化學反應工程課程設計-年產7800噸乙酸乙酯反應器的設計

銀川能源學院化學反應工程課程設計說明書成績銀川能源學院化學反應工程課程設計題目： 年產7800噸乙酸乙酯反應器的設計學生姓名 楊帥寧 學 號 1410140058 指導教師 劉榮杰 院 系 石油化工學院 專 業(yè) 能源化學工程 年 級 2014級 化學工程教研室制摘 要 乙酸乙酯是一類重要的有機溶劑。純凈的乙酸乙酯是一種無色透明的、具有刺激性氣味的液體，是一類重要的有機化工基本原料，被廣泛用于醋酸纖維、乙基纖維、氯化橡膠、乙烯樹脂、乙酸纖維樹酯、合成橡膠、涂料及油漆等的生產過程中。目前，我國采用傳統(tǒng)的方法制備,即以乙酸和乙醇為原料，濃硫酸為催化劑直接催化合成乙酸乙酯。由于催化劑濃硫酸的使用，反應易生成副產物乙烯，反應應在控制好溫度的同時，一方面加入過量的乙醇，另一方面在反應過程中不斷蒸出生成的產物和水，促進平衡向生成酯的方向移動。關鍵詞：乙酸乙酯；有機溶劑；催化劑；副產物；AbstractEthyl acetate is an important organic solvent. Pure ethyl acetate ,which is a colorless and transparent liquid with a pungent odor, is a kind of important organic solvent and organic chemical raw material, and is widely used for cellulose acetate, ethyl cellulose, chlorinated rubber, vinyl resin, cellulose acetate resin, synthetic rubber, and the production process of paints and varnishes. At present, our country use the traditional method namely using acetic acid and ethanol as raw materials, concentrated sulfuric acid as catalyst to prepare for synthesis of ethyl acetate directly. Due to the use of concentrated sulfuric acid, the reaction is easily to product ethylene as a by-products , so the reaction should be in good control of temperature ,at the same time, add an excess of ethanol on the one hand, and steam out the produced products and water on the other hand, so as to facilitate the balance towards the produce of ester direction . Key Words：Ethyl acetate; Organic solvent; Catalyzer; By-products; 目錄第1章 背景介紹11.1乙酸乙酯的性質與用途11.1.1理化特性11.1.2主要用途11.2國、內外產業(yè)狀況21.2.1國外生產狀況21.2.2國內生產狀況2第2章 工藝設計方案32.1設計條件及任務32.1.1設計條件32.1.2設計任務32.2原料路線確定的原則和依據32.3物料計算及方案選擇42.3.1 間歇進料的計算52.3.2 連續(xù)進料的計算62.4 設計方案的選擇82.5工藝流程圖8第3章 熱量衡算93.1工藝流程93.2熱量衡算總式93.3每摩爾各種物值在不同條件下的值93.4各種氣相物質的參數(shù)103.5每摩爾物質在80下的焓值113.6總能量衡算113.7換熱設計12第4章 反應釜體及夾套的設計計算134.1 筒體和封頭的幾何參數(shù)的確定134.1.1 筒體和封頭的型式134.1.2 筒體和封頭的直徑134.1.3 確定筒體高度H134.1.4 夾套直徑、高度的確定134.2 釜體及夾套厚度的計算144.2.1設備材料144.2.2 內壓設計計算144.2.3 外壓設計計算154.2.4 釜體封頭壁厚計算154.2.5 夾套筒體壁厚設計計算164.2.6 夾套封頭壁厚設計與選擇164.2.7. 