年产3万吨丁醇丙烯净化及羰基合成车间的初步设计

第一章总论1.1概述意义与作用丁醇是重要的基本有机化工原料。它有三个重要的品种：正丁醇、异丁醇。正丁醇主要用于生产丙烯酸丁酯、邻苯二甲酸二丁酯（DBP）、联二酸二丁酯等酯类产品。前者用于涂料和粘合剂，后者为PVC的增塑剂。用丁醇生产的邻苯二甲酸二丁酯和脂肪族二元酸酯类增塑剂，广泛用于各种塑料和橡胶制品的生产。丁醇是生产丁醛、丁酸、丁胺和醋酸丁酯等有机化合物的原料，可用做树脂、油漆、粘接剂的溶剂及选矿用的消泡剂，也可用做油脂、药物和香料的萃取剂及醇酸树脂涂料的添加剂。国内外现状及发展前景国外发展概况丁醇是随着石油化工、聚乙烯塑料工业的发展和羰基合成工业技术的发展迅速发展起来的。羰基合成反应技术是1938年在德国最先开发成功的，随着在英、美、法、意等国家获得发展。自低压铑法问世以来，该法在丁辛醇工业领域独领风骚，先后转让给9个国家，共建设了23套装置，采用该法生产的丁醛产量超过3.5mt/a,占丁醛总产量的70%。所有新建装置全部采用低压铑法，该法以其技术优势正在逐步淘汰高压铑法。近10年来，随着各国对环境保护认识的提高，烟气脱硫的关键技术有了飞速的发展，尤其是一些经济发达的国家，投入大量人力、财力进行开发并取得显著成效。据有关资料统计，到1998年止，美国投产了相当于装机容量150GW的电厂烟气脱硫装置；德国投产了相当于装机容量30GW的电厂烟气脱硫装置；日本已建成投产大型脱硫装置1400台（套），相当于装机容量39GW。国内发展概况我国的丁醇生产技术在1980年以前主要采用粮食发酵法制丁醇，采用乙醛缩合法制丁烯醛，丁烯醛缩合、加氢制丁醇。由于工艺技术落后，这类的丁醇生产装置已经停产。1976年，吉化公司从德国BASF公司引进50kt/a的高压铹法丁辛醇装置。1982年建成投产。随后，大庆石化总厂，齐鲁石化公司从英国DAVY公司成套引进丁辛醇生产技术，并在1986年，1987年相继投产。（1）1992年北京化工四厂从日本三菱化学公司引进丁醇生产的专利技术及关键设备，于1996年投产1996年齐鲁石化公司在原有装置的基础上，将原来低压羰基合成气相循环法改为液相循环法。在反应器不变的情况下，将产量扩大为原来的1.9倍。1998年吉化公司对原有的BASF高压羰基合成装置进行改造。引进了UCC/DAVY第四代低压液相循环羰基合成技术，在保留了原装置的异构物分离、丁醛缩合、辛烯醛液相加氢、醇的精馏分离等几部分的基础上，另外扩建了一套气相加氢、丁醛缩合、液相加氢、醇精馏分离系统，改造后的装置于2000年8月投产。产品的性质与特点本装置产品为丁醇。丁醇(Butylalcohol)分子式C4H9OH，有四种同分异构体——正丁醇CH3CH2CH2CH2OH，异丁醇(CH3)2CHCH2OH，仲丁醇CH3CH(OH)CH2CH3和叔丁醇(CH3)3COH。均为无色有毒的易燃液体，能溶于多种有机溶剂中。正丁醇(n-Butylalcohol)英文名称1-Butanol。产品理化性质：分子式C4H10;系统命名为1-丁醇。分子量：74.12，熔点-902C,相对密度为0.810g/mol。无色透明液体，沸点117.5C,凝固点-89.5C，闪点36-38C，自然点365C，微溶于水，能与乙醇和乙醚混溶。异丁醇(i-Butylalcohol)产品理化性质：分子式C4H10;系统命名为2-甲基-1-丙醇。分子量:74.12,熔点-108C，相对密度为0.805g/mol。无色透明液体，沸点108.0C，凝固点37.7C，闪点28C，自燃点4266C，易溶于水，乙醇和乙醚。折光率(n20):1.395-1.397。产品的生产方法概述丁醇的生产工艺有两种路线。一种是以乙醛为原料，巴豆醛缩合加氢法；另一种是以丙烯为原料的羰基合成法。由于发酵法及乙醛法工艺流程长，设备腐蚀严重，极不经济，现有装置已基本淘汰。当今丁醇生产的主要方法是以丙烯为原料的羰基合成法。以丙烯为原料的羰基合成法又分为高压钴法、改性铑法、高压铑法和改性铑法。其中改性铑法是当代丁醇合成技术的主流。改性铑法又分为气相循环和液相两种。