年产3万吨丁醇丙烯净化及羰基合成车间的初步设计

年产3000 吨丙烯氰合成工段换热器工艺设计目录一、设计说明 (3)1.1 概述 (3)1.2丙烯腈生产技术的发展概况 (3)1.2.1国外的发展情况 (3)1.2.2国内的发展情况 (4)1.3 世界X围内产品的生产厂家、产量 (6)1.4世界X围内生产该产品的所有工艺及其分析 (7)1.4.1环氧乙烷法 (7)1.4.2 乙炔法 (7)1.4.3丙烯氨氧化法 (7)1.5设计任务 (8)二、生产方案 (8)2.1 工艺技术方案及原理 (8)2.2 主要设备方案 (9)2.2.1催化设备 (9)2.2.2控制系统 (10)三、物料衡算和热量衡算 (10)3.1 生产工艺及物料流程 (10)3.2 小时生产能力 (14)3.3 物料衡算和热量衡算 (14)3.3.1反应器的物料衡算和热量衡算 (14)3.3.2废热锅炉的热量衡算 (17)3.3.3空气饱和塔物料衡算和热量衡算 (18)3.3.4 氨中和塔物料衡算和热量衡算 (21)3.3.5换热器物料衡算和热量衡算 (27)3.3.6丙烯蒸发器热量衡算 (32)3.3.7丙烯过热器热量衡算 (33)3.3.8氨蒸发器热量衡算 (33)3.3.9气氨过热器 (34)3.3.10 混合器 (34)3.3.11 空气加热器的热量衡算 (35)3.3.12吸收水第一冷却器 (36)3.3.13 吸收水第二冷却器 (36)四、主要设备的工艺计算 (37)4.1 空气饱和塔 (37)4.2 水吸收塔 (40)4.3 合成反应器 (43)4.4 废热锅炉 (45)五、环境保护要求 (46)5.1丙烯腈生产中的废水和废气及废渣的处理 (46)六、参考文献 (50)1设计说明1.1概述丙烯腈【化学式】：CH2═CH，在常温下是无色透明液体，味甜，微臭，沸点77.5℃，凝固点-83.3℃，闪点0℃，自燃点481℃。

可溶于有机溶剂如丙酮、苯、四氯化碳、乙醚和乙醇中，与水部分互溶，20℃时在水中的溶解度为7.3％(w)，水在丙烯腈中的溶解度为3.1％(w)。

化学工艺学第八章-4丙烯羰基化合成丁醇、辛醇第八章羰基化过程8(4 丙烯羰基化合成丁醇、辛醇 8(4(1 烯烃氢甲酰化反应的基本原理8(4(1(1 反应过程烯烃氢甲酰化主反应是生成正构醛，由于原料烯烃和产物醛都具有较高的反应活性，故有连串副反应和平行副反应发生。

平行副反应主要是异构醛的生成和原料烯烃的加氢，这两个反应是衡量催化剂选择性的重要指标。

主要连串副反应是醛加氢生成醇和缩醛的生成。

以丙烯氢甲酰化为例说明。

主反应CH= CHCH+CO+H?CHCHCHCHO (8—39) 232322副反应CH=CHCH+CO+H (CH3)CHCHO (8—40) 2222异丁醛CH2=CHCH+HCHCHCH (8—41) 22323CHCHCHCHO+H?CHCHCHCHOH (8—42) 322232222CHCHCHCHO?CHCHCHCH(OH)CH(CH())CHCH (8—43) 32232223缩二丁醛CHCHCHCHO+(CH)CHCHO ? 32232CHCH(CH)33CH(OH)CH(CHO)CHCH 23缩醛 (8—44)在过量丁醛存在下，在反应条件下，缩丁醛又能进一步与丁醛化合，生成环状缩醛、链状三聚物，缩醛很容易脱水生成另一种副产物烯醛CHCHCH(OH)CH(CHO)CHCH?CHCHCHCH—C(CH)CHO +HO CH32223322252(8—45) 8(4(1(2 催化剂各种过渡金属羰基配位化合物催化剂对氢甲酰反应均有催化作用，工业上经常采用的有羰基钴和羰基铑催化剂，现分别讨论如下。

1.催化剂及特性催化剂名称活性组分缺点HCO(CO) 羰基钴催化剂热稳定性差，容易分解析出钴而失去4活性HCO(CO).[P(n-R)] 膦羰基钴催化33剂可看作是[P(n-R)]取催化剂的热稳定性好，直链正构醛的3代了HCO(CO)中的选择性佳，加氢活性高、醛缩合及醇4CO.(R为烷基、芳基、醛缩合等连串副反应少等优点。

课程设计题目年产10万吨丙烯酸丁酯合成工艺设计学院化学化工学院专业化学工程与工艺班级学生学号指导教师化学工程系课程指导小组二〇一五年十一月二十日学院专业化学工程与工艺学生学号设计题目年产10吨丙烯酸丁酯合成工艺设计一、课程设计的内容主要内容为年产10万吨丙烯酸丁酯的工艺设计。

通过工艺对比选择合适的方案，进行物料衡算和能量衡算，确定关键设备的选型和材料，绘制出工艺流程图、设备图等相关图纸，对生产过程中进行经济核算与分析。

二、课程设计的要求1.查阅国内外的相关文献不得少于15篇，完成课程设计任务。

2.独立完成给定的设计任务后编写出符合要求的课程设计说明书，要求工艺设计合理，将研究、开发的技术及过程开发的成果与过程建设、经济核算衔接起来；绘制出必要的设计图纸。

3. 综合应用化学工程和相关学科的理论知识与技能，分析和解决实际问题。

4. 完成课程设计的撰写。

三、文献查询方向及范围1．利用学校的清华同方数据库、万方学位论文全文数据库、ScienceDirect、ACS(美国化学学会)数据库查询丙烯酸酯工业制备方法等中英文文献与硕博论文。

2．主要参考文献[1] 夏涛. 丙烯酸正丁酯合成反应的新型催化剂及工艺研究[D]. 长沙: 湖南大学2002.[2] 杨召启，李石磊,方晓明.丙烯酸丁酯最佳反应条件的选择[J].甘肃科技, 2010,26(1):41-43.[3]徐金文，丁鹏飞. 降低精制塔底重组份中丁酯含量[J]. 山东化工, 2015,44(16): 119-120.[4] 李汝新. 丙烯酸及酯的市场分析[J].甘肃科技, 2006,22(5):1-8.[5] 邵艳秋，张桂芳. 丙烯酸丁酯合成方法的改进[J]. 浓阳化工, 2000, 29(2), 70-75.[6] Acrylic acid technology, Chemical Week, 2003, 165(21):25-26.[7] Acrylic acid, European Chemical News, 2002, 77(2021): 17.目录1.1产品的性质、用途、价格及其变化趋势......................................................... - 1 -1.1.1产品的性质及用途.................................................................................. - 1 -1.1.2产品价格及变化趋势.............................................................................. - 1 -1.2产品历史、现状及发展趋势............................................................................. - 2 -1.3世界范围内产品的生产厂家、产量......................................................... - 2 -1.4世界范围内生产工艺及分析..................................................................... - 2 -1.4.1氰乙醇法.................................................................................................. - 3 -1.4.2丙烯腈水解法.......................................................................................... - 3 -1.4.3β—丙内酯法........................................................................................... - 4 -1.4.4改良雷珀法.............................................................................................. - 4 -1.4.5酯交换法.................................................................................................. - 5 -1.4.6直接酯化法.............................................................................................. - 5 -2工艺设计................................................................................................................ - 6 -2.1工艺路线设计..................................................................................................... - 6 -2.2工艺流程设计..................................................................................................... - 7 -3可行性分析............................................................................................................ - 9 -3.1工艺可行性分析................................................................................................. - 9 -3.1.1原料来源.................................................................................................. - 9 -3.1.2设备、工艺操作条件............................................................................ - 10 -3.13收率、产品质量和对环境的影响......................................................... - 10 -3.2经济效益可行性分析....................................................................................... - 11 -3.2.1可变成本、固定成本及总成本............................................................ - 11 -3.2.2年产值、年利润.................................................................................... - 12 -3.2.3投资利润率............................................................................................ - 12 -4总结...................................................................................................................... - 13 -5参考文献.............................................................................................................. - 14 -1前言1.1产品的性质、用途、价格及其变化趋势本设计主要产品为丙烯酸丁酯（CH2=CHCOO(CH2)3CH3）以其特有的性质，包括易于配制，黏接性，耐水性，耐久性，常被用作有机合成中间体、粘合剂、乳化剂、涂料等。

