【年產(chǎn)五萬噸乙醛工藝設(shè)計(jì)7100字（論文）】

年產(chǎn)五萬噸乙醛工藝設(shè)計(jì)摘要:在化工生產(chǎn)中，乙醛是重要中間體，常見的制乙醛工藝方法有乙烯直接氧化法、乙醇氧化法等等。上述方法各有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。參考已有生產(chǎn)方法，比較優(yōu)缺點(diǎn)，對于其不合理之處進(jìn)行改進(jìn)。本設(shè)計(jì)是采用乙烯直接氧化法，其工作原理是乙烯和氧氣通過催化劑，直接氧化合成粗乙醛，最后蒸餾得到所需成品，主要是由經(jīng)過氧化、蒸餾、精餾后得到產(chǎn)品。并對反應(yīng)設(shè)備、物料進(jìn)行設(shè)計(jì)和修改，力求最大利用率，在此之后進(jìn)行了成本估算和原料消耗的計(jì)算。本機(jī)還包含物料衡算、能量衡算以及設(shè)備選型與計(jì)算，并對后續(xù)處理做了一些說明，附有流程圖。關(guān)鍵詞：乙烯、氧化、乙醛目錄引言 11設(shè)計(jì)說明 11.1概述 11.2生產(chǎn)方法 21.3材料與成品 31.4流程敘述 41.4.1總反應(yīng)方框簡圖 41.4.2反應(yīng)工段簡述 51.4.3再生工段簡述 51.4.4精餾工段簡述 62設(shè)計(jì)工藝計(jì)算 72.1物料衡算 72.2熱量衡算 93設(shè)備選型計(jì)算與選型 143.1反應(yīng)器設(shè)備計(jì)算 143.2鼓泡塔高度HGL核算 143.3純?nèi)├淠髟O(shè)備計(jì)算 153.3.1熱負(fù)荷和冷卻水的需求量 153.3.2冷凝器選型 153.4校核傳熱面積 154經(jīng)濟(jì)效益評估 164.1原料消耗 164.2成本估算 165三廢處理 176結(jié)論 17參考文獻(xiàn) 19 引言近十年來,隨著我國的國際實(shí)力不斷提高，化工產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展，對基礎(chǔ)化工關(guān)注度也越來越高。乙醛的生產(chǎn)歷史悠久，可以追溯到1774年，一位名叫scheele的瑞典科學(xué)家利用乙醛經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)，得到了乙醛。期間歷經(jīng)漫長的衍變，1835年，liebig成功地分離了一種聚丙烯和乙醇的結(jié)構(gòu)形態(tài)[7]。1881年，庫切洛夫通過研究乙炔的液相水合成了乙醛，再往后的幾十年，德國是第一個(gè)成功地建造了制備乙醛工廠的國家，在兩次世界大戰(zhàn)的沖擊和影響下，得到了迅猛的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，乙醛從此在德國得到廣泛應(yīng)用。乙醛是非常重要基本原料，在藥物、香料和農(nóng)藥等有機(jī)合成中都有很重要作用[5]。乙醛在化工生產(chǎn)中，有很大的作用，它是合成多種化工產(chǎn)品的原料。一開始人們?yōu)榱酥苽湟胰┦怯靡胰卜?，但是因?yàn)樗木窒扌裕ㄉa(chǎn)成本太高），后來就出現(xiàn)了各種各樣的其他方法。乙烯氧化法其生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)過程較為穩(wěn)定，而且還有一個(gè)優(yōu)勢就是成本低但收益高，乙醇氧化法有一定的優(yōu)勢而且成本較低，收到許多國家化工從業(yè)者的鐘愛[1]。由于我國當(dāng)時(shí)情況的限制，所以我國發(fā)展乙醛工藝發(fā)展得比較晚，到二十一世紀(jì)中期才開始有乙醛的生產(chǎn)工廠，另外技術(shù)也不成熟，完完全全需要?jiǎng)e的國家的專家來幫助我們來進(jìn)行設(shè)計(jì)和安裝，在經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國現(xiàn)在已經(jīng)有了大批從事這方面的專家，不用在依靠別人的技術(shù)，這是一個(gè)前所未有的飛躍。