【基于高溫脫水工藝的環(huán)己烯生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)】10000字（論文）

基于高溫脫水工藝的環(huán)己烯生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)摘要環(huán)己烯在化工行業(yè)是一種非常常見且非常重要的有機(jī)物質(zhì)和原材料,它們被廣泛應(yīng)用于大量有機(jī)物質(zhì)和產(chǎn)品的研發(fā)與制備,如氧化環(huán)己烯、六氫苯甲酸、石炭酸、肥酸等。其他在工業(yè)上則還有一些被廣泛應(yīng)用于高辛烷燃料和石油提純劑，還有催化劑催化等；另外也經(jīng)常被合成農(nóng)藥來作為它的中間部分和合成高分子化合物單體。目前我國在工業(yè)上主要使用環(huán)己醇為主要原料來進(jìn)行環(huán)己烯的制造和生產(chǎn),利用脫水法來脫水制得，催化劑的選擇上常使用磷酸或濃硫酸。除此之外甲苯磺酸,和三氯乙酸，高碘酸，二硝基苯甲酸，乙二胺四乙酸等各種固體酸也被用做為催化劑,而這幾個(gè)目前絕大多數(shù)都是由于它們對有著許許多多的缺陷，例如太容易在反應(yīng)過程中發(fā)生副反應(yīng)且對有較高的設(shè)備腐蝕性、碳化嚴(yán)重等。本課題作為工程設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方法則主要以環(huán)己醇為原料，磷酸為催化劑，利用高溫脫水工藝進(jìn)行環(huán)己烯的生產(chǎn)，主要設(shè)計(jì)環(huán)己烯的合成工段，并進(jìn)行了能量衡算、物料衡算以及裝置設(shè)備的選型與計(jì)算，對車間設(shè)備的位置進(jìn)行合理布置，對非工藝部分進(jìn)行了說明，本項(xiàng)目采用的生產(chǎn)方法符合健康、環(huán)保、低耗要求，具有極大的社會效益。關(guān)鍵詞：催化劑；環(huán)己烯；環(huán)己醇；工程設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u32084第1章緒論 521601.1項(xiàng)目概述 5146611.2環(huán)己烯的性質(zhì)、用途及規(guī)格 618521.2.1環(huán)己烯的基本性質(zhì) 6141191.2.2環(huán)己烯的用途 6267221.2.3環(huán)己烯的生產(chǎn)規(guī)格 79833第2章工藝設(shè)計(jì)方案 8310072.1不同催化劑的工藝對比 853292.1.1采用濃硫酸時(shí)工藝 860572.1.2采用濃磷酸時(shí)工藝 864042.1.3采用其他催化劑時(shí) 851792.1.4結(jié)論選擇 935652.2反應(yīng)原理 9254122.3基于ASPEN模擬工藝流程詳述 920136第3章物料衡算 1029232第4章能量衡算 1278534.1能量衡算簡介 12152104.2環(huán)己醇脫水合成環(huán)己烯工段能量衡算 122111第5章設(shè)備選型及一覽表 13234365.1反應(yīng)器設(shè)備設(shè)計(jì)選型 1329305.1.1反應(yīng)器概述 13145435.1.2反應(yīng)器的分類與選擇 1326265.1.3催化劑的選擇 1559435.1.4反應(yīng)器的直徑與高度 156655.1.5設(shè)計(jì)壓力的相關(guān)確定 1618265.1.6反應(yīng)器壁厚 16279485.1.7配套設(shè)施的選擇 16187035.1.8裙座高度 1742475.1.9管口設(shè)計(jì) 17227465.1.10人孔 17210375.2塔設(shè)備設(shè)計(jì)選型 1891675.2.1塔設(shè)備設(shè)計(jì)方法說明 1867285.2.2塔設(shè)計(jì)條件 18184825.2.3塔設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì) 20205145.3換熱器選型設(shè)計(jì) 25292375.4泵設(shè)備設(shè)計(jì)選型 30208685.4.1輸送設(shè)備泵選型舉例：P02 3018802第6章非工藝部分 32114616.1三廢及三廢處理 32152046.1.1廢氣 32225166.1.2廢液 3247216.1.3廢渣 33138576.2安全及安全保護(hù)措施 3316716.2.1主要危害因素 3310596.2.2危險(xiǎn)化學(xué)品及有毒有害物質(zhì)的應(yīng)急防護(hù)措施 337000參考文獻(xiàn) 35緒論項(xiàng)目概述隨著人們不斷的發(fā)展現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，化學(xué)工業(yè)在人類社會中的重要性舉足輕重，現(xiàn)已成為我們生活之中非常重要的一環(huán)，身邊一切都和化工密切相關(guān)，可以說沒有化工就沒有我們現(xiàn)在的社會環(huán)境。