10萬(wàn)噸聚碳酸酯化工廠畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、10 萬(wàn)噸聚碳酸酯化工廠畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)目 錄1 概述01.1 設(shè)計(jì)依據(jù) 01.1.1 課題背景01.1.2 我國(guó)聚碳酸酯產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀01.1.3 國(guó)際聚碳酸酯需求概況11.2 設(shè)計(jì)依據(jù) 21.3 設(shè)計(jì)原則 31.4 設(shè)計(jì)任務(wù) 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。1.5 勞動(dòng)安全衛(wèi)生錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。2 工藝設(shè)計(jì) 32.1 工藝流程設(shè)計(jì)32.1.1 工藝流程設(shè)計(jì)的重要性32.1.2 工藝流程設(shè)計(jì)的原則 32.1

2、.3 工藝流程選擇分析與研究2.1.4 工藝流程設(shè)計(jì) 52.1.5 生產(chǎn)工藝流程敘述 52.1.6 工藝流程設(shè)計(jì)參數(shù) 72.2 工藝運(yùn)算 72.2.1 物料衡算72.2.2 熱量衡算153 工藝運(yùn)算與設(shè)備選型 183.1 塔的工藝與選型183.1.1 T101183.1.2 最小回流比的運(yùn)算 193.1.3 全塔理論塔板數(shù)203.1.4 精餾段理論塔板數(shù)2143.1.5 板效率及實(shí)際塔板數(shù)

3、0;213.1.6 塔和塔板要緊工藝尺寸運(yùn)算 223.1.7 塔板負(fù)荷性能方程 253.3 氣流干燥器的工藝運(yùn)算與選型303.4 過(guò)濾設(shè)備的工藝運(yùn)算與選型334 設(shè)備型號(hào)一覽表 354.1 泵的選擇354.2 容器、罐的選擇364.3 冷凝器、再沸器的選擇 375 廠制和廠址選擇錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。5.1 廠制概況 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。5.1.1 工廠組織5.1.2 工作制度5.1.3 人員配備錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。錯(cuò)誤!未

4、定義書(shū)簽。錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。5.2 廠址選擇 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。5.2.1 建廠依據(jù)5.2.2 指導(dǎo)方針5.2.3 選廠通過(guò)錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。6 全廠總平面設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。6.1 總平面設(shè)計(jì)任務(wù)和步驟 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。6.1.1 總平面設(shè)計(jì)任務(wù)錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。6.1.2 工廠組織錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。6.2 總平面設(shè)計(jì)原則 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。6.3 總平面布置評(píng)述 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。7 公用工

5、程和輔助設(shè)計(jì)方案錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。8 設(shè)計(jì)結(jié)果 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。8.1 設(shè)計(jì)成果 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。8.2 圖紙及比例 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽?？?#160;結(jié) 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。致 謝 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。參 考 文 獻(xiàn) 401 概述1.1 設(shè)計(jì)依據(jù)1.1.1 課題背景聚碳酸酯（簡(jiǎn)稱）是分子鏈中含有碳酸酯基的高分子聚合物，按照酯基的結(jié)構(gòu)可分為脂肪族、芳香族、脂肪族芳香族等多種類型。其中由于脂肪族和脂肪族芳香族聚碳酸酯的機(jī)械性能較低，從而限制

6、了其在工程塑料方面的應(yīng)用。目前僅有芳香族聚碳酸酯獲的了工業(yè)化生產(chǎn)。聚碳酸酯是一種性能優(yōu)異的通用工程塑料，自咨詢世以來(lái)迅速在發(fā)達(dá)國(guó)家形成產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，且技術(shù)連續(xù)進(jìn)展，裝置規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。由于聚碳酸酯光學(xué)透亮性好、抗沖擊強(qiáng)度高，并具有優(yōu)良的熱穩(wěn)固性、耐蠕變性、抗寒性、電絕緣性和阻燃性等特點(diǎn)，使之在透亮建筑板材、電子電器、光盤(pán)媒介、汽車工業(yè)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。聚碳酸酯的應(yīng)用開(kāi)發(fā)是向高復(fù)合、高功能、專用化、系列化方向進(jìn)展，目前已推出了光盤(pán)、汽車、辦公設(shè)備、箱體、包裝、醫(yī)藥、照明、薄膜等多種產(chǎn)品各自專用的品級(jí)牌號(hào)。我國(guó)在聚碳酸酯研發(fā)上雖起步較早，先后有許多企業(yè)進(jìn)行研發(fā)生產(chǎn)，但由于工藝技術(shù)落后、生產(chǎn)裝置規(guī)模較

7、小、產(chǎn)能低、產(chǎn)品質(zhì)量差，目前僅剩一家企業(yè)堅(jiān)持生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)所需的聚碳酸酯不得不大量依靠進(jìn)口。因此，大力加大聚碳酸酯研發(fā)，加速實(shí)現(xiàn)其規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，已成為國(guó)家的重要戰(zhàn)略需求。我國(guó)聚碳酸酯長(zhǎng)期依靠國(guó)外進(jìn)口，2000 年進(jìn)口量為 23 萬(wàn)噸，到 2008 年增至 101.7 萬(wàn)噸，增長(zhǎng)了近 4 倍，2008 年國(guó)內(nèi)聚碳酸酯的表觀消費(fèi)量接近 80 萬(wàn)噸，以后幾年將保持 10-15%的增長(zhǎng)率。中國(guó)聚碳酸酯的產(chǎn)能僅為 26 萬(wàn)噸，而且絕大部分為合資或獨(dú)資企業(yè)，對(duì)

