牛磺酸工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)答辯PPT

匯報(bào)人：指導(dǎo)教師：20000t/a?；撬犴?xiàng)目的工藝設(shè)計(jì)

目錄課題研究的目的和意義設(shè)計(jì)任務(wù)及要求設(shè)計(jì)工藝簡(jiǎn)介生產(chǎn)工藝計(jì)算反應(yīng)器的設(shè)計(jì)三廢的處理一課題研究的目的和意義意義目的?；撬崾鞘澜绻J(rèn)的營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑,近年來(lái)由于人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)需求，促使?；撬崛蛐枨蠹ぴ觥Ｓ捎谏a(chǎn)?；撬岽嬖谝欢ǖ沫h(huán)境污染問題，為促進(jìn)國(guó)內(nèi)工業(yè)化生產(chǎn)，有必要對(duì)牛磺酸的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)進(jìn)行深入研究。隨著人民生活水平的不斷提高和食品工業(yè)的發(fā)展，?；撬岬男枨罅繉⒉粩嘣黾?。因此，充分發(fā)展?；撬嵘a(chǎn)和出口，對(duì)提高國(guó)民生產(chǎn)總值會(huì)有重要意義。二設(shè)計(jì)任務(wù)及要求課題任務(wù)

試設(shè)計(jì)乙醇胺法制備年產(chǎn)20000噸牛磺酸，年工作時(shí)數(shù)為每年7200小時(shí)，產(chǎn)品流量2780kg/h,?；撬岙a(chǎn)品純度為（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）99.5%以上，牛磺酸總收率達(dá)到75%,在經(jīng)濟(jì)上更為合理。課題試設(shè)計(jì)生產(chǎn)方法和工藝流程，物料計(jì)算，熱量衡算，設(shè)備設(shè)計(jì)與選型，車間布置，產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及化工廠污染處理、排放符合國(guó)家環(huán)保的要求。課題任務(wù)的具體要求1.根據(jù)以單乙醇胺為原料，經(jīng)濃硫酸酯化，亞硫酸鈉還原和分離純化得到?；撬岙a(chǎn)品這一流程，設(shè)計(jì)出符合工藝設(shè)計(jì)的生產(chǎn)流程圖；2.利用流程圖，設(shè)計(jì)出合理的關(guān)鍵設(shè)備，能夠滿足工藝設(shè)計(jì)的指標(biāo)需要；3.對(duì)整個(gè)生產(chǎn)進(jìn)行物料計(jì)算，熱量衡算，設(shè)備設(shè)計(jì)與選型，車間布置等符合現(xiàn)實(shí)中安全生產(chǎn)的要求；4.產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及化工廠污染處理、排放符合國(guó)家環(huán)保的要求；仔細(xì)檢查整個(gè)工藝設(shè)計(jì)過(guò)程，并且完成設(shè)計(jì)論文撰寫和修改。三

設(shè)計(jì)工藝簡(jiǎn)介

工

藝

流

程

實(shí)驗(yàn)室酯化和磺化的收率最高分別為98%和85%，總收率83%，但在工業(yè)化生產(chǎn)中所報(bào)道的總收率只有59%，收率不高的主要原因是酯化是可逆反應(yīng)，得到中間產(chǎn)物2-氨基乙基硫酸酯在第二步亞硫酸鈉水溶液中磺化時(shí)，會(huì)發(fā)生逆轉(zhuǎn)，將中間產(chǎn)物水解生成乙醇胺，使收率降低，但酯化-磺化法的后步改進(jìn)、包括雜質(zhì)分離，近年的小試研究中并無(wú)大的突破，故重點(diǎn)從酯化方面設(shè)計(jì)該工藝。四生產(chǎn)工藝計(jì)算

反應(yīng)條件為:進(jìn)料中n(硫酸)/n(乙醇胺)=1.15：1，n(亞硫酸鈉)/n(酯)=1.5:1,反應(yīng)壓力常壓,酯化反應(yīng)溫度80℃,反應(yīng)時(shí)間為6h,乙醇胺轉(zhuǎn)化率為95%，收率為98%，磺化反應(yīng)溫度為104℃，反應(yīng)時(shí)間32h,磺化轉(zhuǎn)化率80%，反應(yīng)總收率為75%。原料（或產(chǎn)物）用量濃硫酸2.484×103L/h亞硫酸鈉6993kg/h乙醇胺2.381×103L/h2-氨基乙基硫酸酯37.00kmol/h?；撬?778kg/h

