【基于計算機輔助的環(huán)氧氯丙烷生產(chǎn)工藝設計14000字（論文）】

基于計算機輔助的環(huán)氧氯丙烷生產(chǎn)工藝設計目 錄總論 1課題背景 1環(huán)氧氯丙烷的發(fā)展情況 1環(huán)氧氯丙烷的生產(chǎn)工藝 4計算機輔助軟件 6環(huán)氧氯丙烷的工藝流程 8AspenPlus建模步驟 8環(huán)氧氯丙烷的工藝設計標準 10環(huán)氧氯丙烷生產(chǎn)過程分析 10生產(chǎn)工藝的設計與優(yōu)化 14AspenPlus物性選擇 14物料平衡分析 14換熱器E101操作參數(shù)的確定 14反應器R101反應條件的確定 15分離塔B4的操作參數(shù)的確定 15精餾塔B5各項參數(shù)的確定 16精餾塔操作條件的確定 18設計與校核 20塔B4的設計與校核 20塔B5的設計與校核 21物料衡算 23基礎設施及設備人員管理費用 24廢污處理與生產(chǎn)安全 28廢污的處理 28生產(chǎn)安全 28結(jié) 論 30參考文獻 321總論1.1課題背景1.1.1環(huán)氧氯丙烷的基本性質(zhì)1.1.2環(huán)氧氯丙烷的應用1.2環(huán)氧氯丙烷的發(fā)展情況1.2.1世界環(huán)氧氯丙烷的生產(chǎn)狀況1.2.2世界環(huán)氧氯丙烷的消費狀況1.2.3國內(nèi)環(huán)氧氯丙烷的生產(chǎn)狀況 生產(chǎn)能力生產(chǎn)工藝1中石化齊魯分公司氯堿廠3.2丙烯高溫氯化法2天津渤天化工有限責任公司2.8醋酸丙烯酯法33.2丙烯高溫氯化法4江蘇揚農(nóng)化工股份有限公司6.0甘油法5山東鑫岳化工集團有限公司6.0丙烯高溫氯化法6江蘇安邦電化有限公司2.0丙烯高溫氯化法7藍星新材料有限公司3.0丙烯高溫氯化法8江蘇三蝶化工公司2.5丙烯高溫氯化法1.2.4國內(nèi)環(huán)氧氯丙烷的消費狀況1.3環(huán)氧氯丙烷的生產(chǎn)工藝1.3.1丙烯高溫氯化法丙烯高溫氯化法又稱氯丙烯法最早是由美國Shell公司提出并實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)化的，以丙烯、石灰乳和氯氣為合成原料。主要反應式如下:(1)CH3-CH=CH2+Cl2→Cl-CH2-CH=CH2+HCl(2)CH2=CH-CH2-Cl+Cl2+H2O→Cl-CH2-CHCl-CH2OH（70％）+Cl-CH2-CHOH-CH2Cl（30％）+HCl(2)ClCH2CHClCH2OH+1/2Ca(OH)2→ClCH2CHOCH2+1/2CaCl2+H2O其主要的生產(chǎn)步驟包括：首先把丙烯加熱，升成高溫的時候通入氯氣生成氯丙烯；然后再把氯丙烯次氯酸化合成二氯丙醇（DCH）；最后將二氯丙醇皂化合成最終的環(huán)氧氯丙烷。工藝成熟和操作穩(wěn)定是丙烯高溫氯化法最顯著的特點，深受國外企業(yè)的喜愛。當然這一方法有優(yōu)點也就有缺點，它的缺點也很明顯：“三廢”排放量極大，耗能高以及副產(chǎn)品過多等，尤其是它的主要原料丙烯的價格容易受原油價格的影響。1.3.2醋酸丙烯酯-丙烯醇法起初由原蘇聯(lián)科學院和日本昭和電工各自成功開發(fā)了醋酸丙烯酯-烯丙醇法,蘇聯(lián)采用了先氯化后水解的工藝,而昭和電工則是采用了先水解后氯化的工藝。丙烯、氧氣、醋酸、氯氣和石灰是其主要的原料。主要的反應步驟為：首先將丙烯、氧氣和醋酸進行氣相催化氧乙酰化，反應合成醋酸烯丙酯；其次再把醋酸烯丙酯水解，反應生成烯丙醇；再由烯丙醇與氯加成合成高濃度的二氯丙醇；最后，二氯丙醇在堿的作用下環(huán)化脫氯化氫生成環(huán)氧氯丙烷。該法反應條件溫和，操作穩(wěn)定，“三廢”排放量也相對較少，但是反應步驟過多從而顯得比較麻煩，成本太高。1.3.3丙烯醛法及丙酮法DOW公司開發(fā)了丙烯醛法。該法主要是先把丙烯氧化為丙烯醛，丙烯醛進一步氧化再加氫合成二氯丙醇，最后皂化生成環(huán)氧氯丙烷。因為該法成本實在是消耗過高，至今也沒有實現(xiàn)工業(yè)化。丙酮法也是，繁瑣的步驟，過高的成本，使其難以實現(xiàn)工業(yè)化。1.3.4甘油法起初的甘油法制備環(huán)氧氯丙烷并不被看好，成本過高使其難以發(fā)展。不過，隨著現(xiàn)在生物柴油的發(fā)展和石油燃料的價格攀升，反而讓甘油法占據(jù)了一定的優(yōu)勢?？