8、外依存度專門高。對(duì)我國(guó)聚碳酸酯生產(chǎn)企業(yè)來(lái)講，加快技術(shù)進(jìn)步已刻不容緩。1.1.2 聚碳酸酯產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀由于世界金融市場(chǎng)處于紛亂狀態(tài)，2009 年亞洲雙酚 A(BPA)市場(chǎng)，將連續(xù)面臨困難時(shí)期的挑戰(zhàn)，除非經(jīng)濟(jì)走勢(shì)上行，來(lái)自下游環(huán)氧樹(shù)脂和聚碳酸酯(PC)工業(yè)的需求才會(huì)稍有提升。一家亞洲貿(mào)易商于表示，要使雙酚 A(BPA)市場(chǎng)上揚(yáng)，至少在今后 6 個(gè)月以后。隨著雙酚 A(BPA)現(xiàn)貨的急劇下滑，該工業(yè)處于不景氣狀態(tài)。截至 2008 年 12 月，雙酚 A(BPA)價(jià)格與當(dāng)年 

9、7 月相比、下降了近 40%。由于全球金融市場(chǎng)惡化和經(jīng)濟(jì)衰退帶來(lái)的阻礙，來(lái)自聚碳酸酯(PC)和環(huán)氧樹(shù)脂工業(yè)需求的疲軟，而導(dǎo)致雙酚 A(BPA)市場(chǎng)的不振，將可能會(huì)連續(xù)到年底。盡管新的環(huán)氧樹(shù)脂和聚碳酸酯(PC)，生產(chǎn)裝置已于 2008 年投運(yùn)，但經(jīng)濟(jì)的下行趨勢(shì)和競(jìng)爭(zhēng)的加劇，已大大擠壓了一些公司的邊際利潤(rùn)，迫使一些生產(chǎn)商降低開(kāi)工率或延長(zhǎng)裝置停工期。雙酚 A(BPA)進(jìn)展在 2008 年也受到一些負(fù)面的阻礙，來(lái)自與雙酚 A(BPA)接觸的健康危害的爭(zhēng)辯，已促使一些國(guó)家如加拿大在食品容器應(yīng)用中禁用這種化學(xué)品。鑒于

10、終端用戶減少購(gòu)買量，亞洲地區(qū)一些雙酚 A(BPA)生產(chǎn)商紛紛降低開(kāi)工率，以減少這種高成本材料持續(xù)增多的庫(kù)存。中國(guó)大多數(shù)環(huán)氧樹(shù)脂裝置，目前開(kāi)工率都在 5060%。中國(guó)石化集團(tuán)公司-三井化學(xué)公司合資的，10萬(wàn)噸/年雙酚 A(BPA)裝置于 2008 年 12 月投產(chǎn)后，又使該地區(qū)新增了供應(yīng)量，估量雙酚 A(BPA)價(jià)格一度會(huì)下跌至底線。另外貿(mào)易商和終端用戶的調(diào)查指出，如果需求連續(xù)疲軟，則對(duì)雙酚 A(BPA)價(jià)格的支撐會(huì)專門小。2009 年也會(huì)顯現(xiàn)一些新的貿(mào)易動(dòng)向，中國(guó)與東南亞國(guó)家聯(lián)盟(ASEAN)成

11、員國(guó)之間的自由貿(mào)易協(xié)定(FTA)將實(shí)施，按照新的法則，雙酚 A(BPA)從 ASEAN 出口將執(zhí)行零關(guān)稅。東南亞國(guó)家聯(lián)盟(ASEAN)有 2 家要緊的雙酚 A(BPA)生產(chǎn)商：拜耳公司在泰國(guó)擁有 16 萬(wàn)噸/年裝置，三井化學(xué)公司在新加坡?lián)碛?#160;23 萬(wàn)噸/年裝置。1.1.3 聚碳酸酯市場(chǎng)需求概況20 世紀(jì)末，世界聚碳酸酯的產(chǎn)量約 114 萬(wàn)噸，聚碳酸酯按功能特性分為一系列品級(jí)，如通用級(jí)、透亮級(jí)、醫(yī)藥食品級(jí)等。各品級(jí)又可進(jìn)一步細(xì)分為更多的具體牌號(hào)。一些大的生產(chǎn)

12、廠商可提供幾十個(gè)品級(jí)、上百個(gè)牌號(hào)產(chǎn)品。聚碳酸酯的應(yīng)用開(kāi)發(fā)是向高復(fù)合、高功能、專業(yè)化、系列化方向進(jìn)展。2004 年世界聚碳酸酯表觀消費(fèi)量 278.2 萬(wàn) t,光學(xué)介質(zhì)是聚碳酸酯消費(fèi)增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域, 消費(fèi)比例占 24%; 其次是電子/電氣和建材, 各占 19%; 汽車約占 13%,詳見(jiàn)下表1-3 全球聚碳酸酯消費(fèi)表用途北美/萬(wàn)t西歐/萬(wàn)t日本/萬(wàn)t亞洲其他/其他/萬(wàn)t合計(jì)/萬(wàn)t比例%萬(wàn)t汽車電子電器片材光學(xué)介質(zhì)其他合計(jì)13.57.513.511.018.564.07.111.51

13、3.312.07.151.03.06.16.13.56.625.310.022.914.136.928.8112.32.05.07.04.07.625.635.653.054.067.068.6278.21319192425100北美的汽車產(chǎn)業(yè)所消費(fèi)的聚碳酸酯遠(yuǎn)高于西歐、日本及其它地區(qū), 約占全球汽車領(lǐng)域消費(fèi)量的 38 %。歐洲受氣候阻礙, 對(duì)制造絕熱玻璃的薄膜和片材需求較高, 占全球該類產(chǎn)品總消費(fèi)量的 25%。亞洲地區(qū)( 不包括日本)在電子、電器產(chǎn)品和光學(xué)有關(guān)產(chǎn)品領(lǐng)域消費(fèi)的聚碳酸酯在世界所占比例相當(dāng)高, 電子、電

