【畢業(yè)設(shè)計(jì)】3000ta烏洛托品車間工藝初步設(shè)計(jì)

1第2章烏洛托品的概況 22.1烏洛托品的性質(zhì) 22.2烏洛托品的生產(chǎn)工藝與行業(yè)現(xiàn)狀 32.3工藝設(shè)計(jì)思想 32.4工藝設(shè)計(jì)任務(wù)書 4第3章工藝流程設(shè)計(jì)與工藝流程 63.1合成路線 3.2工藝設(shè)計(jì) 3.3工藝流程圖 64.1物料衡算依據(jù) 64.2部分生產(chǎn)原料的性質(zhì) 74.3物料衡算 74.3.1反應(yīng)崗位 74.3.2濃縮崗位 84.3.3結(jié)晶、離心崗位 94.3.4干燥崗位 5.1熱量衡算目的 5.2熱量衡算依據(jù) 5.3熱量衡算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的計(jì)算和查取 5.3.1比熱容的計(jì)算 5.3.2狀態(tài)熱的計(jì)算 5.3.3化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算 5.4熱量衡算 5.4.1反應(yīng)過程的熱量衡算 5.4.2濃縮過程的熱量衡算 5.4.3結(jié)晶、離心過程的熱量衡算 5.4.5產(chǎn)品干燥崗位的熱量衡算 第6章設(shè)備選型與計(jì)算 6.1理論依據(jù) 6.2主要設(shè)備的選型與計(jì)算 26(1)加成反應(yīng)釜 (2)蒸發(fā)罐 (3)烏洛托品貯罐 (4)離心機(jī) (5)干燥器 7.1設(shè)計(jì)依據(jù) 7.1.1常用的設(shè)計(jì)規(guī)范和規(guī)定 7.1.2基礎(chǔ)資料 7.2車間布置 7.2.1廠房布置 第8章工藝存在問題與建議 參考文獻(xiàn) 附錄一生產(chǎn)原料及中間體性質(zhì) 附錄二生產(chǎn)投料量 附錄三設(shè)備一覽表 附錄四加成反應(yīng)工藝流程圖 附錄五加成反應(yīng)設(shè)備布局圖 3000t/a烏洛托品車間工藝初步設(shè)計(jì)胺，主要用作樹脂和塑料的固化劑、氨基塑料的催化劑和發(fā)泡劑、橡膠硫化的促進(jìn)劑、紡織品的防縮劑等。六亞甲基四胺是有機(jī)合成的原料，在醫(yī)藥工業(yè)中用來生產(chǎn)氯霉素。六亞甲基四胺可用作泌尿系統(tǒng)的消毒劑，對革蘭氏陰性細(xì)菌有效。其20%的溶液可用于治療腋臭、汗腳、體癬等。它與氫氧化鈉和苯酚鈉混合，可做防毒面具中的光氣吸收劑。并用于制造農(nóng)藥殺蟲劑。六亞甲基四胺與發(fā)煙硝酸作用，可制得爆炸性極強(qiáng)的旋風(fēng)炸藥，簡稱RDX。六亞甲基四胺還可作為測定鉍、銦、錳、鈷、釷、鉑、鋰、銅、鈾、鈹、碲、溴化物、碘化物等的試劑和色譜分析試劑等。本設(shè)計(jì)所采用的工藝路線為：由甲醛和氨縮合制得。將甲醛溶液置于反應(yīng)器中，通氨，在堿性溶液中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度保持在50-70℃,料液經(jīng)冷卻進(jìn)入液膜真空蒸發(fā)器，于60-80℃下蒸發(fā)，使其濃度從24%提高到38%-42%,然后將反應(yīng)液過濾，經(jīng)真空蒸發(fā)結(jié)晶，干燥即得成品烏洛托品。Author:LiuWengingInstructor:ZhangXiuyun(LecturerAbstract:Thedesignfortheannualproductioncapacityoprocessdesign.Urotropineandcuringagent,catalystandamino-plasticfoam,rubberanti-shrinkingagentfortextilematerials,usedinthepharmaceuticalindustryintheproductionofchlorampgram-negativebacteria.20%ofthesolutioncabeabsorbentphosgene.Andpesticidesusedinthemanufactureofpesticides.whirlwindofexplosives,referredtobismuth,indium,manganese,cobalt,thorium,platinum,lithium,copper,uranandthenreactionsolutioniKeywords:Formaldehyde;Urotropine;Technolo-gicalroute;Process;Yiel烏洛托品，又稱六亞甲基四胺，性狀為白色結(jié)晶粉末或無色有光澤的晶體，幾乎無臭味，對皮膚有刺激作用。在空氣中燃燒為無色火焰，在263℃時(shí)升華并部分分解。六亞甲基四胺主要用作樹脂和塑料的固化劑、氨基塑料的催化劑和發(fā)泡劑、橡膠硫化的促進(jìn)劑(促進(jìn)劑H)、紡織品的防縮劑等。六亞甲基四胺是有機(jī)合成的原料，在醫(yī)藥工業(yè)中用來生產(chǎn)氯霉素。六亞甲基四胺可用作泌尿系統(tǒng)的消毒劑，其本身無抗菌作用，內(nèi)服后遇酸性尿分解產(chǎn)生甲醛而起殺菌作用，用于輕度尿路感染，對革蘭氏陰性細(xì)菌有效；其20%的溶液可用于治療腋臭、汗腳、體癬等。它與氫氧化鈉和苯酚鈉混合，可做防毒面具中的光氣吸收劑。