目 录年产 60 万吨烯烃MTO 分厂——初步设计说明书第一部分 正文第一章总说明1.1 项目概况 1 1.2 设计依据 1 1.3 工艺特点 1 1.4 产品方案1 1.5 主要物料规格及消耗2 1.6 主要危险品防护3 1.7 全厂综合经济技术指标3第二章总图及运输2.1 厂址概况5 2.1.1 地理位置及厂区概况 5 2.1.2 原料和市场6 2.1.3 自然条件6 2.1.4 基础设施及投资环境7 2.2 工厂总平面布置9 2.2.1. 设计依据和设计原则9 2.2.1.1 设计依据 9 2.2.1.2 设计原则 9 2.2.2 总平面布置方案9 2.2.2.1 总体布局 9 2.2.2.2 分区布置10 2.2.2.3 厂内道路及运输 12 2.2.2.4 绿化 12 2.2.3 安全设计 12 2.2.4 面积说明13 2.2.4.1 区域系数 13 2.2.4.2 各分区面积13第三章原料、辅助材料采购与基于波特五力分析的营销策略3.1 原料及辅助材料采购15 3.1.1.概述与原料、辅助材料介绍153.2 原料标准及行情153.2.1 原料标准153.2.2 陕西地区甲醇行情15 3.3.产品营销153.3.1 概述153.3.2 波特五力分析163.3.3 营销策略的制定17第四章工艺方案选择与工艺流程模拟4.1 工艺技术方案选择194.1.1 概述194.1.2 现有MTO/MTP 技术概况194.1.2.1 甲醇制烯烃技术194.1.2.2 分离技术224.1.3 工艺技术方案的选择和论证244.1.3.1 甲醇制烯烃工艺方案的选择244.1.3.2 分离方案选择254.1.3.3 引进技术及进口设备274.2 工艺流程设计274.3 全流程模拟与优化324.3.1 MTO 反应单元流程模拟334.3.2 烯烃分离单元流程模拟344.4 全厂物料及能量平衡384.4.1 物料衡算384.4.2 能量平衡40第五章换热网络与热集成5.1 概述415.2 冷热流股确定415.3 组合温焓图及组合曲线图绘制425.4.构建和优化换热网络435.5 过程物流换热网络的详细说明435.5.1.甲醇原料初步预热及汽化455.5.2 反应器出口产品气冷却455.5.3 急冷水冷却465.6 换热网络总结47第六章丙烯制冷系统6.1 概述486.1.1 丙烯系统功能简述486.1.2 丙烯系统构建步骤简述486.2 丙烯制冷系统中需要换热的流股汇总486.2.1 塔顶塔釜流股及其来源汇总496.2.2 中间换热流股汇总496.2.3 所有换热物流及换热要求汇总496.3 丙烯制冷系统循环方式的选定506.3.1 丙烯制冷原理概述506.3.2 级数的选择516.3.3 各温位等级的选择516.3.4 丙烯制冷循环系统示意526.4.各蒸发器中换热流股的确定52536.5.各冷却器中换热流股的确定6.6.丙烯制冷循环系统的模拟546.7 与三段压缩的比较546.8 与深冷的比较556.9 结论55 第七章设备设计与选型7.1 全厂设备概况及主要特点567.2 MTO 反应工段反应—再生系统设计说明567.2.1 概述567.2.2 MTO 反应机理及热力学参数567.2.3 反应器、再生器形式的选择577.2.4 反应器的结构587.2.5 反应—再生系统具体设计计算587.2.5.1 反应器、再生器的操作参数587.2.5.2 反应器、再生器结构尺寸设计结果597.2.5.3 反应器、再生器的机械设计结果60607.2.5.4 反应器、再生器内构件、附件、旋风分离系统设计结果7.2.5.5 再生器烧焦计算、物料平衡及能量平衡计算结果617.2.5.6 催化剂循环装置设计及两器压力平衡计算结果627.3 塔设备设计637.3.1 概述637.3.2 塔型选择及塔的结构尺寸计算647.3.3 塔板及附件设计647.3.3.1 塔盘机械结构设计647.3.3.2 塔板流体力学计算及校核657.3.4 塔的载荷计算677.3.5 塔的强度设计及稳定校核687.4 换热器设备设计687.4.1 概述697.4.2 设计条件697.4.3 设备选型697.4.4 传热面积校核697.4.5 循环流量校核697.4.6 设计结果汇总70 第八章车间布置8.1 设计依据和设计728.1.1 设计论据728.1.2 设计原则728.2 车间划分概述728.3 初步分离车间布置728.3.1 车间整体布置72年产 60 万吨烯烃MTO 分厂——初步设计说明书728.3.2 各类设备布置8.3.3 车间布置图73 第九章管道布置9.1 概述769.2 管道布置与设计原则769.2.1 管道布置769.2.2 管路敷设77779.2.3 管道与建构筑物、架空管道管架跨越铁路道路的最小垂直间距9.3.管道设计789.3.1 管子直径789.3.2 管壁厚度789.3.3 管材789.4 安全措施789.5 管道一览表78 第十章自动控制方案10.1 自控水平、方案及基本要求7910.2 仪表选型基本原则7910.3 单元设备自控方案7910.3.1 离心泵7910.3.2 换热器8010.3.3 压缩机8110.3.4 储罐8110.4 过程控制方案8110.4.1 反应工段8110.4.2 分离工段87 第十一章分析化验11.1 设计原则及采用标准9211.1.1 设计原则9211.1.2 设计中采用的标准9211.2 分析化验室的目的和任务9211.2.1 中心化验室的任务9211.2.2 车间化验室的任务9211.3 化验中心主要检测项目9211.3.1 原料检测9211.3.2 产品检测9211.3.3 环保监测9511.4 中心化验室主要仪器配备表9611.5 车间化验室97第十二章供热12.1 概述9812.2 设计标准与规范9812.3 需要低压蒸汽的换热设备9812.4.供热系统配套设施9912.4.1 安全阀、泄压阀9912.4.2 循环管9912.4.3 蒸汽母管9912.4.4 防噪声装置99第十三章给排水13.1 概述10013.2. 设计标准、规范10013.3. 给水系统10013.4. 厂区给水方案10113.5.排水系统101第十四章供电14.1 设计范围10314.2 设计标准、规范10314.3 设计原则10314.4 供电电源10314.5 供电方案选择10414.6 变电所设置10514.7 供电线路的设计10514.8 防雷、接地、防静电措施10514.9 电气设备106第十五章电信工程15.1 设计范围10715.2 设计依据10715.3 电信方案107第十六章土建16.1 设计依据10916.2 建筑设计范围10916.3 厂区地理情况10916.3.1 气候特点10916.3.2 地理条件与地质灾害10916.4 建筑与结构设计方案10916.4.1 设计原则10916.4.2 设计方案110第十七章罐区17.1 编制依据11217.2 罐区概况11217.3 储罐设计11217.4 罐区建造与施工11517.5 罐区安全115第十八章消防18.1 危险物质概述11618.2.主要危险性物质性质列表11818.3 事故发生的可能性及危险性分析11818.3.1 危险性11818.3.2 燃烧爆炸分析11918.4 消防安全措施11918.4.1 设计规范11918.4.2 基础消防措施11918.4.3 厂区消防布置11918.5 消防系统12018.5.1 稳高压消防给水系统12018.5.2 中压系统和高压系统12018.5.3 消防管网布置12018.5.4 消防水炮和消火栓12018.5.5 消防站120第十九章维修19.1 维修体制概述12219.2 维修车间设计12219.3 维护检修12219.4 高危设备的安全检修要求123第二十章劳动安全与工业卫生20.1 设计依据12420.1.1 国家、地方政府和主管部门的有关规定12420.1.2 采用的主要规范、规程、标准和其他规定12420.2 生产过程中危险有害因素分析12420.2.1 潜在的危险性因素12420.2.2 危险有害因素的分析12820.3 安全防范措施12820.3.1 防火防爆措施12820.3.2 泄漏应急措施12920.3.3 防噪措施12920.3.4 其他防范措施13013020.4 消防与急救20.5 工业卫生131第二十一章环境保护21.1 厂址与环境现状13221.2 编制依据及采用标准13221.2.1 环境保护法律13221.2.2 环境质量标准13221.2.3 排放标准13221.3 主要污染源和主要污染物排放量13221.4 设计中采取的环保措施13421.4.1 建设期污染防治措施13421.4.2 运营期间污染防治13421.5 环境影响评价分析13621.6 绿化13621.7 环境保护投资概算137第二十二章采暖通风及空气调节22.1 设计依据13822.2 厂址所在地气候情况13822.3 设计参数13922.4 设计范围13922.5 设计方案13922.5.1 采暖13922.5.2 通风140第二十三章工厂组织与劳动定员23.1 企业文化14123.2 工厂组织14123.3 经营管理14123.3.1 技术管理14123.3.2 人力资源管理14223.3.3 物流管理14223.3.4 信息管理14223.3.5 安全与环保管理14223.4 劳动定员14223.4.1 定员原则14223.4.2 生产班次14223.4.3 定员和工资143第二十四章节能24.1 节能措施145年产 60 万吨烯烃MTO 分厂——初步设计说明书第二部分附录附录1 各主要设备物料及能量衡算表146 附录2 设备选型一览表155 附录3MTO 反应-再生系统计算说明书166 附录4 乙烯精馏塔设计说明书190 附录5 乙烯精馏塔再沸器设计说明书218 附录6 重要管线一览表229年产 60 万吨烯烃MTO 分厂——初步设计说明书1第一章 总说明• 项目概况本项目为一座大型煤化工综合企业设计一座年产 60 万吨烯烃（30 万吨/年乙烯，30 万吨/年丙烯）的分厂。

