制藥工程 畢業(yè)設計 設計說明書

鹽城師范學院畢業(yè)論文（設計）鹽城師范學院畢業(yè)論文（設計）PAGEPAGE16緒論設計依據(jù)、產品方案、生產規(guī)模酐，自然界里無天然的醋酸酐存在。1852，Gerhardt1920之一。進年來，在我國，隨著國民經濟的發(fā)展，人民生活水平的提高，醋酐在人民生活及國民經濟中的地位越來越重要了。他不僅應用于醫(yī)藥工業(yè)，還應用于化學纖維的合成，電影膠片的制作，香料和染料的生產，就是在某些軍工產品中亦為重要的原料，因此，醋酐的生產對滿足社會需求作出了重要的貢獻。鑒于上述情況，建設一個大型的醋酐車間以滿足社會的多種需求是十分必要的。濟核算，本設計以生產一級品為主。質量標準（GB/710668-2000）1：表1 醋酸一級品質量標準序號1項目外觀一級品透明液體2色度（Pt-Co，號）153乙酐含量（%）≥98.04沸程（1MPa）137.5-141.0℃5蒸餾量（體積%）956不揮發(fā)物含量（%）≤0.017鐵（Fe）含量（%）≤0.00058重金屬（Pb）含量（%）≤0.00029氧化物（Cl）含量（%）≤0.00110高錳酸鉀氧化時間（min）≥5（3）本設計生產規(guī)模是年產6500噸的一級品醋酐。1.2設計地區(qū)的自然條件設計的醋酐車間擬建在南通市，本地區(qū)的自然條件如下：平均溫度：14℃最低溫度：-10℃年降雨量：1058mm主導風向：東南風廠址的選擇150噸/主風向的下方向，所以對居民的污染可以降低到最小。該化工園區(qū)內污水處理能力達萬噸/2萬噸/日，這對醋酐廠的廢水處理有很大的作用。主要原料的特征、生產方法、車間組成、總圖運輸主要原料和產品的特征2：色度醋酸含量表色度醋酸含量表2 醋酸規(guī)格（GB1628-88）甲酸含量 乙醛含量 鐵含量蒸發(fā)殘渣重金屬（Pt-Co，號）（%）≥（%） （%） （%）≤ ≤ ≤（%）≤（以Pb計，%）≤3098.00.35 0.10 0.00040.030.0004外觀目合透明格液體品O性質：分子式：CH3COOH 結構式：CH3C OH相對分子量：60比重：1.055沸點：118.2℃引火點：426.7℃安全濃度：0.1mg/l冰點：16.7℃爆炸極限：5.4~16%自然點：500℃純凈的冰醋酸是無色透明的液體，具有特殊的刺激性酸味，可以以任何比例溶解于水。毒性和中毒癥狀：具有特殊刺激性酸味，醋酸蒸汽能使黏膜（主要是呼吸道黏膜）受到刺激，長期接觸能使人的咽部，眼，臉受到損害，濺到眼睛里能引起嚴重燒傷。磷酸乙酯規(guī)格： 酸度：≤0.01% 折光率游離氯：無 蒸餾殘渣≤0.10%5（C2H）PO45

結構式：

C2H5

C2HOO PO

C2H5相對分子量：182 沸點：216℃熔點：-56℃ 比重：1.688-1.072純凈的磷酸三乙酯為無色透明的液體，微有酯的香味，含雜質時呈淡黃色。醉，甚至會失去味覺，因此在操作中不要誤以為有香味而長期接觸。乙烯酮2性質：分子式：CHCO 結構式：CH2 C O2相對分子量：42 沸點：-41℃ 熔點：-134.6℃密度：1.45 安全濃度：0.0005mg/l純品為無色氣體，有劇烈臭味，能溶于丙酮，乙醚，戌熔等有機溶劑，遇水迅速水解為乙酸。毒性和中毒癥狀：乙烯酮是劇毒物質，其毒性不亞于亞氰酸，中毒癥狀為眼睛感到灼痛，咳嗽，惡心，氣短，胸痛，頭痛，嚴重者死亡。氨規(guī)格：氨含量≥98%H3性質：分子式：NH 結構式：H N H3相對分子量：17 比重：0.59 自然點：615℃爆炸極限：17~26.4% 安全濃度：0.02mg/l氨是無色氣體，有強烈的刺激性氣體，易液化，易溶于水生成氨的水溶液，弱堿性，在空氣中不易燃燒，易在氧氣中燃燒，火焰稍帶綠色。毒性和中毒癥狀：無色氣體，有強烈刺激臭味，易燃，易爆。氨中毒能引起黏膜炎，氨濺到皮膚上能引起嚴重燒傷，特別是眼睛更為嚴重。醋酸乙酯3 2性質：分子式：CHCOOCH 結構式：CH3 2

