协调一致，合理配植绿化树种，使装置区绿化率达到 20%。

7.1.5 主要工程量 35 表 7.1-1 主要工程量表

序号 工程名称 单位数量 备 注 1 装置区用地面积 m2 19080 2 场地平整 m2 31200 3 装置道路及承重铺装面 m2 13700 4 人行道及非承重铺装面 m2 4000 5 绿化面积 m2 6250 7.2 装置平面布置 7.2.1 装置工艺特点

本装置主要涉及物料，工艺原料有乙烯、丁烯-

1、丙烯、氢气，主要化学品有已烷、三乙基铝等，产品为高密度聚乙烯。其中乙烯、氢气在可燃气体的火灾危险性分类中属 甲类；丁烯-

1、丙烯在液化烃、可燃液体的火灾危险分类中属甲A 类，己烷属甲B 类； 其产品聚乙烯在甲、乙、丙类固体的火灾危险性分类中属丙类。此生产装置涉及的原料 与主要化学品均属易燃、易爆介质。7.2.2 装置布置说明

本装置长212 米，宽90 米，总占地面积为19080 平方米。

本装置原则上除挤压造粒区置于厂房内，其余所有设备均为露天布置。将聚乙烯装 置按工艺要求分成若干单元，各单元根据工艺流程分别布置，并以主管廊与副管廊相结 合的原则，合理的联成一体。这种布局有利于设备检修，而且管线顺而短，占地面积少。详细布置见附图 2“装置总平面布置图”。7.2.3 装置布置设计一般原则

（1）装置布置和设备布置应符合《石油化工企业设计防火规范》GB50160-92（1999 年版）、《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92 和《石油化工

工艺装置布置设计通则》SH3011-2000 相关条款规定；

（2）装置布置应满足防火、防爆、安全、健康卫生、检修和操作等要求；（3）工艺装置区应设环形消防车道；

（4）装置内道路、通道和消防设备的设置应考虑安全空间和紧急情况下的安全撤 离；

（5）设备布置设计应满足工艺流程、安全生产和环境保护的要求，并应考虑以下 各方面的需要： 36 a)工厂总体布置；

b)操作、维护、检修、施工和消防； c)节省用地、减少能耗和节约材料。（6）设备布置应按下列原则考虑：

a)根据自然条件确定设备、设施与建筑物的相对位置；

b)根据气温、降水量、风沙等气候条件和生产过程或某些设备的特殊要求，决 定设备是否采用室内布置；

c)根据装置竖向布置，确定装置地面零点标高与绝对标高的关系； d)根据地质条件，合理布置重荷载和振动的设备；

e)设备、建筑物、构筑物宜布置在同一地平面上。当受地形限制时，应将控制 室、变配电室、化验室、生活间等布置在较高的地平面上；装置储罐宜布置 在较低的地平面上。7.2.4 标准规范

装置平面布置符合下列规范： 表 7.2-1 执行的标准规范 序号 标准编号 标准名称 备注 国家标准GB 50058-92 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 2 GB 50160-92 石油化工企业设计防火规范（1999 版）3 GBJ 16-87 建筑设计防火规范（2001 版）行业标准SH 3010-2000 石油化工设备和管道隔热技术规范 2 SH 3011-2000 石油化工工艺装置布置设计通则SH 3043-2003 石油化工设备管道钢结构表面色和标志规定 4 SH 3047-1993 石油化工企业职业安全卫生设计规范 7.3 土建 7.3.1 建筑（1）概述 37 a）设计范围及分工

本装置的建（构）筑设计主要有挤出机厂房、变配电所及现场机柜室、压缩机棚、低聚物处理厂房、雨淋阀门室、聚合反应框架、回收框架、掺混料仓框架及主管廊。b）建筑设计概况 挤出机厂房

挤出机厂房为四层（各层层高分别约为10m、7.1m、7.3m、8.2m）钢筋混凝土框

架，填充墙结构建筑物。按照工艺需要，本单体主体建筑1~4层均为挤出机厂房。建筑

长38m，宽27m，高为39m。建筑物占地面积为1026m2，建筑面积为4104m2，生产的 火灾危险性分类为丙类，建筑耐火等级为一级，屋面防水等级为Ⅱ级。

变配电所及现场机柜室

控制室及变配电所为钢筋混凝土框架结构建筑物，其中控制室为单层钢筋混凝土框

架/剪力墙结构，装置变配电所为二层（含电缆夹层）钢筋混凝土框架填充墙结构。建筑 长90m,宽27m,建筑总高为7.5m。建筑物占地面积为2430m2，建筑面积为4050m2，生

产的火灾危险性分类为丙（变配电所）/丁类（控制室），建筑耐火等级为一（变压器室）/二级（其他），屋面防水等级为Ⅱ级。

压缩机棚

压缩机棚为单层轻钢结构建筑物。建筑物占地面积为120m2，建筑面积为120m2，建筑层高为15m。生产的火灾危险性分类为甲类，建筑耐火等级为二级，屋面防水等级 为Ⅲ级。

低聚物处理厂房

低聚物处理厂房为三层钢筋混凝土框架，填充墙结构建筑物。建筑物占地面积为 144m2，建筑面积为432m2，建筑物总高为24m。生产的火灾危险性分类为丙类，建筑 耐火等级为二级，屋面防水等级为Ⅱ级。

雨淋阀门室

雨淋阀门室为单层钢筋混凝土框架，填充墙结构建筑物。建筑物占地面积为40m2，建筑面积为40m2，建筑层高为3.8m。生产的火灾危险性分类为戊类，建筑耐火等级为 二级，屋面防水等级为Ⅱ级。

