年產(chǎn)9萬噸苯酚丙酮車間氧化工段工藝設(shè)計

1、年產(chǎn)9萬噸苯酚丙酮車間氧化工段工藝設(shè)計摘 要苯酚丙酮可以由異丙苯氧化生成過氧化氫異丙苯，過氧化氫異丙苯再進(jìn)一步分解得到。本設(shè)計是年產(chǎn)9萬噸苯酚丙酮的氧化工段的工藝設(shè)計，主要進(jìn)行了工藝計算、設(shè)備選型，并繪制了全廠平面布置圖、氧化工段流程圖、各車間的立面圖和平面圖。關(guān)鍵詞：異丙苯，過氧化氫異丙苯，設(shè)備選型 Oxidization Process of The Technological Design of 90,000 t Phenol and Acetone per YearABSTRACTPhenol and acetone is deserved by the decomposion of

2、CHP which is the oxidation products of cymene.This indication is to design for a chemical factory, which produce 90,000 t phenol and acetone chemical plant of oxidization process yearly. It include the main equipment computation and the shaping in the technical process of oxidizing CHP, entire facto

3、ry floor-plan, synthetic CHP total flow chart, various workshops elevation and horizontal plan.KEY WORDS: cymene ，CHP ， the equipment computation and the shaping 目 錄 TOC o 1-3 h z HYPERLINK l _Toc138329743 摘 要 PAGEREF _Toc138329743 h I HYPERLINK l _Toc138329744 ABSTRACT PAGEREF _Toc138329744 h II HY

4、PERLINK l _Toc138329745 1 總 論 PAGEREF _Toc138329745 h 1 HYPERLINK l _Toc138329746 1.1工程依據(jù) PAGEREF _Toc138329746 h 1 HYPERLINK l _Toc138329747 課題背景 PAGEREF _Toc138329747 h 1 HYPERLINK l _Toc138329748 我國苯酚丙酮產(chǎn)業(yè)概況 PAGEREF _Toc138329748 h 1 HYPERLINK l _Toc138329749 我國苯酚丙酮需求現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc138329749 h 1 H

5、YPERLINK l _Toc138329750 1.2設(shè)計原那么 PAGEREF _Toc138329750 h 2 HYPERLINK l _Toc138329751 1.3設(shè)計任務(wù) PAGEREF _Toc138329751 h 2 HYPERLINK l _Toc138329752 1.4廠制概況 PAGEREF _Toc138329752 h 2 HYPERLINK l _Toc138329753 工廠組織 PAGEREF _Toc138329753 h 2 HYPERLINK l _Toc138329754 工作制度 PAGEREF _Toc138329754 h 2 HYPERL

6、INK l _Toc138329755 人員配備 PAGEREF _Toc138329755 h 2 HYPERLINK l _Toc138329756 1.5廠址選擇 PAGEREF _Toc138329756 h 3 HYPERLINK l _Toc138329757 1.5.1 建廠依據(jù) PAGEREF _Toc138329757 h 3 HYPERLINK l _Toc138329758 1.5.2 指導(dǎo)方針 PAGEREF _Toc138329758 h 3 HYPERLINK l _Toc138329759 1.5.3 選廠經(jīng)過 PAGEREF _Toc138329759 h 3

7、HYPERLINK l _Toc138329760 1.6 環(huán)境保護(hù)及廢物處理 PAGEREF _Toc138329760 h 3 HYPERLINK l _Toc138329761 2 工藝設(shè)計 PAGEREF _Toc138329761 h 5 HYPERLINK l _Toc138329762 2.1工藝流程設(shè)計 PAGEREF _Toc138329762 h 5 HYPERLINK l _Toc138329763 2.1.1 工藝流程設(shè)計的重要性 PAGEREF _Toc138329763 h 5 HYPERLINK l _Toc138329764 2.1.2 工藝流程設(shè)計的原那么 P

8、AGEREF _Toc138329764 h 5 HYPERLINK l _Toc138329765 2.1.3 工藝流程設(shè)計 PAGEREF _Toc138329765 h 5 HYPERLINK l _Toc138329766 氧化工段工藝流程表達(dá) PAGEREF _Toc138329766 h 5 HYPERLINK l _Toc138329767 工藝流程設(shè)計參數(shù) PAGEREF _Toc138329767 h 7 HYPERLINK l _Toc138329768 3 工藝計算及設(shè)備選型 PAGEREF _Toc138329768 h 8 HYPERLINK l _Toc138329

9、769 3.1 CHP的提濃塔PT-5的工藝計算 PAGEREF _Toc138329769 h 8 HYPERLINK l _Toc138329770 物料衡算 PAGEREF _Toc138329770 h 8 HYPERLINK l _Toc138329771 最小回流比的計算 PAGEREF _Toc138329771 h 11 HYPERLINK l _Toc138329772 全塔理論塔板數(shù) PAGEREF _Toc138329772 h 12 HYPERLINK l _Toc138329773 3.1.4 精餾段理論塔板數(shù) PAGEREF _Toc138329773 h 13 H

10、YPERLINK l _Toc138329774 板效率及實際塔板數(shù) PAGEREF _Toc138329774 h 14 HYPERLINK l _Toc138329775 塔和塔板主要工藝尺寸計算 PAGEREF _Toc138329775 h 15 HYPERLINK l _Toc138329776 塔板負(fù)荷性能方程 PAGEREF _Toc138329776 h 18 HYPERLINK l _Toc138329777 冷凝器的計算 PAGEREF _Toc138329777 h 21 HYPERLINK l _Toc138329778 3.2 PD-95塔的工藝計算 PAGEREF

11、_Toc138329778 h 22 HYPERLINK l _Toc138329779 物料衡算 PAGEREF _Toc138329779 h 22 HYPERLINK l _Toc138329780 最小回流比的計算 PAGEREF _Toc138329780 h 25 HYPERLINK l _Toc138329781 全塔理論塔板數(shù) PAGEREF _Toc138329781 h 27 HYPERLINK l _Toc138329782 塔和塔板主要工藝尺寸計算 PAGEREF _Toc138329782 h 28 HYPERLINK l _Toc138329783 3.3 氧化塔的