年产8万吨丙烯的生产工艺设计（精馏工段）设计长江大学工程技术学院毕业设计(论文)年产8万吨丙烯的生产工艺设计题目名称（精馏工段）题目类型毕业设计系部化学工程系专业班级化工60学生姓名指导教师辅导教师时间2011.11.20至2012.06.20目录毕业论文(设计)任务书 (Ⅰ)开题报告 (Ⅱ)指导教师审查意见 (Ⅲ)评阅教师评语 (Ⅳ)答辩会议记录 (Ⅴ)中文摘要 (Ⅵ)英文摘要 (Ⅶ)1 前言 (1)2 选题背景 (2)2.1 课题的来源、目的和意义 (2)2.2 国内外现状、发展趋势及存在的主要问题 (2)2.3 研究的指导思想与技术路线 (5)3 方案论证 (7)3.1 低压热泵工艺流程 (7)3.2 高压丙烯精馏流程 (7)4 过程论述 (9)4.1 基本原理 (9)4.2 丙烯的性质 (9)4.3 工艺流程 (11)4.4 精馏工段工艺计算 (11)5 结果分析 (44)6 结论或总结 (45)参考文献 (45)致谢 (47)长江大学工程技术学院毕业设计(论文)任务书系化学工程系专业化学工程与工艺班级学生姓名指导教师/职称/1.毕业论文(设计)题目：年产8万吨丙烯的生产工艺设计（精馏工段）2.毕业论文(设计)起止时间：20 年11月20日～20 年6月20 日3.毕业论文(设计)所需资料及原始数据（指导教师选定部分）主要书目：1. 石油化学工业丛书·烯烃工学；2. 石油炼制工程；3. 有机化工工艺学等。

主要期刊：1. 石油炼制技术；2. 石油炼制工程等。

原始数据：原材料、中间产品、成品物性数据及企业生产的相关数据。

4．毕业论文(设计)应完成的主要内容（1）了解石油催化裂化进展和技术装备的最新动态（2）掌握气体分馏技术的共同特点和流程（3）设计出合理的精馏工艺流程（4）作出全面的物料平衡和热量平衡（5）完成丙烯精馏塔和再沸器的工艺结构计算（6）绘制四张工程图纸（带控制点的工艺流程图、设备平面布置图、精馏塔和再沸器工艺结构装配图）（7）对本设计的评述和体会（8）外文翻译一篇5．毕业论文(设计)的目标及具体要求（1）11.20~3.26 收集资料，完成开题报告并提交指导老师审阅。

