畢業(yè)論文-年產(chǎn)30萬噸的煤制乙二醇工藝設(shè)計

I年產(chǎn)30萬噸的煤制乙二醇工藝設(shè)計30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計Ⅱisanimportantorgsyntheticfibersandthepreparationoflubricants,etc..China'sethyleneglycolmarketEuropeandtheUnitedStates,theproductionofethaddhydrogentoproducenitritebythereactionofmethylnitrite.PlusAspesoftwarewasusedtosimulatetheprocess,andtheoptimalrefluxratio,thenumberofthesimulationofprocessparametersandrelateddata,thetowerforhydraulicflowdiagramoftheprocessflowsheet,equipmentassemblydrawings,workshopthewholeproductionprocessofeconomicevaluation.ForthefutureofamoKeywords:Ethyleneglycol,coal,DMO,Aspen30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計目錄 1 11.1.1乙二醇的性質(zhì) 1 11.2乙二醇的生產(chǎn)方式 21.3乙二醇的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀 41.3.1世界范圍乙二醇生產(chǎn)狀況 41.3.2國內(nèi)乙二醇生產(chǎn)狀況 51.4煤制乙二醇生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展 71.4.1催化劑的研究 71.4.2工藝流程 81.5DMO法制乙二醇簡介 81.5.1反應(yīng)機(jī)理 81.5.2酯化工藝 91.5.3羰化工藝 1.5.4加氫工藝 1.6Aspenplus軟件簡介 2.1設(shè)計任務(wù) 2.1.2原料流量 2.1.3分離指標(biāo)(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) 2.3設(shè)計方案 2.3.2相關(guān)物質(zhì)的物理性質(zhì) 2.3.3物料定義 2.3.4設(shè)備參數(shù)設(shè)定 2.3.5Aspen流程模擬小結(jié) 第三章主要設(shè)備的工藝計算與選型 3.1板式塔設(shè)計 39 3.1.2精餾塔操作條件 3.2板式塔核算 3.2.1塔板數(shù) 3.2.3塔的有效高度 3.2.4溢流裝置 3.2.5塔板布置 3.2.6塔板流體力學(xué)計算 3.3T101塔板負(fù)荷性能圖 3.3.1霧沫夾帶 3.3.2液泛線 3.3.4液相負(fù)荷下限 3.3.5漏液線 3.3.6T-101負(fù)荷性能圖 3.4反應(yīng)器選型 3.4.1催化劑裝填量 3.4.3管束尺寸和反應(yīng)管的排列 3.4.4反應(yīng)器設(shè)計匯總 3.5換熱器設(shè)計 61 3.6.1選用原則 3.6.3泵的計算 第四章車間的整體布置 4.1廠房的平面布置 30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計V4.2廠房的立體布置 4.3車間設(shè)備步驟 4.4車間布置圖 5.1生產(chǎn)成本估算 6.1廢渣、廢氣處理 6.2廢水廢液處理 6.3設(shè)計編制依據(jù) 6.5運(yùn)輸及人身安全 錯誤!未定義書簽。 30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計1表1-1乙二醇的主要性質(zhì)性質(zhì)說明中文名乙二醇英文名別稱化學(xué)式分子量CAS登錄號EINECS登錄號熔點沸點水溶性與水互溶密度閃點危險性描述吞食有害臨界壓力臨界溫度偏心因子臨界摩爾體積30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計2表1-2乙二醇的主要用途用途說明聚酯主要用于制聚酯滌綸，聚酯樹脂。可生產(chǎn)合成樹脂PET,纖維級PET即滌綸防凍劑可生產(chǎn)醇酸樹脂、乙二醛等作防凍劑。除用作汽車用防凍劑外，還用于工業(yè)冷量的輸送，一般稱呼為載冷劑，同時，也可以與水一樣用作冷凝劑。洗劑、涂料(硝基纖維漆、清漆、瓷漆)、覆銅板、印染等的溶吸濕劑濕潤劑化妝品炸藥農(nóng)藥醫(yī)藥占乙二醇總消費量的90%以上。我國聚酯產(chǎn)品主要包括聚酯纖維(滌綸)和非纖聚酯纖維(滌綸)是以聚酯為原料經(jīng)熔融紡絲及后加工制成的纖維。滌綸的液體產(chǎn)品包裝方面的應(yīng)用將快速增長。2015年國內(nèi)聚酯需求量達(dá)到2800萬噸，1.2乙二醇的生產(chǎn)方式當(dāng)今EG合成的方法主要有：直接水合法(亦稱加壓水合法)[3、催化水合30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計3其中乙烯合成法、合成氣合成法和甲醇甲醛合成法屬于C1化學(xué)法，是以天藝路線生產(chǎn)EG,或者用乙烯直接合成EG。根據(jù)工藝步驟具體將C1合成乙烯的其二，也是本設(shè)計使用的方法是氣相偶聯(lián)合成法。該方法主要利用醇類與nton于1966年提出，也稱Fenton法。