4000Ta鄰氯苯甲醛的車間工藝設(shè)計(jì)輕化工程畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、 學(xué)號(hào)： xxx大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）（2014屆）題 目 4000t/a鄰氯苯甲醛的車間工藝設(shè)計(jì) 學(xué) 生 xxx 學(xué) 院 石油化工學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí) 輕化工程 校內(nèi)指導(dǎo)教師 xx 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 副教授 校外指導(dǎo)老師 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 二一四年六月4000t/a鄰氯苯甲醛的車間工藝設(shè)計(jì)摘要：本次的設(shè)計(jì)任務(wù)主要是尋求合理的鄰氯苯甲醛合成路線，然后進(jìn)行車間工藝設(shè)計(jì)。鄰氯苯甲醛在化工行業(yè)中有很廣泛的用途，比如鄰氯苯甲醛可用于制備醫(yī)藥、染料、農(nóng)藥、香料等。本設(shè)計(jì)根據(jù)指導(dǎo)教師提供的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，采用氯化水解法。在查閱文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，編制了文獻(xiàn)綜述，繪制了工藝流程圖，由指導(dǎo)教師進(jìn)行輔導(dǎo)確定設(shè)計(jì)工作程序，然后

2、進(jìn)行了鄰氯苯甲醛工藝的物料衡算和所有工藝設(shè)備的計(jì)算及選型。繪制了pid圖、pfd圖、設(shè)備平面布置圖以及裝備圖，根據(jù)所選設(shè)備的材質(zhì)、規(guī)格以及物料衡算的結(jié)果，進(jìn)行了設(shè)備投資估算并進(jìn)行簡(jiǎn)單的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，得出項(xiàng)目投產(chǎn)后的經(jīng)濟(jì)效益基本符合化工類生產(chǎn)裝置的要求。關(guān)鍵詞：鄰氯苯甲醛；工藝設(shè)計(jì)；流程圖；物料衡算the process design for 4000t / a o-chlorobenzaldehydeabstract: the main design task is to seek reasonable o-chlorobenzaldehyde synthetic route, then th

3、e process design workshop.chlorobenzaldehyde have a very wide range of uses in the chemical industry, for example, it can be used to prepare medicine, dyes, pesticides, spices, etc. the design according to the design plan guiding graduate teachers, and then use the chloride hydrolysis. the painting

4、of literature review and the painting of flow chart were based on the literature. the design process was determined by instructor, and then did the material balance for the o-chlorobenzaldehyde process and calculated and selected of all process equipment. draw a flow chart of materials, process flow

5、 diagram with control points, equipment layout and equipment conditions figure. estimated investment in equipment and analysed technical economic which was depended on the results of the equipment materials and specifications, material balance.the result proved that the basic economic benefits meet

6、the requirements of chemical production facilities after the project being put into producing.key words: o-chlorobenzaldehyde; process design ; flow chart; material balance iixxx大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄摘要 .iabstract .ii1.總論11.1設(shè)計(jì)指導(dǎo)用書(shū)及設(shè)計(jì)目的11.2 設(shè)計(jì)地區(qū)的自然條件11.3 生產(chǎn)制度22 文獻(xiàn)綜述32.1.目前國(guó)內(nèi)外鄰氯苯甲醛的生產(chǎn)方法32.1.1.化學(xué)法32.1.2電化學(xué)法32.

7、2同類產(chǎn)品的發(fā)展前景43 工藝生產(chǎn)53.1設(shè)計(jì)的生產(chǎn)方法及生產(chǎn)流程的選擇53.2工藝生產(chǎn)方法53.2.1研究路線、方法53.2.2主要規(guī)格與參數(shù)53.2.3原材料及輔助材料主要規(guī)格53.2.4工程參數(shù)63.2.5鄰氯苯甲醛的生產(chǎn)工藝流程63.2.6主要設(shè)備的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)73.3原料，產(chǎn)品，副產(chǎn)品的技術(shù)條件73.3.1產(chǎn)品分析方法83.3.2車間生產(chǎn)控制分析表94. 工藝計(jì)算104.1精餾塔的計(jì)算與選型104.2儲(chǔ)罐選型22 4.3反應(yīng)釜選型29 4.4換熱器選型32 4.5泵的選型36 4.6配管選型405環(huán)境保護(hù)455.1三廢排放量及有害物質(zhì)含量表455.2三廢處理意見(jiàn)455.3三廢處理經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)

8、466安全技術(shù)476.1車間危險(xiǎn)行物料主要物性表476.2工藝安全控制方案476.3建筑措施及設(shè)備布置476.4電器設(shè)備47 6.5其他廠區(qū)管理方案. 477職業(yè)安全衛(wèi)生488.投資估算與經(jīng)濟(jì)分析498.1單位產(chǎn)品成本表498.2定員表498.3工程費(fèi)用508.4其他費(fèi)用518.5預(yù)備費(fèi)用528.6專向費(fèi)用528.7生產(chǎn)成本核算528.8銷售費(fèi)用548.9所得稅54 8.10投資回收期.559.存在問(wèn)題及建議5810結(jié)論.59參考文獻(xiàn)60致 謝62附錄.63iv1 總論1.1設(shè)計(jì)指導(dǎo)用書(shū)及設(shè)計(jì)目的a、指導(dǎo)用書(shū)1、江蘇工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)(化工類)。2、各種設(shè)計(jì)手冊(cè)b、設(shè)計(jì)題目4000噸/年鄰

