年產(chǎn)15萬噸丁二烯生產(chǎn)車間水洗回收工段初步設(shè)計

PAGEPAGEI齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)生設(shè)計（論文）題目：年產(chǎn)15萬噸丁二烯生產(chǎn)車間水洗回收工段初步設(shè)計學(xué)院：化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院專業(yè)班級：化工081學(xué)生姓名：指導(dǎo)老師：成績：2012年6月10日齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）PAGE

PAGEIPAGEI摘要本設(shè)計是年處理15萬噸丁二烯車間水洗回收工段初步設(shè)計。說明書首先闡述了丁二烯的意義與作用，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景。其次介紹了課題的設(shè)計依據(jù)、廠址選擇和產(chǎn)品的規(guī)格；通過工藝原理的多種工藝路線的比較確定了工藝流程，整個生產(chǎn)過程的物料衡算和熱量衡算；通過該設(shè)計的結(jié)果對精餾塔和進(jìn)料換熱器等主要設(shè)備進(jìn)行了設(shè)備選型，并且綜合各個方面的因素對車間設(shè)備布置，自動控制，安全和環(huán)境保護(hù)以及公用工程進(jìn)行了合理的設(shè)計，最后根據(jù)工藝條件手繪帶控制點(diǎn)的工藝流程圖，利用AutoCAD繪制了車間平立面布置圖和精餾塔的裝配圖，并且完成了20000字的畢業(yè)設(shè)計說明書。關(guān)鍵詞：丁二烯；物料衡算；熱量衡算；生產(chǎn)工藝

AbstractTheworkshopofhandlingwashingandrecoverysectionof150000tonsbutadieneperyearwasdesigned.Firstly,theplanwasillustratedsignificanceandfunctionofbutadieneandstatusanddevelopmentofresearchonbutadiene.Secondly,thedesignbasisofproblem,plantlocationandproductspecificationwasintroduced.Byallkindofmethodsofdesigningprocesscomparison,theentireproductionprocessofmaterialbalanceandheatbalancewasfixed.Throughthedesignresults,distillationcolumnandfeedingheatexchangerandothermajorequipmentchoosetheappropriatemodel,andbasedonanoverallconsiderationofvariousfactors,thepaperwasgivenareasonabledesignofgenerallayoutoftheshop,automaticcontrol,safetyandenvironmentalprotection,andutilitiessystem.Finally,accordingtotheprocessofcondition,processflowdiagramwithcontrolpointweredrawnbyhand,arrangementofwokshopandkeyequipmentweredrawnwithAutoCAD.Anddesigninstructionof20thousandwordswasfinished.Keywords:Butadiene;Materialbalance;Heatbalance;Technology

目錄摘要 IAbstract II第1章 總論 11.1 概述 11.1.1丁二烯的意義和作用 11.1.2國外研究現(xiàn)狀 11.1.3國內(nèi)技術(shù)進(jìn)展 11.1.4產(chǎn)品性質(zhì) 21.2 生產(chǎn)工藝比較 21.2.1乙腈法（ACN法） 31.2.2二甲基甲酰胺法（DMF法） 31.2.3N-甲基吡咯烷酮法（NMP） 41.3設(shè)計依據(jù) 41.4廠址選擇 51.5設(shè)計規(guī)模和生產(chǎn)制度 51.5.1設(shè)計規(guī)模 51.5.2生產(chǎn)制度 61.6原料和產(chǎn)品規(guī)格 61.7經(jīng)濟(jì)分析 6第2章 工藝設(shè)計及計算 82.1工藝路線的確定 82.2工藝原理 82.3工藝流程簡述 82.4物料衡算 92.5熱量衡算 102.5.1換熱器的熱量衡算 102.5.2水洗塔（T101）熱量衡算 112.5.3回收塔（T102）熱量衡算 142.6 AspenPlus模擬 17第3章 設(shè)備選型 193.1關(guān)鍵設(shè)備設(shè)計 193.2其他設(shè)備的選擇 273.2.1換熱器的選型 273.2.2儲罐的選型 283.2.3泵的選型 29第4章設(shè)備一覽表 30第5章 車間設(shè)備布置設(shè)計 315.1車間平面布置 315.2塔的布置 315.3換熱器的布置 325.4泵的布置 325.5緩沖罐的布置 32第6章自動控制 336.1自控水平與控制點(diǎn) 336.1.1水洗塔控制方案 336.1.2換熱設(shè)備的控制方案 33第7章安全和環(huán)境保護(hù) 357.1丁二烯的危險性及產(chǎn)生危害 357.2環(huán)境保護(hù) 36第8章公用工程 37結(jié)束語 38參考文獻(xiàn) 39致謝 40總論概述1.1.1丁二烯的意義和作用丁二烯是重要的聚合物單體，能與多種化合物共聚制造各種合成橡膠和合成樹脂[1]，丁二烯是生產(chǎn)合成橡膠、合成樹脂、己二腈、己二胺、尼龍66、環(huán)丁砜、1,4-丁二醇等有機(jī)化工產(chǎn)品的重要原料。其中,合成橡膠工業(yè)是丁二烯最主要的應(yīng)用領(lǐng)域,其消費(fèi)量占全球丁二烯消費(fèi)總量的80%[1]。由于近幾年橡膠行業(yè)發(fā)展迅速，丁二烯作為不可缺少的原料已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)需要，所以生產(chǎn)丁二烯具有重要的意義。1.1.2國外研究現(xiàn)狀近年來，美國UOP和BASF公司共同開發(fā)出抽提聯(lián)合工藝，即將UOP的炔烴選擇加氫工藝（KLP工藝）和BASF公司的丁二烯抽提蒸餾工藝結(jié)合在一起，先將C4餾分中的炔烴選擇加氫，然后采用抽提蒸餾技術(shù)從丁烷和丁烯中回收1,3-丁二烯。