聚合反应框架

聚合反应框架：地上12m范围内采用现浇钢筋混凝土框架结构，12m以上采用钢结 构框架。38

回收框架

回收框架采用钢结构框架结构。

掺混料仓框架

掺混料仓框架采用现浇钢筋混凝土框架，框架顶层采用厚板结构。

主管廊

主管廊采用纵梁式钢结构管架，局部跨越道路大跨度桁架。（2）建筑设计原则

a）遵守国家及地方规范、规定及标准，在满足生产管理及操作要求的同时，力求 美观与经济的有机结合。

b）厂房的建筑设计在满足工艺生产的条件下，使平面布局整体而合理，立面造型 简洁而明快，同时积极控制内装修的设计标准。

c）建筑单体力求联合设置，以加强各部分的联系，节约用地，节省能源，并有利 于形成较完整的建筑体量和较丰富的空间环境。

d）针对石油化工生产装置介质的易燃易爆、高压、腐蚀及有毒性，对建筑物采取 必要的安全防护措施，并注意劳动和环境卫生。

e）建筑设计所采用的标准、规范应尽量与当地建筑环境及建筑标准相适应。f）根据功能需要，合理采用新材料及新技术。（3）技术标准规范

a）《房屋建筑制图统一标准》 GB/T50001-2001 b）《建筑制图标准》 GB/T50104-2001

c）《建筑设计防火规范》 GB50016-2006 d）《石油化工企业设计防火规范》 GB50160-92(1999 版)e）《建筑内部装修设计防火规范》 GB50222-95(2001 版)f）《屋面工程技术规范》 GB50345－2004 g）《建筑地面设计规范》 GB50037－96 h）《工业建筑防腐蚀设计规范》 GB50046－2008 i）《石油化工生产建筑设计规范》 SH3017－1999 j）《工业企业设计卫生标准》 GBZ1-2002 k）《建筑玻璃应用技术规程》 JGJ113-2003 l）《建筑工程建筑面积计算规范》 GB/T50353-2005 39 m）《建筑抗震设计规范》 GB 50011-2001 n）《石油化工建（构）筑物抗震设防分类标准》GB 50453-2008 o）《石油化工控制室和自动分析器室设计规范》 SH 3006-1999 p）《建筑工程抗震设防分类标准》 GB 50223-2004 q）《石油化工企业建筑抗震设防等级分类标准》SH 3049-93（4）建筑设计要求

a）建筑布置及高度合理，满足使用目的及功能要求。

b）建筑布局考虑到人员安全要求，为人员疏散提供安全保障。c）建筑设计应为使用人员提供良好的工作环境。

d）进行抗爆设计的建筑物，应为内部工作人员和设备提供安全保障。e）建筑物设计应满足国家、地方、行业的规范、规定及标准。（5）主要建筑材料

外墙面：采用丙烯酸弹性外墙涂料

屋面：钢筋混凝土屋面的防水层为改性沥青防水卷材，保温隔热层采用60 厚自熄

型挤塑聚苯板保温；半敞开式厂房不设保温层。屋面一般采用有组织排水，防水材料采 用新型柔性防水卷材，防水等级为II 级。半敞开式厂房屋面采用单层彩色金属压型板。对温度要求高的建筑物设架空隔热层。

墙体：框架结构填充墙采用轻集料混凝土小型空心砌块墙，外墙300 厚，内墙200 厚。中控室、机柜室采用钢筋砼抗爆墙。半敞开式厂房局部围护结构采用单层彩色压型 钢板。有空调、采暖、保温等特殊要求的房间，外贴50 厚挤塑聚苯板保温层。楼地面：控制室、机柜室等选用石材、中档地砖；生产用房选用普通地砖、水磨石 或水泥砂浆楼、地面；控制室、机柜室局部采用抗静电活动地板，有防火、防爆要求的 建筑物采用不发火花水泥地面，钢格板楼面。有酸碱浸蚀的房间采用耐酸碱瓷砖楼、地 面。有防油污浸蚀的化验室采用环氧砂浆自流平楼、地面。顶棚：主要采用矿棉板吊顶、铝合金板吊顶、乳胶漆饰面等

内墙面：一般抹灰、喷（刷）浆或内墙涂料，有防水、防潮、清洁要求的内墙面，应按使用要求的高度设置墙裙。有较高洁净要求的房间，可选用中级涂料、油漆墙面。门窗：有抗爆要求的建筑物外门采用抗爆门，其余建筑均采用单框单（双）玻铝合 金门窗、钢质防火门窗或钢百叶窗；内门窗宜选用木门窗或铝合金门窗。（6）主要建筑设计标准 40 a）《平屋面建筑构造

（一）》 99J201－1 b）《外墙外保温建筑构造

（一）》 02J121－1

c）《铝合金、彩钢、不锈钢夹芯板大门》 03J611－4 d）《特种门窗》 04J610－1 e）《防火门窗》 03J609 f）《压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造》 01J925－1 g）《蒸压加气混凝土砌块建筑构造》 03J104 h）《混凝土小型空心砌块墙体建筑构造》 05J102－1 i）《钢梯》 02J401、02(03)J401 j）《楼梯 栏杆 栏板

