年產(chǎn)50萬標立方米溶解乙炔工藝設計

1、論文題目：年產(chǎn)50萬標m3溶解乙炔工藝設計答辯人:賴志強專業(yè):化學工程與工藝指導老師:尹志芳日期：20130614Page 2研究概述n 研究背景：溶解乙炔在當今迅猛發(fā)展的國民經(jīng)濟中占有及其重要的地位，是國家大力發(fā)展和推廣的一項新工藝。n因為2011年以來，隨著政府刺激內(nèi)需政策效應的逐漸顯現(xiàn)以及國際經(jīng)濟形勢的好轉，溶解乙炔下游行業(yè)進入新一輪景氣周期從而帶來溶解乙炔市場需求的膨脹，溶解乙炔行業(yè)的銷售回升明顯，供求關系得到改善，行業(yè)盈利能力穩(wěn)步提升。同時，在國家“十二五”規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)結構調整的大方針下，溶解乙炔面臨巨大的市場投資機遇，行業(yè)有望迎來新的發(fā)展契機。n 研究意義：乙炔在被工業(yè)生產(chǎn)大量應用時

2、，它的來源主要依靠使用電石的發(fā)生裝置來供給。但是由于大型的乙炔發(fā)生裝置搬運不便。小型的乙炔發(fā)生裝置安全性能差，易發(fā)生爆炸事故，使用不方便。電石渣又難以集中利用.n 溶解乙炔技術是通過將乙炔壓縮貯藏到浸漬有丙酮溶劑的多孔硅酸鈣固體填料的鋼瓶內(nèi)，供用戶使用，用來替代移動式乙炔發(fā)生器，這種技術有以下幾種優(yōu)點：n一：安全(避免因移動式乙炔發(fā)生器操作不當而帶來的危險）。n二：運輸方便（鋼瓶體積小，便于運輸）。n三：節(jié)約能源（相比移動式乙炔發(fā)生器節(jié)約電石約三分之一以上）。n四：減少污染（電石使用量減少，廢渣、廢水排放減少）。Page 3n研究現(xiàn)狀：乙炔的化工生產(chǎn)方法主要有以下幾種n 干法制乙炔：用略多與理

3、論的水以霧態(tài)噴在電石粉上使之水解。n 濕法制乙炔：把電石加入到大量的水中,使之水解。n 天然氣部分氧化法：利用烴類物質在同一空間、同一時間使部分烴類物質與氧氣燃燒所釋放的熱量來裂解另一部分烴類物質。n 等離子體裂解煤制乙炔：利用等離子體炬產(chǎn)生的平均溫度達5000的氫等離子體使煤粉和氫氣進行化學反應，產(chǎn)生含乙炔的混合氣體，經(jīng)過分離和提濃，即可得到乙炔。Page 4研究思路：n 介紹該產(chǎn)品的市場需求及發(fā)展情況n 介紹原料及產(chǎn)品的相關性質n 溶解乙炔生產(chǎn)工藝介紹n 進行生產(chǎn)過程中的物料衡算n 車間設備設計與選型Page 5n 員工人數(shù)確定車間設備布置及廠址選擇n 經(jīng)濟核算n 各工藝操作規(guī)程n 環(huán)境保

4、護Page 6相關概念n 溶解乙炔：將生產(chǎn)的氣態(tài)乙炔壓縮充裝至填有多孔填料并含溶劑（一般采用丙酮）的鋼瓶內(nèi)，使乙炔氣體溶解于丙酮液體中，當使用時將乙炔氣體從丙酮中放出，這樣的乙炔稱“溶解乙炔”。Page 7主要設計任務：換熱器的設計與選型n 合成乙炔工業(yè)中，對出料進行冷卻是工藝中的一個重要環(huán)節(jié)，因為，溫度過高，反應加劇，甚至失控，易造成聚合放熱，最終引起爆炸，因而換熱器是該工業(yè)中的必備設備。n 換熱器的選型：浮頭式換熱器是管殼式換熱器系列中的一種，它的特點是兩端管板只有一端與外殼固定死，另一端可相對殼體滑移，稱為浮頭。浮頭式換熱器由于管束的膨脹不受殼體的約束，因此不會因管束之間的膨脹而產(chǎn)生溫差