在加氫工序中，原料C4餾分與一定計量的氫氣混合，進(jìn)入裝有KLP-60催化劑的固定床反應(yīng)器中，并采用足夠高的壓力使反應(yīng)混合物保持液相。隨后KLP反應(yīng)器流出物進(jìn)入蒸餾塔進(jìn)行汽化，并作為抽提工序的的原料，同時移除工藝過程中形成的少量重質(zhì)餾分。在丁二烯抽提工序中，從蒸發(fā)器頂部出來的蒸汽進(jìn)入主水洗塔，并用NMP進(jìn)行抽提蒸餾。塔底富含丁二烯的物流進(jìn)入精餾塔，然后在進(jìn)入最后一個蒸餾塔，可產(chǎn)生純度大于99.6%的丁二烯。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品純度高，收率高，公用工程費(fèi)用低，維修費(fèi)用低，操作安全性高[2]。1.1.3國內(nèi)技術(shù)進(jìn)展我國丁二烯的生產(chǎn)經(jīng)歷了酒精接觸分解、丁烯或丁烷氧化脫氫和蒸汽裂解制乙烯聯(lián)產(chǎn)C4抽屜分離三點(diǎn)三個發(fā)展階段。目前我國正在運(yùn)行的丁二烯生產(chǎn)裝置，絕大多數(shù)都是隨著乙烯工藝的發(fā)展而逐步配套建設(shè)起來的。1971年蘭州石油化工公司利用自己開發(fā)設(shè)計的ACN技術(shù)建成我國第一套工業(yè)生產(chǎn)裝置，生產(chǎn)能力為1.25萬噸/年。隨后，吉林石油化工公司，北京燕山石油化工公司也相繼建成生產(chǎn)裝置。1976年北京燕山石油化工公司首次從日本瑞翁公司引進(jìn)DMF生產(chǎn)技術(shù)，建設(shè)了以DMF為溶劑的4.5萬噸/年丁二烯生產(chǎn)裝置。20世紀(jì)80年代又分別建成了大慶、齊魯、揚(yáng)子和上海等四套丁二烯生產(chǎn)裝置。1994年又引進(jìn)了一套NMP法抽提丁二烯工藝。國外常用的三種生產(chǎn)工藝在我國都建有生產(chǎn)裝置。我國自行設(shè)計的ACN法與國外不同之處是沒有采用選擇性加氫和精密精餾的方法除去炔烴，而是采用萃取精餾方法。吉林石油化學(xué)工業(yè)公司引進(jìn)日本JSR生產(chǎn)技術(shù)，用乙腈經(jīng)兩段萃取精餾及脫重精制后生產(chǎn)聚合級丁二烯，最初能耗較高，經(jīng)過1986年改造現(xiàn)已達(dá)到JSR公司水平。蘭州石油化工公司利用自行設(shè)計的乙腈法建成我國國內(nèi)第一套丁二烯工業(yè)生產(chǎn)裝置，但因技術(shù)落后，能耗太大，于1988年和1996年對該裝置進(jìn)行了全面改造。改造后丁二烯收率由原來的94%提高到97%，產(chǎn)品質(zhì)量提高到99.6%~99.8%，萃余C4中丁二烯含量由原來的0.8%下降到40×10-6以下，ACN含量降至10-6以下，循環(huán)水和蒸汽用量分別減少57%和32%。北京燕山石油化工公司乙腈裝置在1986年也進(jìn)行了技術(shù)改建，主要增加了卻聽萃取精餾系統(tǒng)，采取了一些節(jié)能措施。在45萬噸/年乙烯擴(kuò)建工程中，其生產(chǎn)能力由2.61萬噸/年提高到3.5萬噸/年，并再次進(jìn)行了改造，使整個裝置蒸汽用量節(jié)省48.96%，CAN用量由原來的5~8kg降至1kg。2001年，在第三輪66萬噸/年乙烯改擴(kuò)建中，又將能力提高了6.5萬噸/年[3]。我國燕山石油化工公司合成橡膠廠自裝置投產(chǎn)以來，對原油生產(chǎn)工藝進(jìn)行100多項改造，形成了我國自己的DMF法萃取丁二烯的設(shè)計核算體系、丁二烯螺桿壓縮機(jī)裝置檢修技術(shù)、丁二烯防自聚技術(shù)和分析檢測技術(shù)，形成了燕山特有的丁二烯抽提技術(shù)。該廠通過對萃取精餾塔系、C4原料蒸發(fā)器流程、第一精餾塔循環(huán)采出系統(tǒng)和溶劑精制系統(tǒng)的改造，優(yōu)化工藝和加強(qiáng)工藝控制，綜合利用裝置內(nèi)資源，使該廠裝置實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗，提高了生產(chǎn)能力，降低了成本。國內(nèi)其他幾套DMF裝置也進(jìn)行了改造[4]。我國丁二烯生產(chǎn)多采用乙腈法。1.1.4產(chǎn)品性質(zhì)丁二烯通常指的是1,3-丁二烯，又稱乙烯基乙烯，分子式是C4H6,無色氣體，熔點(diǎn)是-108.9℃，沸點(diǎn)是-4.41℃，微溶于乙醇和水、易溶于苯、甲苯、乙醚、氯仿、四氯化碳、汽油、無水乙腈、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、糠醛、二甲基亞砜、N-甲基嗎啉等有機(jī)溶劑，有輕微的大蒜味，易液化，易燃儲存時可加少量（1%以下）叔丁基鄰苯二酚、對苯二酚、混甲酚、二芳基胺基化合物等作穩(wěn)定劑。生產(chǎn)工藝比較目前世界上約有92%的丁二烯是采用乙烯裂解副產(chǎn)碳四餾分通過以萃取精餾為主的抽提工藝提純得到的。由于萃取精餾工藝所使用的溶劑種類不同,故有多種抽提工藝。目前工業(yè)上最通用的3種丁二烯抽提工藝為BASF公司的N-甲基吡咯烷酮(NMP)抽提工藝、Zeon等公司的二甲基甲酰胺(DMF)抽提工藝和Shell等化學(xué)公司的乙腈(ACN)抽提工藝。目前我國丁二烯的生產(chǎn)也使用這3種抽提工藝，其中,使用ACN抽提工藝的裝置有8套，均為我國自行研究開發(fā)的技術(shù)；使用DMF抽提工藝的裝置有12套，其中，7套使用引進(jìn)技術(shù)，5套使用我國自行開發(fā)或改進(jìn)的技術(shù)；使用NMP抽提工藝的裝置有3套，全部引進(jìn)國外技術(shù)[5]。1.2.1乙腈法（ACN法）乙腈法最早由美國Shell公司開發(fā)成功，并于1956年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。它以含稅10%的ACN為溶劑，由萃取、閃蒸、壓縮、高壓解析和溶劑回收等工藝單元組成。1977年Shell公司在改造中增加了冷凝器和水洗塔，并將閃蒸和低壓解吸的氣相合并壓縮，其中約8%經(jīng)冷凝送往水洗塔，塔頂氣相返回原料蒸餾塔，這樣就除去了C4烴中的C5烴。其余氣體一部分送往高壓解吸塔，另一部分送往蒸餾塔底為再沸氣體提供能量，從而省去了一臺再沸器，降低了蒸汽用量。水洗塔底容積約1%送往溶劑回收精制單元，以保證循環(huán)溶劑的質(zhì)量。該法對含炔烴較高的的原料需要加氫處理，或采用精密精餾，兩段萃取才能得到叫高純度的丁二烯。該法以意大利SIR工藝和日本JSR工藝為代表。ACN的優(yōu)點(diǎn)：來源容易，價格低，相對分子質(zhì)量、黏度、熱熔、密度最低；廢水容易生化處理，再生時不生成焦油；國內(nèi)技術(shù)可以滿足ACN抽提工藝；對丁烷和順式-2-丁烯的溶解能力、穩(wěn)定性、腐蝕性雖然不是最好的，但在工業(yè)上可以接受。ACN的缺點(diǎn)：溶劑選擇性較低，LD50皮膚毒性最大。