（一）》 06J403-1（7）建筑物一览表

表7.3-1 装置主要建筑物一览表 序 号

建（构）筑物名 称 生产 类别 耐火等

级 建筑结构型式 占地面 积（m2）建筑面

积（m2）备注 1 挤出机 厂房

丙 一 钢筋混凝土框架1026 4104 按轴 线计 算 2 变配电 所及现 场机柜 室 丙/ 丁 一/二

钢筋混凝土框架 /剪力墙 2430 4050 按轴 线计 算压缩机 棚

甲 二 轻钢结构 120 120

按轴 线计 算 4 低聚物 处理厂 房

丙 二 钢筋混凝土框架144 432 按轴 线计 算雨淋阀 门室

戊 二 钢筋混凝土框架40 40 按轴 线计 算

7.3.2 结构

（1）结构工程地质条件

厂址位于满洲里市扎赉诺尔高新技术产业园区重化工能源基地西区，距离扎赉诺尔 老城区约5km。地貌以低山丘陵为主，地形高低起伏不平，标高560.25m~592.99m，相对高差30m。本设计地质情况参考60 万吨/年煤制甲醇项目可研报告地质情况进行设 41 计。

地质情况：①植土：黑褐色，含植物根系。一般厚度0.4m~0.6m。②角砾：黄褐色，中密~密实。一般厚度1.0m~2.10m ③闪长岩：黄褐色，密实，中等风化，粒状结构，块状构造。一般厚度2.10m~2.70m ④闪长岩：浅褐色，密实，微风化，粒状结构。块 状构造。揭露厚度一般为10.70m~26.00m。不考虑液化问题；在场地范围内没有发现 塌陷、滑坡、泥石流、地裂缝等不良地质现象；最大冻土深度3.89m。各工程地质层的 分布及层位变化在工程设计阶段见详勘报告。勘探期未见地下水。

地震抗震设防烈度为6 度，设计基本地震加速度值为0.05g（根据场地地震安全性 评价报告），设计地震分组为第一组。（2）设计使用年限

结构设计使用年限按50 年考虑（3）荷载条件

a）最低日平均温度-24.6℃ b）基本风压 0.3kN/ m2 c）基本雪压（50 年）0.65kN/m2 d）最大冻土深度 3.89m（4）建（构）筑物的地基基础

一般建筑物和小型构筑物如控制室及变配电所、雨淋阀门室、压缩机棚、主管廊及 乙烷回收罐区及小型设备基础拟采用天然地基，地基持力层的选择依据地质详勘报告确 定，如遇不良地质情况（如液化等）必须采用可靠的地基处理（置换、复合桩基、桩基

等）。

其他建（构）筑物均采用桩基，桩基持力层选用④闪长岩。a）挤出机厂房

挤出机厂房拟采用桩基，桩型采用钻孔灌注桩，桩尖进④闪长岩。b）控制室及变配电所

控制室及变配电所采用天然地基，钢筋混凝土基础。c）低聚物处理厂房、低聚物处理厂房拟采用桩基，桩型采用钻孔灌注桩，桩尖进④闪长岩。d）雨淋阀门室采用天然地基，钢筋混凝土基础。42 e）聚合反应框架

聚合反应框架拟采用桩基，桩型采用钻孔灌注桩，桩尖进④闪长岩。f）回收框架

回收框架采用桩基，采用天然地基，钢筋混凝土基础。g）掺混料仓框架

掺混料仓框架拟采用桩基，桩型采用钻孔灌注桩,桩尖进④闪长岩。h）主管廊

主管廊采用天然地基，钢筋混凝土基础。i）污水池

初期雨水池6mx9mx4.5m,地下4.3m，有盖，防水钢筋混凝土结构，冻土层1.8m 以上须保温处理。（5）需要注意的问题

a）所有的钢结构均应进行防腐处理，防火处理则根据需要按有关规范要求执行； b）设计、施工需要考虑冻土的影响。（6）主要技术标准规范

《建筑结构荷载规范》 GB 5009-2001 《建筑抗震设计规范》 GB 50011-2001 《混凝土结构设计规范》 GB 50010-2002 《钢结构设计规范》 GB 50017-2003 《高耸结构设计规范》 GB50135-2006 《砌体结构设计规范》（2002 年版）GB 50003-2001 《建筑地基基础设计规范》 GB 50007-2002 《建筑桩基技术规范》 JGJ 94-2008 《钢筋混凝土承台设计规程》 CECS 88：97 《动力机器基础设计规范》 GB 50040-96 《石油化工企业落地式离心泵基础设计规范》 SH/T 3057-2007 《石油化工企业压缩机基础设计规范》 SH 3091-1998 《石油化工企业塔型设备基础设计规范》 SH 3030-1997 《石油化工企业冷换设备和容器基础设计规范》 SH 3058-94 《石油化工企业球罐基础设计规范》 SH 3062-2007 43 《石油化工企业钢储罐地基础设计规范》 SH 3068-95 《建筑地基处理技术规范》 JGJ 79-2002 《石油化工企业钢储罐地基处理技术规范》 SH/T 3083-1997

《石油化工企业设计防火规范》(1999 年版)GB 50160-92 《工业建筑防腐设计规范》 GB 50046-2008 《石油化工管架设计规范》 SH/T3055-2007 《石油化工钢筋混凝土水池结构设计规范》 SH/T 3132-2002 《石油化工企业钢筋混凝土冷换框架设计规范》 SH 3067-2007 《石油化工企业钢结构冷换框架设计规范》 SH3077-96 《建筑结构可靠度设计统一标准》 GB 50068-2001 7.3.3 采暖通风空调（1）设计范围