1978年日本宇部興產(chǎn)公司對其進(jìn)行了改進(jìn)法的腐蝕問題，并提高了草酸二丁酯的收率，實現(xiàn)了工業(yè)化，建成了6千噸/年1986年，美國UCC公司首先申請了草酸二乙酯加氫制EG的專利，開發(fā)了30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計41.3乙二醇的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀據(jù)統(tǒng)計，2014年全球乙二醇總產(chǎn)能為2972.3萬噸/年，較去年相比增長中南美洲，[百分中南美洲，[百分比]北美，[百分比]亞洲，[百分比]中東，[百分比]西歐，[百分比]中東歐[百分比]圖1-12005年世界各地乙二醇生產(chǎn)能力美國陶氏(Dow)化學(xué)公司和殼牌化學(xué)公司是世界上最大的兩個乙二醇生產(chǎn)年世界前10家乙二醇生產(chǎn)廠家見表1-3。排序生產(chǎn)廠家生產(chǎn)能力萬t/a占全世界生產(chǎn)能力的比例/%1陶氏(Dow)化學(xué)公司2殼牌化學(xué)公司3SABIC公司30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計(續(xù)表1-3)5排序生產(chǎn)廠家生產(chǎn)能力萬t/a占全世界生產(chǎn)能力的比例/%4臺塑集團(tuán)56湖南石油化工公司7信賴工業(yè)公司8巴斯夫公司9PIC公司萊昂戴爾化學(xué)公司合計20世紀(jì)70年代末期，國內(nèi)一批科研機(jī)構(gòu)開始對CO催化制備草酸酯及衍中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所從20世紀(jì)80年代早最開展“CO氣相催科技股份有限公司在河南布局了5套200kt/a煤制乙二醇裝置，打造國內(nèi)最大的表1-4截至2014年國內(nèi)在建及擬建煤制乙二醇項目一覽公司名稱所在地備注通遼金煤通遼已投產(chǎn)通遼金煤通遼擬建河南煤業(yè)/通遼金煤濮陽已投產(chǎn)30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計(續(xù)表1-4)6公司名稱所在地產(chǎn)能萬t/a備注河南煤業(yè)/通遼金煤新鄉(xiāng)已投產(chǎn)河南煤業(yè)/通遼金煤安陽已投產(chǎn)河南煤業(yè)/通遼金煤商丘在建河南煤業(yè)/通遼金煤洛陽試車鶴壁寶馬集團(tuán)鶴壁在建鶴壁寶馬集團(tuán)鶴壁擬建華魯恒升德州已投產(chǎn)安徽淮化淮南在建新疆天業(yè)石河子已投產(chǎn)新疆天業(yè)石河子在建開灤化工鄂爾多斯擬建中石化湖北化肥廠枝江在建黔西煤化工貴州畢節(jié)擬建博源控股集團(tuán)錫林郭勒在建億利資源集團(tuán)鄂爾多斯在建惠生集團(tuán)鄂爾多斯擬建內(nèi)蒙古易高煤化鄂爾多斯擬建華維能源鄂爾多斯擬建東海新能源鄂爾多斯擬建陜西延長石油榆林?jǐn)M建陜西煤業(yè)化工集團(tuán)陜西渭南擬建榆林天鴻煤化工榆林?jǐn)M建貴州開陽化工貴陽擬建新疆寶泰隆昌吉州擬建新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)十師阿勒泰擬建國電盛世煤電雙鴨山擬建襄礦泓通長治在建7 公司名稱所在地備注陽泉煤業(yè)陽泉擬建埃新斯新氣體公司棗莊擬建1.4煤制乙二醇生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計8煤氣化經(jīng)過脫硫吸附得到的CO和H?,CO經(jīng)壓縮與亞硝酸甲酯混合進(jìn)入偶生工段(酯化反應(yīng)段),同時補(bǔ)充O?、CH?O,進(jìn)入反應(yīng)精餾塔，反應(yīng)后塔釜液相酸甲酯流入CO偶聯(lián)工藝段繼續(xù)參與反應(yīng)。草酸二甲酯進(jìn)入加氫反應(yīng)器制得乙二甲酯再生工段。此工藝無副產(chǎn)物生成，其中CO偶聯(lián)工NO尾氣(C00CH?):加敏分離時產(chǎn)物據(jù)氣圖1-2煤制乙二醇工藝流程總圖30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計92NO圖2-1氣相偶聯(lián)合成草酸酯的反應(yīng)機(jī)理CO偶聯(lián)反應(yīng)使用Pd-Fe/α-Al?O?催化劑，該反應(yīng)屬于親核反應(yīng)，Pd?是反應(yīng)本設(shè)計在亞硝酸甲酯再生部分沒有使用“酯化反應(yīng)器+凈化塔+干燥器”的30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計表2-1兩種酯化反應(yīng)器組合對比酯化反應(yīng)器組合反應(yīng)精餾塔組合設(shè)備數(shù)量六個反應(yīng)釜、兩個塔、三個換熱兩個反應(yīng)釜、三個壓力容器、五器、五個壓力容器、三組泵個換熱器、四組泵能量消耗預(yù)熱器能源消耗高，反應(yīng)熱難以預(yù)熱器以反應(yīng)熱提供熱能，反應(yīng)及時移除，反應(yīng)熱利用困難。熱移除效果較好，反應(yīng)熱利用效果好。反應(yīng)程度物資消耗凈化器需要消耗大量水，幾乎不要額外消耗。干燥器需要消耗干燥劑。設(shè)備和技術(shù)要求設(shè)備精度要求低，控制技術(shù)要求高。反應(yīng)精餾塔要求精度高，控制技術(shù)要求低。 2CH?ONO+2CO=DMO+2NO+180.6kJ轉(zhuǎn)化率穩(wěn)定在80%,DMO選擇性大于90%[14]。1.6Aspenplus軟件簡介程工程的先進(jìn)系統(tǒng)”(AdvancedSystemforProcessEngineering,簡稱ASPEN),30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計2.ASPENPLUS使用最新的軟件工程技術(shù)通過它的MicrosoftWindows圖該技術(shù)能在你公司的整個過程工程基本設(shè)施范圍內(nèi)捕獲過程專業(yè)知識并充分利1.純組分?jǐn)?shù)據(jù)庫，包括將近6000種化合物的參數(shù)。