12、工藝計算 PAGEREF _Toc138329783 h 31 HYPERLINK l _Toc138329784 物料衡算 PAGEREF _Toc138329784 h 31 HYPERLINK l _Toc138329785 3.4 分解塔的工藝計算 PAGEREF _Toc138329785 h 37 HYPERLINK l _Toc138329786 物料衡算 PAGEREF _Toc138329786 h 37 HYPERLINK l _Toc138329787 4 設(shè)備型號一覽表 PAGEREF _Toc138329787 h 41 HYPERLINK l _Toc1383297

13、88 4.1 塔的選擇 PAGEREF _Toc138329788 h 41 HYPERLINK l _Toc138329789 4.2 泵的選擇 PAGEREF _Toc138329789 h 41 HYPERLINK l _Toc138329790 4.3 容器、罐的選擇 PAGEREF _Toc138329790 h 41 HYPERLINK l _Toc138329791 4.4冷凝器、再沸器的選擇 PAGEREF _Toc138329791 h 41 HYPERLINK l _Toc138329792 5 全廠總平面設(shè)計 PAGEREF _Toc138329792 h 46 HYPE

14、RLINK l _Toc138329793 5.1總平面設(shè)計任務(wù)和步驟 PAGEREF _Toc138329793 h 46 HYPERLINK l _Toc138329794 總平面設(shè)計任務(wù) PAGEREF _Toc138329794 h 46 HYPERLINK l _Toc138329795 5.1.2 工廠組織 PAGEREF _Toc138329795 h 46 HYPERLINK l _Toc138329796 5.2總平面設(shè)計原那么 PAGEREF _Toc138329796 h 46 HYPERLINK l _Toc138329797 5.3總平面布置評述 PAGEREF _T

15、oc138329797 h 47 HYPERLINK l _Toc138329798 6 設(shè)計結(jié)果 PAGEREF _Toc138329798 h 49 HYPERLINK l _Toc138329799 6.1設(shè)計成果 PAGEREF _Toc138329799 h 49 HYPERLINK l _Toc138329800 6.2圖紙及比例 PAGEREF _Toc138329800 h 49 HYPERLINK l _Toc138329801 6.3關(guān)鍵設(shè)備一覽表 PAGEREF _Toc138329801 h 49 HYPERLINK l _Toc138329802 總 結(jié) PAGERE

16、F _Toc138329802 h 50 HYPERLINK l _Toc138329803 致 謝 PAGEREF _Toc138329803 h 51 HYPERLINK l _Toc138329804 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc138329804 h 521 總 論1.1工程依據(jù)課題背景苯酚，又名石炭酸，是重要的根本有機(jī)原料之一。它主要用于制造酚醛樹脂、己內(nèi)酰胺、雙酚A、己二酸、烷基酚、苯胺，增塑劑、殺蟲劑等各種化工產(chǎn)品，并作為染料、醫(yī)藥等精細(xì)化學(xué)品的原料。在我國，近年隨著雙酚A和酚醛樹脂的高速增長，使苯酚產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了開展快車道，目前已經(jīng)迎來了開展高潮。苯酚工業(yè)生產(chǎn)以異丙苯法為主，

17、該法具有產(chǎn)品純度高、原料和能源消耗低等優(yōu)點。我國苯酚丙酮產(chǎn)業(yè)概況目前，我國現(xiàn)有苯酚生產(chǎn)企業(yè)40多家，其中采用先進(jìn)的異丙苯法并具有一定規(guī)模的企業(yè)有4家。我國苯酚生產(chǎn)能力中雖然80%采用了異丙苯法生產(chǎn)技術(shù)，與國外廠家相比，異丙苯過氧化法苯酚生產(chǎn)裝置規(guī)模普遍偏小。雖然我國苯酚生產(chǎn)能力大幅度提高，產(chǎn)量也有明顯增加，可供資源是不容樂觀，即:原料丙烯資源短缺制約了我國苯酚產(chǎn)量的提高。我國苯酚丙酮需求現(xiàn)狀苯酚下游產(chǎn)品涉及到眾多領(lǐng)域，在工業(yè)上的用途非常廣泛。主要用于制造酚醛樹脂、雙酚和已內(nèi)酰胺。此外，苯酚衍生物如鹵代酚、硝基酚、烷基酚可用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、油漆、染料、炸藥、石油添加劑、脫漆劑、木材防腐劑、香料等的

18、生產(chǎn)，在皮革領(lǐng)域還用來消毒。隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的開展，合成材料的品種和產(chǎn)量迅速擴(kuò)大和增長，這也是苯酚的需求量持續(xù)增長的重要原因，因此苯酚下游產(chǎn)品開發(fā)大有前途。2003年我國苯酚的總需求量將到達(dá)約54萬噸，2005年需求量將到達(dá)約67.2萬噸，其中酚醛樹脂和雙酚A仍將是我國苯酚最主要的消費領(lǐng)域，尤其是雙酚A在苯酚消費量中所占的比例將由目前的29.5%增加到2005年的41.0%。與之相比，我國苯酚產(chǎn)量增加相對較慢，自給率有逐年下降趨勢。我國丙酮主要用于生產(chǎn)丙烯酸甲酯類和醫(yī)藥行業(yè)，兩者消費量分別占丙酮生產(chǎn)總量的35和 12。甲基丙烯酸甲酯主要用于生產(chǎn)有機(jī)玻璃，后者主要用于建材行業(yè)和儀器儀表等領(lǐng)域，在“九

