?；撬峁に囋O(shè)計畢業(yè)答辯PPT

匯報人：指導教師：20000t/a?；撬犴椖康墓に囋O(shè)計

目錄課題研究的目的和意義設(shè)計任務(wù)及要求設(shè)計工藝簡介生產(chǎn)工藝計算反應(yīng)器的設(shè)計三廢的處理一課題研究的目的和意義意義目的牛磺酸是世界公認的營養(yǎng)強化劑,近年來由于人們?nèi)找嬖鲩L的營養(yǎng)需求，促使牛磺酸全球需求激增。由于生產(chǎn)牛磺酸存在一定的環(huán)境污染問題，為促進國內(nèi)工業(yè)化生產(chǎn)，有必要對?；撬岬脑O(shè)計和生產(chǎn)進行深入研究。隨著人民生活水平的不斷提高和食品工業(yè)的發(fā)展，牛磺酸的需求量將不斷增加。因此，充分發(fā)展?；撬嵘a(chǎn)和出口，對提高國民生產(chǎn)總值會有重要意義。二設(shè)計任務(wù)及要求課題任務(wù)

試設(shè)計乙醇胺法制備年產(chǎn)20000噸?；撬?，年工作時數(shù)為每年7200小時，產(chǎn)品流量2780kg/h,?；撬岙a(chǎn)品純度為（質(zhì)量分數(shù)）99.5%以上，?；撬峥偸章蔬_到75%,在經(jīng)濟上更為合理。課題試設(shè)計生產(chǎn)方法和工藝流程，物料計算，熱量衡算，設(shè)備設(shè)計與選型，車間布置，產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)濟指標及化工廠污染處理、排放符合國家環(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牛磺酸產(chǎn)品這一流程，設(shè)計出符合工藝設(shè)計的生產(chǎn)流程圖；2.利用流程圖，設(shè)計出合理的關(guān)鍵設(shè)備，能夠滿足工藝設(shè)計的指標需要；3.對整個生產(chǎn)進行物料計算，熱量衡算，設(shè)備設(shè)計與選型，車間布置等符合現(xiàn)實中安全生產(chǎn)的要求；4.產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)濟指標及化工廠污染處理、排放符合國家環(huán)保的要求；仔細檢查整個工藝設(shè)計過程，并且完成設(shè)計論文撰寫和修改。三

設(shè)計工藝簡介

工

藝

流

程

實驗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，會發(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、包括雜質(zhì)分離，近年的小試研究中并無大的突破，故重點從酯化方面設(shè)計該工藝。四生產(chǎn)工藝計算

反應(yīng)條件為:進料中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）、濃硫酸（工業(yè)級），亞硫酸鈉（工業(yè)級）。

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牛磺酸（產(chǎn)物）125--碳酸鈉1062532.02.39酯化反應(yīng)器物料衡算物質(zhì)進口出口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85.4483.935磺化反應(yīng)物料衡算物質(zhì)進口出口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?；撬?022.654.78水388.4480.76381.0480.39乙醇胺007.401.56硫酸007.401.56總計480.941473.991電滲析槽物料衡算

濃縮器物料衡算物質(zhì)進口（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牛磺酸22.6522.310.34水381.04190.1190.94乙醇胺7.25207.40總計473.99212.417261.593物質(zhì)進口（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234.73422.692212.772反應(yīng)熱力學途經(jīng)如下在酯化反應(yīng)中，以乙醇胺為計算基準得摩爾生成熱為

?Hm1=-1.687×107kJ/h進入反應(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，以亞硫酸鈉為計算基準得

?Hm2=-1.32×107kJ/h進入反應(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1.設(shè)備選型

?；撬岬暮铣煞磻?yīng)有濃硫酸、亞硫酸鈉等強腐蝕有害物質(zhì)的參與，由攪拌釜式反應(yīng)器的介紹，攪拌裝置的設(shè)計與選擇可知，本設(shè)計反應(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)計考慮不銹鋼的生產(chǎn)標準取D1=5.0m,圓整得D1=5000mm因操作壓力均為常壓，查標準得PN=0.25MPa4.釜體筒體壁厚的設(shè)計由試差法，確定Sn=8mm5.封頭的設(shè)計

該反應(yīng)釜的封頭采用標準橢球封頭，代號EHA、標準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)的流動阻力，夾套內(nèi)徑按國家標準?。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)計因為pw為常壓，對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)計夾套的下封頭選標準橢球型，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1.釜體液壓試驗壓力pT=0.225MPa由釜體液壓試驗的強度校核，得液壓強度足夠。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.夾套液壓試驗壓力pT=0.2MPa由夾套的液壓試驗的強度校核，得液壓強度足夠。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1.釜體法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計設(shè)計內(nèi)容包括：法蘭的設(shè)計、密封面形式的選型、墊片設(shè)計、螺栓和螺母的設(shè)計。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）。因為直徑很大，故采用3個槳葉，每個槳葉直徑為533mm。攪拌軸長度L=1400mm,攪拌軸下部分的軸長為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)的無水乙醇。第二股物料進入回收乙醇，將回收乙醇循環(huán)使用，節(jié)省費用。2.從電滲析槽出來兩股物流，其一?；撬?，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，生成硫酸鈣后過濾，然后廢水達標，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程中，生成二氧化碳，對空氣基本無危害，必要時用堿液吸收。本工藝中不產(chǎn)生廢渣，故此項不列入考慮。

致謝

本論文是在xxx老師自始至終無私的指導下完成的，x老師淵博的學識，開闊獨特的科研思維，