其中，環(huán)己烯作為一種重要而較為常見的有機(jī)原料，可用于各種行業(yè)中各種大批量的有機(jī)產(chǎn)品的制備，比如環(huán)氧環(huán)己烷、己二酸、環(huán)己基甲酸、苯酚等有機(jī)物質(zhì)的制備；其他在工業(yè)上則還有一些被廣泛應(yīng)用于高辛烷燃料和石油提純劑，還有催化劑催化等；還有以及對如尼龍6和尼龍66之類的某些化工合成路線的優(yōu)化簡化；另外也經(jīng)常被合成農(nóng)藥來作為它的中間部分和合成高分子化合物單體。目前我國在工業(yè)上主要使用環(huán)己醇為主要原料來進(jìn)行環(huán)己烯的制造和生產(chǎn),利用脫水法來脫水制得，催化劑的選擇上常使用磷酸或濃硫酸。除此之外甲苯磺酸,和三氯乙酸，高碘酸，二硝基苯甲酸，乙二胺四乙酸等各種固體酸也被用做為催化劑。本課題為工程設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)目標(biāo)則主要以環(huán)己醇為原料，濃硫酸或磷酸為催化劑，利用高溫脫水工藝進(jìn)行環(huán)己烯的生產(chǎn)，主要設(shè)計(jì)環(huán)己烯的合成工段，并通過能量衡算、物料衡算以及相關(guān)主要設(shè)備數(shù)據(jù)的計(jì)算，對車間設(shè)備的位置進(jìn)行合理布置，對非工藝部分進(jìn)行了說明，本項(xiàng)目采用的生產(chǎn)方法符合健康、環(huán)保、低耗等要求，具有極大的社會效益。環(huán)己烯的性質(zhì)、用途及規(guī)格環(huán)己烯的基本性質(zhì)環(huán)己烯，是一種不溶于水,而溶于乙醇、醚等有機(jī)溶劑且外觀為無色的有著特殊刺激性氣味的液體。-103.7℃為其熔點(diǎn)，83.0℃是它的沸點(diǎn)，相對密度為：0.81，相對蒸氣密度為：2.8，分子量為82.145，對應(yīng)的摩爾質(zhì)量為82.145g/mol。在38℃時(shí)的飽和蒸氣壓為21.33kPa，標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為-5.355kJ/mol。閃點(diǎn)小于-20℃，引燃溫度約在244℃左右，該物質(zhì)的爆炸下限在1.2%左右。折光率為1.4465。環(huán)己烯的用途環(huán)己烯的生產(chǎn)規(guī)格：環(huán)己烯是是一種不溶于水,而溶于乙醇、醚等有機(jī)溶劑且外觀為無色的有著特殊刺激性氣味的液體。它作為一種重要而較為常見的有機(jī)原料，常常用于各種行業(yè)中各種大批量的有機(jī)產(chǎn)品的制備，比如環(huán)氧環(huán)己烷、己二酸、苯酚、環(huán)己基甲酸等有機(jī)物質(zhì)的制備；其他在工業(yè)上則還有一些被廣泛應(yīng)用于高辛烷燃料和石油提純劑，還有催化劑催化等；還有以及對如尼龍6和尼龍66之類的某些化工合成路線的優(yōu)化簡化；另外也經(jīng)常被合成農(nóng)藥來作為它的中間部分和合成高分子化合物單體。目前我國在工業(yè)上主要使用環(huán)己醇為主要原料來進(jìn)行環(huán)己烯的制造和生產(chǎn),利用脫水法來脫水制得，催化劑的選擇上常使用磷酸或濃硫酸。環(huán)己烯的生產(chǎn)規(guī)格本項(xiàng)目的主要生產(chǎn)的產(chǎn)品為工業(yè)用環(huán)己烯，具體生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)按照國家標(biāo)準(zhǔn)《HG/T4002-2008工業(yè)用環(huán)己烯》中所規(guī)定的的進(jìn)行生產(chǎn)。具體生產(chǎn)規(guī)格如下表所示：表1工業(yè)用環(huán)己烯生產(chǎn)技術(shù)要求項(xiàng)目指標(biāo)優(yōu)等品一等品合格品環(huán)已烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%≥99.097.095.0環(huán)己烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%＜1.01.52.3氯代環(huán)已烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%＜1.01.5苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%＜0.51.02.2色度/Hazen單位(鉑-鈷色號)≤101520水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%≤0.030.050.102合成工段是將反應(yīng)所需的原材料（即環(huán)己醇），通過一定的壓力、溫度、催化劑等手段的作用下，反應(yīng)生成粗制環(huán)己烯，然后送往后續(xù)工段提純，最終的得到所符合生產(chǎn)規(guī)格的合格環(huán)己烯。該合成反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后體積于近似不變的反應(yīng)，同時(shí)可由反應(yīng)的反應(yīng)焓變可得這是一個(gè)吸熱反應(yīng)，是一個(gè)純液相的可逆反應(yīng)。