并用于制造農(nóng)藥殺蟲劑。六亞甲基四胺與發(fā)煙硝酸作用，可制得爆炸性極強(qiáng)的旋風(fēng)炸藥，簡稱RDX。六亞甲基四胺可作為測定鉍、銦、錳、鈷、釷、鉑、鎂產(chǎn)、鋰、銅、鈾、鈹、碲、溴化物、碘化物等的試劑和色譜分析試劑等。另外，烏洛托品還是一種常用的緩蝕劑，用于減緩金屬材料的腐蝕。由此可以看出，烏洛托品在工業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)中起著非常重要的作用。本次設(shè)計(jì)按照設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，依據(jù)車間設(shè)計(jì)的基本理論，經(jīng)過大量查閱工藝文獻(xiàn)、化工工具數(shù)，經(jīng)過一步一步計(jì)算而完成，由于時(shí)間和知識水平所限，還有就是理論知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的欠缺，其中難免有很多瑕疵，希望老師能夠給予指正。設(shè)計(jì)者：劉文清2009年5月13日3000t/a烏洛托品車間工藝初步設(shè)計(jì)(1)產(chǎn)品名稱：中文名：烏洛托品俗名：四氮六甲環(huán)六胺胺仿化學(xué)名：六亞甲基四胺③分子量：140.18(3)理化性質(zhì)：熔點(diǎn)(℃):263(升華)相對密度(水=1):1.27燃燒熱(kJ/mol):239.7溶解性：溶于水、乙醇、氯仿、四氯化碳，不溶于乙醚、石油醚、芳烴(4)質(zhì)量指標(biāo)：3優(yōu)級品一級品合格品純度(.≥)水份(%.≤)灰份(%.≤)水溶液外觀澄清合格— 一重金屬(以Pb2+計(jì)，%)—一氯化物(以C廣計(jì)，‰)硫酸鹽(以SO立計(jì)，%)-2.2烏洛托品的生產(chǎn)工藝與行業(yè)現(xiàn)狀烏洛托品的研究在我國起步較晚，1956年開始工業(yè)化生產(chǎn)，1975年產(chǎn)量突破1萬t,1997年國內(nèi)有70多個(gè)生產(chǎn)廠家，裝置能力為3.5萬t/a,實(shí)際年產(chǎn)約2萬t。隨著塑料工業(yè)、橡膠工業(yè)的發(fā)展，特別是礦山開采業(yè)的發(fā)展，對烏洛托品需求量不斷增加，在“九五”末，國內(nèi)需求量達(dá)到3.5萬t/a,目前的裝置能力可滿足國內(nèi)需求。由于發(fā)達(dá)國家塑料產(chǎn)量的增長，促進(jìn)了烏洛托品的消費(fèi)，在國際市場上仍很緊俏，是一種很好的出口創(chuàng)匯產(chǎn)品。為了使我國在烏洛托品的國際市場上占有一定地位，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步對現(xiàn)有裝置進(jìn)行技術(shù)改造，提高生產(chǎn)能力，同時(shí)適當(dāng)擴(kuò)建一批先進(jìn)的生產(chǎn)裝置，提高出口能力，以便獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。2.3工藝設(shè)計(jì)思想烏洛托品的工業(yè)制造方法分為液相法和氣相法，所用原料是甲醛氣(或甲醛水溶液)、氨氣(或液氨)。所以，在合成氨廠、甲醇廠生產(chǎn)烏洛托品有原料易得、成本低的本次合成工藝設(shè)計(jì)以成熟的工藝路線為基礎(chǔ)，將合格的甲醛水溶液和氨氣送入反應(yīng)釜中，反應(yīng)熱由冷卻器移除，然后將反應(yīng)生成的烏洛托品料液引入汽化器，使部分水汽化，料液被濃縮至烏洛托品含量約為38%后送入結(jié)晶器中，烏洛托品被進(jìn)一步冷卻結(jié)品后送入離心機(jī)，在此分離出烏洛托品晶體，濕烏洛托品在干燥器中用熱風(fēng)干燥，最終收4率約為79.36%。本工藝具有技術(shù)路線成熟、技術(shù)難度小、控制簡單、操作工段少等特點(diǎn)。以中間體為原料可以在較小的投資和建廠規(guī)模的條件下，大量合成烏洛托品。2.4工藝設(shè)計(jì)任務(wù)書3000t/a烏洛托品車間工藝初步設(shè)計(jì)二、工藝條件生產(chǎn)能力：3000噸/年年工作日：300天原料：甲醛主要設(shè)備：反應(yīng)釜，原料儲罐，原料計(jì)量罐，離心機(jī)，換熱器，離心泵，干燥器等操作壓力：反應(yīng)為常壓，蒸發(fā)鍋保持-0.06Mpa以下控溫方式：反應(yīng)釜夾套換熱1、確定合成路線，設(shè)計(jì)工藝流程，繪制工藝流程圖；2、根據(jù)年生產(chǎn)任務(wù)和年工作日進(jìn)行物料衡算；3、根據(jù)年生產(chǎn)任務(wù)和年工作日進(jìn)行能量衡算；4、根據(jù)物料、能量衡算的數(shù)據(jù)及操作條件進(jìn)行設(shè)備選型及其計(jì)算；5、根據(jù)計(jì)算的有關(guān)數(shù)據(jù)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)設(shè)備布局；D:反應(yīng)釜F:儲罐E:換熱器L:離心機(jī)J:離心泵見開題報(bào)告附：計(jì)劃進(jìn)度發(fā)題：2008年4月1日3000t/a烏洛托品車間工藝初步設(shè)計(jì)設(shè)備選型及相關(guān)計(jì)算：2周第3章工藝流程設(shè)計(jì)與工藝流程3.1合成路線品品包裝燥器晶釜濾器發(fā)器應(yīng)釜甲醛水溶汽3.3工藝流程圖4.1物料衡算依據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)1、設(shè)計(jì)項(xiàng)目：3000t/a烏洛托品車間工藝初步設(shè)計(jì)2、產(chǎn)品名稱：烏洛托品3、產(chǎn)品規(guī)格：純度99.4%5、年生產(chǎn)能力：年產(chǎn)3000噸烏洛托品6、收率：79.36%基準(zhǔn)：物料衡算以天計(jì)算，物料單位為千克。