19、五期間需用量是很大的。1.2設(shè)計原那么1遵守法那么，法規(guī)，貫徹黨的根本建設(shè)方針，實事求是，因地制宜2合理利用國家資源和財產(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，降低本錢；3采用成熟的。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)，努力實現(xiàn)自動化?，F(xiàn)代化提高產(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，努力做到“一錢多用，一錢多能，是本廠具有較強(qiáng)的市場適應(yīng)力； 5盡可能創(chuàng)造良好的勞動條件，以利于勞開工人的身心健康；1.3設(shè)計任務(wù)氧化工段的工藝流程設(shè)計，物料衡算，主要設(shè)備的計算和選型，畫出工藝流程圖，全廠平面圖以及各車間平面布置圖。 1.4廠制概況工廠組織本廠職工按工作性質(zhì)分

20、為：生產(chǎn)性人員和非生產(chǎn)性人員。生產(chǎn)人員占占全長職工的60左右，非生產(chǎn)人員占全廠人員的40左右，在非生產(chǎn)性人員中：38為科研人員兼職行政人員，6為保安人員，10為勤雜人員。工作制度法定假日和星期假日采用輪換倒班制度，連續(xù)工作制：工作日=365設(shè)備維修日 =36530 =335(天)人員配備 見表1-11.5廠址選擇 建廠依據(jù)根據(jù)各行業(yè)開展的需求，以及國際市場的需求，經(jīng)省政府有關(guān)部門的批準(zhǔn)，新建廠的廠址擬選在北京燕山腳下。 新建廠的主要原料，經(jīng)上級主管部門的批準(zhǔn)，直接從燕化的烴化工段取原料，節(jié)省經(jīng)費，并且能夠做到產(chǎn)品統(tǒng)一規(guī)格。 指導(dǎo)方針 1遵守國家的政策規(guī)定；2符合城市規(guī)劃和工業(yè)布局；3利于生產(chǎn)，

21、便于生活；4對環(huán)境不會造成威脅；5合理利用資源；6節(jié)約投資，留有余地。 選廠經(jīng)過廠址選擇工作組又設(shè)計部門與工業(yè)局主管組成依據(jù)省市委指示，經(jīng)過多方磋商，考慮到地勢、交通、協(xié)作等問題，作為大型的化工原料生產(chǎn)基地，廠址定在北京市郊外的燕山。主要理由如下：1本化工長是危險系數(shù)較大的精細(xì)化工廠，必須要遠(yuǎn)離城市，以免有原料或者產(chǎn)品外泄，給環(huán)境造成不可挽回的破壞；2工業(yè)布局符合平安環(huán)境保護(hù)要求，地勢平整，減少了三通一平的工作量，且排水良好；3有可靠的供電網(wǎng)，輸、供電系統(tǒng)；4廠址附近有充足的勞動力資源，有充足的施工力量、建筑材料供給，有充足的施工、設(shè)備組裝、堆放場地。 1.6 環(huán)境保護(hù)及廢物處理 隨著世界特別

22、是我國環(huán)境的明顯惡化，國民的環(huán)境保護(hù)意識逐步提高，為了我們生存環(huán)境，為了我們自己，為了我們的子孫后代，必須保護(hù)環(huán)境。對污染源、廢水、廢氣、廢渣、噪音粉塵煙等的具體防止和處理方法主要依據(jù)?環(huán)境保護(hù)法?及相應(yīng)的可行性研究、環(huán)保報告和初審意見來確定。 表1-1 人員配備表序號崗位名稱每日班次周工作天數(shù)單班人數(shù)在冊人數(shù)1門衛(wèi)37442勞司26123食堂27364成品庫37265鍋爐房37396配電所37137交電所37138氧化工序363109分解工序3631010提濃工序363911中和工序363912技術(shù)員164613車間管理員1624總計277232812 工藝設(shè)計2.1工藝流程設(shè)計 工藝流程設(shè)

23、計的重要性1工藝流程設(shè)計是工藝設(shè)計的根底。工藝流程設(shè)計是工廠設(shè)計中最主要的內(nèi)容，是工藝設(shè)計的核心。因為工藝流程設(shè)計的質(zhì)量直接決定車間的生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)能力、操作條件、平安生產(chǎn)、三廢治理、經(jīng)濟(jì)效益等一系列根本性問題。2工藝流程設(shè)計是物料衡算、設(shè)備選型的根底。從哲學(xué)角度來說，工藝流程設(shè)計是定性分析工作階段，物料衡算是定量計算階段。一般來說，先定性后定量，所以，工藝流程設(shè)計是物料衡算的前提和根底。 工藝流程設(shè)計的原那么1先進(jìn)性工藝流程的先進(jìn)性從兩個方面考慮：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)計的工藝流程必須可靠即經(jīng)過實驗室、工業(yè)小試、中試，證明技術(shù)是成

24、熟的，生產(chǎn)平安可靠，才可以設(shè)計選用。3結(jié)合國情，因地制宜工藝流程的選擇從技術(shù)角度來說，應(yīng)盡量采用新工藝、新技術(shù)，單從具體情況考慮，并不必選擇國外的先進(jìn)的技術(shù)。因為國外的技術(shù)往往價格較高，技術(shù)保密性強(qiáng)，沒有實用價值。所以，結(jié)合實際，選擇自己易于掌握和改良的技術(shù)要方便、實用。 工藝流程設(shè)計參見工藝流程圖。氧化工段工藝流程表達(dá)1氧化工序來自異丙苯貯罐CTK-4的新鮮異丙苯、來自提濃塔塔頂?shù)漠惐嚼淠?、氧化尾氣冷凝液及來自回收工?MS加氫產(chǎn)品一起進(jìn)入氧化進(jìn)料異丙苯堿洗罐PD-5。在此異丙苯用稀氫氧化鈉堿液循環(huán)洗滌，水相大局部循環(huán)，少局部廢堿含微量有機(jī)物排至MHP分解系統(tǒng)處理后送至回收酚水處理單元P

