齊齊哈爾大學畢業(yè)設計(論文)第1章總論1.1概述1.1.1意義與作用苯乙烯作為化工生產(chǎn)的根本原料,在國民經(jīng)濟中起到了越來越大的作用。苯乙烯是生產(chǎn)丁苯橡膠〔SBR〕、丁苯乳膠〔包括SBR乳膠和S/B共聚物膠乳〕的主要原料之一。苯乙烯〔SM〕是合成高分子工業(yè)的重要單體，它不但能自聚為聚苯乙烯樹脂，也易與丙烯腈共聚為AS塑料，與丁二烯共聚為丁苯橡膠，與丁二烯、丙烯腈共聚為ABS塑料，還能與順丁烯二酸酐、乙二醇、鄰苯二甲酸酐等共聚成聚酯樹脂等。目前全世界苯乙烯產(chǎn)能約為2150～2250萬噸。經(jīng)過不斷地增長和擴能，我國已經(jīng)成為世界最大的SBR生產(chǎn)國，2023年國內(nèi)生產(chǎn)總能約170萬噸/年，產(chǎn)量約120萬噸/年。隨著乙烯經(jīng)濟的開展,2000年以后國內(nèi)苯乙烯進入快速開展階段,市場需求不斷擴大,規(guī)模化生產(chǎn)己成為市場競爭力水平的主要表現(xiàn),苯乙烯技術(shù)環(huán)節(jié)的競爭也日益劇烈，尤其是國外苯乙烯技術(shù),從原料、能耗、穩(wěn)定性、平安性、可操作性等多個方面較上世紀都有了很大提高和創(chuàng)新,作為技術(shù)使用方,只有深入了解當前的開展變化,才能真正在未來技術(shù)開展、應用及創(chuàng)新中建立優(yōu)勢。1.1.2國內(nèi)外的現(xiàn)狀及開展前景目前國內(nèi)開展現(xiàn)狀及進展，乙苯負壓脫氫制苯乙烯的技術(shù)核心是乙苯減壓脫氫制苯乙烯反響器。目前國內(nèi)以華東理工大學開發(fā)的乙苯減壓脫氫反響器[1]，它采用軸徑式反響器技術(shù)和氣氣快速混合兩大關(guān)鍵技術(shù)，突破了國外技術(shù)的壟斷，形成自主知識產(chǎn)權(quán)。此外，蘭州石化公司研究開發(fā)成功乙苯脫氫LH365型催化劑[2]，并實現(xiàn)工業(yè)化。茂名石化于2023年7月完成了10萬噸/年苯乙烯裝置擴能改造工程，應用了國內(nèi)最新開發(fā)的TJH型脈沖規(guī)整填料及高效塔內(nèi)部件技術(shù)。我國中科院大連化學物理研究所開發(fā)的以FCC裝置干氣中稀乙烯為原料制乙苯的催化劑及工藝己處于國內(nèi)領(lǐng)先水平,該所先后開發(fā)出五代催化劑工藝技術(shù),其中前三代已工業(yè)應用,并于1994年授于LummuS公司全球代理許可權(quán)。2023年，世界苯乙烯產(chǎn)能約為3243萬噸/年，主要分布在東北亞、北美及西歐地區(qū)，由于PS和ABS樹脂等苯乙烯下游產(chǎn)品消費的強勁增長。我國苯乙烯生產(chǎn)始于五十年代末期，其中2023--2023年，我國苯乙烯產(chǎn)量由948kt增至2166kt。與此同時，我國苯乙烯消費也由3603kt增至4503kt。長期以來，我國苯乙烯產(chǎn)量不能滿足我國需求，2023--2023年我國苯乙烯進口量為2343～2661kt[3]。雖然我國苯乙烯產(chǎn)量不斷增加，但是需求量也在逐年增加，苯乙烯對外依存度依然很高。據(jù)預測，2023年可到達3920kt/a。新增生產(chǎn)能力主要是新疆獨山子、上海賽科、南海殼牌、鎮(zhèn)海煉化、惠州殼牌和廣州石化等數(shù)套規(guī)模達300至600kt/a的大型苯乙烯裝置。1.1.3產(chǎn)品的性質(zhì)和特點苯乙烯，簡稱SM。是石化行業(yè)的重要根底原料，其主要性質(zhì)用途如下：〔1〕苯乙烯是用苯取代乙烯的一個氫原子形成的有機化合物，乙烯基的電子與苯環(huán)共軛，不溶于水，溶于乙醇、乙醚中，暴露于空氣中逐漸發(fā)生聚合及氧化。苯乙烯是芳烴的一種。分子式為C8H8，存在于蘇合香脂〔一種天然香料〕中。無色、有特殊香氣的油狀液體。熔點－30.6℃，沸點145.2℃，相對密度0.9060(20/4℃)，黏度0.762cP，不溶于水(<1%)，能與乙醇、乙醚等有機溶劑混溶。苯乙烯在室溫下即能緩慢聚合，要加阻聚劑對苯二酚或叔丁基鄰苯二酚(0．0002%～0．002%)作穩(wěn)定劑，以延緩其聚合才能貯存[4]。〔2〕苯乙烯主要用于生產(chǎn)苯乙烯系列樹脂及丁苯橡膠，也是生產(chǎn)離子交換樹脂及醫(yī)藥品的原料之一。

〔3〕苯乙烯系列樹脂的產(chǎn)量在世界合成樹脂中僅次于PE、PVC。

〔4〕苯乙烯的均聚物――聚苯乙烯(PS)是五大通用熱塑性合成樹脂之一，近年來需求開展增長旺盛。

〔5〕苯乙烯、丁二烯和丙烯腈共聚而成的ABS樹脂是用量最大的大宗熱塑性工程塑料，中國已經(jīng)成為世界ABS最大的產(chǎn)地和消費市場之一。

由于苯乙烯還可以生產(chǎn)的丙烯腈-苯乙烯二元共聚物〔SAN〕、不飽和樹脂〔UPR〕、

丁苯橡膠〔SBR〕、丁苯膠乳〔SBL〕、熱塑性丁苯橡膠〔SBS〕等產(chǎn)品，可以說苯乙烯是化學工業(yè)中最重要的單體之一。1.1.4產(chǎn)品的生產(chǎn)方法概述苯乙烯是重要的有機化工產(chǎn)品之一，其工業(yè)生產(chǎn)的主要方法為乙苯催化脫氫法和苯乙烯-環(huán)氧丙烷聯(lián)產(chǎn)法，乙苯催化脫氫法處于主導地位，約占苯乙烯生產(chǎn)的90%以上。〔1〕環(huán)球化學∕魯姆斯法以乙苯為原料，采用脫氫反響器，由開始的單級軸向反響器，中間經(jīng)歷開發(fā)了雙級軸向反響器到雙徑向反響器再到雙級徑向反響器的各種組合優(yōu)化的多種反響器；反響器的操作壓力有開始的正壓開展到今天的負壓；汽油比有開始的2.5:1開展到今天1.3：1；蒸汽消耗由開始的10kg∕kgSM開展到今天的4kg∕kgSM。乙苯脫氫的工藝操作條件為550～650℃，常壓或減壓，蒸汽∕乙苯質(zhì)量比為1.0～2.5。UOP∕Lummus的“SMART〞SM工藝是在ClassicSM工藝根底上開展的一項新工藝，即在工藝ClassicSM工藝的脫氫反響中引入了局部氧化技術(shù)。可提高乙苯單程轉(zhuǎn)化率達80%以上[5]。