ACN的沸點(diǎn)低是優(yōu)點(diǎn)也是缺點(diǎn)。由于其相對分子質(zhì)量最小，彌補(bǔ)了溶劑選擇性較低的缺點(diǎn)。雖然ACN溶劑的恒定濃度要求較高，而實(shí)際的溶劑與碳四餾分質(zhì)量比反而不大，有利于節(jié)能。ACN的選擇性較低，雖需要的理論塔板數(shù)較多，但由于溶劑的黏度小，塔板效率高，可降低實(shí)際塔板數(shù)，且傳熱系數(shù)大。ACN密度最小，溶解碳四餾分的量多，彌補(bǔ)了溶解度低的缺點(diǎn)。ACN的沸點(diǎn)低，使系統(tǒng)溫度也最低，即使在壓力高達(dá)0.44MPa的汽提塔內(nèi)，系統(tǒng)溫度最高也只是134℃，毋需使用壓縮機(jī)減壓。但ACN的沸點(diǎn)低，產(chǎn)品中夾帶了少量的溶劑，故產(chǎn)品需水洗處理。因其選擇性較低，使用它的回流比大于其他兩種工藝，加大了氣相負(fù)荷。1.2.2二甲基甲酰胺法（DMF法）DMF法又名GPB法，由日本瑞翁公司于1965年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，并建成了一套4.5萬t/a生產(chǎn)裝置。該生產(chǎn)工藝包括四個工序，即第一萃取蒸餾工序、第二萃取蒸餾工序、精餾工序和溶劑回收工序。原料C4氣化后進(jìn)入第一萃取精餾塔，溶劑DMF由塔的上部加入。溶劑、溶解度小的丁烷、丁烯、C3使丁二烯的相對揮發(fā)度增大，并從塔頂分出，而丁二烯、炔烴等溶劑一起從塔底導(dǎo)出，進(jìn)入第一解析塔被完全解析出來，冷卻并經(jīng)螺桿壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入第二萃取精餾塔進(jìn)一步分離。不含C4組分的溶劑從解吸塔底高溫采出，用作萃取精餾、精餾、蒸發(fā)等工序的熱源，熱量回收后重新循環(huán)利用。DMF的優(yōu)點(diǎn)：來源容易，價格低，相對分子質(zhì)量和黏度居中，溶劑的選擇性較好，對丁烷、丁烯和丁二烯的溶解能力最強(qiáng)；國內(nèi)技術(shù)可滿足此工藝。缺點(diǎn)是：穩(wěn)定性較差，極易水解，易腐蝕設(shè)備；熱熔大，廢水不易生化處理，LD50皮膚毒性最大。DMF沸點(diǎn)高，汽提塔必須設(shè)置壓縮機(jī)減壓，電耗大，塔底萬毒高達(dá)163℃，對防止丁二烯自聚不利。1.2.3N-甲基吡咯烷酮法（NMP）N-甲基吡咯烷酮法由德國BASF公司開發(fā)成功，并于1986年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，建成一套7.5萬t/a生產(chǎn)裝置。其生產(chǎn)工藝主要包括萃取蒸餾、脫氣和蒸餾以及溶劑再生工序。粗C4餾分氣化后進(jìn)入主洗滌塔底部，含有8%水的N-甲基吡咯烷酮萃取劑由塔頂進(jìn)入，丁二烯和更易溶解的組分及部分丁烷和丁烯被吸收，同時不含丁二烯的丁烷和丁烯從塔頂排出。主洗塔底部的富溶劑進(jìn)入精餾塔，在此溶劑吸收的丁烷和丁烯被更易溶的丁二烯、丙二烯和乙炔置換出來，含有乙炔和丙二烯的丁二烯從精餾塔側(cè)線以氣態(tài)才出進(jìn)入后水洗塔。在后水洗塔中，用新鮮溶劑將其他組分溶解，粗丁二烯由其塔頂蒸出后冷凝液化進(jìn)入蒸餾工序，塔釜富溶劑返回精餾塔中段。精餾塔釜的富溶劑先進(jìn)入閃蒸罐中部分脫氣，其余脫下的卻挺冷卻后進(jìn)入循環(huán)壓縮機(jī)，最后返回精餾塔底部[6]。NMP的優(yōu)點(diǎn)：溶劑的選擇性和穩(wěn)定性最好，無腐蝕性，廢水易生化處理；缺點(diǎn)是相對分子質(zhì)量和黏度最大，對丁烷和順-2-丁烯的溶解能力低，LD50皮膚毒性最大。NMP的沸點(diǎn)最高，丁烯和丁二烯產(chǎn)品可不需要水洗，但汽提塔必須設(shè)置壓縮機(jī)減壓。NMP抽提工藝的塔底溫度為146℃[7]。1.3設(shè)計依據(jù)設(shè)計主要依據(jù)我們學(xué)習(xí)過的《化工原理》、《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》等資料，在物料衡算和熱量衡算一章，根據(jù)《化工物性參數(shù)手冊-無機(jī)卷、有機(jī)卷》、《化工分離過程》等進(jìn)行運(yùn)算；在進(jìn)行設(shè)備計算時，主要根據(jù)《化工設(shè)備設(shè)計手冊》、《換熱器設(shè)計手冊》《化工原理課程設(shè)計》、《化工原理-上、下冊》等參考書；另外，說明書排版部分則用到齊齊哈爾大學(xué)《畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書》以及以下標(biāo)準(zhǔn)：（1）GB50160-1999：《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)定》；（2）HG20571-1995：《化工企業(yè)安全衛(wèi)生設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》；GB16297-1996：《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》。1.4廠址選擇通過調(diào)查研究，廠址初定在吉林市，因為吉林市的氣候類型屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，春秋少雨干燥，夏季熱多雨，秋季涼爽多晴，冬季漫長而寒冷。全區(qū)年平均氣溫為３℃－５℃，氣溫受地形影響，由西、西北向東、東南氣溫逐漸降低，一月份平均氣溫最低，一般在零下18℃-20℃，七月平均氣溫最高，一般在21℃-20℃左右。極端最高氣溫36.6℃。山區(qū)無霜期120天，平原區(qū)可達(dá)130-140天。全年降雨量約700mm左右，日照時數(shù)2400-2600小時，全年總輻射量1150千卡/平方毫米。最大凍土深度為17.4-10cm，最大雪深度為420nm，平均風(fēng)速2.7m/s，松花江水溫15.0℃，最高水溫25.5℃。另外，城鎮(zhèn)常年主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向和河流的下游，同時遠(yuǎn)離居民住宅區(qū)，避免工廠排放煙塵和污水影響城鎮(zhèn)居民的生活。這里靠近松花江，水源充足，能夠滿足工廠內(nèi)生產(chǎn)和生活用水要求，而且這里交通便利，方便運(yùn)輸以及銷售。1.5設(shè)計規(guī)模和生產(chǎn)制度1.5.1設(shè)計規(guī)模本設(shè)計為年產(chǎn)15萬噸丁二烯生產(chǎn)車間水洗回收工段初步設(shè)計，本設(shè)計主要原料是乙腈，消耗量約為18750kg/h，產(chǎn)品是丁二烯，其純度約為99.5%，達(dá)到工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。