偟闹v，該法的工藝步驟還是相對比較清晰的：甘油和氯化氫反應生成二氯丙醇，然后由二氯丙醇在堿性溶液下皂化得到環(huán)氧氯丙烷［9］。（1）氯化反應氯化過程簡而言之就是甘油與氯化氫的反應。甘油在一定的溫度下，通過催化劑（一般采用醋酸或路易斯酸）的作用，和氯化氫發(fā)生取代反應，得到一氯丙二醇和二氯丙醇。當然，二氯丙醇才是氯化反應中我們所需要的最終產(chǎn)物。唯一需要注意的是，因為原料鹽酸屬于液體鹽酸，在反應過程中不斷把水帶入到了反應體系之中，而大量的水會影響二氯丙醇的產(chǎn)量，因此，除水工序（蒸餾水）也是重中之重。至于為什么選用氯化氫，是因為氯化氫獲得途徑簡便，可以反復利用，大大節(jié)省了所需成本。（2）環(huán)化反應環(huán)化反應又稱之為皂化反應，可以簡單分為三個階段：誘導、加速和完成。該反應主要是將前面氯化反應生成的二氯丙醇與堿液（一般采用一定濃度比例的氫氧化鈣或氫氧化鈉）進行反應。二氯丙醇脫去一分子氯化氫后環(huán)化，生成環(huán)氧氯丙烷。需要注意的是，在環(huán)化進行時，堿液的量一定要把控到位（略微過量），過多過少都會影響環(huán)氧氯丙烷的轉(zhuǎn)化率。而且，在反應的時候，需要及時地把環(huán)氧氯丙烷分離提取出來，否則會影響產(chǎn)品的收率。影響環(huán)化反應的因素有很多：溫度、時間及原料比例等，要按照實際情況好好把控。1.3.5環(huán)氧丙烷氧化法環(huán)氧丙烷氧化法的特別之處在于選擇了環(huán)氧丙烷作為反應的原料，隨即在催化劑（正磷酸三鋰）的作用下，丙烯醇與氯氣進行反應，生成二氯丙醇，最后在堿性環(huán)境下皂化，生成產(chǎn)品環(huán)氧氯丙烷。1.3.6氯丙烯直接環(huán)氧化法氯丙烯直接環(huán)氧化法克服了一些丙烯高溫氯化法的缺點，如“三廢”排放量多，工藝流程長等。因為該法直接省掉了氯醇化和皂化兩大步驟，直接進行了環(huán)氧化，所以收率較高。當然，這也不是完美的工藝流程。催化劑的較高成本使得該法并沒有被普遍使用。Interox和Pcuk這兩個方法相對比較成熟。1.4計算機輔助軟件1.4.1常用計算機輔助軟件在當代社會，化工這一行業(yè)在越來越多的方面起到著越愈發(fā)重要的作用。當然，隨著化工領域扮演著如此重要的角色，它的發(fā)展和進步便成了必然趨勢。人們在化工領域常常會遇到各種各樣的復雜計算及工藝流程的模擬，很顯然，僅僅只是憑借人腦，很難完成這種高復雜的作業(yè)。于是，計算機輔助軟件就顯得格外重要，它們能夠充分幫助設計者解決各種設計難題，使得效率與收益得到肉眼可見的高度提高。工作效率的提高是現(xiàn)如今最需要的社會進步發(fā)展的必要因素之一。ChemCAD這一軟件適用于設計及工藝流程的優(yōu)化，操作界面簡單易學，但是它的數(shù)據(jù)庫較小，物性相對較少，這也在某些方面限制了它的運用。設計院運用的不是很多，一般用在中高校的教學上。AspenPlus這個軟件實際上是一個集設備設計、流程模擬和優(yōu)化的大型通用模擬工具[3]。AspenPlus有著豐富的物性模型以及巨大的數(shù)據(jù)庫，滿足了廣大使用者的各項需求。物性模型和數(shù)據(jù)是確保它得到精確可靠的模擬結(jié)果的關(guān)鍵因素，因此人們借助它解決了許許多多復雜的難題。與此同時，它也是唯一一個同時包含序貫（SM）模塊和聯(lián)立方程（EO）兩種算法的模擬工具軟件，許多公司為了使其物性計算方法標準化而采用AspenPlus的物性系統(tǒng)，并與其自身的工程計算軟件相結(jié)合，所以人們普遍認為AspenPlus非常適用于化工等領域。當然，這個軟件依然會不斷進步完善，越來越完美。1.4.2AspenPlus軟件的應用實例隨著社會不斷發(fā)展進步，該軟件也被越來越多的設計者所使用，當然，它給我們?nèi)粘Ｉ顜砹司薮蟮氖找?。中石化天津公司利用AspenPlus模擬軟件對柴油加氫裝置進行了模擬計算，建立了柴油蒸餾裝置的基本模型，并且對物料、能量及相對平衡開展了模擬計算，模擬所得到的塔溫、氣體流量、輕烴產(chǎn)量與實際裝置的運行狀態(tài)，與實際運行相比較，誤差較小，模擬結(jié)果對現(xiàn)有裝置有著優(yōu)化和指導作用，降低了能耗，大大提高了企業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟效益[3]。