液相循环改性铑法是当今世界最先进，最广泛使用的丁醇合成技术。高压羰基合成技术是1940年由德国开发成功的，1970年发展到顶峰。该法以钴盐作为催化剂，反应压力为20-30Mpa。中压羰基合成技术是壳牌公司首先采用的。该法采用一种有机膦配位体钻做催化剂。反应温度在104—200C，反应压力为6.5Mpa。低压羰基合成技术是在70年代中期出现的，是丁醇生产技术的一个突破。1976年低压铹法羰基合成丁醛工业装置在波多黎各投产成功。液相循环改性铑法：国外对液相循环改性铑法技术加以发展、改进，形成有特色的专项技术，主要技术代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 有四家公司，具体情况如下：DAVY/DOW联合开发的第二代丙烯铑法低压羰基合成技术—液相循环法。三菱化工开发的铑法低压羰基合成技术。鲁尔公司的羰基合成工艺。BASF的羰基合成工艺。 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 依据首选依据是老师布置的“任务书”—年产三万吨丁醇丙烯净化及羰基合成车间的初步设计。再者依据2010年9月在大庆石化公司毕业实习中得到的全部信息及相关知识。依据学苑出版社出版的《化工 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 设计》。依据大庆石化公司编制的《丁辛醇车间—员工教育培训教材》。厂址选择厂址选择原则厂址选择对于整个设计工作来说，是十分重要的环节。在厂址的选择中，不仅要考虑自然条件还需要顾及原料和成品的供销，运输情况，燃料、水、电、气的供应，劳动后备力量的来源，施工条件，建筑材料的资源等问题。厂址选择应该遵守以下基本原则：根据国家城市或区域要求，坚持工业布局要大分散，小集中的原则，又要考虑到邻近企业的协作关系。坚持调查研究，实事求是的原则对建厂基本条件进行科学分析。贯彻以农业为基础，以工业为指导方针，节约用地，尽量不占或少占农田。注意环境保护，工厂与居住区要满足卫生防护标准，重视对三废处理场地的合理选择，尽量少对生态、自然风景的破坏和影响。地形选择要适合工厂的总面积的布置，并有发展余地，厂址的自然地形坡度要与建筑物的相对布置，运输关系和地面安排等要求相近似本次设计的厂址选择大庆市位于黑龙江省西部、松嫩平原中部。东南距黑龙江省会哈尔滨市150公里，西北距齐齐哈尔市139公里。全市总面积21494平方公里，其中市区5107平方公里。大庆市地处北温带大陆性季风气候区，受蒙古内陆冷空气和海洋暖流季风的影响，总的特点是：冬季寒冷有雪；夏季温热多雨；春、秋季多风。全年无霜期较短。龙凤区位于黑龙江省西部、大庆市东部，是大庆中心城的“三颗星”之一，东部与大庆高新技术产业开发区隔路相望，西邻大庆石油管理局采油二厂、四厂，北靠大庆市人民政府，南与安达市接壤。龙凤区地域广阔，共分龙凤、卧里屯、兴化三个区块。下辖一镇——龙凤镇，面积410平方公里，人口16万，其中，农村人口2.3万，现有耕地面积4.5万亩，草原面积10.3万亩，荒水面积8.8万亩。有“一田三草二水五分荒”之称，极具开发前景。龙凤区交通便利，四通八达。滨洲铁路贯穿全境，与东北、华北铁路网密切相联，沟通着东北和华北腹地，301国道斜穿我区，成为我区与哈尔滨等以南地区、齐齐哈尔等以北地区相互沟通的纽带和桥梁。哈大高速公路的终端就在该区境内，从龙凤出发至省城哈尔滨的行程仅需1个多小时，长途客车可直接通达省内外40多个地市县，区内乡村通车率100％。区内距哈尔滨内河码头仅150公里，距大连港不足1000公里，那里有通往全国各大港口的客运班轮和通往香港、日本、韩国、波斯湾、南非等国家及地区的定期货运班轮；龙凤距哈尔滨、齐齐哈尔两个飞机场只有2个多小时的路程，从那里可飞往香港、东京、汉城等国家和地区，发达的交通已经使龙风成为大庆对外联络的门户卧里屯是以滨洲铁路和跃进大街为主轴，形成南地方、北铁路、东工业、西居住、中间辅以较大面积生态绿地的集中组团式结构。卧里屯具有优越的区域自然地理环境。区域地处松嫩平原，气候属于大陆性气候。黑土泛金，资源极为丰富。