富馬酸二甲酯合成工藝設(shè)計

#根據(jù)公式其中物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)Pi:物料的密度mi:物料的質(zhì)量M：總的物料質(zhì)量M=m1+m2+m3=86.77+47.87+7.81=142.45kgl/pm割倫=86.77/(142.45X1.59)+47.87/(142.45X0.79)+7.81/(142.45X1.84)=0.8383Pm=1/0.8383=1.193g/cm3=1.193Kg/L物質(zhì)的總體積為：M/Pm=142.45/1.193=119.4L3．反應(yīng)釜的計算和選型（1）確定筒體和封頭型式從該反應(yīng)的反應(yīng)條件和反應(yīng)現(xiàn)象可以得知它是屬于帶攪拌的低壓反應(yīng)釜類型，根據(jù)慣例，選擇圓柱形筒體和橢圓形封頭。（2）確定筒體和封頭直徑反應(yīng)物料先為液-固相類型，后為液-液相類型，查表可得出，H/D為1-1.3。i該反應(yīng)的狀態(tài)為無泡沫和無沸騰情況，黏度也不大，故可取裝料系數(shù)耳=0.8。反應(yīng)釜總體積為119.4L,則反應(yīng)釜的容積為119.4/0.8=149.25L,取反應(yīng)釜容積為250L即0.25m3，,考慮到容器不大，可取反應(yīng)釜直徑估算：D=[4V/（nXH/D）]1/3ii=[4X0.25/（3.14X1.2）]1/3=0.643m圓整至公稱直徑標(biāo)準(zhǔn)系列，取D=600mm。封頭取相同內(nèi)經(jīng)，其曲面高度由i查表的h=150mm，直邊高度h，查表可取25mm。12（3）確定筒體高度當(dāng)D=600mm，h=25mm時，從表查得橢圓形封頭的容積V=0.0352nt,在計i2h算得筒體每一米高的容積V=0.2826m3/m，則筒體高估算為：

H=（V-V）/V=（0.25-0.0352）/0.2826=0.76mh1取H為0.7m,于是H/D=1.2i4）確定夾套直徑查表得：D二D+50=600+50=650mmii夾套頭也采用橢圓形,并與夾套筒體取相同直徑。5）確定夾套高度夾套筒體的高度估算：H=(nV—V)/V=(0.8X0.25-0.0352)/0.2826=0.5832mih1取H為600mm。i4.離心泵的選型p原料液=0.79p原料液=0.79g/cm3設(shè)原料液在管路流速為0.2m/s,操作過程中，半小時進(jìn)料完畢。4Vs兀u443.34x10-5=0.015m兀x0.2進(jìn)料的體積流量4Vs兀u443.34x10-5=0.015m兀x0.2d=管子內(nèi)經(jīng)所以選用25X4mm管實際流速0.18m/s，相對粗糙度0.003375，粘度0.000017。Re=如=25x°18x790=203143

卩1000x0.0000175查得摩察系數(shù)0.027，取管長L=8m在泵和反應(yīng)器入口列伯努利方程：Pu2Pu2Z+—+-+H=Z+—+—+H1Pg2ge2Pg2g以儲罐為基準(zhǔn)面則：Z=0，Z=0，P=101.325kPa，P=160kPa，u=u121212管路中有兩個標(biāo)準(zhǔn)彎頭2m,一個角式截止閥6m。8+6+20.22Hf=0.027xx=0.059m則流體摩擦阻力揚程損失0?015x9?82”P2-P1”160-101.325“He=+H=x103+0.059=7.64m那么：Pgf790x9.8查得型號為ISW100-100的泵的揚程為11m,流量為62.6m3/h,能滿足要求,故選此泵。5．換熱器的選型換熱器有多種形式，但是大致又能分為兩類：一類為管式換熱器，包括固定管板式換熱器、浮頭式換熱器、U型管式換熱器、填料函式換熱器、釜式換熱器、沉浸式蛇管換熱器、噴淋式蛇管換熱器、套管式換熱器、翅片管式換熱器；另一類為板式換熱器，包括平板式換熱器、螺旋板式換熱器、板殼式換熱器。