2環(huán)氧氯丙烷的工藝流程2.1AspenPlus2.1.1物性選擇的原則物性原則實際上，NRTL-NTL和其它方程式都是基于這一原理所創(chuàng)建的，并且其運算符可以針對該模型，用于計算液體的活度系數(shù)，并可修改Wong-sandier狀態(tài)方程的同時，還能根據(jù)該方程式來計算氣液平衡裝置。物性方程從電解質(zhì)溶液的角度來看，這種溶液將會影響這一行業(yè)的諸多方面。所以，我們需要計算方案來解決問題。在模擬的過程進行時，一旦出現(xiàn)鹽酸及其它酸性溶液或是鹽溶液等，則需要通過電解質(zhì)溶液計算系統(tǒng)來進行精確計算。2.1.1.3物性方程Redlich-Kwong當操作員使用NRLT-RK和其他方程式時，他們可以使用狀態(tài)方程式來計算熱力學性質(zhì)。如果壓力值在10個大氣壓以內(nèi)，那么該方程式仍具備高度適用性。應當注意的是，如果壓力值過于高，那么狀態(tài)方程的適用性將大打折扣。2.1.1.4方程Wilson通常對于這類方程，它對絕大多數(shù)化合物都具有一定的適用性，特別是對醛類或醇類等物質(zhì)。一旦說設計者們想要根據(jù)這個二元系統(tǒng)來計算多元系統(tǒng)的活度系數(shù)，那么該方程也就能發(fā)揮出它至關(guān)重要的作用。但是，如果讓它轉(zhuǎn)向應用于別的某些混合相等，那就沒有原本的那種高度適應性了，大打折扣。由于材料屬于一類極性物質(zhì)及一系列與大氣壓高度相似的操作過程，所以在生死熟慮之后，NRTL方程被確定為進行本次計算設計的物性方程。2.1.2生產(chǎn)工藝模型的建立（1）繪制流程圖：根據(jù)實際情況，仔細觀察并分析各個不同單元的排列分布或是組合在一起的方式是否符合正確要求，推測出最為符合最為理想的模擬流程。（2）規(guī)定設置全局：在明確設計的名稱及與之相對應的用戶名參數(shù)之后，推選出一個符合實際情況、符合邏輯的單位。（3）輸入反應物：參考資料文獻中所提及的化學反應以及物料的組成，在結(jié)合實際情況去確定工藝流程中的化學組分，當然，在反應中生成的電解質(zhì)離子也是需要統(tǒng)計計算的。（4）明確物性方法：物性方法選擇合不合理決定著最后運算結(jié)果的精不精確。雖然在上述軟件中，對方程進行了預載，但要想獲取正確的方程離不開經(jīng)驗，離不開實際情況。（5）設置進料的物流：不同的數(shù)據(jù)需要設定不同的物流，包括了壓強、溫度、液氣比等方面，全部設定完后，給予模擬。（6）設置操作單元的條件：實際上，單元操作的條件就是對工藝對產(chǎn)品的要求。2.1.3設置操作單元操作參數(shù)的好壞（準確與否）實際上會對運算結(jié)果的準確性起著決定性的作用。而我本人則使用了FlossheetDesignSpec，通過它來進行設計規(guī)范，將溫度和壓力充分的優(yōu)化。與此同時，還可以充分提高精餾塔的回流比。2.1.3.1設置精餾塔單元精餾塔在本次的模擬設計中扮演著重要的角色，是不可缺少的部分。此次的模擬設計能不能成功，關(guān)鍵就在于精餾塔的設置，結(jié)合這一軟件來講，主要分為五個具體的步驟，由本人對其分別進行闡述：（1）物料衡算根據(jù)送料的條件來分析，對輸入的條件用簡捷設計模擬進行快速的計算。在計算的過程中當然會涉及到一些問題，且該計算所涉及到的一些問題主要有兩方面：第一方面是對部件組分進行分割，觀察它們是否能夠清晰地被顯示出來；第二方面是對重要塔頂和塔底組成的估算，目的是能夠獲得輕、重兩個關(guān)鍵組分及其回收率。（2）簡捷模塊計算在計算上述塔前，把前面所得到的輕、重組分的回收率輸入到控制面板中，隨后開始對回流比進行調(diào)改，確保完成之后運行程序，在結(jié)果中找出塔板數(shù)、回流比等重要參數(shù)。（3）靈敏度分析法雖說從軟件上得到的設定值滿足要求的參數(shù)，但它不一定是最合適的參數(shù)，因此，我們需要運用靈敏度來分析，即窮舉概率參數(shù)，來操作模擬運行，得到最佳的參數(shù)。靈敏度分析法的具體步驟如下：1）參照對應的回流比和塔徑比值，從回流比和塔板數(shù)兩者當中分別進行選擇，選擇出最為適合的值。2）通過不同位置不同的進料板，執(zhí)行不同的模擬操作，來獲得相對應的成品。