環(huán)己烯有各種各樣的制備方法，我們常用的往往是由環(huán)己醇在一定溫度下，經(jīng)過催化劑的作用脫水生成環(huán)己烯，然后通過精餾等手段進(jìn)行提純，獲得我們所需規(guī)格的環(huán)己烯成品。元浩[1]將不同制備方法做了詳細(xì)的介紹，并在之間進(jìn)行比較與展望，而每種方法都有屬于它的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。陳平[2]通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了橫向?qū)Ρ?，在多種常見的催化劑之間。并對工業(yè)化應(yīng)用前景進(jìn)行思考。 工藝設(shè)計(jì)方案不同催化劑的工藝對比采用濃硫酸時(shí)工藝濃硫酸是一種具有強(qiáng)腐蝕性的高強(qiáng)度的無機(jī)礦物酸，吸水性、強(qiáng)氧化性和脫水性都是它重要的化學(xué)特性。其中一種較為獨(dú)特且重要的是濃硫酸存在脫水性，它是一種化學(xué)特性，可以將化合物按一定比例結(jié)合脫出當(dāng)中的氫和氧，形成水分子。因此常常被用來做脫水反應(yīng)的催化劑。采用濃磷酸時(shí)工藝磷酸是一種三元中強(qiáng)酸，具有酸的通性，也非常的常見，是一種無機(jī)礦物酸，它的電離過程分三步電離。在通常狀態(tài)下將其揮發(fā)與分解都不容易，有一定氧化性是它的特點(diǎn)。是一種重要的工業(yè)原料，也是不少反應(yīng)常見的催化劑之一。王玨[9]等人在硫酸或磷酸催化環(huán)己醇制取環(huán)己烯最佳條件的選擇中，通過控制變量對催化劑中濃硫酸、濃磷酸的組成和用量進(jìn)行研究實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果則表明，（10g環(huán)己醇）當(dāng)采用85%磷酸用作催化劑時(shí)且磷酸用量為3mL時(shí)，反應(yīng)脫水效果最好，產(chǎn)率為67.1%。采用其他催化劑時(shí)其他催化劑包括很多，主要由各種無機(jī)物或有機(jī)物所組成。如鉬磷酸、二氧化鋯、三氯化鐵、氯化亞錫、草酸等等陳平[3]對Hβ沸石催化劑進(jìn)行了細(xì)致探究，并通過一些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比對。李家其[4]等人，詳細(xì)研究了鉬磷酸催化劑的效果，并與其他催化劑之間做了一個(gè)對比。張國華[6]等人，研究二氧化鋯負(fù)載硫酸根作催化劑，通過研究比較實(shí)驗(yàn)，對工藝條件的要求是，首先催化劑用量為反應(yīng)物（為環(huán)己醇）質(zhì)量的10%，反應(yīng)溫度控制在170～180℃，反應(yīng)時(shí)間1h左右。并實(shí)驗(yàn)得出最終收率達(dá)87.4%。劉益林[7]等人在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)己醇制備環(huán)己烯的綠色化研究中，研究了三氯化鐵作催化劑時(shí)，在環(huán)己醇20.0g(即0.20mol)的用量下，通過實(shí)驗(yàn)得出的最佳的反應(yīng)條件是：催化劑的用量為環(huán)己醇的物質(zhì)的量的10%，反應(yīng)時(shí)間為60分鐘，反應(yīng)產(chǎn)率可達(dá)到76%，純度則高達(dá)96%。何峰[8]做了環(huán)己醇制備環(huán)己烯的催化脫水實(shí)驗(yàn)，分別以濃硫酸、濃磷酸、三氯化鐵、氯化亞錫、草酸、濃硫酸+濃磷酸等做催化劑，通過對比，并得出結(jié)論，從產(chǎn)率上來看，催化效果依次為三氯化鐵、濃硫酸+濃磷酸、草酸、氯化亞錫、濃磷酸、濃硫酸。結(jié)論選擇通過上述不同催化劑的特性對比，所以在此工藝中選擇市面上最常用的硫酸或磷酸，但濃硫酸對環(huán)境的污染較大，為了符合確保較為綠色的工藝設(shè)計(jì)，所以本設(shè)計(jì)決定選取了價(jià)格稍較高的濃磷酸來進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。反應(yīng)原理環(huán)己醇脫水生成環(huán)己烯該反應(yīng)在溫度在88℃，反應(yīng)壓力為0.1MPa下進(jìn)行。基于ASPEN模擬工藝流程詳述環(huán)己醇加濃磷酸經(jīng)過換熱器E01加熱后在反應(yīng)器R01中脫水反應(yīng)生成環(huán)己烯，經(jīng)分離器S05分離，部分進(jìn)入下一階段，其余進(jìn)入循環(huán)。再經(jīng)換熱器E02后經(jīng)分離器F02再次分離后進(jìn)入精餾塔T01，排除多余的水。輕組分經(jīng)S12得出高純度環(huán)己烯，其余重組分經(jīng)換熱器E04重新進(jìn)入循環(huán)。物料衡算年運(yùn)行300天，連續(xù)操作，一個(gè)月維修保養(yǎng)。物料衡算進(jìn)行Aspen模擬。