年產(chǎn)10萬噸丙烯酸工藝設(shè)計資料

1、1 引言 1.1 概述 丙烯酸是一種重要的有機化工原料， 主要用于生產(chǎn)丙烯酸酯類， 還可用于生產(chǎn) 高吸水性樹脂、助洗滌劑和水處理劑等，廣泛應(yīng)用于涂料、化纖、紡織、皮革、塑 料、粘合劑、石油開采等各個領(lǐng)域 1 。 20世紀(jì) 20年代末，化學(xué)家 Otto Rohm從 2-氯乙醇制羥基丙腈轉(zhuǎn)而生產(chǎn)丙烯酸， 完成了對丙烯酸工業(yè)化生產(chǎn)工藝的研究 2。1939 年，德國化學(xué)家 Reppe發(fā)明了以乙 炔、一氧化碳和水為原料，用羰基鎳為催化劑合成出丙烯酸。 1969 年，美國聯(lián)碳 公司從英國 BP 公司引進(jìn)丙烯直接氧化經(jīng)丙烯醛生產(chǎn)丙烯酸技術(shù)，并建立工業(yè)化生 產(chǎn)裝置。經(jīng)過多年不斷改進(jìn)，尤其是對丙烯氧化催化劑的改

2、進(jìn)，該法已成為制造丙 烯酸的主導(dǎo)生產(chǎn)方法 3。 1.2 丙烯酸生產(chǎn)工藝技術(shù) 丙烯酸在 20世紀(jì) 30 年代實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)， 其生產(chǎn)方法經(jīng)歷了氰乙醇法、 雷普 (Reppe)法、烯酮法、丙烯腈水解法和丙烯氧化法 4,5 。 1.2.1 氰乙醇法 氰乙醇法是最早工業(yè)化生產(chǎn)丙烯酸及其酯的方法。德國和美國分別在 1927 年 和 1931 年用此方法建成了工業(yè)化裝置。由于反應(yīng)過程會生成各種聚合物，因此丙 烯酸收率較低，僅為 6070%，且氰化物劇毒，嚴(yán)重污染環(huán)境，故采用此法的生產(chǎn) 裝置早在 50 年代就已關(guān)閉。 1.2.2 Reppe 法 20 世紀(jì) 30 年代，德國的 Walter Reppe 博士

3、發(fā)現(xiàn)利用自己發(fā)明的 Reppe反應(yīng)可 以直接從乙炔生產(chǎn)丙烯酸和丙烯酸酯類。 在 60 年代以前，用 Reppe法或改良 Reppe 法生產(chǎn)丙烯酸及其酯的工藝曾占統(tǒng)治地位， 隨著石油化工技術(shù)的開發(fā)和環(huán)境保護(hù)要 求的加強，到 1976 年改良 Reppe法的裝置已全部停產(chǎn)。 1.2.3 烯酮法 以乙酸或丙酮為原料，磷酸三乙酯為催化劑，在 700時裂解生成乙烯酮，然 后與無水甲醛在 AlCl 3或 BF3 催化劑存在下，在 25進(jìn)行氣相反應(yīng)生成 -丙內(nèi)酯， 再與熱的磷酸接觸異構(gòu)化生成丙烯酸。乙烯酮法產(chǎn)品純度高，收率也高，副產(chǎn)物和 第 1 頁 共 35 頁 未反應(yīng)的物料能循環(huán)使用， 適用于連續(xù)生產(chǎn)，

4、但原料乙酸或丙酮價格高且 -丙內(nèi)酯 為致癌物質(zhì)。 1.2.4 丙烯腈水解法 這是法國 Societed Ugin和e美國 Sohio 開發(fā)的工業(yè)制備方法。該法工藝簡單， 反應(yīng)條件溫和，設(shè)備投資不大，可同時生產(chǎn)丙烯酸胺。缺點是污染嚴(yán)重，副產(chǎn)大量 低價值的硫酸銨。 該流程至今只有日本旭化成和英國聯(lián)合膠體仍有運行， 墨西哥的 塞拉納斯裝置已于 1993 年停產(chǎn)。 1.2.5 丙烯氧化法 20世紀(jì) 60年代末，隨著石油化工的高速發(fā)展，丙烯價格日趨便宜，由于高度 活潑、高度選擇性和長使用壽命的催化劑的開發(fā)， 使得丙烯直接氧化制丙烯酸的工 業(yè)化方法為工業(yè)界所接受 6 。丙烯氧化法起初分為一步法和兩步法，但

5、分兩步進(jìn)行 更有助于通過優(yōu)化催化劑的組成和反應(yīng)條件而提高催化劑的選擇性。 所謂丙烯兩步 氧化法是在復(fù)合金屬氧化物催化劑存在下， 經(jīng)空氣氧化先生成丙烯醛， 再進(jìn)一步催 化氧化成丙烯酸 7,8 。 丙烯酸的工業(yè)生產(chǎn)方法主要為丙烯兩步氧化法。工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的技術(shù)主要 有：美國索亥俄 (Sohio)技術(shù)、日本觸媒技術(shù)、日本三菱油化技術(shù)、日本化藥技術(shù)、 德國 BASF 技術(shù) 9。 (1)美國索亥俄 ( Sohio) 技術(shù) 60 年代末 70 年代初在美國和日本具有一定的市場。 Sohio 技術(shù)的特點是丙烯 氧化采用兩臺反應(yīng)器串聯(lián)操作， 吸收塔頂出來的廢氣不循環(huán)； 廢氣中未反應(yīng)的丙烯 不回收；催化劑壽命為

6、 2 年。 (2)日本觸媒化學(xué) (NSKK) 技術(shù) 日本觸媒公司是世界上首先實現(xiàn)工業(yè)二步法生產(chǎn)丙烯酸的廠家。 其催化劑為中 空圓柱狀，其形狀增加了幾何外表面，轉(zhuǎn)化率得到提高的同時，也提高了生成物自 催化劑微孔中擴(kuò)散出來的路徑， 減少了深度氧化， 因而提高了產(chǎn)物的單程收率及選 擇性，同時降低了熱點，減少了床層阻力，使催化劑的壽命得以延長。其工藝特點 是在 Mo-Bi 系催化劑中加入了元素 Co，從而提高了丙烯醛的選擇性和單程收率； 采用廢氣催化焚燒爐，不需消耗燃料氣。 3)日本三菱油化 (MPCL) 技術(shù) 第 2 頁 共 35 頁 日本三菱石油化學(xué)公司公司對其原來的工藝和催化劑不斷研究和改進(jìn)，

7、改進(jìn)后 的催化劑可適應(yīng)比日本觸媒公司二段催化劑更低的反應(yīng)溫度，活性高、選擇性高、 壽命也長。 其工藝特點是以高濃度丙烯為原料， 丙烯酸單程收率高于 87%，未反應(yīng) 的丙烯或丙烯醛不循環(huán)使用。 兩臺串聯(lián)的固定床反應(yīng)器中分別采用 Mo-Bi 系、Mo-V 系氧化物為催化劑，壽命均為 6 年。 （4）日本化藥技術(shù) 采用的催化劑為涂裹型催化劑，形狀規(guī)則，利于裝填，機械強度較好，目的產(chǎn) 物選擇性好。缺點是反應(yīng)熱點溫度較高，如果飛溫容易燒壞催化劑。丙烯氧化制丙 烯醛采用 Mo 、Bi 、Ni 、Co、Fe 系催化劑，丙烯醛氧化制丙烯酸采用 Mo、V、Cu、 Sb 系催化劑 10。反應(yīng)器均為固定床列管式反應(yīng)