PE 装置和变配电、控制室等建筑物的采暖通风空调设计。采暖热水、蒸气管以建 筑物外墙外1 米为交接点。（2）室外设计参数

冬季采暖室外计算干球温度：-31 ℃ 冬季空调室外计算干球温度：-33 ℃ 冬季通风室外计算干球温度：-24 ℃ 冬季空调相对湿度： 71 %RH 夏季空调室外计算干球温度： 28.4 ℃ 夏季通风室外计算干球温度： 24 ℃ 夏季空调日平均干球温度： 23 ℃ 夏季空调室外计算湿球温度： 19.3 ℃ 冬季室外平均风速： 3.6 m/s 夏季室外平均风速： 3.4 m/s 冬季大气压力： 988.7 hPa 夏季大气压力： 975.1 hPa 日平均温度≤5℃的天数： 210 天 44（3）室内设计参数

序号 房间名称 冬季 夏季

温度℃ 相对湿度％ 温度℃ 相对湿度％ 备注挤压造粒厂房 5 NC NC NC 2 变配电 5 NC NC NC 3 压缩机房 5 NC ≤35 NC 4 泵房 5 NC ≤35 NC 5 变频器、UPS、控制室NC ≤28 NC控制室、机柜室 20±2 50±10%RH 26±2 50±10%RH（4）设计原则及设计方案

一、采暖

该工程所在地日平均温度≤5℃的天数为210 天，属严寒地区。生活设施、厂房、仓 库及生产辅助房间均需设置采暖。

挤压造粒厂房为粉尘防爆区，室内设光管散热器采暖以承担室内热负荷。厂房主要 进出大门上设热风幕机。

压缩机房、泵房、催化剂储存房处于防爆区，室内设光管散热器采暖以承担室内热 负荷。

采暖面积共计6400 m2，采暖热负荷为3000 KW（包括送风补热的热量）。

采暖热媒为厂区采暖供热站提供的110/70℃热水，热力入口设自力式压差控制阀。部分位置较偏僻的建筑采暖热媒采用0.2MPa 的饱和蒸汽，凝结水考虑回收，或采用电 暖气片采暖。

二、通风

对自然通风不能满足生产工艺要求的场所考虑机械通风。为改善工作环境，对挤压 造粒厂房、压缩机房、泵房、催化剂储存间、变配电站等产生有害气体或余热余湿场所 设置机械通风。

挤压造粒厂房按6 次/小时设机械全面通风，排风采用防爆壁式排风机，室外新风

采用空调机组送入室内，冬季补热。空调机组设有初效过滤、加热、加湿功能，空调机 组设在每层专用空调机房内。45 压缩机房按 12 次/小时设机械全面通风，排风采用防爆离心风机箱，室外新风采用 空调机组送入室内，冬季补热。空调机组设有初效过滤、加热功能，空调机组设在专用 空调机房内。

泵房按8 次/小时设机械全面通风，排风采用防爆壁式排风机，室外新风采用空调

机组送入室内，冬季补热。空调机组设有初效过滤、加热功能，空调机组设在专用空调 机房内。

催化剂储存间按6 次/小时设机械全面通风，排风采用壁式排风机。室外新风采用

空调机组送入室内，冬季补热。空调机组设有初效过滤、加热功能，空调机组设在专用 空调机房内。

变压器室、配电间夏季按8 次/小时设机械全面通风，排风采用壁式排风机，室外

新风采用空调机组送入配电间内。配电间冬季采暖由空调机组承担。空调机组设有初效 过滤、加热功能，空调机组设在专用空调机房内。1）空调

联合装置控制室和机柜室为抗爆建筑，采用恒温恒湿空调机组加独立新风系统以满 足室内温湿度要求，室内保持正压。新风系统设初效、中效过滤和新风化学过滤机组以 保证室内空气品质。新风口、排风口均设有抗爆阀、电动密闭阀，接室外可燃气体和有 害气体报警，新风、排风口电动密闭阀自动关闭，空调系统以内部循环方式运行。2）消防排烟

配电间设机械排烟系统，排烟风机设在配电间屋顶。（5）主要设备一览表

序号 设备名称 型号及规格 台数 备注壁式排风机 L=5600 m3/h，ΔP=100 Pa 43 33 台粉尘防爆 2 壁式排风机 L=2700 m3/h，ΔP=120 Pa 15 4 台防爆 3 防爆离心风机箱 L=6000 m3/h，ΔP=420 Pa 2 4 化学过滤机组 L=3000 m3/h，ΔP=200 Pa 1 5 化学过滤机组 L=600 m3/h，ΔP=200 Pa 1 6 新风热交换机 L=600 m3/h，ΔP=60 Pa 1 7 新风热交换机 L=3000 m3/h，ΔP=160 Pa 1 8 空调机组 L=54000 m3/h，ΔP=500 Pa 1 9 空调机组 L=35000 m3/h，ΔP=500 Pa 2

序号 设备名称 型号及规格 台数 备注 10 空调机组 L=25000 m3/h，ΔP=500 Pa 3 11 立式空调机组 L=12000 m3/h，ΔP=350 Pa 2 12 立式空调机组 L=6000 m3/h，ΔP=350 Pa 3 13 恒温恒湿空调机 制冷量26 KW，制热量 18KW 2 14 恒温恒湿空调机 制冷量63 KW，制热量 36KW 3 15 光排管散热器 D133*4-4*3 81 16 热风幕机 L=12000m3/h，供热量 151KW 4 粉尘防爆抗爆阀 L=3000 m3/h，ΔP=100 Pa 2 18 电动密闭阀 L=3000 m3/h 2 19 消防排烟风机 L=45280 m3/h，ΔP=542 Pa 1（6）消耗量