4.2部分生產(chǎn)原料的性質(zhì)——物料名稱分子式分子量相對密度純度含水量雜質(zhì)含量性狀甲醛0溶液氨氣0氣體4.3物料衡算4.3.1反應(yīng)崗位(1)化學(xué)方程式：(2)投料：表4—2反應(yīng)原料用量表原料名稱規(guī)格日投料量分子量甲醛純度36.5%氨(3)計(jì)算過程：烏洛托品的理論產(chǎn)量：實(shí)際產(chǎn)量：9940kg8損失量：12525.2-9940=2585.2kg(由于收率不可能達(dá)到100%所致)純甲醛的日投料量甲醛原料的日投料量：純氨氣的日投料量氨氣原料的日投料量反應(yīng)生成的水量：總水量：甲醛原料含水量+反應(yīng)生成水量純甲醛余量：16103.83×(1-79.36%)=3323.83kg純氨氣余量6145.12×(1-79.36%)=1268.35kg4.3.2濃縮崗位反應(yīng)液濃縮蒸出氣體濃縮液蒸出氣體46941.37-26157.89=20783.48kg氨氣1039.17kg濃縮液烏洛托品9940kg水15988.71kg4.3.3結(jié)晶、離心崗位濃縮液母液濾餅濃縮液26157.89kg烏洛托品9940kg水15988.71kg水9022.97-229.18=8793.79kg烏洛托品9940×55%=5467kg母液11897.10kg烏洛托品4473kg水7194.92kg雜質(zhì)229.18kg4.3.4干燥崗位濾餅干燥水蒸氣產(chǎn)品濾餅：14260.79kg水蒸汽：8760.79kg產(chǎn)品：5500kg烏洛托品5467kg水：22.14kg第5章能量衡算5.1熱量衡算目的熱量衡算得主要目的是為了確定設(shè)備的熱負(fù)荷，根據(jù)設(shè)備熱負(fù)荷的大小、所處理物料的性質(zhì)及工藝要求再選擇傳熱面的型式、計(jì)算傳熱面積、確定設(shè)備的主要工藝尺寸。熱量衡算的主要依據(jù)是能量守恒定律，以車間物料衡算的結(jié)果為基礎(chǔ)而進(jìn)行的，所以，車間物料衡算表是進(jìn)行車間熱量衡算的首要條件。設(shè)備的熱量平衡方程式對于有傳熱要求的設(shè)備，其熱量平衡方程式為：式中Q?—物料帶入到設(shè)備的熱量kJ;Q?—加熱劑或冷卻劑傳給設(shè)備和所處理物料的熱量kJ;Q?—過程熱效應(yīng)kJ;Q?—物料離開設(shè)備所帶走的熱量kJ;Qs—加熱或冷卻設(shè)備所消耗的熱量kJ;Q?—設(shè)備向環(huán)境散失的熱量kJ。式中m—輸入(或輸出)設(shè)備的物料量kg;Cp—物料的平均比熱容kJ/kg·℃;t—物料的溫度℃。該式的計(jì)算基準(zhǔn)是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，即0℃及1.013×10sPa為計(jì)算基準(zhǔn)。因?yàn)槲锪系谋葻崛菔菧囟鹊暮瘮?shù)，上式中物料的比熱容是指進(jìn)、出口物料的定壓平均比熱容，對于進(jìn)口物料取基準(zhǔn)溫度與物料進(jìn)口溫度的平均溫度下的比熱容；對于出口物料取基準(zhǔn)溫度與物料出口溫度的平均溫度下的比熱容。對于不同物料的比熱容可查《化學(xué)工程手冊》(第1冊)或《化學(xué)工藝設(shè)計(jì)手冊》(下),若查不到，各種估算方法求出相應(yīng)溫度下的比熱(2)過程熱效應(yīng)Q3化學(xué)過程的熱效應(yīng)包括化學(xué)反應(yīng)熱與狀態(tài)變化熱。純物理過程只產(chǎn)生狀態(tài)變化熱；而對于化學(xué)反應(yīng)過程，在產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的同時(shí)，往往還伴有狀態(tài)變化熱。在熱量衡算中，過程熱效應(yīng)Q?的符號為：放熱為正；吸熱為負(fù)。根據(jù)工藝操作經(jīng)驗(yàn)，(Qs+Q?)一般為(Q?+Qs+Q?)的5%～10%,只要計(jì)算出Q?,就可以確定(Qs+Qa),從而計(jì)算出Q?。由以上計(jì)算過程得到Q?、Q?、Q?、Qs、Q?后，根據(jù)熱量平衡方程式求出設(shè)備的熱負(fù)荷Q?。Q?正值表示需對設(shè)備加熱；負(fù)值表示需冷卻。5.3熱量衡算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的計(jì)算和查取在熱量衡算中，大部分物料的物性常數(shù)可通過相關(guān)的物性常數(shù)手冊查取，如《化學(xué)工程師技術(shù)全書》(上、下冊),《化工工藝設(shè)計(jì)手冊》(第三版),《純物質(zhì)的熱化學(xué)數(shù)據(jù)手冊》(上、下冊)。