地下蕴藏着石油、天然气、土碱、土盐、土硝等自然资源，为发展石油、石油化工提供了得天独厚的自然条件，现在龙凤地区已经成为全国最大的石油化工生产基地之一。通讯设施齐备,中国人民银行、中国银行、中国农业银行、中国建设银行等均有常设办事机构。全区大小商业网点分布广泛。卧里屯邮局、石油管理局东风电话站、石化总厂电话站三大通讯枢纽。全区现已开通6万门程控电话，百人电话拥有量38部。邮政信函、邮政特快专递快捷方便。依据厂址选择原则厂址选在黑龙江省大庆市龙凤区卧里屯镇。设计规模与生产制度设计规模丁醇装置以丙烯，合成气为原料，采用低压羰基合成方法生成正丁醇。丁醇装置设计年运行时间为7562小时，7426小时生产丁醇，剩余136小时为生产切换时间，预计每年进行5次切换，每次平均27小时1.4.2生产制度生产口号为“安全生产，一次完成”。实行“四班三倒制”人员组成如表1-1表1-1羰基缩合车间人员组成人员名称人数倒班制车间主任1八小时工作制班长4四班三倒制醛岗位工人8四班三倒制技术工人2八小时工作制临时工人若干八小时工作制在职工人共计15人，临时工人若干。车间主任白天在车间主持工作，每班由一个班长带领倒班人员进行倒班。原料及产品规格主要原料规格及技术指标表1-2丙烯原料规格及技术指标化学级丙烯丙烯95X10-2mol最低丙烷、甲烷和乙烷5X10-2mol最高乙烯20X10-6mol最高甲基乙炔及丙二烯15X10-6mol最咼氧5X10-6mol最高总硫1xi0-6wt最高C4及C4以上的烃5X10-6mol最高乙炔1X10-6mol最高氢5X10-6mol最高总氯（以HCL计）1x10-6mol最高续表绿油10X10-6wt最高水份20X10-6wt最高醇（以甲醇计）5X10-6wt最高C0+C0215X10-6mol最高进界区状态；液态压力：2.2-2.8MPa.a温度：环境在生产丁醇过程中，原料合成气与丙烯中含有H20、S、02、As和炔烃等杂质，这些杂质容易使催化剂活性降低，甚至中毒失去活性，影响装置的正常生产，必须进行精制脱出丙烯中的微量杂质，保证装置的正常进行。因此工段主要为利用催化剂将微量杂质脱出。催化剂的规格见表1-3。表1-3催化剂规格名称型号规格规格一次用量硫化铂3mm直径挤压成型脱除1121进口：C53-2Pt>0.08X2W合成气（第一层）国产：BC-02-009中的氧5.5m3活性碳5-10目颗粒状脱除合成气1120进口：207ACTC值55-60M0-2中的羰基铁8.5m国产：JB-1水分w10X-2wt和羰基镍浸苛性钠的3-5mm球脱除合成气中1121活性氧化铝Na2O>12x12wt的氨（第一层）进口：ICI-59A12O3（咼表面）4m3国产：T402A12O3（咼表面）其余松密度＞900kg/m3Rh;19-21X0-2wtOXO反应年用量铑催化剂氯化物：w0.1x-2wt催化剂70kgROPAC铁：w0.005XWwt国产：BG-2-007锌：w0.005XWwt三苯基膦白色晶状小片或颗粒OXO反应年用量TPP熔点：78.5-81.5C助催化剂w34000kg三苯基膦>99x10wt钠w5X16wt灰份w100xWwt干燥损失w2.5X-6Wt1.6综合经济技术指标技术经济是人类社会进行物质生产过程是不可以缺少的两方面，任何技术的社会实践都离不开经济；而任何技术的好坏与否，脱离了经济效益的标准都是无法判断的。技术经济是技术生产方面的经济问题，技术经济分析是对不同技术政策、技术 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 、技术措施进行经济效果的评定、论证和预测，力求技术上先进和经济上合理相结合，为确定对发展最有利的技术提供科学依据和最佳方案，也是技术经济分析的基本任务。起根本目的就是是每一项工程，每一个企业都用尽量少的物质消耗生产出更多符合社会需求的合格产品，取得最大的使用价值，从而实现最大经济效益。