采暖用热水（110/70℃）： 90 t/h； 蒸汽（0.2MPa）： 360 kg/h 电（380V，50Hz）： 400 KW。（7）设计执行标准

GB50019-2003 采暖通风与空气调节设计规范 GB50016-2006 建筑设计防火规范 GB50176-93 民用建筑热工设计规范 GB50189-2005 公共建筑节能设计标准 GJ26-95 民用建筑节能设计标准

SH3004-1999 石油化工采暖通风与空气调节设计规范 GB50160-92 石油化工企业设计防火规范（1999年版）GB50067-97 汽车库，修车库，停车场设计防火规范 GB50058-92 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 47 GBZ 1—2002 工业企业设计卫生标准

GB50242-2002 建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范 GB50243-2002 通风与空调工程施工质量验收规范 48 8 自动控制 8.1 概述

8.1.1 设计原则

9万吨/年聚乙烯装置是60万吨/年煤制甲醇项目的下游装置。装置采用国产淤浆法 HDPE工艺技术，工艺流程复杂，要求对过程变量进行高精度的控制，产品的质量、产 量、品种及能量消耗都依赖于仪表及控制系统。分散控制系统（DCS）、安全仪表系统（SIS）等，在世界上已经广泛应用，并取得了满意的效果。

8.1.2 采用的标准、规范

（1）《过程检测和控制流程图用图形符号和文字代号》； GB2625-81（2）《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》； GB50058-92（3）《石油化工企业设计防火规范》(1999年版)； GB50160-92（4）《石油化工自动化仪表选型设计规范》； SH3005-1999（5）《石油化工控制室和自动分析器室设计规范》； SH3006-1999（6）《石油化工仪表管道线路设计规范》； SH/T3019-2003（7）《石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》； SH3063-1999（8）《石油化工仪表接地设计规范》； SH/T3081-2003（9）《石油化工仪表供电设计规范》； SH/T3082-2003（10）《石油化工安全仪表系统设计规范》； SH/T3018-2003（11）《石油化工仪表及管道伴热和隔热设计规范》； SH3126-2001（12）《石油化工仪表安装设计规范》； SH/T3104-2000（13）《炼油厂自动化仪表管线平面布置图图例及文字代号》；SH/T3105-2000（14）《石油化工分散控制系统设计规范》； SH/T3092-1999 8.2 自动控制水平及方案 8.2.1 自动控制水平

聚乙烯装置自动控制系统设计原则为先进、可靠、安全、分散控制、集中操作、集 中管理，并在过程控制层设置与工厂管理层的实时数据通讯接口设备。工厂管理层将逐 步实现信息系统的集成和一致，使生产操作自动化和工厂管理信息化进一步实现数字 化、网络化，实现全厂控制、管理、经营一体化的目标。

根据聚乙烯装置工艺过程对自动控制系统的高水平要求，本装置采用分散控制系统（DCS），对生产进行集中操作、数据采集、过程检测和控制、趋势记录、超限报警、49 信息处理等。DCS 具有显示全面、直观、精确、控制可靠、操作方便等特点，它利用 计算机、网络、信息集成等高科技技术，实现生产过程数据实时、集中、快速处理，为 装置安全、平稳、长周期、满负荷、高质量运行提供强有力支持和保证。

为保证装置的安全生产，根据设计相关标准，设置与装置安全等级相适应的安全仪 表系统(SIS)，用于装置的紧急事故切断和自保联锁控制。安全仪表系统独立于DCS 系 统单独设置，SIS 系统按故障安全型设计，SIS 系统与装置DCS 进行通讯。

本装置压缩机部分不设独立的机组操作室，为保证压缩机安稳运行和远程操作，设 置机组监测和控制系统(CCS)，完成机组的调速、防喘振控制、负荷控制、过程控制、联锁保护等功能。CCS 系统与装置DCS 进行通讯。

为确保装置安全生产和人身安全，根据安全规范要求,在装置存在易燃、易爆或有毒 气体的危险场所，设置可燃气体及有毒气体检测仪表，可燃气体及有毒气体检测报警（GDS）采用DCS 系统，但接入信号的卡件或控制站将独立设置。除了装置的DCS 显示操作站可监视装置内的可燃气体及有毒气体外，同时，在控制室设置一个独立的显 示终端，用于可燃气体或有毒气体检测信息显示、报警等。

操作控制相对比较独立或特殊的设备包的控制监视和安全保护功能原则上采用独 立的设备包PLC 控制系统。与DCS 系统进行数据通信，操作人员能够在DCS 操作站 上对设备包的运行进行监视与操作。设备包的现场仪表设计原则应与主装置保持一致，现场控制盘的功能尽量少。应统一设备包PLC 系统的制造商，以降低备品备件和维护 的费用。

本装置的变送器和信号转换类仪表选用本质安全型，远传温度测量选用智能型一体

化温度变送器，各类变送器、阀门定位器选用智能电动型并配用隔离安全栅，当仪表无 法实现本安型防爆时，采用隔爆型防爆。

本装置采用仪表及控制设备维护系统(AMS)进行现场仪表的管理，自动地为检测和

控制仪表建立应用及维护档案，进行预测维护管理，以保证仪表的可靠运行、减少维护、提高设备的管理效率。

为满足全厂分级管理的总体需要，在过程控制层的DCS 上，设置与工厂网相连的 硬件通讯平台OPC 接口，为建立全厂生产信息的实时数据库，逐步实现工厂管控一体 化，收集工艺过程的实时和历史数据，对生产过程进行模拟计算、实时优化、调度、排 产、计划、决策等，创造良好的条件，并最终实现全厂管控一体化。50 8.2.2 自动控制规模

