有機化工企業(yè)苯酐生產(chǎn)車間工藝設計可行性方案

40CH3C6H4CH3+2O2TC8H6O2(苯猷)+2H2O+837.4kJQ3-4=1.02X103X837.4=854.1X103kJ/hCH3C6H4CH3+4.5O2TC5H5O3(檸糠)+3CO+3H2O+1674.8kJQ3-5=0.72X103X1674.8=1205.9X103kJ/hCH3C6H4CH3+6.5O2T8CO+5H2O+2177.2kJQ3-6=0.64X103X2177.2=1393.4X103kJ/hCH3C6H4CH3+10.5O2T8CO2+5H2O +4576.4kJQ3-7=1.69X103X4576.4=7734.1X103kJ/h繼而得到：Q3=Q3-1+Q3-2+Q3-3+Q3-4+Q3-5+Q3-6+Q3-7=71187.5x103kJ/hQ5的計算該反應中的熱損失按5%計算，即：Q5=5%X(Q1+Q3)=5%X(0+71187.5X103)Q2的計算Q2為熔巖移出反應器的熱量，由反應器熱量守包可知:Q2=Q4+Q5-Q1-Q3=51650355.6kJ/h4.3反應器能量衡算表根據(jù)以上計算列出氧化反應工段能量衡算表格如下:表4-2反應工段能量衡算表（吸收熱量為“+”，釋放熱量為“-”）名稱熱量(kJ/h)輸入物料焰（Q1）0熱里（Q2）51650355.6過程熱效率（Q3）-71187500輸出熱料焰（Q4）19181207.4總的熱損失（Q5）-35593755.精僻塔的工藝設計及選型本次設計的一部分是設計苯酎輕組分塔，塔型選用 F1浮閥塔，進料為兩組分進料連續(xù)型精僻。苯酎為重組分，順酎為輕組分，從塔頂蒸除去，所以該塔乂稱為順酎塔。5.1確定操作條件順酎為揮發(fā)組分，所以根據(jù)第3章物料衡算得摩爾份率：進料:XF2.953637.2161=0.0794塔頂： Xd=0.8502塔底：xw=0.002R=2該設計根據(jù)工廠實際經(jīng)驗及相關文獻給出實際回流比R=2(R=1.3Rmin),及以下操作條件：塔頂壓力：10.0kPa;塔底壓力：30.0kPa;塔頂溫度：117.02C；塔底溫度：237.02C；進料溫度：225C；塔板效率：Et=0.55.2基礎數(shù)據(jù)整理(1)精僻段：圖5-1精僻段物流圖1平均溫度：—(117.02+225)=171.01C2半均壓力:-30.0103-10.0103751910.0103=15.03103pa2_ 75根據(jù)第3章物料衡算，列出精僻段物料流率表如下:表5-1 精僻段物料流率物料質(zhì)重流里kg/h分子量kg/kmol摩爾流里kmol/h內(nèi)回流1704.61209817.3940標準狀況下的體積： V0=17.394022.4=389.6256Nm3/h操作狀況下的體積:V1=389.6256273V1=389.625627315.031030.101106=551.6056Nm3/h氣體負荷：551.6056 3/Vn= 0.1532m3/s3600氣體密度：17046120=3.0903551.6056液體負荷：Ln=^4^=0.47353600171.01C時苯酎的密度為1455kg/m3(2)提僻段:

平均溫度:入料壓力:圖5-2提僻段物料圖1平均溫度:入料壓力:圖5-2提僻段物料圖1237.02225=231.01C230-107^^9=14.9kPa75平均壓力:1平均壓力:14.930.0=22.5kPa2根據(jù)第3章物料衡算列出提僻段內(nèi)回流如下圖:操作狀態(tài)下的體積:V「二248.7027操作狀態(tài)下的體積:V「二248.7027273231.01

