甲苯加氫生產(chǎn)甲基環(huán)己烷中試工藝設(shè)計

1、第一章引言1.1概述1.1.1甲基環(huán)己烷物理性質(zhì)及用途甲基環(huán)已烷（Methylcyclohexane）CH3C6H11，98.2g/mol，含量99.5%，熔點()：-126.4，密度（水=1）：0.79，沸點()：100.3，對蒸氣密度（空氣=1）：3.39，飽和蒸汽壓（kPa）5.33(22),燃燒熱(kJ/mol)：4563.7，臨界溫度()：299.1，臨界壓力(MPa)：3.48，閃點()：-3.8，爆炸上限%(V/V)：6.7，引燃溫度()：250，爆炸下限%(V/V)：1.2，溶解性：不溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮、苯、石油醚、四氯化碳等。本品為無色液體，有特殊香味。甲基環(huán)己烷對

2、酸、堿比較穩(wěn)定。在三氯化鋁作用下異構(gòu)化為乙基環(huán)戊烷和二甲基環(huán)戊烷。在紫外光或過氧化物存在下能發(fā)生氧化反應(yīng)。在催化劑存在條件下發(fā)生脫氫反應(yīng)生成甲苯。不溶于水，能與丙酮、苯、乙醚、四氯化碳、乙醇、高級醇相混溶。在室內(nèi)裝修中，不為國家限制級有機溶劑，環(huán)保效果較苯要好。甲基環(huán)己烷是重要的有機溶劑和萃取劑，可用作橡膠、涂料、清漆用溶劑，用作油脂萃取劑等。甲基環(huán)己烷可用于有機合成，作溶劑及分析試劑。除此之外甲基環(huán)己烷也可用作校正溫度計的標準物。涂改液一般也是以甲基環(huán)己烷做為主要成分。1.1.2生產(chǎn)方法在150、約11MPa壓力下加氫反應(yīng)5h，加得到較純的甲基環(huán)已烷。精制時可用濃硫酸、水、5%氫氧化鈉溶液和

3、水依次洗滌，用脫水劑干燥，最后進行蒸餾而得成品。eqoac(,1)Antonie方程：lgPAB(Ct)(200.0kpa以下適用)相法，而西歐和日本主要采用液相法。生產(chǎn)工藝：由甲苯加氫制得，反應(yīng)式如下：3H2Ni/Al2O3上述反應(yīng)溫度為150，壓力約1.3MPa，經(jīng)加氫5h，可得到較純的甲基環(huán)已烷；再經(jīng)濃硫酸、水和5%氫氧化鈉溶液和水，依次洗滌，脫水劑干燥最后進行蒸餾而得成品。1.1.3烷毒性及防護毒性：屬低毒類。急性毒性：LD502250mg/kg(小鼠經(jīng)口)；LC5041500mg/m3，2小時(小鼠吸入)亞急性和慢性毒性：兔暴露于40g/m3，6小時/天，每周5天，1/542周后全部

4、死亡；13.3g/m3，10周共300小時，出現(xiàn)肝腎輕微損害。危險特性：其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物。遇熱源和明火有燃燒爆炸的危險。與氧化劑能發(fā)生強烈反應(yīng)，引起燃燒或爆炸。在火場中，受熱的容器有爆炸危險。高速沖擊、流動、激蕩后可因產(chǎn)生靜電火花放電引起燃燒爆炸。其蒸氣比空氣重，能在較低處擴散到相當遠的地方，遇明火會引著回燃。燃燒(分解)產(chǎn)物：一氧化碳、二氧化碳。皮膚接觸能引起紅腫、皸裂、潰瘍等。兔經(jīng)口致死量為4.04.5g/Kg。當吸入甲基環(huán)己烷濃度達60g/m3時出現(xiàn)抽搐、呼吸困難、流涎及結(jié)膜充血，70min死亡。工作場所最高容許濃度為500ppm（美國）。生產(chǎn)車間有良好的通風，設(shè)備應(yīng)密閉。

5、操作人員應(yīng)穿戴防護用具。急救措施：皮膚接觸：立即脫去污染的衣著，用肥皂水和清水徹底沖洗皮膚。就醫(yī)。眼睛接觸：提起眼瞼，用流動清水或生理鹽水沖洗。就醫(yī)。吸入：迅速脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。如呼吸停止，立即進行人工呼吸。就醫(yī)。食入：飲足量溫水，催吐。就醫(yī)。1.1.4儲運包裝標志：易燃液體；包裝方法：（）類，玻璃瓶外要用木箱或鎢塑箱加固或桶裝；操作注意事項：密閉操作，全面通風。操作人員必須經(jīng)過專門培訓，嚴格遵守操作規(guī)程。建議操作人員佩戴過濾式防毒面具（半面罩），穿防靜電工作服，戴橡膠耐油手套。遠離火種、熱源，工作場所嚴禁吸煙。使用防爆型的通風系統(tǒng)和設(shè)備。防止蒸氣泄漏到

6、工作場所空氣中。避免與氧化劑接觸。灌裝時應(yīng)控制流速，且有接地裝置，防止靜電積聚。配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。倒空的容器可能殘留有害物。儲存注意事項：儲存于陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。庫溫不宜超過30。保持容器密封。應(yīng)與氧化劑分開存放，切忌混儲。采用防爆型照明、通風設(shè)施。禁止使用易產(chǎn)生火花的機械設(shè)備和工具。儲區(qū)應(yīng)備有泄漏應(yīng)急處理設(shè)備和合適的收容材料。泄露處理：首先切斷一切火源，戴好防毒面具與手套，用不燃性分散劑制成乳液刷洗，如無分散劑可用砂土吸收，倒到空曠地掩埋，受污染的地方用肥皂或洗滌劑刷洗，經(jīng)稀釋后，污水放入廢水系統(tǒng)，大面積泄露周圍應(yīng)設(shè)霧狀水幕抑爆。1.1.5主要技

7、術(shù)指針表1-1甲基環(huán)己烷的技術(shù)指針主要技術(shù)指針含量(%，)參考98測量值99.9合格Y測量儀器或方法氣相色譜儀2/54相對密度(20)折射率(20/25)沸點(101.3kPa,)餾程(%,)酸度(以乙酸計)0.769371.42312100.93498-1040.0030.771.423110199-1020.001YYYYY密度計阿貝折射儀毛細管測定法蒸餾法GB97361.2文獻綜述設(shè)計過程中主要以高等學校畢業(yè)設(shè)計(論文)指導手冊為主，結(jié)合指導老師提出的畢業(yè)設(shè)計的要求（掌握化工生產(chǎn)過程設(shè)計的基本要求及主要內(nèi)容；掌握設(shè)計原則，了解工廠與車間布置內(nèi)容，廠址選擇的方法和應(yīng)遵循的原則;論證設(shè)計方案