〔2〕Fina∕Badger法Badger工藝采用絕熱脫氫，蒸汽提供脫氫需要的熱量并降低進料中乙苯的分壓和抑制結(jié)焦。蒸汽過熱至800～900℃，與預熱的乙苯混合再通過催化劑，反響溫度為650℃，壓力為負壓，蒸汽∕乙苯比為1.5%～2.2%。〔3〕巴斯夫法巴斯夫法工藝特點是用煙道氣加熱的方法提供反響熱，這是與絕熱反響的最大不同。〔4〕Halcon法Halcon法又稱PO－SM聯(lián)產(chǎn)法，由西班牙Halcon法公司開發(fā)[6]。〔5〕裂解汽油萃取別離法日本東麗公司開發(fā)了Stex法裂解汽油萃取別離苯乙烯技術(shù)。〔6〕環(huán)氧丙烷聯(lián)產(chǎn)法環(huán)氧烷聯(lián)產(chǎn)法是先將乙苯氧化成乙苯氫過氧化物，再使之在Mo、W催化劑存在下與丙烯反響生成環(huán)氧丙烷和－苯乙醇，后者脫水可得到苯乙烯。1.2設計依據(jù)〔1〕?齊齊哈爾大學畢業(yè)設計〔論文〕工作手冊?〔2〕齊齊哈爾大學化學工程與工藝專業(yè)下達的?畢業(yè)設計任務書?〔3〕GB/T17450-1998：?技術(shù)制圖圖線?〔4〕GB/T17451-1998：?視圖?〔5〕GB/T17452-1999：?剖視圖和斷面圖?〔6〕GB/T16675-1996：?技術(shù)制圖簡化表示方法?〔7〕國家建筑、化工建設等相關(guān)標準〔8〕齊齊哈爾的地理、人文、經(jīng)濟等因素1.3廠址選擇1.3.1建廠地址本苯乙烯生產(chǎn)廠廠址選擇在齊齊哈爾市，齊齊哈爾市毗鄰全國第一大油田大慶油田，經(jīng)科學預測，其至少蘊藏著100－150億噸石油儲量，可供開采的石油儲量為80－100億噸。大慶石油比重中等，粘度高，含蠟量高，凝固點高，含硫量極少，一般稱為"三高一少"，屬低硫石蠟基型，是理想的石油化工原料。1.3.2土地資源2023年底，齊齊哈爾市擁有耕地面積2602萬畝，荒地195萬畝完全可以滿足建立本廠的土地需求。1.3.3水利資源齊齊哈爾市主要江河有嫩江、諾敏河等，齊齊哈爾市江河天然水質(zhì)好，有15個地下含水層，所以完全可以滿足本廠的工業(yè)與生活用水需求。1.3.4交通資源齊齊哈爾是東北西部地區(qū)之交通樞紐，其是東北西部地區(qū)的鐵路樞紐，航空具有國內(nèi)大中城市航線，水運通過嫩江下行至哈爾濱市且富拉爾基擁有兩個千噸級泊位。綜上，齊齊哈爾市完全可以滿足本廠的原料和產(chǎn)品運輸要求。1.3.5經(jīng)濟根底齊齊哈爾是東北老重工業(yè)基地，擁有規(guī)模很大的工業(yè)企業(yè)群，形成了機械、冶金等門類齊全的工業(yè)生產(chǎn)體系，完全可以滿足建廠的工業(yè)根底與經(jīng)濟能力要求。綜上所述，齊齊哈爾市完全可以滿足建立本廠的各種要求，并且符合廠址選擇標準和國家相關(guān)法律法規(guī)的規(guī)定。1.4設計規(guī)模與生產(chǎn)制度1.4.1設計規(guī)模年產(chǎn)苯乙烯30萬噸1.4.2生產(chǎn)規(guī)模年產(chǎn)苯乙烯28萬噸1.4.3生產(chǎn)制度每年工作日300天，苯乙烯產(chǎn)量39045.8kg/h(符合生產(chǎn)要求)1.5原料與產(chǎn)品規(guī)格1.5.1主要原料規(guī)格及技術(shù)指標原料組成〔質(zhì)量%〕表1-1原料乙苯組分乙苯甲苯苯焦油∑含量／%99.60.020.0140.006100表1-2原料水蒸氣組分水蒸氣雜質(zhì)氣體∑含量／%9551002、乙苯物理性質(zhì)表1-3乙苯的物理性質(zhì)化學名稱分子量沸點℃密度乙苯106.16136.20.86713、乙苯脫氫催化劑表1-4催化劑特性型號外觀外形尺寸mm堆密度g∕ml比外表積m2∕g孔體積ml∕g顆粒密度g∕mlGS-05型紅褐色圓柱體31.203.50—1.8464、氧化脫氫反響器催化劑表1-5氧化脫氫催化劑特性型號外觀外形尺寸mm堆密度g/ml比外表積/g孔體積顆粒密度g/mlY-101型銀灰色柱體Φ4×60.951.510.4361.3571.5.2產(chǎn)品規(guī)格表1-6產(chǎn)品規(guī)格性能苯乙烯顏色APHA聚合物硫苯乙炔過氰化物粘度指標≮99.7%≯10≯10ppm(W)≯1ppm(W)≯30ppm(W)≯20ppm(W)0.7mm2/s第2章工藝設計與計算2.1工藝原理主反響及反響熱如下：副反響主要有乙苯的裂解、加氫裂解、水蒸氣轉(zhuǎn)化、聚合和縮合反響等。2.2工藝路線的選擇2.2.1選取路線采用低活性、高選擇性催化劑，參照環(huán)球化學〔UＯP〕／魯姆斯(Lummus)公司生產(chǎn)苯乙烯的技術(shù)，本設計采用乙苯脫氫選擇性氧化法生產(chǎn)苯乙烯。2.2.2選取此路線原因魯姆斯〔UOP∕Lummus“SMART〞〕,SM工藝是在ClassicSM工藝根底上開展的一項新工藝，即在工藝ClassicSM工藝的脫氫反響中引入了局部氧化技術(shù)。可提高乙苯單程轉(zhuǎn)化率達80%以上。“SMART〞技術(shù)的優(yōu)點在于，通過提高乙苯轉(zhuǎn)化率，減少了未轉(zhuǎn)化乙苯的循環(huán)返回量，使裝置生產(chǎn)能力提高，減少了別離局部的能耗和單耗；以氫氧化的熱量取代中間換熱，節(jié)約了能量；甲苯的生成需要氫，移除氫后減少了副反響的發(fā)生；采用氧化中間加熱，由反響物流或熱泵回收潛熱，提高了能量效率，降低了動力費用，因而經(jīng)濟性明顯優(yōu)于傳統(tǒng)工藝。該技術(shù)可用于原生產(chǎn)裝置改造，改造容易且費用較低。目前采用“SMART〞工藝SM裝置有3套在運行。2.3工藝流程簡述2.3.1流程示意圖圖2-1Lummus的SMART乙苯脫氫工藝流程2.3.2反響工段工藝流程乙苯(EB)脫氫是在蒸汽存在下，利用蒸汽來使并維持催化劑處于適當?shù)难趸癄顟B(tài)。蒸汽既加熱反響進料、減少吸熱反響的溫度降，同時蒸汽也降低產(chǎn)品的分壓使反響平衡向著苯乙烯(SM)方向進行，且又可以連續(xù)去除積炭以維持催化劑的一定活性。