由于反應(yīng)體系溫度不大，所以選擇固定管板式換熱器。因為其造價低，可以減少投資成本。七.車間布置設(shè)計1．反應(yīng)釜的布置釜式反應(yīng)器一般用掛耳支承在建（構(gòu)）筑物上或操作臺的梁上;對于體積大、質(zhì)量大或振動大的設(shè)備，要用支腳直接支承在地面或樓板上。兩臺以上相同的反應(yīng)器應(yīng)盡可能排成一直線。反應(yīng)器之間的距離，根據(jù)設(shè)備的大小、附屬設(shè)備和管道具體情況而定。管道閥門應(yīng)盡可能集中布置在反應(yīng)器一側(cè)，以便操作。本文采用間歇式操作，間歇操作的釜式反應(yīng)器布置時要考慮便于加料和出料。液體物料通常是經(jīng)高位槽計量后靠壓差加入釜中;固體物料大多是用吊車從人孔或加料口加入釜內(nèi)，因此，人孔或加料口離地面、樓面或操作平臺面的高度以800為宜。2．泵的布置泵應(yīng)盡量靠近供料設(shè)備以保證良好的吸人條件。它們常集中布置在室外、建筑物底層或泵房。小功率的泵（7kW以下）布置在樓面或框架上。室外布置的泵一般在路旁或管廊下排成一行或二行，電機端對齊排在中心通道兩側(cè)，吸人與排出端對著工藝罐。是泵在管廊內(nèi)（泵房內(nèi)）的排列方式。泵的排列次序由相關(guān)的設(shè)備與管道的布置所決定。管廊或建筑物的跨度A由泵的長度和它們奉身的要求所決定°A=6?7m時，可布置一排泵加3m寬的通道;A=10m左右時，可布置兩排泵（泵短，A可以減小）。管廊的柱間距月可按泵的布置需要調(diào)整，泵出口管位置b要按泵標(biāo)注。電機端要對齊，吸人端對著吸人罐使吸入管短而直，泵的中心線在管廊柱間均勻排列。泵的周圍要留有空間和通道以便安裝閥門和管道，控制閥布置在靠近地面或柱子附近，并固定在柱子上。3．換熱器的布置換熱器的熱量平衡由于涉及到傳熱效果，換熱面積、流動溫差、流動強度等一系列問題，因此，換熱器在運行過程中由于熱量積累、局部過熱、流體結(jié)焦或氣化而引起的事故比較多?；S中使用最多的是列管換熱器和再沸器，其布置原理也適用于其他形式的換熱器。設(shè)備布置的主要任務(wù)是將換熱器布置在適當(dāng)?shù)奈恢?，確定支座、安裝結(jié)構(gòu)和管口方位等。必要時在不影響工藝要求的前提下調(diào)整原換熱器的尺寸及安裝方式（立式或臥式）。換熱器的布置原則是順應(yīng)流程和縮小管道長度，其位置取決于它密切聯(lián)系的設(shè)備布置。塔的再沸器及冷凝器因與塔以大口徑的管道連接，故應(yīng)采取近塔布置，通常將它們布置在塔的兩側(cè)。熱虹吸式再沸器直接固定在塔上，還要靠近回流罐和回流泵。自容器（或塔底）經(jīng)換熱器抽出液體時，換熱器要靠近容器（或塔底），使泵的吸人管道最短，以改善吸入條件。八．環(huán)境保護(hù)與安全措施1．環(huán)境保護(hù)（一）“三廢”的來源生產(chǎn)過程中工業(yè)廢水的主要來源水洗產(chǎn)生的廢水；反應(yīng)生成的廢液以及催化劑硫酸、剩下的順丁烯二酸和甲醇容劑。（二）治理方法目前，各部門對三廢的治理都極為關(guān)注。作為防腐劑的新品種富馬酸二甲酯，一定要解決生產(chǎn)中產(chǎn)生的污染，這樣才能得到廣泛的生產(chǎn)和應(yīng)用。富馬酸二甲酯具有較強的刺激性，對人畜有較大的危害，所以在使用過程中要注意保護(hù)自身的安全，針對生產(chǎn)富馬酸二甲酯過程中出現(xiàn)的污染，我們定制了以下治理方法：一、把最終的濾液減壓精餾，分離甲醇和水，達(dá)到循環(huán)利用的目的，既能減少污染程度，又能提高經(jīng)濟效益。二、把重結(jié)晶的廢液再重新處理，提取甲醇，既環(huán)保又經(jīng)濟。2．安全措施（1）甲醇及防護(hù)甲醇對中樞神經(jīng)系統(tǒng)有麻醉作用；對視神經(jīng)和視網(wǎng)膜有特殊選擇作用，引起病變；可致代射性酸中毒。