25、TK-10，油相溢流至異丙苯進(jìn)料罐PTK-35。該罐不僅提供氧化進(jìn)料，同時提供氧化工序及提濃工序使用的激冷異丙苯。罐頂?shù)奈矚馀c氧化出料氣液別離罐PD-7及異丙苯CHP排液罐PD-82的尾氣一同進(jìn)入氧化工段放空冷卻器PE-18，用丙稀冷卻后排入大氣。冷凝液送回PTK-35。罐底排污進(jìn)入PD-82。PD-82廢液送至PD-5。異丙苯經(jīng)氧化塔加料泵PP-6A/B通過氧化廢氣換熱器PE-2將氧化液加熱到60-70，然后再進(jìn)入氧化進(jìn)料加熱器PE-3由低壓蒸汽3S加熱到80后進(jìn)入氧化塔PT-3。2提濃工序來自氧化出料氣液別離罐90左右的氧化液經(jīng)預(yù)提濃進(jìn)料加熱器PE-8進(jìn)入預(yù)提濃塔PT-5A閃蒸。蒸出氣相相

26、繼進(jìn)入預(yù)提濃冷凝器PE-10A冷凝、預(yù)提濃冷凍冷凝器PE-11A冷凍后凝液進(jìn)入預(yù)提濃塔收集器PD-9后用預(yù)提濃塔冷凝液泵PP-16送往異丙苯堿洗罐PD-5，液相靠位差進(jìn)入第一濃縮器 PE-9后進(jìn)入一段提濃精餾塔PT-5。新鮮異丙苯參加一段提濃精餾塔塔頂，作為該塔回流液，塔底物料經(jīng)壓差送入二段提濃器PT-6，塔頂氣相物料經(jīng)第一濃縮器冷凝器PE-10冷凝、第一濃縮器冷凍冷凝器PE-11冷凍后凝液進(jìn)入第一濃縮器收集器PD-11后用第一提濃器餾液泵PP-8送往異丙苯堿洗罐PD-5。3分解工序來自提濃工序的濃CHP液與回流丙酮、循環(huán)丙酮PTK-3及HPW混合后進(jìn)入分解反響器PD-15，來自硫酸注入泵PP

27、-11A/B/C的硫酸和分解產(chǎn)物泵PP-13A/B的局部循環(huán)液在混合器中稀釋混合后參加分解器，CHP在分解器中經(jīng)硫酸的催化分解生成苯酚和丙酮等。分解器底的分解液由分解產(chǎn)物泵PP-13A/B一局部循環(huán)回反響器，循環(huán)量約為出料量的10%，另一局部送入二級分解反響器PE-22由0.3Mpa低壓蒸汽加熱至117使DCP及DMBA分解，然后二級分解液一局部返回分解反響器，一局部經(jīng)分解產(chǎn)物冷卻器PE-17冷卻后進(jìn)入中和工序。4中和工序由二級分解器來的分解產(chǎn)物首先經(jīng)分解產(chǎn)物冷卻器PE-17冷卻后，大局部參加多胺中和硫酸，小局部分解液與硫酸鈉溶液混合進(jìn)入中和反響器PD-21，分為水相和油相，水相與來自回收工段

28、的酚鈉以及來自酸泵的濃硫酸混合反響后與油相混合萃取分層，局部水相送至回收工段回收苯酚、丙酮，局部水相與分解液混合返回中和反響器，油相與多胺中和的分解液混合后送入分解液罐。工藝流程設(shè)計參數(shù)原料廠外運(yùn)輸損失率% 0.5原料廠外運(yùn)輸損失率% 0.5產(chǎn)品廠里儲運(yùn)損失率% 0.5產(chǎn)率% 85 3 工藝計算及設(shè)備選型3.1 CHP的提濃塔PT-5的工藝計算物料衡算圖3-1 進(jìn)料圖計算依據(jù)：1塔PT-5進(jìn)料流量組成：表3-1 60號物料組成名稱Kg/hWt%MO+EB30.14Cumene196298.14-MS00.02Anone20.08Cnol80.38CHP231.14Others20.10總計20

29、00100表3-2 86號物料組成名稱Kg/hWt%MO+EB390.10Cumene2684168.54-MS50.01Anone1170.30Cnol7882.01CHP1091527.87Water4311.01總計391651002塔PT-5出料流量組成表3-2 87號物料組成名稱Kg/hWt%MO+EB340.05Cumene2345463.50-MS40.01Anone130.03Cnol600.62CHP1414.33Water43131.46總計17003100表3-3 88號物料組成名稱Kg/hWt%MO+EB80.05Cumene534931.46-MS10.01Anone

30、1060.62Cnol7364.33CHP1079763.50Others60.03總計17003100.對PT-5進(jìn)行物料衡算由： (3-1)原料進(jìn)液86： (3-2)原料進(jìn)液60： 3-3塔頂出液87： 3-4塔釜出液88：物料衡算：最小回流比的計算(1) 異丙苯和過氧化氫異丙苯的飽和蒸汽壓 ：過氧化氫異丙苯的飽和蒸汽壓可根據(jù)Antoine方程求算，即 3-5式中 ：t 物系溫度，飽和蒸汽壓，KpaA，B，C Antoine常數(shù) 以74為例，計算過程如下 ： 表34 異丙苯和過氧化氫異丙苯的飽和蒸汽壓溫度748897.5100116.5異丙苯 7539 13265 18897 206633

31、6033過氧化氫異丙苯136407950108621032 異丙苯和過氧化氫異丙苯的氣液平衡數(shù)據(jù) ： 表35 異丙苯和過氧化氫異丙苯的氣液平衡數(shù)據(jù)T/748894.510011655.4332.5919.8919.0317.13x0.6230.3350.2120.1860.078y0.9720.9430.8410.8110.5923塔內(nèi)操作壓力 ：表36 塔內(nèi)操作壓力組分飽 和 蒸 汽 壓Pa塔頂進(jìn)料塔底異丙苯404198877539過氧化氫異丙苯2710561364平均相對揮發(fā)度為：塔頂 ： 進(jìn)料 ： 塔底 ： 全塔平均相對揮發(fā)度 ： 5最小回流比 ： 取操作回流比 ： 全塔理論塔板數(shù)1最小