高溫、高壓蒸汽稀釋和低反響系統(tǒng)壓力能提供良好的反響平衡曲線，對乙苯(EB)轉(zhuǎn)化為苯乙烯(SM)有利，在有兩個絕熱反響器的工業(yè)生產(chǎn)裝置中，乙苯(EB)的總轉(zhuǎn)化率可到達70%～90%。新鮮乙苯和循環(huán)乙苯先與一局部蒸汽混合，然后在蒸汽過熱器內(nèi)進行過熱，與過熱蒸汽相混合，在一個兩段、絕熱的徑向催化反響系統(tǒng)內(nèi)進行脫氫，反響中生成的氫氣全部進入氧化脫氫反響器中與其中的氧氣反響放出熱量并生成水蒸汽。熱反響產(chǎn)物在一個熱交換器內(nèi)冷卻以回收熱量，而冷凝液體分為冷凝水和脫水有機混合物。2.4工藝參數(shù)反響溫度：580~660℃壓力：0.08Mpa，參加水蒸氣來稀釋原料氣，以降低乙苯的分壓，提高乙苯平衡轉(zhuǎn)化率，水蒸氣與乙苯摩爾比16~20〔質(zhì)量比取為3:1〕。空速：乙苯液態(tài)空速0.6~1.0h-1。2.5物料衡算2.5.1生產(chǎn)能力的計算根據(jù)設計任務，苯乙烯的年生產(chǎn)能力為30萬噸/年。開工因子=生產(chǎn)裝置開工時間/年自然時間。為了充分利用設備，開工因子應取的較大，接近1，但又不能等于1。因為還要考慮到設備的檢修以及開停車等情況。開工因子一般取為0.7～0.8。全年365天，那么年生產(chǎn)250～300天；因此除去季保養(yǎng)、月保養(yǎng)、修理、放假等總計65天，那么年工作日為〔365-65〕天=300天。定每天生產(chǎn)為1批料，每小時生產(chǎn)為1班。可知每批料的生產(chǎn)能力為〔300000×103/300〕kg/天=1×kg/天。以此作為物料衡算的標準。2.5.2質(zhì)量守恒定律質(zhì)量守恒定律是“進入一個系統(tǒng)的全部物料量，必須等于離開這個系統(tǒng)的全部物料量，再加上過程中損失量和在系統(tǒng)中累計量〞。依據(jù)質(zhì)量守恒定律，對研究系統(tǒng)做物料衡算，可用見式〔1-1〕。〔1-1〕式中—輸入物料量總和；—離開物料量總和；—總的損失量；—系統(tǒng)中積累量。2.5.3固定床反響器物料衡算進出脫氫反響器的物料衡算對連續(xù)生產(chǎn)可確定計算基準為㎏∕批。原料規(guī)格見表1-1和表1-2。〔2〕投料量計算對連續(xù)生產(chǎn)可確定計算基準為Kg/批，那么需計算每批產(chǎn)量及原料投料量。乙苯脫氫反響(見反響歷程)其中原料規(guī)格：乙苯〔99.6%〕水蒸氣〔95%〕原料乙苯含甲苯0.02%、含苯0.014%，含焦油0.006%。原料水蒸氣含5%的雜質(zhì)氣體。每批產(chǎn)苯乙烯：=1×kg投料比：水蒸氣:乙苯=3:1〔質(zhì)量比〕轉(zhuǎn)化率：脫氫過程為90%每班理論投料乙苯量：=(/24×106.16)/(104.15×90%×98%×98%)=4.9135×kg每班理論投水蒸氣量：=3×4.9135×=14.7405×kg每班原料實際投入量：=(4.9135×/0.996)Kg=4.9332×kg=(14.7405×/0.95)Kg=15.5163×kg雜質(zhì)：=〔15.5163-14.7405〕×+(4.9332-4.9135)×=7.955×kg／h催化劑的量：=(15.5163+4.9332)××0.3%=613.485×kg〔3〕脫氫過程計算轉(zhuǎn)化率為：90%參與反響的乙苯量：=49135×0.9／106.16=416.555kmol／h苯乙烯的產(chǎn)量：kg／h甲苯的產(chǎn)量：kg／h苯的產(chǎn)量：kg／h乙烷的產(chǎn)量：G9=416.555×0.015×30=187.45kg／h乙烯的產(chǎn)量：G10=416.555×0.04×26=433.21kg／h甲烷的產(chǎn)量：G11=416.555×0.03×16=199.94kg／h殘?zhí)剂浚篏12=416.555×0.01×12=49.98kg／h消耗水蒸氣量：G13=416.555×0.05×16×18=599.76kg／h剩余水蒸氣量：G14=155163－599.76=154563.24kg／h生成二氧化碳量：G15=416.555×0.005×8×44=733.14kg／h生成氫氣量：G16=416.555×〔0.9+0.01×5+0.005×21〕×2=439.46kg／h消耗氫氣量：G17=416.555×〔0.03+0.015〕×2=37.49kg／h生成氫氣總量：G18=439.46-37.49=401.97kg／h投入氧氣量：G19=401.97／2×0.5×32=3215.76kg／h生成水量：G20=401.97／2×18=3617.73kg／h水剩余總量：G21=154563.24+3617.73=158180.97kg／h氫氣剩余總量：G22=0kg／h上述原料參加量和產(chǎn)物生成量見表2-1。表2-1絕熱脫氫反響器物料衡算固定床反響器進料固定床反響器出料kg∕hkg∕h乙苯〔99.6%〕49332〔100%〕4913.5水蒸氣〔95%〕155163〔100%〕158180.97續(xù)表2-1絕熱脫氫反響器物料衡算固定床反響器進料kg∕h固定床反響器出料kg∕h氧氣3215.760催化劑613.485613.484苯乙烯039045.8甲苯01126.7苯乙烯039045.8甲苯01126.7苯01787.02乙苯0187.45乙烯0433.21甲烷0199.94殘?zhí)苛?49.98氫氣00二氧化碳0733.14焦油01053.05總計208324.245208324.2454、冷凝器油水別離階段物料衡算脫氫結(jié)束后用冷凝器加以冷凝，除去水，溫度必須控制在25℃左右，見表2-2。表2-2冷凝器油水別離階段物料衡算序號輸入物料名稱質(zhì)量kg∕h序號輸出物料名稱質(zhì)量kg∕h1乙苯4913.5有機層1乙苯4913.52苯乙烯39045.82苯乙烯39045.83甲苯1126.73甲苯1126.74苯1787.024苯1787.025焦油1053.055焦油1053.056水蒸氣158180.97無機層氣體層6水158180.977難凝氣體1553.747殘?zhí)苛?9.988催化劑613.4858催化劑613.4859殘?zhí)苛?9.989難凝氣體1553.742.6熱量衡算2.6.1能量守恒定律熱量衡算按能量守恒定律“在無軸功條件下，進入系統(tǒng)的熱量與離開熱量應該平衡〞，在實際中對傳熱設備的衡算見式〔2-2〕。