8、器。主要應(yīng)用在上海華誼、江蘇裕 廊和蘭州石化等部分裝置上。 （5）德國巴斯夫 （BASF） 技術(shù) 巴斯夫的丙烯酸生產(chǎn)裝置是目前世界上單系列裝置中規(guī)模最大的， 其技術(shù)也是 采用固定床二步氧化法。丙烯氧化用 Mo-Bi 系或 Mo-Co 系催化劑，丙烯醛的單程 收率為 80%左右；丙烯醛進(jìn)一步催化氧化用 Mo、W、V 、Fe 系催化劑，丙烯酸單 程收率高于 90%11。其技術(shù)特點為： 丙烯氧化反應(yīng)氣不用水吸收， 而是用一種高沸 點有機溶劑作為吸收劑；丙烯氧化反應(yīng)循環(huán)氣體中不用水蒸汽，而是用氮氣，可減 少廢水的生成。 1.3 丙烯酸工業(yè)生產(chǎn)概況 20世紀(jì)90年代，丙烯酸系單體面臨一個擴(kuò)展的熱潮，隨著

9、聚丙烯酸型超吸收劑 和家用洗滌劑增量劑的開發(fā)和普及， 在世界上形成了一個投資興建丙烯酸及酯單體 裝置的熱潮。由于其品種繁多、用途廣泛、產(chǎn)品附加值高等優(yōu)點，現(xiàn)在已形成了獨 立的丙烯酸化工體系 12 。 1.3.1 國外工業(yè)生產(chǎn)概況 目前，世界上的丙烯酸生產(chǎn)裝置已有 93%以上采用丙烯二步氧化法。在吸收、 開發(fā)和推廣丙烯氣相氧化方面， 日本是世界上做出最大貢獻(xiàn)的國家， 尤其是日本觸 媒化學(xué)公司和日本三菱化學(xué)公司，他們所采用的方法比較先進(jìn)，更有競爭力，因此 目前國外新建丙烯酸裝置大多引進(jìn)它們的技術(shù)， 世界上大約 80%的丙烯酸生產(chǎn)裝置 采用了日本的技術(shù) 13 。沿用其它生產(chǎn)方法較為有名的公司， 僅有

10、 BASF 在德國的一 第 3 頁 共 35 頁 套由一氧化碳乙炔路線的改良 Reppe法裝置 世界上丙烯酸的生產(chǎn)主要集中在美國、西歐和日本。就總的生產(chǎn)能力來講， BASF、Rohm&Hass、Celanese 和日本觸媒化學(xué)公司四大生產(chǎn)商就占 66%。BASF 以丙烯酸的生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)量位居世界丙烯酸工業(yè)首位，在歐洲丙烯酸生產(chǎn)能力達(dá) 42萬噸/年。在東南亞， BASF 與馬來西亞的 Petronas合作建設(shè)的一套 16萬噸/年丙 烯酸裝置已于 2000 年投產(chǎn)。在歐洲， Rohm&Hass 公司與德國 Stockhausen GmbH 組成全球性的丙烯酸產(chǎn)品伙伴關(guān)系， 2006 年其丙烯酸的生

11、產(chǎn)能力可達(dá) 33 萬噸 /年 14。Celanese是世界上第三大丙烯酸的生產(chǎn)者，在美國德克薩斯州的ClearLake 有 27.2萬噸/年丙烯酸裝置，并于 2001年在此地增加丙烯酸能力 8萬噸/年。日本觸媒 化學(xué)公司的丙烯酸最大的裝置是在日本姬路有 22 萬噸/年丙烯酸。在印度尼西亞與 Tripolyta 合資建設(shè)的一套 6 萬噸/年的丙烯酸裝置已于 1999年投產(chǎn)。在美國德克薩 斯州的 Bay Port 與法國 Elf Atochem 公司合資建設(shè)的一套 12 萬噸 /年丙烯酸裝置在 2001年投產(chǎn)，其丙烯酸及其酯的生產(chǎn)能力達(dá)到 53.5 萬噸/年15 。 1.3.2 國內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀

12、我國丙烯酸的工業(yè)化生產(chǎn)起步于 20世紀(jì) 50年代，上海珊瑚化工廠對氯乙醇和 丙烯酸水解法生產(chǎn)丙烯酸工藝進(jìn)行了研究。 60 年代初，丙烯酸水解法幾乎成為國 內(nèi)唯一的生產(chǎn)方法，規(guī)模小、品種少，蘭州化學(xué)公司建成第一套500 噸 /年丙烯氧 化法的恒產(chǎn)丙烯酸的中試裝置，當(dāng)時全國產(chǎn)量最多的年份也僅為 3500 噸，品種僅 限于丙烯酸和丙烯酸甲酯 16。我國大規(guī)模生產(chǎn)丙烯酸始于 20世紀(jì) 70 年代末期，1978 年，北京東方化工廠首次從日本觸媒化學(xué)公司引進(jìn)全套以丙烯二步氧化法工藝生產(chǎn) 丙烯酸的裝置， 1984 年建成投產(chǎn)丙烯酸 2.05 萬噸/年17 。 20 世紀(jì) 90 年代初以來，國內(nèi)丙烯酸供需缺口

13、逐年增大，中國丙烯酸市場的巨 大潛力和良好發(fā)展前景，提高了國內(nèi)外投資者建設(shè)丙烯酸項目的積極性。 1992 年， 吉林石化從日本三菱化學(xué)公司引進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)， 建成投產(chǎn)設(shè)計能力 2.72 萬噸/年；1994 年，上海華誼丙烯酸有限公司亦從日本三菱化學(xué)公司引進(jìn)全套裝置， 其設(shè)計能力為 3 萬噸 /年18。隨后，北京東方化工廠又?jǐn)U大規(guī)模，陸續(xù)引進(jìn)第二、三套丙烯酸及酯 類裝置，使我國的丙烯酸生產(chǎn)有了長足的發(fā)展。 2000 年以來，丙烯酸行業(yè)發(fā)展更加迅速。 上海華誼丙烯酸廠在引進(jìn)技術(shù)消化吸 收的基礎(chǔ)上，與自主開發(fā)丙烯選擇氧化催化劑的蘭州石化研究院合作， 建成 3萬噸 第 4 頁 共 35 頁 /年的丙烯酸項