聚丙烯(PP)是一种具有优良性能的高分子材料，被广泛用于塑料制品、纺织品和工业材料等领域。

本文将介绍一个年产3万吨聚丙烯的车间工艺设计。

1.原料准备生产聚丙烯的主要原料是丙烯，其它辅助原料包括催化剂、抗氧化剂和稳定剂等。

原料应通过输送系统送入车间，并按照一定比例混合。

2.反应器设计聚丙烯的制备主要通过聚合反应进行。

反应器是实现聚合反应的核心设备，其设计应考虑反应物质的混合、传热和传质等过程。

反应器应具备良好的密封性能、搅拌性能和温度控制性能。

3.聚合反应条件聚丙烯的聚合反应需要在一定的温度、压力和催化剂浓度条件下进行。

反应温度一般在150-250℃之间，压力在1-3MPa之间。

催化剂的选择和浓度对聚合反应的速度和聚合度等性质具有重要影响。

4.聚合反应控制聚丙烯的聚合反应属于放热反应，需要通过控制温度来维持反应的平衡。

可以通过加热或降温来调节反应器的温度。

此外，还需要控制反应过程中的搅拌速度和催化剂的加入速度等参数。

5.分离与精馏聚合反应后，得到的聚丙烯溶液需要进行分离和精馏。

分离过程可以采用离心分离或过滤等方法，将聚丙烯和溶剂分离。

然后通过蒸馏装置将溶剂从聚丙烯中蒸发出来，得到纯净的聚丙烯产品。

6.成品处理得到的聚丙烯产品需要进行后处理，包括干燥、粉碎和包装等工序。

聚丙烯产品应保持干燥状态，以免吸湿影响品质。

粉碎工序将聚丙烯颗粒破碎成所需的粒径。

最后，将产品包装成适当的规格，方便储存和运输。

7.废水处理生产过程中会产生部分废水，其中可能含有有机溶剂和其他污染物。

废水应经过处理达到排放标准。

处理工艺可以包括沉淀、过滤和生物处理等步骤。

8.安全措施生产聚丙烯过程中需要注意安全措施。

包括操作人员必须穿戴适当的防护装备，设立安全防护设施，定期检查设备和仪表的运行情况，并建立应急预案，及时处理可能发生的事故。

以上是一个年产3万吨聚丙烯车间工艺设计的概述。

根据实际情况，还需要进行更详细的设计和计算，并考虑到设备的选型、能耗的控制和生产的经济性等因素。

年产9.8万吨异丙醇装置丙烯精制工艺设计异丙醇是一种重要的化工原料，广泛用于合成丙烯酸盐、丙烯醛、丙烯酸等化工产品。

为满足市场需求，我们设计了一个年产量为9.8万吨的异丙醇装置丙烯精制工艺。

该工艺的主要步骤包括原料净化、蒸馏、萃取、脱钠、脱水和质量优化。

下面将对每个步骤进行详细描述。

首先，原料净化。

原料丙烯通常含有杂质，例如硫化氢、硫醇、氧化物等。

因此，必须通过吸附剂床和净化装置来去除这些杂质，以保证后续步骤的正常进行。

其次是蒸馏。

将净化后的丙烯进入蒸馏塔，在适当的物料温度和压力下进行蒸馏分离。

重要的是要保持塔内温度和压力稳定，以确保较低沸点的异丙醇得到高纯度的提取。

接下来是萃取。

采用适当的溶剂，将蒸馏的产品进一步分离和提纯。

常用的溶剂包括丁醇、汽油、醚类等。

萃取过程中，需注意提取液的比例、温度和时间控制，以获得高质量的异丙醇产品。

完成萃取后，需要进行脱钠处理。

普遍采用碱处理方法，通过与碱溶液反应，使残余的钠离子转化为可溶性盐，并从溶液中除去。

脱钠过程中，要注意控制反应条件和效果以及溶液的pH值。

随后是脱水。

通过适当的方法，将异丙醇中的水分除去，以提高产品的纯度和稳定性。

常见的脱水方法包括分子筛吸附、质子交换树脂等。

脱水过程需要控制温度和压力，确保脱水效果。

最后是质量优化。

这一步骤主要是通过添加适量的防腐剂、稳定剂和其他化学品，优化异丙醇产品的质量和性能。

同时，还需对产品进行质量分析和检测，确保符合相关的质量标准。

总之，通过以上的工艺步骤，我们设计了一个年产量为9.8万吨的异丙醇装置丙烯精制工艺。

这个工艺具有高效、稳定和绿色环保的特点，能够满足市场需求，提供高质量的异丙醇产品。

继续优化的异丙醇装置丙烯精制工艺，我们可以使用先进的技术和设备，以提高装置的能效和产品质量。

以下是我们可以考虑的一些改进方案：首先，我们可以引入先进的催化剂技术。

催化剂是异丙醇装置丙烯精制过程中不可或缺的关键因素。

通过使用新型的催化剂，我们可以提高反应速率和选择性，从而减少能耗和副产品的生成。

12目 录第一章 羰基合成反应器设计说明书 (4)1.1 概述 (4)1.2 设计任务 (4)1.2.1 反应器体积计算 (5)1.2.2 物料的物性 (5)1.2.3 反应器的选型 (7)1.2.4 确定反应器设计参数 (7)1.2.5 反应器结构设计 (8)1.2.6 反应釜搅拌器装置 (11)1.2.7 传动装置的选型与尺寸设计 (13)1.2.8 反应器附件的选型和尺寸设计 (15)第二章 反应器强度校核 (18)第三章 换热器设计说明书 (28)3.1 前 言 (28)3.1.1 换热器概述 (28)3.1.2 设计项目简述 (29)3.2 工艺设计计算 (32)3.2.1 确定冷热流体物性参数 (32)3.2.2 确定有效平均温差 (33)3.2.3 所需换热面积的确定 (34)3.2.4 换热器选型 (34)3.2.5 管程给热系数的计算 (35)3.2.6 换热管管数的计算 (35)3.2.7 壳体内直径的计算 (36)3.2.8 折流板，挡板的设计 (36)3.2.9 接管设计 (36)3.3 换热器核算 (37)3.3.1 热流量核算 (37)3.3.2 壁温核算 (39)3.3.3 换热器内流体的流动阻力 (40)3.4 换热器零、部件的工艺结构设计 (43)3.4.1 分程隔板设计 (43)3.4.2 折流板设计 (43)3.4.3 拉杆、定距管 (45)3.4.4 接管 (47)3.5 换热器机械结构设计 (48)3.5.1 换热管与管板的连接 (48)3.5.2 管板与壳体及管箱的连接 (49)3.5.3 管箱 (50)3.6 其他结构设计 (52)3.6.1 法兰选用 (52)3.6.2 垫片选用 (59)33.6.3 膨胀节选用 (61)3.6.4 支座选用 (61)3.6.5 下端官箱及封头的设计 (65)3.7 强度计算 (66)3.7.1 管箱短节厚度计算及校核 (66)3.7.2 封头厚度计算 (69)3.7.3 壳体厚度的计算及校核 (70)3.7.4 固定管板计算 (71)4第一章 羰基合成反应器设计说明书1.1 概述化学反应过程和反应器是化工生产流程中的中心环节，反应器的设计往往占有重要的地位。

