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项目建设地点:拟建项目位于山东兖州太阳工业园区山东太阳纸业股份有限公司厂区内。
1.1.2建设背景
山东圣浩生物科技有限公司是目前全球唯一一家成功利用连续水解提取半纤维素、利用连续蒸解工艺生产高纯度天然纤维素的生产企业。山东圣浩生物科技有限公司年产1万吨结晶木糖醇项目是利用太阳公司水解液经过蒸发浓缩,得到胶粘状的浓缩物,进行化学改性,酸解,中和脱色,离交,蒸发浓缩,结晶,加氢等工艺生产木糖醇。木糖醇是木糖经加氢处理而制得的一种白色结晶散状物体,无气味,易溶于水,甜度与蔗糖一样,发热量是蔗糖的50%。具有不经胰岛素可直接被人体吸收的特点和预防龋齿的功能,被发达国家广泛采用。因此,山东圣浩生物科技有限公司年产1万吨结晶木糖醇项目,具有重要的环境效益和经济效益。
1.2建设项目工程分析概述
1.2.1建设内容
厂区内主要建设木糖车间、木糖醇车间、制氢车间,1个成品库及配套工程。本工程组成情况具体见表1.2-1。
表1.2-1拟建工程项目组成
项目名称
技术指标
主体
工程
木糖车间
年产木糖能力1.3万t,主要包括蒸发器、结晶罐、离子交换柱、干燥流化床、包装码垛机等设备。
木糖醇车间
年产液体木糖醇4000t,结晶木糖醇能力1万t,主要包括蒸发器、结晶罐、离子交换柱、干燥流化床、包装码垛机等设备。
制氢车间
产氢气能力300m3/d,主要设备有转化炉、吸附塔等。
蒸发车间
设计规模蒸发量140t,主要设备有四效、五效蒸发器。
辅助工程
配套工程
主要包括机修车间、配电室等。
循环水池
容积10000 m3(与另一车间公用一个循环水池)。
成品仓库
木糖450m3左右;木糖醇420m3左右。
公用
工程
供水
拟建后全厂新鲜水总用水量为70.42万m3/a,新鲜水全部来自现有厂区内的地下深水井。太阳集团厂区现有12眼深水井,总供水能力为10.9万m3/d,剩余供水能力可以满足拟建工程用水需要。
供热
本项目年消耗蒸汽量14.6万t,蒸汽压力0.8MPa。蒸汽由公司自备热电厂供汽管道接入,公司内蒸汽管道已敷设至项目区,供应量充足,完全能够满足本项目用汽需求。
供电
本项目总用电负荷为5979.45kW,项目总耗电量为3139.82万kWh/a。项目用电由太阳纸业热电公司10kV专线接入,经公司变电室处理后满足生产和公用设施需求。
环保
工程
废水
排入太阳纸业污水处理站,废水处理工艺为“生化处理(PAFR反应器+Carrousel氧化沟)+深度处理(磁化-催化反应+絮凝沉淀)相结合的处理工艺”,处理能力8万m3/d,废水经处理后排入泗河。
废气
蒸发废气进行碱洗处理,处理后少量酸性不凝结气体,由15m排气筒排放。转化炉废气采用30m高排气筒排放。
噪声
对新增高噪声设备集中布置,并设置基础减震、消声器、采取隔声措施;改进现有超标设备噪声防治措施。
固体废物
生活垃圾定期由当地环卫部门收集并清运,其他固废回收利用。
1.2.2生产工艺
1.2.2.1生产工艺流程及产污环节分析
1、制氢工序
(1)进料系统
由装置外进入原料气缓冲罐,经过原料气压缩机压缩后进入原料气脱硫部分。
(2)脱硫部分
进入脱硫部分的原料气进入加氢反应器发生烯烃饱和以及有机硫转化反应,使原料气的温度升高到380℃,然后进入氧化锌脱硫反应器。在此,硫化氢与氧化锌反应生成固体硫化锌被吸收下来。脱除硫化氢后的气体硫含量小于0.2ppm,烯烃含量小于≤1%,进入转化部分。具体反应如下:
烯烃:C2H4+H2→C2H6
硫醇:RSH+H2→RH+H2S
硫醚:R1SR2+2H2→R1H+R2H+H2S
二硫醚:R1SSR2+3H2→R1H+R2H+2H2S
噻吩:C4H4S+4H2→C4H10+H2S
氧硫化碳:COS+H2→CO+H2S
二硫化碳:CS2+4H2→CH4+2H2S
ZnO(固)+H2S=ZnS(固)+H2O△HO 298 = -76.62kJ/mol
(3)转化部分
精制后的原料气按水碳比3:5与水蒸汽混合,再经转化炉对流段预热至500℃,进入转化炉辐射段。在催化剂的作用下,发生复杂的水蒸汽转化反应,从而生产出氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳和水的平衡混合物。主要反应有:
CnHm+nH2O=nCO+(n+m/2)H2(1)
CO+3H2=CH4+H2 △HO 298 = -206 kJ/mol (2)
CO+H2O=CO2+H2 △HO 298 = -41 kJ/mol(3)
烃类水蒸汽转化反应是体积增大的强吸热反应,低压、高温、高水碳比有利于上述反应的进行。反应过程所需热量由转化炉顶部的气体燃烧烧嘴提供,出转化炉820℃高温转化气经转化气蒸汽发生器换热后,温度降至360℃,进入中温变换部分。
(4)变换部分
由转化部分来的约360℃的转化气进入中温变换反应器,在催化剂的作用下发生变换反应:
CO+H2O=CO2+H2 △HO 298 = -41 kJ/mol
将变换气中CO含量降至3%左右,同时继续生产氢气。中变气经过锅炉给水换热器、脱盐水预热器进行热交换回收部分余热后,再经中变气空冷器、中变气水冷却器冷却至40℃,经分水后进入PSA部分。
(5)热回收及产汽系统
来自装置外的脱盐水经脱盐水预热器预热后进入除氧器,除氧器所需的蒸汽由装置自产水蒸汽提供,除氧水经过中压锅炉给水泵升压后经过锅炉给水预热器预热后进入汽包。锅炉水通过自然循环的方式分别经过转化炉产汽段、转化气蒸汽发生器产生3.5Mpa的蒸汽。所产生的蒸汽在转化炉的对流段过热到450℃,大部分作为工艺蒸汽使用;多余部分出装置。
(6)PSA部分
来自变换部分的中变气,自塔底进入吸附塔A~H中正处于吸附工况的塔(始终同时有两台),在其中多种吸附剂的依次选择吸附下,一次性除去氢以外的几乎所有的杂质,获得纯度大于99.9%的产品氢气,经压力调节系统稳压后送出界区。
当吸附剂吸附饱和后,通过程控阀门切换至其它塔吸附,吸附饱和的塔则转入再生过程。在再生过程中,吸附塔首先经过连续四次均压降压过程尽量回收塔内死空间氢气,然后通过顺放步序将剩余的大部分氢气放入顺放气罐(用作以后冲洗步序的冲洗气源),再通过逆放和冲洗两个步序使被吸附杂质解吸出来。逆放解吸气进入解吸气缓冲罐,冲洗解吸气进入解吸气缓冲罐,然后经调节阀调节混合后稳定地送往转化炉用作燃气。
制氢工艺流程见图1.2-1。
2、木糖醇生产工序
(1)水解液
本项目原料水解液,原料温度16