9、氯苯甲醛的車間工藝設(shè)計(jì)c、設(shè)計(jì)的原則思想a. 本次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品：鄰氯苯甲醛及其附屬產(chǎn)品b. 本次設(shè)計(jì)所選用的儀器均需達(dá)到國(guó)家安全指標(biāo)，由專業(yè)人士購(gòu)買，生產(chǎn)能力需達(dá)到設(shè)計(jì)所需標(biāo)準(zhǔn)。c、由于產(chǎn)品及附屬產(chǎn)品很多都有毒有害，因此需嚴(yán)格治理工業(yè)“三廢”，達(dá)到相關(guān)國(guó)際指標(biāo)才能排放e 安全是生產(chǎn)的第一原則，工廠內(nèi)需設(shè)置健全的安全防范措施，對(duì)員工進(jìn)行培訓(xùn)才能允許進(jìn)行生產(chǎn)操作。1.2 設(shè)計(jì)地區(qū)的自然條件(1)常州地區(qū)平均氣象資料狀況：風(fēng)向：1到8月東南風(fēng)為主導(dǎo)，9到12月西北風(fēng)為主導(dǎo) 年平均溫度：16.5，平均氣溫偏高，夏季高溫日較多平均相對(duì)濕度：75% 平均風(fēng)速：10m/s 相對(duì)平均氣壓：101kpa 平均水溫

10、：28降雨量：1035.1mm 年降水日:156天 (2)常州地區(qū)地質(zhì)狀況：土壤性質(zhì)：中性地下水位：6米1.3 生產(chǎn)制度 年生產(chǎn)日300天，采取四班三倒工作制，間歇、連續(xù)式生產(chǎn)結(jié)合。2 文獻(xiàn)綜述2.1.目前國(guó)內(nèi)外鄰氯苯甲醛的生產(chǎn)方法鄰氯苯甲醛合成工藝可以大致分為化學(xué)方法和電化學(xué)方法兩類，下面是鄰氯苯甲醛主要合成方法的舉例: 2.1.1 化學(xué)方法在化學(xué)方法中，按照原料的不同，可分為四類：氯化水解法，芐醇氧化法，羧酸還原法以及酰胺、腈、醚等選擇性還原法，其中氯化水解法的應(yīng)用最為廣泛。該工藝為氯化水解粗分和精餾四個(gè)工段。水解工段在取得目標(biāo)產(chǎn)物的同時(shí)，也得到了副產(chǎn)物鄰氯苯甲酸鈉。 2.1.2 電化學(xué)方

11、法運(yùn)用電化學(xué)方法來(lái)制備鄰氯苯甲醛的方法可分為直接電氧化法和間接電氧化法這兩種。直接電氧化法：在一個(gè)電解槽中同時(shí)進(jìn)行有機(jī)氧化和電氧化。根據(jù)需要氧化的強(qiáng)度來(lái)選擇適宜的氧化還原體系。間接電氧化法合成有機(jī)物，簡(jiǎn)稱電合成，在近幾年來(lái)得到了大量細(xì)致而有效的研究所謂間接電合成，是指電解反應(yīng)和有機(jī)化學(xué)合成反應(yīng)分別在兩個(gè)獨(dú)立的容器中進(jìn)行。在電解槽中，所需要的氧化劑可以在電極上生成或者再生，然后這些氧化劑被注入到傳統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)容器中，和有機(jī)原料進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，從而生成我們所需要的產(chǎn)品。氧化劑在反應(yīng)器中氧化了有機(jī)原料而其自身被還原，進(jìn)而與產(chǎn)品分離后回到電解槽中，再生后循環(huán)使用。經(jīng)典的氯化水解法是將鄰氯甲苯氯化生成鄰氯

12、二氯芐，然后再經(jīng)催化水解的方法合成鄰氯苯甲醛的工藝，這是一條較理想、利用較廣泛的工業(yè)化生產(chǎn)方法。然而在氯化過(guò)程中，除有80%的鄰氯二氯芐生成外，還有20%的副產(chǎn)品鄰氯三氯芐產(chǎn)生，在后面的水解過(guò)程中，鄰氯三氯芐可以水解成鄰氯苯甲酸副產(chǎn)品，可是鄰氯苯甲酸的分離、提純難度很大，而且提純過(guò)程中生成的廢水量也較大，使得該工藝原料的單耗相對(duì)較高，生產(chǎn)成本和經(jīng)濟(jì)效益不十分理想，但相對(duì)其它工藝其優(yōu)點(diǎn)還是比較明顯的?？紤]將傳統(tǒng)的氯化水解法進(jìn)來(lái)行改進(jìn)研究，使得氯化過(guò)程中基本上不產(chǎn)生鄰氯三氯芐，進(jìn)而有效地降低了原料鄰氯甲苯和氯氣的消耗，同時(shí)充分的利用裝置的生產(chǎn)能力，進(jìn)一步減少?gòu)U水、廢渣的形成，這是一條具有工業(yè)化發(fā)展