當(dāng)遇到手冊中數(shù)據(jù)不全的情況時(shí)，就需通過一些公式來估算這些物性常數(shù)。在本設(shè)計(jì)中涉及的物性計(jì)算有比熱容、汽化熱、熔融熱、溶解熱、濃度變化熱效應(yīng)、燃燒熱等，以下介紹它們的計(jì)算方法。5.3.1比熱容的計(jì)算(1)氣態(tài)物質(zhì)的比熱容的計(jì)算對于壓強(qiáng)低于5×10?Pa的氣體或蒸汽均可作理想氣體處理，其定壓比熱容式中n—化合物分子中原子個(gè)數(shù)；(2)液體的比熱容的計(jì)算對于絕大多數(shù)有機(jī)化合物，其比熱容可依據(jù)《化工工藝設(shè)計(jì)手冊》(第三版)查到。先根據(jù)化合物的分子結(jié)構(gòu)，將各種基團(tuán)結(jié)構(gòu)的摩爾熱容數(shù)值加和，求出摩爾熱容，再由化合物的分子量換算成比熱容。另外，如果作為近似計(jì)算，液體的比熱容也可按照計(jì)算固體比熱容的科普定律求取，其具體計(jì)算過程見固體的比熱容計(jì)算。(3)固體的比熱容的計(jì)算固體的比熱容可應(yīng)用科普定律來計(jì)算：式中Ca—元素的原子比熱容kJ/kg·℃,其值見4—2;n—固體分子中同種原子的個(gè)數(shù)；M—化合物分子量。表5—1元素原子的比熱容元素元素液態(tài)固態(tài)液態(tài)固態(tài)碳C硫S氫H磷P硼B(yǎng)硅Si氧0其它元素氟F上述公式計(jì)算出的是20℃時(shí)的比熱容，不在20℃時(shí)各化合物的比熱容將與算出的比熱容有出入。凡高于20℃時(shí)的化合物，比熱容可根據(jù)上述公式計(jì)算所得結(jié)果再加大5.3.2狀態(tài)熱的計(jì)算狀態(tài)熱一般也稱為潛熱。它包括汽化熱、熔融熱、熔解熱等，下面分別加以論述。(1)汽化熱任何溫度、壓強(qiáng)下，化合物的汽化熱均可按下式計(jì)算：式中PR—對比壓強(qiáng)(實(shí)際壓強(qiáng)與臨界壓強(qiáng)之比值);Tg—對比溫度(實(shí)際溫度與臨界溫度之比值);Tc—臨界溫度K。液體在沸點(diǎn)下的汽化熱可按下式計(jì)算：qw=T,·(39.81gT,-0.029T,)/MkJ/kg式中Tb—液體的沸點(diǎn)K;M—液體的分子量。(2)熔融熱不同物質(zhì)的熔融熱可根據(jù)以下公式粗略求出求出，(見《化工工藝設(shè)計(jì)手冊》第三版，上冊第二篇Pss7):M—相對分子質(zhì)量無機(jī)物：5-7有機(jī)物：10-16,可取13.5(3)溶解熱5.3.3化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算為計(jì)算各種溫度下的反應(yīng)熱，規(guī)定當(dāng)反應(yīng)溫度為298K及標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí)反應(yīng)熱的數(shù)值為標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱，習(xí)慣上用△H°表示，負(fù)值表示放熱，正值表示吸熱。這與在熱量衡算中所規(guī)定的符號正好相反，為避免出錯(cuò)，現(xiàn)用符號q°r表示標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱，放熱為正，吸熱為負(fù)，則q°r=-△H°。標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱的數(shù)據(jù)可以在《化學(xué)工程手冊》(第一冊)或《化學(xué)工藝設(shè)計(jì)手冊》(下)中查到；當(dāng)缺乏數(shù)據(jù)時(shí)用標(biāo)準(zhǔn)生成熱或標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱求得。(1)用標(biāo)準(zhǔn)生成熱求q°r,其公式為q-標(biāo)準(zhǔn)生成熱kJ/mol,(2)用標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱求q°r,其公式為式中v一反應(yīng)方程中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)，反應(yīng)物為負(fù)、生成物為正；q?-標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱kJ/mol。(3)標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的計(jì)算理查德認(rèn)為：有機(jī)化合物的燃燒熱與完全燃燒該有機(jī)化合物所需的氧原子數(shù)成的氧原子數(shù)成直線關(guān)系。即：式中a、b—常數(shù)，與化合物結(jié)構(gòu)相關(guān)，其值見《化工工藝設(shè)計(jì)手冊》(上冊第二篇P?84888表21-119);X—化合物完全燃燒時(shí)所需的氧原子數(shù)(4)q;與q的換算，有蓋斯定律可得：q?