環(huán)己醇脫水合成環(huán)己烯工段物料衡算R01物料衡算INOUT流股編號S04S05質(zhì)量流量kg/hr質(zhì)量流量kg/hrC6H12O340.19111.92C6H100.0096228.2771H2O16.66244.93H3PO415.8315.83溫度℃8888壓力bar11氣相分率00總質(zhì)量流率kg/hr35925.5135925.51表3-2F01物料衡算INOUT流股編號S05S06S07質(zhì)量流量kg/hr質(zhì)量流量kg/hr質(zhì)量流量kg/hrC6H12O111.92111.920C6H10228.28228.280H2O244.93228.2816.65H3PO415.830.015815.81溫度℃888888壓力bar111氣相分率0.720.770總質(zhì)量流率kg/hr35925.5134076.301849.2135925.51表33F02物料衡算INOUT流股編號S09S10S11質(zhì)量流量kg/hr質(zhì)量流量kg/hr質(zhì)量流量kg/hrC6H12O111.920.42111.51C6H10228.280.01228.27H2O228.28228.280.006H3PO40.0160.0163.84溫度℃60.171010壓力bar111氣相分率000總質(zhì)量流率kg/hr60.174156.6629919.6560.1734076.31表34T01物料衡算INOUT流股編號S11S12S13質(zhì)量流量kg/hr質(zhì)量流量kg/hr質(zhì)量流量kg/hrC6H12O111.516.41111.51C6H10228.27228.260.009H2O0.0060.0061.33H3PO43.8403.84溫度℃1082.36160.36壓力bar111氣相分率000總質(zhì)量流率kg/hr29919.6518750.3811169.2729919.6529919.65能量衡算能量衡算簡介確定單元操作中能量，及傳遞速率，計(jì)算尺寸，確定消耗量，提供設(shè)備條件，指導(dǎo)反應(yīng)器設(shè)計(jì)和選型，最終計(jì)算出總需求及總費(fèi)用，確定工藝在經(jīng)濟(jì)上的可行性。環(huán)己醇脫水合成環(huán)己烯工段能量衡算表4SEQ表\*ARABIC\s11R01熱量衡算表熱負(fù)荷Gcal/hr5.0761953物流焓變流股名S04S05焓值Gcal/hr-32.88-27.8∑HinGcal/hr-32.88∑HoutGcal/hr-27.8熱量平衡QINOUTERROR5.08-32.88-27.80表4-2T01熱量衡算表 位置冷凝器再沸器Q熱負(fù)荷Gcal/hr-4.976.691.73物流焓變流股名S11S12S13焓值Gcal/hr-11.54-1.55-8.26∑HinGcal/hr-11.54∑HoutGcal/hr-9.81熱量平衡QINOUTERROR1.73-11.54-9.810設(shè)備選型及一覽表反應(yīng)器設(shè)備設(shè)計(jì)選型反應(yīng)器概述化學(xué)反應(yīng)器是可以把經(jīng)原料管輸送而來的原料通過化學(xué)反應(yīng)然后將其轉(zhuǎn)化成為我們所需要的產(chǎn)物的裝置的稱呼，它是化學(xué)工業(yè)運(yùn)輸生產(chǎn)當(dāng)中的關(guān)鍵裝置，以及在其他有關(guān)工業(yè)生產(chǎn)也是頻頻使用。但是由于化學(xué)反應(yīng)五花八門的緣故，更何況機(jī)理各不相同，所以，為了能夠?qū)τ兄煌蟮牟煌磻?yīng)進(jìn)行適應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)與類型也不出所料的擁有著顯而易見的差異。反應(yīng)器的性能是需要根據(jù)實(shí)際的情況而選擇的，在此反應(yīng)是否合適，不單單只直接影響反應(yīng)器當(dāng)中的化學(xué)反應(yīng)，更重要的是還會對反應(yīng)完畢只后對整個(gè)流程的后續(xù)產(chǎn)生影響，如原料的預(yù)處理，產(chǎn)物分離。所以，在我們的反應(yīng)器設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，要多角度多方面的考慮工藝需求。對反應(yīng)器的設(shè)備選型和操作方法進(jìn)行選擇是我們設(shè)計(jì)反應(yīng)器的第一要務(wù)，然后還要根據(jù)反應(yīng)過程和反應(yīng)物料的特點(diǎn)，對工藝所需條件，如加料速度、操作壓力、操作溫度和操作組成及反應(yīng)器的實(shí)際體積進(jìn)行計(jì)算，來對反應(yīng)器加以確定其主要構(gòu)件的尺寸，與此同時(shí)還需要對它的經(jīng)濟(jì)合理性和生態(tài)環(huán)境保護(hù)等方面的要求加以考慮。反應(yīng)器的分類與選擇（1）釜式反應(yīng)器這種類型的反應(yīng)器由于其巨大的靈活性和低成本而被最廣泛地使用。它可以連續(xù)或間歇運(yùn)行。釜式反應(yīng)器的傳熱面積和攪拌方式基本上是固定的。在選擇性設(shè)計(jì)中，如果無法選擇序列化產(chǎn)品，則應(yīng)提出設(shè)備設(shè)計(jì)條件，并執(zhí)行校正過程。釜式反應(yīng)器更加靈活通用，在間歇運(yùn)行中，混合設(shè)計(jì)可使釜內(nèi)溫度均勻，濃度均勻，可以延長反應(yīng)時(shí)間，可以縮短反應(yīng)時(shí)間，可以常規(guī)壓力，增大壓力，降低壓力，而且操作范圍較大。反應(yīng)結(jié)束后后正常出料容易。