笔者对建设3万t/a丁醇装置的建厂指标进行了估算，其原料、公用工程需用量如下：表1-4经济指标一览表项目指标丙烯万t4.41氢气（标准态）万m31840合成气（标准态）（H2:CO—1:1）万m34869水t/h1072电万kW•h1596汽t/h18.7总投资亿元8.26年销售收入力兀65247年利税力兀16846年利润力兀12409第二章工艺设计与计算工艺原理净化的合成气与丙烯，在铑催化剂的作用下发生羰基合成反应生成丁醛，反应方程式如下：（1）丙烯醛化生成正丁醛：Rh,TPPCH3CH=CH2+CO+H290~110Oc，1.65MPa-^CH3CH2CH2CHO（2）丙烯醛化生成异丁醛：Rh，TPPCH3CH=CH2+CO+H29°~11oOc，1.65MPa.g'（ch3）2CHCHO上述两个反应，正丁醛是目的产物，而异丁醛是副产物。在选择的反应条件下，正丁醛/异丁醛生成的比率为10:1。工艺路线的选择本设计是年产3万吨丁醇合成气净化及羰基合成车间工艺的初步设计。本设计以净化后的合成气和丙烯为原料，采用低压气相循环改性铑法进行羰基合成反应。2.3.工段工艺流程OXO反应从原料净化工序来的丙烯进料气体，与来自合成气车间的合成气相混合，在OXO反应器进料压力PIC301控制下，有FIC304控制进料流量，进入OXO反应器1103。1103是带搅拌的釜式反应器，内有冷却盘管和进料气体分配器，并装填有Rh/Tpp丁醛的催化剂溶液，在气体分配器以及3401搅拌器的作用下，原料气体以小气泡的形式扩散在催化剂溶液中，并于90-110C,1.65MP.ag条件下，在1103里发生OXO反应生成丁醛。OXO反应是放热反应，反应热通过产品丁醛的蒸发脱除一部分，通过调温水换热脱除一部分。反应温度由TIC305通过冷却盘管的调温水控制。调温水系统是一个闭路循环回路，由调温水泵3202A/B保持循环，输送到1103盘管的调温水温度为55C，从1103盘管出来时温度升到80-90C然后在调温水冷却器1505中由TIC409控制，将调温水冷却到55C后进到调温水缓冲罐1107。1107对调温水介质随反应热的变化日产生的膨胀起一个缓冲作用。反应产品丁醛被循环气体从反应器中汽提出来，经过雾沫分离器1104除去循环气体中夹带的含有催化剂的液滴，去羰基合成循环冷却器1506，将产品丁醛冷凝下来，并将循环气体冷却到40C，然后进入羰基合成产品收集器。jT^n^J32015202J/E黠湖■禺莽披基合成履应誅肿Q良应券攬拌界催化剂传逵泵调盜木烈£_一I3却】J20(2AfB180C,2.6MPa.g,H2:CO=1.08:1同理求得QCO=128333.21kJ/hQH2=132679.76kJ/hQ总=QH2+QCO=128333.21+132679.76=261012.97kJ/h=0.26x106kJ/hOXO反应器：因为反应温度为95r，且已知25r下的反应数据，所以假设如下热力学途径：△H图2-2热力学途径图2-3热力学途径△H1求：CO的Cp-Cp°:1273+-(95+25)TrCO=T/Tc=2=2.51273-140.23PrCO=P/Pc=M=0.4573.5查图得Cp-Cp°=0.11Kcal/(kmol-K)=0.460kJ/(kmol-K)求：CO的Cp°:Cp°=a+bT+cT2(2-4)95°CCp°=6.3424+1.8363X368/103-0.2801X3682/106=6.9803Kcal/(kmol•K)=29.12kJ/(kmol•K)225CCp°=6.3424+1.8363X298/103-0.2801X298/106=6.8647Kcal/(kmol•K)=28.72kJ/(kmol•K)所以Cp.屯(Cp1+Cp2)/2=1/2(29.12+28.72)=28.965kJ/(kmol・K)所以Cp=28.965+0.460=29.425kJ/(kmol•K)求H2的Cp°:2Cp°=a+bT+cT(2-5)表2-11H2的a、b、c的值abX103cX106H26.4241.039-0.0780495CCp°=6.424+1.039X368/103-0.7804X3682/106=6.701Kcal/(kmol•K)=28.048kJ/(kmol•K)225CCp°=6.424+1.039X298/103-0.7804X298/106=6.664Kcal/(kmol•K)=27.895kJ/(kmol•K)所以Cp.