14、目。 2004 年，南京 BASF-揚子石化合資丙烯酸項目投產(chǎn)，生產(chǎn)能力 為 16 萬噸 /年。由日本三菱化學(xué)公司轉(zhuǎn)讓丙烯酸技術(shù)，為沈陽石蠟化工公司建設(shè)的 8 萬噸/年丙烯酸裝置，也于 2006 年底建成。浙江衛(wèi)星企業(yè)集團(tuán)的后期丙烯酸裝置 和蘭州石化的 8 萬噸 /年丙烯酸裝置也陸續(xù)投產(chǎn) 19。從長遠(yuǎn)看，中國將成為丙烯酸 需求增長的主要地區(qū)，中國丙烯酸產(chǎn)品仍有較大發(fā)展空間。 1.4 丙烯酸生產(chǎn)工藝技術(shù)的發(fā)展前景 目前，國內(nèi)丙烯酸生產(chǎn)企業(yè)的工藝技術(shù)大多從日本引進(jìn)，投資額較高。采用國 內(nèi)技術(shù)、設(shè)備和催化劑，將會大幅降低投資和生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品競爭力。在丙烯 酸工藝技術(shù)的改進(jìn)過程中， 因為催化劑費用

15、占了生產(chǎn)成本的相當(dāng)比例， 提高選擇性 和轉(zhuǎn)化率， 延長催化劑壽命成為研究的關(guān)鍵 20。當(dāng)前形勢下， 我國丙烯酸行業(yè)應(yīng)加 快丙烯酸生產(chǎn)工藝及催化劑的國產(chǎn)化， 形成自主知識產(chǎn)權(quán)， 將有利于丙烯酸行業(yè)的 健康發(fā)展。 1.5 研究的目的及意義 隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展， 丙烯酸需求量逐年增長， 我國丙烯酸行業(yè)面臨良好的發(fā) 展機遇與技術(shù)挑戰(zhàn)。 目前全球以丙烯氧化制丙烯酸為首要技術(shù)， 幾乎占據(jù)了所有的 生產(chǎn)量，選擇最優(yōu)的氧化工藝技術(shù)，從而擴(kuò)大生產(chǎn)能力、節(jié)省設(shè)備投資迫在眉睫。 基于此，本課題采用丙烯氣相兩步氧化法制備丙烯酸的生產(chǎn)技術(shù)， 借鑒國內(nèi)外的先 進(jìn)經(jīng)驗，選擇高效能催化劑，以此建一 10 萬噸 /年丙烯酸生產(chǎn)

16、車間，使生產(chǎn)產(chǎn)品的 綜合性能在原有基礎(chǔ)上明顯提高，生產(chǎn)效率進(jìn)一步提升，工藝、控制更加優(yōu)化，生 產(chǎn)成本明顯下降。 第 5 頁 共 35 頁 2 丙烯酸工藝流程的確定 2.1 丙烯酸生產(chǎn)原理 丙烯直接氧化生產(chǎn)丙烯酸有一步法和兩步法之分。一步法具有反應(yīng)裝置簡單、 工藝流程短、只需一種催化劑、投資少等優(yōu)點，但存在幾個突出缺點 21 ： 一步法是在一個反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行兩個氧化反應(yīng)， 強制一種催化劑去適應(yīng)兩個不 同反應(yīng)的要求，影響了催化作用的有效發(fā)揮，丙烯酸收率低；把兩個反應(yīng)合并為 一步進(jìn)行，反應(yīng)熱效應(yīng)大。要降低反應(yīng)放熱量，只能通過降低丙烯的濃度來實現(xiàn)， 因此生產(chǎn)能力低；催化劑壽命短，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)上不合理。 鑒于

17、以上原因， 目前工業(yè)上主要采用兩步法生產(chǎn)， 即第一步丙烯氧化生成丙烯 醛，第二步丙烯醛氧化生成丙烯酸。 丙烯兩步氧化制丙烯酸的主反應(yīng)可用下列兩式 表示： CH2CHCH 3+ O2CH2CHCHO+ H 2O CH2CHCHO+ 1/2 O 2CH2CHCOOH 反應(yīng)屬強放熱反應(yīng)，有效地移除反應(yīng)熱是反應(yīng)過程的突出問題。除主反應(yīng)外， 還有大量副反應(yīng)，其副產(chǎn)物有 CO和 CO2等深度氧化物以及乙醛、醋酸、丙酮。因 而，提高反應(yīng)選擇性和目標(biāo)產(chǎn)物收率非常重要，要達(dá)到這一目的，必須在反應(yīng)過程 中使用高活性、高選擇性催化劑。由于生產(chǎn)丙烯酸分步進(jìn)行，所以每步反應(yīng)所用催 化劑也不同。第一步反應(yīng)為丙烯氧化為丙烯

18、醛， 所用催化劑大多為 Mo-Bi-Fe-Co 系， 再加入少量其他元素， 以鉬酸鹽的形式表現(xiàn)出催化活性。 第二步反應(yīng)為丙烯醛氧化 為丙烯酸，目前采用的催化劑均為 Mo-V-Cu 系，通常需要添加助催化劑。 2.2 擬采用的生產(chǎn)工藝 丙烯直接氧化法是生產(chǎn)丙烯酸的最新方法， 由于原料丙烯價廉易得， 反應(yīng)催化 劑的活性和選擇性高， 目前該法在丙烯酸生產(chǎn)中占有主要地位。 因此本課題擬采用 丙烯兩步氧化法。 2.3 主要原料及其規(guī)格 丙烯： 95%，主要來自煉油廠的催化裂化裝置和丙烷脫氫技術(shù) 催化劑：第一步氧化（丙烯氧化為丙烯醛）選用固態(tài)鉬-鉍系催化劑 第 6 頁 共 35 頁 Mo12Bi1.0Fe

19、1W2Co4Si1.35K0.06；第二步氧化（丙烯醛氧化為丙烯酸） 選用固態(tài)鉬 -釩系催化劑 Mo 12V 4.0W1.0Cu2.2Sb0.5 熔鹽（ 55%KNO3+45%NaNO2） 2.4 工藝流程圖 氧化過程一般采用兩臺反應(yīng)器串聯(lián)， 從第一臺反應(yīng)器出來的丙烯醛、 未反應(yīng)的 丙烯以及副產(chǎn)物可以不經(jīng)處理直接供給第二反應(yīng)器。 丙烯氧化生產(chǎn)丙烯酸擬常用列 管式反應(yīng)器，管內(nèi)裝填催化劑，管間采用熔鹽循環(huán)移除反應(yīng)熱。其氧化工序工藝流 程圖如圖 2.1 所示。 冷 卻 器 第 反 應(yīng) 器 吸收塔 圖 2.1 丙烯酸氧化工序工藝流程框圖 2.5 工藝流程簡述 經(jīng)汽化器預(yù)熱氣化后的丙烯 （純度 95%以

20、上）與經(jīng)水蒸氣增濕后的空氣以一定 配比混合后進(jìn)入第一反應(yīng)器， 并在反應(yīng)器上部利用反應(yīng)放出的熱量將其預(yù)熱后進(jìn)入 氧化鉬 -鉍催化劑層，在催化劑作用下發(fā)生部分氧化反應(yīng)生成丙烯醛，控制反應(yīng)溫 度 593633K。為使反應(yīng)溫度均勻，采用熔鹽在反應(yīng)管間強制循環(huán)移除反應(yīng)熱，并 通過熔鹽廢熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，以回收余熱。第一反應(yīng)器生成的氣體（含丙烯醛、少 量丙烯酸以及副反應(yīng)生成的一氧化碳和二氧化碳等） 經(jīng)過氣體冷卻器換熱冷卻后被 送入第二反應(yīng)器，在氧化鉬 - 釩催化劑作用下，丙烯醛進(jìn)一步氧化為丙烯酸，反應(yīng) 溫度控制在 533573K。反應(yīng)放出的熱量采用熔鹽在管間強制循環(huán)移出 22。 第二反應(yīng)器出口氣體送入吸收塔