32、理論塔板數(shù) 采用芬克斯方程計算 ： 3-62理論塔板數(shù) 采用李德公式計算 ： 3-7 式中 ： 上式適用條件為 ： 0.010.9 那么： 所以 ： 不包括再沸器 按標(biāo)準(zhǔn)圓整N為17不包括再沸器 精餾段理論塔板數(shù)1最小理論塔板數(shù) 采用芬克斯方程計算 ： 3-82理論塔板數(shù) 采用李德公式計算 ： 3-9 式中 ： 上式適用條件為 ： 0.010.9 那么： 0.010.9 所以 ： 不包括再沸器按標(biāo)準(zhǔn)圓整N為10不包括再沸器板效率及實際塔板數(shù)1在條件下的全塔效率可以由下式進(jìn)行計算 ： 由全塔效率 ： 3-10式中 ： E全塔效率；NT理論版層數(shù)；Np實際板層數(shù) 塔板效率由奧康奈爾關(guān)聯(lián)方程計算 ：

33、 3-11式中 ： 塔頂與塔底平均溫度下的相對揮發(fā)度； u塔頂與塔底平均溫度下的液相粘度 2 加料位置 由精餾塔的計算可知，精餾塔的加料板位于從塔頂往下數(shù)的第11塊塔板。塔和塔板主要工藝尺寸計算1塔高根據(jù)給定的別離任務(wù)，由理論塔板數(shù)計算塔的有效接觸段高度。 3-12式中 ： Z塔高，m;NT塔內(nèi)所需的理論板層數(shù);ET總板效率; HT塔板間距，m;采用較大的板間距可以允許有較高的空塔氣速，而不至于產(chǎn)生嚴(yán)重的霧沫夾帶現(xiàn)象，塔徑雖可以小些，但塔高要增加， 取板間距：HT=600mm ，板上清夜層高度：HL=100mm 那么: Z=6.645m2 塔徑根據(jù)圓管內(nèi)的流量公式，可以寫出塔徑與氣體流量及空塔

34、氣速的關(guān)系， 即： 3-13 式中 ： 塔徑， m；Vs塔內(nèi)氣體流量， m3/s； 空塔氣速，即空塔計算的氣體線速度，m/s。塔徑的計算關(guān)鍵在于確定適宜的空塔汽速U， 有： 3-14式中 ： 極限空塔汽速，m/s； 負(fù)荷系數(shù)； 液相密度， Kg/m3； 汽相密度，Kg/m3。負(fù)荷系數(shù)的值取決于阻力系數(shù)及液滴直徑，可以由使密斯負(fù)荷關(guān)聯(lián)圖查得。首先，取塔板液上層高度hL為0.1 m，那么HT-HL=500 mm精餾段操作壓力 ： 常壓P=35 mmHg 操作溫度 ： T=375.5 K 物質(zhì)的物性： 液體密度外表張力由化工手冊查得粘度：L=0.08平均相對揮發(fā)度：=28.8 L=2.305利用公式

35、: (3-15)代入數(shù)值： 由圖查得： 又利用公式 (3-16)代入數(shù)值，得： 塔板允許有效空塔氣相速度以截面積扣除降液管面積計算的速度 (3-17)代入數(shù)值: 表觀空塔氣相速度按全塔截面計： 初估塔徑： (3-18)圓整得： D=2500 mm3 溢流裝置采用U形流、弓形降液管、平形受液盤及平形流堰，計算如下。.溢流堰長lW取堰長lw為0.60D，即： .出口堰高h(yuǎn)W (3-19)由，查圖得：E為0.38所以， 那么， .降液管寬度Wd降液管面積Af 由，查圖得：Wd/D=0.124， Af/AT=0.075 故， 液體在降液管中停留的時間： . 降液管底隙高度h0取液體通過降液管底隙的流速

36、uo為0.08 m/s依公式 (3-20)計算降液管底隙高度ho4塔板布置 .取邊緣區(qū)寬度WC=0.065 m、安定區(qū)寬度WS=0.1 m .開孔區(qū)面積 (3-21) 其中 5篩孔數(shù)n與開孔率取篩孔的孔徑d為20 mm，正三角形排列，不銹鋼的板厚為4 mm，取 t/d=4.0， 故，孔中心距 ： 塔板上開孔區(qū)開孔率，即 每層塔板上的開孔面積為 氣體通過篩孔的汽速塔板負(fù)荷性能方程1 霧沫夾帶線 = 1 * Arabic 1 根據(jù)Hunt的經(jīng)驗式 (3-22) 式中 a 近似取E1.0，hW=0.047 m， lw=1.5 m 故 b 取霧沫夾帶極限值 ev為0.1Kg液/kg氣，并將a、b代入H

37、unt經(jīng)驗式，得 ： 整理得 ： 2液泛線 為防止液泛，降液管內(nèi)的清夜層高度Hd應(yīng)為 ： 式中 ： 故: a 近似取， 那么 ： b 因為由得為0.7， 其中 ： c d 將HT為0.5 m， hW為0.057 m，為0.057及b、c、d代入a式得： 整理得 ： 3液相負(fù)荷上限線 取液體在降液管中停留時間為4秒， 得 ： 4漏液線氣相負(fù)荷下限線 由 、代入漏液點氣速式 ： (3-23) 代入上式并整理得 ： 5液相負(fù)荷下限線 取平堰、堰上液層高度作為液相負(fù)荷下限條件，近似那么 ： 整理得 ： 冷凝器的計算對全凝器作熱量衡算，以單位時間為基準(zhǔn)，并忽略熱損失，那么：.熱負(fù)荷 (3-24)式中 ：

38、全凝器的熱負(fù)荷；塔頂上升蒸汽的焓；塔頂餾出液的焓 令回流液在飽和溫度下進(jìn)入塔內(nèi)，那么： 那么 ，.冷卻水流量 (3-25)式中 ： 那么 ， .平均溫度差 而 ：查對數(shù)溫度校正圖，得 .設(shè)備選型 根據(jù)總傳熱速率方程式 ： (3-26) 所以選AJM臥式冷凝器3.2 PD-95塔的工藝計算物料衡算圖3-2 PD-5塔進(jìn)料圖計算依據(jù)：1：塔PD-95進(jìn)料流量組成：表3-7 67號物料組成名稱Kg/hWt%MO+EB10.01Cumene81511.96Anone10.01Cnol30.04CHP180.26Others50.07Water6038.85O23655.36N2500173.39CO2