反應(yīng)釜清洗方便，機(jī)械設(shè)計(jì)也很成熟，在化學(xué)反應(yīng)工程中稱BR反應(yīng)器。（2）固定床反應(yīng)器這種類型的反應(yīng)器主要用于氣固相反應(yīng)。它具有結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行穩(wěn)定，易于控制和連續(xù)性的優(yōu)點(diǎn)?？梢愿鶕?jù)流體的流動特性，對床層輕松簡單的加以調(diào)整床層，包括它床層內(nèi)零件的布局和主要內(nèi)部結(jié)構(gòu)的規(guī)劃設(shè)計(jì)然后加以選擇，而容易地大規(guī)模地制成不同類型的床。它傳熱區(qū)域的設(shè)計(jì)是固定床最大的特點(diǎn)，其可以設(shè)計(jì)的很大，并可以具有更高的氣體流速，傳熱系數(shù)和傳質(zhì)系數(shù)。具有更高的反應(yīng)溫度，即便如此加熱方法也更加靈活多樣以便達(dá)到其所需要的反應(yīng)溫度。（3）流化床反應(yīng)器流化床反應(yīng)器與固定床相比顧名思義，他不但適用于固相反應(yīng)也適用于固液相反應(yīng)，它的特點(diǎn)是在反應(yīng)器內(nèi)存在的顆粒有的大有的小的，這些固體微粒不會處于靜止?fàn)顟B(tài)，而是被反應(yīng)器帶動在流體作用下高速的流動，被帶動從而經(jīng)行劇烈運(yùn)動，運(yùn)動形式更加接近于液體而非固體，所以被稱只為流化床。固體流態(tài)化的介質(zhì)的形態(tài)也也有多種選擇，氣體和液體都可以作為它的介質(zhì)進(jìn)入反應(yīng)器中，所以流化床在近些年來也越來越受到各大設(shè)計(jì)師們的選擇。（4）反應(yīng)器的確定反應(yīng)器的選擇往往與反應(yīng)的特性息息相關(guān)。①物料相態(tài)：反應(yīng)器的選型在很大程度上由物系的相態(tài)所決定，為此我們決定采用釜式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)。②物料腐蝕性：反應(yīng)器的材質(zhì)往往是根據(jù)反應(yīng)物料的腐蝕性所決定的，環(huán)己醇和環(huán)己烯均無較大的腐蝕性，但作為催化劑的硫酸和磷酸有一定的腐蝕性，為此綜合考慮，我們決定選用耐腐蝕材質(zhì)的反應(yīng)釜。③反應(yīng)特征：該反應(yīng)是一個(gè)一級的可逆反應(yīng)，反應(yīng)速率中等。④反應(yīng)熱效應(yīng)：熱效應(yīng)的大小決定反應(yīng)器的傳熱方式、傳熱構(gòu)件的類型和傳熱面積的大小。而環(huán)己醇制備環(huán)己烯這是一個(gè)吸熱的反應(yīng)。⑤反應(yīng)器特征：決定返混和流動狀態(tài)。⑥生產(chǎn)要求：如反應(yīng)壓力、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、選擇性、轉(zhuǎn)化率，壓降、能耗、生產(chǎn)能力等。綜上所述，我們選擇采用釜式反應(yīng)器，因?yàn)樗牟僮鲝椥源?，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定均一，適用性也強(qiáng)，連續(xù)操作時(shí)溫度、濃度方便人們控制，唯一美中不足的是高轉(zhuǎn)化率的時(shí)候，反應(yīng)器體積會較為大型。催化劑的選擇連續(xù)操作釜式反應(yīng)器是連續(xù)生產(chǎn)的，所以我們可以知道，進(jìn)出物料的操作是同時(shí)可以進(jìn)行的，也就是說，在化學(xué)反應(yīng)過程中，既有反應(yīng)物滔滔不絕的向反應(yīng)釜內(nèi)流入，又有生成物滔滔不絕的從中流出，取反應(yīng)的操作空時(shí)為：，則根據(jù)裝料系數(shù)（本釜式反應(yīng)器的裝料系數(shù)f=0.7）定義，反應(yīng)器的實(shí)際體積為：反應(yīng)器的直徑與高度一般攪拌反應(yīng)器的高度與直徑的比值，即在1.2左右。依照常規(guī)，對釜蓋與釜底使用了橢圓形的封頭，而封頭的體積并不包括直邊高度的體積在內(nèi)。在進(jìn)行完前面的工藝計(jì)算，決定了反應(yīng)器的體積之后，由公式計(jì)算圓筒高度與直徑，并對結(jié)果進(jìn)行圓整。則取DN=7200mm高度確定。取H=8640mm，Di=7200mm，封頭高度H，=0.25D=1800mm，筒體高度。設(shè)計(jì)壓力的相關(guān)確定計(jì)算壓力=設(shè)計(jì)壓力+液柱靜壓力設(shè)計(jì)壓力：此處我們?nèi)。阂后w靜壓反應(yīng)器壁厚取壁厚負(fù)偏差C1為0.6mm，腐蝕裕量為C2=2mm向上圓整則厚度為6mm。配套設(shè)施的選擇釜式反應(yīng)器的配套設(shè)施主要有攪拌器、換熱裝置、各種工藝配管等，它們都是釜式反應(yīng)器正常工作的重要設(shè)施。攪拌器攪拌釜式反應(yīng)器的攪拌器是一個(gè)重要的組成部件。而其中攪拌器的使用是對釜式反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)物料進(jìn)行更充分的混合，使其更加均勻，從而達(dá)到強(qiáng)化過程中的傳質(zhì)和傳熱的目的。