8、，確定設(shè)計流程及方法，掌握化工過程物料衡算，能量衡算，以及主要工藝設(shè)備（反應(yīng)器、分離設(shè)備、換熱設(shè)備等）計算原理和方法；基本掌握過程和設(shè)備的物料參數(shù)（如溫度、壓力、流量等）控制指標的確定方法和控制方案；掌握繪制物料流程圖，帶控制點的流程圖和主要設(shè)備圖的要求和標準；初步掌握撰寫設(shè)計說明書的基本內(nèi)容和要求。），我們翻閱了大量國內(nèi)外期刊和有關(guān)圖書，進而了解到氫能極有可能成為21世紀的主要能源。有關(guān)氫能技術(shù)的研究的近年來取得了可喜的進展，但仍有不少技術(shù)問題需要研究，儲氫技術(shù)便是其中的一個難點課題。氫能的儲存比汽油、柴油、煤炭等常規(guī)能源困難得多。有機液體氫化物儲氫作為一種新型儲氫技術(shù)，具有儲氫量大、儲存設(shè)

9、施簡便、維護保養(yǎng)安全而方便等優(yōu)點，國內(nèi)外都非常重視這項技術(shù)的研究。有機液體氫化物儲氫是借助不飽和液體有機物與氫的一對可逆反應(yīng)（即加氫反應(yīng)和脫氫反應(yīng)）實現(xiàn)的，加氫反應(yīng)實現(xiàn)氫的儲存，脫氫反應(yīng)實現(xiàn)氫的釋放。不飽和有機液體化合物作儲氫劑，可循環(huán)使用，烯烴、炔烴、芳烴等不飽和液體有機化合物均可作儲氫材料，但從儲氫過程的能耗、儲氫量、儲氫劑物性等方面考慮，以芳烴特別是單環(huán)芳烴作儲氫劑最佳其中甲苯是比較理想的儲氫材料。甲苯加氫的機理及動力學研究已有報道。另外，甲基環(huán)已烷是重要的有機溶劑及萃取劑，廣泛用于橡膠、涂料、清漆、油脂等行業(yè)，也用于色譜淋洗劑、標準物等。隨著職業(yè)安全和環(huán)保要求的日趨嚴格，各種芳烴、非芳

10、烴純?nèi)軇┖驼y程、用途專一的鎦份溶劑油將是溶劑市場的發(fā)展方向。以甲苯為原料生產(chǎn)甲基環(huán)已烷純?nèi)軇?，或?qū)⒓谆h(huán)已烷與現(xiàn)有的溶劑油產(chǎn)品調(diào)合，生產(chǎn)窄鎦程、用途專一的溶劑油將會提升現(xiàn)有產(chǎn)品的附加值，滿足溶劑市場的需要。1.3設(shè)計任務(wù)的依據(jù)或項目來源XX長嶺分公司研究院對自制的甲苯加氫催化劑時行了試驗和評價，摸索出3/54在絕熱環(huán)境的反應(yīng)條件。由于實驗室研究的條件局限性，該催化劑應(yīng)用至工業(yè)生產(chǎn)之前，仍需對于催化劑的耐熱性，反應(yīng)器的形式，生產(chǎn)工藝及其操作條件進行中試規(guī)模的實驗。因此提出建設(shè)3000t/a甲苯加氫生產(chǎn)甲基環(huán)已烷中試裝置。既為工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)裝置摸索生產(chǎn)條件，積累生產(chǎn)經(jīng)驗，也是市場提供附加值較高的甲

11、基環(huán)已烷純?nèi)軇┊a(chǎn)品。1.4原材料及公用物料規(guī)格1.4.1原材料1.4.1.1甲苯A物性及用途甲基苯C6H5CH3別名甲苯，為無色透明易燃液體。有苯樣氣味。有強折光性。能與乙醇、乙醚、丙酮、氯仿、二硫化碳和冰乙酸混溶，極微溶于水。相對密度0.866。凝固點-95。沸點110.6。折光率1.4967。閃點（閉杯）4.4。易燃。蒸氣能與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限1.2%7.0%（體積）。低毒，半數(shù)致死量（大鼠，經(jīng)口）5000mg/kg。高濃度氣體有麻醉性。有刺激性。甲苯大量用作溶劑和高辛烷值汽油添加劑，也是有機化工的重要原料，但與同時從煤和石油得到的苯和二甲苯相比，目前的產(chǎn)量相對過剩，因此相當數(shù)

12、量的甲苯用于脫烷基制苯或岐化制二甲苯。甲苯衍生的一系列中間體，廣泛用于染料；醫(yī)藥；農(nóng)藥；火炸藥；助劑；香料等精細化學品的生產(chǎn)，也用于合成材料工業(yè)。甲苯進行側(cè)鏈氯化得到的一氯芐；二氯芐和三氯芐，包括它們的衍生物苯甲醇；苯甲醛和苯甲酰氯（一般也從苯甲酸光氣化得到），在醫(yī)藥；農(nóng)藥；染料，特別是香料合成中應(yīng)用廣泛。甲苯的環(huán)氯化產(chǎn)物是農(nóng)藥；醫(yī)藥；染料的中間體。甲苯氧化得到苯甲酸，是重要的食品防腐劑（主要使用其鈉鹽），也用作有機合成的中間體。甲苯及苯衍生物經(jīng)磺化制得的中間體，包括對甲苯磺酸及其鈉鹽；CLT酸；甲苯-2,4-二磺酸；苯甲醛-2,4-二磺酸；甲苯磺酰氯等，用于洗滌劑添加劑，化肥防結(jié)塊添加劑；有

13、機顏料；醫(yī)藥；染料的生產(chǎn)。甲苯硝化制得大量的中間體?？裳苌玫胶芏嘧罱K產(chǎn)品，其中在聚氨酯制品；染料和有機顏料；橡膠助劑；醫(yī)藥；炸藥等方面最為重要。B毒性及防護本品具有中等毒性，對皮膚和粘膜刺激性大，對神經(jīng)系統(tǒng)作用比苯強，但因甲苯最初被氧化生成苯甲酸，對血液有較大毒害。對小鼠致死濃度為3035mol/L。C包裝及貯運槽車或160kg鐵桶包裝。包裝上應(yīng)有明顯的“易燃物品”和“有毒品”的標志。屬一級易燃液體。危規(guī)編號61039.應(yīng)貯存于陰涼、通風的庫房中，遠離火種、熱源，最高倉溫不宜超過30，防止陽光直射。應(yīng)與氧化劑隔離存放。搬運時輕裝輕卸，防止包裝破損。D質(zhì)量指標質(zhì)量指標滿足GB3406-90石油

14、甲苯標準的要求，主要指標見表（1-3）：4/54項目外觀表1-2原料甲苯的主要指標質(zhì)量指標GB3406優(yōu)級品一級品透明，無不溶于水及機械雜質(zhì)試驗方法密度（20），kg/cm3酸洗比色不深于總硫含量，mg/kg不大于顏色（HaZen）不深于蒸發(fā)殘余物，mg/100ml中性試驗烴類含雜質(zhì)量苯含量,%(m/m)不大于86586822205中性0.0586586842205中性0.1GB/T2013GB/T2012GB/T0253GB/T3143GB/T3209GB/T1816碳八芳烴含量,%(m/m)不大于0.05非芳烴含量,%(m/m)不大于0.201.4.1.2氫氣0.10.25GB/T3144