〔2-2〕式中：—所處理的物料帶入設備總的熱量；—加熱劑或冷卻劑與設備和物料傳遞的熱量〔符號規(guī)定加熱劑參加熱量為“+〞，冷卻劑吸收熱量為“-〞〕，kJ；—過程的熱效率，〔符號規(guī)定過程放熱為“+〞；過程吸熱為“-〞〕；—反響終止時物料的焓〔輸出反響器的物料的焓〕；—設備部件所消耗的熱量，kJ；—設備向四周散失的熱量，又稱熱損失,kJ；熱量衡算的基準可與物料衡算相同，即對間歇生產(chǎn)可以以每日或每批處理物料基準。〔計算傳熱面積的熱負荷必須以每小時作為基準，而該時間必須是穩(wěn)定傳熱時間〕熱量衡算溫度基準，一般規(guī)定為25℃。從上式中可得：〔2-3〕式中各項可用以下計算方法：2.6.2熱量計算〔1〕、、和的計算查?化工工藝設計手冊?可得到反響流程中各物質(zhì)的恒壓比熱容Cp見表2-3。表2-3各物質(zhì)的恒壓比熱容物質(zhì)Cp∕kJ∕(kg?K)乙苯〔g，600~700℃〕2.082氧氣〔g，600~700℃〕1.172水蒸氣〔g，600~700℃〕2.177苯乙烯〔g，600~700℃〕物質(zhì)甲苯〔g，600~700℃〕2.012苯〔g，600~700℃〕1.946乙烷〔g，600~700℃〕2.905甲烷〔g，600~700℃〕3.213乙烯〔g，600~700℃〕2.452二氧化碳〔g，600~700℃〕1.214焦油〔g，600~700℃〕1.828、和的計算見式〔2-4〕。〔2-4〕式中：—反響物體系中組分i的質(zhì)量，kg;—組分i在0—T℃時的平均比熱容，kJ/(kg·K)或kJ/(kmol·℃);。=[(49332×2.082)+(155163×2.177)+(3215.76×1.172)]×595=4264339427.7kJ∕h+×575=[〔4913.5×2.082〕+〔39045.8×1.957〕+〔1126.7×2.012〕+〔1787.02×1.946〕+〔187.45×2.905〕+〔433.21×2.452〕+〔199.94×3.213〕+〔158180.97×2.177〕+〔733.14×2.14〕+〔1053.05×1.828〕]×575=254041416.1kJ∕h〔2〕過程效應熱的計算過程效應熱可分為兩類，一類是化學過程熱效應即化學反響熱效應；另一類是物理過程熱效應。物料經(jīng)化學變化過程，除化學反響熱效應外，往往伴隨著物料狀態(tài)變化熱效應，但本工藝流程中物理過程熱效應較低，可忽略不計，故過程熱效應可由見式〔2-5〕。〔2-5〕式中—化學反響熱效應，kJ；—物理過程熱效應，kJ；(可忽略不計)可通過標準化學反響熱計算：〔2-6〕式中—標準化學反響熱，kJ/mol；—參與化學反響的A物質(zhì)質(zhì)量，kg；—A物質(zhì)分子量。〔2-7〕主要反響歷程見2.1工藝原理局部。kg/hmol/h那么過程反響熱=kJ/h〔3〕冷凝器的計算冷凝器是由從脫氫反響器出來的物料與原料乙苯進行熱交換時，對乙苯加熱，及換熱結(jié)束后產(chǎn)品帶走的熱量和水蒸氣帶走的熱量組成。=49332×2.082×120＋〔49332×2.082＋39045.8×1.957＋1126.7×2.012+1787.02×1.946+187.45×2.905+433.21×2.452+199.94×3.213＋158180.97×2.177+733.14×1.214+1053.05×1.828〕×100=20541844.8+44181115.84=kJ/h〔4〕熱損失的計算反響設備與冷凝設備向四周散失的熱量，又稱熱損失。==264339427.7+54682620.52-254041416.1-64722960.64=kJ/h2.6.3熱量衡算表由能量守恒定律，衡量衡算結(jié)果見表2-4。表2-4熱量衡算表輸入系統(tǒng)熱量符號意義結(jié)果kJ∕h輸出系統(tǒng)熱量符號意義結(jié)果kJ∕h物料帶入設備總熱量63354466.36物料帶出設備的總熱量254041416.1加熱劑與冷卻劑交換的熱量202384961.3冷凝器消耗的熱量64722960.64過程的化學反響熱54682620.52熱損失257671.48∑總計3190022048.2∑總計3190022048.22.7脫氫反響器Aspenplus模擬乙苯脫氫絕熱反響工段主要包括兩個脫氫反響器和一個氧化脫氫反響器三個單元模塊，具體流程圖見圖2-2。圖2-2乙苯脫氫絕熱反響工段流程表2-5脫氫反響器模擬結(jié)果進料出料溫度/℃600620壓力/bar0.80.8摩爾流量/kmol/hr880.787212880.787212質(zhì)量流量/kg/hr4933249332體積流量/cum/hr79905.268779905.2687焓變/MMkcal/hr30.098715830.0987158乙苯-01 49134.64911.24471苯乙烯-01043361.921焦油-010219.552886H20839.28136第3章設備選型3.1選型原那么設備的工藝設計是化工工程設計中一項責任重大、技術(shù)要求高、需要具有豐富的理論知識和實際生產(chǎn)設計經(jīng)驗的工作。其主要設計內(nèi)容如下：〔1〕結(jié)合工藝流程設計確定化工單元操作所用設備的類型。〔2〕根據(jù)工藝操作條件〔溫度、壓力、介質(zhì)的性質(zhì)等〕和對設備的工藝要求確定設備的材質(zhì)。這項工作有時是與設備設計人員共同完成的。〔3〕通過工藝流程設計、物料衡算、能量衡算、設備的工藝計算確定設備的工藝設計參數(shù)。不同類型設備的主要工藝設計參數(shù)如下。換熱器：熱負荷，換熱面積，冷熱載體種類，冷熱流體流量，溫度和壓力泵：流量，揚程，軸功率，允許吸上高度。〔4〕確定標準設備或定型設備的型號、規(guī)格和臺數(shù)。〔5〕對已有標準圖紙的設備，確定標準圖的圖號和型號〔6〕編制工藝設備一覽表〔7〕在工藝設備的施工圖紙完成后，要同化工設備的專業(yè)設計人員進行圖紙會簽。