在我們這個(gè)項(xiàng)目之中，攪拌的目的主要有兩點(diǎn)，一是均相液體的充分混合，二是強(qiáng)化傳熱，該反應(yīng)是一個(gè)吸熱反應(yīng)，強(qiáng)化傳熱有助于熱量獲取，提高反應(yīng)速率。。攪拌器應(yīng)該具備兩個(gè)方面的性能：①產(chǎn)生強(qiáng)大的液體循環(huán)流量；②產(chǎn)生強(qiáng)烈的剪切作用。選擇攪拌器的一般要求是，在功率相同情況下，若是運(yùn)用轉(zhuǎn)速低、直徑大的葉輪，則可以將液體的循環(huán)流量進(jìn)行有效增大，同時(shí)減少讓液體受到的剪切作用，這些結(jié)果對于宏觀混合而言極為有利；反之，假若使用轉(zhuǎn)速高、直徑小的葉輪，則產(chǎn)生的結(jié)果會剛好與之相反。根據(jù)我們的項(xiàng)目需求，綜上考慮，選擇了推進(jìn)式攪拌器。推進(jìn)式攪拌器它的特點(diǎn)主要是在攪拌時(shí)能在反應(yīng)釜內(nèi)使物料充分循環(huán)流動，上下翻騰效果良好，剪切作用較小。換熱裝置換熱裝置我們選擇的是傳熱夾套。它是外置于反應(yīng)器筒體之上的一種容器，全身由鋼板焊接而成，內(nèi)部有密封空間。由反應(yīng)釜的直徑的大小所決定夾套與反應(yīng)器內(nèi)壁的間距，一般取25-100mm之間，夾套的高度取決于傳熱面積，而傳熱面積則有工藝要求所決定。裙座高度因卸料需要，需要安裝安全裙座，裙座高度管口設(shè)計(jì)依據(jù)體積流量為13000m3/h=3.6。流速取3m/s；管口直徑：。圓整后選取DN=1300mm的無縫鋼管。人孔開設(shè)一個(gè)人孔。塔設(shè)備設(shè)計(jì)選型塔設(shè)備設(shè)計(jì)方法說明選用板式塔（篩板塔）作為該項(xiàng)目塔設(shè)備計(jì)算案例分析，運(yùn)用AspenV11對板式塔作設(shè)備計(jì)算。塔設(shè)計(jì)條件流股參數(shù)通過Aspen流程模擬，得到T01進(jìn)出口的流股表數(shù)據(jù)如下圖所示。單位進(jìn)料塔頂出料塔底出料相態(tài)液相液相液相溫度C1082.360137052595160.355224252053壓力bar111摩爾汽相分率000摩爾液相分率111摩爾固相分率000質(zhì)量汽相分率000質(zhì)量液相分率111質(zhì)量固相分率000摩爾焓J/kmol-142183628.827234-28503418.0812631-310025502.512045質(zhì)量焓J/kg-1614688.88600608-346994.585574754-3095329.44852859摩爾熵J/kmol-K-565450.545126138-442150.622227423-638485.202779687質(zhì)量熵J/kg-K-6421.46158690791-5382.64819622733-6374.70799853611摩爾密度kmol/cum9.838512825559799.138096733831178.17623995604673質(zhì)量密度kg/cum866.343645469364750.637048817298818.925075079626焓流量kW-13419.7006389746-1807.29969884132-9603.49314160667平均分子量88.056361853659682.1436969514976100.159129316403摩爾流量kmol/hr339.778374618717228.263112068854111.515262549863C6H12Okmol/hr111.5056363568946.41036998043493E-06111.505629946524C6H10kmol/hr228.266636240467228.2570420703330.00959417013432351H2Okmol/hr0.006063588151250660.006063588151250661.33083111840533E-27H3PO4kmol/hr3.84332044179328E-0503.84332044179329E-05摩爾分率C6H12O0.3281716692006092.80832497302555E-080.999913620762589C6H100.6718103719714860.9999734078867758.60345921710364E-05H2O1.78457153374017E-052.65640299752928E-051.19340715160874E-29H3PO41.13112567746728E-0703.44645239935187E-07質(zhì)量流量kg/hr29919.647505474118750.375902989711169.2716024844體積流量cum/hr34.535542174219224.979283839683613.638942001377塔設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)溫度與設(shè)計(jì)壓力對于T01而言，為0.1MPa。塔頂裝有安全閥，根據(jù)相關(guān)規(guī)定，設(shè)計(jì)壓力應(yīng)大于或等于安全閥的壓力，一般安全閥壓力為正常的1.1倍以內(nèi)。