14、器領(lǐng)域占全球該類產(chǎn)品消費(fèi)量 43%, 光學(xué)產(chǎn)品占全球該類產(chǎn)品消費(fèi)量 54%.可見(jiàn)國(guó)外聚碳酸酯應(yīng)用的最大的市場(chǎng)是電子/電氣(寶庫(kù)運(yùn)算機(jī)、辦公設(shè)備和光盤(pán))，透亮薄板和片材以及汽車工業(yè)。在以后的一段時(shí)刻內(nèi)，聚碳酸酯的需求量將連續(xù)增長(zhǎng)，亞太、拉丁美洲將是增長(zhǎng)最快的地區(qū)。估量到 2007 年，世界聚碳酸酯的需求量將達(dá)到億噸，其中運(yùn)算機(jī)、光盤(pán)等信息產(chǎn)業(yè)方面的增長(zhǎng)最快。1.2 設(shè)計(jì)原則(1)遵守法則，法規(guī)，貫徹黨的差不多建設(shè)方針，實(shí)事求是，因地制宜(2)合理利用國(guó)家資源和財(cái)產(chǎn)，最大限度的發(fā)揮硬件設(shè)施的內(nèi)在潛力，節(jié)約土地，減少投資，降低成本；(3)采

15、納成熟的。先進(jìn)的工藝流程，設(shè)備，學(xué)習(xí)先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，努力實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化?，F(xiàn)代化提升產(chǎn)品的科技含量；(4)一輕化工業(yè)產(chǎn)品批量小、品種多的特點(diǎn)，努力做到“一鈔票多用，一鈔票多能”，是本廠具有較強(qiáng)的市場(chǎng)習(xí)慣力；(5)盡可能制造良好的勞動(dòng)條件，以利于勞動(dòng)工人的身心健康；(6)大多數(shù)廠房，專門是要緊生產(chǎn)車間的布置，應(yīng)考慮到日照方位和主導(dǎo)風(fēng)向，保證自然通風(fēng)，廠前區(qū)和防污染的車間放在上風(fēng)向，產(chǎn)生粉塵、煙、熱等的車間及易燃庫(kù)布置在下風(fēng)向；(7)近期建設(shè)和遠(yuǎn)期進(jìn)展相結(jié)合，要緊生產(chǎn)車間留有適當(dāng)?shù)倪M(jìn)展余地，輕化工工廠變化較快，綜合利用較廣，加工深度較深，大多數(shù)工藝流程更新快，這要求在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)留有較大的預(yù)留地，以滿足工廠

16、進(jìn)展變化的需要；(8)為保證平面圖具有建筑藝術(shù)性，廠房形狀要規(guī)則簡(jiǎn)單，使道路徑直，廠房中心線保持垂直或平行；(9)采取各種措施，提升建筑系數(shù)和場(chǎng)地利用稀疏。建筑系數(shù)一樣為 25%40%，場(chǎng)地利用系數(shù)一樣為 50%60%，這是總平面設(shè)計(jì)的要緊技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)年產(chǎn) 10 萬(wàn)噸聚碳酸酯化工廠設(shè)計(jì)，完成對(duì)廠址的選擇和對(duì)工藝流程的可行性分析，進(jìn)行物料衡算和熱量衡算，要緊設(shè)備的運(yùn)算和選型，畫(huà)出工藝流程圖，要緊的反應(yīng)當(dāng)設(shè)備裝置圖，全廠平面圖以及各車間平面布置圖與立面圖。2 工藝設(shè)計(jì)2.1 工藝流程設(shè)計(jì)2.1.1 工

17、藝流程設(shè)計(jì)的重要性(1)工藝流程設(shè)計(jì)是工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。工藝流程設(shè)計(jì)是工廠設(shè)計(jì)中最要緊的內(nèi)容，是工藝設(shè)計(jì)的核心。因?yàn)楣に嚵鞒淘O(shè)計(jì)的質(zhì)量直截了當(dāng)決定車間的生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)能力、操作條件、安全生產(chǎn)、三廢治理、經(jīng)濟(jì)效益等一系列全然性咨詢題。(2)工藝流程設(shè)計(jì)是物料衡算、設(shè)備選型的基礎(chǔ)。從哲學(xué)角度來(lái)講，工藝流程設(shè)計(jì)是定性分析工作時(shí)期，物料衡確實(shí)是定量運(yùn)算時(shí)期。一樣來(lái)講，先定性后定量，因此，工藝流程設(shè)計(jì)是物料衡算的前提和基礎(chǔ)。2.1.2 工藝流程設(shè)計(jì)的原則(1)先進(jìn)性工藝流程的先進(jìn)性從兩個(gè)方面考慮：一方面是技術(shù)的先進(jìn)；一方面是經(jīng)濟(jì)上的合理。兩方面同等重要，缺一不可。(2)可靠性所設(shè)計(jì)的工藝流程

18、必須可靠即通過(guò)實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)小試、中試，證明技術(shù)是成熟的，生產(chǎn)安全可靠，才能夠設(shè)計(jì)選用。(3)結(jié)合國(guó)情，因地制宜工藝流程的選擇從技術(shù)角度來(lái)講，應(yīng)盡量采納新工藝、新技術(shù)，單從具體情形考慮，并不必選擇國(guó)外的先進(jìn)的技術(shù)。因?yàn)閲?guó)外的技術(shù)往往價(jià)格較高，技術(shù)保密性強(qiáng)，沒(méi)有有用價(jià)值。因此，結(jié)合實(shí)際，選擇自己易于把握和改進(jìn)的技術(shù)要方便、有用。2.1.3 工藝流程選擇分析與研究目前，聚碳酸酯的生產(chǎn)方法要緊有溶液光氣法、酯交換法、界面縮聚光氣法和非光氣法。(1)溶液光氣法該工藝是將光氣通入含有雙酚 A 堿性水溶液和二氯甲烷溶劑中進(jìn)行進(jìn)行界面縮聚反應(yīng)，然后將聚合物從溶液中分離出來(lái)。與其它