從這些成品之中，挑選出來最好最佳的一組成品，然后對相對應的位置進行分析。值得一提的是，這一系列的數(shù)據(jù)都能被當模塊使。（4）運用詳細計算模塊計算通過運用這種模塊中的Traysizing來進行計算，獲得與之相對應的塔徑。（5）核算結(jié)合上述材料，參照所獲得的結(jié)果，進行合理的調(diào)整，同時校核該塔，就能夠獲得所需要的參數(shù)。2.2環(huán)氧氯丙烷的工藝設計標準2.2.1原材料以及原材料標準高純度的甘油，鹽酸及醋酸。2.2.2設計的要求對于此產(chǎn)品來說，它的年產(chǎn)量達三萬噸，純度不低于99.95%，回收率也是達到了99.8%，并且在它的生產(chǎn)過程中沒有造成污染，完全符合環(huán)保的要求。2.3環(huán)氧氯丙烷生產(chǎn)過程分析2.3.1環(huán)氧氯丙烷生產(chǎn)方式的選擇目前社會的發(fā)展不論是科學技術(shù)還是經(jīng)濟都是非常迅速的。在這高速發(fā)展時期，同樣也暴露出了值得深思的問題，能源的緊張便是其中之一。對此，可替代能源生物柴油便成了各國關(guān)注的重點，發(fā)展也隨之變得越來越快。在生物柴油的生產(chǎn)過程中，甘油是其最大最顯著的副產(chǎn)物，因此，甘油得到了充分的運用，甘油法制環(huán)氧氯丙烷也逐漸成了核心制備工藝流程。2.3.2流程模擬模型的選擇2.3.2.1工藝流程在模擬反應的流程中，選擇固定床反應器來進行反應，并且選擇甘油及鹽酸來用做反應的原料。在充分添入催化劑（醋酸）之后，在混合加熱（九十攝氏度及十個大氣壓）的操作條件下，于固定床反應器中進行反應。需要注意的是，該反應流程是一次性的，不進行循環(huán)后續(xù)。通過物性分析，選用板式分離塔是分離效率最高的，最為理想。因為在反應過程中，必然會存在著一些未反應的甘油，所以我們運用板式分離塔將其分離并進行二次使用。鹽酸等從塔頂采出，未反應的甘油從塔底采出，并進行提純，把鹽酸和催化劑等從中分離出去。在本次的模擬流程中，儀器內(nèi)部使用銅來做內(nèi)襯，這樣可以避免發(fā)生腐蝕反應，影響物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率，同時可以延長儀器的使用壽命，完全符合環(huán)保的宗旨。不復雜的流程且能循環(huán)，大大減少了不必要的浪費，降低了成本。凡事有優(yōu)點的同時必然存在一定的缺陷，例如，該反應的過程中需要連續(xù)不斷地補充催化劑（醋酸），能耗比較高。但盡管如此，本次模擬流程的物質(zhì)轉(zhuǎn)化率依舊高達98％。2.3.2.2熱力學模型通常的話，在模擬單元操作過程時，化工熱力學的性質(zhì)的計算都是重中之重?；崃W包含了換熱、相平衡數(shù)等方面。它的特別之處就在于，沒有一個符合各個物系相的模型。熱力學模型決定著整個模擬流程能否獲得精確的結(jié)果，由此就可以看出化工熱力學的計算模型有多么關(guān)鍵?？紤]到此次流程的模擬中含有鹽酸、醋酸等，本人選擇用E-NETL法來計算。2.3.3反應系統(tǒng)分析2.3.3.1反應系統(tǒng)流程圖圖2-1反應流程圖反應系統(tǒng)流程敘述如圖所示，物料S1是催化劑,物料S2是甘油，還有物料S3是氯化氫，先把這三個物料分別放入E101中，進行加熱，當溫度穩(wěn)定達到九十攝氏度之后，再通入R101當中，隨后生成所需要的混合物。2.3.4分離系統(tǒng)的分析2.3.4.1部分分離系統(tǒng)流程圖圖2-2粗分離流程圖2.3.4.2分離過程的簡述如圖所示，生成物S5流進塔B4，然后順利進行分離的操作。分離完之后，物料S7從B4塔塔頂流出，然后流入B5，緊接著，物料S8從B4塔塔底流出，混合以醋酸與水。B5塔的主要作用就是把鹽酸和醋酸分離開來，物料S10鹽酸與水從B5塔底流出，物料S9醋酸則從塔頂流出。物料S8由鹽酸和甘油組成，順利進入B6塔之后，物料S11從B6塔頂流出，由鹽酸、甘油及二氯丙醇組成，隨后再流入B8塔。物料S12是甘油，從B6塔塔底流出。從B8塔塔頂流出的物料S13為二氯丙醇，塔底流出的物料S14為鹽酸、甘油及二氯丙醇。生產(chǎn)過程分析生產(chǎn)工藝的選擇從當今社會發(fā)展的階段來看，制備環(huán)氧氯丙烷的工藝方法有很多種。例如丙烯高溫氯化法，雖說它的運用在之前確實很廣泛，但是其高耗能、低轉(zhuǎn)化率是真的缺陷太明顯了，而且安全性還不是很高，所以丙烯高溫氯化法的工藝與現(xiàn)在的化工發(fā)展理念顯得有點格格不入。