21、， 用丙烯酸水溶液吸收， 吸收后尾氣中含有少 量未反應(yīng)的丙烯、 丙烯醛、乙醛等有機物和不溶性氣體， 約 50%返回反應(yīng)器進(jìn)料系 統(tǒng)循環(huán)使用， 其余尾氣送廢氣催化焚燒裝置。 吸收塔底部流出的丙烯酸水溶液約含 丙烯酸 20%30%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）， 送分離工段進(jìn)行分離精制。 第 7 頁 共 35 頁 3 物料衡算 3.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 3.1.1 全裝置工藝數(shù)據(jù) （1）生產(chǎn)規(guī)模：年產(chǎn) 10 萬噸丙烯酸的生產(chǎn) （2）生產(chǎn)時間：年工作日大約為 334 天，時數(shù)為 8000h （3）每噸丙烯酸消耗定額： 0.775t 98%丙烯 （4）全裝置總收率按 88%計，損耗（包括工藝損耗、機械損耗）為 12%； 其中一

22、段反應(yīng)器丙烯醛的收率可達(dá) 90.5%，丙烯酸收率可達(dá) 6%； 二段反應(yīng)器中丙烯醛的轉(zhuǎn)化率可達(dá) 99.2%，丙烯酸產(chǎn)率可達(dá) 95.2%。 3.1.2 工藝配方 （1）反應(yīng)器入口氣體組成：原料丙烯、空氣中的氧氣以及水蒸氣。 不同的催化劑選擇不同的丙烯濃度，一般在 7.0%10.0%之間； 氧烯比一般控制在 1.8:12.0:1 之間，過低和過高的氧烯比會影響丙烯的轉(zhuǎn)化率 和選擇性； 水蒸氣的存在一是為了提高催化劑的選擇性， 使反應(yīng)產(chǎn)物容易從催化劑表面解 析出來；二是降低反應(yīng)氣中的氧濃度，以便減緩丙烯的深度氧化；另外，由于水蒸 氣具有較大的熱容，有利于床層的熱穩(wěn)定 23 。 （2）反應(yīng)空速 24 ：

23、 絕對空速（ SV0）：一段反應(yīng)器入口每小時加入的丙烯氣體的體積 V丙 與純催化 劑體積的比值，即 SV0 V丙 V 。它反映催化劑的實際反應(yīng)負(fù)荷，在 120 h-1 左右。 相對空速（ SV）：混合氣體的小時體積通量 V氣 與催化劑床層體積 V床 之比，即： 8002000h-1 之間 3）反應(yīng)溫度：一段反應(yīng)一般為 300400，二段反應(yīng)一般在 250320 第 8 頁 共 35 頁 表 3.1 氧化工藝配方基本參數(shù)值 反應(yīng)器 基本參數(shù) 設(shè)計取值 丙烯進(jìn)料濃度 /% （摩爾分?jǐn)?shù)） 8.7 進(jìn)料中氧氣 /丙烯（摩爾比） 1.80 一段反應(yīng)器 進(jìn)料中水蒸氣 / 丙烯（摩爾比） 0.76 反應(yīng)溫度

24、 / 325 空速/ h-1 1450 丙烯醛進(jìn)料濃度 /%（摩爾分?jǐn)?shù)） 6.4 氧氣/丙烯醛（摩爾比） 1.05 二段反應(yīng)器 水蒸氣 /丙烯醛（摩爾比） 2.11 反應(yīng)溫度 / 260 空速/ h-1 1650 3.2 計算基準(zhǔn) 此過程屬于連續(xù)操作過程，計算基準(zhǔn)選時間，單位為kmol/h。 25 。 3.3 計算 在生產(chǎn)過程中以氧化反應(yīng)為主， 不考慮副反應(yīng)，也不對副反應(yīng)進(jìn)行物料衡算 3.3.1 第一氧化反應(yīng)器的物料衡算 丙烯醛 丙烯 空氣 水蒸氣 氧 化 反 應(yīng) 器 少量丙烯酸 CO、 CO2等副產(chǎn)物 損失的丙烯 催化劑 圖 3.1 第一氧化反應(yīng)器物料衡算示意圖 依照圖 3.1 中第一氧化反

25、應(yīng)器物料衡算示意圖進(jìn)行計算： （1）丙烯進(jìn)料量： 每小時生產(chǎn)量： 1000008000=12.5 t 丙烯酸 需要 98%的丙烯： 12.5 0.775=9.6875 t/h=9687.5 kg/h=230.22 kmol/h 第 9 頁 共 35 頁 以 230.22 kmol/h 為基準(zhǔn)，扣除損耗的 1% 丙烯 應(yīng)有丙烯醛和丙烯酸： 230.22（10.01） =227.92 kmol/h 第一反應(yīng)器按氧化反應(yīng)總轉(zhuǎn)化率 96.5%計； 98%的丙烯進(jìn)料量： 227.92 0.965=236.19 kmol/h 原料中含丙烯 98%，則原料量應(yīng)為： 236.19 0.98=241.01 km

26、ol/h （2）水蒸氣進(jìn)料量： 0.76 241.01=183.17 kmol/h （3）氧氣進(jìn)料量： 1.8 241.01=433.82 kmol/h 總氣體進(jìn)料量： 241.01 8.7%=2770.23 kmol/h 空氣進(jìn)料量： 2770.23241.01 183.17=2346.05 kmol/h （4）丙烯醛出料量： 241.0190.5%=218.114 kmol/h （5）丙烯酸出料量： 241.01 6%=14.46 kmol/h （6）副產(chǎn)物：241.012.5%=6.025 kmol/h；丙烯損失量：241.011%=2.41 kmol/h （7）據(jù)絕對空速可計算催化劑的

27、用量，本設(shè)計中絕對空速取 120 h-1： SV0 V丙 V催 V丙 241.01 22.4 45m3 ；催化劑用量： 45 m3/h 0 V催催 SV0120 總出料量： 218.114+14.46+6.025+2.41+2346.05+183.17=2770.23 kmol/h 第一氧化反應(yīng)器物料平衡表如表 3.2 所示： 表 3.2 第一氧化反應(yīng)器物料平衡表 物料 分子量 gmol -1 密度 -3 kgm 粘度 Pas 摩爾進(jìn)料量 kmol h-1 摩爾出料量 kmol h-1 丙烯 42.08 1.914 1.6 10-5 241.01 空氣 28.95 1.293 -5 1.81