反應釜設計參數(shù)164.3 夾套式反應釜附屬裝置的確定164.3.1支座的選定164.3.2 人孔C：174.3.3 進口管選擇174.3.4 進料管計算和選擇174.3.5出料管計算184.3.6 溫度計接管184.3.7 不凝氣體排出管184.3.8 壓料管18第5章攪拌器的選型195.1攪拌槳的尺寸及安裝位置195.2攪拌功率的計算195.3攪拌軸的的初步計算205.3.1攪拌軸直徑的設計205.3.2攪拌抽臨界轉速校核計算215.4聯(lián)軸器的型式及尺寸的設計21第6章反應釜釜體及夾套的壓力試驗216.1釜體的水壓試驗216.1.1水壓試驗壓力的確定216.1.2水壓試驗的強度校核216.1.3壓力表的量程、水溫216.1.4水壓試驗的操作過程216.2夾套的液壓試驗226.2.1水壓試驗壓力的確定226.2.2水壓試驗的強度校核226.2.3壓力表的量程、水溫226.2.4水壓試驗的操作過程22第7章 車間設備布置設計227.1 給排水227.1.1 工廠給水227.1.2 工廠排水237.2污水處理237.3 排渣237.4供電與電訊237.4.1供電237.4.2電信247.5通風及空氣調節(jié)247.5.1 通風及空調設置的原則247.5.2 采暖、通風及空調方案257.6 化驗室257.7 維修257.7.1 機修257.7.2 電修257.7.3 儀表修理257.8 倉庫26第8章 環(huán)境保護設計268.1 主要污染物268.2 設計依據268.3 設計方案268.3.1 工廠綠化268.4 通風及空氣調節(jié)268.4.1通風及空調設置的原則268.4.1采暖、通風及空調方案278.5 廠址選擇原則27第9章 結論與建議279.1 結論279.2 收獲289.3 建議289.3.1 反應方面28參考文獻28致 謝29附 錄30銀川能源學院化學反應工程課程設計說明書第1章 背景介紹1.1 乙酸乙酯的性質與用途1.1.1理化特性乙酸乙酯（ethyl acetate）分子式為CH3COOC2H5，無色易揮發(fā)液體有水果香味，熔點-83.6 ，沸點77.06 ，相對密度0.9003；微溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有機溶劑；與水或乙醇都能生成二元共沸混合物；與水的共沸混合物的沸點70.4，與乙醇的共沸混合物的沸點71.8 ，與水和乙醇還可以形成三元共沸混合物，沸點70.2 。在酸或堿的催化下，易水解成乙酸和乙醇；此外，還可發(fā)生自縮合等反應。1.1.2主要用途乙酸乙酯是應用最廣泛的脂肪酸酯之一，具有優(yōu)良的溶解性能，是一種較好的工業(yè)溶劑，已被廣泛應用于醋酸纖維、乙基纖維、氯化橡膠、乙烯樹脂、乙酸纖維樹脂、合成橡膠等生產，也可用于生產復印機用液體硝基纖維墨水，在紡織工業(yè)中用作清洗劑；在食品工業(yè)中用作特殊改性酒精的香味萃取劑，在香料工業(yè)中是最重要的香料添加劑，可作為調香劑的組分，乙酸乙酯也可用作粘合劑的溶劑，油漆的稀釋劑以及作為制造藥物、染料等的原料。制藥 醋酸乙酯在制藥行業(yè)用作溶劑，主要生產維生素E及一些醫(yī)藥中間體。我國是人口大國，人口凈增長、人口老齡化問題都將增加對醫(yī)藥品的需求量。同時，隨著我國加入世界貿易組織，醫(yī)藥出口量明顯增加?；瘜W原料藥依然是我國醫(yī)藥商品出口的主要品種，產量與出口量快速上升，帶動了醋酸乙酯消費。膠粘劑 膠粘劑的種類繁多，醋酸乙酯主要用于溶劑型膠粘劑，尤其是聚氨酯類膠粘劑。我國從20世紀50年代開始研制和開發(fā)聚氨酯膠粘劑，產量不斷增大。從未來發(fā)展看，我國聚氨酯類膠粘劑的應用領域擴展很快，我國是世界上最大的制鞋國，目前雖有相當部分的制鞋企業(yè)以氯丁膠作為膠粘劑，但氯丁膠盡管有初粘性好、可冷粘、價格較便宜等優(yōu)點，但其不耐增塑劑滲透，必須用苯類有毒溶劑等是其致命弱點，使得氯丁膠已經不適應制鞋工業(yè)的發(fā)展要求，國外的趨勢是逐漸被聚氨酯膠粘劑所代替，歐美等發(fā)達國家80%90%的鞋用膠已經被聚氨酯類膠粘劑占領，國內也呈現(xiàn)這種趨勢。近年來，東北、華北和華中等內地的鞋廠也開始使用，并有不斷擴大的勢頭。另外，聚氨酯膠在建筑、高速公路、飛機跑道嵌縫材料、高層建筑玻璃密封材料等方面的應用也在不斷增長。1.2 國、內外產業(yè)狀況1.2.1國外生產狀況近年來，世界乙酸乙酯的生產能力不斷增加。2001年全球乙酸乙酯的生產能力只有125.0萬噸，2006年生產能力增加到222.0萬噸，2008年生產能力增加到約300.0萬噸，同比增長約15.4%。