3.2關(guān)鍵設備選擇3.2.1催化劑的工藝參數(shù)計算固定床反響器的計算主要包括催化劑用量、床層高度和直徑、床層壓力降等。固定床反響器的計算方法主要有經(jīng)驗法[8]和數(shù)學模型法[9]，本設計主要采用經(jīng)驗法。經(jīng)驗法比擬簡單，常取實驗或?qū)嶋H生產(chǎn)中催化劑或床層的重要操作參數(shù)作為設計依據(jù)直接計算得到[10]。〔1〕空間速度指單位時間內(nèi)通過單位體積催化劑的原料標準體積流量。單位為。它是測量固定床反響器生產(chǎn)能力的一個重要指標。〔3-1〕脫氫反響器一和二主要采用Fe-K系催化劑。催化劑主要特性見表1-4。氧化脫氫反響器主要采用Pt∕系催化劑。氧化脫氫反響器催化劑特性見表1-5。催化劑總質(zhì)量為613.485Kg，其中GS-05型催化劑為465.2Kg，Y-101型催化劑為148.285Kg。脫氫反響器一：GS-05型催化劑質(zhì)量為=232.6kg；脫氫反響器二：GS-05型催化劑質(zhì)量為=232.6kg；氧化脫氫反響器：Y-101型催化劑質(zhì)量為=148.285kg。那么脫氫反響器一中催化劑的體積為：L脫氫反響器二中的催化劑體積為：L氧化脫氫反響器中催化劑體積為：Ｌ固定床反響器負壓狀態(tài)下操作，壓強為0.08MPa。進料氣體平均密度：〔3-2〕=39.23g∕molKMPa=8×Pa那么可以得到kg∕進入氧化脫氫反響器的氣體密度近似于脫氫反響器一的平均氣體密度:kg∕同理：脫氫反響器二的氣體平均密度：〔3-3〕KMPa=8×PaKg∕h=37.414g∕molkg/m3脫氫反響器一進料體積流量：m3/h脫氫反響器二進料體積流量：m3/h氧化脫氫反響器的進料體積流量：m3/h脫氫反響器一空間速度：h-1脫氫反響器二空間速度：h-1氧化脫氫反響器空間速度：h-1〔2〕床層孔隙率ε顆粒間的自由體積與整個床層體積之比：〔3-4〕式中：ε-床層空隙率；-催化劑床層堆積密度，kg∕L；-催化劑顆粒密度，kg∕L。那么脫氫反響器一和脫氫反響器二床層空隙率：氧化脫氫反響器床層空隙率:空間速度指在規(guī)定的反響條件下，氣體反響物通過催化劑床層中自由空間所需要的時間，單位為h。接觸時間越短，表示同體積的催化劑在相同時間內(nèi)處理的原料越多，是表示催化劑處理能力的參數(shù)之一。〔3-5〕脫氫反響器一空時：h脫氫反響器二空時：h氧化脫氫反響器空時：h〔4〕空時收率指反響物通過催化劑床層時，在單位時間單位質(zhì)量(單位體積)催化劑所獲得目的產(chǎn)物量。它是反映催化劑選擇性和生產(chǎn)能力的一個重要指標。〔3-6〕式中：－催化劑的空時收率，kg∕〔kg∕h〕或kg∕〔m3/h〕；－目的產(chǎn)物的質(zhì)量，kg；－催化劑的用量，kg或m3。〔5〕催化劑負荷指在單位時間內(nèi)單位質(zhì)量〔體積〕催化劑由于反響而消耗的原料質(zhì)量。這是催化劑生產(chǎn)能力的重要指標。〔3-7〕式中：－催化劑負荷，kg∕〔kg?h〕或kg∕〔m3?ｈ〕；－目的產(chǎn)物的質(zhì)量，kg∕s；－催化劑的用量，kg或m3。那么kg∕〔kg∕h〕〔6〕床層線速度與空床速度床層的線速度是指在規(guī)定條件下，氣體通過催化劑床層自由截面積的流速。〔3-8〕而空床速度是指在規(guī)定條件下，氣體通過空床截面積的流速。〔3-9〕式中：U—空床的線速度，m∕s；—空床速度，m∕s。—催化劑的床層截面積，m2。3.2.2固定床反響器的高度與直徑計算催化劑的用量確定后，催化劑的有效體積也就確定。很明顯，床層越高，其床層截面積越小，操作氣速、流體阻力〔動力〕將變大；反之，床層高度降低必然引起截面積〔直徑〕增大，對傳熱不利或易產(chǎn)生短路等情況。因此床層的高度與直徑通過操作氣速、壓力降〔即動力消耗〕、傳熱、床層均勻性等影響因素綜合評價來確定。通常，床層的高度確定或直徑的計算是根據(jù)固定床反響器某一重要的操作參數(shù)范圍或經(jīng)驗選取，然后校驗其他操作參數(shù)是否合理，如床層壓力降不超過總壓力的15%。床層高度與直徑的計算步驟如下[11]：〔1〕根據(jù)經(jīng)驗選取氣體空床速度；〔2〕床層的截面積：〔3-10〕式中：—床層的截面積，m2。〔3〕校驗床層壓力降ΔP：〔3-11〕通過實驗測定得到：〔3-12〕式中：-修正的雷諾數(shù)。〔3-13〕中包括兩項，由于度一項的中包含有粘度項，代表摩擦阻力損失，而第二項那么代表局部阻力損失。當＜10時為層流，計算壓力降可省去第二項；當＞1000時為充分湍流，計算壓力降時可省去第一項。空隙率是影響壓力降的重要因素。〔4〕床層截面積及實際氣體流速的計算假設氣體空床速度為U=24.877m／s。脫氫反響器一的催化劑床層截面積：m2脫氫反響器二的催化劑床層截面積：m2氧化脫氫反響器的催化劑床層截面積:m2實際氣體流速：脫氫反響器一：m／s脫氫反響器二：m／s氧化脫氫反響器：m／s〔5〕校驗床層壓力降三個固定床反響器的物料粘度均近似為Pa?s脫氫反響器一：=5332.3Pa＜，符合要求。脫氫反響器二：=4820.4a＜，符合要求。氧化脫氫反響器：=3687.3Pa＜，符合要求。〔6〕確定床層的結(jié)構(gòu)尺寸催化劑床層高度：〔3-14〕式中：催化劑床層體積，m3；催化劑床層截面積〔實際〕，m2。脫氫反響器一催化劑床層高度：m脫氫反響器二催化劑床層高度：m氧化脫氫反響器一催化劑床層高度：m本設計采用絕熱徑向固定床反響器，可求出內(nèi)徑D：〔3-15〕脫氫反響器一內(nèi)徑m脫氫反響器一內(nèi)徑m氧化脫氫反響器內(nèi)徑m3.2.3固定床反響器壁厚的計算與選型〔1〕固定床反響器所用鋼材及壁厚的圖算法[12]根據(jù)≤化工過程設備機械根底≥，本設計固定床反響器所用鋼材為奧氏體鋼06Cr19Ni10Ti〔GB4237〕，使用溫度為-196～700℃[13]。其它性能見表3-1。表3-1奧氏體鋼06Cr19Ni10Ti〔GB4237〕特性金屬材料奧氏體鋼06Cr19Ni10Ti〔GB4237〕密度ρg/ml7.9熔點℃1400比熱容J/(kgK)502.3導熱系數(shù)W/(mK)13.95～18.61線膨脹系數(shù)℃17.3電阻率ρ0.73彈性模量E〔550～700℃〕155～143泊松比μ0.25～0.30由于外壓圓筒壁厚的理論計算方法很繁雜，GB150-1998≤鋼制壓力容器≥推薦采用圖算法確定固定床反響器的壁厚，其優(yōu)點是計算簡便。