年操作時間是8000小時，每天運(yùn)行24小時，實(shí)際生產(chǎn)由于損耗等原因，需加大進(jìn)料量才能達(dá)到指標(biāo)。本車間設(shè)置管理崗，技術(shù)崗以及工人崗等崗位，項目生產(chǎn)為連續(xù)化生產(chǎn)，生產(chǎn)三班輪換制。根據(jù)國家的規(guī)定：每周施行40h工作制，為了保障生產(chǎn)的順利進(jìn)行，生產(chǎn)人員3班配置。表1-1工廠人員分配序號崗位名稱人數(shù)1班長22操作工163車間主任24后勤41.5.2生產(chǎn)制度本設(shè)計的關(guān)鍵是對水洗塔和精餾塔等關(guān)鍵設(shè)備的設(shè)計，在正常生產(chǎn)中，精餾塔塔頂、塔底溫度控制，各個設(shè)備的壓力、溫度，塔頂回流比、流量及液位等工藝參數(shù)等，都是重要的影響因素。丁二烯屬于易燃化學(xué)物質(zhì)，因此，在操作過程中一定要嚴(yán)格按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，同時要保證各個工藝參數(shù)在生產(chǎn)操作過程中穩(wěn)定運(yùn)行。在公用工程方面，應(yīng)選用合適的飽和蒸汽，該設(shè)計選用184℃，1.1Mpa的飽和蒸汽進(jìn)料，通過控制蒸汽用量來調(diào)節(jié)穩(wěn)定塔底溫度，從而達(dá)到分離效果?？傊?，對各個工藝參數(shù)的控制嚴(yán)格執(zhí)行崗位的工藝操作指南，保證產(chǎn)品冷卻工序及水洗塔、精餾塔的正常生產(chǎn)。負(fù)責(zé)本崗位的開、停車及事故處理，根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量要求，生產(chǎn)合格的產(chǎn)品；同時負(fù)責(zé)崗位所有的換熱器、冷凝器及泵機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和平穩(wěn)運(yùn)行，做好設(shè)備和工藝管線的日常維護(hù)工作。加強(qiáng)巡回檢查力度，并做好本崗位的交接班和原始數(shù)據(jù)記錄，保證整個裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行。同時要求員工要樹立“安全第一”的思想，自覺接受安全教育，學(xué)習(xí)安全知識，保證生產(chǎn)的安全性。生產(chǎn)中要嚴(yán)格執(zhí)行安全操作規(guī)程，避免各類事故發(fā)生。生產(chǎn)崗位員工必須按規(guī)定穿戴勞動保護(hù)用品，生產(chǎn)要嚴(yán)格控制，嚴(yán)格把關(guān)[14]。1.6原料和產(chǎn)品規(guī)格產(chǎn)品規(guī)格如下表所示：表1-2產(chǎn)品丁二烯規(guī)格表項目單位本裝置指標(biāo)指標(biāo)（國家標(biāo)準(zhǔn)GB13291-91）外觀無色透明無懸浮物無色透明無懸浮物無色透明無懸浮物1，3-丁二烯%1.7經(jīng)濟(jì)分析通過市場調(diào)查，以及查閱資料《化工投資項目可行性研究報告編制辦法》和《化工建設(shè)項目可行性研究報告投資估算編制辦法》等，確定生產(chǎn)規(guī)模，并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算，數(shù)據(jù)如下表：表1-3主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)綜合表序號指標(biāo)名稱計量單位設(shè)計指標(biāo)成本/元1234567生產(chǎn)規(guī)模車間定員原材料量低壓蒸汽(0.8MPa)中壓蒸汽（4MPa）冷卻水車間建筑面積t/a150000人24t/a250000元/t1855元/t4000元/t1800m2378100030002.61003000.610000

工藝設(shè)計及計算2.1工藝路線的確定通過第一章工藝路線的比較分析，三種主要方法中，ACN抽提工藝的流程組織合理先進(jìn)，不需要壓縮機(jī)，綜合能耗最低，生產(chǎn)成本最低，設(shè)備總臺數(shù)少，建設(shè)投資低，操作溫度低，運(yùn)轉(zhuǎn)周期長，環(huán)保安全水平和其他兩種工藝相同，三廢對環(huán)境影響小，技術(shù)進(jìn)步有一定的空間。另外，我國此項技術(shù)比較成熟，來源容易，所以選擇ACN工藝進(jìn)行設(shè)計[8]。2.2工藝原理由一萃塔塔頂采出的含有乙腈的C4組分進(jìn)入水洗塔，將乙腈洗出，從塔釜進(jìn)入精餾塔進(jìn)行回收，塔頂組分則進(jìn)入儲罐，原因是C4組分不溶于水，而乙腈溶于水。然后進(jìn)入精餾塔，根據(jù)沸點(diǎn)的不同，從而將乙腈和水分離。2.3工藝流程簡述ACN工藝由萃取、閃蒸、壓縮和溶劑回收等工藝單元組成，我設(shè)計的是年產(chǎn)十五萬噸丁二烯水洗回收工段初步設(shè)計，這段的設(shè)計的大致流程是：由一萃塔塔頂采出的萃余C4中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%～2%的ACN，采用水洗塔脫除其中的ACN。水洗塔采用高效填料，用水做萃取劑由塔上部加入。萃余C4由塔下部加入，兩相逆流接觸后，ACN溶解于水中，含有ACN的水送至ACN回收塔。萃余C4由塔頂逸入儲罐。塔底乙腈溶液經(jīng)過換熱從精餾塔第二十四塊塔板進(jìn)入精餾塔，根據(jù)兩沸點(diǎn)的不同，水作為重組分，從塔釜流出，乙腈則作為輕組分從塔頂采出。經(jīng)ACN回收塔精餾后，塔釜餾分為含微量ACN水，經(jīng)過換熱，冷卻后進(jìn)入水洗塔循環(huán)使用，，塔頂餾分為ACN與水的共沸物，常壓下共沸物中ACN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85.5%，水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14.5%，共沸點(diǎn)為76℃，實(shí)際生產(chǎn)過程中ACN質(zhì)量分?jǐn)?shù)為76%~80%[9]，乙腈也可再利用，從而節(jié)約原料的投資而獲得更大的效益。另外此設(shè)計中在水洗塔之前設(shè)置緩沖罐，原料進(jìn)入前進(jìn)行緩沖控制其流量。