2.電解質(zhì)水溶液數(shù)據(jù)庫，包括約900種離子和分子溶質(zhì)估算電解質(zhì)物性3.固體數(shù)據(jù)庫，包括約3314種固體的固體模型參數(shù)。4.Henry常數(shù)庫，包括水溶液中61種化合物的Henry常數(shù)參數(shù)?；プ饔脜?shù)約40,000多個，涉及5,000種雙元混合物。6.PURE10數(shù)據(jù)庫，包括1727種純化物的物性數(shù)據(jù)，這是基于美國化工7.無機(jī)物數(shù)據(jù)庫，包括2450種組分(大部分是無機(jī)化合物)的熱化學(xué)30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計8.燃燒數(shù)據(jù)庫，包括燃燒產(chǎn)物中常見的59種組分和自由基的參數(shù)。9.固體數(shù)據(jù)庫，包括3314種組分，主要用于固體和電解質(zhì)的應(yīng)用。10.水溶液數(shù)據(jù)庫，包括900種離子，主要用于電解質(zhì)的應(yīng)用。的連接，支持OLE(對象鏈接與嵌入)功能，比如像復(fù)制，粘貼或鏈接?！CMModelExport選項：用戶可以在AspenCustomModeler(ACM)混合物和電解質(zhì)流程。內(nèi)置數(shù)據(jù)庫包含有8500種組分物性數(shù)據(jù)，包括有機(jī)無機(jī)物，水合物，和鹽類；還有4000種二元混合物的37,000組二元交互數(shù)據(jù)，30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計可以是實用微軟的Excel,FORTRAN或者AspenCustomModeler來創(chuàng)第二章設(shè)計過程2.1.1生產(chǎn)目標(biāo)本文的設(shè)計題目為30萬噸/年乙二醇生產(chǎn)裝置工藝流程設(shè)計。即產(chǎn)物粗乙二醇流量為620kmol/hr,一年生產(chǎn)時間為8000小時，其余時間為設(shè)備維護(hù)、檢修。2.1.2原料流量組分流量2.1.3分離指標(biāo)(質(zhì)量分?jǐn)?shù))乙二醇水甲醇2.2設(shè)計過程1、用Aspen化工軟件進(jìn)行全流程物料衡算等過程的模擬；2、設(shè)計塔的塔徑、塔高等工藝參數(shù)；3、進(jìn)行塔的水力學(xué)計算；4、單元設(shè)備的計算與選型；30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計反應(yīng)器模擬中采用化學(xué)計量反應(yīng)器Rstoic操作模型。反應(yīng)精餾塔用Radfrac操作模擬，并對反應(yīng)精餾單元進(jìn)行優(yōu)化。煤氣化經(jīng)過脫硫吸附得到的CO和H?,CO經(jīng)壓縮與亞硝酸甲酯混合進(jìn)入偶聯(lián)反應(yīng)器進(jìn)行CO偶聯(lián)反應(yīng)，反應(yīng)后進(jìn)入脫草酸二甲酯塔，將草酸二甲酯從塔底生工段(酯化反應(yīng)段),同時補(bǔ)充O?、CH?O,進(jìn)入反應(yīng)精餾塔，反應(yīng)后塔釜液相酸甲酯流入CO偶聯(lián)工藝段繼續(xù)參與反應(yīng)。草酸二甲酯進(jìn)入加氫反應(yīng)器制得乙二作后作后回第一部分為酯化為以后工段的原料，在亞硝酸甲酯反回流到反應(yīng)區(qū)上部的之自之自圖來自甲醇罐區(qū)來自一氧化氮回收工段30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計側(cè)線出料的氣相通過冷凝水冷凝到45℃左右，同時這股熱物料會將冷凝水升溫到95℃,同時塔釜會有少部分甲醇無法反應(yīng)采出，也用冷凝水冷卻，將冷凝水升溫到75℃左右，兩股熱的冷凝水混合后作為熱源為亞硝酸甲酯反應(yīng)精餾化合生產(chǎn)草酸二甲酯(DMO),如圖2-3。30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計圖2-3Aspen模擬羰基化工段生產(chǎn)裝置工藝流程圖來自氫罐區(qū)來自羰基化工段圖2-4Aspen模擬催化加氫工段生產(chǎn)裝置工藝流程圖氣體),在這個工段先經(jīng)過閃蒸進(jìn)行氣液分離。然后分別進(jìn)入脫重塔脫水，脫輕30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計表2-1相關(guān)組分的物理性質(zhì)名稱分子式密度沸點℃乙二醇一氧化碳1.25g/L(標(biāo)況)氫氣0.0899g/L(標(biāo)況)甲醇亞硝酸鉀質(zhì)草酸二甲酯碳酸二甲酯硝酸圖2-6物料定義30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計運(yùn)行，無錯誤，無警告。具體物料匯總?cè)缦?。?-2酯化工段進(jìn)出物料情況一覽表溫度℃21001物質(zhì)流量kg/hr0000質(zhì)量分率30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計0000000030萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計表2-3羰基化工段進(jìn)出物料一覽表2011000000000000000000030萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計00100000000000000030萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計表2-4催化加氫工段進(jìn)出物料一覽表乙二醇產(chǎn)品330010000000000000030萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