39、30.03總計6841100表3-8 71號物料組成名稱Kg/hWt%MO+EB10.01Cumene72610.76Anone10.01Cnol30.04CHP170.25Others50.07Water5377.96O23715.50N2508475.36CO230.04總計67481002塔PD-95出料流量組成表3-9 73號物料組成名稱Kg/hWt%Cumene1030.94Water760.69O27366.69N21008591.64CO250.04總計11005100表3-10 74號物料組成名稱Kg/hWt%MO+EB20.08Cumene14385624Anone20.08

40、Cnol60.23CHP351.37Others100.39 Water106441.61總計25571003對PD-95進(jìn)行物料衡算由： 3-27原料進(jìn)液67： 原料進(jìn)液71： 塔頂出液73：塔釜出液74：物料衡算：最小回流比的計算1 異丙苯和氮氣的飽和蒸汽壓 ：氮氣的飽和蒸汽壓可根據(jù)Antoine方程求算，即 3-28式中 ：t 物系溫度，飽和蒸汽壓，KpaA，B，C Antoine常數(shù)由化工手冊查得的安東尼常數(shù)： 以2.9為例，計算過程如下 ：當(dāng)時， 2 異丙苯和氮氣的氣液平衡數(shù)據(jù) ：表 310 異丙苯和氮氣的飽和蒸汽壓溫度異丙苯2.946881.38135.6926.355718.57

41、678.45438.360394.861356.9051.565463.612713.8165.170469.305427.6375.474473.198141.4488.179067.8613569.07表 311異丙苯和氮氣的氣液平衡數(shù)據(jù)T/2.926.338.351.5 65.1345.50182.12644.50924.12212.833x0.5960.4960.4510.4030.347y0.9980.9880.9730.9420.873T/75.488.19.1475.827x0.2990.22y0.7950.6213塔內(nèi)操作壓力 ：表 312塔內(nèi)操作壓力組分飽 和 蒸 汽 壓，K

42、pa塔頂進(jìn)料塔底異丙苯1.3562.7131.35氮氣60.39465.46346.8814平均相對揮發(fā)度為：塔頂 ： 進(jìn)料 ： 塔底 ： 全塔平均相對揮發(fā)度 ： 5最小回流比 ： 3-29 取操作回流比 ： 全塔理論塔板數(shù)設(shè)計物料的進(jìn)料溫度為40，操作壓力為28000Pa。是飽和蒸汽進(jìn)料 操作線方程：操作回流比R=0.8 由精餾的操作方程得： 3-30根據(jù)以上的數(shù)據(jù)及方程作圖：圖3-3 理論板數(shù)圖塔和塔板主要工藝尺寸計算1塔高根據(jù)給定的別離任務(wù)，由理論塔板數(shù)計算塔的有效接觸段高度。 3-31式中 ： Z塔高，m;NT塔內(nèi)所需的理論板層數(shù);ET總板效率; HT塔板間距，m; 總板效率采用較大的

43、板間距可以允許有較高的空塔氣速，而不至于產(chǎn)生嚴(yán)重的霧沫夾帶現(xiàn)象，塔徑雖可以小些，但塔高要增加，設(shè)計塔板間距，板上清夜層高度由化工手冊查得粘度：平均相對揮發(fā)度： 由圖查得：2塔徑 根據(jù)圓管內(nèi)的流量公式，可以寫出塔徑與氣體流量及空塔氣速的關(guān)系， 即： 3-32 式中 ： 塔徑， m；Vs塔內(nèi)氣體流量， m3/s； 空塔氣速，即空塔計算的氣體線速度，m/s。塔徑的計算關(guān)鍵在于確定適宜的空塔汽速U， 有： 3-33式中 ： 極限空塔汽速，m/s； 負(fù)荷系數(shù)； 液相密度， Kg/m3； 汽相密度，Kg/m3。負(fù)荷系數(shù)的值取決于阻力系數(shù)及液滴直徑，可以由使密斯負(fù)荷關(guān)聯(lián)圖查得。首先，取塔板液上層高度hL為0

44、.1m，那么精餾段操作壓力 ： 常壓P=0.28Mpa 操作溫度 ： T=313.5K物質(zhì)的物性： 利用公式 3-34代入數(shù)值： 由圖查得：圖3-4 篩板塔液泛關(guān)聯(lián)圖又利用公式 3-35代入數(shù)值，得： 塔板允許有效空塔氣相速度以截面積扣除降液管面積計算的速度 3-36代入數(shù)值： 表觀空塔氣相速度按全塔截面計初估塔徑： 3-37圓整得：3塔高的計算群座高度1.2m，頂層高度0.9m，底層高度1.3m塔總高度H=(11-1)0.9+1.2+0.9+1.3=12.4m3.3 氧化塔的工藝計算物料衡算計算依據(jù)：氧化塔的進(jìn)料流量組成： 表313 63號物料組成名稱Kg/hWt%Water620.94O2

45、152123.10N2500175.96總計6584100表314 59號物料組成名稱Kg/hWt%LHCcas10.30.43LB8473.57Benzene943939.75Mo+EB290.12Cumene882037.15DIPB391316.48TIPB1850.78Others680.29HB3391.43總計23743100表315 64號物料組成名稱Kg/hWt%Water630.94O2154623.10N2508475.96總計6693100表316 66號物料組成名稱Kg/hWt%Water1148100總計1148100表317 65號物料組成65名稱Kg/hWt%Wa