其中北美地區(qū)的生產能力為26.6萬噸/年，約占世界乙酸乙酯總生產能力的8.89%； 中南美地區(qū)的生產能力為12.0萬噸/年，約占總生產能力的4.0%；西歐地區(qū)的生產能力為35.0萬噸/年， 約占總生產能力的11.7%，亞太地區(qū)的生產能力為215.4萬噸/年，約占總生產能力的71.8%； 世界其他國家和地區(qū)的生產能力為11.0萬噸/年，約占總生產能力的3.7%。2010年醋酸乙酯的產能分布見下圖1。 2010年世界乙酸乙酯產能分布圖11.2.2國內生產狀況近年來，隨著我國化學工業(yè)和醫(yī)藥工業(yè)的快速發(fā)展，乙酸乙酯的生產發(fā)展很快。2003年生產能力只有54.0萬噸，2006年增加到90.0萬噸，2008年進一步增加到約150.0萬噸，2003-2008年產能的年均增長率達到約10.8%。2005 年以前，我國是乙酸乙酯的凈進口國，從2005年以后，隨著我國乙酸乙酯生產能力和產量的大量增加，由凈進口國轉變?yōu)閮舫隹趪?006年我國乙酸乙酯的凈出口量為10.0萬噸，約占國內總產量的15.87%。2008年凈出口量達到18.28萬噸，同比增長41.27%。近兩年，我國乙酸乙酯的進口量逐年減少，2006 年進口量為0.96萬噸，2008年下降到0.11萬噸，同比下降約85.52%。2009年上半年進口量為0.03萬噸，同比減少約57.14%。與此相反，我國醋酸乙酯的出口量卻在逐年增加。2006年出口量超過10.0 萬噸，達到10.94 萬噸，2008年盡管受到全球金融危機的影響，但出口量仍高達18.39萬噸，同比增長34.23%。2009年上半年出口量為8.73萬噸，同比增長0.23%。第2章 工藝設計方案2.1設計條件及任務2.1.1設計條件1、生產規(guī)模：7800噸/年2、生產時間：連續(xù)生產8000小時/年,間歇生產6000小時/年3、物料消耗：按5%計算4、乙酸的轉變化率：60%2.1.2設計任務乙酸乙酯酯化反應的化學式為： 催化劑為濃硫酸，硫酸量為總物料量的1%，乙醇過量，其動力學方程為： -。其中，乙酸：乙醇 = 1：5（摩爾比），反應物料密度為0.85，反應速度常數(shù)k=15.00L/（kmolmin）。2.2原料路線確定的原則和依據乙酸乙酯的合成路線主要有四種，即乙醛縮合法、乙酸酯化法、乙烯加成法和乙醇脫氫法。傳統(tǒng)的乙酸酯化法工藝在國外被逐步淘汰，而大規(guī)模生產裝置主要是乙醛縮合法和乙醇脫氫法，在乙醛原料較豐富的地區(qū)乙醛縮合法裝置得到了廣泛的應用。乙醇脫氧法是近年開發(fā)的新工藝，在乙醇豐富且低成本的地區(qū)得到了推廣。最新的乙酸乙酯生產方法是乙烯加成法。（1）乙酸酯化法乙醇乙酸酯化法是由乙酸和乙醇在硫酸等催化劑作用下直接酯化成乙酸乙酯，常用的催化劑是濃硫酸。該工藝是目前國內廣泛采用的生產工藝，濃硫酸有酸性強、吸水性強、性能穩(wěn)定、價廉等優(yōu)點。用濃硫酸作催化劑，也有其不可克服的缺點，即硫酸對設備的嚴重腐蝕。（2）乙醛縮合法乙醛縮合法是由兩分子乙醛縮合成一分子乙酸乙酯，催化劑為乙醇鋁、氯化鋁及氯化鋅等，反應溫度為010oC。乙醛縮合法優(yōu)點在于反應是在常壓低溫下進行，轉化率和收率高，對設備要求不高，生產成本較酯化法低；缺點是受原料來源限制，僅適宜于乙醛資源豐富的地區(qū)。因催化劑乙醇鋁無法回收，最后通過加水生成氫氧化鋁排放，對環(huán)境有一定污染。（3）乙烯加成法乙烯與乙酸直接加成反應生產乙酸乙酯利用豐富的乙烯原料，原料利用合理，來源廣泛，價格低廉，生產成本較低，且對合成乙酸乙酯具有較高的產率與選擇性，既是一種原子經濟型反應，又是一種環(huán)境友好型反應。缺點是此催化體系對設備腐蝕嚴重，投資成本高。（4）乙醇脫氫法脫氫法反應特點是：反應溫和，各種反應條件變化彈性很大，工藝簡單，容易操作。脫氫法優(yōu)點：生產成本低，每噸乙酯副產氫氣509m3，適用于氫氣有用場合；基本無腐蝕和三廢排放。脫氫法缺點：產品質量不如酯化法，只適用于大規(guī)模連續(xù)生產；技術較復雜，尚未成熟。2.3物料計算及方案選擇表2.1 物料物性參數(shù)名稱密度（80）熔點/oC沸點/oC黏度/mPa.s百分含量乙酸1.04516.71180.4598%乙醇0.810-114.178.30.5298%乙酸乙酯0.894-83.677.20.2598%表2.2 乙酸規(guī)格質量 一級二級外觀 鉑鈷30號，透明液體無懸浮物KMnO4試驗/min 5.0乙酸含量/%99.098.0甲酸含量/%0.150.35乙醛含量/%0.050.10蒸發(fā)殘渣/%0.020.03重金屬(以Pb計)/%0.00020.0005鐵含量/%0.00020.00052.3.1 間歇進料的計算1、 流量的計算乙酸乙酯的流量乙酸乙酯的相對分子質量為88，生產流量為乙酸的流量 乙酸采用工業(yè)二級品（含量98%） 乙醇的流量乙酸：乙醇 =1：5（摩爾比），則乙醇的進料量為=520.34=101.7kmol/h 總物料量流量：=122.04硫酸的流量 總物料的質量流量 硫酸為總流量的1%，則5958.180.01=59.58， 硫酸的流量 = 0.608表2.3 物料進料量表名稱乙酸乙醇濃硫酸流量kmol/h26.44132.20.792、反應體積及反應時間計算當乙醇過量時，反應物料密度為0.85,其反應速率方程-,當反應溫度為80，催化劑為硫酸時，反應速率常數(shù)k=15.00=0.9 m3/(kmol.h)乙酸的初始濃度為 當乙酸轉化率=0.60，反應時間t為 根據經驗取非生時間，則反應體積 因裝料系數(shù)為0.75，故實際體積 要求每釜體積小于5則間歇釜需2個，每釜體積V=4.95圓整，取實際體積。2.3.2 連續(xù)進料的計算1、流量的計算乙酸乙酯的流量 乙酸乙酯的相對分子質量為88，生產流量為乙酸的流量 乙酸采用工業(yè)二級品（含量98%） 乙醇的流量乙酸：乙醇 =1：5（摩爾比），則乙醇的進料量為 =515.25=76.25kmol/h 總物料量流量：=91.5硫酸的流量總物料的質量流量 硫酸為總流量的1%，則4467.170.01=44.67，硫酸的流量= 0.456 表2.4 物料進料量表 .名稱乙酸乙醇濃硫酸流量kmol/h15.2576.250.4562、反應體積及反應時間計算當乙醇過量時，反應物料密度為0.85,其反應速率方程-,當反應溫度為80，催化劑為硫酸時，反應速率常數(shù)k=15.00=0.9 m3/(kmol.h)乙酸的初始濃度為 對于連續(xù)式生產，采用兩釜串聯(lián)，系統(tǒng)為定態(tài)流動。恒容系統(tǒng)，不變 采用兩釜等溫操作，則 解得 所以 實際體積V=2.07 要求每釜體積小于5。所以采用一條的生產線生產即可，即兩釜串聯(lián)。連續(xù)性反應時間 2.4 設計方案的選擇經上述計算可知,間歇釜進料需要5 反應釜2個,而連續(xù)性進料需2個2.0反應釜。根據間歇性和連續(xù)性反應特征比較，間歇進料需2條生產線，連續(xù)性需1條生產線，因此選擇間歇生產比連續(xù)生產要優(yōu)越許多。故而，本次設計將根據兩釜串聯(lián)的的間歇性生產線進行，并以此設計其設備和工藝流程圖。2.5工藝流程圖第3章 熱量衡算3.1工藝流程3.2熱量衡算總式式中：進入反應器物料的能量， ：化學反應熱， ：供給或移走的熱量，有外界向系統(tǒng)供熱為正，有系統(tǒng)向外界移去熱量為負， ：離開反應器物料的熱量，3.3每摩爾各種物值在不同條件下的值對于氣象物質，它的氣相熱容與溫度的函數(shù)由下面這個公式計算：各種液相物質的熱容參數(shù)如下表： 表3.1 液相物質的熱容參數(shù)物質AB10C103D105乙醇-67.44218.4252-7.297261.05524乙酸65.981.4690.15-乙酸乙酯155.942.3697-1.99760.4592水50.81112.12938-0.6039740.0648311由于乙醇和乙酸乙酯的沸點為78.3和77.2，所以：乙醇的值 乙酸乙酯的值 水的值 乙酸的值 3.4各種氣相物質的參數(shù)表3.2 氣相物質的熱容參數(shù)物質AB101C105D108乙醇6.7318422.315286-12.116262.493482乙酸乙酯24.542753.288173-9.9263021.998997乙醇的值 乙酸乙酯的值 3.5每摩爾物質在80下的焓值每摩爾水的焓值每摩爾的乙醇的焓值每摩爾乙酸的焓值每摩爾乙酸乙酯的焓值3.6總能量衡算表3.3 物質進料物質進料出料乙酸20.3048.122乙醇101.789.518乙酸乙酯012.182水012.182 的計算的計算的計算因為：求得：=0，故應是外界向系統(tǒng)供熱。3.7換熱設計換熱采用夾套加熱，設夾套內的過熱水蒸氣由130降到110，溫差為20。第4章 反應釜體及夾套的設計計算4.1 筒體和封頭的幾何參數(shù)的確定4.1.1 筒體和封頭的型式 選擇圓筒體，橢圓形封頭。4.1.2 筒體和封頭的直徑反應物料為液夜相類型，由表H/Di=1.01.4 考慮容器不是很大，故可取H/Di=1.3，即由式 ，則 反應釜內徑的估算值應圓整到公稱直徑DN系列，故可取1700 mm 。封頭取相同內徑。