計乙二醇產(chǎn)品0000000000000001000000030萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計表2-5甲醇回收工段進(jìn)料一覽表21體積流量cum/hr物質(zhì)流量kg/hr000000030萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計000000000000000111010000000030萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計000000030萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計Validphases:VaporFreewaterrefluxrati圖2-7亞硝酸甲酯反應(yīng)精餾塔參數(shù)設(shè)置(1)回流比對MN產(chǎn)量的影響選定餾出率為2000kmol/hr,理論板數(shù)為31快，通過Aspen靈敏度分析，分濟(jì)效益。所以在選擇回流比的時候，并沒有選擇MN產(chǎn)率最高的1.5,而是選擇了MN產(chǎn)率變化率最高的1.1,盡可能的提高工廠的經(jīng)濟(jì)效益。30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計1.001.001.251.301.351.401.451.501.55圖2-8回流比對MN收率的影響(2)側(cè)線采出量對MN收率的影響其函數(shù)曲線是一個凸函數(shù)，拐點大約在1200kmol/hr,如圖2-9。30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計700750800850900950100010501100115012001250130013501400145015001550160016501700175018001850190圖2-9側(cè)線采出量對MN收率的影響鍵特性在Aspen中模擬出來的，如圖2-10。所以在利用熱力學(xué)反應(yīng)方程式模擬平衡反應(yīng)方程模擬反應(yīng)精餾情況，轉(zhuǎn)化率數(shù)值來自真實化工廠。C0230NNO?+NO+CH?OH→2CH?ONO+H?O(2-1)原料混合，來減少(2-2)反應(yīng)的發(fā)生，一般控制NO和NO?的比例在1:1~5:靈敏度分析，變化范圍為5~50s,間隔5s,如圖。30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計圖2-11反應(yīng)停留時間對MN產(chǎn)率的影響NO氧化酯化反應(yīng)器實際上屬于反應(yīng)+吸收+精餾塔，因NO、O?等反應(yīng)氣體30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計6用指圖2-12利用Aspen模擬亞硝酸甲酯反應(yīng)精餾塔進(jìn)出塔物流設(shè)定塔壓力設(shè)定為2bar,全塔壓降設(shè)定為0.1bar。22圖2-13利用Aspen模擬亞硝酸甲酯反應(yīng)精餾塔壓力設(shè)定在羰基化工段，氣相耦合反應(yīng)器R-201中主要發(fā)生兩個反應(yīng)：主反應(yīng)2CO+2CH?ONO=(COOCH?)?+2NO(2-3)30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計2CH30NO(MIXED)+CO(MIXED)-->DMC(MIXED)+2NO(MIXED)New.Eoa!Lelete圖2-14利用Aspen模擬耦合反應(yīng)器反應(yīng)方程設(shè)定C圖2-15利用Aspen模擬耦合反應(yīng)器反應(yīng)基本參數(shù)設(shè)定根據(jù)Popa等人的研究15,開發(fā)出了一種低成本高效率的催化劑，可以用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)乙二醇，其DMO轉(zhuǎn)化率可以長期保持99%以上，DMO選擇性可保持95%。反應(yīng)器相關(guān)參數(shù)設(shè)置如下：DMO(MIXED)+4H2(MIXED)DMO(MIXED)+5H2(MIXED).>2MA(MIXED)+C2HSOH(MIXED)+H2O(MIXED)22-16利用Aspen模擬催化加氫反應(yīng)器反應(yīng)方程設(shè)定30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計Pressure:C圖2-15利用Aspen模擬加氫反應(yīng)器基本參數(shù)設(shè)定在流程模擬上順利運(yùn)行。從中得到的大量數(shù)30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計第三章主要設(shè)備的工藝計算與選型3.1.1板式塔主要參數(shù)模擬瀏覽結(jié)果。以亞硝酸甲酯反應(yīng)精餾塔T101為例進(jìn)行詳細(xì)介紹。數(shù)為1。21圖3-1利用Aspen模擬T101塔板設(shè)計運(yùn)行后得到塔的內(nèi)徑(Columndiameter)、對應(yīng)最大塔內(nèi)徑的塔板序號 000000圖3-2TraySizing運(yùn)行結(jié)果30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計Diameter:4meterDeckthimetermeter圖3-3TrayRatingSpecifications設(shè)定參數(shù)在塔板布置(Layout)中還要輸入篩孔的直徑、開孔率。