19、的生產(chǎn)方法相比，溶液光氣法由于經(jīng)濟(jì)性較差已完全剔除。(2)酯交換法酯交換法又稱傳統(tǒng)熔融工藝，事實(shí)上也是一種間接光氣法工藝。它是以苯酚原料，通過(guò)光氣法反應(yīng)生成碳酸二苯酯，然后再鹵化鋰等催化劑和添加存在下和雙酚 A 進(jìn)行酯交換反應(yīng)，生成低聚物，在進(jìn)一步縮聚得到聚碳酸酯。盡管該工藝生成成本低于其它生產(chǎn)工藝，但由于其生產(chǎn)出來(lái)的聚碳酸酯光學(xué)性能較差，催化劑易污染，同時(shí)由于存在副產(chǎn)品酚而導(dǎo)致產(chǎn)品分子量較低，應(yīng)用范疇有限，因此限制了該工藝的商業(yè)應(yīng)用。(3)界面縮聚光氣法界面縮聚光氣法工藝是將雙酚 A 和燒堿溶液配制成雙酚 A 鈉鹽，同時(shí)加入酚，然后

20、送入光氣反應(yīng)器內(nèi)。加入二氯甲烷，通光氣進(jìn)行光氣化反應(yīng)，反應(yīng)完成后將反應(yīng)液送到縮聚反應(yīng)器內(nèi)，加入三乙胺和燒堿溶液，進(jìn)行縮聚反應(yīng)。然后分離含有聚合物的有機(jī)相和水相，對(duì)有機(jī)相進(jìn)行洗滌、干燥，最后成粒就得聚碳酸酯成品。(4)非光氣法非光氣法是先以液相氧化碳基法生產(chǎn)碳酸二甲酯(DMC)，再與醋酸苯酯酯交換生成碳酸二苯酯(DPC)，然后在熔融狀態(tài)下與雙酚 A 進(jìn)行酯交換，縮聚制得聚碳酸酯。因此無(wú)副產(chǎn)物，差不多無(wú)污染，專門是不使用劇毒光氣，因此深受世界各大公司的重視，紛紛致力開(kāi)發(fā)。綜上所述，非光氣法工藝是一種全封閉、無(wú)副產(chǎn)物、污染少、符合環(huán)境要求的綠色工藝，差不多由外國(guó)公司研究成功，然而

21、由于國(guó)內(nèi)仍在研究進(jìn)展中，工藝不成熟，本設(shè)計(jì)不采納，而界面縮聚光氣法工藝成熟，反映在常溫常壓下進(jìn)行，對(duì)設(shè)備要求不高，產(chǎn)品質(zhì)量好，專門是截止 2004 年底，全世界聚碳酸酯總生產(chǎn)能力接近 3.3Mta 。其中光氣法生產(chǎn)工藝約占總生產(chǎn)能力的 90%。因此本設(shè)計(jì)采納界面縮聚光氣法。2.1.4 工藝流程設(shè)計(jì)工藝流程的設(shè)計(jì)參照各方資料，盡量做到簡(jiǎn)單高效。要緊工藝采取界面光氣法進(jìn)行聚碳酸酯的合成。界面縮聚光氣法工藝是將雙酚 A 和燒堿溶液配制成雙酚 A 鈉鹽，同時(shí)加入酚，然后送入光氣反應(yīng)器內(nèi)。加入二氯甲烷，通

22、光氣進(jìn)行光氣化反應(yīng)，反應(yīng)完成后將反應(yīng)液送到縮聚反應(yīng)器內(nèi)，加入三乙胺和燒堿溶液，進(jìn)行縮聚反應(yīng)。然后分離含有聚合物的有機(jī)相和水相，對(duì)有機(jī)相進(jìn)行洗滌、干燥，最后成粒就得聚碳酸酯成品。在設(shè)計(jì)過(guò)程中盡可能多的省去了不必要的繁冗過(guò)程。務(wù)求工藝流程的簡(jiǎn)潔高效，而必不可少的設(shè)備要設(shè)計(jì)地能夠經(jīng)受不良環(huán)境的考查。以下為大體的工藝流程圖。聚碳酸酯生產(chǎn)流程圖2.1.5 生產(chǎn)工藝流程敘述(1)雙酚 A 鈉鹽合成反應(yīng)將氫氧化鈉水溶液(7%)通入反應(yīng)釜(R101)中，同時(shí)加入的還有苯酚、雙酚 A、亞硫酸氫鈉。攪拌反應(yīng)一小時(shí)，由釜底出料進(jìn)入儲(chǔ)罐,然后由泵打入冷卻器(H103)冷卻到&#

23、160;10，再送入攪拌反應(yīng)釜(R102)中。(2)光氣反應(yīng)今后自光氣站的光氣通過(guò)穩(wěn)壓罐(V101)和緩沖罐(V102)進(jìn)入冷卻器(H102)冷卻到 5然后與來(lái)自二氯甲烷儲(chǔ)罐的溫度為 5的二氯甲烷混合進(jìn)入光氣反應(yīng)釜。同時(shí)進(jìn)入的還有來(lái)自換熱器(H103)的雙酚 A 鈉鹽混合液。攪拌反應(yīng)一小時(shí)，控溫在 20左右。反應(yīng)完全，將余外的光氣通入緩沖罐(V102)中。通入氮?dú)?，將反?yīng)液壓入油水分離器(V105)，氫氧化鈉、亞硫酸鈉、氯化鈉水溶液由油水分離器頂部出去，再進(jìn)入反應(yīng)釜(R106)中，其中加入氯化鋇，攪拌反應(yīng)半小時(shí)，生成沉淀亞硫酸鋇，將反應(yīng)液通入板