28、10-5 2346.05 2346.05 水蒸氣 18.02 1.00 0.98 10-5 183.17 183.17 丙烯醛 56.06 0.8402 0.393 10-3 218.114 丙烯酸 72.06 1.0511 1.149 10-3 14.46 副產(chǎn)物 6.025 損失 2.41 催化劑 45 m3/h 45 m3/h 合計 2770.23 2770.23 第 10 頁 共 35 頁 3.3.2 冷卻器的物料衡算 圖 3.2 冷卻器物料衡算示意圖 依照圖 3.2 對冷卻器進(jìn)行物料衡算：此過程只發(fā)生相態(tài)變化，物料平衡，因此 不需要進(jìn)行物料衡算。 3.3.3 第二氧化反應(yīng)器的物料衡算

29、 丙烯醛 氧 化 反 應(yīng) 丙烯酸 少量丙烯酸 CO、CO2等副產(chǎn)物 空氣 副產(chǎn)物 損失的丙烯 圖 3.3 第二氧化反應(yīng)器物料衡算示意圖 依照圖 3.3 中第二氧化反應(yīng)器物料衡算示意圖進(jìn)行計算： （1）丙烯醛進(jìn)料量： 218.114 kmol/h （2）水蒸氣進(jìn)料量： 2.11 218.114=460.22 kmol/h （3）氧氣進(jìn)料量： 1.05 218.114=229.02 kmol/h 總氣體進(jìn)料量： 218.114 6.4%=3408.03 kmol/h 空氣進(jìn)料量： 3408.03218.114460.22=2729.7 kmol/h （4）丙烯酸進(jìn)料量 14.46 kmol/h；副

30、產(chǎn)物 6.025 kmol/h；剩余丙烯量 2.41 kmol/h 總進(jìn)料量： 3408.03+14.46+6.025+2.41=3430.925 kmol/h （5）丙烯酸出料量： 218.114 95.2%=207.64 kmol/h （6）副產(chǎn)物： 218.114（99.2%95.2%） =8.724 kmol/h （7）損失的量： 218.114（199.2%） =1.745 kmol/h （8）空氣和水蒸氣的用量不變，且催化劑用量不變。 第 11 頁 共 35 頁 據(jù)絕對空速可計算催化劑的用量 V丙 SV0 218.114 22.4 120 40.7m3 催化劑的量： 40.7 m3

31、/h 總出料量： 207.64 +8.724 +1.745+2729.7+460.22 =3408.03 kmol/h 第二氧化反應(yīng)器物料平衡表如表 3.3 所示： 表 3.3 第二氧化反應(yīng)器物料平衡表 進(jìn)料 出料 物料名稱 摩爾進(jìn)料量 kmolh-1 物料名稱 摩爾出料量 kmol h-1 丙烯醛 218.114 丙烯酸 207.64 水蒸氣 460.22 副產(chǎn)物 8.724 空氣 2729.7 損失 1.745 催化劑 40.7 m3/h 水蒸氣 460.22 丙烯酸 14.46 空氣 2729.7 副產(chǎn)物 6.025 損失 2.41 合計 3408.03 合計 3408.03 3.4 原

32、料消耗綜合表 原料消耗綜合表如下表 3.4 所示： 表 3.4 原料消耗綜合表 序號 物料名稱 單位 每噸產(chǎn)品消耗量 每小時消耗量 每年消耗量 1 丙烯 t 0.775 10.14 4 8.11 10 7.54（一段） 70.17（一段） 5.614 105（一段） 2 空氣 t 7.79（二段） 70.17（二段） 5.614 105（二段） 3 m 45（一段） 3.6 105 （一段） 3 催化劑 40.7（二段） 3.256 105（二段） 0.59 3.3（一段） 2.64 104 （一段） 4 水蒸氣 t 1.314 7.36（二段） 5.888 104（二段） 第 12 頁 共

33、35 頁 4 熱量衡算 連續(xù)操作過程屬于定態(tài)操作過程，物料狀態(tài)、反應(yīng)狀態(tài)等不隨時間而變化，所 以熱負(fù)荷（傳熱速率） 也不隨時間變化而變化， 主要計算正常操作時的傳熱速率 26 4.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 氧化反應(yīng)器中主要發(fā)生以下兩個重要反應(yīng)： CH2 CHCH 3 + O2CH2 CHCHO + H 2O + 3.4 105J CH2 CHCHO + 1/2 O 2 CH2 CHCOOH + 2.52 105J （1）反應(yīng)器物料衡算數(shù)據(jù)（見氧化反應(yīng)器物料平衡表） （2）入口溫度： 25，第一反應(yīng)器溫度： 325，第二反應(yīng)器溫度： 260 （3）有關(guān)物性數(shù)據(jù)如表 4.1 所示： 表 4.1 物性數(shù)據(jù)表 2

34、7 物料名稱 定壓比熱容 /kJ kg-1K-1 導(dǎo)熱系數(shù) /Wm-1h-1 -1 -1 標(biāo)準(zhǔn)生成熱 /kJ mol -1 丙烯 1.52 85.7 10-3 20.42 空氣 1.028 52.1 10-3 水蒸氣 1.948 54.9 10-3 57.798 丙烯醛 2.194 -105.05 丙烯酸 2.151 -336.47 4.1.1 計算基準(zhǔn) 熱流量基準(zhǔn)： kJ/h；基準(zhǔn)溫度： 25 4.1.2 熱量衡算方程式 在化工過程中，各種熱量之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系可以用熱平衡方程表示： Q =H 出 -H 進(jìn) 其中 Q 設(shè)備或系統(tǒng)與外界環(huán)境交換熱量之和，通常包括熱損失， kJ； H 出 離開設(shè)備或

35、系統(tǒng)各股物料的焓之和， kJ； H 進(jìn)進(jìn)入設(shè)備或系統(tǒng)各股物料的焓之和， kJ。 在解決實際問題時，熱平衡方程式寫成以下形式更容易計算： QT = Q1+Q2+Q3+Q4 第 13 頁 共 35 頁 式中 QT 設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)物料與外界交換熱量之和 （傳入為正 ，傳出為負(fù)），kJ； Q1 由于物料溫度變化，系統(tǒng)與外界交換的熱量， kJ； Q2 由于物料發(fā)生各種變化（化學(xué)變化、相變、溶解、混合等） ，系統(tǒng)與 外界交換的熱量（吸熱為正、放熱為負(fù)） ， kJ； Q3由于設(shè)備溫度變化，系統(tǒng)與外界交換的熱量（設(shè)備升溫為正、降溫為 負(fù)）， kJ； Q4設(shè)備向外界環(huán)境散失的熱量（操作溫度高于環(huán)境溫度為正、低于環(huán)

36、境 溫度為負(fù)），kJ。 上式也可以寫成如下形式： qT =q1+q2+q3+q4 （kJ/h） 4.2 熱量衡算式中各參數(shù)計算方法 28 1、q1的計算：認(rèn)為反應(yīng)器內(nèi)壓力不變，即整個過程為恒壓變化過程 T1 q1 w CPdT T2 2、q2 的計算： q2Hr （標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)反應(yīng)熱） 3、q3 的計算：對于連續(xù)操作，由于操作過程是在定態(tài)條件下進(jìn)行的，物料溫 度與設(shè)備溫度都不隨時間變化，此時 q3=0。 4、q4 的計算：設(shè)備溫度高于環(huán)境溫度時， q40，設(shè)備操作溫度低于環(huán)境溫度 時， q4A需 ，故能滿足傳熱要求。 5、反應(yīng)床層壓力降的計算 dpG 1 1 修正雷諾數(shù)： ReMp ( ) 743