15、組分H2N2壓力體積分數(shù)（%）93%(V)1.4.2公用物料1.4.2.1蒸汽壓力1.1MPa1.4.2.2軟水3.25%(V)溫度2301.3MPa電阻率1105歐/cm1.4.2.3新鮮水壓力0.5MPa1.4.2.4循環(huán)冷卻水污垢系數(shù)ClpH值供水壓力回水壓力壓力0.3MPa5/54溫度環(huán)境溫度(25)溫度環(huán)境溫度(25)0.0006m2K/W100mg/L7.58.50.55MPa0.33MPa供水溫度回水溫度1.4.2.5氮氣N2O2油含量CO壓力溫度1.4.2.6儀表空氣質(zhì)量露點壓力溫度1.4.2.7裝置空氣質(zhì)量露點壓力溫度334098.5%(V)10ppm(v)無無0.5MPa4

16、0無油無塵-40(在0.7MPa)0.5MPa40無油無塵-25(在0.7MPa下)0.5MPa401.4.2.8電380V/220V+10%，50HN+1%，TN-C系統(tǒng)，中性點接地與PE線合為一根。6/54第二章過程說明2.1反應(yīng)方程式：3H2Ni/Al2O32.2反應(yīng)過程的分析甲苯加氫已是一個成熟技術(shù)，有關(guān)反應(yīng)機理及動力學研究都有了少的報道。從實驗的角度來講，其動力學不存在問題；下面就僅從熱力學上分析其可行性,由于G0，說明反應(yīng)是自發(fā)的，熱力學分析的結(jié)論也是可行的，反應(yīng)溫度低時，由于受動力學控制，甲苯轉(zhuǎn)化率不高；反應(yīng)溫度升高，反應(yīng)速率加快。甲苯加氫是強放熱反應(yīng)，高溫將降低平衡轉(zhuǎn)化率。實驗

17、表明在130170溫度下，甲苯轉(zhuǎn)化率達96%以上。從工程上來講，要求原來的甲苯加氫變?yōu)闅庀喾磻?yīng)，甲苯不是在常態(tài)下，所以溫度還要升高，并且要有一定的壓力，反應(yīng)的正方向是體積縮小的，壓力加大促使反應(yīng)向正方向進行，參考經(jīng)驗值，經(jīng)實際工藝校核，確定反應(yīng)溫度為200220，壓力為1.0MPaG。催化劑在此工程反應(yīng)上是一個最重要的原因，取液相空速0.6h-1，結(jié)合物料的體積流量，得出催化劑的體積，進而核算反應(yīng)器的公稱尺寸。整個過程就圍繞這個反應(yīng)需要的條件而展開核算的。甲苯加氫催化劑小試是在絕熱條件下進行的。由于甲苯加氫反應(yīng)的放熱量較大（約高于苯加氫反應(yīng)），因此，中試裝置由于規(guī)模的擴大，反應(yīng)熱的移去成為關(guān)鍵

18、問題。為了解決反應(yīng)熱的導出問題，中試裝置選擇非絕熱列管式固定床反應(yīng)器，進行甲苯氣相加氫反應(yīng)，并通過付產(chǎn)蒸汽移出反應(yīng)熱量的工藝流程。與絕熱固定床反應(yīng)器的流程相比，中試裝置的工藝流程具有以下特點：1.反應(yīng)溫度易于調(diào)節(jié)控制；2.反應(yīng)熱付產(chǎn)蒸汽，不需要靠氫氣循環(huán)帶出熱量，因而裝置的能量消耗較代低；3.由于反應(yīng)易于平穩(wěn)控制，因而產(chǎn)品的質(zhì)量比較穩(wěn)定，催化劑使用周期延長。2.3流程簡述從界區(qū)外來的甲苯進入T-101甲苯槽，經(jīng)過P-101泵送，并與氫氣流量比值調(diào)節(jié)計量后進入預(yù)熱器。在E-101預(yù)熱器內(nèi)，用蒸汽或付產(chǎn)蒸汽預(yù)熱甲苯，再進入E-102汽化器用蒸汽加熱汽化。從界區(qū)外送入的氫氣經(jīng)過壓力調(diào)節(jié)進入V-105

19、氫氣緩沖罐，經(jīng)氫氣緩沖罐后7/54送出的氫氣，經(jīng)流量調(diào)節(jié)后進入E-103換熱器，在換熱器內(nèi)與高溫的反應(yīng)氣體換熱。被加熱后的氫氣進入汽化器內(nèi)，與甲苯氣體混合，并加熱至反應(yīng)溫度后進入R-101加氫反應(yīng)器。氫氣與甲苯的摩爾比控制在3.23.5左右。在加氫反應(yīng)器內(nèi)，甲苯與氫氣在催化劑作用下反應(yīng)100%轉(zhuǎn)化，生成甲基環(huán)已烷，選擇性達99.95%以上。加氫反應(yīng)產(chǎn)生熱量靠反應(yīng)器殼程付產(chǎn)0.9MPa.G的蒸汽移出，付產(chǎn)蒸汽需要的熱水由V-102熱水罐和P-102熱水泵提供，熱水的加入量通過V-101汽水分離器的液位調(diào)節(jié)控制。從加氫反應(yīng)器出來的反應(yīng)氣體，在換熱器內(nèi)與新鮮氫氣換熱，反應(yīng)氣體被冷卻后，進入冷凝器E-

20、104。氣體中的甲基環(huán)已烷產(chǎn)品經(jīng)循環(huán)水冷凝冷卻進入V-104烷中間槽，烷中間槽的成品靠系統(tǒng)的壓力，通過液位調(diào)節(jié)送入T-101成品槽，并自流送至界外的灌裝設(shè)施，裝桶外售。由冷凝器排出的不凝氣體含有氫氣和C1C5烷烴，送至工廠現(xiàn)有的瓦斯氣燃料系統(tǒng)。工藝流程詳見附圖2。2.4自控水平本項目為3000t/a甲苯加氫生產(chǎn)甲基環(huán)已烷中試裝置，其控制系統(tǒng)利用在建的原科研實驗裝置的PLC系統(tǒng)。根據(jù)新增控制點數(shù)需對原系統(tǒng)進行擴容改造，將新增的控制回路納入其系統(tǒng)內(nèi)。整個工程的控制水平保持在同類裝置的中等水平上。2.5主要的控制方式及回路本工程內(nèi)多數(shù)控制回路為簡單控制回路。下面僅就甲苯流量與氫氣流量比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)作一