24、式壓濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾。濾液分成兩部分一部分送回反應(yīng)釜(R101)連續(xù)利用，另一部分通道反應(yīng)釜(R107)中與加入的氯化氫溶液反應(yīng)半小時(shí)，然后把反應(yīng)液通入水處理車間。由誰(shuí)有分離器底部出來(lái)的有機(jī)相，由泵通入反應(yīng)釜(R103)。(3)縮聚反應(yīng)今后自水油分離器(R103)的有機(jī)相在堿性條件下，三甲基芐基作為催化劑，進(jìn)行縮聚反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)刻為一小時(shí)，控溫在 25。反應(yīng)完畢后加入甲酸中和反應(yīng)液中的堿液，測(cè) pH 為 3 左右方可，然后進(jìn)行水洗，直至水洗液中沒(méi)有氯離子為止。將反應(yīng)液通入儲(chǔ)罐中。(4)后處理有機(jī)相通入反應(yīng)釜(R104)中，再加入沉淀劑丙酮攪拌半小時(shí)，

25、將含有末狀物的反應(yīng)液通入轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾器中，將分離出的產(chǎn)品 PC 通過(guò)短管型氣流干燥器和真空箱干燥器，的末狀產(chǎn)物，在通過(guò)擠出造粒的產(chǎn)品 PC。由真空過(guò)濾器分離出的有機(jī)相通入儲(chǔ)罐中，通過(guò)泵打到蒸餾釜(R105)中進(jìn)行蒸餾，蒸餾時(shí)刻一小時(shí)，控溫在 60。二氯甲烷和丙酮變成蒸汽有釜頂進(jìn)入換熱器(H104)中，冷卻至溫度 20，進(jìn)入精餾塔(T101)中，塔頂出二氯甲烷，塔底出丙酮。來(lái)自蒸餾釜(R105)釜底的有機(jī)相先進(jìn)入換熱器(H107)中，冷卻到 20，然后進(jìn)入精餾塔(T102)，塔頂出苯碳酰氯，塔底出簡(jiǎn)聚體和催化劑。2.1.6 工

26、藝設(shè)計(jì)缺失率原料廠外運(yùn)輸缺失率%0.5原料廠外運(yùn)輸缺失率%0.5產(chǎn)品廠里儲(chǔ)運(yùn)缺失率%0.5產(chǎn)率%852.2 工藝運(yùn)算2.2.1 物料衡算1)：物料衡算的原理 方法 步驟(1)：原理關(guān)于連續(xù)穩(wěn)固過(guò)程,物料衡算的方程是：M=M 出(2-1)即：初始輸入量=最終輸出量對(duì)不連續(xù)過(guò)程,物料衡算的方程為：M=M 出+M 累積(2-2)即：初始輸入量+生成輸入量=最終輸出量+消耗量(2)：方法本設(shè)計(jì)屬于連續(xù)反應(yīng),采納第一種運(yùn)算方法(3)：步驟：a：收集數(shù)據(jù)：原理,產(chǎn)品規(guī)格：過(guò)程單位時(shí)刻的物流量：有關(guān)消耗定額：有關(guān)轉(zhuǎn)化率 選擇性&

27、#160;單程收率b：畫(huà)物料流程圖,確定衡算對(duì)象,按照題目要求它能夠是總物料某個(gè)組分某個(gè)元素等e：列出輸入輸出物料平穩(wěn)表：2)：物料衡算過(guò)程(1)：收集數(shù)據(jù)表 2-1 原料性質(zhì)原料名稱光氣二氯甲烷雙酚 A氫氧化鈉密度(Kg/m3)1381133611502.13摩爾質(zhì)量(g/mol)998522840沸點(diǎn)()8.340360.51390含量(%)9998987比熱容J/(mol.)57.750.88426.3459.5(2)：確定單位時(shí)刻內(nèi)物流量：年工作天數(shù)：365-(t1+t2+t3)選擇不連續(xù)工作制度：T1=52+1+1+2+3=59(其中關(guān)于工廠,星期六照常

28、上班,故只有星期天休息,一年 52 周共 52 天,再加上勞動(dòng)節(jié) 1 天,元旦 1 天,國(guó)慶節(jié) 2 天,春節(jié) 3 天)T2-設(shè)備大 中 小修及正常檢修總天數(shù),反應(yīng)釜取 6 天/年T3-設(shè)備加工不同物料時(shí)的換料時(shí)刻(不計(jì))故年工作天數(shù)=365-(52+7+6)=300d/a聚碳酸酯日產(chǎn)量：100000t/a÷300d/a=334t/d(3)：由已知消耗定額(以每噸產(chǎn)品計(jì))消耗定額是指生產(chǎn)每噸合格產(chǎn)品需要的原料 輔料及試

29、劑等的消耗量表 2-2 消耗定額光氣二氯甲烷雙酚 A氫氧化鈉水489.24Kg/1t4427.4Kg/1t968.8Kg/1t565.13Kg/1t9202Kg/1t(4)：原料日凈耗量：光氣：489.24Kg/t×334t/d=163406Kg/d二氯甲烷：4427.4Kg/t×334t/d=1478751.6Kg/d雙酚 A：968.8Kg/t×334t/d=323579.2Kg/d氫氧化鈉：565.13Kg/t×334t/d=188753.4Kg/d原料年凈耗量：光氣：163406Kg/d÷1000

30、Kg/t×300d/a=49021.8t/a二氯甲烷1478751.6Kg/d÷1000Kg/t×300d/a=443625.48t/a雙酚 A：323579.2Kg/t÷1000Kg/t×300d/a=97073.76t/a氫氧化鈉：188753.4Kg/d÷1000Kg/t×300d/a=56626.02t/a原料廠內(nèi)貯存運(yùn)輸缺失率為 5%,則聚碳酸酯工廠的原料年入廠量：光氣：49021.8t/a÷(1-0.05)=51601.9t/a二氯甲烷：443625.48t/a÷(1-0.