因此，本工段工藝流程圖如下圖所示：圖2-1工藝流程圖2.4物料衡算（1）水洗塔物料衡算進(jìn)入水洗塔物料組成M總=77.996kmol/hM乙腈，in=77.996×0.101=7.913kmol/hM水，in=77.996×0.02=1.597kmol/hM丁烯，in=77.996×0.452=35.254kmol/hM丙烷，in=77.996×0.396=30.848kmol/hM丁二烯，in=77.996×0.031=2.420kmol/hM軟水，in=10000kg/h經(jīng)過逆流水洗后,丁二烯產(chǎn)品從塔頂進(jìn)入萃取工段，乙腈和水則溶于水流入已經(jīng)回收塔中再生，以循環(huán)利用，其中塔底組分為乙腈和水的混合物，塔頂為C4組分，塔底摩爾流量為：M乙腈，out=7.913kmol/h（2）回收塔的物料衡算原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分?jǐn)?shù)乙腈的摩爾質(zhì)量MA=40.05kg/kmol水的摩爾質(zhì)量Mc=18kg/kmolxF==0.724xd==0.960Xw==0.009原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量MF=0.724×40.05+(1-0.724)×18=33.968kg/kmolMD=0.960×40.05+(1-0.960)×18=39.168kg/kmol物料衡算原料處理量F=7.913kmol/h總物料衡算7.913=D+W乙腈物料衡算7.913×0.724=0.960×D+0.009×W聯(lián)立得D=5.94kmol/hW=1.973kmol/h2.5熱量衡算2.5.1換熱器的熱量衡算換熱器E101：E101為物料進(jìn)入T101塔設(shè)置的換熱器，通過公用工程管線，通入水蒸氣，使物料達(dá)到工藝溫度后進(jìn)入塔內(nèi)，水蒸氣走殼程，物料走管程，使之達(dá)到工藝要求。表2-1進(jìn)料物料的比熱容溫度℃進(jìn)料組分比熱容（KJ/kg·k）2030C2H3NH2OC2H3NH2O2.7634.1832.774.17820℃：30℃：設(shè)熱損失為5%==127.35==由（2-2）Q水=3.68×106KJ2.5.2水洗塔（T101）熱量衡算以前部分物料衡算做為衡算條件，對全塔做熱量衡算，從而計算出所需要的飽和蒸汽的量。進(jìn)料狀況：30℃，0.8MPa1.計算進(jìn)料總焓計算進(jìn)料中氣相的焓進(jìn)入水洗塔料共有8種，依據(jù)各個物質(zhì)在不同蒸汽壓下具有不同的沸點(diǎn)，考慮各物質(zhì)具體的沸點(diǎn)與進(jìn)料狀況，得到丁二烯，丙烷為氣體[10]。依據(jù):《化工計算手冊》P17計算實(shí)際氣體的熱容，計算進(jìn)料中丁二烯和丙烷在0.8MPa的平均熱容。由《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊》查得:丁二烯氣體熱容：查《化工計算手冊》P17,氣體摩爾熱容的等溫等壓力校正圖，查得氣體摩爾熱容校正值：當(dāng)時丁二烯丁二烯比熱容：即：同理：丙烷的實(shí)際氣體熱容為:進(jìn)料中氣體的平均比定壓熱容為：查《化工工藝手冊》第二篇：化工單元工藝計算和選型[15]。查得丁二烯，丙烷的蒸發(fā)潛熱見下表表2-2丁二烯，丙烷的蒸發(fā)潛熱物質(zhì)蒸發(fā)潛熱/kcal/kmol蒸發(fā)潛熱/kJ/kg丁烯5.95×103429.4丙烷5.45×103393.3進(jìn)料中氣相的焓：Q2.計算進(jìn)料中液相的焓首先計算進(jìn)料中液體的平均定壓比熱容依據(jù)《化工計算手冊》計算丁烯。乙腈在30℃，0.8MPa時的熱容：由《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊》查得：對丁烯；，利用線性內(nèi)插法計算時的偏差函數(shù)，查《化工計算手冊》表2-3飽和液體的Yuan-Stiel偏差函數(shù)對比溫度/K0.645.7422.25.5729.3-1240.625.6422.85.3331.8-132時，3.計算丁烯的熱容：丁烯飽和液體熱容：即：同理：戊烷飽和液體熱容為:進(jìn)料中液相的平均熱容：進(jìn)料中液相的焓：——進(jìn)料中液相的質(zhì)量流量；——進(jìn)料中液相的平均比定壓熱容；——進(jìn)料溫度4.計算進(jìn)料總焓進(jìn)料總焓：5.計算塔頂氣流帶出的熱量塔頂溫度：44℃；塔頂壓力：0.3MPa，回流比R=20塔頂氣流的平均蒸發(fā)潛熱：塔頂氣流帶出熱量：6.計算塔底產(chǎn)品帶出的熱量塔底產(chǎn)品帶出的熱量：7.計算塔頂回流液帶進(jìn)的熱量塔頂回流液平均比定壓熱容：塔頂回流液帶進(jìn)熱量：塔的熱損失8對全塔做熱量衡算，計算消耗飽和水蒸氣用量全塔熱量衡算式：——進(jìn)料總焓；——塔頂液體回流帶進(jìn)的熱量；——消耗飽和蒸汽熱量；——塔底物質(zhì)帶走的熱量；——塔頂上升蒸汽帶走熱量；——塔熱損失消耗飽和蒸汽熱量查《化工原理》下冊1.1MPa時水的汽化潛熱為蒸汽用量：2.5.3回收塔（T102）熱量衡算進(jìn)入回收的物料共2種，依據(jù)各個物質(zhì)在不同蒸汽壓下具有不同的沸點(diǎn)，各物質(zhì)沸點(diǎn)與進(jìn)料狀況，乙腈和水為氣體進(jìn)料。1.計算進(jìn)料總焓計算進(jìn)料中氣相的焓，依據(jù)《化工計算手冊》P13用基團(tuán)貢獻(xiàn)法[15]（實(shí)際氣體熱容），計算進(jìn)料蒸汽在40℃，0.3MPa下的平均熱容。進(jìn)料中氣相的質(zhì)量流量：進(jìn)料中氣相的焓2.計算進(jìn)料中液相的焓查《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊》得液相各物質(zhì)300℃時的熱容進(jìn)料液相平均熱容=2.390進(jìn)料中液相的焓：——進(jìn)料中液相的質(zhì)量流量；——進(jìn)料中液相的平均比定壓熱容；——進(jìn)料溫度3.計算進(jìn)料總焓進(jìn)料總焓：4.計算塔頂氣流帶出的熱量塔頂溫度：45℃；塔頂壓力：0.8MPa，回流比R=16塔頂氣流的平均蒸發(fā)潛熱：=355.90kJ/kg塔頂氣流帶出熱量：5.計算塔底混合物帶出的熱量塔底溫度：87℃塔底物質(zhì)帶出的熱量：6.計算塔頂回流液帶進(jìn)的熱量回流冷卻后的溫度：21℃查《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊》，液體的比熱容：塔頂回流液平均熱容：塔頂回流液帶進(jìn)熱量：7.塔的熱損失對全塔做熱量衡算，計算消耗飽和水蒸氣用量飽和蒸汽：1.1MPa，184℃全塔熱量衡算式：——進(jìn)料總焓；——塔頂液體回流帶進(jìn)的熱量；——消耗飽和蒸汽熱量；——塔底物質(zhì)帶走的熱量；——塔頂上升蒸汽帶走的熱量；——塔的熱損失8.消耗飽和蒸汽熱量查《化工原理》下冊水在1.1MPa時，汽化潛熱為精餾塔塔底蒸汽用量：蒸汽和水的消耗量如下表所示：表2-4蒸汽消耗量設(shè)備號蒸汽狀態(tài)蒸汽消耗量kg/hT1011.1MPa，184℃1855T1021.1MPa，184℃4800表2-5工業(yè)水消耗量設(shè)備號水消耗量kg/hT10110000T1023600AspenPlus模擬水洗工段模擬流程圖如下：圖2-2水洗塔流程模擬精餾塔模擬流程圖如下：圖2-3精餾塔流程模擬全流程模擬圖如圖2-4所示：圖2-4本工段全流程模擬模擬正確結(jié)果顯示：圖2-5模擬結(jié)果正確所得數(shù)據(jù)如下：表2-6AspenPlus模擬數(shù)據(jù)表流量kmol/h乙腈丁二烯丁烯丙烷水洗塔進(jìn)料水洗塔出料精餾塔出料7.9137.7125.942.4202.307-35.25435.252-30.84830.842-