OC O C2H5相對分子量：88 沸點：77.15℃ 比重熔點：－82.4℃無色透明的液體，易揮發(fā)，易燃燒，遇濕空氣逐漸分解，有香味。毒性和中毒癥狀：吸入此物質較多時，有麻醉感覺，濺到皮膚上很快揮發(fā)掉，無腐蝕作用。醋酐OOOCH3 CCH3 C性質：分子式：(CH3CO)2O 結構式： O相對分子量：102.09比重：1.075爆炸極限：2.7~10.1%蒸汽密度：3.5引火點 （開放式：55℃安全濃度：0.023mg/l水中溶解度：12%和乙醚。

(密閉式)：49℃本品外觀為無色透明液體，具有強烈的刺激性氣體，在水中分解，易溶于酒精毒性和中毒癥狀：具有強烈的刺激性，尤其蒸汽更為嚴重，對眼睛特別敏感，使其發(fā)紅、流淚。濃度高時，中毒者有死亡危險，受到醋酐蒸汽慢性作用的可以看到有結膜炎，畏光液體醋酐濺到皮膜上能引起灼傷，濺到眼睛里引起嚴重的膜傷害，也可能失明。生產方法目前，醋酸酐的生產方法主要有三種：一種是乙醛氧化法，一種是丙酮裂解法，還有一種是醋酸脫水法。比較這三種方法，各有其優(yōu)缺點，而考慮到本設計中的一些情況，如原料的來源，水、電、汽的供應，三廢的排放等，采用第三種方法，其具體過程如下：磷酸三乙酯CH2磷酸三乙酯CH2=C=O+H2O705℃CHCH3COOH主要副反應：CH3COOH CH4+CO2CH3COOH 2CO+2H22CH2CO C2H4+2CO2CH2CO CH4+CO2+2C2CH3COOH (CH3)2CO+H2O+CO2主反應：CH3COOH＋CH2CO (CH3CO)2O副反應：(CH3CO)2O＋2H2O 2CH3COOH粗醋酐的精制殘渣和稀酸的回收車間組成、總圖運輸本車間按生產流程分為裂化，吸收，精餾，回收，包裝五個操作崗位，如按機理可分為控制室，配電室，生產廠房等。工藝論證及工藝設計生產方法論證醋酐生產工藝路線主要有三種，現(xiàn)分述如下：乙醛氧化法：此種方法以乙醛為原料，生產醋酸的同時亦得醋酐，利用乙醛以醋酸銅－醋酸鈷混合物為催化劑通入空氣或氨氣進行氧化得醋酸和醋酐的混合物，反應式如下：CH3CHO+O2 CH3COOHCH3COOH+CH3CHO (CH3CO)2O+H2O(CH3CO)2O+H2O 2CH3COOH0℃35℃45-50℃Cu(Ac)2 250%11680kg2kg50-55℃,3~4MPa，化劑Co(Ac)、Cu(Ac)產物為35~40%醋酐，5%醋酸，10%水蒸餾分離得醋酐。2 2醋酸脫水法醋酸在高溫下裂解為乙烯酮，用醋酸吸收乙烯酮成醋酐。磷酸鹽磷酸鹽CH3COOHCH2=C=O+H2O加熱CH3COOH＋CH2CO (CH3CO)2O+62.76kJ/mol醋酸裂解以磷酸鹽為觸媒，裂解成乙烯酮，裂解產物用鹽水急冷至0~5℃使之穩(wěn)定，裂解氣再與醋酸反應得醋酐。丙酮裂解法加 熱(CH3加 熱(CH3)2CO－CH4CH2=C=OCH3COOH＋CH2CO (CH3CO)2O丙酮裂解反應可在常壓下進行，省去了醋酸脫水法中負壓帶來的麻煩，但是結焦問題有時比醋酸脫水法嚴重。雖然該路線用得不多，但其工藝技術相當完善。比較上述三種方法可以看到：第一種方法中生成的為醋酐和醋酸的混合物，醋酐占40-50%,50%的循環(huán)醋酸作原料，但其轉化率和選擇性偏低，對同樣生產能力來說，其設備投資顯然要大于醋酸脫水法，因此限制了它的使用，不過，丙酮價格比較低生產規(guī)模大的情況下，丙酮裂解法是可取的。