\2730.10110622.51030.101106表5-2提僻段內(nèi)回流物料質(zhì)重流里kg/h分子量kg/kmol摩爾流里kmol/h內(nèi)回流4394.27109844.8395標準狀況下的體積：V0=11.102822.4=248.7027Nm3/h=375.5081氣體負荷：Vm=375?5O81=0.1043m3/s3600、、 43942710 一氣體密度 ；m=畿簫=11.7022kg/m3查得進料狀態(tài)順酎與苯酊混合物在溫度 225C下，含順fff5.41(wt)%,密度1546kg/m3。塔底含順酎很少，可近似為純苯酎，在塔頂?shù)臏囟燃皦毫顟B(tài)下苯酎的密度為1530kg/m3。液體的平均密度：P=1530；1546=1538kg/m3,4394.2710 33,液體負何Lm= =0.8010m3/sm153836005.3塔板數(shù)的確定由丁進料中順酎的摩爾分率很小，無法用常規(guī)的作圖法求解塔板數(shù)。所以這里采用假設全回流計算理論最少塔板數(shù)Nmin,下面應用芬斯克方程［14］式有:查得全塔平均相對揮發(fā)度am=3.7，及精僻段平均響度揮發(fā)度4.5所以全塔的最少理論板層數(shù)：I了0.8502'「1-0.002〕M 眄-0.85。2\0.002Jj,Nmin= -1Ig3.7*''1*''1-xf--1xd

|g.\1—xd八xf精僻段最少理論板層數(shù)： N1= Iga| 0.8502 1-0.0794g1-0.8502.0.0794Ig4.5―= 1Ig4.5=1.7由:R-Rmin2-1.5=0.17對應吉利蘭圖查得:由:R-Rmin2-1.5=0.17對應吉利蘭圖查得:N-Nmin=0.48N2所以對全塔:N-NminN-5.1=0.48解得全塔理論板數(shù)： N=11.7_ N2—17對精僻段： 蘭危=0._ N2—17對精僻段： 蘭危=0.N2248解得精僻段理論塔板數(shù):N2=5.1所以提僻段理論塔板數(shù):N3=6.6所以得到實際板層數(shù):精僻段：N精=5.1/0.5=10.2E1提僻段：N提=6.6/0.5=13.2全14全塔實際板層數(shù)： N總=25實際進料板： Nt=125.4塔徑的計算及板間距離的確定由丁浮閥塔塔板效率高，生產(chǎn)能力大，且結構簡單，塔的造價低，所以本次設計采用的是F1型浮閥塔，設全塔選用標準結構，板間距 HT=0.35m,且因為該順酎塔為減壓塔，所以設計溢流堰高 hc=0.025m5.4.1精僻段精僻段功能參數(shù)：苻(；)12=0.217塔板間的有效高度Ho=HT-hC=0.325m

由史密斯圖［13］查得：C20=0.041,⑵塔頂溫度117.02。下。順=20.14mN/m,。苯酊=20.21mN/m,所以皿=20.14X0.79+20.210.21=20.15mN/m進料層溫度225。下。順=17.12mN/m,§苯酊=19.33mN/m所以<i2=17.12X0.054+19.33X0.946=19.21mN/m所以精僻段液相平均表面張力二一=2。15倡21/gfmN/m20.2 0.2(3)計算出操作物系的負荷因子C=C20''里 =0.04仆’'絲6 =0.0402020 .20所以最大空塔氣速Umax=C'"「V=0.040.145f-?n090^0.86m/s：V 1 3.0903⑷塔徑D=Vn

0.785U設計氣速：取安全系數(shù)為0.7，貝⑷塔徑D=Vn

0.785U0.1532 0.587m,0.7850.6075.4.2提僻段(1)精僻段功能參數(shù)為:(1)精僻段功能參數(shù)為:12=0.088塔板間有效高度：H0=0.30m由史密斯圖得負荷系數(shù)：C20=0.051⑵塔底溫度237.02C下。順=15.81mN/m,日苯酊=16.27mN/m所以<t3=15.81XQ.QQ13+17.27X0.9987=16.27mN/m 1627 1921所以提僻段液相平均表面張力二一= : =17.74mN/m計算出操作物系的負荷因子C=C2。''箜)=0.05修!墮^=0.04920 20所以最大空塔氣速：U所以最大空塔氣速：Umax=C”:：?V=0.0490.54m/s11.7022設計氣速：取安全系數(shù)為0.7，則U=0.7xUmax=0.7X0.54=0.378m/s⑷塔徑030^=^8^8=0.蛔對全塔，取圓整D=700mm塔截面積At=「D2=0.7850.7002=0.385m245.5塔高的計算精8留段有效周度：Z1=(N1-1)HT=11-10.35=3.5m提僻段有效高度：Z2=N2-1Ht=14-10.35=4.55m在進料板上方開一人孔，其高度為0.8m所以精僻塔的有效高度為Z=乙?Z2?0.8=8.05m5.6溢流堰長計算上面計算得出的塔徑為700mm，遠小丁2m,所以溢流方式采用單溢流。堰長lw一般根據(jù)經(jīng)驗確定，對丁此次塔設備的弓形降液管，堰長：lw=0.7D=0.7700=490mm5.7塔體厚度的計算本次設計中精僻操作為減壓操作，塔體材料選用 Q235-A，該材料的許