還有醋酸丙烯酯法、丙醛法等也是，存在較為明顯的缺陷。而本文中的甘油法，相比較之下，工藝流程簡單，轉(zhuǎn)化率高，安全性也高，具備一系列優(yōu)勢，前景十分廣闊。生產(chǎn)工藝簡介在模擬流程進行生產(chǎn)模擬時，先E101進行加熱，直到里面的混合物達到反應所要求的溫度，在這之后，流入R101之中，加入反應所需要的催化劑（醋酸），進行下一步反應。該反應生成的混合物含有異丙醇等。此混合物先流入B4塔中，醋酸及鹽酸的混合物從其塔頂流出，而甘油從其底部流出。B5塔會把醋酸與鹽酸分離開來，分別從塔底塔頂流出。待B6塔把異丙醇分離掉之后，最終通過B8塔進行充分提純，保證其轉(zhuǎn)化率。2.3.6 過程模擬圖圖2-3過程模擬圖3生產(chǎn)工藝的設計與優(yōu)化3.1AspenPlus是否選對物性方程計算，是流程模擬能否成功的關(guān)鍵。該軟件有著巨大且豐富的數(shù)據(jù)庫，并且包含了各種各樣的計算模型體系，所以只要物性計算方程選對，最后運算的結(jié)果是非?？捎^的。3.1.1確定物料組分表3-1物料組分ComponentIDTypeComponentnameFormulaGLYCE-01CONGLYCEROLC3H8O3HCLCONHYDROGEN-CHLORIDHCLC3H6CL2OCON2,3-DICHLORO-1-PROPC3H6CL21:3-D-02CON1,3-DICHLORO-2-PROPC3H6CL2ACETI-01CONACETIC-ACIDC2H4O2-1H2OCONWATERH2O3.2物料平衡分析3.1.1輸入原料把甘油和鹽酸當作原料。3.1.2輸出產(chǎn)品產(chǎn)品是質(zhì)量分數(shù)為99.95%的環(huán)氧氯丙烷。3.2.3物料平衡表3-2物料的進出流量物料名稱進口流量（kmol/h）出口流量（kmol/h）鹽酸10035.36甘油648.96CH3COOH110201.676C3H6Cl2O090.583C3H5OCl09.6水0110.08E101表3-3E101的操作參數(shù)操作溫度（℃）操作壓力（bar）熱量（Mmcal/hr）物流量（kmol/hr）1239010541.40210064110R101在本次的流程模擬中，在反應器R101中，催化劑（醋酸）的使用量達到了適中的狀態(tài)，使得反應充分進行。而且，其有著完好的再生性，使用的時長長達十二個月。各個反應床層都是用這一催化劑進行反應的。該反應器最佳的反應溫度是九十攝氏度，達到這一溫度后，重化物的溶解力大大提高，碳元素的沉降速率也顯著下降。反應器的內(nèi)部壓力為十個大氣壓以下，便于采集測定數(shù)據(jù)。B4這個塔的作用就是分離混合物，再對分離的物質(zhì)進行降溫，使得該物質(zhì)的收率大大增加，便于收集。當然，前提是得找出最佳的操作參數(shù)。3.5.1進料位置和收率的關(guān)系如圖所示，橫坐標指的是塔板數(shù)，縱坐標指的是吸收率，從圖中可以發(fā)現(xiàn)處于第11塊板的時候，吸收率能夠在1處得以收斂。通過簡單的塔去對分離過程進行模擬，從而使得設備能夠得到優(yōu)化，然后對塔板數(shù)進行計算。最后開始進行精確的計算，確定最適的回流比和最適的進料板位置。3.5.2回流比與收率的關(guān)系圖3-2回流比和收率的關(guān)系如圖所示，橫坐標指的是比率，縱坐標指的是吸收率。很明顯的，一旦比率的值達到了0.22后，吸收率在1出開始收斂。B5這個塔的主要作用就是把醋酸和鹽酸兩個物質(zhì)分離開來。收率實際上指的是在化學反應中，得到的產(chǎn)品數(shù)量與計算得到的產(chǎn)品數(shù)量的比值，并且，當比率的值越是高，在實際的生產(chǎn)中，產(chǎn)品得到的越是多。精餾塔B5進料板位置和產(chǎn)品收率的關(guān)系圖3-3進料板位置和產(chǎn)品收率的關(guān)系如圖所示，圖表的橫坐標指的是塔板位置數(shù)，縱坐標指的是產(chǎn)品收率。很明顯，在22號至26號的時候，收率無限接近于1，所以可以得到的結(jié)果是，最為理想的位置就是22號。3.6.2精餾塔B5回流比和收率的關(guān)系在精餾的過程當中，液體蒸發(fā)完會聚集在塔頂，其中有一部分因冷凝而返回到塔中，余下的部分流出，這兩者的比值即是所謂的回流比。