控制室内采用集散控制系统（DCS），对本装置各单元以及该装置包装仓库的相应 仪表实施集中监视、控制和管理，DCS 的硬件配置如下：（1）CRT 操作站： 5 台；（2）报表及报警打印机 2 台；

（3）冗余控制器、模件、机柜、安全栅柜及辅助设备等； DCS 规模：

控制回路： 140 个；

输入输出点数： 2220 点； 其中： AI 4～20mA 650 点； AO 4～20mA 150 点； DI 1000 点； DO 420 点；

8.2.3 自动控制方案

聚乙烯装置的主要设备有聚合反应器、已烷汽提塔、闪蒸气压缩机、尾气压缩机、冷冻机、离心机、挤压造粒机等。自动控制的目的是在保证安全生产的前提下，最大限 度的提高产品质量和收率。装置中凡重要的工艺参数均集中在中心控制室的DCS 中显

示、自动控制，对一些重要的操作参数设置超限报警，以确保工艺生产安全和稳定运行。一般的工艺参数在现场指示，为保证装置生产安全，设置用于紧急联锁停车的安全仪表 系统。

本装置控制回路以单参数控制为主，根据工艺过程控制需要采用串级控制，分程控 制、均匀控制、选择控制等复杂控制：（1）主要自动控制方案

反应原料进料流量控制；

反应器夹套水温度控制；

反应器压力与氢气流量串级控制；

汽提塔液位与进蒸汽流量均匀控制；

设置在线循环气浓度分析的工业色谱分析仪，原料精制的微量水、微量氧分析 仪，指导生产操作，提高装置生产和管理水平； 51

在可能泄漏和易聚集可燃气体地方，设置可燃气体浓度测量变送器，并集中在 控制室指示、报警。（2）安全停车联锁保护

反应进料联锁保护系统；

聚合反应停车系统；

闪蒸气压缩机紧急停车系统；

离心机停车系统；

干燥部分顺序停车系统。8.2.4 主要安全技术措施

（1）现场仪表一般选用本安型，并采用隔离式安全栅；（2）安全检测及保护

在装置区域内设置必要的可燃气体及有毒气体检测器，并在控制室对可燃(有毒)气 体的浓度进行集中监视。可燃气体及有毒气体检测系统（GDS）采用DCS 系统，其信 号接至DCS 独立的控制站或独立的卡件。（3）安全仪表系统

设置与装置安全等级相适应的独立的安全仪表系统(SIS)、机组监测和控制系统

（CCS），用于完成工艺过程的安全联锁保护和氮气、循环气压缩机等控制及联锁。重 要联锁系统的检测元件按冗余或三取二方式设置。SIS 检测元件和执行机构按故障安 全型设置，即线路或一旦能源中断，执行机构的最终位置应能确保工艺过程和设备处于 安全状态。SIS 设置事件序列记录站（SOE 站），用于记录设备状态和联锁事件，以便 事故原因的追溯。

（4）控制系统及现场仪表

控制系统及现场仪表选用技术成熟、先进可靠的产品。DCS 系统的控制单元冗余

或容错配置；电源单元、通讯模块、多通道控制回路的I/O 卡等冗余配置；冗余设备可 在线自诊断，出错报警，无差错切换等功能；自动控制系统及现场仪表等采用UPS 电 源。

8.3 控制室

9万吨/ 年聚乙烯装置和11万吨/ 年聚丙烯装置以及两聚包装仓库共同设置一个联 合控制室，生产过程的监视和操作将在该控制室内实现。

聚乙烯装置控制室设置：操作室、机柜室、工程师站室、仪表维修室、仪表值班室、52 空调机室及必要的管理和生活设施等。控制室里安装的仪表设备有 ：过程接口单元、控制系统机柜、辅助机柜、电源分配柜、操作站、工程师站等。控制室采用抗爆型结构，布置在安全区域内；控制室与电气变电所毗邻；控制室内设置恒温恒湿空调系统，考虑 正压通风。

UPS电源安装在电气变电所内。

联合控制室面积为：24m×30m=720m2。8.4 仪表选型

仪表选型以选用产品质量可靠、性能好、精度合理、维护方便的电子式仪表为原则。现场仪表选用本安智能型电子式仪表，信号为4～20mADC信号叠加HART通信协议。8.4.1 温度仪表

温度测量选用带弹簧铠装热电阻/热电偶的一体化温度变送器，特殊场合或安装位置 不易观察的场合，采用分体式温度变送器。

现场温度指示通常选用万向型双金属温度计，安装位置不易观察的场合可采用毛细 管式现场温度计。8.4.2 压力、压差仪表

一般选用普通压力变送器和差压变送器，粘稠介质多采用隔膜压力表和法兰式变送 器。腐蚀介质选用特殊材质的压力仪表。

现场压力﹑压差指示通常选用弹簧管压力表、压差表，微量程及绝对压力测量选用 膜盒式压力表，粘稠介质选用隔膜压力表。

压力表、压差表外壳材质为不锈钢，带安全玻璃。压力高于10.0MPa场合，压力表应考虑安全设计。8.4.3 流量仪表

对流量的检测通常以选用节流装置及文丘里配套差压变送器为主，一般用于过程控 制的场合亦可采用涡街流量计，对于有腐蚀性场合则采用电磁流量计，在测量大管道流 量时可采用超声波流量计或均速管流量计配套差压变送器。

要求对进出装置(工厂)界区的液体及气体原料和产品进行计量时，应选用高精度质 量流量计，或选用高精度容积式流量计，并要求进行温度﹑压力补偿。

要求对进出装置(工厂)界区的水﹑蒸汽﹑气体等公用工程系统进行计量时，可采用 节流装置仪表或涡街流量计﹑电磁流量计等，气体及蒸汽场合还需考虑温度﹑压力补 偿。53 根据工况要求，小流量检测及现场指示可选用转子流量变送器及现场转子流量计。8.4.4 液位仪表