因此取設(shè)計(jì)壓力為P=1.1Pw=0.11Mpa塔頂溫度為10℃，體系最高溫度為160℃左右，設(shè)計(jì)溫度需要比操作溫度高15～30℃，取設(shè)計(jì)溫度為185℃。介質(zhì)名稱及材料選擇本操作階段塔內(nèi)基本只含有環(huán)己醇，環(huán)己烯等無腐蝕性物質(zhì)，故選擇Q345R作為材料。總板數(shù)與加料板的確定由Aspen模擬出的理論板數(shù)為30塊，理論加料板位置為第15塊。塔高計(jì)算1）塔頂空間Hd一般為1.0-1.5m。本設(shè)計(jì)?。篐d=1.5m塔底空間H根據(jù)Aspen的模擬結(jié)果，塔底出料為0.227m3/min，塔徑為2.6m，因此計(jì)算在塔底空間放置液體收集裝置，綜合人孔設(shè)置，強(qiáng)度校核等，取。對塔進(jìn)行分段校核設(shè)備筒體壁厚計(jì)算圓筒計(jì)算厚度：式中：Pc為計(jì)算壓力，在液柱低時(shí)可認(rèn)為與設(shè)計(jì)壓力P近似相等；Di為筒體內(nèi)徑2.6m；σt是材料在設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力，選材為Q345R，為189MPa為焊接系數(shù)0.85；從而取壁厚負(fù)偏差C1為0.7mm，腐蝕裕量C2為2mm因此向上圓整則名義厚度為4.0mm，為方便焊接、制造等。校核后壁厚更改為7mm。封頭設(shè)計(jì)（1）上封頭本設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，材料與筒體相同為Q345R，公稱直徑DN=2600mm，曲面深度=650mm，曲邊高度h1=650mm，直邊高度h2=40mm，封頭高度為計(jì)算厚度：式中：Pc為計(jì)算壓力，對于上封頭可認(rèn)為與設(shè)計(jì)壓力P近似相等；Di為筒體內(nèi)徑2.6m；σt為焊接系數(shù)0.85；從而取壁厚負(fù)偏差C1為0.6mm，腐蝕裕量為C2=2mm。向上圓整則名義厚度為4mm。校核后更改為7mm。（2）下封頭下封頭同理高度0.35m，厚度4mm。校核后更改為7mm。裙座設(shè)計(jì)裙座高度本工藝中選擇圓柱形裙座，材料選擇Q345R，裙座計(jì)算高度如下：(2)裙座厚度其厚度采用經(jīng)驗(yàn)值20mm，同時(shí)裙座開一DN500mm的人孔，并通過SW6校驗(yàn)來校驗(yàn)裙座厚度是否合格。Aspen處理設(shè)計(jì)得塔板間距為0.6米，精餾段塔截面積為2.6米，提餾段塔截面積為2.6米，塔板結(jié)構(gòu)圖如下。輸入篩板塔的參數(shù)對篩板塔進(jìn)行水力學(xué)校核，校核結(jié)果如下。精餾段塔板負(fù)荷圖提餾段塔板負(fù)荷圖全塔水力學(xué)校核對解吸塔進(jìn)行塔徑元整，元整后塔截面積為2.6米，且校核結(jié)果無誤，精餾段塔高為7.8米，提餾段塔高為9米，可得塔總高為16.8米（含底座）。換熱器選型設(shè)計(jì)選擇E01為典型換熱器進(jìn)行選型計(jì)算。首先確定換熱器入口流股狀態(tài)，詳見表5-3-1。表5-3-1換熱器入口流股狀態(tài)表狀態(tài) 溫度25.116065729576℃壓力1bar質(zhì)量流量35925.511419215kg/hr體積流量38.4355376616063cum/hr組成C6H12OC6H10H2OH3PO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%94.80.070.834.3先進(jìn)行捷算法模擬，在Aspen11中，將流股數(shù)據(jù)和換熱目標(biāo)輸入后，運(yùn)行得到初步的結(jié)果。圖5-1E01設(shè)備選型圖5-2輸入冷熱流體基本性質(zhì)換熱器接管設(shè)計(jì)殼程入口：工藝流體體積流量為0.0107m3/s，流速取3m/s。殼程入口接管內(nèi)徑為：根據(jù)GB/T8163-2008無縫鋼管，圓整后得到接管尺寸為Ф68×4，材料為Q345B。殼程出口：工藝流體體積流量為0.0107m3/s，流速取3m/s。殼程出口接管內(nèi)徑為：根據(jù)GB/T8163-2008無縫鋼管，圓整后得到接管尺寸為Ф68×4，材料為Q345B。管程入口：冷卻水體積流量為0.000725m3/s，流速取2m/s管程入口接管內(nèi)徑為：根據(jù)GB/T8163-2008無縫鋼管，圓整后得到接管尺寸為Ф30×4，材料為Q345B。管程出口：冷卻水體積流量為0.000725m3/s，流速取2m/s管程出口接管內(nèi)徑為：根據(jù)GB/T8163-2008無縫鋼管，圓整后得到接管尺寸為Ф30×4，材料為Q345B。將軟件運(yùn)行模式改為評級/檢查，輸入后進(jìn)行校準(zhǔn)。圖5-3換熱型式校核結(jié)果通過,導(dǎo)出規(guī)格表和安裝圖。圖5-4選擇換熱器的類型和定義換熱管的尺寸 圖5-5換熱器布管圖圖5-6規(guī)格書圖5-7規(guī)格書泵設(shè)備設(shè)計(jì)選型輸送設(shè)備泵選型舉例：P02表5-4-1泵P02進(jìn)出口物流入口出口質(zhì)量流量：kg/h2290522905體積流量：cum/h402.46403.61溫度：℃2528圖5-4-2P01基本信息圖5-4-2P01安裝尺寸圖圖5-4-3P01工作曲線非工藝部分三廢及三廢處理廢氣該項(xiàng)目的廢氣主要為環(huán)己烯和環(huán)己醇的蒸汽，可進(jìn)行回收再利用，一般都是以通過冷凝液化等手段，期已減少物料損失。