13、前景的合成方法。該方法如果研究成功，可以對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)行的氯化水解的工藝進(jìn)行很大的改進(jìn)，從而進(jìn)一步的降低生產(chǎn)的成本，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，減少?gòu)U水的排放，進(jìn)而形成可觀的經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益。2.2同類產(chǎn)品的發(fā)展前景全球鄰氯苯甲醛的消費(fèi)情況為歐洲占52%，美洲占22%，亞洲及世界其他地區(qū)占26%。消費(fèi)結(jié)構(gòu)為醫(yī)藥30%，香精香料占30%，農(nóng)用化學(xué)品占25%，其他占15%，目前在國(guó)內(nèi)，鄰氯苯甲醛還不能工業(yè)化的生產(chǎn)，很多使用量大的地區(qū)還只能依靠國(guó)外進(jìn)口。對(duì)于這種現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)很多研究人員已經(jīng)致力于鄰氯苯甲醛的開(kāi)發(fā)。雖然已經(jīng)有少量的生產(chǎn)，但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國(guó)內(nèi)的需求。3 工藝生產(chǎn)3.1設(shè)計(jì)的生產(chǎn)方法及生產(chǎn)流程的選擇氯化水解

14、法是目前生產(chǎn)鄰氯苯甲醛的最主要方法。這種技術(shù)很成熟，本設(shè)計(jì)要求高純度的鄰氯苯甲醛，也用這種方法，首先在光照或引發(fā)劑的作用下，鄰氯甲苯的側(cè)鏈甲基被氯化，中間產(chǎn)物是鄰氯二氯芐，然后，氯化產(chǎn)物進(jìn)行催化水解即可得到鄰氯苯甲醛。3.2工藝生產(chǎn)方法3.2.1研究路線、方法合成路線:3.2.2主要規(guī)格與參數(shù)序號(hào)名 稱規(guī) 格國(guó)標(biāo)、部標(biāo)或企標(biāo)備 注1鄰氯苯甲醛98%企標(biāo)3.2.3原材料及輔助材料主要規(guī)格序號(hào)名 稱規(guī) 格國(guó)標(biāo)、部標(biāo)或企標(biāo)備 注1鄰氯甲苯98%國(guó)標(biāo)槽車2氯氣99%國(guó)標(biāo)鋼瓶3.2.4工程參數(shù)序 號(hào)介質(zhì)名稱進(jìn)口溫度進(jìn)口壓力mpa備 注1蒸汽2002循環(huán)水250.63低壓蒸汽0.23.2.5鄰氯苯甲醛的生

15、產(chǎn)工藝流程 氯化反應(yīng)階段用離心泵p1101將原料鄰氯甲苯從槽車或者v1101的鄰氯甲苯儲(chǔ)罐中抽到鄰氯甲苯計(jì)量罐（v1102)，計(jì)量鄰氯甲苯體積留作備用，取少量樣，測(cè)出鄰氯甲苯密度。用泵將反應(yīng)液抽到氯化反應(yīng)釜，從投料口投入指定量的催化劑，用蒸汽將溫度升到130進(jìn)行反應(yīng)。液氯需以液體形式存放在液氯鋼瓶中，在使用時(shí)，先用e1101將液氯汽化，用流量控制器控制液氯投入反應(yīng)釜的量，將氯氣通入v1103中進(jìn)行反應(yīng)。打開(kāi)控制冷卻水的夾套，將反應(yīng)罐中液體溫度冷卻到40，此反應(yīng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量尾氣，需及時(shí)將尾氣進(jìn)行處理和吸收，打開(kāi)反應(yīng)釜閥門將反應(yīng)液放入低位槽v1103。 精餾反應(yīng)階段 用e1103換熱器預(yù)熱反應(yīng)

16、液，然后用渦流泵將反應(yīng)液從v1103中打入精餾塔，控制真空泵使得保持塔頂壓力是7kpa，打開(kāi)回流泵和再?gòu)U釜，時(shí)刻監(jiān)測(cè)塔頂溫度，當(dāng)達(dá)到120時(shí)，打開(kāi)回流泵，并用流量控制器控制液體流量。精餾塔中流出的液體都需用流量控制器控制，當(dāng)精餾塔液罐都達(dá)到常壓后打開(kāi)泵將反應(yīng)液抽到r1104中進(jìn)行水解反應(yīng)。水解反應(yīng)階段要想達(dá)到一定的轉(zhuǎn)換率，水解溫度需控制在一定的范圍，開(kāi)始水解前，需先打開(kāi)水蒸氣，將反應(yīng)液溫度升高到130，向水解釜中緩慢的加入催化劑，保持溫度120。此反應(yīng)工段也會(huì)產(chǎn)生大量尾氣，需要及時(shí)進(jìn)行尾氣處理，等到?jīng)]有hcl氣體放出時(shí)，停止加熱。打開(kāi)冷卻水，將反應(yīng)液溫度冷卻到100。向r1104中加入預(yù)先調(diào)制