這一值能夠直接體現(xiàn)出產(chǎn)品質(zhì)量的高低。圖標3-4回流比和收率的關(guān)系如圖所示，橫坐標指的是回流比，縱坐標指的是收率。從圖中可以清楚的看到，回流比對收率的影響不是很大，一旦它的值達到1.9以后，會在1出逐漸收斂。精餾塔B5優(yōu)化結(jié)果表3-4精餾塔B5的優(yōu)化結(jié)果理論板數(shù)28回流比2.5最佳進料板數(shù)14回流速率（kmol/hr）1250塔頂壓力（bar）10塔底壓力（bar）10.2B6這個塔的作用就是把該物質(zhì)分離出來，并且使得純度得到更高的標準，除此之外，它也在把醋酸從中分離出去。B6進料塔板數(shù)選擇不同的塔板數(shù)，物質(zhì)的純度也是高低不同的，所以參考下圖，簡單表明了位置和收率之間的聯(lián)系。圖3-5進料板位置和收率的關(guān)系如圖所示，橫、縱坐標分布清晰，橫坐標指的是進料的位置，縱坐標指的是產(chǎn)品的收率，圖中很明顯的表現(xiàn)出，在進料板達到8號之前，收率變化極為明顯，會逐漸增大，處于9～27號時，收率基本上是維持著不變，所以這也說明，9號是最佳進料板。B6回流比的確定圖3-6回流比與收率的關(guān)系如圖所示，存在著橫、縱坐標，其中橫坐標指的是回流比，縱坐標指的是收率。從圖中觀察得出，在0～0.045的時候，收率逐漸增大，過了0.045的時候，基本上維持不變，所以不難得出，當0.045的時候，即是最佳回流比。在完成了以上步驟之后得到塔B6的優(yōu)化結(jié)果，如下表所示。表3-5塔B6的優(yōu)化結(jié)果理論板數(shù)34采出比0.045回流比2.5最適進料板數(shù)18塔頂壓力（bar）10塔頂溫度℃216塔底壓力（bar）10.2塔底溫度℃3084設計與校核在對模擬流程設計執(zhí)行操作及驗證操作步驟時，該軟件中的Sizing數(shù)據(jù)和Rating數(shù)據(jù)對于運行的結(jié)果都是非常關(guān)鍵的。對于這兩個數(shù)據(jù)，操作員在計算塔高和塔板數(shù)的時候，可以通過簡單輸入前面與之相關(guān)的數(shù)據(jù)以達到完成任務的目的。然后等相對應的數(shù)據(jù)出來以后，根據(jù)國家的標準來對所得數(shù)據(jù)進行四舍五入，最后達到校核的目的。B4該塔是一座分離塔，能把輕、重組分分離開來，輕組分從其塔頂流出，而重組分反之，從塔底流出。它的生產(chǎn)能力受到了板間間距的影響，與此同時，板間間距對塔的高度有著深深的影響，所以說，把塔的高度提高，那么，板間間距就理所當然增大了。板間間距增大的好處就是流速變快，便于流程的進行。先根據(jù)上述情況對參數(shù)進行設定，接著再去獲取校核的參數(shù)即可。當然，不僅僅是把所需要的參數(shù)輸入完畢，還得針對塔不同的部位進行不同的調(diào)整，例如篩板：三角形的板孔還要分為行排列和叉排列。因為液面的梯度不是很大，所以選用插排列的三角形孔板最佳。一般來說，有四種不同中心距的三角形排列閥門：75mm，100mm，125mm和150mm的；還有三種叉排的：65mm，80mm和100mm的。降液管對于該塔是非常重要的，它的作用不僅僅在于把液體相互連通，更是能夠把氣泡去除掉，大大地提高塔板之間的效率。降液管的選擇也是非常講究的，粗的塔用彎形管，而細的塔則用圓形管。還有降液管的直徑大小也會影響塔的效率?；ぴ碇刑峒埃鶕?jù)局部阻力的值確定h0，該管底部一般不會低于30mm，過小的話便會引起管路的問題，當然，也不能夠過于大，要適宜。所有步驟的最后都離不開核算，最大液泛因子應當在0.8及以下，最大落水管應當在0.25及以上，托盤間距應當在0.5及以下，此次相應的設計數(shù)據(jù)分布如下表。