在降液管(Downcomers)中輸入降液管底隙、頂部寬度、底部寬度、直段Distancetowall①最大液泛因子(Maximumfloodingfactor),最大液泛因子應(yīng)當(dāng)小于0.8;③最大降液管液位/板間距(Maximumbackup/Trayspacing),其中降液管液24Maximumbackup/TrayspacMaximumvelocity/Designveloci3.1.2精餾塔操作條件從AspenPlus中調(diào)取精餾塔的操作條件，見表3-1液相體積流量表面張力精餾段提餾段30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計3.2板式塔核算圖3-1史密斯關(guān)聯(lián)圖通過史密斯關(guān)聯(lián)圖的C20=0.145,所以：取安全系數(shù)為0.8,則u?=0.8×3.494=2.795m/s忽略降液管所占截面積，圓整后：D=4m橫截面積：通過史密斯關(guān)聯(lián)圖的C?o=0.125,所以：取安全系數(shù)為0.8,則u?=0.8×3.182=2.45m/s忽略降液管所占截面積，圓整后：D?=4m橫截面積：空塔氣速：精餾塔塔徑及空速計算結(jié)果見下表，符號單位計算數(shù)據(jù)精餾段提餾段圓整后塔徑Dm44塔截面積實際空塔氣速u根據(jù)塔板數(shù)和板間距計算得：人孔應(yīng)采用HG21514標(biāo)準(zhǔn)，從塔體的應(yīng)力考慮，板式塔每隔4~6塊板設(shè)置一個人孔。在設(shè)置人孔處，板間距的大小應(yīng)根據(jù)人孔的直徑確定，該處板間距應(yīng)≥人孔直徑+塔板，支撐梁高度+50mm,且不小于600mm。裙座高度取3m,因此，此反應(yīng)精餾塔應(yīng)開6個人孔，人孔直徑為0.8m。所以，塔的有效高度：Z=Z精+Z提+6×0.8+3+1.2=33.6m選用雙溢流弓形降液管，不設(shè)進(jìn)口堰精餾段：取lw=0.7D=0.7×4=2.8m提餾段：取lw=0.7D=0.7×4=2.8m本設(shè)計采用平直堰，堰上高度how按下式計算，E近似取1。已知1w/D=0.7,通過查《化工原理》下冊P138圖11-16得Af/Ar=0.09,提餾段：停留時間θ>5s,故降液管可用。4.降液管底隙高度精餾段：取降液管底隙的流速uo=0.1m/s,則：提餾段：取降液管底隙的流速u'o=0.1m/s,則：3.2.5塔板布置本設(shè)計塔徑D=7000mm,采用分塊式塔板，塔板分3塊，以便通過人孔裝拆塔板。2.篩孔數(shù)目與排列取篩孔的直徑為5mm,正三角形排列，一般碳鋼厚度δ取3mm,取t/do=3.0,故孔的中心距t=3.0×5=15mm。取邊緣區(qū)寬度Wc=0.06m,泡沫區(qū)寬度Ws=0.1m。板上開孔率：計算塔板上的鼓泡區(qū)面積，即：30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計其中提餾段Vs'=67026.982(m3/h)u02=11.24精餾段提餾段孔徑55開孔率篩孔氣速m/s3.2.6塔板流體力學(xué)計算1.氣相通過篩板塔板的壓降h取0.06m根據(jù)取Co=0.6mh取0.06m根據(jù)根據(jù)Aspen模擬結(jié)果查得σ=55.093mN/mUom=0.211m/s設(shè)計無明顯漏液。2.液泛取φ=0.5,已選定HT=0.6m,hw=0.025m取φ=0.5,已選定Hr=0.6,h'w=0.034m或Ab=Ar-2Af=12.56-2×0.9取物性系數(shù)K=1.0,泛點負(fù)荷系數(shù)CF=0.145取物性系數(shù)K=1.0,泛點負(fù)荷系數(shù)Cr=0.145對于塔為避免過量霧沫夾帶，應(yīng)控制泛點率不超過85%,由上兩式計算出的泛點率都在85%以下，故可知本設(shè)計中精餾段的霧沫夾帶量能滿足ev<0.1kg/kg (液/氣)的要求。由上式可計算出負(fù)荷性能圖中的霧沫夾帶線，按泛點率80%計算在操作范圍內(nèi)任取兩個Ls值，可算出Vs值。作出霧沫夾帶線。φ(Hr+hw)=hp+h+ha=hc+h+h+h+hd,(hd=0)在操作范圍內(nèi)任取若干個Ls值，可算出Vs值。作出霧沫夾帶線。3.3.3液相負(fù)荷上限液體的最大流量應(yīng)保證降液管中停留時間不低于3~5s。液體在降液管內(nèi)的停留時間以θ=5s作為液體在降液管內(nèi)停留時間的下限，則：據(jù)此可作出液相負(fù)荷上限線。提餾段：以θ=5s作為液體在降液管內(nèi)停留時間的下限，則：據(jù)此可作出液相負(fù)荷上限線。3.3.4液相負(fù)荷下限取堰上液層高度how=0.02m作為液相負(fù)荷下限條件，作出液相負(fù)荷下限線。精餾段：取E=1.0,則據(jù)此可作出液相負(fù)荷下限線。提餾段：取E=1.0,則據(jù)此可作出液相負(fù)荷下限線。3.3.5漏液線精餾段：據(jù)此可作出漏液線。根據(jù)以上各線方程，可分別作出浮閥塔精餾段及提餾段的塔板負(fù)荷性能圖。30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計反應(yīng)器設(shè)計原則本項目是氣相CO偶聯(lián)反應(yīng)，催化劑選用Pd/α-Al?O?,催化劑使用壽命長，以反應(yīng)器R-201為例，反應(yīng)器R-201相關(guān)數(shù)據(jù)見下表。