〔2〕脫氫反響器一的壁厚計算假設〔名義厚度〕，令；C為腐蝕裕量，取為2mm。設=12mm，取=10mm，查≤化工過程設備機械根底≥P257頁圖13-6：外壓或軸向受壓圓筒幾何參數(shù)計算圖〔適用于所有材料〕得：系數(shù)=0.242×查≤化工過程設備機械根底≥P262圖13-12：外壓圓筒、管子和球殼厚度計算圖〔06Cr19Ni10Ti鋼〕得：系數(shù)=24.300MPa那么：許用外壓力[P]==0.0972MPa外壓力為0.08MPa＜0.0972MPa，所用鋼材厚度符合脫氫反響器一生產(chǎn)要求。〔3〕脫氫反響器二的壁厚計算設=10mm，取=8mm，查≤化工過程設備機械根底≥P257頁圖13-6：外壓或軸向受壓圓筒幾何參數(shù)計算圖〔適用于所有材料〕得：系數(shù)=0.187×查≤化工過程設備機械根底≥P262圖13-12：外壓圓筒、管子和球殼厚度計算圖〔06Cr19Ni10Ti鋼〕得：系數(shù)=28.200MPa那么：許用外壓力[P]==0.0868MPa外壓力為0.08MPa＜0.0868MPa，所用鋼材厚度符合脫氫反響器二生產(chǎn)要求。〔4〕氧化脫氫反響器的壁厚計算設=10mm，取=8mm，查≤化工過程設備機械根底≥P257頁圖13-6：外壓或軸向受壓圓筒幾何參數(shù)計算圖〔適用于所有材料〕得：系數(shù)=0.242×查≤化工過程設備機械根底≥P262圖13-12：外壓圓筒、管子和球殼厚度計算圖〔06Cr19Ni10Ti鋼〕得：系數(shù)=32.000MPa那么：許用外壓力[P]==0.097MPa外壓力為0.08MPa＜0.097MPa，所用鋼材厚度符合氧化脫氫反響器生產(chǎn)要求。3.2.4固定床反響器凸形封頭的設計計算本設計中固定床反響器采用橢圓形封頭[14]。〔3-16〕式中:—橢圓形封頭的外徑；—橢圓形封頭的當量球殼外半徑；—系數(shù)，由表3-2查得。表3-2封頭高度及直徑與系數(shù)關(guān)系2.01.21.01.181.080.990.900.810.730.650.570.50注：①中間值采用內(nèi)插法求得；②；③=0.90為標準橢圓形封頭。〔1〕脫氫反響器一封頭壁厚及高度假設〔名義厚度〕，令；C為腐蝕裕量，取為2mm。設=8mm，取=6mm，=0.50×2.5=1.25m查≤化工過程設備機械根底≥P262圖13-12：外壓圓筒、管子和球殼厚度計算圖〔06Cr19Ni10Ti鋼〕得：系數(shù)=31.400MPa那么：許用外壓力=0.150MPa外壓力為0.08MPa＜0.150MPa，所用封頭厚度符合脫氫反響器一生產(chǎn)要求。封頭高度m〔2〕脫氫反響器二封頭壁厚及高度設=8mm，取=6mm，=0.54×2.60=1.4m查≤化工過程設備機械根底≥P262圖13-12：外壓圓筒、管子和球殼厚度計算圖〔06Cr19Ni10Ti鋼〕得：系數(shù)=31.400MPa那么：許用外壓力=0.133MPa外壓力為0.08MPa＜0.133MPa，所用封頭厚度符合脫氫反響器二生產(chǎn)要求。封頭高度m〔3〕氧化脫氫反響器封頭壁厚及高度設=8mm，取=6mm，=0.54×2.64=1.4256m查≤化工過程設備機械根底≥P262圖13-12：外壓圓筒、管子和球殼厚度計算圖〔06Cr19Ni10Ti鋼〕得：系數(shù)=31.400MPa那么：許用外壓力=MPa外壓力為0.08MPa＜0.130MPa，所用封頭厚度符合氧化脫氫反響器生產(chǎn)要求。封頭高度m3.2.5傳熱元件E-103的計算本設計任務主要選用列管式換熱器[15]。〔1〕換熱器熱負荷的計算換熱器的熱負荷又稱傳熱量，可通過熱量衡算獲得。在熱損失可以忽略不計的條件下，假設兩流體均無相變的情況下，熱負荷由下式計算：〔3-17〕假設熱流體有相變，例如飽和蒸汽冷凝且冷凝液在飽和溫度下流出時，那么：〔3-18〕式中：Q—熱負荷，W；—熱、冷流體的質(zhì)量流量，Kg/s；—熱、冷流體的比定壓熱容，KJ/(Kg?K)；—熱流體的進、出口溫度，℃；—冷流體的進、出口溫度，℃；—冷凝液的飽和溫度，℃；r—飽和蒸汽的冷凝潛熱，KJ/Kg。在換熱器的設計計算中，冷熱流體的物性數(shù)據(jù)，如比熱容Cp、密度ρ、動力粘度μ及導熱系數(shù)λ等的查取，依流體的定性溫度進行。在2.6.2熱量衡算及所需媒質(zhì)的量中，已得出冷凝器熱負荷=64722960.64KJ/h〔2〕平均溫度差的計算根據(jù)冷、熱流體進、出口溫度，利用下式計算出逆流條件下的對數(shù)平均溫度差：〔3-19〕熱流體進口溫度=600+273.15=873.15K，出口溫度=500+273.15=773.15K冷流體進口溫度=460+273.15=733.15K，出口溫度=580+273.15=853.15K那么K，KＫ〔3〕估算傳熱面積在估算傳熱面積時，可根據(jù)所處理流體的性質(zhì)，憑經(jīng)驗或參考冷凝器總傳質(zhì)系數(shù)的大致范圍，預先假設一值，利用總傳熱速率方程式進行：〔3-20〕式中：－估算的傳熱面積，m2；－假設的總傳熱系數(shù)，Ｗ/()；—平均傳熱溫度差，℃。按經(jīng)驗數(shù)值初選總傳熱系數(shù)。選取：=390Ｗ/()〔4〕主要工藝結(jié)構(gòu)根本參數(shù)的計算換熱器規(guī)格及材質(zhì)的選定。選擇Φ25mm×2.5mm鋼管。換熱器數(shù)量及長度確實定：管數(shù)：根管長：m管子的排列方式及管板的連接方式的選定：管子的排列方式：采用正三角形排列；管子與管板的連接采用焊接法。計算殼體內(nèi)直徑〔3-21〕由于管中心距;t=1.25=1.25×25=32mm橫過管中心線的管數(shù)：取整根管束中心線上最外層管的中心至主殼體內(nèi)壁的距離=0.038m所以：=0.032×〔88-1〕+2×0.038=2.86m按殼體直徑標準系列尺寸圓整，取D=2900mm，，管長徑比適宜。