液位测量优先选用法兰差压式液位变送器，根据工况要求，可选用电容式液位计，超声波液位计，雷达液位计，浮筒液位变送器。

当选用浮筒液位变送器进行液位测量时，亦采用侧-侧方式，量程范围不大于1米。当测量小于或等于1米的界面时，可采用浮筒液位变送器。

现场液位指示，根据工况要求，一般选用玻璃板液位计和磁性液位计。8.4.5 执行器（控制阀）

执行器（控制阀）部分选型主要为气动薄膜调节阀、气缸执行机构切断阀。过程连 续控制场合选用气动薄膜调节阀，具有联锁要求的场合，则配套电磁阀；联锁控制场合 选用气缸执行机构切断阀，根据工艺流程要求，分别选用气缸切断阀（以全通径型为主）等。

8.4.6 分析仪表

根据工艺要求，选用在线气相色谱分析仪、氧气分析仪、氢气分析仪、水分析仪、放射性仪表、可燃气体/有毒气体检测器等在线分析仪表。

工业气相色谱仪（PGC）应随现场分析小屋成套供货，现场分析小屋应包括在线分

析仪表、采样探头、采样预处理单元、带微处理器的信号采集和处理单元系统、显示器 或打印设备等。分析仪系统应具备与DCS系统通讯功能，如有重要的参与控制或联锁的 信号，应以硬接线方式连至DCS系统。气相色谱仪选用隔爆型。

气相色谱仪等应与相应的在线分析小屋成套供应，并配套必需的电源系统、载气系 统、标准气系统、防爆空调、照明﹑水及气源系统等。

分析小屋内应配置有毒气体、可燃气体和氧气检测器，在分析小屋外应设置相应的 声光报警系统。

分析小屋采用不锈钢材质。

其余在线分析检测的仪表如氧气分析仪、水分析仪等，则直接在现场工艺管道分析 检测点附近采样，分析仪表应包括采样系统和信号变送单元，控制机柜。54 表8.4-1 主要仪表清单 仪表类型 单位数量备注

标准节流装置 台 30 阿牛巴流量元件 台 4 楔形流量计 台 5 金属转子流量计 台 65 涡街流量计 台 11 电磁流量计 台 2 质量流量计 台 25 差压流量变送器 台 35 浮筒液位(界面)变送器 台 2 差压液位变送器 台 29 毛细管隔膜差压液位变送器 台 15 音叉料位开关 台 88 磁性液位计 台 36 压力表 台 155 隔膜式压力表 台 35 压力变送器 台 44 隔膜压力变送器 台 5 差压变送器 台 7 一体化温度变送器 台 88 热电偶(带套管)台 16 热电阻(带套管)台 77 双金属温度计 台 80 称量仪 台 2 气动调节阀(带智能定位器)台 124 气动开关阀 台 27 自力式调节阀 台 15 分析小屋 个 1 工业气相色谱仪 台 4 带采样预处理 微量水分析仪 台 4 氧分析仪 台 5 可燃性气体检测变送器 台 46 隔离安全栅 台 800 浪涌保护器 台 500 辅助仪表盘（柜）个 30 分散型控制系统(DCS)套 1 安全仪表系统(SIS)套 1 仪表安装材料 批 1 称量仪 套 24 55 仪表类型 单位数量备注

气动调节阀(带智能定位器)套 124 气动ON—OFF 阀 套 87 自力式调节阀 套 25 辅助仪表盘（柜）套 30

安全栅 只 800 浪涌保护器 只 500 特殊维修仪器及专用工具 批 1 仪表安装材料 批 1 注：本仪表清单中不包括随设备包供货的仪表和控制系统。8.5 消耗指标

仪表用电：UPS（双路冗余配置）AC220V 50HZ 50kVA×2（与聚丙烯装置、两聚 包装仓库共同设置，共计120kVA×2）。

仪表净化风：0.6MPag，1200Nm3/h（正常），2000Nm3/h（最大，不包括工艺用 气）。56 9 电气 9.1 概述

9.1.1 设计范围及分工

（1）聚乙烯装置界区内的变配电、照明、防雷、防静电接地的设计；

（2）由上级变电站引至PP/PE 装置联合变电站的10kV 电源线路及其相关的控制 线路以装置界区为设计工作分界点，界区内的电缆走向和敷设方式由本次设计负责确 定，电缆材料不属本次设计范围。9.1.2 用电负荷及负荷等级

聚乙烯装置的总计用电负荷需要容量约为9600kW。具体见下表。表9.1-1 装置用电负荷表

序号 负荷名称 装机容量（kW）需要容量（kW）装置负荷（主要如下）挤出机主电机 4200 3570 第一循环气鼓风机 540 306 第二循环气鼓风机 540 306 离心机 200 170 脱水塔进料泵 400 170 闪蒸罐进料泵 400 170 颗粒输送风机 744 384 粉料输送风机 264 112 其它 3812 1 小计 9000 2 照明 80 50 3 仪表用电 100 50 4 空调 600 400 5 其它 100 100 全厂合计 9600 由于聚乙烯装置属于连续生产工艺过程，一旦中断供电需较长时间恢复生产，会带

来重大的经济损失。根据国家标准“供配电系统设计规范”GB50052-95 中的有关规定，其主要工艺生产装置用电负荷的等级基本上为一级负荷，其中重要仪表电源、应急照明、57 火灾报警等属于一级负荷中特别重要负荷。