設(shè)備選型3.1關(guān)鍵設(shè)備設(shè)計精餾塔設(shè)計1.塔型選擇精餾塔的塔型主要分填料塔和板式塔，其中板式塔有分為泡罩，浮閥，篩板，舌型，網(wǎng)孔，垂直篩板，多降液管塔板等[11]。我國許多粗甲醇精餾裝置采用了浮閥塔，其主要有以下5大優(yōu)點(diǎn)：（1）允許的蒸汽速度大，因此生產(chǎn)能力大。（2）由于浮閥的開啟度可隨著汽速的大小自動進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此操作彈性大。（3）由于汽液接觸狀態(tài)良好，因此塔板效率高。（4）塔板上沒有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的障礙物，因而液面梯度較小，蒸汽分配均勻。（5）塔板的結(jié)構(gòu)簡單，安裝容易。由此，本工藝設(shè)計中精餾塔初定為浮閥塔，以此為基準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計計算。通過模擬確定理論板數(shù)為15塊，在第10塊板進(jìn)料，由塔頂采出產(chǎn)品乙腈。2.實(shí)際板數(shù)的確定塔釜為一塊理論板，實(shí)際板數(shù)N取33塊。實(shí)際加料板位置是24塊板。3.塔板設(shè)計塔徑經(jīng)過圓整得到D＝1.4m，根據(jù)塔徑確定板間距HT＝0.5m=500mm，空塔氣速空塔氣速=8387.621堰長，取堰高h(yuǎn)w＝0.05m=50mm，選取垂直弓形降液管，凹形受液盤。4.閥孔氣速uo取則5.浮閥數(shù)N選擇F1型（V1型）浮閥塔盤，浮閥直徑為50mm，氣孔孔徑為40mm，浮閥數(shù)為185個6.塔板開孔率由孔速，空塔氣速與開孔率的關(guān)系驗證：正確7.浮閥的排列以等腰三角形方式排列，各排浮閥垂直于液流方向，使氣液兩相均勻接觸。在垂直于液流的方向上，浮閥的中心距t固定不變，t＝75mm，平行于液流方向上的各排中心間距，即等腰三角形的高t’，取t’＝65mm。塔盤外圍浮閥的中心至塔壁的距離，取80mm。塔盤外圍浮閥中心與進(jìn)口堰，溢流堰的距離，取100mm。8.安定區(qū)尺寸確定塔盤上布置氣液接觸元件的區(qū)域與堰之間，設(shè)置安定區(qū)。溢流堰前設(shè)安定區(qū)，可避免含有大量氣泡的液體直接溢入降液管，進(jìn)口前設(shè)安定區(qū)，用以避開進(jìn)入液流的液峰。一般情況下，溢流堰前的安定區(qū)寬為W'=70~100mm，選90mm。進(jìn)口堰前的安定區(qū)寬度=50~100mm，選80mm。9.進(jìn)口堰及受液盤用平型受液盤時為了使上層塔板流入的液體能在塔盤上均勻分布，并為了減少入口液流的沖力，常在液體入口處設(shè)置進(jìn)口堰。但當(dāng)直徑>0.8m或有側(cè)線抽出時，常采用凹形受液盤，這種結(jié)構(gòu)能在低液量時保持液封，并有改變液體流向的緩沖作用[12]。由此，此設(shè)備塔徑較大，所以選擇凹形受液盤，深度為60mm。由于塔徑較大，塔盤選分塊式塔盤結(jié)構(gòu)。10.塔板的校核(1)液層阻力hf溢流堰高h(yuǎn)w＝50mm=0.05m溢流堰上的清液高度其中：——液相體積流量，——堰長，mE——液流收縮系數(shù)由和查《化工原理第二版》P184頁圖10-48得：E=1.008則液層阻力0.036m液柱。(2)塔板壓降hp壓降校核，按壓降較大的情況來進(jìn)行。液柱。霧沫夾帶ev由《化工設(shè)備設(shè)計全書－塔設(shè)備》P73上浮閥塔盤霧沫夾帶的計算方法計算。系數(shù)空塔截面積與有效空塔截面積之比系數(shù)霧沫夾帶量為干氣量小于液體干氣量，符合霧沫夾帶的要求。11.負(fù)荷性能圖(1)液相下限線令how=0.006m(2)液相上限線取液體在降液管中的停留時間為3s，根據(jù)式：(3)漏液線把漏液點(diǎn)近似看成直線，可由兩點(diǎn)大致確定其位置。第一點(diǎn)取液體流量為平均流量，其漏液點(diǎn)孔速由kmol/h查得C0=0.35kJ/m3其中相應(yīng)的氣體流量為第一點(diǎn)坐標(biāo)為（23，3486）第二點(diǎn)取液體流量第二點(diǎn)坐標(biāo)為（50，3541）(4)過量液沫夾帶線同樣將此線近似看成直線，由兩點(diǎn)確定其位置。第一點(diǎn)取氣液比與實(shí)際相同，令，則查液沫夾帶關(guān)聯(lián)圖，有：泛點(diǎn)百分率為85%。而液泛速度：即有：un=0.85×uf=1.716m/s相應(yīng)的氣體流量為液體流量為第一點(diǎn)坐標(biāo)為（30，8121）第二點(diǎn)取液氣質(zhì)量比WF/WL=0.103，有，令ev=0.1kg液沫/kg氣，可以求出相應(yīng)的霧沫夾帶分率：查液沫夾帶關(guān)聯(lián)圖，有：泛點(diǎn)百分率為88%。根據(jù)FLV=0.0878和HT=0.5查篩板塔的泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖，得到C20=0.11。所以液泛速度∴，。第二點(diǎn)坐標(biāo)為（44，11856）(5)液泛線當(dāng)降液管內(nèi)當(dāng)量清液高度時，將發(fā)生溢流液泛。對于一定液量L,、、與氣體量無關(guān)，液面落差可忽略不計。這樣，可求出液泛時的干板壓降及相應(yīng)的氣體流量。可得出液泛時的干板壓降相應(yīng)的孔速則氣體流量為第一點(diǎn)坐標(biāo)為（50，12583）第二點(diǎn)取，相應(yīng)求得；第二點(diǎn)坐標(biāo)為（60，12982）同樣將溢流液泛線近似看成直線，由以上兩點(diǎn)畫出。則得到負(fù)荷性能圖如下：12.塔體總高(1)塔的頂部空間高度塔頂空間HD=3.4m(2)支座高度裙座高度Hq=4.5m(3)開有人孔的塔板間距開有人孔的塔板間距設(shè)為HT=0.8m人孔直徑0.6m人孔數(shù)目S=5（不包括塔頂、塔底的人孔）(4)進(jìn)料段高度進(jìn)料段高度取為HF=1m(5)塔底高度塔底空間HB取2.8m。