17、好的一定濃度的純堿溶液，觀察是否有氣泡產(chǎn)生，等到?jīng)]有氣泡后，升溫回流1.5h，打開(kāi)冷卻水套管，溫度降到70后放出反應(yīng)液，油層進(jìn)v1110，水層進(jìn)v1111。這樣分離苯甲醛中還會(huì)存在少量焦油，需要進(jìn)行蒸餾分離，副產(chǎn)物鄰氯苯甲酸要進(jìn)行烘干。3.2.6主要設(shè)備的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)名稱溫度壓力kpa備注1氯化釜1101002精餾塔127（塔頂）7154.4（塔釜）153水解釜1401004蒸餾釜10035酸析釜401003.3 原料，產(chǎn)品，副產(chǎn)品的技術(shù)條件原材料技術(shù)規(guī)格表序號(hào)名稱規(guī)格分析方法國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)備注1鄰氯甲苯98%gc98%2液氯99.5%gc99.5%3催化劑98%cp98%4鹽酸用回收鹽酸cp5na

18、hco398.5%cp98.5%產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)格表序號(hào)名稱規(guī)格ap國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)備注1鄰氯苯甲醛99.5%gc98.52鄰氯苯甲酸98%ap993.3.1產(chǎn)品分析方法：外觀：目測(cè)。測(cè)定鄰氯苯甲醛的方法：氣相色譜法分析儀器：a、氣相色譜儀 b、色譜數(shù)據(jù)處理機(jī) c、色譜柱 試劑：a 、鄰氯甲苯：apb、載體：硅烷化載體101c、固定液：甲基硅橡膠se-30，十二烷基苯磺酸鈉；d 三氯甲烷 ：ap氣相色譜操作條件（以sp-502色譜儀為例） a、溫度條件 汽化室：210 柱室： 125 檢測(cè)器：135 b 定量方法: 按峰面積作為測(cè)定標(biāo)準(zhǔn) c 載氣：氫氣；流速14-21ml/min d 樣品溶液的制備： 溶

19、液配比：鄰氯苯甲醛是鄰氯甲苯溶液的2到5倍量 測(cè)定 在規(guī)定的氣相色譜操作條件下，待儀器穩(wěn)定后進(jìn)行測(cè)定。鄰氯苯甲醛百分含量的測(cè)定 （100-b)xa/()=p%其中 -色譜圖上各峰面積總和 a-鄰氯苯甲醛的峰面積 -溶劑在色譜圖上出現(xiàn)的峰面積之總和； b% -鄰氯苯甲醛中鄰氯苯甲酸的含量（測(cè)定方法如下）（1）配制0.1mol/l的氫氧化鈉溶液 以酚酞為指示劑，濃度為0.1% 選用純度為95%的乙醇（2）鄰氯苯甲酸的測(cè)定方法 同分析天平稱取0.1g至0.2g樣品，將樣品放入錐形瓶中，向錐形瓶中加入20ml純度為95%的乙醇，滴加2到3滴酚酞作為滴定指示劑，用naoh滴定樣品，當(dāng)溶液顏色剛好呈粉紅色

20、時(shí)停止滴定，觀察30秒不變色滴定結(jié)束，同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn)。（3）含量計(jì)算b%=156.6x（v-v0)xc/m其中： v 滴定使用的naoh標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積 ml v0-空白實(shí)驗(yàn)中消耗的naoh的使用體積 ml c-naoh溶液配制濃度mol/l m-樣品質(zhì)量 g 0.1566每毫克鄰氯苯甲酸的克數(shù)。3.3.2 車間生產(chǎn)控制分析表序號(hào)取樣處控制條件控制指標(biāo)分析方法分析次數(shù)備注1氯化釜氯化程度鄰氯二氯芐96.5%gc22回流泵出口處精餾塔分離質(zhì)量鄰氯氯芐98%gc24 工藝計(jì)算4.1精餾塔計(jì)算與選型 設(shè)計(jì)產(chǎn)量本次設(shè)計(jì)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)4000噸/年的鄰氯苯甲醛在車間實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)，設(shè)計(jì)中所有裕度均為20%。日產(chǎn)量