計算實際傳熱面積及過程的總傳熱系數(shù)=6367×3.14×0.025×3.1＝1550m2=402W／〔〕折流板直徑、數(shù)量選取折流板與殼體間的間隙為3.5mm=2900-2×3.5=2893mm切去弓形角度：0.25×2900=725mm折流板數(shù)量：取折流板間距=300mm，那么：=10.33塊取整得：=11塊，實際折流板間距：=258.3mm3.3其他設備的選擇3.3.1離心泵設備的計算與選型〔1〕P-102離心泵的計算與選型[16]查≤化工原理≥P269頁表四：液體及水溶液的物理性質(zhì)得乙苯密度〔25℃〕為867Kg/與水的密度接近，故可選用清水泵〔IS系列〕輸送乙苯液體。根據(jù)生產(chǎn)要求，所需輸送乙苯流量根據(jù)離心泵選型規(guī)那么：選取IS800-65-R5型離心泵，其性能見表3-3。表3-3離心泵根本參數(shù)轉(zhuǎn)速nr/min流量揚程m效率〔%〕軸功率Kw電機功率Kw必需汽蝕余量m29006018743.985.53.5驗證所選泵的適用性：由公式〔3-22〕，最大安裝高度：〔3-22〕：Mpa,吸入管路阻力損失那么最大安裝高度=3.34m而實際安裝高度為1.5m＜=3.34m，那么所選離心泵符合生產(chǎn)要求。3.3.2離心式鼓風機的設計與選型〔1〕由生產(chǎn)要求可知，P-101鼓風機通過的風量為：〔3-23〕=49332kg,0.08Mpa下乙苯蒸氣壓580℃密度:=kg/那么=那么根據(jù)≤化工原理≥P261頁附錄，選取AⅡ900-0.082／0.079離心式鼓風機，其性能見表3-4。表3-4離心式鼓風機根本參數(shù)轉(zhuǎn)速r／min風壓MPa效率〔%〕功率Kw30000.0895.360〔2〕由生產(chǎn)要求可知，P-101鼓風機通過的風量為：〔3-24〕=155163kg,0.08Mpa下水蒸氣壓720℃時密度:=kg/那么=那么根據(jù)≤化工原理≥P261頁附錄，選取BⅢ15000-0.08／0.07離心式鼓風機，其性能見表3-5。表3-5離心式鼓風機根本參數(shù)轉(zhuǎn)速r／min風壓MPa效率〔%〕功率Kw50000.0894.8470〔3〕由生產(chǎn)要求可知，P-103鼓風機通過的風量為：〔3-25〕=3215.76kg,0.08Mpa下氧氣在25℃時密度:=kg/那么=那么根據(jù)≤化工原理≥P261頁附錄，選取BⅠ60-0.084／0.075離心式鼓風機，其性能見表3-6。表3-6離心式鼓風機根本參數(shù)轉(zhuǎn)速r／min風壓MPa效率〔%〕功率Kw20000.089540〔4〕由生產(chǎn)要求可知，P-104鼓風機通過的風量為：〔3-26〕=155163+49332=204495Kg,0.08Mpa下物料蒸氣壓580℃密度:=kg/那么=那么根據(jù)≤化工原理≥P261頁附錄，選取BⅡ7500-0.08／0.074離心式鼓風機，其性能見表3-7。表3-7離心式鼓風機根本參數(shù)轉(zhuǎn)速r／min風壓MPa效率〔%〕功率Kw30000.0896270〔5〕由生產(chǎn)要求可知，P-105鼓風機通過的風量為：〔3-27〕=155163+49332+3215.76=207710.76Kg,0.08Mpa下物料蒸氣壓610℃密度:=kg/那么=那么根據(jù)≤化工原理≥P261頁附錄，選取BⅡ8000-0.083／0.075離心式鼓風機，其性能見表3-8。表3-8離心式鼓風機根本參數(shù)轉(zhuǎn)速r／min風壓MPa效率〔%〕功率Kw30000.08943003.3.3工業(yè)加熱爐的設計與選型〔1〕工業(yè)加熱爐E-101的設計及選型[17]由生產(chǎn)流程可知，乙苯由25℃被加熱至460℃，以25℃為基準，由表2-3可知乙苯的=2.082kJ/(kg?K),那么其所需熱量:Q==49332×2.082×[〔460+273.15〕－〔25+273.15〕]=44678512.44kJ/h根據(jù)≤化工工藝設計手冊≥P298頁，選用WDH-GS1000Ｂ系列燃燒器，其熱負荷為kcal?h,所用燃氣為天然氣，符合本設計生產(chǎn)熱量需求。〔2〕工業(yè)加熱爐E-102的設計及選型由生產(chǎn)流程可知，水蒸氣由100℃被加熱至720℃，以25℃為基準，由表2-3可知水蒸氣的=2.177kJ/(kg?K),那么其所需熱量:Q==155163×2.177×[〔720+273.15〕－〔100+273.15〕]=209429707.6kJ/h根據(jù)≤化工工藝設計手冊≥P298頁，選用WDH-GZ100Ｂ系列燃燒器，其熱負荷為kcal?h,所用燃氣為天然氣，符合本設計生產(chǎn)熱量需求。第4章設備一覽表本設計設備選型結(jié)果見表4-1、4-2、4-3和4-4。表4-1反響器設備一覽表脫氫反響器一脫氫反響器二氧化脫氫反響器設計溫度℃620600600設計壓力Mpa0.080.080.08催化劑床層高度/m2.502.422.00內(nèi)徑D/m2.502.602.64圓筒壁厚/mm1088凸形封頭高度/m0凸形封頭壁厚/mm666固定床反響器總高/m5.004.824.40表4-2輸送設備一覽表位號名稱型號揚程數(shù)量備注P-101離心式鼓風機AⅡ900-0.082／0.0791P-102進料泵IS800-65-R518.81P-103離心式鼓風機BⅢ15000-0.08／0.071P-104離心式鼓風機BⅠ60-0.084／0.0751P-105離心式鼓風機BⅡ7500-0.08／0.0741P-106離心式鼓風機BⅡ8000-0.083／0.0751表4-3罐設備一覽表位號名稱容積型號數(shù)量備注V101水蒸氣罐80m3HG5-1580-851V102乙苯罐30m3HG21502.1-921V103氧氣罐0.8m3HG5-1580-851表4-4換熱器一覽表名稱類型換熱面積外殼直徑數(shù)量換熱器AES〔Y〕2900－25－1600－3/25－4REa〔b〕1550m22900mm1工業(yè)加熱爐E-101WDH-GS1000Ｂ1100mm1工業(yè)加熱爐E-102WDH-GZ100Ｂ1100mm1