屯(Cp1+Cp2)/2=1/2(28.048+27.895)=27.97kJ/(kmol-K)求：H2的Cp-Cp°:1273十-(95+25)TrCO=T/Tc=2=2.51273-140.2316PrCO=P/Pc==0.4573.5查图得Cp-Cp°=0.11Kcal/(kmol-K)=0.460kJ/(kmol-K)求：C3H6的Cp1273+-(95+25)TrCO=T/Tc=2=0.91273+91.8查图得PrCO=P/Pc」6=0.3464.2Cp-Cp°=6Kcal/(kmol•K)=25.104kJ/(kmol•K)Cp°=a+bT+cT2(2-6)abX103cX106C3H62.25345.116-13.74095rCp°2=2.253+45.116X368/103-13.740X3682/100.6=16.996Kcal/(kmol•K)=71.111kJ/(kmol•K)表2-12求Cp°时a、b、c的值25rCp°=2.253+45.116X298/103-13.740X2982/106=13.838Kcal/(kmol•K)=51.898kJ/(kmol•K)所以Cp.屯(Cp1+Cp2)/2=1/2(71.111+51.898)=64.505kJ/(kmol・K)Cp=64.505+25.104=89.609kJ/(kmol•K)H1n-Bal=刀n•Cp.m•(T2-T1)(2-7)=(53.45X29.425+53.45X27.97+53.45X89.609)X(25-95)=-550015.47kJ/hH1i-Bal=刀n•Cp.m•(T2-T1)(2-8)=(5.35X29.425+5.35X27.97+5.35X89.609)X(25-95)=-55056.74kJ/h△H1C3H8=En•Cp.m•(T2-T1)(2-9)=(1.60X27.97+1.60X89.609)X(29-95)=-11506.60kJ/h(2)反应热△H2由于查到的数据为n-Bal和C3H8在25°C,1atm下的生成热，i-Bal查到的数据为20C,1atm下的燃烧热，所以：H298reacn-Bal=X(ni△H298.°f)prod-刀(ni△H298.°f)reactant=△H298.°n-Bal-△H298.°H2-AH298.°C3H6-AH298.°CO=1X(-52.40)-1X(-26.416)-1X(-1.0)-1X4.88=-29.864Kcal/mol=-124950.98kJ/kmolH293reaci-Bal=E(ni△H293.°C)reactant工(ni△H293.°C)prod=△H298.°C3H6+AH298.°CO+AH298.°H2-△H298.°i-Bal=1X(-490.2)-1X(-67.82)-1X(-68.31)-1X(-596.8)=-29.33Kcal/mol=-122716.72kJ/kmolH298reacC3H8=E(ni△H298.°f)prod-E(ni△H298.°f)reactant=△H298.°C3H8-AH298.°H2-△H298.°C3H6=1X(-24.820)-1X(-1.0)-1X4.88=-28.7Kcal/mol=-120080.8kJ/kmol⑶△H3由于n-Bal、i-Bal热容不能直接查到，所以由Rihani-Doraiswamy法查得，如下表表2-13a、b、c、d的值n-Bal官能团abX1024cX10dX1061个CHa-0.60872.1433-0.08520.0011352个-CH2-0.39450.1363-0.01970.0025961个-CHO3.51840.94370.0614-0.006978合计4.19617.3596-0.2632-0.000651所以：Cp°n-Bal=4.1961+7.3596XT/102-0.2632XT2/104-0.000651XT