1、刖百41.1、 品介紹41.2、 生產(chǎn)工藝41.2.1 一步法工藝41.2.2 二步法工藝 51.3、 主要原材料5第2章初步工藝流程設(shè)計(jì)72.1 工藝流程框圖：72.2 工藝流程：8第3章物料衡算93.1 計(jì)算條件與數(shù)據(jù)理： 93.2 原料用量計(jì)算： 103.3 縮合工段物料衡算： 103.3.1 一次反應(yīng)：103.3.3 回收過量環(huán)氧氯丙烷： 124.3.4 環(huán)氧樹脂收集： 13第4章熱量衡算144.1 計(jì)算依據(jù)：144.2 常用熱力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)： 164.3 縮合工段熱量衡算： 174.3.1 溶解崗位： 174.3.2 反應(yīng)崗位： 17第5章設(shè)備選型205.1 計(jì)算條件確定 205.1.1

2、 操作工時(shí)與生產(chǎn)周期的確定： 205.1.2 日生產(chǎn)批次和反應(yīng)釜個(gè)數(shù)的確定： 205.2 縮合工段反應(yīng)崗位的設(shè)備選型： 205.2.1 物料體積計(jì)算： 205.2.2 反應(yīng)釜的選型： 215.2.3 校核傳熱面積： 215.3 其它設(shè)備的選型 24第6章廠區(qū)布置和車間布置設(shè)計(jì) 266.1 工廠設(shè)計(jì)的內(nèi)容與規(guī)范： 266.2 廠址的選擇：266.3 車間的布置：276.3.1 輔助生產(chǎn)和行政-生活布置： 276.3.2 廠房的布局：276.3.3 廠房的長、寬、高和層數(shù)確定： 276.3.4 廠房內(nèi)布置： 28第7章“三廢”處理及其綜合利用 298.1 廢水的處理：298.2 套用和回收利用：2

3、9第8章環(huán)氧樹脂安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù) 308.1 環(huán)氧樹脂安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)的重要性 308.2 環(huán)氧樹脂生產(chǎn)安全注意事項(xiàng)與勞動(dòng)保護(hù)措施 308.2.1 環(huán)氧樹脂生產(chǎn)原料安全毒性 308.2.2 環(huán)氧樹脂生產(chǎn)中勞動(dòng)保護(hù)注意事項(xiàng) 308.2.3 環(huán)境保護(hù)措施 31致謝32參考文獻(xiàn)32年產(chǎn)3000噸環(huán)氧樹脂車間工藝設(shè)計(jì)摘要：環(huán)氧樹脂生產(chǎn)工藝一般分為一步法和二步法。目前低分子量液體環(huán)氧樹脂和中分子量固體環(huán)氧 樹脂，一般都采用一步法工藝；高分子量環(huán)氧樹脂采用二步法。二步法工藝的優(yōu)點(diǎn)：與一步法相比， 它具有生產(chǎn)工藝簡單、設(shè)備少、工時(shí)短、無三廢排放和產(chǎn)品質(zhì)量易調(diào)節(jié)控制等優(yōu)點(diǎn)。以雙酚A (BPA為主要原材料，

4、合成的環(huán)氧樹脂稱為雙酚A (BPA)型環(huán)氧樹脂，是目前產(chǎn)量最大、用途最廣的環(huán)氧樹脂，由于它的應(yīng)用遍及國民經(jīng)濟(jì)的眾多領(lǐng)域，因此又稱為通用型環(huán)氧樹脂。它屬于縮水甘油醍型。本文介紹了年產(chǎn) 3000噸的環(huán)氧樹脂的車間設(shè)計(jì)，從技術(shù)、工程經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)管理等方面進(jìn)行了詳 細(xì)的論述，內(nèi)容主要包括：設(shè)計(jì)依據(jù)，工藝路線論證，工藝流程設(shè)計(jì)，全流程物料衡算，全流程能 量衡算，工藝設(shè)備選型與計(jì)算，車間布置設(shè)計(jì)，三廢處理及其綜合利用，勞動(dòng)組織，勞動(dòng)保護(hù)與安 全生產(chǎn)，工程經(jīng)濟(jì)，工藝細(xì)節(jié)改進(jìn)設(shè)計(jì)等內(nèi)容。關(guān)鍵詞：環(huán)氧樹脂；一步法；車間工藝設(shè)計(jì)Abstract ：To bisphenol A (BPA) as the main r

5、aw material, known as bisphenol epoxy resin synthesized A (BPA) type epoxy resin is the output of the largest and most widely used epoxy resin, because of its application throughout the national economyKEY WORDSEpoxy resin; one-step; workshop process design、夕 4刖百1.1、 品介紹分子中含2個(gè)或2個(gè)以上環(huán)氧基的高分子化合物 最常用的雙酚A

6、型環(huán)氧樹脂含2個(gè)環(huán)氧基。1.2、 生產(chǎn)工藝環(huán)氧樹脂生產(chǎn)工藝一般分為一步法和二步法。目前低分子量液體環(huán)氧樹脂和中分子 量固體環(huán)氧樹脂，一般都采用一步法工藝；高分子量環(huán)氧樹脂采用二步法。1.2.1 一步法工藝把雙酚A(BPA)和環(huán)氧氯丙烷(ECH)在氫氧化鈉作用下進(jìn)行縮聚，即開環(huán)和閉環(huán)在同一反應(yīng)條件下進(jìn)行的工藝方法。周菊興提出的工藝是：將配方量的雙酚A和環(huán)氧氯丙烷在80 c下攪拌溶解，然后降溫至C,滴加 30%的NaOH堿滴加完后保溫反應(yīng)一段時(shí) 問，然后減壓回收未反應(yīng)的環(huán)氧氯丙烷。接著再次降溫到 5OC, 7前加15%的NaOH加 完后保溫反應(yīng)。反應(yīng)完畢，加入苯，升溫溶解，然后靜置水洗，上層的樹脂