9.2 供、配电系统设计 9.2.1 电源情况

本工程二回路10kV 进线电源引自临近装置DMTO 35 kV 变电所10kV 两段母线，该35/10kV 变电站二回35kV 电源引上级220kV/35 kV 总变电所，电源可靠，满足工程 需要。

9.2.2 供电电源电气参数、配电电压等级（1）供电电源电气参数

10kV 三相三线制 中性点不接地系统 ±7％；

380/220V 三相四线制 中性点直接接地系统 ±7％； 频率范围：50Hz±0.5Hz。

三相最大短路容量：待定；（装置变电所10kV 电源侧）三相最小短路容量：待定；（装置变电所10kV 电源侧）（2）配电电压等级：

150kW≤P＜4500kW 中压电动机 AC 10kV； 0.2kW≤P＜150kW 中压电动机 AC 380V； P＜0.2kW 低压电动机 AC 220V； 中压开关柜控制电源 DC 220V；

低压进线和母联柜控制电源 DC 220V； 其它低压开关柜和MCC 控制电源 AC 220V； 一般照明/应急照明（EPS）AC 220V； 检修电源 AC 380/220V；

仪表电源（UPS）AC 380/220V； 9.2.3 供电方案

聚丙烯装置和聚乙烯装置拟新建PP/PE 联合10kV 变配电站一座，建筑面积24 米

X 60 米，上下二层（设备层和电缆层）。10kV 变电站内将设置10kV 配电装置一组、10kV/0.4kV 电力变压器六台和0.4kV 低压配电装置三组。其中10kV 配电柜若干、10kV/0.4kV 电力变压器四台和0.4kV 低压配电装置两组为聚乙烯装置服务。10kV 和 0.4kV 配电系统均采用单母线分段、母联设自投的供电系统，详见附图3“聚丙烯聚乙烯 装置联合供电系统图”。58 10kV 变电站的两回路进线电源引自临近装置MTO 装置35kV 变配电站的10kV 不 同母线，每路电源线的容量都能承受100%的用电负荷。

10kV 变电站内设直流电源装置；聚丙烯装置内自控仪表将设不停电电源装置 UPS；火灾报警系统由设备自带的UPS 供电；应急照明采用EPS 供电。9.2.4 继电保护和测量仪表的配置

10kV 进线：电流速断保护、过电流保护。电流、有功电度、无功电度测量与显示。10kV 母线分段：电流速断保护、过电流保护，电流测量与显示。

10kV 电动机：差动（P≥2000kW 时）、电流速断、单相接地、过负荷、低电压保 护。测量电流、功率因数，有功电度和无功电度。

10kV 变压器出线柜：过电流、电流速断、单相接地保护、瓦斯、压力保护、温度 保护。测量电流、有功电度和无功电度。

400V 电源进线和母线分段：设短路短延时保护。测量电流、电压。大于30kW 的电动机现场设电流表。9.2.5 功率因数补偿原则和方式

在各电压等级母线上进行集中功率因数补偿；补偿后，使变电所10kV 进线侧功率 因数不小于0.90，0.38kV 侧功率因数也不小于0.90。9.2.6 配电设计规定（1）装置环境特征

本装置内主要介质为乙烯和氢气（局部区域），部分属于2 区IIBT3 或IICT3（氢 气区域）；另外还有部分区域属于粉尘爆炸危险区域22 区，T11。在爆炸危险区域内，应按照爆炸危险区域要求来选择设备和材料。（2）电缆敷设

动力和控制电缆采用电缆桥架沿管架敷设，出电缆桥架处穿镀锌钢管保护。（3）检修电源

检修电源分为二种，一种为方便插座，220V/16A，服务半径为20 米；另一种为焊 接插座，380V/63A，服务半径为50 米。（4）特殊传动、控制和联锁要求

a）电动机在机旁设操作柱，两地控制的电动机应设就地/远方选择开关；

b）对于有工艺起动联锁的电动机，其联锁信号来自于仪表机柜室，且在配电室设 仪电交接柜。59 9.2.7 照明设计

（1）在现场设照明配电箱；

（2）照明方式包括一般照明、局部照明和混合照明；（3）照明种类包括正常照明和应急照明；（4）照明供电及控制：

本装置设照明智能型节能控制器；生产装置区集中控制；控制室、配电室、办公室 等区域设就地控制开关，分散控制；户外区域采用光电控制。（5）照明线路：

照明线路采用铜芯电线或电缆穿管敷设，生产装置、罐区、管廊及装卸区内选用电 缆，建筑物内选用塑料电线。9.2.8 防雷、接地

装置内采用共用接地网，即工作接地、保护接地、防雷接地、防静电接地连接在同 一接地系统，形成闭合的接地网，接地电阻小于4 欧姆。装置内作总等电位连接。所有用电设备其正常情况下不带电的金属外壳均应可靠接地。仪表的工作接地按仪表专业要求设置。9.3 节能措施

采用低损耗节能型电力变压器，采用高效率的电动机，采用节能灯具，采用功率因 数补偿电容器。

9.4 采用的主要标准规范

供配电系统设计规范 GB 50052-95 10kV 及以下变电所设计规范 GB 50053-94 低压配电设计规范 GB 50054-95 建筑物防雷设计规范(2000 年版)GB 50057-94 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB 50058-92 电力装置的继电保护和自动装置设计规范 GB 50062-92 石油化工企业设计防火规范(1999 年版)GB 50160-92 电力工程电缆设计规范 GB 50217-94