学号：11401506 常州大学毕业设计（论文）（ 2015 届）题目 22.5万吨/年丁辛醇羰基合成工段初步设计学生王菊学院石油化工学院专业班级化工115校内指导教师刘英杰专业技术职务讲师校外指导老师专业技术职务二○一五年六月目录1物料衡算 (1)1.1原料的预算 (1)1.1.1 正丁醛加氢生成正丁醇 (1)1.1.2 正丁醛制辛醇 (1)1.1.3丙烯羰基合成正丁醛 (1)1.2羰基合成反应器 (2)1.3高压蒸发器 (3)1.4低压蒸发器 (4)1.5丙烯吸收塔 (4)1.6汽提塔 (6)1.7异构物塔 (6)2能量衡算 (7)2.1高压蒸发器 (7)2.2低压蒸发器 (8)2.3原料冷凝器（丙烯吸收塔） (8)2.4异构物塔顶冷凝器 (9)2.5异构物塔釜再沸器 (9)3异构物塔的设计 (10)3.1塔板数的确定 (10)3.1.1温度的计算 (10)3.1.2挥发度的计算 (11)3.1.3最小回流比 (12)3.1.4理论板数的计算 (12)3.1.5进料板位置的确定 (13)3.2异构物塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (14)3.2.1操作压力的计算 (14)3.2.2操作温度 (14)3.2.3平均摩尔质量 (15)3.2.4平均密度的计算 (15)3.2.5液体平均表面张力的计算 (16)3.2.6液体平均黏度的计算 (17)3.3异构物塔的塔体工艺尺寸计算 (18)3.3.1塔径的计算 (19)3.3.2精馏塔有效高度的计算 (19)3.4塔板主要工艺尺寸的计算 (19)3.4.1溢流装置计算 (19)3.4.2塔板分布 (20)3.5浮阀数目与排列 (20)3.6塔板的流体力学计算 (22)3.6.1气相通过浮阀塔板的压降 (22)3.6.2物沫夹带 (23)3.6.3塔板负荷性能图 (24)4配管的计算 (27)4.1异构物塔进料管 (27)4.2异构物塔回流管 (27)4.3异构物塔釜出料管 (27)4.4异构物塔顶蒸汽出口管 (27)4.5异构物塔釜进气管 (28)4.6丙烯进料管 (28)4.7合成气进料管 (28)4.8催化剂循环管 (28)4.9低压蒸发器收集槽气相出料管 (29)4.10丙烯吸收塔进料管 (29)5设备选型与计算 (29)5.1反应器设计选型 (29)5.1.1反应器尺寸 (29)5.1.2反应器搅拌器的选择 (30)5.1.3反应器传热构件 (30)5.1.4反应器厚度 (31)5.2泵的选型 (32)5.2.1催化剂循环输送泵 (32)5.2.2反应釜液输送泵 (33)5.2.3粗丁醛输送泵 (33)5.2.4粗丁醛进料泵（丙烯吸收塔） (33)5.2.5汽提塔釜液输送泵 (35)5.3储罐选型 (35)5.3.1丙烯原料储罐 (35)5.3.2催化剂中间罐 (36)5.3.3气液分离器选型 (36)5.3.4原料缓冲罐（丙烯吸收塔） (36)5.3.5异构物塔回流罐 (36)5.4换热器选型 (37)5.4.1高压蒸发器 (37)5.4.2低压蒸发器 (37)5.4.3原料冷凝器（丙烯吸收塔） (37)5.4.4异构物塔顶冷凝器 (38)5.4.5异构物塔釜再沸器 (38)1物料衡算年产丁辛醇22.5万吨，其中正丁醇8.5万吨，辛醇14万吨 年操作时间8000h 1.1原料的预算1.1.1 正丁醛加氢生成正丁醇OH CH CH H CHO CH CH CH 3232223)(−→−+ 根据年生产量来确定每小时的产量正丁醇4318.51010/800010625/F kg h =⨯⨯= 正丁醇的产品纯度为99.8% 设计裕度120%1106250.998120%12724.5/m kg h =⨯⨯= 112724.5/74.12171.6743/n kmol h == 丁醛转化率为99% 正丁醇选择性98% 则正丁醛的用量为171.6743/(99%98%)176.9473kmol /h n =⨯= 1.1.2 正丁醛制辛醇辛醇432141010/800017500/F kg h =⨯⨯= 辛醇产品纯度99.8% 设计裕度120%2175000.998120%20958/m kg h =⨯⨯= 220958/130.23160.9307/n kmol h ==辛烯醛加氢转化率为98% 辛烯醛纯度99.8% 则辛烯醛的用量为3160.9307/(98%99.8%)164.5441kmol /h n =⨯= 正丁醛缩合转化率98%164.5441/98%2335.8043kmol /h n =⨯= 则正丁醛的需求总量为176.9473+335.8043=512.7516kmol /h 1.1.3丙烯羰基合成正丁醛主反应 CH 2＝CHCH 3＋CO ＋H 2→CH 3CH 2CH 2CHO 主要副反应 CH 2＝CHCH 3＋CO ＋H 2→(CH 3)2CHCHO 其他副反应 CH 2＝CHCH 3＋H 2→CH 3CH 2CH 3 丙烯转化率93%正丁醛/异丁醛 为10/1 丁醛/丙烷为11.03 工艺设定 H 2/CO=1.03 n 正丁醛 =512.7516kmol/hn异丁醛=51.2752kmol/hn丙烷 =15.3825kmol/hn丙烯=(512.7516+51.2752+15.3825)/93%=623.0268kmol/hn CO=512.7516+51.2752=564.0268kmol/hn H2=564.0268×1.03=580.9476kmol/hn杂质=7.6342kmol/h进料丙烯组成：95%丙烯 5%丙烷n丙烷=623.02085/9532.7906/⨯=kmol h计算各原料的年需求量丙烯⨯⨯⨯=623.020*******.08/(100095%)220772.34/t aCO⨯⨯=564.0268800028.01/1000126387.13/t aH2⨯⨯=580.94768000 2.01/10009341.64/t a合成气中的杂质564.02680.5/49 5.7554/⨯=kmol h拟定合成气中CO占49%，氢气50.5%，杂质（CH4+N2+Ar）占0.5%，杂质的分子量取平均值28进行计算⨯⨯=5.7554800028/10001289.21/t a合成气的年需求量为12.64+0.94+0.13=13.71万吨/年1.2羰基合成反应器丙烯转化率为93%，则剩余丙烯的量为⨯=623.02087%43.6225/kmol h出料中丙烷的量为15.3825+32.7906=48.1731kmol/h实际消耗H2的量564.0268+15.3825=579.4093kmol/h出料中氢气的量580.9476—579.4093=1.5323kmol/h催化剂循环液156.0781kmol/h表1.1羰基合成反应器进口物料衡算表物料状态物料名称质量流量kg/h 质量百分数wt%摩尔流量kmol/h摩尔百分数mol%进料丙烯丙烷COH2杂质催化剂26216.711445.7315798.391167.70161.1525466.4337.322.0622.491.660.2236.25623.020832.7906564.0268580.94765.7554156.078131.741.6728.7429.60.307.95合计70256.111001962.6193100表1.2羰基合成反应器出口物料衡算表物料状态物料名称质量流量kg/h 质量百分数wt%摩尔流量kmol/h摩尔百分数mol%液体出料正丁醛异丁醛丙烯丙烷H2杂质催化剂36969.393696.941835.172123.953.08161.1525466.4352.625.262.613.020.010.2336.25512.751651.275243.611548.17311.53235.7554156.078162.596.265.325.880.190.7019.06合计70256.11100819.17721001.3高压蒸发器每小时处理量70256.11kg/h表1.3高压蒸发器液体出料物料衡算表物料状态物料名称质量流量kg/h 质量百分数wt%摩尔流量kmol/h摩尔百分数mol%液体出料TPP丙烷三聚物ROPAC正丁醛异丁醛8597.2513.7611883.4176.8519487.981968.1620.460.0328.280.1846.374.6832.77640.312154.93950.1561270.291027.29768.500.0814.240.0470.067.08合计42027.41100385.7727100表1.4高压蒸发器气体出料物料衡算表物料状态物料名称质量流量kg/h 质量百分数wt%摩尔流量kmol/h摩尔百分数mol%气体出料正丁醛异丁醛丙烯丙烷H2杂质21892.672212.681835.172123.953.08161.1577.557.846.507.530.010.57303.643230.689043.611548.17311.53235.755470.067.0810.0611.120.351.33合计28228.7100433.40451001.4低压蒸发器表1.5低压蒸发器进口物料衡算表物料状态物料名称质量流量kg/h 质量百分数wt%摩尔流量kmol/h摩尔百分数mol%进料TPP丙烷三聚物ROPAC正丁醛异丁醛8597.2513.7611883.4176.8519487.981968.1620.460.0328.280.1846.374.6832.77640.312154.93950.1561270.291027.29768.500.0814.240.0470.067.08合计42027.41100385.7727100表1.6低压蒸发器液体出口物料衡算表物料状态物料名称质量流量kg/h 质量百分数wt%摩尔流量kmol/h摩尔百分数mol%液体出料正丁醛异丁醛TPP三聚物丙烷ROPAC4411.27483.898597.2511883.4313.7676.8517.321.9033.7646.660.060.3061.18266.711432.776454.93950.31210.156139.204.3021.0035.200.200.10合计25466.43100156.0781100表1.7低压蒸发器气体出口物料衡算表物料状态物料名称质量流量kg/h 质量百分数wt%摩尔流量kmol/h摩尔百分数mol%气体出料正丁醛异丁醛15076.711484.2791.048.96209.108420.586291.048.96合计16560.98100229.69461001.5丙烯吸收塔表1.8丙烯吸收塔进口物料衡算表物料状态物料名称质量流量kg/h 质量百分数wt%摩尔流量kmol/h摩尔百分数mol%液体进料正丁醛异丁醛15076.711484.2791.048.96209.108420.586291.048.96合计16560.98100229.6946100气体进料正丁醛异丁醛丙烯丙烷H2杂质21892.672212.681835.172123.953.08161.1577.557.846.507.530.010.57303.643230.689043.611548.17311.53235.755470.067.0810.0611.120.351.33合计28228.7100433.4045100表1.9丙烯吸收塔出口物料衡算表物料状态物料名称质量流量kg/h 质量百分数wt%摩尔流量kmol/h摩尔百分数mol%液体出料丙烷丙烯正丁醛异丁醛550.001727.8736969.393696.941.284.0286.098.6112.474541.0615512.751651.27522.026.6583.038.3合计42944.20100617.5628100气体出料H2丙烷丙烯杂质3.081573.95107.30161.150.1785.295.818.731.532335.69862.55005.75543.3678.45.612.64合计1845.4810045.53631001.6汽提塔表1.10汽提塔塔釜出口物料衡算表物料名称 质量流量 kg/h 质量百分数wt% 摩尔流量kmol/h 摩尔百分 数mol% 丙烯 正丁醛 异丁醛 23.31 36969.39 3696.94 0.06 90.86 9.08 0.5539 512.7516 51.2752 0.10 90.82 9.08 合计40689.64100 564.58071001.7异构物塔F D W F D W FX DX WX =+⎧⎨=+⎩ 即 564.0268=D+W564.0268×0.9091=D ×0.01+W ×0.99解得 D=46.5663kmol/h W=517.4605kmol/h表1.11异构物塔进口物料衡算表物料状态 物料名称 质量流量kg/h 质量百分数wt% 摩尔流量kmol/h 摩尔百分 数mol% 进料 正丁醛 异丁醛 36969.39 3696.94 90.91 9.09 512.7516 51.2752 90.91 9.09 合计40666.33100564.0268100表1.12异构物塔出口物料衡算表物料状态 物料名称 质量流量kg/h 质量百分数wt% 摩尔流量kmol/h 摩尔百分 数mol% 塔顶 出料 正丁醛 异丁醛 33.58 3323.85 0.01 0.99 0.4657 46.1006 0.01 0.99 小计 3357.43 100 46.5663 100 塔釜 出料 正丁醛 异丁醛 36935.81 373.09 0.99 0.01 512.2859 5.1746 0.99 0.01小计37308.9100517.4605100合计40666.33100564.02681002能量衡算化工生产中，能量衡算概括起来应用于以下几个方面：(1)确定效率，如流体输运、搅拌、粉碎等单元操作中所需效率。

低压羰基合成丁辛醇工艺技术摘要：低压羰基合成法是目前生产丁辛醇的主要方法。

世界上羰基合成丁醛装置中,低压羰基合成工艺技术占55%。

丁辛醇装置以丙烯、合成气为原料，采用Davy/DOW低压羰基合成工艺技术生产2-乙基己醇和正丁醇，同时副产异丁醇，设计年运行时间为8000小时，操作弹性为60％～110％。

关键词：低压羰基；丁辛醇；工艺技术；分析引言：丁辛醇装置采用世界较为先进的LP OxoSM SELECTORSM 10液体循环技术，生产2-乙基己醇（俗称辛醇）和正丁醇，它以丙烯和合成气为原料，在铑、三苯基膦催化剂的作用下，发生羰基合成反应生成混合丁醛，丁醛经过丁醛异构物分离得到高纯度正丁醛，在0.2×10-2mol的NaOH溶液作用下，发生缩合反应生成辛烯醛，辛烯醛在铜催化剂作用下与H2发生加氢反应生成粗辛醇，再经过精制后得到产品辛醇；混合丁醛加氢后得到粗混合丁醇，经过预精馏和精馏系统进入丁醇异构物塔。