21、：40001.2/300=16t/d為方便計(jì)算，精確到每小時(shí)產(chǎn)量：16103kg/24=666.67kg/h 取680kg/h收率 195.47 17.93 140.57 236.46 x y 680kg/h z由方程式解x,y,z x/195.47=680/140.57 x=945.78kg/h y/17.93=680/140.57 y=86.74kg/h z/2×36.46=680/140.57 z=352.75kg/h綜上 x=945.78kg/h y=86.74kg/h z=352.75kg/h 精餾總收率為95.8%,所以收率為945.78/0.958=987.24kg/h

22、 反應(yīng)(1)可知產(chǎn)率是36.43%,產(chǎn)率是62.10%,產(chǎn)率是1.11% 精餾收率是96.6%,所以的生成率為96.6%62.10%=0.60 126.58 70.912 195.47 236.46 0.60a 0.60b 987.24kg/h c由方程式解a,b,c 0.60a/126.58=987.24/195.47 a=1065.51kg/h 0.60b/（70.91×2）=987.24/195.47b=1193.80kg/h c/2×36.46=987.24/195.47 c=368.29kg/h綜上計(jì)算可得 a=1065.51kg/h b=1193.80kg/h

23、c=368.29kg/h 所以投入量為1065.51kg/h.的生成率為1.11%，計(jì)算： 126.58 70.913 229.82 336.46 1065.510.0111 y x z由上計(jì)算 1065.510.0111/126.58=y/(70.93×3)y=19.88kg/h 1065.510.0111/126.58=x/229.82 x=21.47kg/h 1065.510.0111/126.58=z/(3×36.46)z=10.22kg/h 綜上 x=21.47kg/h y=19.88kg/h z=10.22kg/h 鄰氯甲苯轉(zhuǎn)化為 126.58 70.91 16

24、1.03 36.46 0.36431065.51 y x z x=493.81kg/h y=217.45kg/h z=111.81kg/h綜上，總共 為1065.51kg/hcl2的投入量為b+y+y=1193.8+19.88+217.45 =1431.13kg/hhcl量c+z+z=368.29+10.22+111.81 =490.32kg/h精餾塔的組分組分質(zhì)量流量摩爾流量摩爾分?jǐn)?shù)493.81kg/h3.07kmol/h37.4%987.24kg/h5.05kmol/h61.5%21.47kg/h0.093kmol/h1.1% 其中為輕組分，為重組分，根據(jù)化工原理書(shū)，d=3.07kmol/

25、hw=f-d=8.213-3.07=5.143kmol/h根據(jù)相關(guān)資料顯示沸點(diǎn)：2140c, 沸點(diǎn)：2360c, 沸點(diǎn)：2640c根據(jù)分離的要求為輕組分a為重組分b xda=98.5% xdb=1.5% =97.02% =0.93%xfixdixwiij37.4%98.5%1.23%1.0561.5%1.5%97.02%11.1%01.75根據(jù)揮發(fā)度經(jīng)驗(yàn)式lg=9.2(t2-t1)/(t2+t1)=9.2(236+273.15)-（214+273.15）)/（236+273.15）+（214+273.15） =0.022 =1.5 塔理論板數(shù)的計(jì)算nmin=lg(xd/(1-xd)(1-xw)

26、/xw)/lg=20.421飽和液體加料q=1,由公式rmin/rmin+1=xd-ye/xd-xe代入rm得 rmin=xd-ye/ye-xe解得rmin=5.3回流比為1.52.0倍rmin所以回流比r=3.511.5=7.9 查圖化工原理書(shū)得 解得n=33.9234本次設(shè)計(jì)取填料高度為4m，每米壓力降為800pa使用陶瓷波紋填料塔頂壓力為24.28kpa塔釜壓力則為24.28+3.2=27.48kpa設(shè)塔釜溫度為1300c 計(jì)算壓強(qiáng)lgps=4.6(1-tb/t)=4.61-(273+t0)/(273+t)所以計(jì)算得的壓力 ps=0.11(atm)的壓力ps=0.06(atm)p=(0.

27、060.5%+0.1199.5%)101.325 =11.12kpa 相對(duì)揮發(fā)度1=0.11/0.06=1.832=1.00塔頂壓力11.12kpa,塔釜壓力為11.12+3.2=14.32kpa 塔釜溫度154.20clgps=4.6（1-tb/t）的壓力帶入數(shù)據(jù)，得lgps=4.6(1-487/427.2)=-0.64 =0.23的壓力lgps=4.6(1-509/427.2) ps=0.132的壓力 lgps=4.61-537/427.2 ps=0.066試差得k1=1.905 k2=1.005 k3=0.018k1x1+k2x2+k3x3=1.9051.23%+1.00597.02%+

28、0.0181.75% =1.00相對(duì)揮發(fā)度由 k1=1.9056 k2=1.0051 k3=0.0195 得 1=1.896 2=1.0051 3=0.019取=nmin=nmin=lg(xd/(1-xd)(1-xw)/xw)/lga=15.816 飽和液體加料q=1由式=1-q=0=1.597代入式=5.18 回流比r=1.55.18=7.77 則， 查圖得 n=25.726所以精餾塔的塔板數(shù)為26塊對(duì)于塔頂和塔釜的物料衡算如下序號(hào)物質(zhì)進(jìn)料量餾出液體塔底液10.093-0.09325.050.07584.899533.073.00860.0038加料板的位置由nmin-1=lg(xd/(1-