31、05)=466974.2t/a雙酚 A：97073.76t/a÷(1-0.05)=102182.9t/a氫氧化鈉：56626.02t/a÷(1-0.05)=59606.3t/a又原料廠外運(yùn)輸缺失率為 5%,則 DDS 皮革鞣劑工廠的原料年外購(gòu)量光氣：51601.9t/a÷(1-0.05)=54317.8t/a二氯甲烷：466974.2t/a÷(1-0.05)=491551.8t/a雙酚 A：102182.9t/a÷(1-0.05)=107560.9t/a氫氧化鈉：59606.3t/a÷

32、(1-0.05)=62743.5t/a(5)：衡算結(jié)果表 2-3 物料衡算一覽表（1）原料消耗定額轉(zhuǎn)化率(%)單程收率(%)日凈耗量(Kg/d)原料年凈耗量(t/a)缺失率(%)廠內(nèi)年儲(chǔ)量(t/a)年訂貨量(t/a)(Kg/t)光氣二氯489.244427.4989895951634061478751.649021.8443625.4845551601.9466974.254317.8491551.8甲烷雙酚 ANaOH968.8565.1398989595323579.2188753.497073.7656626.0255102182.959606.310756

33、0.962743.5(6)：合成聚碳酸酯生產(chǎn)流程圖(7)：確定衡算范疇,并進(jìn)行深入運(yùn)算： 雙酚 A 鈉鹽合成釜：每小時(shí)進(jìn)料量為：雙酚 A：13482.5Kg/h氫氧化鈉：7864.7 Kg/h苯酚：69.6 Kg/h亞硫酸氫鈉：23.6 Kg/h水：104488.2 Kg/h每小時(shí)出料量為：雙酚 A 鈉鹽：16084.4 Kg/h氫氧化鈉：3134.0 Kg/h苯酚：69.6 Kg/h亞硫酸鈉：28.6 Kg/h水：106617.0 Kg/h合計(jì)

34、：每小時(shí)進(jìn)料量為：125928.6 Kg/h每小時(shí)出料量為：125928.6 Kg/h：光氣釜：每小時(shí)進(jìn)料量為：雙酚 A 鈉鹽：16084.4Kg/h光氣：6808.6Kg/h二氯甲烷：61614.7 Kg/h苯酚：69.6 Kg/h亞硫酸鈉： 28.6 Kg/h氫氧化鈉： 3134.0Kg/h水：106617.0 Kg/h每小時(shí)出料量為：二氯甲烷：61614.7Kg/h光氣：952.4 Kg/h亞硫酸鈉： 28.6Kg/h氫氧化鈉： 3107.5 Kg/

35、h簡(jiǎn)聚體：氯化鈉：16173.1 Kg/h5765.5 Kg/h苯酰氯; 95.1Kg/h水：106617.0Kg/h合計(jì)：每小時(shí)進(jìn)料量為：194353.9 Kg/h每小時(shí)出料量為：194353.9Kg/h：縮聚釜：每小時(shí)進(jìn)料量為：三乙胺：81.0Kg/h簡(jiǎn)聚體：16173.1 Kg/h二氯甲烷： 61614.7Kg/h氫氧化鈉： 4851.9 Kg/h苯酰氯：95.1Kg/h水： 14555.8Kg/h每小時(shí)出料量為：三乙胺：81.0 Kg/h聚碳酸酯：15596.5 Kg/h簡(jiǎn)聚體

36、：323.46 Kg/h苯酰氯：95.1 Kg/h二氯甲烷：61614.7 Kg/h氫氧化鈉：4851.9Kg/h氯化鈉：576.6 Kg/h水：14555.8 Kg/h合計(jì)：每小時(shí)進(jìn)料量為：97371.6 Kg/h每小時(shí)出料量為：97371.6Kg/h：蒸餾釜：每小時(shí)進(jìn)料量為：催化劑：81.0Kg/h簡(jiǎn)聚體：323.5 Kg/h苯酰氯： 95.1 Kg/h二氯甲烷：61614.7 Kg/h丙酮：20000 Kg/h聚碳酸酯：15596.5 Kg/h每小時(shí)出料量為：催化劑：8

37、1.0Kg/h簡(jiǎn)聚體：323.5 Kg/h苯酰氯：95.1Kg/h二氯甲烷：61614.7Kg/h丙酮：20000Kg/h聚碳酸酯：15596.5 Kg/h合計(jì)：每小時(shí)進(jìn)料量為：97710.8 Kg/h每小時(shí)出料量為：97710.8Kg/h(8)：列出輸入-輸出物料衡算平穩(wěn)表雙酚 A 鈉鹽合成釜：表 2-4 物料衡算一覽表（2）名稱進(jìn)料出料Kg/hKmol/hW%Mol%Kg/hKmol/hW%Mol%雙酚 A13482.559.110.71.0氫氧化鈉7864.7196.66.23.23134.078.352.5

38、1.3苯酚69.60.70.150.269.60.80.10.07亞硫酸氫鈉23.60.30.050.10.1雙酚 A 鈉鹽亞硫酸鈉16084.428.659.10.312.80.90.03水104488.25804.982.995.5106617.05923.284.597.7光氣反應(yīng)釜：表 2-5 物料衡算一覽表（3）名稱進(jìn)料出料Kg/hKmol/hW%Mol%Kg/hKmol/hW%Mol%雙酚 A 鈉鹽16084.459.18.30.8光氣二氯甲烷6808.661614.768.8724.93.631.61.010.6952.