—標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱熱kJ/mol;n—化合物中同種元素的原子數(shù)；q一元素的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱熱kJ/(g·atom),其數(shù)值見表-2。因反應(yīng)恒定在t℃溫度下進(jìn)行，而且反應(yīng)物及生成物在(25～t)℃范圍內(nèi)均無相變化，則q',計(jì)算公式為式中q,—標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱kJ/mol;y一反應(yīng)應(yīng)方程中各物質(zhì)的學(xué)計(jì)計(jì)量數(shù)，反應(yīng)物為負(fù)，生成物為正；Cp—反應(yīng)物或生成物在(25～t)℃范圍內(nèi)的平均比熱容kJ/kg·℃;表5—2元素標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱一覽表在靠的想燒以行兒重想將母氣重圖腺共t0下一F00X~jKD1球溉)u5.4熱量衡算5.4.1反應(yīng)過程的熱量衡算(1)甲醛原料44120.08Kg(25℃)甲醛：16103.83Kg(2)氨氣原料6145.12Kg(25℃)(3)母液50265.2Kg(60℃)甲醛3323.83Kg氨氣1268.35Kg水37678.55Kg雜質(zhì)：61.45KgQ?=ZmtCp(以0℃為基準(zhǔn))Cp的求取：(即：0℃~25℃之間的平均比熱容)A甲醛的C?？刹殚啞痘瘜W(xué)數(shù)據(jù)速查手冊》第107頁；B氨氣的C?？刹殚啞痘瘜W(xué)數(shù)據(jù)速查手冊》第74頁；C水的C?？刹殚啞痘瘜W(xué)數(shù)據(jù)速查手冊》上冊第70頁；D雜質(zhì)的Cp用以上物質(zhì)的平均值估算表5-3物質(zhì)的Cp值一覽表物質(zhì)溫度A甲醛B氨氣雜質(zhì)由以上計(jì)算可知：Q?-B=6083.67×2.7043×2Q?-c=28016.25×4.1828×25Q?=ZmtCp(以0℃為基準(zhǔn))A烏洛托品的Cp可根據(jù)“科普法則”估算而得；B甲醛的C?？刹殚啞痘瘜W(xué)數(shù)據(jù)速查手冊》第107頁；C氨氣的C?？刹殚啞痘瘜W(xué)數(shù)據(jù)速查手冊》第74頁；D水的C?？刹殚啞痘瘜W(xué)數(shù)據(jù)速查手冊》上冊第70頁；E雜質(zhì)的Cp用以上物質(zhì)的平均值估算表5-4物質(zhì)的Cp值一覽表物質(zhì)溫度A托品B甲醛C氨氣D水E雜質(zhì)2120由以上計(jì)算可知：Q4-D=37678.55×5.0194×化學(xué)反應(yīng)熱：A各物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)生成熱：B烏洛托品的標(biāo)準(zhǔn)生成熱的估算：查閱《化學(xué)工程師技術(shù)手冊》,可得：q。=4212.00kJ/mol標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的反應(yīng)熱的求取q?=Zvq?kJ/mol=-(108.6×6+45.9×4)+(28因反應(yīng)恒定在t℃溫度下進(jìn)行，而且反應(yīng)物及生成物在(25～t)℃范圍內(nèi)均無相變化，則q'r計(jì)算公式為表5-5物質(zhì)的Cp值一覽表物質(zhì)溫度A甲醛B氨氣C烏洛托品取反應(yīng)溫度為60℃則：=756.3-35×(8.6856+10.8172-1.4552-25.0(4)Qs+Q?的計(jì)算據(jù)工藝要求，可以有：Qs+Q?=5%～10%(Q?+Qs+Q?)故取Qs+Q?=8%(Qs+Q?+Q?)(5)Q?的計(jì)算=12993012.09+1129827.14-3928026.60-7(6)冷卻劑的消耗量：T:冷卻劑的初溫為-5℃;Tk:放出的冷卻劑的末溫為15℃;C:冷卻劑的比熱容(-5℃與15℃之間的平均比熱容),可查閱《化工工藝設(shè)計(jì)手冊》第647頁所需冷凍鹽水量為：1391244.54Kg。5.4.2濃縮過程的熱量衡算(1)母液46941.37Kg:(25℃)烏洛托品9940Kg氨氣1268.35Kg水35733.02Kg(2)蒸出氣體：20783.48Kg水19744.31Kg氨氣1039.17Kg(3)剩余液：26157.89Kg(含%)烏洛托品9940Kg氨氣229.18Kg水15988.71Kg注：水蒸氣的定壓比熱,1.87kJ/kg,(查《化學(xué)工程師技術(shù)全書》第1219頁);表5-6物質(zhì)的Cp值一覽表物質(zhì)溫度A烏洛托品B氨氣計(jì)算過程Q?=≥mtCp(以25℃為基準(zhǔn))Q4B=1268.35×3.2452×(Q4c=35733.02×5.0194×(6Q?=Q4A+Q4B+Q4c=7029105.93kJ①化學(xué)反應(yīng)熱：此過程沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，故化學(xué)反應(yīng)熱為0KJ;②狀態(tài)變化熱(除汽化外，沒有其他狀態(tài)變化，即求汽化熱。)