29、xd)(1-xw)/xw)/lg =14.615水解反應(yīng) 4.9 4.9 4.9 24.9 0.093 0.186 0.093 0.279塔設(shè)備的流體力學(xué)計(jì)算 泛點(diǎn)d=0.0758×195.47+3.0086×161.03=499.29 kg/hv=d（r+1） =d（7.77+1） =4378.77kg/hl=rd=7.77499.29=3879.48kg/hv=4378.77kg/h l=3879.48kg/h d=499.29kg/h塔頂?shù)牧黧w力學(xué)計(jì)算 氣象密度 0.98 kg/m3 由于tg=t+273=400k 密度g1=0.98kg/m3塔釜壓力14.32kpa

30、 t2=427.2k m=161.03×1.23%+195.47×97.02%+229.82×1.75% =195.65kg/m3kg/m3 (2) 液相密度 塔頂p1=11.12kpa t1=400k 查的鄰氯1-氯芐=1.274（25） 鄰氯2-氯芐=1.399（25） 鄰氯3-氯芐=1.505（25） 塔釜pl=14.32kpa t=427.2kl-氯芐=1.132l二氯芐=1.214l三氯芐=1.308l=1.214kg/m3（2）計(jì)算塔徑假設(shè)空塔空氣流速u=0.9m/s =0.9m/s=1.25m/s 初估塔徑 =0.22m/s經(jīng)圓整，精餾塔塔徑為600

31、mm綜上得t1101精餾塔材質(zhì)：搪玻璃。每?jī)蓧K塔板高度為1米。共有塔板26塊則填料高度=26/2=13m塔徑600mm塔高=13+0.8+2=15.8m進(jìn)料口：第15塊板進(jìn)料。反應(yīng)生成的鄰氯苯甲醛的量為4.8995kmol/h鄰氯苯甲酸為0.093kmol/h hcl為24.8995+0.279=10.079kmol/h按照反應(yīng)流程，從精餾塔出來(lái)進(jìn)儲(chǔ)罐，然后按間歇反應(yīng)進(jìn)行，設(shè)反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí) 4.9 4.9 4.9 4.92 0.093 0.186 0.093 0.279將以上的各項(xiàng)化成kg/d 4.9195.4724=22987.27kg/d 0.093229.8224=512.96kg/d

32、鄰氯苯甲醛4.9126.5824=14885.81kg/dhcl 10.07936.4624=8819.531kg/dh2o (4.9+0.186)18.0224=2199.59kg/d 84.01 127.7 179.64 44.01 18.02 n a b c d由上n=0.093×84.01×24=187.51kg/d解得a=285.03kg/db=400.96kg/dc=98.23kg/dd=40.22kg/d 加催化劑（0.2%的fecl3,0.2%的zncl2）(22987.27+512.96)0.2%=47.0 47.0/0.4%-47.0=11703kg/d

33、 催化劑是反應(yīng)量的1% 則nahco3溶液的水量是187.51/10%-187.51=1687.59kg/d 反應(yīng)完畢的水量為11703+1687.59+40.22-2199.59=11231.22kg/d 溶液分層后留在油層中的水的含量占水總量的4%,鄰氯苯甲醛損失1%，加入的催化劑占總量的1% v=11231.22kg/d 即油層的水為 11231.224%=449.25kg/d損失的鄰氯苯甲醛的質(zhì)量14885.811%=148.86kg/d剩余的鄰氯苯甲醛的質(zhì)量14885.8199%=14736.95kg/d 4.2儲(chǔ)罐選型v1101 鄰氯甲苯儲(chǔ)罐每天鄰氯甲苯的使用量：25572.24k

34、g假設(shè)儲(chǔ)罐儲(chǔ)存一個(gè)星期的鄰氯甲苯并且裝料系數(shù)為=0.8v=206.61m3查化工設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)，選用常壓平底錐頂容器v1101 鄰氯甲苯儲(chǔ)罐規(guī)格表標(biāo)準(zhǔn)序號(hào) 容積（m3)公稱直徑(mm)壁厚(mm)高度(mm)重量（kg）hg5-1574-85-135036001048005510所以選用vn=50m3 dn=3600mm h=4800mm 的儲(chǔ)罐5個(gè)v1102 鄰氯甲苯計(jì)量罐鄰氯甲苯的體積為： =23.61m3裝料系數(shù)為0.8v=23.61/0.8/3=9.84m3查化工設(shè)備手冊(cè)，采用立式橢圓封頭容器v1102 鄰氯甲苯計(jì)量罐規(guī)格表標(biāo)準(zhǔn)序號(hào) 容積（m3)公稱直徑(mm)壁厚(mm)高度(mm)重