表3-4R-201相關(guān)參數(shù)進(jìn)料出料溫度(℃)壓力(MPa)氣相分率總質(zhì)量流量(Kg/hr)氣相體積流量(cum/hr)焓值(Gcal/hr)30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計3.4.3管束尺寸和反應(yīng)管的排列比表面積=4/d=1692.1/18.31=92.4m2/m3所以d=0.043m,取管尺寸為φ50×3mm則單管催化劑體積為：則列管數(shù)為：反應(yīng)管的排管采用正三角形排列，取管心距為do=0.044,則單管所占面積為：則反應(yīng)器直徑為：3.4.4反應(yīng)器設(shè)計匯總反應(yīng)器設(shè)計計算結(jié)果如表3-5所示30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計表3-5反應(yīng)器設(shè)計結(jié)果匯總表反應(yīng)器項目參數(shù)反應(yīng)溫度(℃)反應(yīng)壓力(MPa)反應(yīng)器類型固定床反應(yīng)器催化劑類型空速(h1)催化劑填充量(m3/h)催化劑填充高度(m)反應(yīng)管長度(m)規(guī)格材料個數(shù)(根)排列封頭正三角形形狀標(biāo)準(zhǔn)橢圓形材料直邊高度(mm)焊接系數(shù)1筒體材料高度(m)830萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計2345682345682Date:RevNo.:JobNo.:000LiquidNoncondensable00Thermalconductivity2Foulingresistance(min)m20HeatexchangedTransferrate.Service955DirtDesign/vac/testpressurekgf/cm2圖3-4E-101工藝參數(shù)利用AspenExchangerDesign&Rating軟件對換熱器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，模擬出30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計46mpY通過AspenExchangerDesign&Rating軟件模擬出的換熱管的排列以及換熱30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計mmm2381西0930萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計458458Date:RevNo.:JobNo.:Fuidquantity,Totalkg/h000Noncondensablekg/h00Thermalconductivitykcal(h'm*C)LatentheatPressure(abs)kgf/cm2VelocitymsPressuredrop,allow0Designlvac/testpre00Baffle-crossCarbonSteelSupports-tubeU-bendType圖3-7E-102工藝參數(shù)圖NozleDmAspenShell&TubeExchangoTamasFh四9ndPkmShs1Sdo0.6eINodeh圖3-9E-102換熱管布局圖30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計2346823468000Noncondensable0ViscosityThermalconductivityLatentheatVelocityFoulingresistance(min)m2*h*C/kc0Baffle-crossCarbonSteelWeightShell6451.3Flledwithwater8527.7Bundle'圖3-10E-102工藝參數(shù)圖30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計AS91.aipm022圖3-11E-102結(jié)構(gòu)圖2mmmm7c圖3-12E-102換熱管布局圖30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計3.6泵的設(shè)計筑底層或泵房，小功率的泵(7kW以下)可布置在樓面或框架上。室內(nèi)的泵沿泵與泵的間距視泵的大小而定，一般不宜小于0.7m,雙排泵電機(jī)30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計表3-6泵性能參數(shù)表泵名稱特點選用要求一般揚(yáng)程較高；泵入口一般為常溫，但某些中間進(jìn)料泵入口溫度也可大于工作時不能停車；流量變動范圍大，揚(yáng)程較低；一般選用離心泵；揚(yáng)程很高時可考慮容積式泵或高備用率為100%;回流泵泵入口溫度不高，一般為工作可靠性要求高；一般選用單級離心泵；泵的備用率為50%~100%;流量變動范圍大(一般用液位控制流量):流量較大；泵入口溫度較高，一般大于一般選單級離心泵，流量大時可選用雙吸泵；塔底泵液體一般處于汽液兩相態(tài)；工作可靠性要求高；工作條件苛刻，一般有污垢沉選用低汽蝕余量泵，并采用必要地灌注頭；泵的備用率為100%;循環(huán)泵流量穩(wěn)定，揚(yáng)程較低；介質(zhì)種類繁多；選用單級離心泵；按介質(zhì)選用泵的型號和材料；泵的備用率為50%~100%;輸送介質(zhì)：液體甲醇(99.8%)選用125×10mm的熱軋無縫鋼管。取無縫鋼管的絕對粗糙度為ε=0.15mm相對粗糙度為：查莫狄圖得摩擦系數(shù)λ=0.025由進(jìn)料管與反應(yīng)器內(nèi)的壓力可知：泵進(jìn)口與出口速度相等，則取直管長度為100m,則直管阻力為根據(jù)伯努力方程，計算得出揚(yáng)程液體由換熱器流出經(jīng)泵輸送到精餾塔，入塔高度h=10.8m,根據(jù)流量Q=83.1m3/h及揚(yáng)程H=21.45m,并考慮管路損失及工作效率，實際的流量和揚(yáng)程考慮流量可選型號為100-80-160的泵。