丁醇异构物塔顶分离出的混合丁醛也可直接进行异构物分离得到正丁醛和异丁醛，异丁醛直接外送至界外，正丁醛经加氢、精制后，得到产品正丁醇。

1.低压羰基合成丁辛醇技术七十年代中期,美国UCC公司、英国DAVY公司和J.M公司合作开发了铑膦催化体系─低压羰基合成工艺。

压力1.6-1.8MPa,正异比高达10：1～12：1,基建投资和生产成本均低于高、中压羰基合成技术。

1.1气相法将催化剂加入并联的两台反应器中,丙烯、合成气按一定比例分别从反应器和分馏塔底部进入。

产品由循环气带出,经冷凝、分离后,由分馏塔底部采出,过量气体循环进入反应系统,催化剂留在反应器内直至失效取出再生。

因该羰基合成反应为气相反应,故称气相法。

1.2液相法液相法是以丙烯、合成气为原料,以铑为催化剂生产丁辛醇的低压羰基合成法,是低压羰基合成的进一步改进。

其优点是：一是反应器容积小,产率高；二是原料单耗降低；三是成本及能耗降低；四是催化剂使用形式为活性循环型；五是反应温度低,可用于生产高碳醇。

*****课程设计课程名称化工工艺课设专业班级学生姓名班级序号指导教师实验时间目录1.综述 (1)1.1产品性能介绍 (1)1.2产品需求 (1)1.3生产方法 (2)1.3.1乙炔水化法 (2)1.3.2乙醇氧化法 (4)1.3.3烷烃直接氧化法 (5)1.4流程叙述 (7)1.4.1反应岗位 (7)1.4.2精馏岗位 (8)1.4.3再生岗位 (9)2设计工艺计算 (10)2.1原材料和成品的技术规格 (10)2.1.1原材料 (10)2.1.2成品 (10)2.1.3生产指标 (11)2.1.4生产规模 (11)2.1.5原料来源 (11)2.1.6生产制度 (11)2.2物料衡算 (11)2.2.1基础计算 (11)2.1.2冷凝器的物料衡算 (14)2.2热量衡算 (17)2.2.1.反应热 (17)2.2.2凝器热量衡算 (18)2.3 设备计算 (20)2.3.1基础数据 (20)2.3.2纯醛冷凝器设备计算 (20)4.冷凝器设备CAD (21)4.1装配图 (22)4.2附件及剖面图 (23)4.3工艺流程图 (24)参考文献 (25)附录 (26)乙烯催化氧化生成乙醛工艺设计1.综述1.1产品性能介绍乙醛（acetaldehyde）是一种醛，又名醋醛，无色易流动液体，有刺激性气味。

熔点－121℃，沸点20.8℃，相对密度小于1。

可与水和乙醇等一些有机物质互溶。

易燃易挥发，蒸气与空气能形成爆炸性混合物，爆炸极限 4.0%～57.0%（体积）。

天然存在于圆柚、梨子、苹果、覆盆子、草莓、菠萝、干酪、咖啡、橙汁、朗姆酒中。

具有辛辣、醚样气味，稀释后具有果香、咖啡香、酒香、青香。

乙醛也是一种重要的烃类衍生物，在合成工业上也是一种重要的中间体，其本身几乎没有直接的用途，完全取决于市场对它的下游产品的需求及下游产品对生产路线的选择,主要用于醋酸、醋酐、醋酸乙烯等重要的基本有机化工产品。

但是随着科技的发展,原来完全以乙醛为原料的化工产品(如醋酸)可能会改变原料路线和生产方法,乙醛下游产品的市场也会发生变化,乙醛下游产品的开发会出现一些全新的产品。

羰基的合成摘要基于合成丙烯酸(酯)、丁⼆酸酸酐、丁烯⼆酸⼆丁酯和丙烯醛等系列有机产品进⾏了综述.重点探讨了⼄炔羰基合成丙烯酸(酯)的催化剂和反应⼯艺条件.镍基和钯基催化剂是催化⼄炔羰基合成：对⼄炔羰丙烯酸(酯)的良好催化剂,同时钯基催化剂也是催化⼄炔羰基合成丁⼆酸酸酐和丁烯⼆酸⼆酯的良好催化剂.镍基和钯基催化剂的复合及负载化是今后⼄炔羰基合成研究的主要发展⽅向关键词：⼄炔；羰基合成；丁⼆酸酸酐；丁烯⼆酸⼆酯；镍基和钯基催化剂⼆、前⾔2.1羰基的性质由于氧的强吸电⼦性，碳原⼦上易发⽣亲核加成反应。

其它常见化学反应包括：亲核还原反应，羟醛缩合反应。

2.1.1羟醛缩合在稀碱或稀酸的作⽤下，两分⼦的醛或酮可以互相作⽤，其中⼀个醛（或酮）分⼦中的α-氢加到另⼀个醛（或酮）分⼦的羰基氧原⼦上，其余部分加到羰基碳原⼦上，⽣成⼀分⼦β-羟基醛或⼀分⼦β-羟基酮。

这个反应叫做羟醛缩合或醇醛缩合（aldolcondensation）。

通过醇醛缩合，可以在分⼦中形成新的碳碳键，并增长碳链。

羟醛缩合反应历程，以⼄醛为例说明如下：第⼀步，碱与⼄醚中的α-氢结合，形成⼀个烯醇负离⼦或负碳离⼦：第⼆步是这个负离⼦作为亲核试剂，⽴即进攻另⼀个⼄醛分⼦中的羰基碳原⼦，发⽣加成反应后⽣成⼀个中间负离⼦（烷氧负离⼦）。

第三步，烷氧负离⼦与⽔作⽤得到羟醛和OH。

稀酸也能使醛⽣成羟醛，但反应历程不同。

酸催化时，⾸先因质⼦的作⽤增强了碳氧双键的极化，使它变成烯醇式，随后发⽣加成反应得到羟醛。

⽣成物分⼦中的α-氢原⼦同时被羰基和β-碳上羟基所活化，因此只需稍微受热或酸的作⽤即发⽣分⼦内脱⽔⽽⽣成，α，β-不饱和醛。

凡是α-碳上有氢原⼦的β-羟基醛、酮都容易失去⼀分⼦⽔。

这是因为α-氢⽐较活泼，并且失⽔后的⽣成物具有共轭双键，因此⽐较稳定。

除⼄醛外，由其他醛所得到的羟醛缩合产物，都是在α-碳原⼦上带有⽀链的羟醛或烯醛。

羟醛缩合反应在有机合成上有重要的⽤途，它可以⽤来增长碳链，并能产⽣⽀链。

丁醇和辛醇能在同一个装置中用羰基合成的方法制作，故而俗称为丁辛醇，其为无色透明、易燃的油状液体，是重要的精细化工原料，用途非常广泛。

丁醇可以分成正丁醇和异丁醇，正丁醇可用作溶剂、增塑剂等，异丁醇可用作石油生产的添加剂、抗氧剂等。

从应用领域来说，丁辛醇被广泛应用于石油化工、医药、食品卫生等行业。

1 低压羰基合成丁辛醇技术分析低压羰基合成丁辛醇技术最早产生于德国，1938年德国开发成功了羰基合成反应技术，紧接着迅速在西欧、北美等国家得到发展。

随着经济全球化的快速发展，丁辛醇工业的发展重点集中在低压羰基合成技术上，而该技术以其反应条件温和等优点而备受丁辛醇生产企业的喜爱。

羰基合成技术的工艺流程可分成三步：第一步，使丙烯与氢气发生甲酰化反应，制成正丁醛和异丁醛。

第二步，在正丁醛和异丁醛中加入氢气制成正丁醇和异丁醇。

第三步，正丁醛经过缩合反应，加氢之后就能合成丁辛醇。

这种施工技术可以分成高压法、低压法和中压法。

常见的戴维合成法是低压法，三菱化成合成法是中压法，巴斯夫合成法是高压法，下面简要介绍这三种合成法的基本工艺技术。

1.1 戴维合成法戴维合成法产生于20世纪70年代中期，是美国联合碳化物公司、英国戴维公司和英国约翰逊马瑟公司联合开发的一种新技术，并于1976年在美国建成世界第一台铑法低压羰基合成装置，该装置以丙烯、合成气为原料，以羰基铑为催化剂，在1.76MPa 低压环境下完成反应。

该合成法具有操作简单、流程短、设备少、反应条件要求低、催化剂活性高、设备材质要求低等优点，自上世纪70年代中期产生之初就得到了广泛应用，迅速在瑞典、日本、德国等国家得到发展。