37、.46 ( ) 1429.731000 1 1 0.48 固定床壓降計算公式為 LP 150(1 ) 32u 1.75 f u 1 ds gcdsgc 當(dāng) ReM 1000 時，為充分湍流， 計算壓降時可以略去第一項，因此 22 P 1.75 dsg fu 1 G2 1 f ( 3 )L 1.75 ( 3 )L c 3ds f 3 2 (9298/ 3600)2 1 0.48 P 1.75 ( 3 ) 4.8 39679 Pa 39.679 kPa 0.005 1.3280.483 第二氧化反應(yīng)器的計算方法與第一氧化反應(yīng)器的計算方法相同 第 19 頁 共 35 頁 第一、第二氧化反應(yīng)器的各數(shù)值

38、如表 5.1 所示： 表 5.1 第一、第二氧化反應(yīng)器換熱面積核算及床層壓力降值 項目 第一氧化反應(yīng)器 第二氧化反應(yīng)器 床層對壁總給熱系數(shù) t /kJ m 2 h 1 1 315.12 169.31 總傳熱系數(shù) K /kJ m 2 h 1 1 282.37 159.38 需要傳熱面積 A需 / m2 2897.28 6291.75 實際傳熱面積 A實 /m2 6847.96 7403.4 床層壓力降 P/kPa 39.679 35.574 5.1.2 反應(yīng)器零部件選用與設(shè)計 （1）容器法蘭：選用 JB4702-92 乙型平焊法蘭，公稱壓力 PN1.0，公稱直徑 DN3200；法蘭材料選用 20

39、（鍛），質(zhì)量為 471.9 kg；螺栓材料選用 40Cr；螺母材 料選用 35，凹凸密封面，配 60 個 M24 螺栓。 （2）人孔：選用 JB580-79 回孔蓋人孔，公稱壓力 Pg10，公稱直徑 Dg500，采 用一類材料， A 型密封面，人孔標(biāo)記為 AIPg10Dg500JB580-79。 （3）視鏡：選用 2 個 HGJ501-86Pg10Dg100碳鋼視鏡，設(shè)在反應(yīng)器蓋上，用 于觀察反應(yīng)器內(nèi)物料變化情況。 （4）儀表測量口：測溫口一般設(shè)在反應(yīng)器底部，溫度計要插入反應(yīng)液中，為 保護(hù)溫度計，可將溫度計放入金屬套管中；測壓口設(shè)在反應(yīng)器釜蓋上，安裝螺紋為 M272。 （5）安全裝置口：由于反

40、應(yīng)器一般為密閉式操作，反應(yīng)器過程有時帶正壓或 負(fù)壓，有時有氣體產(chǎn)生，為了安全操作，需要在釜蓋上設(shè)置安全閥口或放空口。 （6）開孔補強：在人孔、加料和出料管口以及蒸汽進(jìn)出口設(shè)置補強圈，補強 圈按 JB1207-73 選用，即人孔處補強圈 Dg50012，加料和出料口 Dg10012，蒸汽 進(jìn)出口 Dg808。 （7）支座：選用懸掛式支座， JB1165-81，共 4 個。配 M30 地腳螺栓，設(shè)置 加強墊板。 第 20 頁 共 35 頁 5.2 輔助設(shè)備的設(shè)計 5.2.1 冷凝器的設(shè)計選型 30 需要設(shè)置反應(yīng)器外傳熱，設(shè)計列管式冷凝器，其傳熱系數(shù)為 370730kcal/ m2h，熔鹽在其中的流

41、速為 3m/s。 （1）計算依據(jù)： 進(jìn)口溫度 275，出口溫度 280； 熱負(fù)荷為 7.52 106kJ/h=2.09 106J/s （2）計算換熱面積： 總傳熱系數(shù)：管殼式換熱器作加熱器時，設(shè)計取 282.37 W/m2 對數(shù)平均溫差：熱端溫差為 325 275=50，冷端溫差為 325280=45 tm 50 45 47.5 換熱面積 A=2.09106/（282.37 47.5）=155.83 m2，取安全系數(shù)為 1.25，則需換 熱面積為 200 m2 3）換熱器的選型： 選用管殼式換熱器， JB1145-71-2-33，換熱面積為 200 m2 ，公稱直徑為 Dg800mm，管長 6

42、000 mm，管程數(shù)，管數(shù) 444，設(shè)備型號為 G800 -16-200 5.2.2 動力設(shè)備的選型 31 1、循環(huán)氣壓縮機 本設(shè)計選用的是 D-29/49-53 型。 吸入壓力為 4.9MPa，吸入溫度為 25；排出壓力為 5.3Mpa，排出溫度為 25； 容積流量： 68.4 m3/min（吸入狀態(tài)）； 活塞行程為 240mm，轉(zhuǎn)速： 375r/min. 2、丙烯原料氣壓縮機 本設(shè)計選用的是 M-155/55 型（2 臺）。 最初吸氣壓力為 0.002MPa （表壓），最初吸氣溫度為 40： 最終排氣壓力為 5.5MPa （表壓）； 容積流量為 90m3/min（一級吸氣狀態(tài)）；轉(zhuǎn)速為 3

43、33r/min； 活塞行程為 360mm；壓縮級數(shù)為四級。 第 21 頁 共 35 頁 5.2.3 泵和管路的選型 1、泵的選型 （1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 輸送介質(zhì)：丙烯 操作溫度： 25 流量： 5300 m3/h 考慮 1.2倍的安全系數(shù)，則 V=53001.2=6360 m3/h 入口液面到泵中心距離： 4.5 出口液面到泵中心距離： 6.5 吸入管管長： 30m； 管徑200mm 6mm，閥門 1個，止回閥 1個，三通 2個， 90彎頭 5個 排出管管長： 150m； 管徑 150mm 4.0mm，閥門 1個，止回閥 1個，三通 2個， 90彎頭 10個 （2）選泵 連續(xù)操作，要求流量均勻且易調(diào)

44、節(jié)，流量大，揚程不太大時，選擇離心泵。 根據(jù)流量、揚程及性質(zhì)，確定選擇 IS 型單級單吸離心泵。 具體型號查化工原理上冊附表，確定為 IS8050315 型。有關(guān)性能如表 5.2： （3）計算軸功率、電機功率 有效功率 Pe=QvHeg 6=360/36001251.914 9.81 10-3=4.15kw 軸功率 Pa=Pe/ =4.15/0.95=4.37 kw（齒輪傳動時， 取 0.90.95；皮帶輪 傳動時， 取 0.90.95，設(shè)計取 0.95） Pa 電機功率 P=K Pa =1.25 4.37/0.95=5.75 kw（K 為電機富裕系數(shù)，當(dāng) Pa 在 6.5至17范圍內(nèi)時， K