而與之比較，醋酸脫水法卻有很多優(yōu)點，醋酐大量用來生產醋酸纖維素，同時得到的副產品醋酸經純化后可直接作為生產醋酐的原料（生產上稱為循環(huán)醋酸75-85%果好。盡管裂化產物乙烯酮有劇毒，但裂化設計為負壓操作，這樣即可防止泄露，而負壓后者較少，因此，基于以上原因，本設計的醋酐生產采用醋酸脫水法。工藝流程的確定現(xiàn)有各種流程的比較：本設計考慮到乙烯酮劇毒，為防止泄露只能采用負壓裂化。化學吸收，較易進行，采用一般的逆向吸收的流程即可實現(xiàn)。組分間相對揮發(fā)度增大，有利于分離，使精餾所需理論板數(shù)減小，但增加了真空泵等產生負壓的設備，使動力消耗增大。而采用常壓精餾，較其他情況操作比較平穩(wěn)，易控制。通5-8元／噸產品，所以常壓精餾較減壓經濟效果好，而本設計中也是采用了常壓精餾的流程。精餾操作中可采用兩塔和三塔兩種流程：在三塔流程中，第一塔為脫高沸物塔；第二塔為醋酸精餾塔；第三塔為醋酐精餾塔，其流程如圖1：產品產品進料123圖1醋酐精餾的三塔流程上述三塔流程，設備投資大，操作費用大，尤其是第三塔，塔釜所需蒸汽量較大。當然此種流程所得的產品質量極好，可達優(yōu)質品的標準。而在兩塔流程中，去掉了第三塔，產品從二塔側線采出，這樣減少了一個設備，使設備操作維修費用降低，而產品質量也完全可以達到一級品的標準，如圖2：進料進料12產品圖2醋酐精餾的三塔流程綜上所述：采用負壓裂化，兩塔吸收使裂化生成的乙烯酮氣體全部被吸收，為保證上述條件，采用大量的吸收液以保證足夠的噴淋密度，提高吸收效果，同時能夠及時地移出吸收反應放出大量的熱，使吸收在較低溫度下進行。而粗醋酐的精制采用兩塔流程，常壓操作，并且采出產品為氣相，避免產品中含有高沸物。流程簡述裂化工序：2 自醋酸高位槽(V0102)送來的冰醋酸，加入醋酸蒸發(fā)器(E0101)液面高低由LRC0101調節(jié)，用低壓蒸汽加熱汽化，汽化的醋酸蒸汽直接進入裂化爐(F0101)裂化管，在進裂化管之前與由定量泵打來的磷酸三乙酯混合，其量為醋酸加料量的0.25-0.3%，使在裂化管少結炭，在醋酸中加入少量水，使醋酸濃度為97%，在裂化管內發(fā)生水煤氣反應：C+HO CO+H，進入裂化管之醋酸蒸汽借煤氣加熱裂化。在第二段裂化管出口處通以氨氣作阻逆劑，以阻止乙烯酮氣體與水反應，其加入量為醋酸量的0.25-0.3%。2 裂解之乙烯酮氣體及未反應的醋酸蒸汽和副反應分解的廢氣迅速通過冷凝冷卻器(E0103)，先由工業(yè)水冷卻，繼而用冷凍鹽水冷卻，然后進入氣液分離器(V0105)使乙烯酮及廢氣與稀醋酸分離，氣體進入吸收系統(tǒng)，用醋酸吸收生成粗醋酐，而稀醋酸則流入稀醋酸中間槽(V0106)，濃度為38±2%溢流往稀醋酸貯槽(V0101)或稀醋酸泵(P0103)打入稀醋酸貯槽(V0101)。吸收工序：(V0105)(T0201)與頂部噴淋的粗醋酐逆向接觸，將大部分乙烯酮吸收為醋酐，塔底粗醋酐組成為75-85%。