水：qv=-2432.65kJ/Kg(查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊》第三版上冊第二篇Psig)Q=-2432.65×19744.31=-4803099572kJ=7029105.93+611226.60-0-((6)水蒸氣消耗量(間接加熱)可按以下公式計(jì)算：式中W:蒸汽的消耗量，Kg或Kg/h;O?:由蒸汽傳給物料及設(shè)備的熱量，k或kJ/h;H:蒸氣的熱焓：2253.02KJ/kg(查閱《化工工藝設(shè)計(jì)手冊》第三版上冊716頁);C,:水蒸氣的定壓比熱,1.87kJ/kg,(查《化學(xué)工程師技術(shù)全書》第1219頁);T:冷凝水溫度，為80℃;η:加熱效率。對保溫設(shè)備可取0.97-0.98,不保溫設(shè)備取0.93-0.95。即：所需的水蒸汽消耗量為27007.20Kg。5.4.3結(jié)晶、離心過程的熱量衡算濃縮液26157.89Kg烏洛托品9940Kg雜質(zhì)229.18Kg水15988.71Kg水287.74Kg烏洛托品9940×55%=5467Kg母液20430.15Kg烏洛托品4473Kg水15700.97Kg雜質(zhì)229.18Kg計(jì)算過程Q?即上工段帶來的Q?所以：Q1-7029105.93Q?=≥mtCp(以25℃為基準(zhǔn))①化學(xué)反應(yīng)熱：此過程沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，故化學(xué)反應(yīng)熱為0KJ;②狀態(tài)變化熱：結(jié)晶熱：(有5467kg的烏洛托品結(jié)晶出來)烏洛托品的結(jié)晶熱可以近似采用其熔融熱，對于有機(jī)物：根據(jù)文獻(xiàn)記載：烏洛托品的熔點(diǎn)為130～134℃,用405.15K計(jì)算，系數(shù)取13.5:據(jù)工藝要求，可以有：Qs+Q?=5%～10%(Qs+Q?+Q?)=-1405821.19+(-122245.32)-7029105.93-6361266.73=-1210(6)冷卻劑的消耗量：Tn:冷卻劑的初溫為-25℃;Tk:放出的冷卻劑的末溫為-10℃;C:冷卻劑的比熱容(-15℃與-10℃之間的平均比熱容):選取25%NaCl冷凍鹽水，(見《化工工藝設(shè)計(jì)手冊》上冊，第二篇P?47所需冷凍鹽水量為：244418.81Kg。5.4.4產(chǎn)品干燥崗位的熱量衡算(1)濾餅：(5754.74kg):a:5754.74×95%=5467Kgb雜質(zhì)：10.86Kgc.水：276.88Kg(2)水蒸汽：254.74Kg(3)粗品(5500):a:5467Kgb雜質(zhì)：10.86Kgc水：22.14kg表5-7物質(zhì)的Cp值一覽表物質(zhì)溫度A烏洛托品B水C水蒸汽D雜質(zhì)注：水蒸氣的定壓比熱,1.87kJ/kg,(查《化學(xué)工程師技術(shù)全書》第1219頁);計(jì)算過程(1)Q1的計(jì)算(以25℃為基準(zhǔn)):Q?=ZmtCp(以25℃為基準(zhǔn)):=1193309.43+11575.90+59575.86+3529.09=1267Q=-2432.65×254.87=-620009.51kJ=1267990.28+110260.02-0-(6)水蒸氣消耗量(間接加熱)Q?:由蒸汽傳給物料及設(shè)備的熱量，kJ或kJ/h;H:蒸氣的熱焓：2253.02KJ/kg(查閱《化工工藝設(shè)計(jì)手冊》第三版上冊716頁);C,:水蒸氣的定壓比熱,1.87kJ/kg,(查《化學(xué)工程師技術(shù)全書》第1219頁);T:冷凝水溫度，為80℃;η:加熱效率。對保溫設(shè)備可取0.97-0.98,不保溫設(shè)備取0.93-0.95。即：所需的水蒸汽消耗量為1000.01Kg。第6章設(shè)備選型與計(jì)算6.1理論依據(jù)設(shè)備所需臺數(shù)根據(jù)以下公式計(jì)算：Va—根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)，通過物料衡算確定的每天處理物理量，m3/d;式T—設(shè)備每一生產(chǎn)周期的持續(xù)時(shí)間，h(生產(chǎn)過程的持續(xù)時(shí)間T包括反應(yīng)時(shí)間T?和輔助過程時(shí)間T?);a—每天總的操作批數(shù)；β—每天每臺設(shè)備的操作批數(shù)；n—實(shí)際安裝的設(shè)備臺數(shù)；δ—設(shè)備生產(chǎn)能力的后備系數(shù)，%實(shí)際上，往往由于設(shè)備的檢修及其它原因，不能連續(xù)地進(jìn)行生產(chǎn)，因此，還得考慮設(shè)備的后備系數(shù)δ,故實(shí)際安裝的設(shè)備臺數(shù)為：對于不起泡的物理或化學(xué)過程，一般裝料系數(shù)=0.7～0.8;對于沸騰的或有泡沫產(chǎn)生的物理或化學(xué)過程，一般裝料系數(shù)=0.4～0.6;流體的計(jì)量及儲存設(shè)備，一般裝料系數(shù)=0.85～0.9;6.2主要設(shè)備的選型與計(jì)算(1)反應(yīng)釜設(shè)備選型生產(chǎn)周期：T=5.5h由于反應(yīng)料液不發(fā)生泡沫、不沸騰，取裝料系數(shù)：ε=0.80。