35、量（kg）hg5-1578-85-144120053200755vn=4m3 dn=1200mm h=3200mm 的儲(chǔ)罐3個(gè)。v1103 氯化液罐鄰氯一氯芐的質(zhì)量493.81×24=11851.44kg/d v1=9.30m3鄰氯二氯芐的質(zhì)量987.24×24=23693.76kg /d v2=16.94m3鄰氯三氯芐的質(zhì)量21.47×24=515.28kg /d v3=0.34m3v=（v1 +v2+v3）/0.8/3 =11.08 m3選擇臥式橢圓封頭容器查化工設(shè)備手冊(cè)得v1103 氯化液罐規(guī)格表標(biāo)準(zhǔn)序號(hào) 容積（m3)公稱直徑(mm)壁厚(mm)高度(mm)

36、重量（kg）hg5-1580-85-841200532003866選用vn=4m3 dn=1200mm h=3200mm 的儲(chǔ)罐3個(gè)v1104 塔釜液罐鄰氯一氯芐的質(zhì)量14.69kg/d v1=0.012m3鄰氯二氯芐的質(zhì)量22984.93kg/d v2=16.43m3鄰氯三氯芐的質(zhì)量512.96kg /d v3=0.34m3v=（v1 +v2+v3）/0.8 =20.93m3選擇立式橢圓封頭容器,因要放空，需輪流替換v1104 塔釜液罐規(guī)格表標(biāo)準(zhǔn)序號(hào) 容積（m3)公稱直徑(mm)壁厚(mm)高度(mm)重量（kg）hg5-1579-85-2181800646001540所以選用vn=8m3

37、dn=1800mm h=4600mm 的儲(chǔ)罐3個(gè)v1105 回流罐鄰氯一氯芐的質(zhì)量11627.40kg /d v1=11.41m3回流罐只要存儲(chǔ)半小時(shí)的反應(yīng)量=0.24m3選擇臥式3000l搪玻璃容器dn=1450mm h=2288mm 的儲(chǔ)罐。v1106 真空緩沖罐選擇立式橢圓封頭容器查化工設(shè)備手冊(cè)得v1106 真空緩沖罐規(guī)格表標(biāo)準(zhǔn)序號(hào) 容積（m3)公稱直徑(mm)壁厚(mm)高度(mm)重量（kg）hg21504-1-92-532120061400170v1107 催化劑液罐=11.70m3v=11.70/0.8 =14.63m3選擇立式橢圓封頭容器查化工設(shè)備手冊(cè)得v1107 催化劑罐規(guī)格

38、表標(biāo)準(zhǔn)序號(hào) 容積（m3)公稱直徑(mm)壁厚(mm)高度(mm)重量（kg）hg5-1579-85-27162400815002810vn=16m3 的儲(chǔ)罐1個(gè)v1108 催化劑溶液計(jì)量罐體積為v=7.16m3因?yàn)橛?個(gè)反應(yīng)釜選擇立式橢圓封頭容器v1108催化劑溶液計(jì)量罐規(guī)格表標(biāo)準(zhǔn)序號(hào) 容積（m3)公稱直徑(mm)壁厚(mm)高度(mm)重量（kg）hg21504.1-92-521100061000110vn=1m3 dn=1000mm h=1000mm 的儲(chǔ)罐1個(gè)v1109 nahco3溶液計(jì)量罐體積為v=（1687.59+187.51）/1000=18.75 m3取1小時(shí)的量v=18.75

39、/0.8/24=0.98m3選擇立式橢圓封頭容器v1109碳酸氫鈉溶液計(jì)量罐規(guī)格表標(biāo)準(zhǔn)序號(hào) 容積（m3)公稱直徑(mm)壁厚(mm)高度(mm)重量（kg）hg21504.1-92-532120061400170vn=2m3 dn=1200mm h=1400mm 的儲(chǔ)罐1個(gè)v1110 鄰氯苯甲醛油層儲(chǔ)罐苯甲醛的質(zhì)量14736.95kg /d v1=11.81m3水的質(zhì)量449.25kg/d v2=0.45m3v=（v1 +v2）/0.8 =（11.81+0.45）/0.8 =15.33m3選擇臥式橢圓封頭容器v1110油層儲(chǔ)罐規(guī)格表標(biāo)準(zhǔn)序號(hào) 容積（m3)公稱直徑(mm)壁厚(mm)高度(mm)

40、重量（kg）hg5-1580-85-1381400548001380vn=8m3 dn=1400mm h=4800mm 的儲(chǔ)罐2個(gè)v1111 焦油儲(chǔ)罐設(shè)焦油生成量為1.2%，每天出焦油的質(zhì)量為14736.95×1.2%=176.84kg 則每半個(gè)月出料一次（設(shè)其密度為1600kg/m3）v=2.075m3選擇臥式橢圓封頭容器v1111焦油儲(chǔ)罐規(guī)格表標(biāo)準(zhǔn)序號(hào) 容積（m3)公稱直徑(mm)壁厚(mm)高度(mm)重量（kg）hg5-1580-85-52.5100052800565vn=2.5m3 dn=1000mm ， h=2800mm 的儲(chǔ)罐1個(gè)v1112 分水罐水的質(zhì)量449.25k