3/106OQ95°CCp°=4.1961+7.3596X368/102-0.2632X3682/104-0.000651X3683/106=28.4675Kcal/(kmol•K)=119.11kJ/(kmol•K)OQ25CCp°=4.1961+7.3596X298/102-0.2632X2982/104-0.000651X2983/106=24.5276Kcal/(kmol•K)=102.62kJ/(kmol•K)Cp.m=(Cp1+Cp2)/2=1/2(119.11+102.62)=110.86kJ/(kmol-K)表2-14a、b、c、d的值i-Bal官能团abX1024cX10dX1062个CHa-0.60872.1433-0.08520.0011351个-CH--3.52323.4158-0.28160.0080151个-CHO3.51840.94370.0614-0.006978合计1.21268.6461-0.39060.003307所以：Cp°i-Bal=1.2126+8.6461XT/102-0.3906XT2/104+0.003307XT3/10695CCp°=1.2126+8.6461X368/102-0.3906X3682/104+0.003307X3683/106=27.7405Kcal/(kmol•K)=116.06kJ/(kmol•K)2325CCp°=1.2126+8.6461X293/102-0.3906X2932/104+0.003307X2933/106=23.2618Kcal/(kmol•K)=97.33kJ/(kmol•K)所以Cp.屯(Cp1+Cp2)/2=1/2(116.06+97.33)=107.05kJ/(kmol-K)求：C3H8的Cp°：Cp°=a+bT+cT2表2-15a、b、c的值aBX103CX106C3H82.41057.195-17.53395°CCp°=2.410+57.195X368/103-17.533X3682/106=21.084Kcal/(kmol•K)=88.22kJ/(kmol•K)25CCp°=2.410+57.195X298/103-17.533X2982/106=17.897Kcal/(kmol•K)=74.88kJ/(kmol•K)所以Cp.屯(Cp1+Cp2)/2=1/2(88.22+74.88)=81.55kJ/(kmolK)所以：△H1n-Bal=刀n•Cp.m•(T2-T1)(2-10)=(53.45X110.865)X(25-95)=414801.40kJ/h△H1i-Bal=刀n•Cp.m•(T2-T1)(2-11)=(5.35X107.05)X(25-95)=40090.225kJ/h△H1C3H8=En•Cp.m•(T2-T1)(2-12)(4)△Hn-Bal=1.60X81.55X(25-95)=9133.6kJ/h△Hn-Bal=△H1+AH2+△H3(2-13)=-550015.47-29.864X53.45+414801.40=-6.80X10kJ/h(2-14)△Hi-Bal=△H1+△H2+△H3=-55056.74-29.33X5.35+40090.225-6=-0.67X10(2-15)△HC3H8=△H1+△H2+△H3=--11506.60-28.7X1.60+9133.6=-0.195X10kJ/h⑸QQ=-6.80X106-0.67X106-0.195X106=-7.67X106kJ/h设计热损失为总热量的5%则=0.05(△H)=0.05X(-7.67X106)=-0.38X106kJ/h由热平衡方程式△H=Q1+Q2所以Q1MH-Q2=-7.67X106-(-0.38X106)=-7.29X106kJ/hQ1为负值，说明反应为放热反应，需要由热载体取出热量，其值为7.29X106kJ/h混合丁醛从1104出来经冷却器1506冷却到40C过程中物料由95E>40C,同理求得Cp.mn-Bal=111.11KJ/hCp.mi-Bal=109.41KJ/hCp.mC3H8=83.015KJ/hCp.mH2=27.99KJ/hQ总=△H=刀n•Cp.m•(T2-T1)(2-16)=(53.45X111.11+5.35X109.41+4.78X83.015+0.08X27.99)X(40-95)6=-0.38X10kJ/h生产丁醇，丁醛与产品生产的速率比都是1:1的，所以nn-BaOH年生产量为:nn-BaOH2250010374.11=303602.75kmol则实际生产n-Bal的量：40.8kmol/h7426所以按照比例向回推算：⑴合成气初始状态为40C,2.6MPa.g下进入系统。