第頁5物料衡算原料HCL原料甘油催化劑醋酸未反應鹽酸水副產(chǎn)物MoleFlow(kmol/hr)1006411052.6111.45718.562MassFlow(kg/hr)3646.0645894.0626605.78216002799.9982063.606Enthalpy(Gcal/hr)-2.206-10.202-12.01-1.736-8.017-1.992MassFlow(kg/hr)H2O310.5151672.583traceCUT6605.7820.2351100.1480.002HCL3646.0641289.249＜0.001GLYCE-015894.602825.168ALPHA-010.00227.2660.3391:3-D-01tracetrace1238.097MoleFlow(kmol/hr)H2O17.23692.842traceCUT1100.00418.32＜0.001HCL10035.36＜0.001GLYCE-01648.96ALPHA-01＜0.0010.2950.0041:3-D-1tracetrace9.599反應結(jié)束的醋酸產(chǎn)品環(huán)氧氯丙烷MoleFlow(kmol/hr)91.65545.165MassFlow(kg/hr)55054177.3Enthalpy(Gcal/hr)-9.625-1.227MassFlow(kg/hr)H2O0.025traceCUT5502.3793.015HCLGLYCE-01ALPHA-012.5964174.1221:3-D-01trace0.162MoleFlow(kmol/hr)H2O0.001traceCUT91.6260.05HCLGLYCE-01ALPHA-010.02845.1141:3-D-1trace0.0016基礎設施及設備人員管理費用本次模擬工段中涉及到了三個部分的費用，第一部分是基礎的設施費用，包括了安裝費、運輸費等；第二部分是工作人員的工資薪水等；第三部分是設備設施的成本費用，包括了原料費等。（1）基礎設施費用本次設計中，基礎設施所需費用達到了450萬元。如下，根據(jù)該式對購買費用進行計算并獲取相應的結(jié)果：450×1.12=504如下，根據(jù)該式對安裝費用進行計算并獲取相應的結(jié)果：450×40%=180如下，根據(jù)該式對管道布置費用進行計算并獲取相應的結(jié)果：450×15%=67.5如下，根據(jù)該式對儀表安裝費用進行計算并獲取相應的結(jié)果：450×15%=67.5如下，根據(jù)該式對電力費用進行計算并獲取相應的結(jié)果：450×10%=45如下，根據(jù)該式對建筑費用進行計算并獲取相應的結(jié)果：450×15%=67.5如下，根據(jù)該式對公共設施費用進行計算并獲取相應的結(jié)果：450×30%=135如下，根據(jù)該式對土地購置費用進行計算并獲取相應的結(jié)果：450×10%=45消安費達到了18萬元左右，因此總費用如下：450+504+180+67.53+45+135+45+18=1579.5（2）其它費用從培訓費用方面來看，是預算的人數(shù)×0.6×(600元/人+850元/人月×培訓時間），如下，根據(jù)該式對總費用進行計算并獲取相應的結(jié)果：10×0.6(0.06+0.085×3)=1.89如下，根據(jù)該式對辦公費用進行計算并獲取相應的結(jié)果：10×0.1=1如下，根據(jù)該式對設計費用進行計算并獲取相應的結(jié)果：1579.5×0.05=78.975萬元如下，根據(jù)該式對其余費用進行計算并獲取相應的結(jié)果：1.89+1+78.975=81.865萬元從預備費用方面來看，可以分為基本費用和漲價預算費用這兩個部分，分別根據(jù)基礎設施費用以及其它費用的10%、5%來計算，在此之后將兩個值予以累計：其它費用

(1579.5+81.865)×10%=166.136萬元(1579.5+81.865)×5%=83.068萬元從貸款利息方面來看，按照上述費用的70%以及7%年利率予以計算并獲取下述的結(jié)果：(1579.5+81.865+360.54)70%×7%=99.073如下，根據(jù)該式對固定總資產(chǎn)進行計算并獲取相應的結(jié)果：1579.5+81.865+360.54+99.073=2120.978萬元表7-1原材料費用一覽表原料規(guī)格消耗量（t/a）單價/元萬元/年甘油90％4250030004800水軟化水400000.41600鹽酸98％2700015004050過熱蒸汽10atm2001401280電力80V/22Hz0.5750總計12480根據(jù)年薪五萬作為基準，對員工工資薪水予以計算：10×50000=50根據(jù)固定資產(chǎn)的3%作為基準對實驗室的維護費用進行計算并獲取相應的結(jié)果：2120.978×3%=63.629萬元根據(jù)該資產(chǎn)的5%作為基準對檢修維護費用進行