7、苯溶液真空 吸入脫水釜，殘液再加苯萃取一次，棄去下層鹽水溶液，萃取液仍吸入脫水釜。最后蒸 出苯，得到清澈透明的樹脂。此外還有一次加堿法，即將堿改成一次滴加完，然后再蒸儲(chǔ)未反應(yīng)的環(huán)氧氯丙烷。這種方法工藝成熟，目前國內(nèi)的 E 44樹脂多是采用這種 工藝生產(chǎn)。1.2.2 二步法工藝Vogel Tomas提出的工藝是：將雙酚A、環(huán)氧氯丙烷，同時(shí)加入三苯基瞬鹵化物或 三苯基瞬作催化劑，升溫使體系在 40120c發(fā)生醴化反應(yīng)，生成氯醇醴。當(dāng)羥基轉(zhuǎn)化 率達(dá)到80%90%后，在2品90c以下一次性加入NaOHK溶液，進(jìn)行閉環(huán)反應(yīng)。然 后，在減壓下蒸盡環(huán)氧氯丙烷。加入有機(jī)溶劑，溶解粗產(chǎn)物，再加入水水洗至中性，靜

8、 置分去水層，最后蒸儲(chǔ)除去苯，得到樹脂產(chǎn)品。二步法也可以選擇錢鹽、膽堿作為催化 劑，無機(jī)鹽，含硫有機(jī)化合物。考慮到價(jià)格因素，國內(nèi)企業(yè)選用錢鹽的居多。與一步法比較，二步法反應(yīng)時(shí)間短，操作穩(wěn)定，溫度波動(dòng)小，易于控制.產(chǎn)生的 三廢少，質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)率高，可生產(chǎn)系列環(huán)氧樹脂，對(duì)于國內(nèi)企業(yè)來說，對(duì)現(xiàn)有設(shè)備稍 作改動(dòng)就可以上馬，是很經(jīng)濟(jì)的方法。該法最大的優(yōu)點(diǎn)是將開環(huán)閉環(huán)分步進(jìn)行，而且可 以在無水條件下進(jìn)行開環(huán)，盡可能的減少了副反應(yīng)的發(fā)生。而且催化劑也有一定的選擇 性，可使產(chǎn)物量子多為線型結(jié)構(gòu)，不易引起聚合反應(yīng)。該法的缺點(diǎn)是從樹脂中除去催化 劑困難，而催化劑有一定的乳化作用，還對(duì)樹脂的固化過程有影響，能縮短樹

9、脂的使用 壽命，加大固化反應(yīng)的放熱量，因此要嚴(yán)格控制它的用量，并設(shè)法減少在樹脂中的殘留。但本設(shè)計(jì)由于產(chǎn)量低所以采用一步法。1.3、 主要原材料1-1環(huán)氧樹脂生產(chǎn)的主要原材料及規(guī)格原材料名稱分子量M質(zhì)量指標(biāo)雙酚A (BPA)228外觀：白色粒狀（或粉狀） 結(jié)晶體熔點(diǎn)C： > 155.5 色度號(hào)（珀一鉆）：<40環(huán)氧氯丙烷（ECH92.5外觀：無色透明液體 純度 wt%: > 99.5密度（20C） g/cm3: 1.180 1.184 色度（Pt-Co） : 15環(huán)氧樹脂生產(chǎn)的主要原材料的性質(zhì)：(1) BPA白色片狀或粒狀晶體，不溶于水，能溶于醇、 醴、丙酮及堿性溶中，室溫下微

10、溶于甲苯、二甲苯，加溫下溶解度急劇增加。(2) ECH是一種易揮發(fā)、無色透明液體，有毒！對(duì)皮膚有灼傷作用，能嚴(yán)重刺激眼睛, 具有和氯氣相似的刺激性氣味，有麻醉性，能溶解于醇、醴及甲苯中，微溶于水。比重1 .18,純品沸點(diǎn)116.2 Co取樣化驗(yàn)時(shí)，要取上層。(3)液堿：淡紫色液體，無機(jī)械雜質(zhì)，強(qiáng)堿性，腐蝕性較強(qiáng)。(4)甲苯：無色有芳香性氣味的易燃液體，有毒！不溶于水，能溶于醇、醴和丙酮。比重0.866,純品沸點(diǎn)110.28 C,取樣化驗(yàn)時(shí)，要取下層。第2章初步工藝流程設(shè)計(jì)2.1 工藝流程框圖:上一章已對(duì)工藝路線進(jìn)行了選擇，在此基礎(chǔ)上全面而細(xì)致地分析了整個(gè)生產(chǎn)過程的 組成和順序如下圖所示：700

11、c脫苯成品2.2 工藝流程：1 .把雙酚A投入溶解釜中，然后通過環(huán)氧氯丙烷，將夾套通水蒸氣的溫度加熱升溫 到70OC左右。2 .溶解后，用泵壓入帶攪拌的反應(yīng)釜內(nèi)，開始攪拌，并滴加堿液。控制反應(yīng)溫度為50-55OC,維持一定時(shí)間至反應(yīng)結(jié)束后，再在100減壓至94.661kPa,回收過量環(huán)氧氯丙 烷供循環(huán)使用。3 .回收結(jié)束后再次加入苯溶解，在 65700C下再次加堿液，反應(yīng)結(jié)束后用夾套水冷 卻，靜置，把苯溶液抽吸到回流脫水釜內(nèi)，下層的鹽腳可以加苯萃取一兩次，抽吸后放 掉。4 在回流脫水釜內(nèi)回流至蒸出的苯清日天水珠為止。然后冷卻，靜置 .經(jīng)過濾器至 貯槽，沉降后抽人脫苯釜脫除苯，先常壓無液溫 11