39、461614.79.6724.90.531.60.1310.5苯酚69.60.80.060.07亞硫酸鈉氫氧化鈉28.63134.00.378.350.041.60.031.128.63107.50.377.70.041.60.021.1簡(jiǎn)聚體苯酰氯氯化鈉16173.195.15765.563.70.898.48.30.163.00.90.051.4水106617.05923.254.886.4106617.05923.254.885.93.縮聚反應(yīng)釜：表 2-6 物料衡算一覽表（4）進(jìn)料出料名稱催化劑簡(jiǎn)聚體kg/h81.016173.1kmol/h0.463.7W%0.0

40、416.6mol%0.063.7kg/h81.0323.5kmol/h0.41.3W%0.040.3mol%0.030.1氫氧化鈉4851.9121.35.07.14851.9121.312.37.0二氯甲烷苯酰氯61614.795.1724.90.863.30.0642.10.1461614.795.1724.90.863.30.0641.90.07聚碳酸酯氯化鈉水14555.8808.715.046.915596.5576.614555.861.49.8808.77.80.615.03.60.546.84.蒸餾釜：表 2-7 物料衡算一覽表（5）進(jìn)料出料名稱催化劑簡(jiǎn)聚體

41、苯酰氯kg/h81.0323.595.1kmol/h0.41.30.8W%0.040.30.06mol%0.060.150.09kg/h81.0323.595.1kol/h0.41.30.8W%0.040.30.06mol%0.060.150.09二氯甲烷61614.7724.963.163.961614.7724.963.163.9聚碳酸酯丙酮15596.52000061.4344.816.020.55.430.415596.52000061.4344.816.020.55.430.42.2.2 熱量衡算(一) 運(yùn)算的差不多原理化工生產(chǎn)過(guò)程往往相伴著能量的變化，專門是反應(yīng)

42、過(guò)程，為堅(jiān)持在一定溫度下進(jìn)行反應(yīng)，常有熱量的加入或放出。因此能量衡算也是化工設(shè)計(jì)中及其重要的組成部分，能量衡確實(shí)是以熱力學(xué)第一定律為依據(jù)，能量是熱能、電能、化學(xué)能、動(dòng)能、輻射能的總稱?；どa(chǎn)中最常用的 能量形式為熱能，故化工設(shè)計(jì)中經(jīng)常把能量運(yùn)算稱為熱量運(yùn)算。通過(guò)熱量衡算可確定傳熱設(shè)備的熱負(fù)荷，以此為設(shè)計(jì)傳熱型設(shè)備的形式、尺寸、傳熱面積等并為反應(yīng)器、結(jié)晶器、塔式設(shè)備、輸送設(shè)備、壓縮系統(tǒng)、分離及各種外表等提供參數(shù)，以確定單位產(chǎn)品的能量消耗指標(biāo)；同時(shí)也為非工藝專業(yè)(熱工、電、給水、冷暖)設(shè)計(jì)停工設(shè)計(jì)條件做預(yù)備。熱量運(yùn)算與設(shè)備運(yùn)算的關(guān)系專門緊密，因此經(jīng)常將熱量放在設(shè)備工藝運(yùn)算內(nèi)同時(shí)進(jìn)行。一

43、樣在 物料運(yùn)算后先粗算一個(gè)過(guò)程的設(shè)備臺(tái)數(shù)大小，設(shè)定一個(gè)差不多形式和傳熱形式，然后進(jìn)行該設(shè)備的熱量運(yùn)算，如熱量運(yùn)算的 結(jié)果與設(shè)備形式、大小有矛盾，則必須重新設(shè)計(jì)設(shè)備的 大小和形式或加上適當(dāng)?shù)母郊?，以使設(shè)備既能滿足物料衡算的要求又能滿足熱量衡算的要求。能量衡算的差不多方程式按照熱力學(xué)第一定律，能量衡算方程式的一樣形式為：DE = Q + W式中， DE ® 體系總能量變化；Q ® 體系從環(huán)境中吸取的能量；W ® 環(huán)境對(duì)體系所做的功

44、；在熱量衡算中，如果無(wú)軸功條件下，進(jìn)入系統(tǒng)加熱量與離開(kāi)系統(tǒng)的熱量應(yīng)平穩(wěn)，即在實(shí)際中對(duì)傳熱設(shè)備的熱量衡算可表示為：å Q進(jìn)= å Q出Q + Q + Q = Q + Q + Q1 2 3 4 56其中： Q ® 所處理的物料帶入設(shè)備的熱量；1Q ® 換熱劑與設(shè)備和物料傳遞的熱量(符號(hào)規(guī)定加熱劑加入熱2量為“+”，冷卻劑吸取熱量為“”)；，Q

45、 ® 化學(xué)反應(yīng)熱(符號(hào)規(guī)定過(guò)程放熱為“+” 過(guò)程吸熱為“”)；3Q ® 離開(kāi)設(shè)備物料帶走的熱量；4Q ® 設(shè)備消耗熱量；5Q ® 設(shè)備向周圍散失的熱量，又稱熱缺失;6(二)熱量衡算(1)雙酚 A 鈉鹽合成釜進(jìn)料溫度與出料溫度：表 2-8 物料衡算一覽表（6）進(jìn)料介質(zhì)氫氧化鈉亞硫酸氫鈉苯酚雙酚 A水溫度2020202020出料介質(zhì)雙酚 A 鈉鹽氫氧化鈉：苯酚亞硫酸鈉溫度2525252525反應(yīng)式為：

46、C P = 10.7% ´1.80 + 6.2% ´ 3.182 + 0.15% ´1.70 + 0.05% ´ 3.00 + 82.9% ´ 4.183則 Q  = C P mDt = 3.862 ´125928.6 ´ 5&#

47、160;= 2.43 ´106 kJ由于各種物料差不多上在常溫下加入，因此 Q = 01按照化學(xué)反應(yīng)方程可求得化學(xué)反應(yīng)熱，因此在衡算過(guò)程中關(guān)于主反應(yīng) 1mol 雙酚 A 反應(yīng)需要吸取的熱量 Q = 356kJ / mol副反應(yīng) 1mol 亞硫酸氫鈉反應(yīng)需要放出的熱量 Q = -286kJ / mol因此關(guān)于所有的化學(xué)反應(yīng)熱Q = (59.1