醋酐進入粗醋酐貯槽(V0301)，(P0201A，B)(E0201)25-35℃35-40℃0.8MPa(T0201)FRC020135m3/h第一吸收塔(T0201)(P0201C)和循環(huán)液冷卻器(E020225℃FRC02023510-20%，并由醋酸高位槽(V0101)吸收塔(T0201)75-85%1/2－1/3(T0202)出來的尾氣經第一(T0204)(P0202A,B)(E0203)冷卻后，分別進入一塔(T0203)塔(T0204)頂部，由底部流回貯槽(V0201B)10℃，0.9MPa，20%左右時，則可將此稀醋酸送至配置槽(V0101)。塔頂尾氣由第二吸收塔頂部出來，經尾氣洗滌塔 (T0205)用工業(yè)水洗后，經真空泵(P0203)和分離器(V0203)至液封槽(V0204)送至四樓放空，水洗塔(T0205)洗液經液封槽(V0204)放入下水道其水洗量FRC0202應控制在此水含酸在0.09%以下一般為1000l/h，塔內真空度為0.9MPa，操作溫度為20℃。裂化吸收工序所需真空度全部由真空泵(P0203A，B)負擔。(3)精餾工序：粗醋酐由貯槽(V0301)經泵打到高位槽FRC0301定流量(其量大小根據(jù)高位槽內量的多少而定)從醋酐蒸餾塔(T0301)中下部加入，蒸餾塔塔釜(E0301)內液面控制在液體能封住蛇管。由中壓蒸汽加熱汽化，汽化的粗醋酐蒸汽通過塔頂部，氣相進入醋酐精餾塔(T0302)，120℃TRC0307118℃出部分，經冷卻器(E0304)FRC0305P0202(E0304)140℃FRC0306FRC0304醋酸冷凝器(E0303)及醋酸冷凝冷卻器(E0304)之未凝性氣體，在經套管冷卻進入低沸物貯槽(V0305)之后去吸收工序作吸收劑用。工藝設備選擇、設備一覽表設備的選擇：裂化工序：<1（V0101：立式容器<2（V0102：立式容器<3（E0101：蛇管式<4（W0101：立式圓筒式<5（E0102：立式<6（P0101A，B：離心泵<7（V0103：立式容器<8（F0101：箱氣煤氣雙爐，裂化管為蛇管式<9（E0103：套管式<10（V0104：立式容器<11（V0105：立式容器<12（V0106：立式容器<13（P0102A，B：計量泵<14（P0103A，B：離心泵<15>阻火器（S0101）吸收工序：<1（T0201：填料塔，填料：拉西環(huán)<2（T0202：填料塔，填料：拉西環(huán)<3（E0201：列管式換熱器<4（E0202：列管式換熱器<5（T0203：填料塔，填料：拉西環(huán)<6（T0204：填料塔，填料：拉西環(huán)<7（P0201A，B，C：離心泵<8（P0203A，B：離心泵<9（T0205：填料塔，填料：拉西環(huán)<10（E0203：列管式換熱器<11（P0204：水環(huán)式真空泵<12（V0201A，B：立式容器<13（V0202：立式容器<14（V0203A，B：立式圓筒式精餾工序：<1（V0301：立式圓筒式<2（P0301A,B：離心泵<3（V0302：立式容器<4（E0301：蛇管式蒸發(fā)器<5（T0301：浮閥塔<6（V0303：立式圓筒式<7（E0302：蛇管式蒸發(fā)器<8（T0302：浮閥塔<9（E0303：列管式換熱器<10（V0304：立式圓筒式<11（T0303：填料塔，填料：拉西環(huán)<12（V0305：立式圓筒式<13（P0302A，B：水環(huán)式真空泵<14（V0306：立式圓筒式設備一覽表表4 吸收工序設備一覽表序號 位號