4.1.3 確定筒體高度H表4-1用標準橢球型封頭參數(shù)表公稱直徑 曲面高度 直邊高度 內表面積 溶積（mm） （mm） （mm） （） （）1700 425 40 3.34 0.734當時， 可查得橢圓形封頭的容積為 V封 =0.734m 查得筒體1米高的容積V1米=2.017 m3 取 H = 1880mm 則 H/Di = 1880/17001.106 選取橢圓封頭，其公稱直徑為1700mm，曲面高度為400mm，直邊高度為425mm，容積為0.734 m34.1.4 夾套直徑、高度的確定反應釜是進行化學反應的設備，在化學反應過程中常伴有放熱和吸熱，而且常常先加熱以促進化學反應的進行，一旦反應開始往往又需要冷卻，以調節(jié)溫度維持反應的最佳條件，直到反應完畢又需要散熱。因此，反應釜必須配備有加熱和冷卻的裝置，以利維持最佳的工藝條件，取得最好的反應效果。反應釜的加熱和冷卻有多種方式，除最常用的夾套和蛇管外，還有釜式換熱器和電感應加熱等。其中以夾套和蛇管兩種傳熱方式使用最為廣泛。本設計先采用夾套傳熱，當需要的傳熱面積較大，而夾套傳熱不能滿足時，再采用蛇管傳熱。夾套是在釜體的外側用焊接或法蘭連接的方式裝設各種形狀的鋼結構，使其與釜體外壁形成密閉的空間，在此空間內通入加熱或冷卻介質，可加熱或冷卻反應釜內的物料。夾套的主要結構形式有整體夾套、型鋼夾套、半圓管夾套和蜂窩夾套等，其適用的溫度和壓力不同。本設計采用整體夾套。而整體夾套的形式又包括圓筒形、U型、分段式、全包式夾套，本設計采用U型夾套。 根據筒體的內徑標準，經計算查取，選取DN=1800mm的夾套。夾套封頭也采用橢圓形并與夾套筒體取相同直徑 。 夾套高度H2： ,式中為裝料系數(shù),=0.75,代入上式： 圓整?。?。4.2 釜體及夾套厚度的計算4.2.1設備材料 根據設備的工作條件，可選擇Q235A作為釜體及夾套材料，查得所選材料許用應力為：100 = 113 MPa4.2.2 內壓設計計算根據工作條件，可選取P=0.2MPa為設計內壓。 根據式（10-12）2筒體的設計厚度： 式中：d 圓筒設計厚度，mm ；Di 圓筒內徑 ，mm ；P 內壓設計壓力，MPa ； 焊接接頭系數(shù)，考慮到夾套的焊接取0.8；C2 腐蝕裕量，取 2 mm ；t材料許用應力：100 = 113 MPa 。考慮到鋼板負偏差，初選C1 = 0.6 mm。 所以，內壓計算筒體壁厚：3.88 + 0.6 = 4.48mm4.2.3 外壓設計計算按承受0.25MPa 的外壓設計設筒體的設計壁厚 = 7 mm ，并決定L/Do 、Do/ 之值：Do筒體外徑，Do = Di + 2d =1700 +27 =1714 mm；L 筒體計算長度，L = H2 +h = 1400+425 =1541.6mm（h為封頭的曲面高度），則：L/Do = ，Do/ = 244.8，經查得A = 0.00045，得 B = 65MPa ，則許用外壓為：P = = = 0.265MPa 0.25MPa?？梢?， = 7 mm 滿足0.25MPa外壓穩(wěn)定要求，考慮壁厚附加量C=C1+C2 = 0.6 +2 =2.6 mm 后，筒體壁厚n=+C=7+2.6=9.6 mm ，圓整到標準鋼板規(guī)格,n 取 10 mm 。綜合外壓與內壓的設計計算，釜體的筒體壁厚為10mm，經計算校核，滿足設備安全要求。4.2.4 釜體封頭壁厚計算 按內壓計算：S封 = P = 0.2MPa, Di = 1700mm, = 0.8, t = 113Mpa, C = 0.6+2 = 2.6mm,代入得 因為釜體的筒體S筒釜= 10mm，考慮到封頭與筒體的焊接方便，取封頭與筒體厚度S封頭= 10mm經采用圖解法外壓校核，由于PPT ，外壓穩(wěn)定安全，故用S封筒= 10 mm。 4.2.5 夾套筒體壁厚設計計算筒體的設計厚度： d =+ C2 =+ 2 4.35 mm 考慮到鋼板負偏差，初選C1 = 0.6 mm 故夾套筒體的厚度為4.35+0.6 = 4.95mm，按鋼制容中DN=1800的壁厚最小不得小于6mm，所以夾套筒體的厚度圓整到標準系列取6 mm。經校核，設備穩(wěn)定安全。 4.2.6 夾套封頭壁厚設計與選擇S封夾= S封夾=+2.6 5.1 mm.圓整到規(guī)格鋼板厚度，S封夾 = 6mm，與夾套筒體的壁厚相同，這樣便于焊接。經校核，設備穩(wěn)定安全符合要求。查取到夾套封頭尺寸： 公稱直徑：1800mm，曲面高度：425mm，直邊高度：40mm4.2.7. 