45、 取1.25） （4）選電機 配套電機功率 37kW，軸功率為 31.5 kW。 泵臺數(shù) 2臺（正常生產(chǎn) 1 臺，備用 1臺），兩者并聯(lián)在管路中，以便于發(fā)生故 障時切換使用 第 22 頁 共 35 頁 （5）風(fēng)機的選擇 主要依據(jù)是氣體性質(zhì)、氣體流量、出口壓強或壓縮比、輸送條件等決定；綜合 考慮，選擇壓縮機，其壓縮比小于 4。 表 5.2 離心泵的性能表 序號 項目 單位 數(shù)據(jù) 1 轉(zhuǎn)速 r/min 2900 2 流量 3 m3/h 6360 3 揚程 m 125 4 效率 54% 5 葉輪直徑 mm 280 6 葉輪出口寬度 mm 7.5 軸功率 4.37 7 功率 kw 電機功率 5.75

46、8 允許氣蝕余量 m 2.5 9 質(zhì)量（泵 / 底座） kg 125/160 2、 管路的設(shè)計 32 （1）管材的選擇 按管子的材質(zhì)可將管子分為以下兩類： 金屬管和非金屬管。 根據(jù)輸送介質(zhì)的溫 度、壓力、腐蝕性、價格及供應(yīng)等情況選擇所用的管材。選擇 GB8163-87 無縫鋼 管，所用材料為 16Mn 。 （2）管道工藝計算 管徑的計算：以經(jīng)濟(jì)性為原則，管徑大，管壁厚，管道及閥門費用增加，因此 投資費用高；管徑小，管道內(nèi)的流速增加，流體阻力增加，動力消耗增加，因此操 作費用高。 實際設(shè)計中，由于工作量及進(jìn)度的限制，不可能對所有管道進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，一 般用常用流速的經(jīng)驗值估算管徑。 流速的選擇：

47、第 23 頁 共 35 頁 考慮輸送流體的特性、狀態(tài)和操作要求等，為了防止流體過高引起管道磨損、 振動和噪聲等現(xiàn)象，液體的流速一般不超過 3m/s，氣體流速一般不超過 100 m/s， 設(shè)計取 90m/s。 管徑的計算： 根據(jù)選定的流速計算管子的內(nèi)徑， d V u =0.144m； 1.129 其中 d 為管子內(nèi)徑， m；V 為流體在操作條件下的體積流量， m3/s；u 為平均流 速， m/s。 管子壁厚的選擇： 根據(jù)設(shè)計壓力、 管材、材料允許壓力等因素計算最小壁厚， 再考慮腐蝕余量后， 選取標(biāo)準(zhǔn)中對應(yīng)的壁厚，管徑尺寸 150mm 4mm。 5.2.4 物料進(jìn)、出料管徑確定 V丙烯 1.472

48、m3 /s m 241.01 42.08 1.914 3600 V空氣 m 2346.05 28.95 1.293 3600 14.59m3 / s V水蒸氣 m 183.17 18.02 1 3600 0.917m3 / s 則丙烯進(jìn)料管徑 d 4Vu 1.129 Vu 1.129 1.94072 0.144 ，經(jīng)圓整后，其尺 寸為 150mm 3mm； 空氣進(jìn)料管徑d 14.59 = 1.129 0.455m ， 90 經(jīng)圓整后，其尺寸為 500mm 10mm； 水蒸氣進(jìn)料管徑 d = 1.129 0.917 0.99017 0.114m ， 經(jīng)圓整后，其尺寸為 120mm3mm。 5.3

49、 工藝設(shè)備一覽表 工藝設(shè)備一覽表如表 5.3 所示： 第 24 頁 共 35 頁 表 5.3 丙烯酸氧化工段工藝設(shè)備一覽表 序號 設(shè)備名稱 規(guī)格 設(shè)備型號 材料 數(shù)量 1 第一氧化反應(yīng)器 直徑 4700 mm 高 5000mm - Q235-A 2 2 第二氧化反應(yīng)器 直徑 4200 mm 高 5500mm - Q235-A 2 3 封頭 DN470032、DN420032、 JB/T4737-95 Q235-A 2 4 減速機 減速 X 系列行星擺線針輪 XLD55-11 - 5 電動機 功率 120kW X11YB280M-6 - 6 容器法蘭 PN1.0 DN3200 JB4702-92

50、 20（鍛） 7 螺栓 M24130 JB/T4707-2000 40Cr 8 螺母 凹凸密封面 M24 GB/T6170-2000 35 9 墊片 2101763 - 石棉橡膠 10 人孔 Pg10 Dg500 A 型密封面 JB580-79 一類材料 11 視鏡 Pg10Dg100 HGJ501-86 碳鋼 12 溫度計 - 01-6/6 組合件 13 支座 懸掛式支座 JB1165-81 組合件 14 地腳螺栓 M30 GB/T5782-2000 8.8 15 機械密封 MS-2001-060-BAUVFE HG21571-95 組合件 16 泵 IS 型單級單吸離心泵 IS80-50-

51、315 組合件 17 風(fēng)機 鼓風(fēng)機 - 組合件 18 接管 50010 GB/T8163-87 20 號鋼 19 接管 150 3 GB/T8163-87 20 號鋼 20 接管 120 3 GB/T8163-87 20 號鋼 21 冷凝器 列管式冷凝器 - - 第 25 頁 共 35 頁 6 車間布置設(shè)計 6.1 概述 車間布置包括車間廠房布置與車間設(shè)備布置兩部分內(nèi)容， 車間廠房布置主要內(nèi) 容是設(shè)計整個車間的廠房結(jié)構(gòu)， 并針對各種生產(chǎn)設(shè)施、 生產(chǎn)輔助設(shè)施等進(jìn)行布局安 排，主要根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)特點、工藝及相關(guān)專業(yè)技術(shù)要求、投資能力、場區(qū)面 積和地形等因素而定； 車間設(shè)備布置設(shè)計主要內(nèi)容是確定

52、各生產(chǎn)設(shè)備在車間廠房中 的空間位置。 隨著化工設(shè)置大型化， 車間布置總的發(fā)展趨勢呈以下特點： 露天化流程化 集中化定型化 33 。 6.2 車間布置的基本原則和要求 車間布置的基本原則：滿足工業(yè)生產(chǎn)及各專業(yè)設(shè)計要求，便于安裝、操作、 維修，便于管理，方便生活；嚴(yán)格遵守相關(guān)的國家及行業(yè)規(guī)范，嚴(yán)格考慮建筑物 的安全性及生產(chǎn)、生活的安全性；在滿足生產(chǎn)、生活的前提條件下，應(yīng)盡量降低 投資建設(shè)費用，提高經(jīng)濟(jì)效益；在可能的條件下，適當(dāng)考慮發(fā)展余地，為擴(kuò)大生 產(chǎn)留出建筑余地；車間布局應(yīng)合理、整齊、協(xié)調(diào)、美觀、舒適，為工人創(chuàng)造良好 的工作環(huán)境。 車間布置涉及面較廣，但大致可以歸納為以下幾個方面 34 ： 1、