21、介紹：甲苯流量與氫氣流量比值調(diào)節(jié)回路主回路測量值取甲苯流量信號，調(diào)節(jié)器的輸出分別控制甲苯泵P-101a/b變頻器的轉(zhuǎn)速，控制甲苯流量衡定。流量信號經(jīng)比值運算后作為氫氣流量調(diào)節(jié)器的外給定值。2.6設(shè)備布置說明2.6.1工藝設(shè)備的選擇中試裝置共需各類工藝設(shè)備19臺；其中反應(yīng)器1臺，換熱器4臺，容器8臺，機泵6臺，非標設(shè)備金屬總重約21噸。個別工藝設(shè)備明細詳見附表。2.6.2現(xiàn)場主要設(shè)置布置說明中試裝置擬建于原科研試驗裝置區(qū)域內(nèi)。原試驗裝置東南西三面毗鄰廠內(nèi)道8/54路，北面變配電室和儀表室，整個區(qū)域為方形，大小約5040m。新老裝置防火等級均為甲類。根據(jù)石油化工企業(yè)防火設(shè)計規(guī)X，由于新老裝置工藝流

22、程和生產(chǎn)性質(zhì)不同，不能視為聯(lián)合裝置而貼鄰布置。石油化工企業(yè)防火設(shè)計規(guī)X規(guī)定，甲類工藝裝置之間的防火間距為30m。設(shè)備的平面布置以標高EL0.000,EL5.500，EL7.800，EL13.0000分為三個層次；豎直面以1-1，2-2兩個剖面將其剖開，主要設(shè)備的相對位置就比較清楚了，以圖面的方向自南向北：甲苯槽T-101，成品槽T-102a/b位于同一水平位置，處在最前面；在1-1剖面上有甲苯加料泵P-101a/b,熱水泵P-102a/b，熱水循環(huán)泵P-103a/b預(yù)熱器V-102，換熱器E-103，冷凝器E-104，汽水分離器V-101,熱水槽V-102，尾氣緩沖器V-103；在2-2剖面上

23、有加氫反應(yīng)器R-101，汽化器E-102,烷中間罐V-104,氫氣緩沖罐V-105；T-101，T-102a/b在地面上，所有的泵都在地面上，另外E-102,V-104,V-105著地，其余設(shè)備都懸空。以EL5.500截斷看第一層的府視圖，圖面上有T-101,T-102ab,P-101ab,P-102ab,P-103ab,R-101,E-101,E-102,E-103,V-104,V-105;以EL5.500到EL7.800作為第二層，府視圖上可看到：R-101,V-101,V-102,E-101,E-103;以EL7.800到EL13.000作為第三層，府視圖面上有：R-101,V-101,

24、V-103,E-104.平豎面布圖詳見附圖4。9/54第三章工藝計算書3.1設(shè)計條件eqoac(,1)生產(chǎn)能力：年產(chǎn)甲基環(huán)己烷3000噸，年操作時間7200小時。eqoac(,2)原料氣的組成：組分摩爾分數(shù)%氮氣5.46氫氣72.51甲苯21.97雜質(zhì)0.06合計100eqoac(,3)反應(yīng)器入口氣：甲苯，氫氣，氮氣，雜質(zhì)eqoac(,4)反應(yīng)操作壓力：1.1MPaeqoac(,5)新鮮氣溫度：253.2物料衡算對于任何一個化工工藝設(shè)計，無論規(guī)模大小，過程復(fù)雜與否，都必須進行物料衡算。物料衡算是化工工藝設(shè)計中最基本最重要的內(nèi)容之一。物料衡算的理論依據(jù)是質(zhì)量守恒定律。對于某一個體系，或者是任何一

25、個化工工藝過程，不論是物理加工過程還是化學加工過程，也不論是總過程還是單元過程，都是根據(jù)質(zhì)量守恒定律進行平衡計算的。即進入一個裝置的全部物料質(zhì)量必等于離開這個裝置的全部物料的質(zhì)量，再加上損失掉的和系統(tǒng)內(nèi)積累起來的物料的質(zhì)量。如果把損失的物料合并到輸出物料量當中，物料衡算可用下式表示：FDW(3-1)輸入=輸出+積累對于有化學反應(yīng)過程的物料平衡是根據(jù)反應(yīng)平衡方程式的化學計量關(guān)系進行的，實際也服從于質(zhì)量守衡定律的，因為對于參與反應(yīng)的任何組分也必然服從于質(zhì)量平衡。但要注意物料物質(zhì)的量（mol）不一定守恒，另外實際上的物料平衡要考慮到開始的物料組成和最后的產(chǎn)品組成，還要考慮組分的過剩量、轉(zhuǎn)化率以及原料

26、和產(chǎn)品的損失等。因此其衡算式成為：輸入物料量反應(yīng)生成或消耗的物料的量=輸出物料量+積累物料量積累物料量表示體系內(nèi)物料量隨時間變化時所增加或減少的量。對于多數(shù)化工過程都是連續(xù)的，而且在正常操作時是穩(wěn)定狀態(tài)，因此體系內(nèi)無物料積累，可視積累項等于零。所以衡算式可寫成：FD(3-2)10/543.2.1物料流程示意圖整個過程的物料流向如圖3-1所示甲苯1預(yù)熱2氣化36反應(yīng)器4換熱器5氫氣7成品罐8冷凝器9尾氣尾氣中N的量：圖3-13.2.2物料的衡算以下計算過程都以1mol甲苯為參照，時間取1h為基準。并結(jié)合物料流程示意圖對各點進行了詳細計算。3.2.2.1全過程的物料衡算反應(yīng)過程中N2的量始終不變，

27、新鮮氫氣中氫氣的含量R93%（mol）和尾氣中的氫氣含量R55%（mol）都可以測到。所以過程的衡算就以N2為基準，甲苯取原材料中的優(yōu)級品。設(shè)與1mol甲苯反應(yīng)需要氫氣的量為Nmol；反應(yīng)進氣中N2的量：NR(1R)2(N3)R(1R)即NR(1R)=(N3)R(1R)(3-3)整理得：N3R(1R)(RR)代入數(shù)據(jù)得：N3.3純甲苯的物料流量為4.2120kmolh,氫氣的流量應(yīng)為13.8996kmolh.11/543.2.2.2參照物料流程圖，對各控制點的物料衡算（1）.反應(yīng)器入口氣的組成（%mol）（3點）進口氣中甲苯的流量：4.2120kmolh;烴類雜質(zhì)流量：4.2120/99.7%

28、0.3%=0.0127kmolh;進氣中氫氣的流量：4.21203.3=13.8996kmolh;進氣中氮氣的流量：4.2120/21.97%5.46%=1.0468kmolh;反應(yīng)器入口氣總的流量：4.2120+0.0127+13.8996+1.0468=19.1711kmolh;y3,甲苯=4.2120/19.1711100%=21.97%;y3,氫氣=13.8996/19.1711100%=72.5%;y3,氮氣=1.0468/19.1711100%=5.46%;y3,雜質(zhì)=0.0127/19.1711100%=0.066%;反應(yīng)器入口氣組成列表如下：表3-1反應(yīng)器入口氣摩爾百分比組成%