12、0OC以上開始減壓至140-143七無儲(chǔ) 出液為止，放料，即得成品。雙甑、過漉器第3章物料衡算3.1 計(jì)算條件與數(shù)據(jù)理：1.設(shè)每年生產(chǎn)300天，則每天的產(chǎn)量為：M= 3000t + 300= 10t/d一天生產(chǎn)兩批，則每批的產(chǎn)量為 m=10t/2=5t2.設(shè)以生產(chǎn)1t （1000kg）環(huán)氧樹脂為基準(zhǔn)原料單耗如下：表3-1原料單耗表原料名稱投料比例環(huán)氧氯丙烷557.3Kg雙酚A687.5Kg純苯235.2Kg甲苯277.5Kg液體燒堿（100%）240.9Kg3.原料規(guī)格及產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如下:表3 2原料規(guī)格及廠品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)表名稱分子量凈含含水分含惰性雜質(zhì)環(huán)氧氯丙烷92.5298%0.2%1.8%雙

13、酚A228.2995%3%2%純苯78.1196%0.2%3.8%甲苯92.1498.5%0.5%0.4%硫酸98.0888%0.5%11.5%液體燒堿40.0199.5%0.2%0.3%雙酚A®環(huán)氧樹脂332.0599%0.8%0.2%注：以上數(shù)據(jù)除直接在工廠收集到的以外，其他參照中國化工醫(yī)藥產(chǎn)品大全（卷一,卷)和化工原料冏品手冊(cè)。3.2 原料用量計(jì)算：反應(yīng)過程中的反應(yīng)物純量計(jì)算：為了較好地把握全過程，先假設(shè)理想情況進(jìn)行計(jì)算，即計(jì)算各反應(yīng)物的純量。這里 所說的純量是指既不包括反應(yīng)物及產(chǎn)品中的雜質(zhì)和反應(yīng)物過量的量，不包括每步反應(yīng)損失掉的產(chǎn)品量。這是一種理想情況，在后面的計(jì)算中將恢復(fù)到

14、實(shí)際情況，考慮所含雜質(zhì) 的量、反應(yīng)物過量的量，以及反應(yīng)的收率等具體的問題并進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算。由原料單耗可得每批原料用量如下表：表3 3 原料用量表名稱用量(Kg)*氧氯丙烷2843.4，屯苯1225.0甲苯1408.6液體燒堿1210.6雙酚A3472.23.3 縮合工段物料衡算:3.3.1 一次反應(yīng)：(1)對(duì)于輸入物料分四股，分別如下：98%勺環(huán)氧氯丙烷中：環(huán)氧氯丙烷：2843.4 X 98%=Kg水：2843.3 X 0.2%=5.6866Kg不溶雜質(zhì)：2843.3 X l.8%=51.18Kg95%勺雙酚A中：雙酚 A: 3472.2 X 95%=3298.59Kg水：3472.2 X3%

15、=104.166Kg不溶雜質(zhì)：3472.2 X 2%=69.444Kg99.50%勺 NaOHfr:NaOH. 1210.6 X 99.5%=1204.547Kg水：1210.6 X0.2%=2.4212Kg不溶雜質(zhì)：.1210.6 X0.3%=3.6318Kg96%勺苯中：苯:1408.6 X96%=1352.26 Kg水：1408.6 X0.2%=2.8172Kg不溶雜質(zhì)：1408.6 X 3.8%=53.53Kg(2)對(duì)于輸出物料的計(jì)算如下：設(shè)縮合反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率等于收率，即為 95%則：隋性雜質(zhì)質(zhì)量不變：51.18+69.44+3.63+53.53=177.78 Kg苯質(zhì)量不變：1352.

16、26Kg反應(yīng)的總方程式如下：2HCl33237.5zX222894X 23472.2 xy由上反應(yīng)方程式：x/94 X 2=y/332=z/37.5 乂 2=3472.2/ 228可得：x=2266.57kg,y=5056.01kg,z=1142.17kg所以反應(yīng)后的各物料質(zhì)量如下：雙酚 A: 3472.2 X (1-95%)= 173.61Kg環(huán)氧氯丙烷：2701.23-2266.57=434.66Kg HCl : 1142.17Kg環(huán)氧樹脂：Kg以上計(jì)算可得到下列物料平衡表表3-4縮合反應(yīng)物料平衡表輸入物 料純物質(zhì)質(zhì)量(Kg)輸出物料質(zhì)量(Kg)98%勺環(huán)氧氯丙烷2701.23環(huán)氧氯丙烷4

17、34.66環(huán)氧氯 丙烷水5.6868惰性雜質(zhì)51.18雙酚A173.695%的雙酚A雙酚A3298.59104.16環(huán)氧樹脂5056.01情性雜質(zhì)69.4499.5% 的NaOHNaOH1204.54苯1352.26水2.4212惰性雜質(zhì)3.6318惰性雜質(zhì)177.7896%勺苯苯1352.26水2.8172水115.09惰性雜質(zhì)53.53HCl1142.17總計(jì)8849.498452.08收率：95.5%3.3.3回收過量環(huán)氧氯丙烷:圖35回收框圖設(shè)冷卻回收率為97%:對(duì)于輸入物料為一股：環(huán)氧氯丙烷：434.66 Kg對(duì)于輸出物料為一股：環(huán)氧氯丙烷：434.66 X 97%=421.62Kg