由以上所述，得塔高：22.5m13.浮閥的選型(1)進(jìn)料管管徑：一般液體的流速取1.5~3m/s，此處u=2m/s，VL=d=校核:(2)塔頂氣相出口管徑：飽和蒸汽流速u取20~40m/s，此處取30m/sd=校核：u=(3)塔頂回流管管徑：一般液體的流速取1.5~3m/s，此處u=2m/s，VL=d=故選取管徑校核:(4)塔釜流出液接管：一般液體的流速取1.5~3m/s，此處u=2m/s，VL=d=校核:(5)塔釜再沸器接管飽和蒸汽流速u取20~40m/s，此處取30m/s：d=校核：u=3.2其他設(shè)備的選擇3.2.1換熱器的選型工藝結(jié)構(gòu)尺寸的選定1.熱流量由換熱網(wǎng)絡(luò)可以確定此換熱器所通過的熱流量為Q=127.30kW2.計算平均傳熱溫差℃其中3.假設(shè)，則可用式估算傳熱面積根據(jù)以上進(jìn)出口溫度參數(shù)及平均傳熱溫差，選擇浮頭式換熱器。參閱相關(guān)化工與石油化工單元設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)JBT4714-1992《浮頭式換熱器和冷凝器型式與基本參數(shù)》，初步選定換熱器換熱面積為10.5，其中公稱直徑，傳熱管規(guī)格為，傳熱管總長，傳熱管排管數(shù)為60根，雙管程單殼程換熱器，換熱器長為1.5m[13]。4.平均傳熱溫差校正對于雙管程的換熱器結(jié)構(gòu)，平均傳熱溫差需要進(jìn)行校正。查溫差校正系數(shù)圖三（殼程1程，管程2n程）得到平均溫差校正系數(shù)，由于，換熱器取單殼程較為合適。5.傳熱管排列方式及管心距傳熱管按正方形旋轉(zhuǎn)45度排列，如圖9-5所示。根據(jù)的傳熱管規(guī)格，取常用的管心距t為25mm。6.殼體內(nèi)徑換熱器殼體內(nèi)徑取決于傳熱管數(shù)、管心距和傳熱管的排列方式。選用標(biāo)準(zhǔn)換熱器，忽略殼體壁厚，其殼體內(nèi)徑約為=325mm，采用無縫鋼管制作筒體[16]。7.折流板采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%，切去的圓缺高度為取折流板間距為:對B圓整，得到B=150mm。Y折流板數(shù)NB=19塊，折流板圓缺面水平配置。通過查閱資料最后選擇型號為：AES325-1.0-10.5-3/19-2I的換熱器3.2.2儲罐的選型本設(shè)計采用臥室橢圓形封頭容器，本設(shè)計中，需要一個緩沖罐和回流罐，一個安裝在水洗塔之前，另一個安裝在精餾塔出料口進(jìn)行回流操作，因此需進(jìn)行設(shè)備的選型，儲罐選型一覽表如下：表3-2儲罐選型一覽表序號罐名稱公稱容積Vg(m3)公稱直徑H(m)筒體高度H0(m)總高度H(m)支腿高度H1(m)質(zhì)量m(kg)標(biāo)準(zhǔn)序號1V1012024003600625212002810HG5-1579-85-582V1021222002400450015002160HG5-1579-85-563.2.3泵的選型本設(shè)計泵的型號選用離心泵，泵系列采用CZ系列標(biāo)準(zhǔn)化工泵，各泵的型號如下表：表3-3泵選型一覽表序號泵名稱泵型號泵流量（m3/h）泵揚(yáng)程（m）氣蝕余量（m）泵效率（%）泵功率（kw）泵轉(zhuǎn)速（r/min）1P101ABCZ50-16030322731129002P102ABCZ50-16050322.37311290034P103ABP104ABCZ50-160CZ50-16030303636227373111129002900

第4章設(shè)備一覽表由第三章對各設(shè)備進(jìn)行設(shè)計及選型的結(jié)果，現(xiàn)將其列于下表：表4-1設(shè)備一覽表序號設(shè)備位號設(shè)備名稱設(shè)備型號材質(zhì)數(shù)量(個)1P101ABC4組分輸送泵CZ50-160碳鋼12P102AB中間體輸送泵CZ50-160碳鋼13P103AB乙腈輸送泵CZ50-160碳鋼14P104AB回流泵CZ50-160碳鋼15V101軟水緩沖罐HG5-1579-85-56碳鋼16V102回流罐HG5-1579-85-52碳鋼17E101換熱器碳鋼4表4-2塔設(shè)備一覽表序號設(shè)備位號名稱設(shè)備型號數(shù)量12T101T102水洗塔精餾塔Φ1600×14.5Φ1400×22.511

車間設(shè)備布置設(shè)計5.1車間平面布置本車間采用露天設(shè)計，總占地面積大約為378m2。其中包括泵房占地60m2，設(shè)備車間占地206m2，其余草坪及辦公樓102m2。設(shè)備車間分為兩層，主要設(shè)備有水洗塔T101和精餾塔T102，三臺換熱器，三臺回流罐，泵設(shè)有單獨(dú)的泵房，并每臺泵都配有備用泵一臺。5.2塔的布置兩塔為露天設(shè)計，由于兩塔高度分別為16m和22.5m，直徑在2m以上，由裙座支撐。兩精餾塔高度都很高，所以每隔7、8塊塔板就要設(shè)置保護(hù)圍欄。便于檢修以及清掃。圖5-1車間立面布置圖圖5-2車間平面布置圖5.3換熱器的布置換熱器共為七臺，E101、E102、E104在一層，其余設(shè)置在二層。節(jié)省材料。5.4泵的布置泵為4臺，加備用共有8臺泵。泵運(yùn)作時會有很大噪音，同時可能會產(chǎn)生共振，妨礙車間的正常運(yùn)行。因此，泵設(shè)有單獨(dú)的泵房，不但可以集中控制，有利于管理，而且，減少了一定的安全隱患。5.5緩沖罐的布置緩沖罐設(shè)置一臺，每個精餾塔各擁有一臺。罐均設(shè)置在二層。

第6章自動控制6.1自控水平與控制點(diǎn)6.1.1水洗塔控制方案水洗操作需要追求塔頂出料關(guān)鍵組分和塔底出料非關(guān)鍵組分盡量的少，本工藝流程中的水洗塔，其控制圖如圖6-1，通過LIC控制塔釜出料量以維持一定的塔釜儲液量；在一定的溫度上限之下，可以保證塔頂出料中關(guān)鍵組分減少的一定的含量，而水洗溶劑的用量可以直接的影響到整個水洗塔的出料溫度，因此儀表FIC通過控制水洗劑的用量來調(diào)節(jié)塔頂出料狀態(tài)；水洗塔操作的不穩(wěn)定性會直接影響塔頂?shù)某隽狭?，從而影響循環(huán)氣的量，導(dǎo)致整個工藝流程的狀態(tài)的波動，PIC通過調(diào)節(jié)放空的量來維持循環(huán)氣量，保證循環(huán)系統(tǒng)操作的穩(wěn)定性；用FIC儀表控制塔釜出料量，從而調(diào)節(jié)塔釜儲液量[14]。圖6-1水洗塔自動控制6.1.2換熱設(shè)備的控制方案本流程涉及的換熱設(shè)備主要有冷凝器、換熱器及再沸器。換熱過程一般以被加熱或被冷卻流體的出口溫度為依據(jù)，在已知熱流體或冷流體的進(jìn)口狀態(tài)條件下，進(jìn)行換熱設(shè)備的設(shè)計及操作。換熱設(shè)備的材料、換熱面積等參數(shù)已在設(shè)計選型單元固定下來，而在實(shí)際操作中，就要依據(jù)被加熱或被冷卻流體的出口溫度，選擇合適的流量，以實(shí)現(xiàn)換熱的目的[15]。由傳熱基本方程式Q=KA△tm可知，對一定的換熱設(shè)備及換熱任務(wù)，Q、A已知，為達(dá)到目的，可以改變總傳熱系數(shù)K及傳熱溫差△tm,在實(shí)際操作中，通過改變加熱流體或冷卻流體的流量實(shí)現(xiàn)。以冷卻器為例，如圖6-3，換熱要求熱流體出口溫度降到一定的限度，儀表TIC顯示熱流體出口溫度，并控制冷卻劑的流量，最終實(shí)現(xiàn)冷卻目的[12]。圖6-2再沸器控制方案