29、(mol)甲苯21.97氫氣72.5氮氣5.46雜質(zhì)0.066合計100（2）.反應(yīng)器出口氣組成（%mol）(4,7點)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為100%，甲苯全部變?yōu)榧谆h(huán)已烷；甲基環(huán)已烷的流量：4.2120kmolh;剩余氫氣的流量：1.2635kmolh;氮氣的流量：1.0468kmolh;烴雜質(zhì)的流量：0.0127kmolh;反應(yīng)器出口氣總量：4.2120+1.2635+1.0468+0.0127=6.535kmolhy4,甲環(huán)=y7,甲環(huán)=4.2120/6.535100%=64.45%;y4,氫氣=y7,氫氣=1.2635/6.535100%=19.33;y4,氮氣=y7,氮氣=1.0468/6

30、.535100%=16.48%;y4,雜質(zhì)=y7,雜質(zhì)=0.0127/6.535100%=0.19%反應(yīng)器出口氣組成見表（3-2）：12/54表3-2反應(yīng)器出口氣摩爾百分比組成甲環(huán)氫氣氮氣雜質(zhì)合計%（mol）64.4519.3316.480.19100（3）甲苯入氣化器的組成（%mol）(1,2,8點)甲苯流量：4.2120kmolh;烴類雜質(zhì)的流量：0.0127kmolh;甲苯原料氣總量：4.2120+0.0127=4.2247kmolh;y1,甲苯=y2,甲苯=y8,甲苯=4.2120/4.2247100%=99.7%;y1,雜質(zhì)=y2,雜質(zhì)=y8,雜質(zhì)=0.0127/4.2120100%

31、=0.3%;甲苯入汽化器組成見表（3-3）：表3-3原料甲苯的組成組成甲苯雜質(zhì)合計%（mol）99.70.3100（4）.氫氣入氣化器的組成（%mol）(5,6點)氫氣流量：13.8996kmolh;氮氣流量：1.0468kmolh;氫氣源料氣總流量：13.8996+1.0468=14.9464kmolh;y5,氫氣=y6,氫氣=13.8996/14.9464100%=93%;y5,氮氣=y6,氮氣=1.0468/14.9464100%=7%;氫氣入汽化器組成見表（3-4）：表3-4原料氣氫氣的組成組成%（mol）氫氣93氮氣7合計100（5）.尾氣的物料組成（%mol）(9點)氫氣的流量：1

32、.2635kmolh;氮氣的流量：1.0468kmolh;尾氣物料總流量：1.2635+1.0468=2.3103kmolh;y9,氫氣=1.2635/2.3103100%=54.69%;y9,氮氣=1.0468/2.3103100%=44.31%13/54尾氣組成見表（3-5）：表3-5尾氣的成分組成%(mol)氫氣54.69氮氣44.31合計100各控制點物料組成及摩爾百分含量總表見附圖13.3能量衡算能量的消耗是化工生產(chǎn)中的一項重要指標。任何化工生產(chǎn)都必然要消耗能量。因此它是衡量工藝流程、設(shè)備設(shè)計和操作制度是否先進的主要指標之一。在物料衡算之后，工藝過程涉及能耗時必須進行能量衡算。能量衡

33、算的理論依據(jù)是熱力學第一定律，即能量守衡定律：Q入QQ(3-4)出損即輸入=輸出+損失對于某些單元設(shè)備的熱量衡算，熱平衡方程式可寫成如下形式：Q+Q+Q=Q+Q+Q123456(3-5)式中：Q-各股物料帶入設(shè)備的熱量；1Q-由加熱劑傳遞給設(shè)備和物料的熱量；2Q-過程的各種熱效應(yīng)，如反應(yīng)熱、溶解熱等；3Q-各股物料帶出設(shè)備的熱量；4Q-消耗在加熱設(shè)備上的熱量；或可能是氣體產(chǎn)物冷凝傳出5的熱量；Q-設(shè)備向外界環(huán)境散失的熱量6根據(jù)已知條件和物料衡算結(jié)果，對系統(tǒng)中幾個重要設(shè)備進行能量衡算。回路中有預(yù)熱器、氣化器、加氫反應(yīng)器、換熱器、冷凝器等。預(yù)熱器開始對以上提到的設(shè)備進行能量衡算。3.3.1預(yù)熱器能

34、量衡算能量衡算示意圖（3-2）：14/54Q1蒸汽179(g)Q3甲苯25預(yù)熱器甲苯130Q4Q2冷凝水179(l)圖3-2熱平衡式：Q+Q=Q+Q1324（3-6）查化學工業(yè)出版的化學工程手冊_化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)第一篇得以下數(shù)據(jù)：Hr,H2O,179=481.6kalkg=36.41KJkgCp,甲苯,25=0.41kcalkg=0.169KJkmolCp,甲苯,130=0.52kcalkg=0.214KJkmolQQ為潛熱，Q1,23,Q為顯熱；4Q-Q=NH12H2Or,H2O,179Q=N3甲苯Cp,甲苯,25T1Q=N4甲苯Cp,甲苯,130T2Q-蒸汽帶入預(yù)熱器的熱量，KJ；1Q-飽和水

35、出預(yù)熱器帶走的熱量，KJ；2Q-甲苯進入預(yù)熱器帶入的熱量，KJ；3Q-甲苯出預(yù)熱器帶走的熱量，KJ；4N-飽和水蒸汽的量，kmolH2OT-甲苯進入預(yù)熱器的溫度，25；1T-甲苯出預(yù)熱器的溫度，1302由熱平衡式變換得：Q-Q=QQ1243代入數(shù)據(jù)算得：NH2O=3.136kmol3.3.2汽化器熱量衡算能量衡算示意圖(3-3)：15/54130Q6和水230Q1氫氣飽Q3甲苯汽化器甲苯Q4130(l)180(g)Q5蒸汽230Q2氫氣180圖3-3熱平衡式：Q+Q+Q=Q+Q+Q（3-7）135246查化學工業(yè)出版的化學工程手冊_化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)第一篇得以下數(shù)據(jù)：eqoac(,H)r,H2O,2

36、30=900kalkg=68.04KJkgCC=3.50kcalkg=0.0294KJkmolp,H2,130=3.55kcalkg=0.0298KJkmolp,H2,180Q5,Q6為潛熱，Q1,Q2為顯熱,，Q3,Q4既有顯熱又有潛熱；Q5Q6=NH2Oeqoac(,H)r,H2O,230Q1=NH2Cp,H2,130T1=382494.8KJQ2=NH2Cp,H2,180T2=536813.7KJQ-氫氣進入汽化器帶入的熱量，KJ；1Q-氫氣出汽化器事走的熱量，KJ；2Q-230的水蒸汽進入汽化器帶入的熱量，KJ；5Q-230的飽和水出汽化器帶走的熱量，KJ；6T-氫氣進入汽化器的溫度，