18、由以上計(jì)算可得下列物料平衡表：前入物 科純物質(zhì)質(zhì)量(Kg)輸出物料質(zhì)量g)98%的環(huán)氧氯“烷環(huán)氧氯丙烷434.66環(huán)氧氯丙烷 質(zhì)421.62總計(jì)434.66421.62表3-6回收物料平衡表收率：97%4.3.4環(huán)氧樹脂收集:圖3-7環(huán)氧樹脂回收進(jìn)出料框圖出料分三股，設(shè)儲(chǔ)出液為99%環(huán)氧樹脂（含1%的水和雜質(zhì)），則:99%勺環(huán)氧樹脂：環(huán)氧樹脂：5056.01 X 99%=5005.45 Kg水：5056.01 X 0.8%=40.45 Kg雜質(zhì)：5056.01 X0.2%=10.11Kg 苯:1352.26 X96%=1298.17Kg水：1352.26 X0.2%=2.70Kg殘余雜質(zhì)：13

19、52.26 X 3.8%=51.38KgHCl: 1142.17 X 90%= 1027.95Kg水：1142.17 X 7%=79.95Kg雜質(zhì)：1142.17 X3%=34.26Kg水：40.45+2.70+79.95=123.1kg雜質(zhì)：10.11+51.38+34.26=95.75Kg回收后：環(huán)氧樹脂：5005.45kg由以上計(jì)算可得下列物料平衡表輸入物料質(zhì)量（Kg）輸出 物料純物質(zhì)質(zhì)量（Kg）環(huán)氧樹脂5056.01成品環(huán)氧樹脂5005.4苯1352.26HCl1027.95HCl1142.171298.17水123.1水123.1殘余雜質(zhì)95.75殘余雜質(zhì)95.75合計(jì)7769.29

20、合計(jì)7550.37表38環(huán)氧樹脂回收物料平衡表收率：97%(5-2)(5-3)(5-4)(5-5)第4章 熱量衡算4.1計(jì)算依據(jù):1 .主要依據(jù)能量守恒定律能衡是能量衡算的結(jié)果為基礎(chǔ)進(jìn)行的，還必須收集有關(guān)物料的熱力學(xué) 數(shù)據(jù)(例如比熱容、反應(yīng)熱、相變熱等)2 .重要符號(hào)：Cp 一定壓比熱容 KJ/ (Kg , OC)Cs 固體白比熱容KJ/ (Kg, 0C)Q-熱量 KJ3 .主要公式：(1) Q i+ Q2+ Q3=Q+Q+Q(5-1)式中Qi- 一物料帶入到設(shè)備的熱量 KJQ 2加熱劑或冷卻劑傳給設(shè)備和所處理物料的熱量KJQ 3過程熱效應(yīng)KJQ 4物料離開設(shè)備所帶走的熱量KJQ 5加熱和冷卻

21、設(shè)備所消耗的熱量KJQ 6設(shè)備向環(huán)境散失的熱量KJ(2) q= 仃 qfq= E cr qc式中qr-標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱qf標(biāo)準(zhǔn)生成熱qc-標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱6-化學(xué)計(jì)量數(shù)，生成物為正，反應(yīng)物為負(fù)(3) q(t) = qr o- (t-25 ) E CP式中：qr (t)-任意溫度t下的反應(yīng)熱KJ/molqr o 標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱KJ/molt 任意溫度0C(4)化合物的比熱容c=(1/m)EnCa式中：M化合物的分子量n分子中同種元素原子數(shù)ca元素的原子比熱容(5)有機(jī)化合物的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱與該化合物完全燃燒所需的氧原子數(shù)成直線關(guān)系，即q c = E a+xE b(5-6)式中：a 、b 常數(shù)，與化合物結(jié)構(gòu)有關(guān)x化合

22、物完全燃燒時(shí)所需的氧原子數(shù)(6) qr0=-ECT qf°KJ/mol(5-7)式中：二一一反應(yīng)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量系數(shù)，反應(yīng)物為負(fù)，生成 物為正(7)間接蒸汽加熱的蒸汽消耗量：D= Q 2/ H-C (T-273) (5-8)式中：D-加熱蒸汽消耗量KgQ 2由加熱蒸汽傳給所處理物料及設(shè)備的熱量KJH 水蒸汽的熱燃KJ/KgC 冷凝水的比熱容，可取 4.l8KJ/(Kg XK)T 冷凝水的溫度Kgn熱利用率，保溫設(shè)備取 0.97-0.98 ,不保溫設(shè)備取0.93-0.95(8)W = Q 2/C (T k-T h)(5-9)式中：W冷卻劑的消耗量KgC 冷卻劑的平均比熱容 KJ

23、/(Kg)<K)T k -冷卻劑的最終溫度KT h冷卻劑的最初溫度K(9)Q2 =KAt&tm(5-10)式中：Q-加熱劑或冷卻劑傳給設(shè)備和所處理物料的熱量K 總傳熱面積t反應(yīng)時(shí)間tm-平均推動(dòng)力4.2常用熱力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)：1.比熱容：液體的比熱容由藥廠反應(yīng)設(shè)備及車間工藝設(shè)計(jì)(蔣作良)P208表6-4求液體的比熱容和P209公式6-17求固體化合物的比熱容。計(jì)算如下：求雙酚A的比熱容(M =228g/mol):C=(1/228 X (6 X 7.535+4 義 9.628+ 1 義 25.953+1 義 25.953+2 義 16.74)=0.74KJ/(Kg.0c )C p = 1

24、69 x 10-3KJ/ mo1. 0c求 NaOH勺比熱容(M=39.995 g/mol):C= (1/ 39.995) X (25.953+16.74+ 9.628)=1.308KJ/(Kg. 0c )Cp = 52.321 X 10-3 KJ/mo1.0C求苯的比熱容(M=77g/mol):C= (1/77) X (8 X 7.535+7 義 9.628+1 義 25.953)=1.99KJ/Kg.0C)=153.63 X 10-3KJ/ mo1.0C求環(huán)氧氯丙烷的比熱容 (M=92.52g/mol):C= (1/92.52) X (41.7+28.3+44)=1.23KJ/(Kg.0C