第7章安全和環(huán)境保護(hù)7.1丁二烯的危險性及產(chǎn)生危害（一）易燃，易爆。丁二烯與空氣混合能形成爆炸性混合物；遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。其蒸氣比空氣重，能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇明火會引著回燃。若遇高熱，可能發(fā)生聚合反應(yīng)，出現(xiàn)大量放熱現(xiàn)象，引起容器破裂和爆炸事故。（二）易自聚。丁二烯受熱發(fā)生二聚反應(yīng)，生成4-乙烯基環(huán)己烯。同時，丁二烯二聚物是丁二烯的熱聚物。二聚物常溫下為液體，具有流動性，沸點(diǎn)116℃，可以與丁二烯以任何比例溶。通常，丁二烯二聚物沒有易燃，易爆危險性，在少量時可看作丁二烯雜質(zhì)，而量多時則會影響產(chǎn)品生產(chǎn)過程中丁二烯的聚合。橡膠狀自聚物是一種丁二烯的熱聚合物，進(jìn)入聚合系統(tǒng)，會影響橡膠的物理機(jī)械性能，并易堵塞設(shè)備和管道。丁二烯在氧存在下易發(fā)生氧化反應(yīng)，形成過氧化物。丁二烯氧化聚合物為淺灰黃色粘稠狀液體，相對分子質(zhì)量為800左右，比重比丁二烯大，易沉積并積累于設(shè)備的死角處，其性質(zhì)很不穩(wěn)定，受撞擊或急劇加熱時會迅速分解自燃引起爆炸。同時，它能分解產(chǎn)生活性自由基，能引發(fā)丁二烯進(jìn)行端基聚合，生成米花狀固體聚合物-端基聚合物，當(dāng)端基聚合物粒子增長超過一定限度時，鏈增長成為無終止反應(yīng)，造成端聚物的迅速增多和急劇膨脹。當(dāng)端聚物粒子增長超過一不定期限度時，丁二烯聚合熱很難排除，形成局部過熱，導(dǎo)致過氧化物急劇而引起爆炸。丁二烯過氧化物自聚反應(yīng)為自催化反應(yīng)，丁二烯端基聚合物一種高度交聯(lián)的樹脂狀聚合物。如果系統(tǒng)不干凈，聚合物常被鐵銹、鐵離子污染而成深黃色。大塊的丁二烯聚合物想爆米花，故稱米花狀聚合物。端基聚合物化學(xué)性質(zhì)十分活潑，易發(fā)生自由基連鎖聚合，易燃易爆，給生產(chǎn)和儲存工作帶來了相當(dāng)大的潛在危險[16]。（三）易自燃。在一定壓力下，液態(tài)的丁二烯極易吸附在端基聚合物的小孔中，用氮?dú)鉄o法將丁二烯置換出來。當(dāng)設(shè)備內(nèi)氧含量超標(biāo)，自聚物受熱或被低壓蒸汽加熱時，蒸發(fā)出的丁二烯與設(shè)備內(nèi)的空氣中的氧氣結(jié)合生成過氧化物會分解自燃，并很快將自聚物引燃。自聚物易脹裂閥門和管道。丁二烯常因在閥門和管道內(nèi)積存丁二烯外泄。同時，由于丁二烯的特性，泄漏后存在凍裂閥門和管道可能性。（四）易使人中毒和凍傷。丁二烯具有麻醉和刺激作用。急性中毒：輕者有頭痛、頭暈、惡心、咽痛、耳鳴、全身乏力、嗜睡等。重者出現(xiàn)酒醉狀態(tài)、呼吸困難、脈速等，后轉(zhuǎn)入意識喪失和抽搐，有時也可能煩躁不安，到處亂跑等精神癥狀。脫離接觸后，迅速恢復(fù)。頭痛和嗜睡有時持續(xù)一段時間。皮膚直接接觸丁二烯可發(fā)生凍傷或灼傷[17]。慢性影響：長期接觸一定濃度的丁二烯可出現(xiàn)頭痛、頭暈、全省發(fā)力、失眠、多夢、記憶力減退、惡心、心悸等癥狀。偶見皮炎和多發(fā)性神經(jīng)炎[13]。7.2環(huán)境保護(hù)為號召環(huán)境保護(hù)和節(jié)能政策，本設(shè)計基本不產(chǎn)生廢渣，采用物質(zhì)循環(huán)可是廢物減少，在此過程中，乙腈再生循環(huán)利用，冷卻水循環(huán)利用。

第8章公用工程公用工程系統(tǒng)包括工業(yè)水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、消防水系統(tǒng)、蒸汽和蒸汽冷凝系統(tǒng)、鍋爐給水系統(tǒng)、工業(yè)和儀表用壓縮空氣系統(tǒng)、燃燒氣系統(tǒng)、燃料油系統(tǒng)、惰性氣體系統(tǒng)、火炬排放系統(tǒng)、化學(xué)品注入系統(tǒng)、含油污水排放系統(tǒng)、物料排凈系統(tǒng)及冷凍系統(tǒng)[18]。（1）工業(yè)水系統(tǒng)：從自然水源取得的原水經(jīng)處理后提供給化工裝置所需的水，一般稱為工業(yè)水。大型化工裝置一般設(shè)置水廠，由水廠供應(yīng)各用戶工業(yè)水，工業(yè)水一般不經(jīng)過消毒、殺菌流程;小型裝置也有直接使用城市自來水廠的供水。使用地下水作為自然水源，如規(guī)格符合要求，也可不經(jīng)處理直接用作工業(yè)水。（2）冷卻水系統(tǒng)：冷卻水為換熱式的冷卻器和冷凝器及泵、壓縮機(jī)或其他需冷卻的設(shè)備提供冷卻介質(zhì)，根據(jù)工藝裝置中各用戶的熱負(fù)荷和冷卻水的進(jìn)出口溫差計算冷卻水消耗量，并計算工藝裝置冷卻水平衡，得到冷卻水總消耗量，冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計量為冷卻水總消耗量的125%為宜。（3）蒸汽和蒸汽冷凝系統(tǒng)蒸汽系統(tǒng)：一般一套裝置的蒸汽可分成高壓、中壓和低壓三個等級的蒸汽，有些裝置還使用超高壓蒸汽。通常由鍋爐或工業(yè)裝置的廢熱鍋爐提供蒸汽驅(qū)動壓縮機(jī)和泵的透平，或作為換熱器的熱源。抽汽式透平可提供低一級的中壓蒸汽或低壓蒸汽，蒸汽除可供工藝加熱外，還應(yīng)考慮吹掃、蒸汽伴熱甚至采暖等使用。蒸汽冷凝系統(tǒng)；蒸汽冷凝水可作為鍋爐給水的水源，加以回收利用。當(dāng)蒸汽冷凝水被用作鍋爐給水時，必須經(jīng)處理達(dá)到鍋爐給水的水質(zhì)要求[19]。蒸汽用量如下表：表8-3蒸汽消耗量設(shè)備號蒸汽狀態(tài)蒸汽消耗量kg/hT1011.1MPa，184℃1855T1021.1MPa，184℃4800工業(yè)水用量如下表：表8-4工業(yè)消耗量設(shè)備號水消耗量kg/hT10110000T1023600結(jié)束語經(jīng)過三個多