经预加热器1519加热到90C,进入1120:11892Q总=144729.39X——=0.32X106kJ/h53.45⑵合成气从1120出来经加热器1520加热到180C，进入1121:TOC\o"1-5"\h\z118926Q总=261012.97X——=0.58X106kJ/h53.450X0羰基合成反应器：6118926Q总=-7.29X10X=16X10kJ/h53.45⑷混合丁醛从1120出来经冷却器1506冷却到40C：6118926Q总=-0.38X10X=0.85X10kJ/h53.45⑸混合丁醛从1120出来经换热器1507升温到80C：6118926Q总=-0.26X106X=0.57X106kJ/h53.45第三章设备选型关键设备的选择釜容积的计算m(3-1)Vh='=4471-19=347.14m3/h12.881-3Cao-CCao(3-2)=-2CA=Cao(1-Xa)1SaYaXa(3-3)Di=4V二(H/D°)取r=H/D0=1.32(3-5)由文献查得-=1min由设计所知，反应为气相反应，装料系数为0.6由设计已知设备台数m=1台由连续反应釜反应容积计算 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 得：Vhn1h347.14-(3-4)V=m=60=9.64m30.6釜的高度与直径的计算设釜的内径为Do,筒体高度为H,高径比为r（即r=H/D0；r一般取1-3之间），在确定了壳体的H/Do;之后，可忽略罐底封头的容积。2jI3D0HD°(H/D°)V=4=4[9]Di=2.103m=2103mm将计算结果圆整为标准直径得D0=2200mm,并于《化工设备设计基础》（天大出版社）查得封头容积为1.54m3直边高度为40mm.V-v=2.145m=2145mm3.1.3釜的壁厚的计算由已知Pc=1.05Pg=1.051.6=1.68MPaD0=2200mmPg=1.6MPa选择筒体材料16MnR,查《化工设备机械基础》，则材料在100C下许用应力=157MPa（初步设计在16〜36mm范围内。焊接接头系数取为局部无损探伤的带垫板的单面对焊接缝，取值为0.80。:PcDo%所以应用公式[10]:dt2[汀-P得(3-6)®二1.68X220021570.8—1.68=14.81mm查得负偏差C1在8〜25mm范围内为0.8mm,腐蚀裕度设为2mm.所以:d=26.93+2=28.93mmn=d+C1+A(3-7)=16.81+0.80+0.39=18mm(圆整值厶=0.39)e=n-C1-C2=18-2-0.8=15.2mm由此可得到圆筒体的最大允许工作压力2二De中6[Pw]=D0e[]t(3-8)215.2220015.21570.8=1.72MPa3.1.4釜的封头计算由=18mm,查得圭寸头直边高度h2=40mm.取Hi/D==0.25得Hi=0.252200=5500mm,计算封头壁厚与筒体壁厚基本相同，所以为焊接方便，取二者一致为18mm。3.2其他设备的选择反应釜的选择搅拌反应釜的工艺要求通常包括反应釜的容积，最大工作压力、工作温度、工作介质、腐蚀情况、传热面积、换热方式、搅拌方式、转速及功率、接口管方位与尺寸的确定等。由于影响搅拌过程的因素极其复杂，因此搅拌器选型的资料也较多，而且各自实验重点不同结论也不尽相同。选型即要考虑搅拌效果，也应考虑动力消耗问题。另外选型时还要考虑简板器的结构。