37、130；1T-氫氣出汽化器的溫度，1802要求Q3,Q4首先要判斷甲苯汽化的溫度點參考化學工業(yè)出版的化學工程手冊_化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中的kirchhoff法：h(11)（3-8）lnPvprTbrhTlnP(1T)（3-9）brcbrvprP式中PvpPcTTbbrTcP-在T溫度下的蒸汽壓，mmHg；vp16/54T-常壓下的沸點，K；bT-臨界溫度，K；cP-臨界壓力，atmc通過kirchhoff法判斷，甲苯在150汽化，甲苯放出的熱量通過設(shè)定下面的過程圖（3-4）來求?。杭妆?50(l)H2甲苯150(g)H1H3H4甲苯130(l)甲苯180(g)圖3-4查1980年化學工業(yè)出版的化工工藝

38、設(shè)計手冊第一篇，上冊得以下數(shù)據(jù)：Hv,甲苯,150=80kalkg=33.0KJkgCp,甲苯,130,l=0.52kcalkgCp,甲苯,150,l=0.54kcalkgCp,甲苯,150,g=35.5kcalkg=0.149KJkmolCp,甲苯,180,g=36kcalkg=0.151KJkmol由圖中可知：H=H+H+H4123（3-10）H=C1p,甲苯,150,lT+C2p,甲苯,130,lT=5.53kJkmol1H=H2v,甲苯,150=33.0kJkmolH=C3p,甲苯,180,gT+C3p,甲苯,150,gT=4.83kJkmol2H=H+H+H=43.36kJkmol4

39、123由熱平衡式變換得：QQ=Q-Q+QQ564321（3-11）即：NHH2Or,H2O,230=Neqoac(,甲苯)H+QQ421（3-12）N-汽化器中用來預(yù)熱的蒸汽的量，kmol；H2ON-在汽化器中汽化的甲苯的量，kmol；甲苯2代入數(shù)據(jù)算得：NHO=5.88kmol17/543.3.3反應(yīng)器熱量衡算能量衡算示意圖(3-5)：混合氣180H2O80(l)反應(yīng)器加氫反應(yīng)氣200H2O179(g)圖3-5首先：混合氣180混合氣200查1980年化學工業(yè)出版的化工工藝設(shè)計手冊第一篇，上冊得以下數(shù)據(jù)：Cp,Cp,Cp,Cp,Cp,Cp,甲苯,200,g=39kcalkg甲苯,180,g=

40、36kcalkg氫氣,200=3.54kcalkg氫氣,180=3.51kcalkg氮氣,200=0.254kcalkg氮氣,180=0.251kcalkgeqoac(,1)=甲苯吸熱:HCp,甲苯,200,gTC2p,甲苯,180,gT1氫氣吸熱：Heqoac(,2)=Cp,氫氣,200TC2p,氫氣,180T1氮氣吸熱：Heqoac(,3)=Cp,氮氣,200TC2p,氮氣,180T1T1-混合氣進入反應(yīng)器前的溫度，180T2-混合氣進入反應(yīng)器后的溫度，200混合氣吸熱總量：Q=Neqoac(,甲苯)H+N1eqoac(,氫氣)H+N2eqoac(,氮氣)H3（3-13）代入數(shù)據(jù)得：Q=3

41、.315104kJ來自外界預(yù)熱蒸汽所需的量如圖（3-6）所示：18/54H2O230(g)H2H2O100(g)H1H3圖3-6H2O179(l)H4H2O100(l)查得：Cp,H2O,g=37.207KJkmolCp,H2O,100,l=75.88KJkmolCp,H2O,179,l=76.356KJkmolH=C2p,H2O,g(T-T)21H=H3vap=40.36KJmolH=1/2(C4p,H2O,100,l+Cp,H2O,179,l)(TT)（3-14）32H=H+H-H1234代入數(shù)據(jù)算得：H=60.02KJmol1預(yù)熱蒸汽所放出的熱量等于混合氣吸收的熱量即Q=N蒸汽H1N蒸汽

42、-反應(yīng)器中用來預(yù)熱的蒸汽的量，kmol；Q-混合氣由180變?yōu)?00時所要吸收的熱量，KJ。代入數(shù)據(jù)算得N蒸汽=8.425kmol反應(yīng)熱：aAbBlLmM（3-15）標準摩爾反應(yīng)焓：rHm(T)lrHL(T)mrHM(T)arHA(T)brHB(T)（3-16）rHmfHm(甲基環(huán)己烷，g)fHm(甲苯，g)反應(yīng)過程的焓值可用圖（3-7）示意（3-17）19/54CH3(25,l)H13H2(25,g)HCH3(25,l)H53H2(25,g)CH3CH3(25,g)(25,g)H2H4CH3H3CH3(200,g)3H2(200,g)(200,g)圖3-7H=eqoac(,-)H1eqoac

43、(,-)H2eqoac(,+)H3eqoac(,+)H4eqoac(,-)H5（3-18）eqoac(,H)H=rm=240.29KJmolH1=eqoac(,H)vap,25=37.647KJmolH=C2p,甲苯,200,gTC2p,甲苯,25,gT1H=C4p,甲環(huán),200,gTC2p,甲環(huán),25,gT1H=35.383KJmol5T1-25T2-200算得：Heqoac(,3)=294.363KJmol反應(yīng)總放熱：Q放=Neqoac(,甲苯)H3=1.2399106KJ付產(chǎn)蒸汽的量：水的焓值如下圖（3-8）所示：H2O,80(l)H3H2O,179(g)eqoac(,H)1eqoac(

44、,H)2H2O,179(l)圖3-8eqoac(,H)3=eqoac(,H)1eqoac(,+)H2(3-19)20/54查得：CCp,H2O,80,1=1.002kcalkgp,H2O,179,1=1.055kcalkgrH481.6kcalkgH1(C12p,H2O,80,1Cp,H2O,179,1)(3-20)H=rH2)(179=481.6kcalkgT-由80到179的溫度差=計算得：H44.63KJmol3又反應(yīng)放出的熱量全部用來付產(chǎn)蒸汽即Q放=Neqoac(,熱水)H3Q-反應(yīng)放出總的熱量，KJ；放N熱水-付產(chǎn)蒸汽的量，kmol。N熱水=27.78kmolws=500.04kg/

45、h3.3.4換熱器的熱量衡算熱量衡算示意圖(3-9)：加氫反應(yīng)氣氫Q2氣25冷凝器加氫反應(yīng)氣TQ1，200氫Q4氣Q3，T圖3-9在換熱器中，反應(yīng)氣中的甲基環(huán)已烷有部份冷凝，但是考慮到其相對量很小，所以計算中忽略。查高等教育出版的化工過程的物料衡算和能量衡算李應(yīng)麟尹其光編21/54得以下數(shù)據(jù):化合物的熱熔：Cp(Jmol)abTcT2dT3（3-21）化合物ab102c105d109H228.840.007650.3288-0.8698N229.000.21990.5723-2.871甲基環(huán)已烷121.356.53-37.72100.8熱平衡式：QQQQ4213QQN42H2Cp,H2dTNN