25、 )C p = 114 X10-3KJ/mol . OC求水的比熱容(M=18 g/mol):C=4.2KJ/ (Kg C)G=75.6X10-3KJ/mol C求甲苯的比熱容(M=80g/mol)C= (1/80) X (1 X 25.953+1 義 7.535+1 義 25.953)=0.743KJ/mol. 七C p=59.44X10- KJ/ mo1.0C求硫酸的比熱容：C= (13X7.535+8 X 9.628+25.953 乂 16.74+25.953 ) /229.5=1.062 KJ/(Kg. OC) CP=238.625 X 10-3 KJ/ mo1.0C2 .汽化熱：查化

26、工原理(陳敏恒)附錄可得： 苯: 1gH=202Kcal/mol=845.73Kj/Kg 水：AigH=539 Kcal/mol=2256.69 Kj/Kg 甲苯：AigH=363 Kj/Kg3 .溶解熱和反應(yīng)熱：由于這兩種過程熱計(jì)算較為復(fù)雜，故把它放在后面根據(jù)具體需要進(jìn)行計(jì)算4 .3縮合工段熱量衡算:4.3.1溶解崗位:投入原料以后溫度從25 OC升至70 OC溶解；Q、Q、Q+ Q2+ Q3=Q+Q5+Q由于此處設(shè)備為搪玻璃開式攪拌器，外圍夾套，反應(yīng)過程中 Q6忽略不計(jì)。Q i=E Mg &t=228 X 0.74 X 25+92.52 X 1.23 X 25=7062.99KjQ

27、4=EM(pAt=228 X0.74 X (70-25) +92.52X 1.23 X (70-25) =15538.6Kj貝U Q=Q-Q1=15538.6-7062.99=8475.6Kj則加熱所需的水蒸氣量為D=Q2/ ( H-CpTk)其中 AH=2261.425KJ/KgCp=4.1868 KJ/Kg C 每天生產(chǎn)兩個(gè)批次D=8475.6/ (2261.425-100 X4.1868) X 2=2.99Kg4.3.2反應(yīng)崗位:時(shí)間h解51絡(luò)合反應(yīng)溫度變化圖如上圖所示反應(yīng)中溫度的變化分為 4個(gè)階段，其中在50oC-25oC這一段要用冰鹽水降溫, 由于冰鹽水的制迨成本較高，所以應(yīng)回收利用

28、，這里把其用量作為計(jì)算重點(diǎn)，所以進(jìn)行 計(jì)算。初始溫度為50°C,末態(tài)溫度為25 °C,故Q3=0(1)求 Q:對(duì)于環(huán)氧氯丙烷：Qa =92.52 X 1.23 X (-25+50)=2844.99KJ對(duì)于氫氧化鈉： Q =40 X 1.308 X (-25+50)=1308 KJ對(duì)于雙酚 A : QC =228 X 0.74 乂 (-25+50)= 4218KJ對(duì)于苯：Qd =77 X1.99 X (-25+50)= 3830.75KJ對(duì)于水：Qe= 18 X 4.2 X (-25+50)=1890Kj=59782.04 KJQ1=- Q 1A +Q1B+QC +Qd +Q

29、1E =14091.74KJ(2)求 Q.,Q5, Q:因?yàn)槟B(tài)溫度與基準(zhǔn)溫度相同所以Q=0, Q=Q=0(與環(huán)境溫度相差不大)求Q:Q 2=-Q1=-14091.74KJ(4)求冰鹽水的用量：取Q2的絕對(duì)值，則：W=Q 2/ C (T k-Th)取冰鹽水的平均比熱容：C=4.0 KJ/(Kg. OC), T k =0C , T h -10 C則每天消耗的冰鹽水：W=14091.74KJ/4.0 乂 0-(-10)= 352.3Kg1.保溫反應(yīng)2h階段：基準(zhǔn)溫度為25 C ,初態(tài)溫度和末態(tài)溫度均為 25 C又因?yàn)?Q5+Q=5%(Q4+Q5+Q6)所以 Q=0, Q=0(1)標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱與生成熱

30、的換算：qf0+qc0 =E nqc0 0求qf(標(biāo)準(zhǔn)生成熱KJ/mol)A.求雙酚A的qc X=11.512 a=390.212 b=215.37q c=390.2+11.5 X 215.37=2866.96KJ/molB.環(huán)氧氯丙烷的qc X=19.5q c=20.51+19.5 X 218.3=4277.36KJ/mol(2)求 Q:反應(yīng)方程式如下:Cp 169114 52.32238.625859.4441 75.6單位：10-3 KJ/ mo1.0Cqr° =77.53- (-169-114-52.32+238.625+59.441+75.60 ) X 5X103 =77.

31、526KJ/molQ=77.526 X 126.63 乂 1000X 95%/157.5=59214.36KJ(3)求 Q:Q=Q+Q+Q+Q-Q3=-59214.36KJ(4)球冰鹽水的用量：取Q的絕對(duì)值，則：W=QC(Tk-Th)(4-14)取冰鹽水的平均比熱容：C=4.0 KJ/(Kg.0C), Tk=00C , Th=100C則每天消耗的鹽水：W=59214.36KJ/4.00-(-10)=1480.36Kg第5章設(shè)備選型5.1 計(jì)算條件確定5.1.1 操作工時(shí)與生產(chǎn)周期的確定：工段工序操作工時(shí)（h）縮合備料投料（環(huán)氧氯丙 烷、雙酚A1.00自然升溫1.00保溫2.00回收過量環(huán)氧氯丙