搅拌轴、搅拌器及传动装置的选择1•搅拌轴计算3匹(3-9)从强度考虑，由d=365.09n［］计算轴径:d=365.09322.33x4032=308.4mm从刚度考虑，由d=15374"（吩］计算轴径:(3-10)22.33d=15374/8.0104400.5=317.6mm式中，轴材料选用45号钢，取［t］=30MPa，［9］=0.5o/m,G=8.0x104MPa参考公称轴径系列，取d=320mm。搅拌器的选择［11］根据工艺要求，选用直径1920mm,轴径巾320mm的碳钢制框式搅拌器，标记符号为：搅拌器1920-320,HG5-757-78。电机选择传动效率包括减速器、联轴器和密封装置处的效率。设整个系统的总效率为0.95（一般可根据现场情况类比），则电机效率Pe为：22.33Pe=0.95=23.51KW根据工作环境及与减速器联接的形式，可选用丫90L-4，6V安装形式的电动机。联轴器选择选用立式夹壳联轴器HG5-213-65,标记符号为：联轴器Dg95HG5-213-65.5•机座选择由于搅拌轴轴向力不大，联轴器为夹壳式，故选用J-A形机座。由于减速器轴径为95mm,故选用J-A-95型机座即可。轴圭寸装置为密封可靠，选用单端面小弹簧平衡型机械密封。填料箱根据操作条件选用带衬套及冷却水套铸铁填料箱，标记为：填料箱Pg6,Dg95,HG5-214-81。视镜选用碳钢带颈视镜IPg6,Dg125,JB595-64-3,重6.7公斤。支座的选择因反应釜外有保温层，故选B形悬挂式支座。第四章车间布置设计的原则车间布置设计的原则车间设备布置的原则化工厂的设备的布置，气温比较低的地区有特殊的要求，均将设备布置于室内。一般的情况下：室内和露天的联合布置，在条件许可的情况下，最大限度的实现化工厂的联合露天布置。露天布置有以下的优点：可以节约建筑面积节省基建投资，可以节约土建施工质量，加快基建投资进度。有火灾及爆炸危险性的设备，露天布置可降低耐火等级，降低厂房造价有利于化工厂的生产防火、防爆、还有防毒，对毒性比较大或者剧毒的化工生产除外，对化工厂的扩建，改建具有很大的灵活性。车间设备平面布置的原则车间的平面布置中，厂房的外型有长方形，‘L'型、‘T'型和‘II’型等等。长方形便于平面图的布置，节约用地利于设备的排列，缩短管线，易于交通安排出入口，但是要适应地形要求和生产的需要而选择形状。厂房的柱网布置，根据厂房的结构而定，宜采用筐加结构。在一幢厂房中不宜采用多种柱距，厂房的宽度，生产厂房为了尽可能的利用自然光和通风以及建筑经济上的要求，一般采用单层厂房宽度不宜超过30米，多层的厂房宽度不宜超过24米。进行车间布置时，考虑厂房的安全出入口，一般不少于2个，对防火安全问题必须慎重的考虑。车间设备立面布置原则化工厂的厂房，以工艺流程的需要，设计成单层，多层或者单层和多层两者相结合的形式。工程设计中由于单层厂房建设的费用比较低，所以大多采用单层，但是有时候为了节约用地或者因为建设用地的限制用多层。化工厂房的高度，主要又工艺设备布置的要求所决定。厂房的垂直布置充分利用空间，每层高度取决于设备的高低，安装的位置，检修的要求及安装卫生等条件。有爆炸危险的车间宜用单层，厂房内设置多层的操作台以满足工业设备位差的要求。车间设备布置一般情况可采用室内露天联合布置，在条件许可的情况下，采取有效措施最大限度的采取化工厂的联合露天化布置。设备露天布置有下列优点：增加可用建筑面积，节约建筑投资，节约土建施工工程量，加快基建进度，对于容易爆炸危险性的设备，露天布置可降低厂房耐火等级，降低厂房造价，有利于化工生产的防火、防爆和防毒，对厂房的扩建，改建具有较大的灵活性。第五章环境保护工业“三废”主要是指废气、废水、废渣。“三废”对环境的危害很大，如果不及时地加以处理直接排放，将会对环境造成很大的破坏，因此应予以高度重视。三废的产生情况废气：稳定塔受槽中气相组分通过除沫网排放至燃料气网。废液：1123水洗塔在洗涤后产生的废液。废渣：1120净化槽含有活性碳废催化剂。1121净化槽中含浸苛性钠活性氧化铝，氧化锌等废催化剂。三废处理情况废气的处理方法通常有吸收法和燃烧法。在本设计中用燃烧法，由火炬系统燃烧除掉。废液的处理方法有控