46、2Cp,N2dT（3-22）H2QQNC13p,H2dTNN2Cp,N2dTN甲環(huán)Cp,甲環(huán)dT（3-23）N-新鮮進氣中氫氣的物質(zhì)的量，kmol；H2NN2-新鮮進氣中氮氣的物質(zhì)的量，kmol；NH2-加氫反應(yīng)氣中氫氣的物質(zhì)的量，kmol；NN2-加氫反應(yīng)氣中氮氣的物質(zhì)的量，kmol；N甲環(huán)-加氫反應(yīng)氣中甲基環(huán)已烷的物質(zhì)的量，kmol；33冷凝器H2O（l）H，N2（g）dT-指溫度由25上升到T；dT-指溫度由200下降到T代入數(shù)據(jù)可算出：T=1303.3.5冷凝器的能量衡算冷凝器能量衡算示意圖見圖（3-10）：甲基環(huán)己烷（g）H2，N2（g）130130H2O（l）40甲基環(huán)己烷（l）2

47、454522/54圖3-10kirchhoff法：h(11)lnPvprTbrhTlnP(1T)brcbrvprP式中PvpPcTTbbrTcPvp-在T溫度下的蒸汽壓，mmHg;Tb-常壓下的沸點，K;Tc-臨界溫度，K;Pc-臨界壓力，atm查1980年化學工業(yè)出版的化工工藝設(shè)計手冊第一篇，上冊知甲基環(huán)已烷的關(guān)物性常數(shù)：Tb=374.1KTc=572.1KPc=34.3atm進一步算出：Pvp=7.02atmPvpr=0.205Tbr=0.654hTlnP(1T)=6.68brcbrh(11),由以上數(shù)據(jù)可得：lnPvprTbrT=461.4K=188.25即甲基環(huán)已烷在7.02atm下的

48、汽化溫度為188.25，反過來在同樣的條件下，溫度下也會液化。又eqoac(,H)r(甲環(huán)，374.1K)=31.248KJ/mol由蒸發(fā)潛熱與溫度的關(guān)系：HV2HV1(1Tr2)(1T)0.38（3-24）r1HV1-正常沸點下蒸發(fā)潛熱，KJ/mol；HV2-T2溫度下蒸發(fā)潛熱，KJ/mol；TTTr1bcTTTr22c23/54（3-25）（3-26）由T2=461.4K代入可得：HV2=24.88KJ/mol甲基環(huán)已烷冷凝放熱過程示意見下圖（3-11）：甲苯130（g）甲苯42（l）甲苯188（g）甲苯188（l）圖3-11H1=H2+H3+H4(3-27)查1980年化學工業(yè)出版的化工

49、工藝設(shè)計手冊第一篇，上冊得以下數(shù)據(jù)：Cp,甲環(huán),130,g=45kcalkgCp,甲環(huán),180,g=51kcalkgH=C2p,甲環(huán),180,gT+C2p,甲環(huán),180,gT1H=24.88KJmol3H=C4p,甲環(huán)dTT-1301T-1802dT-指溫度由180下降到42代入得：H=53.69KJ/mol1甲基環(huán)已烷冷卻放熱：Q=N1甲環(huán)H=2.26105KJ1不凝氣放熱:Cp,H2,130=30.24KJkmolCp,H2,42=29.4KJkmolCp,N2,130=0.255KJkmol24/54Cp,N2,42=0.250KJkmol氫氣：HC2p,H2,130T2Cp,H2,42

50、T1QN2H2H2氮氣：HC3p,N2,130T2Cp,N2,42T1QN3N2H3T-451T2-130代入數(shù)據(jù)得：Q2=3.42103KJQ3=2.78103KJ此過程共放熱：Q=Q1+Q2+Q3=286.2103KJ循環(huán)水吸熱：QNH2OCp(H2O,l)T(3-28)T-循環(huán)冷卻水進出水溫度差，由Q=Q得NH2O=450.96kmol故循環(huán)冷卻水的質(zhì)量流量為：8117.2kg/h25/54第四章主要設(shè)備的工藝計算本設(shè)計中我們就工藝過程中主要設(shè)備進行工藝計算，下面就選反應(yīng)器、換熱器來進行計算。4.1反應(yīng)器4.1.1催化劑的體積空速：0.6h-1,以1小時為基準；甲苯：4.212kmol/

51、h；W=4.21292.1kg/hs=387.925kg/h；V=290.944kg/h866.5kg/ms=0.336m3/h；(注：這里甲苯密度為866.5kg/m3)催化劑體積：V=0.336m3/0.6=0.56m3；4.1.2管子總體積由于催化劑未填滿管道，取填充率為90%，管子體積為：V=0.56/90%=0.622m34.1.3核算管子的根數(shù)參照化工工藝手冊常用設(shè)備系列選用323.5mm的碳鋼管其內(nèi)徑為：d=32-3.52=25mmi由一般的經(jīng)驗，立式反應(yīng)器取l=5000mm每根管子的體積為：R2L3.14(252103)25=0.00245m3又VnR2Ln=0.622/0.0

52、0245=254根由于工業(yè)上的估算誤差，我們?nèi)=255根4.1.4核算反應(yīng)器的公稱直徑DN外管管口面積為：26/54S=0.205m2由于開孔率為3540%,取開孔率為38%則反應(yīng)器的截面積:S=S/0.38=0.539m2器S器R2Nd=828mm器查化工工藝手冊表23-3結(jié)合加工原則取DN=850mm4.2換熱器4.2.1總能量的計算由能量衡算過程可知，換熱器的總的能量負荷為45613.92KJ/h.4.2.2總傳熱系數(shù)K的計算因為換熱器設(shè)備在設(shè)計中是比較成熟的，一些參數(shù)可以不要再算，所以這里就參照資料直接選總傳熱系數(shù)K值.參照同類型設(shè)備，經(jīng)實際工業(yè)校核，取總傳熱系數(shù)K10kalm2h4

53、.2.3求取tmt(tt)ln(tt)(4-1)m1212200130130eqoac(,1)=teqoac(,70)t=1052eqoac(,m)=求得t864.2.4計算總傳熱面積由Q=Keqoac(,A)t(4-2)m得A=Q/eqoac(,K)t(4-3)m代入數(shù)據(jù)得：A=12.628m24.2.5核算管子規(guī)格2527/54其內(nèi)徑為：d=19-22=15mm由于氣體中含有不凝氣體，且壓力較高，取其流速=20m/s,物料衡算中可知，Vs=0.0044m3/sd4Vs(4-4)算出d=16.74mm參照化工工藝手冊常用設(shè)備系列選用192mm的碳鋼管i4.2.6求取管子根數(shù)NAld(4-5)