32、烷11.00處理降溫0.75苯回收2.00環(huán)氧樹脂回收1.00處理產(chǎn)品1.005.1.2 日生產(chǎn)批次和反應(yīng)釜個(gè)數(shù)的確定：根據(jù)所給年產(chǎn)量確定每天生產(chǎn)的噸數(shù)，由于日產(chǎn)量較大應(yīng)采用一日多批量生產(chǎn)，若采用 多個(gè)反應(yīng)釜進(jìn)行生產(chǎn)，設(shè)備成本將大大提高，在節(jié)省開支及時(shí)間等因素的考慮下，應(yīng)采 用連續(xù)式操作，每天生產(chǎn)4批共兩套設(shè)備。5.2 縮合工段反應(yīng)崗位的設(shè)備選型：5.2.1 物料體積計(jì)算：各純物質(zhì)體積計(jì)算列表：表62縮合工段反應(yīng)崗位物料體積表物質(zhì)質(zhì)量m (kg)密度 P (kg/l)體積v (l)雙酚A3472.21.1952905.6NaOH1210.62.15563.1孑氧氯丙烷2843.41.18157

33、9.7苯1225.00.881392.1則每批物料的總體積為：Vd = (2905.6+563.1+1579.7+1392.1 ) /4=6440.5/4=1610L5.2.2 反應(yīng)釜的選型：由物料衡算求出每天需處理的物料體積后，即可進(jìn)行計(jì)算反應(yīng)釜的實(shí)際容積，公式 如下：nVT =Vd (t +i) 6/24 *(6-1 )式中：Vd -每天需處理的物料體積；V 反應(yīng)釜的容積；弧-反應(yīng)釜的裝料系數(shù)； 每批操作需要的反應(yīng)時(shí)間；/ -每批操作需要的輔助時(shí)間；n 反應(yīng)釜應(yīng)安裝的個(gè)數(shù)；6 - 反應(yīng)釜生產(chǎn)能力的后備系數(shù)。計(jì)算時(shí)，在反應(yīng)釜的容積 VT和臺(tái)數(shù)n這兩個(gè)變量中必須先確定一個(gè)，由于臺(tái)數(shù)一般不 會(huì)很

34、多，通常可以用幾個(gè)不同的 n值來算出相應(yīng)的VT值，然后再?zèng)Q定采用哪一組 n和 VT值比較合適。在本次設(shè)計(jì)中由于產(chǎn)量不大，因此設(shè)定：7 + / =12, n=1;其中，6 取 1.1 ,4取 0.75根據(jù)公式nVT =Vd ( t +1/) 6/244得出：VT =(1610X12X1.1/ (12X0.75X1) =2361L查化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)(下)：選取公式容積為3000L搪玻璃開式攪拌容器，其中重要參數(shù)為 A=9.3M,另外選取六 葉直葉圓盤渦輪攪拌器。5.2.3校核傳熱面積：由于縮合反應(yīng)釜是采用夾套冷卻，且選用冰鹽水作為冷卻介質(zhì)，所以傳熱系數(shù)計(jì)算如下:求釜側(cè)傳熱膜系數(shù)cm:1 1 =0.

35、73( /D)(nd 2 ：/)0.65(Cp/ . ) 0.33(/w) 0.24(6-2)式中：u 1釜側(cè)傳熱膜系數(shù)W/ (m2.K);D-攪拌釜的直徑m；d 攪拌器的直徑m；n 攪拌器的轉(zhuǎn)速rps；：液體的密度kg/ m2;Cp 液體的比熱J/ (kg.K);液體的導(dǎo)熱系數(shù) W/ (m.K);祖液體在釜內(nèi)溫度時(shí)的粘度 Pa. S;Rw液體在壁溫時(shí)的粘度Pa. s；在此計(jì)算中個(gè)，各參量如下：D=1600mm=1.6md= 800mm=0.8m;n= 80r/min= 80/60rps ;：二(969.08+18.89+126.63+103.37+526.96+35.12)/2053.76=

36、0.95Kg/m 2查化工原理(陳敏恒)可得到各組分Cpo代入公式：=80%.乙醇+20%、水=0.172 義 80%+0.599X 20%=0.2574W/( m.K)a =80%乙醇+20%水=1.15 X80%+1.005X20%=1.121mPa=1.12110-3Pa.S取/w =1,把各系數(shù)代入公式中得：1 =0.73( /D)(nd 2 ：/J)0.65(Cp/，)0.33(/w)0.24a 1 = 0.73(0.2574 + 1.6)(80/60 X 0.80 2 X 950/1.210) “乂 X (2670 X 1.121 X 10-3/ 0.2647) 0.33=1480

37、.24W/(m 2.K)求夾套側(cè)傳熱膜系數(shù)a 2：De=D-DN=1600-1450=150mm=0.15m(5-4)則 Re=Deu?/其中：- 水在夾套內(nèi)的流速m/s： _ 4 Re=0.15 X 0.02 X 1050/8 X 10 =3937.5 > 3600所以接下式計(jì)算：a 2=9300 ( N0.8/De0.2) =9300X (0.02 0.8 - 0.150.2) =594.41W/( m2.K)求傳熱系數(shù)K;搪玻璃釜的釜壁分兩部分，一部分為鑄鐵層，另一部分為鍍上去的搪瓷層，其參數(shù)如下：鑄鐵層厚度為20mm , =62.8W/ (m.K)查化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)(第三版，下冊(cè)

38、廣搪玻璃設(shè)備玻璃層厚度一般為 0.8-2.Onnn，取1.0mm查化工工程手冊(cè)(第二版，上卷)：搪瓷導(dǎo)熱系數(shù) 九：0.87 1.16W/ (m.K)。取 0.9 W/ (m.K)貝 U K = 1/ ( 1/： 1+ 1/ ： 2+E c / )=1/(1/1480.24+1/594.41+0.02/62. 8+0.001/0.9)=1+0.003787489=264.O3W/ (m 2.K)=950.51KJ/(m2.h.K)由于t314段能流密度最高，故選取這一段來計(jì)算，料液進(jìn)、出口溫度分別為500C和25 °C,設(shè)冰鹽水進(jìn)、出溫度分別為-100C和C0C,則有： tm=50-(