車間設備布置設計5.1車間布置根據(jù)工藝設計的要求，本工藝對車間進行了嚴格的規(guī)劃；車間平面布置為長方形，車間的長為18m，寬為12m，高度為6m。工藝中所涉及的離心式鼓風機和泵單獨放于泵房中，泵房的整體長度12m,寬為6m,高度為6m,廠房設計過程中每隔6m設置水泥立柱，保證房屋平安。車間主要的大型設備是三個固定床反響器，反響器布置在車間中心處，要考慮到主導風向?qū)ζ涞挠绊憽Ｆ渌O備的擺放安排遵循工藝流程的前后、上下、左右順序，確保工藝流程在設備上表達出連續(xù)性，使由原料到產(chǎn)品的路線最短，并最為合理，在本設計中主要布置有3個換熱器、1組泵、3個固定床反響器、3個原料罐、5組離心式通風機。5.2車間設備布置5.2.1車間平面布置圖5-1平面布置圖5-2泵房平面布置由圖5-1和圖5-2可以看出，本設計中所有輸送設備包括離心泵和離心式鼓風機統(tǒng)一部署于位于地面的單獨泵房中；這樣有利于操作及管理，減少備用設備。換熱設備也統(tǒng)一部署于地面上，其中包括一個冷凝器和兩個工業(yè)加熱爐，分別單獨部署于廠房中。這樣部署除了工廠實際要求平安、方便管理和操作之外，還為了便于本設計6.00平面其它生產(chǎn)設備的布置。圖5-36.00平面布置由圖5-3可以看出，其中兩個儲料罐集中放置，但是其中的氧氣儲罐為了平安單獨放置，三個固定床反響器放置于儲料罐旁邊，其中脫氫反響器一和脫氫反響器二臨近乙苯和水蒸氣儲罐，而氧化脫氫反響器那么接近于氧氣儲罐放置。為了生產(chǎn)平安要求，設備之間必須保持必須的平安距離。6.00m平面的樓梯那么布置于該平面的旁邊。5.2.2車間立面布置圖4-3A-A剖視圖4-4B-B剖視圖4-5C-C剖視從上面的立面的布置圖可以看出，本設計采用兩層平臺安裝設備，并且6.00m要裝有護欄，以保證工人操作時的平安。第6章自動控制為了保證設備正常運行需要精確控制本工藝的各工段參數(shù)，在本工藝的設計過程中參加了詳細的自動控制系統(tǒng)，對整個工藝的溫度、壓力、流量等進行了控制。6.1離心泵的流量控制首先在泵的入口設置了截止閥，在出口設置止回閥防止液體倒流對泵造成損害，同時在泵的出口設置了流量檢測，保證泵能夠正常工作，在入口處裝有排污閥。其具體控制方案如圖6-1所示。圖6-1泵的控制方案6.2反響器壓力和溫度的控制在反響器塔頂設有壓力表、溫度檢測表和平安閥，壓力表用于顯示出口壓力，當壓力過高，平安閥自動啟動泄壓到達保護反響器的平安，同時通過檢測主物料的入口溫度來控制物料進口流量。其具體控制方案如圖6-2所示。圖6-2反響器的壓力控制方案6.3原料灌的液位控制在本工藝中的儲罐一般采用液位自動控制機制來調(diào)節(jié)液位，當液位超過一定的界限后就會產(chǎn)生報警，從而通過調(diào)節(jié)閥門調(diào)節(jié)流量從而降低液位，其具體控制表示如圖6-3。圖6-3原料罐液位控制方案第7章環(huán)境保護7.1三廢產(chǎn)生情況7.1.1廢氣化學工業(yè)中大氣污染物的特點是：有的是有毒物質(zhì)，有的是對人類有威脅的致癌物質(zhì)，有的是有強腐蝕性的，有的是易燃易爆氣態(tài)物。本工藝生產(chǎn)過程中主要是氫氣，但在氧化脫氫反響器中作為燃料使用，所以本設計根本沒有廢氣產(chǎn)生[18]。7.1.2廢渣化學工業(yè)固體工業(yè)廢棄物屬工業(yè)固體廢棄物的一種，主要指硫酸燒渣、鉻渣、制堿廢渣和磷肥工業(yè)廢渣。本工藝主要是焦油，殘渣[19]。7.1.3廢液化工廢水是指化學工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水，其中含有隨水流失的化工原料，中間產(chǎn)物，產(chǎn)品以及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物。本工藝生產(chǎn)過程中的工業(yè)廢水主要來源式縮合反響中生成的水，經(jīng)屢次中和洗滌后的水，脫酮、脫苯時氣體蒸汽的冷卻水，廢水中含有鈉鹽，苯等。7.2三廢處理情況7.2.1化工“三廢〞的處理化工設計中必須依照?化工建設工程環(huán)境保護規(guī)定?HG/T20667-2023和?石油化工污水處理設計規(guī)定?SH3095-200、?石油化工噪聲控制設計規(guī)定?SH/T3146-2023，使排放物到達國家?污水綜合排放標準?GB8978-1996和?大氣污染物綜合排放標準?GB16297-1997的規(guī)定要求。7.2.2廢渣殘渣可以掩埋處理，焦油作為涂料原料出廠。7.2.3廢水治理方法首先從工藝上減少廢水的排放量，用沉降法別離廢水中的懸浮物質(zhì)，苯為有毒物質(zhì)可以考慮用活性別離或膜別離等處理方法將其別離，也可用連續(xù)萃取的方法將其做回收處理，經(jīng)處理的廢水達標前方可排放或做循環(huán)利用。油水別離污水符合國家標準后排入下水道。第8章公用工程8.1供水溫度：供水溫度為常溫，回水溫度為進水溫度+10℃。回水壓力：回水壓力對于一定的循環(huán)冷卻水要求回水能直接留到冷卻塔頂，不另設接力泵，因此回水壓力設為0.4MPa.供水壓力：考慮到回水壓力加上熱交換阻力和管道等阻力，因此取為0.6MPa.污垢系數(shù)：根據(jù)水質(zhì)處理費用和熱交換費用，決定污垢系數(shù)為0.000145〔KJ〕8.2供電對輸入的動力電源的要求：采用單回路電壓為380伏，頻率為50HZ,允許波動范圍為，電路設備對電源的要求：〔1〕對于電動機，使用380伏交流電。〔2〕正常照明用220/380伏交流電，事故照明用220伏直流電。〔3〕電器局部控制，信號及繼電保護用220伏直流電。〔4〕儀表電源用100伏和24伏直流電。8.3供暖8.3.1供暖方式主要以蒸汽方式提供能量，是在比擬低的環(huán)境溫度下仍然能保持適宜的工作條件的一種技術(shù)手段。根據(jù)生產(chǎn)要求決定蒸汽壓力及溫度，蒸汽壓力取低壓0.08MPa，進入反響器溫度為700℃，出反響器溫度為500℃，在冬天比擬寒冷的時候采用集中取暖。8.3.2采暖的介質(zhì)對于建筑物的集中布置，應該采用熱水取暖，以利于蒸汽和冷凝水的回