短時大量吸入出現(xiàn)輕度眼上呼吸道刺激癥狀（口服有胃腸道刺激癥狀）；經(jīng)一段時間潛伏期后出現(xiàn)頭痛、頭暈、乏力、眩暈、酒醉感、意識朦朧、譫妄，甚至昏迷。視神經(jīng)及視網(wǎng)膜病變，可有視物模糊、復(fù)視等，重者失明。代謝性酸中毒時出現(xiàn)二氧化碳結(jié)合力下降、呼吸加速等。神經(jīng)衰弱綜合征，植物神經(jīng)功能失調(diào)，粘膜刺激，視力減退等。皮膚出現(xiàn)脫脂、皮炎等。密閉操作，加強通風(fēng)。儲存于陰涼、通風(fēng)的庫房。遠(yuǎn)離火種、熱源。庫溫不宜超過30°C。保持容器密封。應(yīng)與氧化劑、酸類、堿金屬等分開存放，切忌混儲。采用防爆型照明、通風(fēng)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。（2）硫酸的毒性與防護(hù)硫酸對皮膚、粘膜等組織有強烈的刺激和腐蝕作用。對眼睛可引起結(jié)膜炎、水腫、角膜混濁，以致失明；引起呼吸道刺激癥狀，重者發(fā)生呼吸困難和肺水腫；高濃度引起喉痙攣或聲門水腫而死亡?？诜笠鹣赖臒齻灾翝冃纬伞?yán)重者可能有胃穿孔、腹膜炎、喉痙攣和聲門水腫、腎損害、休克等。慢性影響有牙齒酸蝕癥、慢性支氣管炎、肺氣腫和肺硬化。儲存于陰涼、通風(fēng)的庫房。庫溫不超過35C，相對濕度不超過85%。保持容器密封。應(yīng)與易（可）燃物、還原劑、堿類、堿金屬、食用化學(xué)品分開存放，切忌混儲。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。（3）富馬酸二甲酯的毒性與防護(hù)DMF會導(dǎo)致健康損害。根據(jù)臨床試驗，DMF可經(jīng)食道吸入對人體腸道、內(nèi)臟產(chǎn)生腐蝕性損害；并且當(dāng)該物質(zhì)接觸到皮膚后，會引發(fā)接觸性皮炎痛楚，包括發(fā)癢、刺激、發(fā)紅和灼傷；對人類的身體健康造成了極大的危害。因此,DMF的存在成為一種嚴(yán)重威脅。儲存于陰涼、通風(fēng)、防水、防潮的庫房。操作時，操作人員應(yīng)戴好手套，以防止沾染到富馬酸二甲酯。九.設(shè)計體會通過約三星期的奮斗過程，我完成了年產(chǎn)200噸的富馬酸二甲酯的綜合設(shè)計，工藝設(shè)計其實涵蓋了很多內(nèi)容，是整個工程設(shè)計的龍頭。物料衡算，熱量衡算，時間平衡等是必須清楚的。尤其的熱量衡算，也包括反應(yīng)熱的計算。如果反應(yīng)熱不會計算，那是很可怕的。本次綜合設(shè)計讓我開闊了視野，進(jìn)一步了解了實際生產(chǎn)的知識和需求，這為即將參與社會工作的我提供了一個很好的平臺。通過使用網(wǎng)絡(luò)和圖書館的資源，讓我更加懂得信息的重要性；通過不斷的思考和斟酌，讓我更加獨立自主；通過理論與實際的結(jié)合，讓我很好地把知識學(xué)以致用。、在這次設(shè)計中，遇到了不少的困難。它所涉及的知識是全面的，包括化工原理、物理化學(xué)、化工設(shè)計、化學(xué)反應(yīng)工程、化工工藝制圖等。它并不是靠單方面知識完成的，也不是各方面知識的簡單加和，而是運用多方面知識的協(xié)同作用。設(shè)計對我所起的啟示很重大。在本次設(shè)計中，我清楚認(rèn)識到自身知識的不夠和對實際生產(chǎn)了解的缺乏，今后我一定要從各方面著手來增長見識和閱歷，彌補自己的不足，不斷適應(yīng)社會發(fā)展的需要。十．設(shè)計結(jié)果一覽表物料衡算表：進(jìn)料出料名稱Kg/h名稱Kg/h1順丁烯二酸86.77順丁烯二酸19.62甲醇47.87甲醇10.81

3硫酸7.81硫酸7.814————水20.855————DMF83.35合計142.45合計142.42熱量衡算表：名稱進(jìn)料帶入熱量KJ反應(yīng)熱KJ出料帶出熱量KJ順丁烯二酸77611.43——20765甲醇35395.65——6047硫酸3292.98——4174水——