反應(yīng)原料為乙醇胺（工業(yè)一級(jí)）、濃硫酸（工業(yè)級(jí)），亞硫酸鈉（工業(yè)級(jí)）。

匯總?cè)缦?物質(zhì)摩爾質(zhì)量（g/mol)密度（kg/m3)摩爾濃度（mol/L)乙醇胺（A)611018.016.69濃硫酸（B)981840.018.40亞硫酸鈉（C)1262633.010.45?；撬幔óa(chǎn)物）125--碳酸鈉1062532.02.39酯化反應(yīng)器物料衡算物質(zhì)進(jìn)口出口kmol/hkmol/h濃硫酸

45.707.948乙醇胺39.741.987水037.002-氨基乙基硫酸酯037.00總計(jì)85.4483.935磺化反應(yīng)物料衡算物質(zhì)進(jìn)口出口kmol/hw/%（mol)kmol/hw/%（mol)2-氨基乙基硫酸酯37.007.6900亞硫酸鈉55.511.5425.905.46硫酸鈉0029.66.24牛磺酸0022.654.78水388.4480.76381.0480.39乙醇胺007.401.56硫酸007.401.56總計(jì)480.941473.991電滲析槽物料衡算

濃縮器物料衡算物質(zhì)進(jìn)口（kmol/h)出口(kmol/h)流股流股亞硫酸鈉25.900.00225.898硫酸7.4007.40硫酸鈉29.60.00529.595?；撬?2.6522.310.34水381.04190.1190.94乙醇胺7.25207.40總計(jì)473.99212.417261.593物質(zhì)進(jìn)口（kmol/h)出口(kmol/h)流股1流股2?；撬?2.3122.200.11亞硫酸鈉0.0020.0010.001硫酸鈉0.0050.0010.004水212.4170.76212.657總計(jì)234.73422.692212.772反應(yīng)熱力學(xué)途經(jīng)如下在酯化反應(yīng)中，以乙醇胺為計(jì)算基準(zhǔn)得摩爾生成熱為

?Hm1=-1.687×107kJ/h進(jìn)入反應(yīng)器的物料需要熱為：Q1=2.20×109kJ/h熱損失取4%，則總熱量Q=2.095×109kJ/h=5.82×105kw在磺化反應(yīng)中，以亞硫酸鈉為計(jì)算基準(zhǔn)得

?Hm2=-1.32×107kJ/h進(jìn)入反應(yīng)器的物料帶入熱為:Q4=-8.92×105kJ/h熱損失取4%,則總熱量Q=-9.736×106kJ/h=-2704.4kw

酯化反應(yīng)體積，由

得V=20.11m3

五反應(yīng)器設(shè)計(jì)1.設(shè)備選型

?；撬岬暮铣煞磻?yīng)有濃硫酸、亞硫酸鈉等強(qiáng)腐蝕有害物質(zhì)的參與，由攪拌釜式反應(yīng)器的介紹，攪拌裝置的設(shè)計(jì)與選擇可知，本設(shè)計(jì)反應(yīng)器均選用選用不銹鋼反應(yīng)釜，攪拌器選用漿式攪拌器。2.傳熱方式

被攪拌液體的加熱或冷卻方式有多種，本設(shè)計(jì)采用如下方式：在攪拌槽外部設(shè)置夾套用于冷卻，在反應(yīng)釜外部設(shè)置加熱器用于加熱。（一）反應(yīng)釜釜體設(shè)計(jì)3.釜體DN、PN的確定攪拌槽的有效體積為由V=20.11m3,根據(jù)攪拌槽內(nèi)液體最佳充填高度H等于槽內(nèi)徑D，D=H=5.06m。本設(shè)計(jì)考慮不銹鋼的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)取D1=5.0m,圓整得D1=5000mm因操作壓力均為常壓，查標(biāo)準(zhǔn)得PN=0.25MPa4.釜體筒體壁厚的設(shè)計(jì)由試差法，確定Sn=8mm5.封頭的設(shè)計(jì)