從加成反應(yīng)工段的物料衡算表3—2可知，加成反應(yīng)釜每天的處理的物料總量為：依據(jù)《化學(xué)工程師技術(shù)全書》P237-241,其加成反應(yīng)釜的主要技術(shù)參數(shù)如下：公稱體積：2500L實(shí)際容積：2775L參考質(zhì)量：2726Kg(不包括電傳動(dòng)裝置和搪瓷玻璃質(zhì)量)人孔或手孔：帶視鏡和平衡器人孔軸密封：帶冷卻水夾套填料箱溫度計(jì)套：帶測溫透的溫度計(jì)套攪拌器：錨式容器支座形式：支撐式校核計(jì)算根據(jù)以上的選型計(jì)算可知，每臺釜每天操作4.4批，共計(jì)22批。則每批(2)蒸發(fā)罐依據(jù)《化學(xué)工程師技術(shù)全書》P251-252,選取公稱容積為3000L的陶瓷蒸發(fā)罐，主要技術(shù)參數(shù)如下(見表5-1):表5-1反應(yīng)液蒸發(fā)罐的基本技術(shù)參數(shù)DHDHDHDHD卡子規(guī)格L卡子數(shù)量H公稱容積(3)烏洛托品貯罐根據(jù)公式：計(jì)算，得：依據(jù)《化學(xué)工程師技術(shù)全書》P159-160,選取HG5-1579—85,公稱容積為5m3的橢圓形封頭貯罐：(4)離心機(jī)操作工時(shí)：2h;根據(jù)離心料液的特性，為固液分離，間歇操作及以上參數(shù)，查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊》第三版上冊第二篇P176,182,選取三足式上懸式過濾離心機(jī).主要技術(shù)參數(shù)：型號：SS1100名稱：三足式上部卸料離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓規(guī)格(轉(zhuǎn)鼓直徑×高度/mm):1800×550外形尺寸(長×寬×高/mm):2350×1800×1200最大裝料量：500kg重量：5000kg電機(jī)功率：17kW3000t/a烏洛托品車間工藝初步設(shè)計(jì)根據(jù)產(chǎn)物特點(diǎn)及處理量，查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊》第三版上冊第二篇P417選擇帶分散器型氣流干燥器，生產(chǎn)量250kg/h。則需用的設(shè)備臺數(shù)n,=594.17/250=2.38≈3臺第7章車間布局設(shè)計(jì)車間布置是設(shè)計(jì)工作中很重要的一環(huán)。車間布置的好壞直接關(guān)系到車間建成后是否符合工藝要求，能否有良好的操作條件，使生產(chǎn)正常、安全地運(yùn)行，設(shè)備的維護(hù)檢修方便可行，以及對建筑投資、經(jīng)濟(jì)效益等都有著極大的影響。所以在進(jìn)行車間布置前必須充分掌握有關(guān)生產(chǎn)、安全、衛(wèi)生等資料，在布置時(shí)要做到深思熟慮，仔細(xì)推敲，以取得一個(gè)最佳方案。在進(jìn)行安定的車間布置時(shí)，考慮到了車間內(nèi)部的生產(chǎn)、輔助生產(chǎn)、管理和生活的協(xié)調(diào)，同時(shí)也考慮到車間與廠區(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)的整體。其具體方案如下：7.1.1常用的設(shè)計(jì)規(guī)范和規(guī)定(1)建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范GBJ16-87;(2)工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)TJ36-79;(3)化工企業(yè)爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)場所電力設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定CD90A4-83;(4)中華人民共和國爆炸危險(xiǎn)場所電氣安全規(guī)程。7.1.2基礎(chǔ)資料(1)物料衡算數(shù)據(jù)及物料性質(zhì)(包括原料、中間體、副產(chǎn)品、成品的性質(zhì));[見附錄一](2)設(shè)備一覽表(包括設(shè)備外形尺寸、型號、材質(zhì)等)[見附錄三](3)廠區(qū)總平面布置圖；[見附錄五]7.2.1廠房布置(1)廠房安排此廠房的生產(chǎn)規(guī)模較大，車間各工段聯(lián)系頻繁，生產(chǎn)特點(diǎn)無顯著差異，在結(jié)合建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范及工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的前提下，將車間的生產(chǎn)、輔助、生活部門集中布置在一幢廠房內(nèi)。(2)廠房布置廠房平面布置，其外形位長方形，此布置有利于總平面圖的布置，節(jié)約用地，有利于設(shè)備排列，縮短管線，易于安排交通出入口，有較多可供自然采光和通風(fēng)的墻面。根據(jù)采光和通風(fēng)以及建筑經(jīng)濟(jì)上的要求，廠房車間設(shè)計(jì)為15m×20m,高度為6m。表7-1設(shè)備與設(shè)備之間，設(shè)備與建筑物之間的安全距離一覽表11!