我国也在1978年时引入一套戴维合成法的低压羰基合成装置。

近年来，美国联合碳化物公司与英国戴维公司又联合开发了第四代戴维液相羰基合成工艺。

与传统液相循环法相比，第四代戴维合成技术使用铑/异-44双亚磷酸盐催化体系，活动高，铑的浓度大幅度降低，在反应温度差不多时，第四代装置的反应压力更低。

《化工设计基础》初步设计说明书项目名项目名称：年产15万吨合成甲醇分厂设计设计工作组：组长：设计组成员：项目完成时间：目录1、总说明 (4)2、总图与运输 (4)2.1厂址概况 (4)2.2工厂自然环境 (5)2.2.1地质地貌及地表 (5)2.2.2地块建筑条件 (5)2.2.3大气环境 (5)2.2.4气象条件 (6)2.3工厂总平面布置 (6)2.4厂区交通 (6)3．化工工艺 (7)3.1概述 (7)3.1.1生产规模： (8)3.1.2原料规格和产品规格： (8)3.1.3排污要求： (8)3.1.4公用工程： (8)3.2生产流程简述 (9)3.2.1合成 (9)3.2.2分离 (17)3.3.3压缩 (24)3.3工艺计算概述 (24)3.4主要设备选型及计算 (25)3.5原材料、动力消耗定额及消耗量 (25)3.5.1原材料：原料气为总厂生产的净化气 (25)3.5.2动力消耗定额及消耗量：电，公用工程由总厂提供 (26)3.6主要生产控制指标 (26)3.7机构及定员 (27)3.7.1组织结构 (27)3.7.2定员 (27)3.8三废治理措施 (27)3.9生产成本估算 (27)4、空压站、氮氧站、冷冻站 (28)5、自动控制 (28)6、供电与电信 (28)6.1 供电 (28)6.2 电信 (29)7、土建 (29)7.1 设计依据 (29)7.2 建筑设计 (29)8、给水、排水 (30)9、环境保护 (30)9.1、相关政策 (30)9.2、可能产生的污染 (30)9.2.1 大气污染物 (30)9.2.2 噪声 (31)9.2.3 废水 (31)9.2.4 固体废弃物 (31)9.2.5 对生态的影响 (31)9.2.6 风险事故影响 (31)9.3、主要防范措施 (32)9.3.1 建厂施工期污染防治措施 (32)9.3.2 正常生产期污染防治措施 (32)9.3.3 饮用水源的保护 (33)9.4、生产过程中各排放物的具体处理方式 (33)9.4.1 合成阶段 (33)9.4.2 精馏阶段 (33)10、供热 (35)11、采暖通风与空气调节 (35)12、外部工艺与供热管道 (35)13、储运 (36)13.1 贮运设施 (36)14、维修 (36)15、消防 (36)15.1 设计依据及范围 (36)15.1.2 设计范围 (36)15.4 消防安全措施 (38)15.4.1消防安全技术 (38)15.4.2日常消防安全管理 (38)15.4.3火灾扑救注意事项 (39)16、职业安全及工业卫生 (40)16.1 设计依据 (40)16.2 生产过程中的危害因素分析： (40)16.3职业安全卫生设计中采用的主要防范措施 (41)16.4 甲醇中毒后的急救措施 (42)16.5工业卫生 (42)16.6 预期效果与评价 (42)1、总说明总厂拟建一个年产15万吨精甲醇的甲醇分厂。

第一章文献综述1.聚丙烯概述1.1概述聚丙烯是一种结构规整的结晶性聚合物，为白色粒料、无味、无毒、质轻的热塑性树脂。

密度0.90~0.91g/cm³,表观密度≥0.38 g/cm³。

机械性能优良，抗拉伸屈服强度打（≥22MPa），表面硬度大，弹性好，耐磨性能好。

耐热性能良好，具有160℃以上的熔点和120℃以上的软化点。

化学稳定性好，聚丙烯基本不吸水，与大多数化学药品不发生作用，耐酸碱和有机溶剂。

聚丙烯具有良好的绝缘性。

聚丙烯缺点是易脆化，低温冲击强度差，但可以用添加剂、共混或共聚等方法来改进。

聚丙烯（Polypropylene，PP）是热塑性塑料中发展最快的一种，目前产量规模已经超过聚乙烯和聚氯乙烯。

（一）发展过程我国的聚丙烯工业化生产始于1971年，当时兰州化学工业公司从英国维克斯吉玛公司引进5kt/a浆液法聚丙烯装置投产，而后燕山石化公司从日本三井油化公司引进80kt/a浆液法聚丙烯装置和辽阳石油化纤公司从美国阿莫科（Amoco）公司引进35kt/a浆液法聚丙烯装置；80年代引进了日本三井油化公司的Hypol工艺（液相-气相本体法）在扬子石化公司建设140kt/a聚丙烯装置，又引进了意大利海蒙特（Himont）公司的Spheripol工艺（液相-气相本体法）在齐鲁石化公司和上海石化股份公司分别建设70kt/a聚丙烯装置，使国内的聚丙烯生产技术达到比较先进的水平。

与此同时，80年代采用国内自行开发的技术和催化剂，利用炼厂催化裂化装置的丙烯建设了一批规模较小的间歇式液相本体法聚丙烯装置；进入90年代国内聚丙烯的发展更快，利用蒸汽裂解装置和炼厂的丙烯建设了20多套聚丙烯装置，其中最大的为燕山石化200kt/a采用阿莫科公司气相本体法工艺，一般的生产能力为70kt/a，使聚丙烯成为我国发展最快的一种合成树脂。

到1998年底，全国共有聚丙烯生产企业50多家，总生产能力已达到2620kt/a，成为我国合成树脂中生产能力最大的一个品种。

丁、辛醇安全生产要点1工艺简述净化后的丙烯和合成气（主要是一氧化碳、氢气）混合后，进入羰基合成反应器，在铑催化剂、温度90-110℃、压力1.65MPa条件下进行羰基合成反应，生成正丁醛和异丁醛。