30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計工廠布置的基本任務(wù)是結(jié)合廠區(qū)的各種自然條件和外部條件確定生產(chǎn)過程4.1廠房的平面布置30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計4.2廠房的立體布置4.3車間設(shè)備步驟4.4車間布置圖30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計5.1生產(chǎn)成本估算(2)塔設(shè)備、儲罐的價格以材料費(鋼材費)乘以系數(shù)1.2的方式估算設(shè)表5-1塔費用塔流程圖位號重量(噸)材料單價(元/噸)數(shù)量總價(萬元)反應(yīng)精餾塔1甲醇脫重塔11EG粗餾塔1甲醇脫水塔1甲醇脫輕塔1合計6表5-2反應(yīng)器費用反應(yīng)器類型流程圖位號單價(萬元)數(shù)量安裝費(萬元)總價(萬元)固定床反應(yīng)器1固定床反應(yīng)器1固定床反應(yīng)器1固定床反應(yīng)器1合計430萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計表5-3換熱器費用編號名稱類型換熱面積材料單價/萬元安裝費/萬元總價/萬元R-101進(jìn)料預(yù)熱器管板式T-101冷凝器管板式鑄鋼T-101再沸器管板式鑄鋼T-101側(cè)線冷卻器管板式T-101再循環(huán)冷卻器管板式鑄鋼進(jìn)出物料換熱器管板式鑄鋼R201進(jìn)料預(yù)熱器管板式鑄鋼R201出料冷卻器管板式T-201冷凝器管板式鑄鋼T-201再沸器管板式鑄鋼T-202冷凝器管板式鑄鋼T-202再沸器管板式鑄鋼進(jìn)出物料換熱器管板式鑄鋼R-301進(jìn)料預(yù)熱器管板式鑄鋼R-301出料冷卻器管板式鑄鋼R-401進(jìn)料預(yù)熱器管板式鑄鋼T-401冷凝器管板式鑄鋼T-401再沸器管板式鑄鋼閃蒸罐預(yù)熱器管板式R-501進(jìn)料預(yù)熱器管板式鑄鋼R-501出料冷卻器管板式T-501冷凝器管板式鑄鋼T-501再沸器管板式鑄鋼T-503預(yù)熱器管板式鑄鋼T-502冷凝器管板式鑄鋼T-502再沸器管板式鑄鋼合計30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計表5-4儲罐費用用途儲罐類型材料用鋼(t)單價(元/t)數(shù)量總價(萬元)甲醇鋼制立式圓儲罐1原料MN球罐球罐球罐球罐14.213.7111114.213.7閃蒸罐立式橢圓形封頭容1合計表5-5壓縮機(jī)費用設(shè)備號型號排氣量電機(jī)功率壓力個數(shù)公司價格(萬元)DA型51上海鼓風(fēng)機(jī)有限公司30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計表5-6泵費用設(shè)備號型號流量揚(yáng)程電機(jī)功率單價/萬元安裝費/萬元總價/萬元5383353853853833合計設(shè)計占地面積15000平方米，平均土地基準(zhǔn)價402元/m2,則土地費用共計為603萬元。30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計備品備件采購費取設(shè)備價格的10%,工、器具及生產(chǎn)家具購置費按設(shè)備價格的5%估算，儀表控制費用為其15%,電氣裝備為16%,附屬裝置及管道為25%,則該項費用共計650萬元。建筑工程費包括土建工程及場地建設(shè)，取設(shè)備總費用的45%,共計800萬元。理費取3%,生產(chǎn)準(zhǔn)備費包括進(jìn)廠費和培訓(xùn)費以人均5000計算。聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn)費取2.0%。則共計120萬元。預(yù)備費用取設(shè)備費用，基本設(shè)施投資以及遞延資產(chǎn)總和的10%,則流動資金為200萬元。表5-7直接材料費用一覽表編號材料名稱年消耗量單價年度成本/萬元數(shù)量單位金額單位1萬噸元/噸2甲醇萬噸元/噸3萬噸元/噸4萬噸元/噸總計30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計表5-8公用工程費用一覽表編號材料名稱年消耗量單價年度成本/萬元數(shù)量單位金額單位1水噸元/噸2蒸汽噸元/噸3電度元/度總計5.1.4操作成本匯總固定投資成本(人民幣/年):FCI:4.96×108原料成本(人民幣/年):CRM:8.31×10?廢物處理成本(人民幣/年):CWT:1.53×10?公用工程成本(人民幣/年):CUT:9.01×106勞動力成本(人民幣/年):COL:1.31×10?DMC=CRM+CWT+CUT+1.33COL+0.069FCI+總操作費用(人民幣/年):DMC+FMC+GE=1.266×109表5-9銷售收入表數(shù)量(噸/年)單價(元/噸)·收入(元/年)乙二醇13.8億30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計表6-1水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)濁度外觀及嗅味指標(biāo)透明無味30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計《石油化工設(shè)備和管道涂料防腐蝕技術(shù)規(guī)范》SH3《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》GB50058—92年開工時數(shù)為8000h。(1)原料管道進(jìn)廠：儲存天數(shù)8.5天公路進(jìn)廠：儲存天數(shù)8.5天。鐵路進(jìn)廠：儲存天數(shù)15天水運(yùn)進(jìn)廠：儲存天數(shù)15天。(2)中間原料中間原料：儲存天數(shù)2~4天。(3)液體產(chǎn)品管道出廠：儲存天數(shù)6.5天鐵路出廠：儲存天數(shù)12.5天。公路出廠：儲存天數(shù)12.5天水運(yùn)出廠：儲存天數(shù)15天。30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計工藝裝置中壓力監(jiān)測(報警)點、卸壓安全閥、防爆孔的設(shè)置以及自動聯(lián)鎖呼吸器。