5、熱應力，另外浮頭式換熱器的優(yōu)點還在于拆卸方便，易清洗。Page 8浮頭式換熱器的設計1：確定設計方案 兩流體的溫度變化情況:熱流體是乙炔（殼層），進口溫度為116.7，出口溫度40；冷流體水（管層）進口溫度30，出口溫度38.5。2：設計方法來源 本換熱器設計過程參照GB151-1999管殼式換熱以及化工原理課程設計等參考文獻。Page 9設備結構設計結果n 型式：浮頭式 臺數(shù)：1 n 殼體內(nèi)徑/mm：1000 殼程數(shù)：1n 管子規(guī)格：19mm2mm 管心距mm：25n 管長/mm：6000 管子排列：正方形n 管子數(shù)目/根：630 折流板數(shù)：19n 傳熱面積/m2：225.15 折流板距：3

6、00n 管程數(shù)：2 材質：碳鋼Page 10浮頭式換熱器簡圖Page 11浮頭式簡圖Page 12正方形管道排列簡圖Page 13工藝流程簡圖Page 14工藝流程簡介n 1：電石與水反應生成粗乙炔氣CaC2+2H2OCa(OH)2+C2H2+130kJ/mol （1）此過程中伴隨著以下副反應CaS+2H2OCa(OH)2+H2S Ca3P2+6H2O3Ca(OH)2+2PH3 （因此在后續(xù)過程中會有相應的除雜裝置）（2）乙炔發(fā)生器的選型 根據(jù)工藝設計要求，本設計采用全密封低壓乙炔發(fā)生器作為反應設備。原因如下：乙炔屬于易燃易爆氣體，低壓操作環(huán)境乙炔的提取率高，安全性能好，乙炔泄露小，從溶解乙炔

7、的安全性，經(jīng)濟效益考慮采用低壓流程較為合適。全密封的環(huán)境在加料過程中沒有任何電石粉塵產(chǎn)生，操作環(huán)境相當好。Page 15工藝流程簡介n 2：粗乙炔氣經(jīng)過換熱器的冷卻作用后進入氣柜短暫儲存，然后再進入凈化系統(tǒng)。（1）在此處設置換熱器是因為乙炔是一種易燃的氣體，低溫環(huán)境安全性能更高。并且溫度越高反而會降低乙炔在丙酮中的溶解度。（2）在此處設置氣柜是用來短暫儲存粗乙炔氣體，并且乙炔氣柜跟乙炔發(fā)生器的電磁振蕩器是連鎖控制的，當發(fā)生器的發(fā)氣量過大時，電磁振蕩器會自動停止工作。Page 16工藝流程簡介n 3：粗乙炔的凈化（1）凈化系統(tǒng)由兩個凈化塔和一個中和塔組成，粗乙炔氣體先進入第一個凈化塔，凈化塔中次

8、氯酸鈉溶液由塔頂噴淋而下并在塔中與粗乙炔氣體中的雜質氣體進行初步反應，第二個凈化塔也是由塔頂噴淋次氯酸鈉溶液，是為了更好的除盡雜質氣體。第三個塔為中和塔，塔頂噴淋的是氫氧化鈉溶液是為了除掉從電石中帶入的二氧化碳氣體和反應過程中產(chǎn)生的酸性物質。4：乙炔氣的干燥及壓縮充罐經(jīng)過凈化后的氣體在干燥以及壓縮后就可以進行充罐了。Page 17廠區(qū)布置圖Page 18本次工藝設計價值體現(xiàn)1：綠色環(huán)保本設計所生產(chǎn)的溶解乙炔采用的是干式發(fā)生法，此種方法能有效的降低生產(chǎn)乙炔所帶來的環(huán)境污染。 2：安全性能高本設計所生產(chǎn)的溶解乙炔采用的是全密封低壓乙炔發(fā)生器，相對于中壓發(fā)生器來說，低壓操作環(huán)境更安全。3：經(jīng)濟效益高本設計所生產(chǎn)溶解乙炔采用乙炔氣瓶充裝能達到運輸、使用方便的特點相比于移動式乙炔發(fā)生器所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益更高。Page 19致謝n 這次設計前后耗時8個月，由于工作需要我中途有6個月的時間在公司實習，導致沒有正常參加第一次答辯，給化環(huán)院的各