39、-10)-(25-0)- In 50- (-10) / (25-0) =39.98OC冷卻時(shí)間t=0.75hA=Q/K tmt=134674.61/(950.51) X 39.98 義 0.5)=7.O9 m 2V 9.3m2所以選取的V=3000L A=9.3吊的搪玻璃開式攪拌反應(yīng)罐可行。查化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)(第三版下冊(cè))，相關(guān)參數(shù)如下：表6-3縮合工段反應(yīng)設(shè)備參數(shù)廳P2122公稱容積VN/L3000公稱直往DN/mmL系列1450S系列1600計(jì)算容積VJ/L31553380容積系數(shù)VN/VJ0.950.89夾套換熱回積/m9.39.3公稱壓力PNDNC 1300 時(shí)，容器內(nèi)：0.25、0.

40、6、1.0Mpa； 夾套內(nèi):0.6MpaDN> 1450 時(shí)，容器內(nèi)：0.25、0.6 Mpa； 夾套內(nèi)：0.6Mpa；介質(zhì)溫度及谷器材 料0 2000oC （材料為 Q235-A,Q235-B）或高于-20 200七 （材料為20R）攪拌軸公稱直徑dN/mm95電動(dòng) 機(jī)功 率/kW5.05.5于田式辰拌命框W四槳時(shí)»葉輪式攪拌 器7.5電動(dòng)機(jī)型式Y(jié)型或YB型系列(同步轉(zhuǎn)速1500r/min )攪拌軸公稱轉(zhuǎn)速錨式、框式攪拌而63r/min、80/min ；槳式攪拌而80r/min、 125r/min ；葉輪式攪拌命125r/min傳動(dòng) 裝置機(jī)型I減速 機(jī)型 號(hào)CWS125-30

41、0機(jī)型II、IIIBLD-3懸掛式支座A5X 4支承式支座2.5t X4經(jīng)美質(zhì)里/kg335036685.3其它設(shè)備的選型縮合工段聚回收崗位設(shè)備選型:表6-6縮合工段乙醇回收物料體積表名稱質(zhì)量m (kg)密度 P(kg/1)體積V (1)苯1298.170.881475.2水123.10.998123.5雜質(zhì)53.53226.6每批物料總體積為：Vd= 1475.2+123.5+26.6=1625.3(1)取裝料系數(shù)為0.75 ,則蒸儲(chǔ)釜體積為：V= Vd+0.75= 1625.3 +0.75= 2167.1(1)查 化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)(第三版，下冊(cè))：取K型搪玻璃蒸儲(chǔ)容器系列中的3000L蒸儲(chǔ)

42、罐。相關(guān)的尺寸參數(shù)和管口參數(shù)如下；表67縮合工段乙醇回收設(shè)備參數(shù)公稱容積VN/L3000公稱直徑KS1750DN/mmF、Pffl1750計(jì)算容積VJ/L34983630D012201220D19001900D221962196D314001400-H025592100H700560H2649-400400H43106801201600H16001800表6-8縮合工段乙醇回收設(shè)備管口特性參數(shù)公稱 容積容器蓋管口公稱直徑夾套管口公稱直徑蒸儲(chǔ)口 a入手孔a溫度 計(jì)口t視鏡Si S2備用孔b放 料 口 f進(jìn)出口放氣 閥g放凈口 an1n2n3n43000400400X300150125100125

43、6565G3/4/G1/2/注：以上表格中，上排為K型容器的管口參數(shù)，下排為F、P型容器的管口參數(shù)第6章 廠區(qū)布置和車間布置設(shè)計(jì)6.1 工廠設(shè)計(jì)的內(nèi)容與規(guī)范：工廠布置是設(shè)計(jì)的一個(gè)要環(huán)節(jié)，具布置是否合理，不僅與施工、安裝、建設(shè)、投資 密切相關(guān)，而且與車間建成后的生產(chǎn)、管理、安全和經(jīng)濟(jì)效益密切相關(guān)。工廠布置涉及的對(duì)是生產(chǎn)過程中使用的機(jī)器設(shè)備，各種物料和從事生產(chǎn)的操作人員工廠布置的基本任務(wù)是結(jié)合廠區(qū)自然條件和外部條件確定生產(chǎn)工廠中各種機(jī)器設(shè)備的 空間位置，使獲得最經(jīng)濟(jì)合理的物料和人員的流動(dòng)路線。就大的空間范圍而言，就是在 一個(gè)地區(qū)內(nèi)廠位置的確定是為就尋找最佳的廠外運(yùn)輸路線；就小范圍而言，就是在一個(gè)廠

44、區(qū)內(nèi)，廠房位置的確定是為了尋找最佳的廠內(nèi)運(yùn)輸路線。這說明廠址選擇工作和工 廠布置工作任務(wù)的一致性，同時(shí)，也說明在不同工作階段工廠布置的著重點(diǎn)。對(duì)于工廠布置，按我國習(xí)慣分法，可劃分廠區(qū)布置和車間布置。車間布置是工藝專業(yè)向其他非工藝專業(yè)提供開展車間設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)資料之一。若車間 布置不合理，不僅將直接影響到操作條件的好壞、生產(chǎn)的正常進(jìn)行和設(shè)備的安全運(yùn)行， 而且還導(dǎo)致基建時(shí)工程造價(jià)高、施工安裝不便，甚至造成車間建成出現(xiàn)一系列生產(chǎn)和管 理的負(fù)面問題；因此本設(shè)計(jì)在車間布置時(shí)嚴(yán)格遵守如下設(shè)計(jì)規(guī)范和規(guī)定：GBJ16-87建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范（1987年）T536-79 工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（1978年）GBJ87-