臺設備名稱 規(guī)格 材質數(shù)1 2 3

第一吸收塔第二吸收塔器4 E0202 1Cr17Ni13Mo4 E0202 1Cr17Ni13MoTi1器 φ500×3550 35T0203第一洗滌塔φ400×55701Cr18Ni9Ti16T0204第二洗滌塔φ400×55701Cr18Ni9Ti17P0201吸收塔循環(huán)液泵Q=35m3/h,N=13Kw1Cr18Ni12MoTi328P0203洗滌液循環(huán)泵Q=2.88m3/h,N=1.5Kw1Cr18Ni9Ti29T0205尾氣洗滌塔φ400×34341Cr18Ni9Ti110E0203洗滌塔冷卻器F=5m2,φ300×16341Cr18Ni9Ti1真空93.3kPa,11P0204真空泵 組合件 1

φ750×7895φ750×7895F=165m2,φ600×3684F=33m2,

1Cr17Ni13MoTi 131Cr17Ni13MoTi 131Cr17Ni13MoTi 1312 V020113 V020214 V0203

洗滌液貯槽液封槽氣液分離器

N=30KwV=2.5m3,φ1200×2250φ133×1750φ650×1100

1Cr18Ni9Ti 2A3 1A3 2表5 精餾工序設備一覽表序號位號設備名稱序號位號設備名稱規(guī)格材質1V0301粗醋酐貯槽V=200m3,鉛φ6200×78612P0301粗醋酐泵Q=4.39m3/h,N=1.5Kw1Cr18Ni12MoTi122V0302

V=1.7m3,鉛 1φ1100×18004

粗醋酐蒸餾塔塔釜

F=20m2,φ2000×2400

1Cr18Ni12MoTi 125

粗醋酐蒸餾塔

φ900×17000 1Cr18Ni12MoTi 12V0303 冷凝回水器E0302

V=0.5m3,φ700×1000F=20m2,φ2000×2400

A3 11Cr18Ni12MoTi 128 T0302 醋酐精餾塔

1Cr18Ni12MoTi 12E0303 V0304 殘渣貯槽

F=22m2,φ400×3430V=4m3,φ1500×3000

1Cr18Ni12MoTi 121Cr18Ni12MoTi 1211 T0303 水洗塔 φ400×3434 1Cr18Ni9Ti 112 V0305

V=0.5m3,φ600×1600

1Cr18Ni12MoTi 1213 P030214 V0306

真空泵分離器

N=10Kwφ600×800

組合件 21Cr18Ni9Ti 1生產條件論述液氨705℃裂化工序主反應CH3COOH CH2CO+H2O操作中控制此反應轉化率在705℃77-80%，若轉化率高，副反應增加，副產物丙酮，一氧化碳，二氧化碳，乙烯，甲烷等明705℃左右為宜。15-25%75-85%，若醋酐濃度過高，乙烯酮不能30℃左右，溫度高，副反應多，溫度低吸收不完全。6：表6控制分析一覽表序號控制項目取樣點控制名稱控制次數(shù)控制標準分析方法分析人1醋酸A0103稀醋酸1次/2h36-40%滴定操作工2粗醋酐濃度A0305循環(huán)液1次/2h85±2%快速法操作工3醋酐濃度A0306醋酐成品1次/2h>98%色譜法分析工4醋酸濃度A0201塔頂醋酸1次/2h>99%色譜法分析工5廢氣濃度A0205廢氣1次/8h色譜法分析工車間布置介紹車間布置設計的一般原則是要適用，經濟，并適當?shù)刈⒁饷烙^，但車間布置必須從生產需要出發(fā)，以滿足工藝生產要求為最終目的。醋酐貯槽，事故貯槽等一些大的容器露天設在車間北側，各種循環(huán)液輸送泵全都安裝在一樓，這樣便于管理和維修；高位槽一般都設在三樓和四樓，以保證溢流高度；精餾工序的換熱器大部分擺放在三樓，這樣可以減少一些不必要的管線；吸收工序的換熱器全都采用立式，可以節(jié)省占地面積，維修也很方便。生產過程中用以反映生產條件控制情況的取樣點大部分都設在一樓，二樓，這樣便于分析控制。車間組成設計表7 車間組織定員（共84人：序號職務人數(shù)序號職務人數(shù)1操作工28(7×4)9工藝員22分析工1010成本核算員13包裝工711安全員14儀表工412辦事員15鉗工413材料員16管工1214主任37焊工415書記18機械師116補缺42.7.1車間管理機構車間生產由車間主任，副主任領導，工藝問題由工藝技術員解決，并設設備技術員，安全員等數(shù)人，采用四班三倒連續(xù)生產制度，年工作日三百三十五天，維修三十天。工序的劃分及相互關系車間按流程先后順序分為裂化工序，吸收工序，精餾工序，回收工序，包裝工序，彼此間按工序前后順序聯(lián)系在一起。操作崗位配置及組織定員由于工序較簡單，所以每個工序亦為每個操作崗位，其車間組織定員見表7。原料消耗定額及產品成本核算原料，輔助原料的消耗定額及年消耗量原料、輔助原料的消耗定額及年消耗量 見表8：表8 原料、輔助原料的消耗定額及年消耗量`序號物質名稱規(guī)格價格消耗定額年耗量1冰醋酸99%5700元/噸1.27噸/噸產品8890噸2磷酸三酯98%7900元/噸3.1公斤/噸產品21700公斤3液氨98%1196.58元/噸3.1公斤/噸產品21700公斤4醋酸乙酯98%7600元/噸8公斤/噸產品56000公斤水，電，汽消耗定額及年消耗量水，電，汽消耗