往運(yùn)動(dòng)的機(jī)輔，其運(yùn)動(dòng)部分離墻院不小于1.手2)H轉(zhuǎn)樹接與增之到部高不小i僅古--1.03)到韓機(jī)院互州間重離千中丨14?黎的網(wǎng)新不本卡1.登15)葡州行能利間的距離不中于i6)北出系加功的物品與設(shè)備雄畫點(diǎn)的同題上小17。儲情倦揚(yáng)間覽離+了18)f國他x計(jì)煙的部離小t9,統(tǒng)中設(shè)備鍋舞下傳動(dòng)猛胃離大花板間郡十小土10)市窄。除補(bǔ)書通打部分的益小凈空高度個(gè)小2111·小京通行的描專沖高本小于112)操作丘繼梯袋應(yīng)酸1于3000t/a烏洛托品車間工藝初步設(shè)計(jì)第8章工藝存在問題與建議所設(shè)計(jì)的生產(chǎn)工藝通過反應(yīng)、濃縮、結(jié)晶、干燥幾個(gè)過程得到烏洛托品產(chǎn)品，所涉及的反應(yīng)簡單、設(shè)備少、工藝路線成熟、技術(shù)問題相對不太復(fù)雜，從而使投資成本大大降低，可以在較小的投資成本下，獲得30000t的年產(chǎn)量，經(jīng)濟(jì)效益可觀。但是由于甲醛的價(jià)格較高，相對于較大規(guī)模的全合成路線，單位成本相對會高一些，所以，本工藝設(shè)計(jì)特別于在有甲醇產(chǎn)品的合成氨等生產(chǎn)廠，采用“甲醇---甲醛---烏洛托品”串聯(lián)生產(chǎn)的方法，擴(kuò)大生產(chǎn)能力。由于烏洛托品生產(chǎn)的發(fā)展，大晶粒的產(chǎn)品已滿足了市場需求，有必要向結(jié)晶粉末、微粉化方向發(fā)展，在質(zhì)量上向不含添加劑的醫(yī)藥級的產(chǎn)品發(fā)展。這要求增加產(chǎn)品后期凈對于廢水的處理，在工藝上應(yīng)該對廢水進(jìn)行回收處理，全廠廢水系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)水量、水溫、污染物的性質(zhì)和含量，以及廢水和污染物被回收利用或處理的方法等合理劃分，做到清污分流。至于廢渣的處理，應(yīng)采取回收、綜合利用的措施，而不應(yīng)該讓其淤積在廢池里，有所污染環(huán)境，且浪費(fèi)資源。在生產(chǎn)工藝中的原料甲醛、氨，還有產(chǎn)物烏洛托品都是有毒物質(zhì)，要求操作員工小心謹(jǐn)慎的操作。通過大量參考文獻(xiàn)以及去年在農(nóng)藥生產(chǎn)教學(xué)實(shí)習(xí)基地的生產(chǎn)實(shí)習(xí)的一些基礎(chǔ)，在指導(dǎo)老師的認(rèn)真指導(dǎo)下，終于完成了年產(chǎn)3000t的烏洛托品合成工藝的初步設(shè)計(jì)。在這次設(shè)計(jì)中，有很多收獲和感悟。首先，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，使自己再次學(xué)習(xí)并應(yīng)用了自己所學(xué)過的知識，使之能夠?qū)W以致用，從理論的水平提升到了實(shí)踐的階段；再次，培養(yǎng)了自己查閱文獻(xiàn)的能力，對于化工設(shè)備的選取是個(gè)很困難的過程，由于沒有任何設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，需要在手冊查找適用的設(shè)備。最后，通過整個(gè)設(shè)計(jì)的過程，雖然并沒有得出可以應(yīng)用的設(shè)計(jì)結(jié)果，但是卻對設(shè)計(jì)的理念有了一定的了解，這一點(diǎn)可能就是最大的收獲吧。通過設(shè)計(jì)也暴露出了不少問題，最主要的原因可能就是自己的知識水平欠佳，對于等課程需要更深層次的理解和掌握，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，在以后的工作中有待提高。在設(shè)計(jì)之初，感覺設(shè)計(jì)任務(wù)甚是繁重，不知道什么時(shí)候才能夠設(shè)計(jì)完畢。后來通不斷查閱資料，向老師咨詢意見，和同學(xué)相互交流，經(jīng)過一步一步的計(jì)算，終于完成了。感覺自己在知識水平上有了一定提高，這是以前學(xué)習(xí)中從來沒有過的。由于缺乏一定的實(shí)踐理論知識，在工藝設(shè)計(jì)上難免有些不足和漏洞，有待完善，希望各位老師和同學(xué)能給予指正。參考文獻(xiàn)[5]中國石化集團(tuán)上海工程有限公司編.化工工藝設(shè)計(jì)手冊(第三版上下).[M].北京：化學(xué)工[6][土耳其]伊赫?！ぐ蛡愔骶?，程乃良牛四通等譯.純[8]劉榮貴.常用化工原料手冊.[M].北京：電子工業(yè)出版社，1988.5[9]姚玉英，黃鳳廉等.化工原理(上冊).[M].天津：天津大學(xué)出版社，1999.8[12]陳敏恒，叢德滋等.化工原理(第二版上).[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999.6[17]劉惠卿.烏洛托品結(jié)塊原因及解決途徑初步探討[J].石化技術(shù)與應(yīng)用，1985,(03)[18]于興輝，萬德波.10kt/a烏洛托品工藝運(yùn)行小結(jié)[J].小氮肥，2007,(05)[19]陳彥.烏洛托品合鉻(IⅢ)的形成研究[J].中國皮革，1