45、85 工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范 （1985年）HGJ21-89 化工企業(yè)爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力設(shè)計(jì)規(guī)格 （化學(xué)工業(yè)部1989年）中華人民共和國 炸危險(xiǎn)場所電氣安全規(guī)程（1987年，試行）藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（1998年修改）藥品生產(chǎn)管理規(guī)范（中國醫(yī)藥工業(yè)公司，1985年）潔凈廠房規(guī)范（GB50073-2001）6.2 廠址的選擇：廠址選擇應(yīng)從國家政策、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境保護(hù)等多方面綜合考慮雙酚A和環(huán)氧氯丙烷的這條生產(chǎn)工藝路線屬于污染較嚴(yán)重的一種，建議不要把廠址選在市區(qū)。如果選址選在城郊， 最好選在下水側(cè)，以防止氟化物對(duì)城市用水造成污染。另外，選址最好是在交通較為方便的地方，便于原料和產(chǎn)品的運(yùn)輸6.3

46、車間的布置：本設(shè)計(jì)在確定了車間的火災(zāi)危險(xiǎn)類別、爆炸與火災(zāi)危險(xiǎn)性場所等級(jí)、衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)、車 間建筑(構(gòu)筑)物、露天場所的主要尺寸和全部工藝設(shè)備的空間位置后對(duì)車間進(jìn)行了如 下布置。6.3.1 輔助生產(chǎn)和行政-生活布置：車間由生產(chǎn)部分、輔助生產(chǎn)部分和行政-生活部分組成。輔助生產(chǎn)部分包括配電房、 化驗(yàn)室、機(jī)修車間、原料、輔料和成品倉庫等；行政 -生活部分包括辦公室、工人休息 室、廁所。在設(shè)計(jì)過程中既考慮了車間內(nèi)部生產(chǎn)、輔助生產(chǎn)、管理和生活的協(xié)調(diào)，又考慮了車 間與廠區(qū)供水、供電、供熱和管理部分的呼應(yīng)，使之成為一個(gè)有機(jī)整體。其中對(duì)采光、 采暖和通風(fēng)要求較高的辦公室、化驗(yàn)室布置在南面，而對(duì)這些要求相對(duì)較低的更衣

47、室、 廁所、浴室則布置在北面，其他輔助生產(chǎn)部分布置在底層，兼顧了廠區(qū)供電、供水、供 熱和管理方便的各方面要求，從而使之成為一個(gè)有機(jī)的可持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的系統(tǒng)。另外，在布置過程中考慮到節(jié)約建筑面積和土建工程量，減少土建投資以及利于設(shè) 備的安裝和檢修、通風(fēng)和排毒，以及利于車間的改建和擴(kuò)建，將部分設(shè)備進(jìn)行了露天布 置。6.3.2 廠房的布局：在縮合車間與還原車間生產(chǎn)規(guī)模小車間中各工段聯(lián)系緊密，生產(chǎn)無顯著差異，產(chǎn)房 面積小，地勢(shì)平坦在符合建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范( GBJ 16-87)和工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) (TJ36-79)的前提下，選擇了集中式。車間的生產(chǎn)，輔助生產(chǎn)和生活 -行政部分集中安 排在一棟廠房內(nèi)。6.3

48、.3 廠房的長、寬、高和層數(shù)確定:廠房采用6-3-6柱網(wǎng)，長27ml寬15m；廠房的高度，主要決定于工藝，安裝和 檢修要求，同時(shí)也考慮通風(fēng)，采光和安全的要求，根據(jù)設(shè)備布置高度和車間布置情況選 擇了 6m高度，操作臺(tái)2.3m高度，作三層布置的單層廠房 。6.3.4 廠房內(nèi)布置:生產(chǎn)部分包括生產(chǎn)車間的縮合工段、離心工段、結(jié)晶工段和環(huán)氧氯丙烷回收工段和 苯回收工段，壓濾分離工段、結(jié)晶工段、離心分離和重結(jié)晶工段。生產(chǎn)部分的設(shè)備采用 兩行布置，工人背光操作。布置設(shè)備儀器時(shí)盡量符合了工藝的順序，保證了水平方向和 垂直方向上的連續(xù)性.對(duì)于有壓差的設(shè)備，充分利用高位差，采用上下層布置方法，充 分利用其高位差。

49、所以，廠房總體布置時(shí)采用了把換熱器放置在最上層，計(jì)量罐、高位 槽安放在第二層，主要設(shè)備（如反應(yīng)罐，配氨罐等）水平布置在中間層（第三層），離心 機(jī)、過濾機(jī)、貯槽等布置在最底層 （地面）的布置方法。對(duì)于相同或同類型的設(shè)備、操作性質(zhì)相似的設(shè)備，盡可能的放置在一起，。在安全生產(chǎn)都合理布局的前提下，為了最大限度縮短設(shè)備間的管道長度，我們按工藝流程先后 順序把工藝設(shè)備（主要是反應(yīng)罐）安排在一起，全部靠墻直線排列，保證了車間內(nèi)部的 緊湊和美觀。另外，為了方便苯和甲苯的蒸儲(chǔ)，就把蒸儲(chǔ)崗位放在相關(guān)反應(yīng)和離心設(shè)備的附近。第7章“三廢”處理及其綜合利用“三廢”的隨意排放是造成環(huán)境污染的主要原因，也是物質(zhì)的損失和能源的浪費(fèi)， 應(yīng)該進(jìn)行處理。治理方法大致分為改革工藝、“三廢”的無害化、“三廢”的資源化，