計算并獲取相應的結(jié)果：2120.978×5%=106.049萬元根據(jù)該資產(chǎn)的10%作為基準對折舊費用進行計算并獲取相應的結(jié)果：2120.978×10%=212.098萬元如下，根據(jù)下述的式子對生產(chǎn)成本費用予以計算并獲取具體的結(jié)果：12480+50+106.049+212.098=12848.147萬元根據(jù)該資產(chǎn)的8%作為基準去針對管理費進行計算并獲取相應的結(jié)果：12848.147×8%=1027.852萬元根據(jù)該資產(chǎn)的6%作為基準去針對研發(fā)以及銷售費進行計算并獲取相應的結(jié)果：12848.147×6%=770.889萬元如下，根據(jù)下述的式子對總成本費用予以計算并獲取相應的結(jié)果：12848.147+1027.852+770.889=14646.888萬元銷售額環(huán)氧氯丙烷的年產(chǎn)量達到30000噸，售價為1.8萬元/噸。焦油這種物質(zhì)，其年產(chǎn)量達到了0.24萬噸，售價為0.25萬元/噸。如下，根據(jù)下述的式子對總銷售額予以計算并獲取相應的結(jié)果：300001.824000.2554600萬元秉承20%稅率的原則對增值稅費用予以計算，計算原則為其售價，減去原料、電力和蒸汽的成本之后，再與0.2相乘，最終除以1.2所得：(54600-14646.888-12848.147)0.2/1.24517.494萬元。秉承20%稅率的原則對所得稅費用予以計算，其計算原則為售價減去相應的成本之后，再減去工資薪水以及增值稅，把所得值與0.2相乘所得：(54600-14646.888-12848.147-50-4517.949)0.24507.403萬元如下，根據(jù)下述的式子對流動資金費用予以計算并獲取相應的結(jié)果：14646.888×0.2=2929.378萬元如下，根據(jù)下述的式子對總投資費用予以計算并獲取相應的結(jié)果：12848.147+2929.378+99.073=15876.598萬元一整年的利潤收益來看，主要是把銷售額減去與之相應的成本、工資薪水以及增值稅，如下：54600-14646.888-12848.147-50-4517.949=22537.016萬元從企業(yè)經(jīng)濟方面考慮，對其投資回收期而言，主要是總投資付出的費用與年利潤之間的商，如下：（14646）/（9449.03）=1.55（14646）/（24615.126）=0.5957廢污處理與生產(chǎn)安全7.1廢污的處理化學這方面在近年來發(fā)展十分迅速，因此，環(huán)境保護方面也越來越受到重視?；ゎI域中，存在著“三廢”，分別是廢氣、廢水及廢渣?！叭龔U”如果不經(jīng)過專業(yè)的處理，對于環(huán)境的危害是十分嚴重的，更是會對人體造成嚴重的危害，所以，化工廢污的處理必然是重中之重。而且，不同的廢物有著不同的處理方式。在本次的工藝流程模擬中，產(chǎn)生的廢污主要是氯化氫廢氣、含有高鹽的有機廢水及少量廢渣，分別給予不同的處理方式。對于氯化氫廢氣，在經(jīng)過一定的純化之后，完完全全可以當做原料繼續(xù)投入工藝使用，達到循環(huán)的效果。含有高鹽的有機廢水在進行蒸發(fā)處理之后，加入一定量的硫酸溶液，生產(chǎn)硫酸鈣物質(zhì)投入其它工藝使用。廢渣便由工作人員收集并送往相應的處理中心。在廢污達到處理的標準之后，才能進行使用。7.2生產(chǎn)安全在本次的模擬工藝流程中，環(huán)氧氯丙烷和二氯丙醇這兩種物質(zhì)具有很強的毒性，如果對于安全方面不加以重視，不但會造成工場經(jīng)濟的損失，更是會造成人員的生命危險。人體一旦接觸到，就會有刺痛感，并且傷及腎臟，造成無法估量的傷害。鑒于環(huán)氧氯丙烷和二氯丙醇所具有的毒性，必須采用相關(guān)的安全措施，使得操作人員的生命財產(chǎn)得到安全的保障。環(huán)氧氯丙烷的閃點是非常低的，存放的地方必須遠離火源，禁止明火，不但如此，還要遠離胺類、堿類物質(zhì)，防止其發(fā)生化學反應。還有，收納環(huán)氧氯丙烷的容器必須得嚴密，不得滲漏。定期的人員檢測是非常有必要的，并加以配備合理的消防安全設備來防止突發(fā)狀況。該物質(zhì)運輸?shù)那闆r必須也加以考慮，制定好相關(guān)安全措施，緊貼標識，