高于NIOSHREL濃度或尚未建立REL,任何可檢測濃度下：自攜式正30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計1、完成了30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計，并進(jìn)行了相應(yīng)地工藝流程模Plus進(jìn)行模擬。模擬結(jié)果：乙二醇99.9%以上(要求99%以上),達(dá)到了預(yù)期的3、根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，使用AutoCAD軟件，繪制出相應(yīng)的PID、PFD圖，并以此完成了主要設(shè)備(換熱器、塔、反應(yīng)器以及泵)的設(shè)計與選型。30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計[3]沈景余.世界環(huán)氧乙烷、乙二醇生產(chǎn)現(xiàn)狀及技術(shù)進(jìn)展[J].石油化工，1994,23(9):611~616[5]UbeIndustries,Ltd.Processf[7]UnionCarbideCorporation.ProcessforPreparat[11]李美蘭，馬俊國，徐東彥，葛慶杰.草酸二甲酯催化加氫制乙二醇銅基催化劑研究進(jìn)展[13]TiberiuPopa,YulongZhang,ErleiJin,MaohongFanlow-costapproachtosynofdimethyloxalatetoethyleneglycol[J].Ap[15]TiberiuPopa,YulongZhang,ErleiJin,MaohongFanlow-costapproachtosynthesisofthermallystableindustrialchydrogenationofdimethyloxalatetoeth30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計[18]Stitt.E.H.Reactivedistillationfortoluenedisproportionatio30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計附錄附錄1設(shè)備一覽表附表1塔設(shè)備選型一覽表設(shè)備名稱設(shè)備位號封頭形式材料塔體內(nèi)徑筒體高度類型反應(yīng)精餾塔標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭篩板塔甲醇脫重塔標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭篩板塔DMO脫輕塔標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭篩板塔EG粗餾塔標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭篩板塔甲醇脫水塔標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭篩板塔甲醇脫輕塔標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭篩板塔附表2反應(yīng)器選型一覽表設(shè)備名稱設(shè)備位號封頭形式材料內(nèi)徑/mm高度/mm類型固定床反應(yīng)器標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭固定床固定床反應(yīng)器標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭固定床固定床反應(yīng)器標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭固定床固定床反應(yīng)器標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭固定床30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計附表3換熱器選型一覽表設(shè)備位號設(shè)備名稱類型換熱面積/m2材料公稱直徑管長R-101進(jìn)料預(yù)熱器管板式T-101冷凝器管板式鑄鋼T-101再沸器管板式鑄鋼T-101側(cè)線冷卻器管板式管板式鑄鋼進(jìn)出物料換熱器管板式鑄鋼R201進(jìn)料預(yù)熱器管板式鑄鋼R201出料冷卻器管板式T-201冷凝器管板式鑄鋼T-201再沸器管板式鑄鋼T-202冷凝器管板式鑄鋼T-202再沸器管板式鑄鋼進(jìn)出物料換熱器管板式鑄鋼R-301進(jìn)料預(yù)熱器管板式鑄鋼R-301出料冷卻器管板式鑄鋼R-401進(jìn)料預(yù)熱器管板式鑄鋼T-401冷凝器管板式鑄鋼T-401再沸器管板式鑄鋼閃蒸罐預(yù)熱器管板式R-501進(jìn)料預(yù)熱器管板式鑄鋼R-501出料冷卻器管板式T-501冷凝器管板式鑄鋼T-501再沸器管板式鑄鋼T-503預(yù)熱器管板式鑄鋼T-502冷凝器管板式鑄鋼T-502再沸器管板式鑄鋼30萬噸/年煤制乙二醇的工藝設(shè)計附表4儲罐選型一覽表設(shè)計溫度設(shè)計壓力用途儲罐類型材料封頭形式數(shù)量甲醇鋼制立式圓筒形內(nèi)浮頂儲罐標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭2球罐球罐1球罐球罐1球罐球罐1球罐球罐1閃蒸罐立式橢圓形封頭容標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭6附表5壓縮機(jī)選型一覽表設(shè)備號型號排氣量電機(jī)功率壓力個數(shù)公司DA型51上海鼓風(fēng)機(jī)有限公司30萬噸/年煤制乙二醇的