53、廠房建筑 （1）廠房平面力求簡單化，以利用建筑定型化和施工機械化。常用形式有直 線型、 T 型和 L 型。 （2）柱間距多用 66，一般不超過 12m?？偪缍龋憾鄬右话?24m，單層30m。 常用廠房總跨度有 6m、12m、18m、 24m、30m，一般有機化工車間總跨度為 23 個柱網(wǎng)跨度。 （3）層高與設(shè)備的高低、 安裝位置有關(guān)， 一般每層 4m 6m，最低不低于 3.2m， 凈空高度不得低于 2.6m。 以上三方面盡量符合建筑模數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)化）的要求。 （4）在可能情況下盡量采用露天化和敞開式設(shè)計，這樣既能節(jié)省投資，又有 利于通風(fēng)采光、防爆、放毒等安全需要。 第 26 頁 共 35 頁 （5

54、）在不影響流程情況下，較高設(shè)備集中布置，可簡化廠房立體化布置，又 省投資。 （6）笨重設(shè)備和震動設(shè)備盡量布置底樓的地面。同類設(shè)備可盡量集中。 （7）設(shè)備穿孔必須避開主梁。 （8）廠房出入口、交通道、樓梯等都需精心安排。一般廠房大門寬度要比通 過的設(shè)備寬度大 0.2m 以上，滿載的運輸設(shè)備大 0.6m1.0m，單門寬一般 900mm， 雙門寬有 1200mm、1500mm、1800mm，樓梯的坡度 45o60o，主樓梯 45o的較多。 2、生產(chǎn)操作 35 （1）設(shè)備布置盡量和工藝流程一致，避免交叉往返送料。盡量采用位差送料， 一般從高層到低層設(shè)備布置槽 反應(yīng)設(shè)備 貯槽、重型設(shè)備和震動設(shè)備。 （2

55、）相互有聯(lián)系的設(shè)備盡量靠近，但要考慮操作、行人通道、送料及半成品 堆放等空地。 （3）相同、相似設(shè)備盡可能對稱、集中，以利操作管理及水、電、氣等供應(yīng)。 （4）考慮進(jìn)出料、取樣、觀察等方便。 3、設(shè)備裝修 （1）不僅要考慮安裝時設(shè)備的進(jìn)出，而且要考慮各單個設(shè)備的更換和檢修， 保證足夠的空間和通道。 （2）二層樓以上的設(shè)備，需在下層設(shè)吊孔，對龐大特殊設(shè)備在封閉式廠房中 可先裝設(shè)備后砌墻。 （3）要考慮起吊裝置，如塔頂、房梁設(shè)永久吊架。 4、安全要求 （1）采光要好，盡量避光操作，高大設(shè)備避免靠窗擋光。 （2）通風(fēng)要好，高溫、有毒、易燃、易爆車間盡可能取敞開式，以利通風(fēng)散 熱。機械通風(fēng)效果要好， 應(yīng)

56、根據(jù)逸出氣體或粉塵量的允許濃度確定通風(fēng)量和通風(fēng)次 數(shù)。 （3）有毒物質(zhì)的設(shè)備放置下風(fēng)，操作單位應(yīng)在上風(fēng)。劇毒物質(zhì)的設(shè)備要隔離 操作、單獨排風(fēng)。 （4）防爆車間盡可能使用單層廠房，避免車間有死角。建筑物泄壓面積一般 為 0.05m2/m3。多層的樓板要有泄壓孔，設(shè)計放火、防爆墻，設(shè)置雙斗門，門窗朝 第 27 頁 共 35 頁 外。門凈寬不小于 0.8m，凈高不低于 2m，走道凈寬不小于 1.4m，樓梯最小寬度不 小于 1.1m。二樓以上要考慮緊急疏散等設(shè)施。要考慮消防設(shè)施、設(shè)備。 （5）對腐蝕性的介質(zhì)，除考慮設(shè)備外還要考慮墻、柱、地屏等防護(hù)要求。 5、車間輔助用室及生活用室的配置： 如自控室、動

57、力間、變配電室、通風(fēng)除塵室、機修間、辦公室、化驗室、休息 室、更衣間、廁所等，對防爆及毒性大的車間，上述各項盡量避免設(shè)在車間內(nèi)。 6、設(shè)備之間及設(shè)備與建筑物之間的一般安全距離見表6.1。 表 6.1 一般安全距離 場合 安全距離 /m 往復(fù)運動部分離墻 1.5 回旋運動部分離墻 0.81.0 回旋機械之間 0.81.2 泵間 1.0 泵列間 1.5 吊動物與設(shè)備最高點 0.4 貯槽之間 0.40.6 設(shè)備蓋上轉(zhuǎn)動裝置離天花板 0.8 通廊、操作通行部分凈高 2.0 設(shè)備與墻之間一人操作 1.0 設(shè)備與墻之間無人操作 0.5 二設(shè)備間二人操作小車通過 3.1 二設(shè)備間一人操作小車通過 1.9 二

58、設(shè)備間二人操作偶有人過 1.8 二設(shè)備間二人操作常有人過 2.4 二設(shè)備間一人操作偶有人過 1.2 第 28 頁 共 35 頁 7 經(jīng)濟(jì)性分析 7.1 投資估算 生產(chǎn)規(guī)模：年產(chǎn) 100000 噸丙烯酸； 生產(chǎn)安排：年生產(chǎn)小時數(shù)為 8000 小時； 1、生產(chǎn)工人（采用 4 班制）： 第一氧化工段 4人，第二氧化工段 6 人，技術(shù)工人 3 人，維修工人 3人，水電 人員 3 人，庫管工人 2 人，管理人員 1人，合計 22 人；總?cè)藬?shù) 88 人。 2、設(shè)備投資：各設(shè)備的投資估算情況見表 7.1 表 7.1 設(shè)備投資 設(shè)備名稱 數(shù)量 /個 單價/元 金額 /萬元 第一氧化反應(yīng)器 2 200000 4

59、0 第二氧化反應(yīng)器 2 200000 40 冷凝器 4 15000 6 預(yù)熱器 4 15000 6 汽化器 4 20000 8 原料貯槽 6 15000 9 泵 6 5000 3 合計 28 470000 112 運輸費 50 萬元，裝備費 30 萬元，其他設(shè)備 20萬元； 則設(shè)備總投資為 212 萬元。 3、固定資產(chǎn)投資： 若建設(shè) 2000m2廠房，按造價 5000 元/m2，其資金為 1000 萬元； 上下水工程，電氣工程，其資金為 200 萬元； 則固定資產(chǎn)總投資為 1200 萬元。 7.2 成本估算 1、原料估算見表 7.2 第 29 頁 共 35 頁 表 7.2 原料價格 物料名稱

60、年消耗量 /噸 單價 /元 噸 -1 年需金額 /萬元 丙烯 8.11 104 11000 89210 催化劑 1000 合計 90210 2、水、電等費用的成本估算見表 7.3 表 7.3 水電費成本表 名稱 消耗量 單價 /元 年需金額 /萬元 熔鹽 35 t 500 17500 鍋爐用水 9 t 20 180 電 15.2kw(泵)；19.8kw （照明） 2 70 水蒸氣 30 t 30 900 合計 - 552 18650 3、人員工資估算 按人均每個月 2000 元計算，人均福利為每年 3000 元/人，保險等其它費用為 每年 4000 元/人，則每年用于工人工資和福利金額為： 8