经冷却、冷凝，未反应气体与正丁醛、异丁醛分离，经循环压缩机返回羰基合成反应器，而正丁醛和异丁醛进入下一工序。

若生产辛醇时，正丁醛和异丁醛先经异构物分离得正丁醛。

正丁醛以氢氧化钠作催化剂，在温度120℃、压0.46MPa的条件下进行缩合脱水反应，生成辛烯醛。

辛烯醛与氢气采用铜基催化剂，在温度200～220℃、压力0.57MPa的条件下，进行加氢反应生成辛醇。

粗辛醇经精馏塔精制后，得到产品辛醇。

若生产丁醇时，正丁醛与异丁醛直接与氢气在铜基催化剂、温度165~185℃、压力0.62MPa的条件下进行加氢反应生成正丁醇和异丁醇。

正丁醇和异丁醇经精馏塔精制，经异构物分离后得到正丁醇产品，同时得到副产品异丁醇。

本装置所用原料丙烯、合成气和产品、辛醇、丁醇等均属易燃、易爆、有毒物质。

2重点部位 2.1羰基合成反应器它将丙烯与合成气在铑催化剂的作用下反应生成正丁醛和异丁醛。

参加反应的丙烯、氢气、一氧化碳，以及生成物正丁醛、异丁醛等都是易燃、易爆、易中毒的物质。

铑催化剂非常昂贵、易中毒，其反应条件非常苛刻。

曾多次发生因进料配比不当造成部分催化剂中毒，并使反应压力急剧下降，几乎导致循环压缩机喘振而损坏的事故。

也曾多次发生因丁醛泄漏，遇氧气及碱性物质而自燃着火的事故。

还曾发生因合成气泄漏，产生静电着火的事故。

2.2加氢反应器加氢反应器用来将辛烯醛加氢生成辛醇，或将正丁醛和异丁醛加氢生成正丁醇和异丁醇。

氢气是易燃、易爆物质，一旦失控，加氢反应不易控制、易超温，会造成重大恶性事故。

曾多次发生因氢气泄漏而着火或局部爆炸的事故。

还曾发生因进料大幅度波动，使加氢反应温度急剧上升，险些造成重大事故。

2.3火炬系统火炬系统是用来将装置排出的废气、废液分离后，将废气烧掉，废液返回装置以回收有用组分的系统。

摘要丁辛醇是一种重要的基本有机化工原料。

本设计是关于年产80000吨丁辛醇丁醛缩合制辛烯醛车间设计。

查阅有关丁辛醇生产辛烯醛车间设计的资料后。

首先叙述了丁辛醇生产的意义与应用、市场分析、国内外发展现状及生产方法的选择，确定了辛烯醛合成工艺路线。

然后进行物料衡算、热量衡算、关键设备的详细计算以及其他设备的计算与选型。

通过车间平立面布置原则对车间与设备进行合理的布置。

对自动控制、环境保护及公用工程中的给排水、供热、供电做了详细的说明。

之后绘制了带控制点的流程图，车间及设备的平立面布置图和关键设备装配图，顺利的完成了毕业设计说明书。

关键词：丁辛醇；辛烯醛；物料衡算；热量衡算AbstractButyl alcohol is an important basic organic chemicals.This design is about the annual output of 80000 tons of butyl octyl alcohol butyl aldehyde condensation system of octenal workshop design. Consult relevant octenal butyl octyl alcohol production workshop design information. First describes the meaning of butyl octyl alcohol production and application, market analysis, selection of domestic and foreign development present situation and the production method, the octenal synthesis process route is determined. Then carries on the material balance, heat balance, the detailed calculation of key equipment and other calculation and type selection of equipment. Flat facade by workshop layout principle to reasonable layout of workshop and equipment. For automatic control, environment protection and utility of water supply and drainage, heating and power supply made detailed instructions. After the draw flow chart with control points, elevation layout of workshop and equipment and key equipment assembly drawing, smoothly completed the graduation design instruction.Keywords : Butyl alcohol ；octenal；Material balance；Heat balance目录摘要 (I)Abstract ...................................................................................................................................... I I第1章总论 (1)1.1 概述 (1)1.1.1 辛烯醛的意义与作用 (1)1.1.2 国内外现状及发展前景 (1)1.1.3 产品的性质与特点 (2)1.2 设计依据 (3)1.3 厂址选择 (3)1.4 设计规模与生产制度 (4)1.4.1 设计规模 (4)1.4.2 生产制度 (4)1.5 原料及产品规格 (5)1.5.1 主要原料规格及技术指标 (5)第2章工艺设计与计算 (6)2.1 工艺原理 (6)2.2 工艺路线的选择 (6)2.3 工艺流程简述 (6)2.3.1 丁醛精馏塔 (7)2.3.2 混合器 (7)2.3.3 缩合反应器 (7)2.3.4 层析器 (7)2.3.5 辛烯醛精馏塔 (7)2.4 工艺参数 (7)2.5 物料衡算 (8)2.6 热量衡算 (11)2.6.1 概述 (11)2.6.2 辛烯醛精馏塔的热量衡算 (11)2.6.3 异丁醛冷却器的热量衡算 (12)2.6.4 氢氧化钠预热器热量衡算 (13)2.6.5 混合器热量衡算 (14)2.6.6 反应物预热器热量衡算 (14)2.6.7 反应器热量衡算 (15)2.6.8 辛烯醛精馏塔热量衡算 (15)2.7 化工软件模拟 (17)第3章设备计算与选型 (19)3.1 缩合应器设备计算 (19)3.1.1 确定反应器及各种条件 (19)3.1.2 反应器体积 (19)3.1.3 筒体直径和高度的计算 (19)3.1.4 内筒的壁厚 (20)3.1.5 夹套的内径和高度 (20)3.1.6 夹套的壁厚 (21)3.1.7 附属结构的选择 (21)3.2 辛烯醛精馏塔设备计算 (22)3.2.1 塔板塔径设计 (22)3.2.2 塔板结构设计 (23)3.2.3 塔的附件 (26)3.2.4 塔高的确定 (27)3.3 换热器设计计算 (27)3.3.1 选择换热器的类型 (27)3.3.2 流程安排 (28)3.3.3 传热过程工艺计算 (28)3.3.4 工艺结构尺寸计算 (29)3.3.5 换热器主要传热参数核算 (30)3.4 其他设备工艺计算与选型 (35)3.4.1 丁醛精馏塔 (35)3.4.2 异丁醛冷却器 (36)3.4.3 氢氧化钠预热器 (37)3.4.4 层析器前冷却器 (37)3.4.5 辛烯醛精馏塔冷却器 (38)3.4.6 辛烯醛精馏塔再沸器 (39)3.4.7 丁醛精馏塔冷凝器 (40)3.4.8 丁醛精馏塔再沸器 (40)3.5 泵的选型 (41)3.6 储罐的计算与选型 (42)第4章设备一览表 (44)第5章车间布置 (46)5.1 反应器的布置 (46)5.2 精馏塔的布置 (46)5.3 换热器的布置 (47)5.4 泵和回流罐的布置 (47)第6章自动控制 (48)6.1 流量控制 (48)6.2 液位控制 (48)6.3 温度控制 (49)6.4 压力控制 (49)第7章环境保护 (50)7.1 三废的产生情况 (50)7.2 三废处理情况 (50)第8章公用工程 (51)8.1 给水排水 (51)8.2 供热 (51)8.3 供电 (51)结束语 (53)参考文献 (54)致谢 (55)第1章总论1.1 概述1.1.1 辛烯醛的意义与作用丁醇主要用于制造邻苯二甲酸、脂肪族二元酸及磷酸的正丁酯类增塑剂，它们广泛用于各种塑料和橡胶制品中，也是有机合成中制丁醛、丁酸、丁胺和乳酸丁酯等的原料。

丙烯羰基合成生产丁辛醇工艺过程为:①丙烯氢甲酰化反应，粗醛精制得到正丁醛和异丁醛;②正丁醛和异丁醛加氢得到产品正丁醇和异丁醇;③正丁醛经缩合、加氢得到产品辛醇。

根据所反应的压力和催化剂的不同，丙烯羰基合成丁辛醇工艺可分高压钴法、改性钴法、高压铑法、改性铑法等工艺，其中改性铑法具有温度低、压力低、速率高、正异构比高、副反应少、铑催化剂用量少、寿命长、催化剂可回收再用以及设备少、投资省、丁醇和辛醇可切换生产等优点。

改性铑法是当代丁辛醇合成技术的主流。

改性铑法又分为气相循环和液相循环两种方法。

液相循环低压改性铑法是当今世界最先进、最广泛使用的丁辛醇合成技术。

丁辛醇装置主要原料和公用工程消耗名称单位先进工艺消耗备注原料消耗丙烯（聚合级）吨／吨0.649 对丁辛醇总量合成气吨／吨0.465 对丁辛醇总量氢气吨／吨0.039 对丁辛醇总量产品量辛醇万吨／年11.00正丁醇万吨／年10.00异丁醇万吨／年 2.50公用工程循环冷却水立方米/吨78.30 对丁辛醇总量供电量千瓦小时/吨115.74 对丁辛醇总量低压蒸汽（0.4MPa）吨/吨 1.055 对丁辛醇总量中压蒸汽（1.6MPa）吨/吨0.221 对丁辛醇总量高压蒸汽（4.2MPa）吨/吨0.3745 对丁辛醇总量利华益集团山东东营DA VY 250KAT（140KAT辛醇85KAT正丁醇24.4KAT异丁醇）2010北京化工四厂北京房山三菱50KAT 90年代中石化吉林石化吉林DA VY 128KAT正丁醇2004中石化齐鲁石化山东DAVY 200KAT（171KAT辛醇28.5KAT异丁醇）2004大庆石化80KAT（55KAT辛醇25KAT丁醇）扬子-巴斯夫公司南京BASF 210KTA（110KAT辛醇100KAT丁醇）2005.6天津渤海化工公司天津碱厂天津DA VY 250KTA 2009.6香港润达集团珠海230KTA 2008国内主要生产企业及产能情况截止到2008年10月国内正丁醇总产能约44.7万吨，主要生产企业仅6家，工艺路线多为丙烯羰基法，技术主要采用英国戴维公司的气相低压铑法，其产能及工艺情况见下表：表2 国内主要生产企业及产能情况单位：万吨企业名称产能工艺中石化齐鲁石化 5.0 英国戴维气相低压铑法北京东方石油化工 4.0 日本三菱液相低压循环工艺中石油吉林石化17 英国戴维气相低压铑法大庆石化 2.5 英国戴维气相低压铑法中石化与BASF合资扬子一巴斯夫公司10 巴斯夫技术吉安生化 6.0 粮食发酵法其它0.2合计44.7正丁醇生产供需状况近年来国内正丁醇生产供需情况见下表：表3 近年来国内正丁醇生产供需情况单位：万吨年份2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2 008（1-10）产能21.2 21.2 21.2 28.0 38.0 38.0 44.5 44.5 产量16.0 17.5 20.4 20.5 29.4 38.0 40.0进口量22.28 24.3 29.6 29.35 23.99 23.58 29.4 19.05出口量0.07 0.06 0.1 0.19 0.20 0.09 0.026 0.11 表观消费量39.91 41.8 50.0 49.66 53.19 61.49 69.37自给率，% 40.1 41.9 40.8 41.3 55.3 61.8 57.7从以上分析可知：国内正丁醇自给率不足60%,长期依赖进口。