廢液該項(xiàng)目的廢液主要為含有低濃度的環(huán)己醇、環(huán)己烯的廢液，其中包含了一些少量或微量的副反應(yīng)產(chǎn)物，如兩個(gè)環(huán)己醇脫水形成的二環(huán)己基醚、環(huán)己醇酸化后被硫酸脫水反應(yīng)出來的環(huán)己烷、環(huán)己醇與環(huán)己醇自身發(fā)生作用出現(xiàn)的環(huán)己烯醇、環(huán)己醇發(fā)生脫水脫氫生成的苯、環(huán)己醇與環(huán)己烷發(fā)生脫水生成的環(huán)己基環(huán)己烯等，應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)處理并達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)后，再依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行排放或其他處理手段。廢渣該項(xiàng)目為純液相反應(yīng)，理論上不存在廢渣，但由于反應(yīng)釜或進(jìn)口物料等關(guān)系，可能會引入部分不溶性的雜質(zhì)，會隨廢液一同進(jìn)行處理，并按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行處理。安全及安全保護(hù)措施主要危害因素（1）具有燃燒及爆炸危險(xiǎn)性環(huán)己醇和環(huán)己烯均為易燃易爆品，遇到明火或高熱易發(fā)生燃燒或爆炸，其中爆炸性混合物主要由環(huán)己烯的蒸汽與空氣混合形成，并由于其蒸汽比空氣重，會大量擴(kuò)散在較低處，增大爆炸范圍。具有生理毒性環(huán)己醇在空氣中達(dá)到一定的濃度的時(shí)候，對人的眼睛、鼻子、咽喉等敏感部位具有一定刺激性作用，而純液態(tài)的環(huán)己醇則對人體皮膚有刺激性作用，易引發(fā)皮炎。環(huán)己烯具有麻醉作用，還具有刺激性作用，特別是對人的眼睛和皮膚。吸入后易使人產(chǎn)生惡心、頭痛、嘔吐以及神志喪失等不良癥狀（3）電氣設(shè)備的選用在電氣設(shè)備的選取上，假如選取不正確了，就極有可能對生產(chǎn)造成不可預(yù)料的大影響。危險(xiǎn)化學(xué)品及有毒有害物質(zhì)的應(yīng)急防護(hù)措施環(huán)己醇的危險(xiǎn)性與毒性，及其中毒后應(yīng)急處理的方法：表2環(huán)己醇的性質(zhì)與應(yīng)急處理方法對人體健康方面可能的危害：在正常的車間的生產(chǎn)條件下，一般來說，由吸入蒸氣從而導(dǎo)致急性中毒的概率并不大。環(huán)己醇在空氣中的濃度如果有著40mg/m3時(shí)，大概率會對人的眼睛、鼻腔、咽喉會產(chǎn)生明顯的刺激作用。液態(tài)的環(huán)己醇對皮膚有明顯刺激作用，但通過皮膚進(jìn)入體內(nèi)的速率很慢，但接觸還是有大概率引起皮炎。通過口腔食入毒性小。燃爆危險(xiǎn)：環(huán)己醇可燃，具有刺激性。危險(xiǎn)特性：在明火或高熱的情況下可發(fā)生燃燒。氧化劑可與之發(fā)生反應(yīng)。如果是在高熱的情況下，則有極大概率導(dǎo)致容器的內(nèi)部壓力迅速增大，從而使容器有開裂和爆炸的危險(xiǎn)。毒性：中毒。意外中毒現(xiàn)場臨時(shí)處理方法：與人體的眼睛接觸：將眼皮輕輕用手提起，用流動的0.9%生理鹽水或清水進(jìn)行沖洗，之后快速前往醫(yī)院就醫(yī)；與人體的皮膚接觸：立刻脫下粘著環(huán)己醇的服飾，并以大量清水多次徹底對皮膚進(jìn)行沖洗。通過鼻腔吸入體內(nèi)：迅速離開現(xiàn)場，并移動至新鮮空氣之中，若是發(fā)現(xiàn)存在呼吸困難的現(xiàn)象，及時(shí)對人體給輸氧，之后就醫(yī)；通過口腔食入體內(nèi)：如誤食則應(yīng)飲水催吐并立即送往就醫(yī)處治。（2）環(huán)己烯的危險(xiǎn)性與毒性，及其中毒后應(yīng)急處理的方法：表3環(huán)己烯的性質(zhì)與應(yīng)急處理方法對人體健康方面可能的危害：環(huán)己烯具有麻醉作用，對眼和皮膚有刺激性作用。不小心吸入后有較大概率引起人體惡心、嘔吐、頭痛和神志喪失等不良反應(yīng)。對生態(tài)環(huán)境方面可能的危害：對環(huán)境有一定的危害，若是流入水體，對水體大概率造成污染。燃爆危險(xiǎn)：環(huán)己烯極度易燃，具有刺激性。危險(xiǎn)特性：易燃。環(huán)己烯蒸氣與空氣，在一定濃度區(qū)間混合，會產(chǎn)生爆炸性混合物。在高熱或明火的情況下，有著極高概率出現(xiàn)燃燒爆炸等現(xiàn)象。與氧化劑能發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)，從而引起較為嚴(yán)重的燃燒或爆炸。長時(shí)間的放置下，有大概率生成過氧化物，過氧化物具有潛在的爆炸危險(xiǎn)性。環(huán)己烯蒸氣比空氣重，能在較低處發(fā)生擴(kuò)散，從而彌漫到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方