反應釜設計參數(shù)表4.1 夾套反應釜的相關參數(shù)項目釜 體夾 套公稱直徑DN/mm17001800公稱壓力PN/MPa0.20.25高度/mm18801400筒體壁厚/mm106封頭壁厚/mm1064.3 夾套式反應釜附屬裝置的確定4.3.1支座的選定 因發(fā)應釜需外加保溫，故選B型懸掛式支座選：支座B4 JB/T 4735-924.3.2 人孔C：選用長圓型回轉蓋快開人孔 人孔PN0.6，400300 JB 579-79-14.3.3 進口管選擇(1） 水蒸氣進口管： 1084，L=200mm，10號鋼 法蘭：PN0.6 DN100 HG 20592-97(2） 冷卻水出口管： 573.5，L=150 mm，無縫鋼管 法蘭：PN0.6 DN50 HG 20592-974.3.4 進料管計算和選擇 (1）乙酸進料管 由，得 管徑 根據管子規(guī)格圓整選用的無縫鋼管，L=150mm 法蘭：PN0.25 DN25 HG 20592-97(2)乙醇醇進料管 由，得 管徑 根據管子規(guī)格圓整選用的無縫鋼管，L=200mm 法蘭：PN0.25 DN50 HG 20592-97(3) 濃硫酸進料管 由，得 管徑 根據管子規(guī)格圓整選用的無縫鋼管，L=100mm 法蘭：PN0.25 DN10 HG 20592-974.3.5出料管計算 出料總質量流量 因密度，則體積流量為 因進料黏度低，選取管道中流速 則管徑 根據規(guī)格選取573.5的無縫鋼管 法蘭：PN0.6 DN50 HG 20592-974.3.6 溫度計接管 452.5，L=100mm，無縫鋼管 法蘭：PN0.25 DN40 HG 20592-974.3.7 不凝氣體排出管 323.5，L=100 mm，無縫鋼管 法蘭：PN0.6 DN25 HG 20592-974.3.8 壓料管 573.5，L=200 mm，無縫鋼管 法蘭：PN0.25 DN50 HG 20592-97第5章攪拌器的選型攪拌設備規(guī)模、操作條件及液體性質覆蓋面非常廣泛，選型時考慮的因素很多，但主要考慮的因素是介質的黏度、攪拌過程的目的和攪拌器能造成的流動形態(tài)。同一攪拌操作可以用多種不同構型的攪拌設備來完成，但不同的實施方案所需的設備投資和功率消耗是不同的，甚至會由成倍的差別。為了經濟高效地達到攪拌的目的，必須對攪拌設備作合理的選擇。根據介質黏度由小到大，各種攪拌器的選用順序是推進式、渦輪式、槳式、錨式和螺帶式。根據攪拌目的選擇攪拌器的類型：均相液體的混合宜選推進式，器循環(huán)量大、耗能低。制乳濁液、懸浮液或固體溶解宜選渦輪式，其循環(huán)量大和剪切強。氣體吸收用圓盤渦輪式最適宜，其流量大、剪切強、氣體平穩(wěn)分散。對結晶過程，小晶粒選渦輪式，大晶粒選槳葉式為宜。根據以上本反應釜選用圓盤式攪拌器。5.1攪拌槳的尺寸及安裝位置葉輪直徑與反應釜的直徑比一般為0.2 0.5，一般取0.38，所以葉輪的直徑，取d=700 mm葉輪據槽底的安裝高度 ；葉輪的葉片寬度，??；葉輪的葉長度；液體的深度；擋板的數(shù)目為4，垂直安裝在槽壁上并從槽壁地延伸液面上，擋板寬度槳葉數(shù)為6，根據放大規(guī)則，葉端速度設為4.3m/s,則攪拌轉速為：5.2攪拌功率的計算采用永田進治公式進行計算：由于數(shù)值很大，處于湍流區(qū)，因此，應該安裝擋板，一小車打旋現(xiàn)象。功率計算需要知到臨界雷諾數(shù)，用代替進行攪拌功率計算?？梢圆楸砩贤牧饕粚恿鞔蟮霓D折點得出。查表知：6.8所以功率：，取5.3攪拌軸的的初步計算5.3.1攪拌軸直徑的設計（1）電機的功率20 ，攪拌軸的轉速120，根據文獻取用材料為1Cr18Ni9Ti ， 40，剪切彈性模量8.1104，許用單位扭轉角1/m。由得：利用截面法得：由 得：=攪拌軸為實心軸，則：= 36.7mm 取40mm（2）攪拌軸剛度的校核：由 剛度校核必須滿足： ，即：=36.2mm所以攪拌軸的直徑取40mm滿足條件。5.3.2攪拌抽臨界轉速校核計算由于反應釜的攪拌軸轉速=120200，故不作臨界轉速校核計算。5.4聯(lián)軸器的型式及尺寸的設計由于選用擺線針齒行星減速機，所以聯(lián)軸器的型式選用立式夾殼聯(lián)軸節(jié)（D型）。標記為：40 HG 2157095。 第6章反應釜釜體及夾套的壓力試驗6.1釜體的水壓試驗 6.1.1水壓試驗壓力的確定6.1.2水壓試驗的強度校核16MnR的屈服極限由所以水壓強度足夠。6.1.3壓力表的量程、水溫壓力表的最大量程：=2=20.55=1.1或1.5PT P表4PT 即0.825MPa P表2.2 ， 水溫5 6.1.4水壓試驗的操作過程操作過程：在保持釜體表面干燥的條件下，首先用水將釜體內的空氣排空，再將水的壓力緩慢升至0.55，保壓不低于30，然后將壓力緩慢降至0.44，保壓足夠長時間，檢查所有焊縫和連接部位有無泄露和明顯的殘留變形。若質量合格，緩慢降壓將釜體內的水排凈，用壓縮空氣吹干釜體。若質量不合格，修補后重新試壓直至合格為止。水壓試驗合格后再做氣壓試驗。6.2夾套的液壓試驗6.2.1水壓試驗壓力的確定且不的小于（p+0.1）=0.35MPa，所以取6.2.2水壓試驗的強度校核屈服極限由于，所以水壓強度足夠。