46、ter19095.00Na2co3105.00總計200100表318 69號物料組成名稱Kg/hWt%Water19095.00Na2co3105.00總計200100表319 68號物料組成68名稱Kg/hWt%MO+EB460.12Cumene3212282.00-MS60.02Anone680.17Cnol3991.02CHP567814.49Others440.11 Water8022.05 Na2co3100.02總計39175100表320 71號物料組成名稱Kg/hWt%MO+EB10.01Cumene72610.76Anone10.01Cnol30.04CHP170.25Ot

47、hers50.07Water5377.96O23715.50N2508475.36CO230.04總計6748100表321 70號物料組成70名稱Kg/hWt%Water570100總計5701002氧化塔的出料流量組成表322 67號物料組成名稱Kg/hWt%MO+EB10.01Cumene81511.96Anone10.01Cnol30.04CHP180.26Others50.07Water6038.85O23655.36N2500173.39CO230.03總計6841100表323 72號物料組成名稱Kg/hWt%MO+EB390.10Cumene2685867.33-MS50.01

48、Anone1170.29Cnol7881.98CHP1092327.38Others 470.12Water 10932.74Na2co3200.05總計398901003氧化塔的內(nèi)所發(fā)生的化學(xué)反響：4氧化塔的物料進(jìn)出示意圖：圖3-5氧化塔的物料進(jìn)出示意圖：5對氧化塔的計算：假設(shè)進(jìn)入塔內(nèi)的氣體為理想氣體活化能由ACT熱力表達(dá)式： 3-38由化工手冊查得：由化工手冊查得：再由阿侖尼烏斯得： 反響釜所需要的反響體積由公式： 3-39實際反響器的體積V，要比反響體積Vr大，以保證反響物料上面有一定空間，由公式：V=Vr/f確定。式中f為裝填系數(shù)，等于0.40.85，一般由經(jīng)驗確定，也可以根據(jù)反響物料

49、的性質(zhì)不同而選擇；對于沸騰或氣泡的物料，可取小的系數(shù)，如0.40.6；對于不起泡沫或不沸騰的液體可取0.70.85。取f=0.8所以： 設(shè)計塔徑為4300mm 那么：由于塔高太高，不易操作，所以把氧化塔分成四個塔串聯(lián)操作：H1=H2=H3=H4=24.44m.熱量衡算： 冷卻水用量： (3-40)3.4 分解塔的工藝計算物料衡算計算依據(jù)：反響釜的進(jìn)料流量組成：表324 95號物料組成名稱Kg/hWt%AD60.14Acetone420696.62Water1052.41H2SO4360.83總計4353100表325 92號物料組成名稱Kg/hWt%MO+EB30.02Cumene213819

50、.95Anone890.66Cnol6494.84CHP1052278.50Others30.02總計13404100反響釜的出料流量組成表326 96號物料組成名稱Kg/hWt%MO+EB340.19Cumene202111.38AD60.03Acetone805345.35HA220.12-MS5703.21Anone920.52Cnol720.41Phenol632035.59C-phenol630.35MSD470.26Others130.07HB1771.00Water2311.30H2SO4360.20總計177571003反響釜的內(nèi)所發(fā)生的化學(xué)反響：4反響釜的物料進(jìn)出示意圖：圖3

51、-6PD-15進(jìn)料示意圖 5對反響釜的計算：假設(shè)進(jìn)入塔內(nèi)的氣體為理想氣體活化能由ACT熱力表達(dá)式：由化工手冊查得：由化工手冊查得： 再由阿侖尼烏斯得：反響釜所需要的反響體積由公式： (3-41) 實際反響器的體積V，要比反響體積Vr大，以保證反響物料上面有一定空間，由公式：V=Vr/f確定。式中f為裝填系數(shù)，等于0.40.85，一般由經(jīng)驗確定，也可以根據(jù)反響物料的性質(zhì)不同而選擇；對于沸騰或氣泡的物料，可取小的系數(shù)，如0.40.6；對于不起泡沫或不沸騰的液體可取0.70.85。取f=0.8所以： V=18.27m3設(shè)計塔徑為2400mm 那么塔高：.熱量衡算： 冷卻水用量： (3-42)4 設(shè)備

52、型號一覽表設(shè)備選型的總體原那么是：滿足工藝要求；設(shè)備成熟可靠；能夠充分利用原料，防止浪費；使用壽命盡量長；容易安裝，便于操作；盡量采用國產(chǎn)設(shè)備。4.1 塔的選擇一般要求：1生產(chǎn)能力大，有足夠彈性，機(jī)械性能好，可靠性高；2滿足工藝要求，操作穩(wěn)定，效率高；3結(jié)構(gòu)簡單，制造和維修方便，本錢低。見表4-1 塔設(shè)備選型4.2 泵的選擇泵的選擇要根據(jù)流量、揚(yáng)程以及流體輸送設(shè)備的特性曲線來決定。 見表4-2 泵的選型4.3 容器、罐的選擇容器的選擇：考慮適宜的容積；根據(jù)介質(zhì)性質(zhì)選擇設(shè)備材質(zhì)。見表4-3 容器 罐的選型4.4冷凝器、再沸器的選擇根據(jù)熱量恒算總的有關(guān)數(shù)據(jù)，以及管程和殼程總的介質(zhì)，確定根本參數(shù)與換

53、熱器類型。 見表4-4 冷凝器、再沸器的選型表4-1 塔設(shè)備選型設(shè)備位號設(shè)備名稱介質(zhì)規(guī) 格材 料內(nèi)徑高m塔盤形式塔 體塔 盤PT-1氧化塔異丙苯、氧氣、CHP400024000波紋篩板SM41B+SUS304SUS304PT-2氧化塔異丙苯、氧氣、CHP400024000波紋篩板SM41B+SUS304SUS304PT-3氧化塔異丙苯、氧氣、CHP400024000波紋篩板SM41B+SUS304SUS304PT-4氧化塔異丙苯、氧氣、CHP400024000波紋篩板SM41B+SUS304SUS304PT-5一段提濃精餾塔異丙苯、CHP35006650波紋篩板M41BSUS304SUS304