54、T由一般的經(jīng)驗，立式換熱器取l=3000mm管子單程排列，管程數(shù)為1，NT=12.628/（153000）=89.4取NT=904.2.7求算管心距管子的排列為正三角形，管心距的X圍為1.25-1.5d,d-管外徑Pt=1.2519=23.75mm參照設(shè)備標準，圓整取Pt=25mm4.2.8核算換熱器的公稱直徑DN由化工工藝手冊圖2-28的公式DsPt3(6912N3d)12(4-6)To=160.6mm查化工工藝手冊表23-3結(jié)合加工原則取Ds=200mm4.2.9折流板數(shù)折流板采用弓形，缺口高度為直徑的30%，折流板間距最小為殼體直徑的1/31/2即83.3mm125mm28/54考慮到氣

55、體流速快，傳熱系數(shù)小；故采用增加折流板數(shù)，減小板間距的辦法；取折流板間距為50mm4.2.10膨脹節(jié)由于換熱器所要受的壓力比較大，而設(shè)備的取材采用了常用設(shè)備系列，參照化工工藝手冊常用設(shè)備系列，這里要設(shè)置一個膨脹節(jié)。反應(yīng)器、換熱器明細詳見附圖3，設(shè)備數(shù)據(jù)表。29/54第五章經(jīng)濟技術(shù)指標5.1過程的總概算整個生產(chǎn)過程與經(jīng)濟效益緊密相聯(lián)，所以過程的概算就顯得非常重要，這里只做了全過程的總概算，其它的略。主要技術(shù)經(jīng)濟指標如表（5-1）：表5-1主要技術(shù)經(jīng)濟指標序號一1234二56789101112三13項目原材料甲苯氫氣（93%）催化劑包裝桶公用物料蒸汽（1.1MPa）軟水循環(huán)水新鮮水氮氣儀表空氣裝置

56、空氣電投資總計概算投資單位t/tNm3/tkg個/tt/tt/tt/tt/tNm3/tNm3/tNm3/tKWh/t萬元消耗1.008323806.70.81.38.60.528239273.76備注一次填充間斷用間斷用間斷用5.2設(shè)計中采用的主要的技術(shù)標準規(guī)X石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)XGB50160-92(1999年版)建筑設(shè)計防火規(guī)XGBJ16-87(2001年版)化工企業(yè)爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力設(shè)計規(guī)程HG/T20687-1989石油化工工藝裝置設(shè)備布置設(shè)計通則SH3011-2000石油化工管道布置設(shè)計通則SH3012-2000石油化工企業(yè)職業(yè)安全衛(wèi)生設(shè)計規(guī)XSH3047-1993石油化工企

57、業(yè)環(huán)境保護設(shè)計規(guī)XSH3012-2000建筑抗震設(shè)計規(guī)XGB50011-2001這里的標準時使用了工業(yè)中的技術(shù)標準規(guī)X。30/54這里需要說明一點的是，因為我們的畢業(yè)論文設(shè)計只是整個工藝設(shè)計中的一個部分，所以在設(shè)計中有很多地方進行了省略與簡潔，以及還有好多東西是套用了工程設(shè)計中的現(xiàn)成的東西。為此，我對省略或是套用的地方進行注釋，如果沒有注釋的地方還請原諒。31/54第六章環(huán)境保護與安全措施在工業(yè)生產(chǎn)中的廢氣、廢水、廢渣，通稱為三廢。“工業(yè)三廢”中含有多種有毒、有害物質(zhì)，若不經(jīng)妥善處理，如未達到規(guī)定的排放標準而排放到環(huán)境（大氣、水域、土壤）中，超過環(huán)境自凈能力的容許量，就對環(huán)境產(chǎn)生了污染，破壞生

58、態(tài)平衡和自然資源，影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民健康，污染物在環(huán)境中發(fā)生物理的和化學的變化后就又產(chǎn)生了新的物質(zhì)。好多都是對人的健康有危害的。這些物質(zhì)通過不同的途徑（呼吸道、消化道、皮膚）進入人的體內(nèi)，有的直接產(chǎn)生危害，有的還有蓄積作用，會更加嚴重的危害人的健康。不同物質(zhì)會有不同影響。而化工生產(chǎn)是三廢污染最為嚴重的部門之一。在我國三廢治理和環(huán)境保護已納入法治軌道，國家規(guī)定了各種有害物質(zhì)的排放標準，任何企業(yè)都必須達標排放，否則將是XX的。對于新建廠或新開發(fā)的項目，在開始進行生產(chǎn)方法和流程設(shè)計中，就必須考慮過程中產(chǎn)生的三廢來源和采取的防治措施。盡量做到原材料的綜合利用，變廢為寶，減少廢物的排放。如果是工藝上不

59、成熟，工藝路線不合理，污染問題不能解決，則是不能建廠的?？梢赃@樣說，一個新項目能否建設(shè)，決定原料、產(chǎn)品銷售和是否有污染三個要素。而項目的審批往往是把污染問題作為首要問題。三廢成了制約因素。當然化工生產(chǎn)中產(chǎn)生的“三廢”，有時是很難避免的，通常因為反應(yīng)復(fù)雜，很難達到100%的轉(zhuǎn)化，且有副反應(yīng)產(chǎn)生。有害物質(zhì)的分離，有時也很難以達到預(yù)期的目的。因此對當前一時不能消除三廢的生產(chǎn)過程，就應(yīng)對三廢采取各種技術(shù)措施，進行綜合治理，在排放之前，要達到環(huán)保部門允許的標準。本設(shè)計生產(chǎn)過程中只有蒸汽和循環(huán)冷卻水在主過程中循環(huán)利用，所以基本沒有廢水產(chǎn)生；另外本套裝置中加熱的熱源主要是蒸汽，沒有采用煤、油等燃料，在一定程

60、度上減少了塵霧、廢渣等的污染；在進行生產(chǎn)時V-103（尾氣緩沖罐）放出的尾氣中含有不凝氣、C1C5的烷烴、少量的甲苯及甲基環(huán)己烷，所以從V-103出來的氣體要去瓦斯系統(tǒng)進行處理，V-105（氫氣緩沖罐）的安全閥要求有一定的位高，排出的氣體要遠離火源。由于生產(chǎn)過程是在高壓下進行的，且原料甲苯和產(chǎn)品甲基環(huán)已烷的危規(guī)號較高，所以要求所有裝置的密封性較好，嚴防泄漏。32/54第七章結(jié)語化工設(shè)計是根據(jù)一個化學反應(yīng)或過程設(shè)計出一個生產(chǎn)流程，并研究流程的合理性、先進性、可靠性和經(jīng)濟可行性，再根據(jù)工藝流程以及條件選擇合適的生產(chǎn)設(shè)備、管道及儀表等，進行合理的工廠布局設(shè)計以滿足生產(chǎn)的需要，最終使工廠建成投產(chǎn)?；?/p>