6.2.3壓力表的量程、水溫壓力表的最大量程：P表=2=20.35=0.7或1.5PT P表4PT 即0.525MPa P表1.4 ， 水溫5 6.2.4水壓試驗的操作過程操作過程：在保持釜體表面干燥的條件下，首先用水將釜體內的空氣排空，再將水的壓力緩慢升至0.35，保壓不低于30，然后將壓力緩慢降至0.275，保壓足夠長時間，檢查所有焊縫和連接部位有無泄露和明顯的殘留變形。若質量合格，緩慢降壓將釜體內的水排凈，用壓縮空氣吹干釜體。若質量不合格，修補后重新試壓直至合格為止。水壓試驗合格后再做氣壓試驗。第7章 車間設備布置設計7.1 給排水7.1.1 工廠給水本項目裝置用水設置2個供水系統(tǒng)。即獨立的生產、生活供水系統(tǒng)，消防水系統(tǒng)以及循環(huán)水系統(tǒng)。（1）生產、生活供水系統(tǒng)主要用于生活用水和各生產裝置工藝水、地坪沖洗、循環(huán)水補充水、消防水池補水等。（2）循環(huán)冷卻水系統(tǒng)本項目裝置循環(huán)水用量為117152.8噸/年7.1.2 工廠排水本著清污分流的劃分原則，結合廠外排水條件和滿足環(huán)保要求。廠區(qū)排水系統(tǒng)劃分為：（1）生產污水排水系統(tǒng) 各裝置的生產污水收集后排入污水處理站。（2）生活污水排水系統(tǒng) 全廠生活污水匯集后經化糞池處理后排入廠內污水處理站處理。（3）生產凈下水及雨水排水系統(tǒng) 廠內雨水、生產凈下水及處理后的污水經W10管線收集重力排至工業(yè)園 區(qū)現(xiàn)有管線。7.2污水處理本項目需處理的污水主要來精餾塔廢水及廠區(qū)生活污水和化驗室污水，擬采用活性污泥法進行生化處理。處理流程采用活性污泥法進行生化處理。7.3 排渣工廠排出的廢渣主要為鍋爐煤渣和更換的失活催化劑，煤渣可作為原料出售給當?shù)厮鄰S，失活催化劑由專門廠家進行處理。廢水自行處理排放，主要污染物為乙酸乙酯（24ppm）、乙醇（0.89%）、甘油（痕量）。7.4供電與電訊7.4.1供電1 設計范圍本可行性研究范圍為5044噸/年乙酸乙酯裝置，主要包括：（1）生產裝置：乙酸乙酯合成、加氫、乙酸乙酯精餾、萃取及回收、壓縮、廢水處理等；（2）公用工程設施：鍋爐及供水系統(tǒng)、全廠總變及裝置變配電等。電氣可行性研究為上述內容的供、配電系統(tǒng)設計。2 供電電源本項目用電電源可由附近的電廠提供。3 主要電氣設備材料選型本項目電氣設備材料選型以安全可靠為原則，并考慮操作維護簡單、產品節(jié)能、技術先進、價格合理。7.4.2電信1 電信設施主要內容：本項目電信設施主要主要包括：行政管理電話、生產調度電話、無線通訊、火災自動報警系統(tǒng)等內容。2 電信設施方案（1）行政管理電話為了全廠行政管理和對外聯(lián)絡的需要，考慮用戶數(shù)量和分布情況。在廠前區(qū)辦公室內設一個電話總機站，廠區(qū)內需要行政電話約20門，擬設50門程控電話交換機及其設備一套。（2）生產調度電話由于生產管理機構設置情況，需要生產適度電話約8門，擬設20門程控電話交換機及其配套設備一套，作為全廠調度使用。（3）擴音呼叫/通話系統(tǒng)控制室為了和現(xiàn)場通訊聯(lián)絡，巡回檢查時對通訊的要求，維修和安裝調試有關崗位聯(lián)絡等要求，擬設擴音呼叫/通話系統(tǒng)及其配套設備一套，由5個呼叫通話站組成。（4）無線對講電話在生產聯(lián)系密切的固定或移動崗位，在噪聲較大的環(huán)境，需要頻繁、及時聯(lián)系工作之處，擬設4對無線對講電話機。（5）火災自動報警系統(tǒng)為了防止火災在廠內發(fā)生，能及時報告火災信號，擬在全廠設置一套火災自動報警系統(tǒng)，由火災報警控制器、火災自動探測器、手動報警按鈕、線路等組成。（6）電信電路敷設均采用電信電纜橋架或埋地敷設。7.5通風及空氣調節(jié)7.5.1 通風及空調設置的原則本項目工藝生產裝置介質易燃、易爆、有毒，在有害介質有可能泄漏的房間擬設置通風機械進行強制通風，預防事故的發(fā)生。生產廠房內亦設置通風機械進行強制通風，以改善操作環(huán)境?？刂剖?、化驗室等處有精密儀器的房間，為保證儀表、精密儀器的可靠運行，室內需恒溫恒濕，因此上述房間設置空調?，F(xiàn)場休息小屋由于比較分散，故考慮設置空調。7.5.2 采暖、通風及空調方案本項目采暖熱源采用0.2MPa（G）的蒸汽，冷凝水不回收直接排到下水道?；灧治鍪也捎猛L柜排風，每個通風柜單獨設置一臺風機，風機集中設置在樓頂上。控制室、車間分析用色譜儀室需恒溫恒濕，故設置冷暖兩制式空調進行空氣調節(jié)，現(xiàn)場巡回工休息室設冷暖兩制式空調，用于夏季供冷風，冬季供熱風，保持室內在適應的溫度。7.6 化驗室化驗室負責全廠的原料、產品化驗分析，進行全廠產品的質量管理和檢驗，為各車間化驗室配標準溶液，統(tǒng)一全廠的分析方法，校驗車間的化驗儀器等多項工作。