54、PT-6一段提濃器異丙苯、CHP16003000波紋篩板SUS304SUS316SUS316SUS304表4-2 泵的選型設(shè)備位號設(shè)備名稱規(guī)格介質(zhì)操作溫度()原動機(jī)功率KW型號揚(yáng)程(M)流量(M3/h)PP-9A/BNO.1氧化塔循環(huán)泵FB-100-9240400過氧化氫異丙苯10145PP-9C/DNO.2氧化塔循環(huán)泵FB-100-9240400過氧化氫異丙苯9945PP-9E/FNO.3氧化塔循環(huán)泵FB-100-9240400過氧化氫異丙苯9845PP-9G/HNO.4氧化塔循環(huán)泵FB-100-9240400過氧化氫異丙苯9745PP-10A/B空氣堿洗循環(huán)泵5040IFWM-202115

55、10過氧化氫異丙苯1925.5PP-82異丙苯排液槽泵5040IFWM-2021257.2異丙苯7511PP-8A/B第一提濃器餾液泵5040IFWM-25143035.6異丙苯19511PP-12A/B濃縮CHP加料泵5040IFWM-25144541CHP757.5PP-13A/B分解產(chǎn)物泵5040IFWM-20214376苯酚+丙酮1745.5表4-3 容器、 罐的選型設(shè)備位號設(shè)備名稱材質(zhì)介質(zhì)規(guī)格壓力(0.1MPa)溫度內(nèi)徑高厚mm容積設(shè)計應(yīng)用設(shè)計操作PD-5異丙苯堿洗槽SS41異丙苯320015000120102770mmHg6545PD-7氧化出料氣液別離罐SS41過氧化氫異丙苯26

56、50700038.635460mmHg6040PD-95廢氣凝液別離罐SUS304過氧化氫異丙苯180010703.43.5140mmHg6040PD-9預(yù)提濃塔收集槽SS41過氧化氫異丙苯400062004845130mmHg9575PD-11第一濃縮器收集器SUS304過氧化氫異丙苯350050004845100mmHg120100PD-12CHP凝液罐SUS304過氧化氫異丙苯160031506.36.045 mmHg9575PD-15分解反響器316L苯酚+丙酮280020005.65.060mmHg表4-4 冷凝器、再沸器的選型設(shè)設(shè)備位號設(shè)備名稱介質(zhì)材料規(guī)格管程/殼程管程/殼程內(nèi)徑總

57、長壁厚mm面積管徑mm管數(shù)管長PE-1ANO.1氧化塔循環(huán)冷卻器過氧化氫異丙苯/蒸氣SUS304TB-S/SM41B6004500990254095000PE-1BNO.2氧化塔循環(huán)冷卻器過氧化氫異丙苯/蒸氣SUS304TB-S/SM41B6004500990254095000PE-1CNO.3氧化塔循環(huán)冷卻器過氧化氫異丙苯/蒸氣SUS304TB-S/SM41B6004500990254095000PE-1DNO.4氧化塔循環(huán)冷卻器過氧化氫異丙苯/蒸氣SUS304TB-S/SM41B6004500990254095000PE-2異丙苯廢氣換熱器異丙苯/40蒸氣SUS316/SB42750300

58、03010025.46812500PE-3氧化進(jìn)料加熱器異丙苯/40蒸氣SUS316TB-S/SB4240045003222.625.49282500PE-4廢氣冷卻器冷水/過氧化氫異丙苯SUS304TB-S/SUS3049503000615019955000PE-6MHP分解器冷水/過氧化氫異丙苯SUS304TB-A/SUS3043002000810199262500PE-120廢氣換熱器25K蒸氣/ DEG+苯酚SUS316TBS/SUS30L600250095025.43203000PE-12第二濃縮器熱水/過氧化氫異丙苯SUS304TB-A/SUS30412223250675.8192

59、3050005 全廠總平面設(shè)計5.1總平面設(shè)計任務(wù)和步驟全廠平面設(shè)計為本設(shè)計的一項重要任務(wù)，總平面設(shè)計的是否合理，直接影響新建廠能否節(jié)約而有效的順利進(jìn)行，影響到建廠后的生產(chǎn)，管理，本錢，能耗等各個方面，同時還影響到全廠的美觀和今后的開展?？偲矫嬖O(shè)計任務(wù)1在滿足生產(chǎn)流程條件下，結(jié)合廠區(qū)地形情況，經(jīng)濟(jì)合理的安排場內(nèi)外各建筑物、構(gòu)筑物堆場等的相對位置；2經(jīng)濟(jì)合理的豎向布置，正確選擇標(biāo)高；確定場內(nèi)外運(yùn)輸方式運(yùn)輸布置，合理組織人流物流；3布置綜合管線；4標(biāo)高綠化美化，考慮衛(wèi)生消防條件，創(chuàng)造美好的工作條件。 工廠組織1生產(chǎn)區(qū) a 原料車間：包括原料庫等； b 包裝配套：檢驗包裝等；2輔助車間：包括機(jī)修、動

60、力、化驗室等；3運(yùn)輸設(shè)施：包括道路廣場等；4堆場和倉庫：包括原料、燃料的露天堆場；5行政管理機(jī)構(gòu)和福利區(qū)；6綠化及美化。5.2總平面設(shè)計原那么1 總平面布置首先必須滿足生產(chǎn)要求，以最大限度的保證生產(chǎn)作業(yè)線的連接、短捷、方便，從原料進(jìn)廠到成品出廠，整個流程必須符合生產(chǎn)工藝要求，力求做到流程線路暢通、連續(xù)、短捷、防止交叉進(jìn)行 ，是各種物料的輸送距離為最小。同時，應(yīng)將水電汽等公用工程耗量大的車間，盡量集中布置，已形成負(fù)荷中心與供給來源靠近，是各種公用系統(tǒng)介質(zhì)的工程管線減少和輸送距離最短，到達(dá)節(jié)約能源。2 要能夠充分結(jié)合場地優(yōu)勢、地位、地貌等有利條件，因地制宜，緊湊布置，節(jié)約土地，少占良田，少拆房屋，