48、0; 356 - 286 ´ 0.3)´103 = 2.10 ´107kJ / mol3_.= 3.862kJ /(kg_）4由后面光氣反應(yīng)釜的設(shè)備運(yùn)算得： m = 13704.1kgQ = CmDt = 0.4 ´13704.11 ´ 5 = 27408.22 kJ = 2.7

49、4 ´104 kJ4熱缺失取總熱量的 5%Q = 5% (Q + Q ) = 5% ´ (243 + 2.74)´104 = 12.29´104 kJ645因此由 Q + Q + Q = Q + Q + Q123456代如有關(guān)數(shù)據(jù)得：Q = -1.8

50、4 ´107 kJ2需采納夾套進(jìn)行換熱,采納冷凍鹽水冷卻：進(jìn)口溫度：-10G =出口溫度：介質(zhì)用量：Q 0CpDt +V H(2)光氣反應(yīng)釜1.84 ´107= 3.5 ´104 kg / h28.16 + 50.5 ´10進(jìn)料溫度與出料溫度：表 2-9 物料衡算一覽表（7）進(jìn)料介質(zhì)光氣二氯甲烷苯酚雙酚 A 鈉鹽亞硫酸鈉氫氧化鈉溫度5510101010出料介質(zhì)光氣簡(jiǎn)聚

51、體二氯甲烷氫氧化鈉苯酰氯氯化鈉溫度202020202020反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)  成焓：VH q mH-q842.6)+( =- 411.12)q-m (298.15) + -293 - 220.92)Cq  Cq pV= r- (m (293)BPm298.15= - 406.48 kJ/molC P = 12.7% ´ 3.00 +&

52、#160;0.06% ´1.70 + 0.04% ´ 2.80 + 2.5% ´ 2.80 + 84.7% ´ 4.183= 4.060kJ /(kg.）Q  = C p mDt = 4.06 ´10 ´125933.6 = 5.11´106 kJ6水10水2

53、0反應(yīng)式為B V fV- 626.32)mB= - 406.48+208.42´ (293 - 298.15)= -1479.8kJ因此反應(yīng)放熱為：/molQ = 59.1 ´ (-1479.8) ´103 = -8.75 ´107 kJ3_4由后面的設(shè)備運(yùn)算知設(shè)備的質(zhì)量：6938.7kgQ = CmDt = 0.4 ´

54、;11578.7 ´10 = 4.63 ´104 kJ5熱缺失取總熱量的 5%因此Q = 5%(Q + Q ) = 5% ´ (511+ 4.63)´104 = 2.58´105 kJ45因此由Q + Q + Q = Q + Q + Q123456代入有關(guān)數(shù)據(jù)

55、得： Q = 9.291 ´107 kJ2需采納夾套進(jìn)行換熱，采納 50換熱：進(jìn)口溫度50出口溫度10介質(zhì)用量：G =3 工藝運(yùn)算與設(shè)備選型Q       9.291´107=               = 2.05 ´105 kg

56、60;/ hCDt + DH  4.183 ´ 40 + 2863.1 塔的工藝與選型3.1.1 T101運(yùn)算依據(jù)：(1)塔 T101 進(jìn)、出物料流量組成：表 3-1 物料組成名稱進(jìn)料出料Kg/hKmol/hW%      Mol%    Kg/h     Kmol/hW% &#

57、160;    Mol%二氯甲烷丙酮61614.720000724.9344.875.524.567.832.260382.419800710.1341.475.324.767.532.5FX塔底南揮發(fā)組分回收率 =進(jìn)料組成：     X  =  6    =0.68724.9+344.8原料液流量：M      76.36由于因此  &

58、#160; DX   = 0.98 ´ 0.68 ´ 1068.8 = 712.2.對(duì) T101 進(jìn)行物料衡算要求本精餾塔的釜?dú)堃褐卸燃淄榈牧坎桓哂?#160;6%，塔頂餾出液中二氯甲烷的回收濾為 98%。由：F + F = D+W(1)12塔頂易揮發(fā)組分回收率 = DXDFW(1-x )WF(1-x )724.9FF釜?dú)堃航M成：X =85=0.

59、060W694M原料液平均摩爾質(zhì)量：85 + 85 =n M +n M =0.68 ´ 85 + 0.32 ´ 58 = 73.36F1112G61614.7 + 20000F = 1068.8DXD = 0.98FXFD全塔物料衡算：D + W = FDX + WXDW= FXF則：D 

60、= 825.5kmol/hX =0.863W=243.3kmol/hD3.1.2 最小回流比的運(yùn)算(1) 二氯甲烷和丙酮的飽和蒸汽壓 ：二氯甲烷和丙酮的飽和蒸汽壓可按照 Antoine 方程求算，即log po = A -B(2)t + C式中 ：t 物系溫度，po 飽和蒸汽壓，KpaA，B，C Antoine 常數(shù)其中：丙酮的常數(shù)A=7.11714B=1210.595C=229.664二氯甲烷的常數(shù)A=7.4092

61、B=1325.9C=252.6(2)塔內(nèi)操作壓力 ：表 32 塔內(nèi)操作壓力組分丙酮(B)二氯甲烷(A)塔頂424.4754.7飽 和 蒸 汽 壓 Pa進(jìn)料185.4351塔底744.41275.6塔頂  ：p424.4進(jìn)料  ：pp   °  185.4塔底  ：          a= 

62、1.714W   =°   =a (1 - x  )ù(5)最小回流比  ： Rmin  =êD -ú -)1ù ë x1  é 0.8631.75 (1 - 0.863F   ûê