化驗室選用氣相色譜儀進行化學分析。7.7 維修7.7.1 機修設置為車間維修，負責生產裝置的維護、保養(yǎng)及小修、生產裝置的年度中修、事故停車搶修。生產裝置的定期大修部分工作由社會協(xié)作解決。7.7.2 電修為保證全廠電氣設備的安全可靠運行，在廠內設置電修廠房。電修的主要任務是負責全廠電氣設備，包括電力變壓器、高低壓電動機、高地壓配電裝置、控制柜及各種控制設備之元件的正常檢修及試驗；高低壓電力電纜及架空線路的維護、檢修和試驗；電氣儀表、繼電保護裝置以及可控硅、半導體設備和元件的維護、維修及調試。電修的規(guī)模議中小修為主。可視情況對某些設備進行大修、復雜及大型設備的大修可以通過外協(xié)解決。7.7.3 儀表修理計量器具的定期檢驗送當?shù)刂鞴苡嬃坎块T檢驗。儀表修理負荷一次儀表、DCS、PLC及計算機系統(tǒng)備件的維修管理。7.8 倉庫全廠性倉庫共2處，分為全廠材料庫材料庫和化學品庫，分別儲存公用性的金屬材料，機、電、儀備件，建材，保溫、保冷材料，油品，勞保用品，行政辦公用品，大小五金等?；瘜W品、催化劑及油品貯存在化學品庫。 第8章 環(huán)境保護設計8.1 主要污染物廢水、廢氣、 噪聲、固體廢物8.2 設計依據根據中華人民共和國環(huán)境保護法的規(guī)定，本著“消除污染、保護環(huán)境、綜合利用、化害為利”的方針，對經營過程中排出污染物質采取必要處理措施，使其達到規(guī)定排放標準，以實現(xiàn)凈化環(huán)境的目的。本項目涉及的環(huán)境治理工程與生產線設備安臵及配套實施建設同時設計、同時施工、同時建成投入使用。8.3 設計方案8.3.1 工廠綠化本項目根據當?shù)刈匀粭l件，工廠生產特點并結合全廠總平面布置進行綠化設計，廠區(qū)綠化面積約為13。廠前區(qū)為重點綠化、美化區(qū)，設置花壇，種植花卉，輔以草坪。沿工廠圍墻四周、道路兩側及廠內適當?shù)牡攸c種植喬木、灌木、綠籬，為職工生產和生活創(chuàng)造良好的環(huán)境條件，以達到凈化空氣，保護環(huán)境，有益于人體健康的目的。綠化既要保護環(huán)境，防止污染，美化廠容，又不應妨礙生產操作，物料運輸及防火要求。8.4 通風及空氣調節(jié)8.4.1通風及空調設置的原則本項目工藝生產裝置介質易燃、易爆、有毒，在有害介質有可能泄漏的房間擬設置通風機械進行強制通風，預防事故的發(fā)生。生產廠房內亦設置通風機械進行強制通風，以改善操作環(huán)境?？刂剖摇⒒炇业忍幱芯軆x器的房間，為保證儀表、精密儀器的可靠運行，室內需恒溫恒濕，因此上述房間設置空調。現(xiàn)場休息小屋由于比較分散，故考慮設置空調。8.4.1采暖、通風及空調方案本項目采暖熱源采用0.2MPa（G）的蒸汽，冷凝水不回收直接排到下水道?；灧治鍪也捎猛L柜排風，每個通風柜單獨設置一臺風機，風機集中設置在樓頂上?？刂剖?、車間分析用色譜儀室需恒溫恒濕，故設置冷暖兩制式空調進行空氣調節(jié)，現(xiàn)場巡回工休息室設冷暖兩制式空調，用于夏季供冷風，冬季供熱風，保持室內在適應的溫度。8.5 廠址選擇原則(1) 廠址應符合國家工業(yè)布局，城市或地區(qū)的規(guī)劃要求； (2) 廠址宜選在原料、燃料供應和產品銷售便利的地區(qū)； (3) 廠址應靠近水量充足、水質良好的水源地； (4) 廠址應盡可能靠近原有交通線（水運、鐵路、公路），即交通運輸便利地區(qū)； (5) 廠址地區(qū)應具有熱、電的供應； (6) 選址時注意節(jié)約用地，不占用或少占用良田。廠區(qū)的大小、形狀和其條件應滿足工藝流程合理布置的需要，并應有發(fā)展的余地。 (7) 選址得注意當?shù)刈匀画h(huán)境條件，并對工廠投產后可能造成的環(huán)境影響做出預評價； (8) 廠址應避開低于洪水位或在采取措施后仍不能確保不受水淹的地段； (9) 廠址附近應建立生產污水和生活污水的處理裝置； (10) 廠址應不妨礙或不破壞農業(yè)水利工程，就盡量避免拆遷。 第9章 結論與建議9.1 結論這次課程設計，經過兩周時間，已經基本完成。在這次課程設計中遇到的難題，自己也通過各種學習途徑有了解決?？吹竭@份設計書能在預期內順利完成，真的感到十分欣慰。同時，也享有付出就有收獲的喜悅。我相信，努力終會有成果。乙酸乙酯的反應是一個成熟的有機工藝過程。在方案選擇過程中，它很好的將間歇反應和連續(xù)性反應結合起來比較，這樣掌握這部分知識就會更加容易，事實亦正是如此。通過這樣與實際情況聯(lián)系的學習，對以前許多比較抽象理論的理解會更加透徹。9.2 收獲此次課程設計前，