該反應(yīng)釜的封頭采用標(biāo)準(zhǔn)橢球封頭，代號(hào)EHA、標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746—2002。由試差法確定，封頭壁厚Sn=14mm(二)反應(yīng)釜夾套的設(shè)計(jì)1.夾套DN、PN的確定由于采用水加熱，為降低水在夾套內(nèi)的流動(dòng)阻力，夾套內(nèi)徑按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?。篋j=5100m,考慮到5100一般不在取值范圍，故取DN=5200mm由設(shè)備設(shè)計(jì)條件單知，夾套內(nèi)介質(zhì)的工作壓力為常壓,取PN＝0.25MPa2.夾套通體壁厚的設(shè)計(jì)因?yàn)閜w為常壓，對(duì)于碳鋼制造的筒體壁厚取Sn＝8mm，與內(nèi)壁保持一致。3.夾套封頭的設(shè)計(jì)夾套的下封頭選標(biāo)準(zhǔn)橢球型，內(nèi)徑與筒體相同。夾套的上封頭選帶折邊錐形封頭，且半錐角α=45°,壁厚Sn=8mm（三）反應(yīng)釜釜體及夾套的壓力試驗(yàn)1.釜體液壓試驗(yàn)壓力pT=0.225MPa由釜體液壓試驗(yàn)的強(qiáng)度校核，得液壓強(qiáng)度足夠。壓力表的最大量程：P表=2pT=2×0.225=0.45MPa或1.5pT≤P表≤4pT即1.19625MPa≤P表≤3.19MPa,水溫：t≥15℃水中濃度：b≤25mg/L2.夾套液壓試驗(yàn)壓力pT=0.2MPa由夾套的液壓試驗(yàn)的強(qiáng)度校核，得液壓強(qiáng)度足夠。壓力表的量程：P表=2pT=2×0.2=0.4MPa或1.5pT≤P表≤4pT即0.3MPa≤P表≤0.8MPa,水溫≥5℃。（四）反應(yīng)釜附件的選型及尺寸設(shè)計(jì)1.釜體法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：法蘭的設(shè)計(jì)、密封面形式的選型、墊片設(shè)計(jì)、螺栓和螺母的設(shè)計(jì)。法蘭結(jié)構(gòu)尺寸如下圖：公稱直徑mm法蘭螺柱DD1D2D3D4δd規(guī)格數(shù)量5000513050905055504550424823M2036（五）攪拌裝置的選型與尺寸設(shè)計(jì)攪拌軸直徑d=50mm,聯(lián)軸器的型式選用立式夾殼聯(lián)軸節(jié)（D型）。因?yàn)橹睆胶艽?，故采?個(gè)槳葉，每個(gè)槳葉直徑為533mm。攪拌軸長(zhǎng)度L=1400mm,攪拌軸下部分的軸長(zhǎng)為625mm。槳式攪拌槳的結(jié)構(gòu)如下圖：（六）焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)釜體上的主要焊縫結(jié)構(gòu)如下圖：分別為筒體的縱向焊縫、筒體與下封頭的環(huán)向焊縫、進(jìn)料管與封頭的焊縫。夾套上的主要焊縫結(jié)構(gòu)如下圖：（分別是夾套的縱向焊縫、夾套與封頭的橫向焊縫）（七）反應(yīng)釜裝配圖六三廢的處理1.廢水的處理

1.從原料罐出來(lái)兩股物料，一股為含2-氨基乙基硫酸酯的溶液，另一股為溶有乙醇胺等物質(zhì)的無(wú)水乙醇。第二股物料進(jìn)入回收乙醇，將回收乙醇循環(huán)使用，節(jié)省費(fèi)用。2.從電滲析槽出來(lái)兩股物流，其一牛磺酸，其二則為廢水，廢水中成分有Na+、SO42-、SO32-等，將廢水氧化為SO42-、Na+，然后加入氯化鈣溶液，生成硫酸鈣后過(guò)濾，然后廢水達(dá)標(biāo)，即可排放。2.廢水廢渣的處理

本工藝中，僅有2-氨基乙基硫酸酯中和過(guò)程中，生成二氧化碳，對(duì)空氣基本無(wú)危害，必要時(shí)用堿液吸收。本工藝中不產(chǎn)生廢渣，故此項(xiàng)不列入考慮。

致謝

本論文是在xxx老師自始至終無(wú)私的指導(dǎo)下完成的，x老師淵博的學(xué)識(shí)，開闊獨(dú)特的科研思維，