用應力：1-1=86MPa,厚度附加量2mm塔體內(nèi)液柱高度[16]:h=0.04^N總=0.04^25=0.10m液柱靜壓力:Ph=10*x電h=10止'1538乂9.8乂0.1=0.00147MPa<0.05p（可忽略）計算壓力：pc=pPh=p=0.11MPa塔體計算厚度：PcDi 0.11700 …W一pc-2860.85—0.11"mm塔體設計厚度：c= 2=2.1mm塔體名義厚度：、n=4mm塔體有效厚度：、e=、n一C=2mm5.8塔設備計算結果列表5-3塔設備計算結果列表項目數(shù)值及說明塔徑，m0.700板間距，m0.350塔截面積，m20.385塔板形式單溢流弓形降液管堰長，m0.490

堰局，m0.025浮閥塔板數(shù)25進料板12塔局,m8.05塔體名義厚度，mm4塔體內(nèi)液柱高度，m0.10計算壓力,MP0.11精僻段提僻段最大空塔氣速，m/s0.860.546.苯酊生產(chǎn)裝置其他主要設備選擇6.1主要附件設備選擇鼓風機：風量=41600Nm3/h出口壓力=0.048Mpa轉速=9280r/min功率=1120kW空氣預熱器：翅片管式面積A=1136m2;外形尺寸：2390X1300X1230;設計壓力：0.09/2.8MPa（殼程/管程）；設計溫度：250/250C（殼程/管程）氣體冷卻器：翅片管式面積A=1938m2;外形尺寸：4630X1310X2640;設計壓力：0.09/（3.8/0.8）MPa（殼程/管程）；設計溫度：420/（420/320）C（殼程/管程）切換冷凝器：翅片管式面積A=3200m2;外形尺寸：7850X3200X5880;設計壓力：0.05/0.65MPa（殼程/管程）；設計溫度:220/220C（殼程/管程）

尾氣洗滌塔：塔體直徑：3400X15065;煙囪直徑：1400X27935;第一級：噴淋；第二級：浮閥塔； 第三級：格柵填料。6.2反應器組設計本設計中采用的是BASF的催化劑，鄰二甲苯的轉化率基本上達到 100%,苯酎的選擇性為76.27%。反應器組包括：固定床列管反應器，熔鹽循環(huán)泵，電加熱器，熔鹽冷卻器，蒸汽過濾器，鄰二甲苯汽化器，熔鹽調(diào)節(jié)閥。6.2.1固定床列管反應器設計：根據(jù)催化劑的負荷（80克OX/Nm3空氣，空速2200h-1）苯西刊攵率112%,風量每根管4Nm3/h，反應器地臨界管徑為0.03，所以選?、?0X2.5的管子，管長3.5m，管間距=40mm（中心距），反應器殼體最小內(nèi)徑為5230mm。根據(jù)：風量=管長X管截面積X空速，計算后選取管長為3500mm400001000kg/a對丁年產(chǎn)40000噸，年操作時間8000h,400001000kg/aN= ?；… __ =13950艮8000h/a4Nm3/h0.08kgOX/Nm3AIR1.12設計壓力：0.1/0.2MPa（殼程/管程）；設計溫度：420/450C（殼程/管程）6.2.2熔鹽循環(huán)泵:熱負荷為10800KW，要求軸向溫度差小丁3C,熔鹽比熱為CP=1.55kJ/kg，熔鹽密度(360C)=1820kg/m3,因此流量為:520000001.5531820520000001.5531820=6144m3/h實際泵額定流量：7000m3/h，揚程：5m，功率為220KW6.2.3電加熱器選取功率500kW,①800X41566.2.4熔鹽冷卻器平均溫度：魚=360-225=135C實際泵額定流量：7000m3/h，揚程：5m，功率為220KW6.2.3電加熱器選取功率500kW,①800X41566.2.4熔鹽冷卻器平均溫度：魚=360-225=135C熱負荷：Q=14445kW，選取總傳熱系數(shù)K=450w/m2'C,則面積為:A=E=144451000=238mKt450135實際管殼式換熱器面積A=250m2,外形尺寸①1200X8500設計壓力：0.1/2.9MPa（殼程/管程）設計溫度：420/420C（殼程/管程）