41、g/d v2=0.45m3鄰氯苯甲醛油層的質(zhì)量14736.95 kg /d v1=11.81m3v=（v1 +v2）/0.8 =（0.45+11.81）/0.8 =15.33m3十小時(shí)處理一天的量則v=15.33×10/24=6.4m3選擇立式橢圓封頭容器v1112 分水罐規(guī)格表標(biāo)準(zhǔn)序號(hào) 容積（m3)公稱直徑(mm)壁厚(mm)高度(mm)重量（kg）hg5-1578-85-2081600636001400 dn=1600mm h=360mm 的儲(chǔ)罐1個(gè)v1113水層儲(chǔ)罐水的質(zhì)量11231.22kg /d v1=11.23m3鄰氯苯甲醛油層的質(zhì)量148.86 kg v2=0.12m3

42、v=（v1 +v2）/0.8=(11.23+0.12)/0.8 =14.19m3選擇臥式橢圓封頭容器v1113 水層罐規(guī)格表標(biāo)準(zhǔn)序號(hào) 容積（m3)公稱直徑(mm)壁厚(mm)高度(mm)重量（kg）hg5-1580-85-19161800656002430vn=16m3 dn=1800mm h=5600mm 的儲(chǔ)罐1個(gè)4.3反應(yīng)釜選型r1101 氯化釜按連續(xù)進(jìn)料計(jì)算，則：鄰氯甲苯 ：644.16kg/h氯氣：1002.86kg/h反應(yīng)時(shí)間6h，輔助時(shí)間2h，反應(yīng)溫度120，常壓。作為間歇釜反應(yīng)，設(shè)1天反應(yīng)3次。每次進(jìn)料為：鄰氯甲苯：1065.51×24×=8524.08kg

43、，含量為98%v1=7.87m3反應(yīng)后的體積計(jì)算：鄰氯一氯芐：493.81kg/h鄰氯二氯芐：987.24kg/h鄰氯三氯芐：21.47kg/h則：v1=3.01m3v2=5.65m3v3=0.11m3v總= （v1+v2+v3）=8.86m3v=8.86/0.5=17.72m3氯氣具有腐蝕性，故選用搪玻璃材質(zhì)的反應(yīng)釜。r1101氯化釜規(guī)格表 公稱容積（l)換熱面積()減速機(jī)型號(hào)重量（kg）k600015.8bld7.5-3-i5660選擇k6000的搪玻璃反應(yīng)釜3臺(tái)。r1102 再沸釜汽化熱=300kj/kgk汽化的質(zhì)量為4624kg/h傳熱量4624=1387200kj/h假設(shè)總傳熱系數(shù)為

44、700kcal/(m)傳熱溫差傳熱面積a=25 m2r1102再沸釜規(guī)格表 公稱容積（l)換熱面積()減速機(jī)型號(hào)重量（kg）k500013.4bld5.5-3-i5274選用k-5000的搪玻璃反應(yīng)釜2臺(tái)，換熱面積為13.4m2r1103 攪拌釜水為1687.59kgv水=1.69m3v=1.69/0.8 =2.11m3選用搪玻璃開(kāi)式攪拌釜 vn=3000l r1103攪拌釜規(guī)格表 公稱容積（l)換熱面積()減速機(jī)型號(hào)重量（kg）k30008.61bld5.5-3-i3891r1104 水解釜作為水解反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為8h,反應(yīng)的溫度130反應(yīng)壓力為常壓，反應(yīng)中要加入大量的水，所以反應(yīng)后的體積肯

45、定比反應(yīng)前大，反應(yīng)后的水為11231.22kg/dv水=11.23m3水層中含有油148.86kg/dv1=1.06m3v=11.23+1.06=12.29m3催化劑和鹽溶于水，不占體積v油=12.26m3v=（12.29+12.26）/0.8 =30.69m3r1104水解釜規(guī)格表 公稱容積（l)換熱面積()減速機(jī)型號(hào)重量（kg）k800018.3cws160-4007680選用k-8000的搪玻璃反應(yīng)釜4個(gè)。r1105 蒸餾釜進(jìn)釜的原料鄰氯苯甲醛質(zhì)量為14736.95kg/d,蒸發(fā)潛熱為350 kj/kg，水的蒸發(fā)潛熱為2267kj/kg，質(zhì)量為449.25kg/d總熱量=14736.95×350+2267×449.25=6.18×106kj/d,蒸餾10h,總傳熱系數(shù)k=700kcal/(m)傳熱溫差=149.82a=7.37m2r1105蒸餾釜規(guī)格表 公稱容積（l)換熱面積()減速機(jī)型號(hào)重量（kg）k30008.61bld5.5-3-i3891選用k3000l搪玻璃蒸餾釜