本設(shè)計(jì)的是通過乙烯氧化成乙醛工藝設(shè)計(jì)，達(dá)到年產(chǎn)五萬噸乙醛的要求，通過已有的工藝流程，對其進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。通過對催化劑和原材料的改進(jìn)，得到更高的轉(zhuǎn)換率，從而提高收益，與此同時(shí)對三廢也做了適當(dāng)?shù)母淖?，對環(huán)境的污染更少，對環(huán)境達(dá)到更高水平的保護(hù)。1設(shè)計(jì)說明1.1概述乙醛在很多地方都有重要作用，比方在農(nóng)藥、藥物、香料等有機(jī)合成方面。隨著我國的快速發(fā)展，對乙醛的需求量越來越大，但生產(chǎn)水平卻達(dá)不到所需，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了國內(nèi)需求。乙醛有刺激性氣味，易燃易揮發(fā)，可以溶于很多化學(xué)產(chǎn)品，例如乙醇、乙醚等等。國內(nèi)目前有四種方法生產(chǎn)乙醛，其中三種缺點(diǎn)比較明顯，一個(gè)是對環(huán)境污染大，一個(gè)是收益不大和副產(chǎn)品多。我們這次工藝設(shè)計(jì)采用的是乙烯氧化法制乙醛。1.2生產(chǎn)方法乙醛的合成方法多種多樣，其中較為常見也是使用最多的方法是乙烯氧化法。在中國，乙烯氧化法和乙醇氧化法兩條路線比較成熟，但只有少部分是采用乙醇氧化法，大部分還是采用乙烯氧化法，因?yàn)橄啾容^乙醇氧化法，乙烯氧化法對原材料消耗少，而且方法成熟，收到化工產(chǎn)業(yè)的喜愛。乙烯直接氧化是把乙烯、氧氣和催化劑混合，使乙烯氧化成乙醛[8]。其中催化劑是鹽酸水、氯化銅、氯化鈀組成的溶液?？偡磻?yīng)式為： 實(shí)際每一步具體反應(yīng)如下：乙烯氧化：催化劑氧化再生反應(yīng)：合成乙醛的乙烯氧化是一個(gè)可靠的工藝。如果我們要節(jié)約能源和材料并提高收益率，就必須改進(jìn)現(xiàn)有的設(shè)備，使之達(dá)到更加理性的水平。氧化制乙醛是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，副反應(yīng)得到的副產(chǎn)物很多，必須要精準(zhǔn)控制它的每一步反應(yīng)，減少不必要的消耗，提高收益。反應(yīng)總方程：(4)下制乙醛每一步具體工藝的反應(yīng)式：(1)(2)(3)在這些生產(chǎn)工藝流程中會(huì)產(chǎn)生一些副產(chǎn)品,如聚合物殘?jiān)?氯乙烷,甲醇,草酸銅等。這降低了催化劑中的Cu2+，從而影響反應(yīng)正常的發(fā)生，降低了效益。揮發(fā)性副產(chǎn)物與反應(yīng)氣體一起從催化劑體系中排出。為防止因?yàn)榇呋瘎┲械腃u2+減少而導(dǎo)致收益降低，我們采用催化劑再生。（5）CuCl2+CuC2O4=2CuCl+2CO2在再生反應(yīng)過程中，通過高溫和加氧可以得到Cu2+，當(dāng)達(dá)到一定條件（溫度170攝氏度，壓力0.9兆帕），一部分副產(chǎn)物（草酸銅）會(huì)分解[9]，從而導(dǎo)致催化劑中的銅離子濃度保持不變，這樣就可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。造成鈀消耗的途徑有三種。第一，是設(shè)備問題可能會(huì)造成催化劑流失造成損失；第二，是蒸餾中的氣體會(huì)有部分被有些物品帶出設(shè)備，從而造成損失；第三，是用催化劑沉淀時(shí)，吸附在催化劑殘?jiān)途酆衔锷蟍3]。下面是我們給出的針對上述問題解決方案:第一，發(fā)現(xiàn)和修復(fù)再生單元的液位測量系統(tǒng)故障,減少催化劑中鈀不必要的消耗。第二，防止催化劑被夾帶出去，在一定條件下（壓力低于一千五帕，兩個(gè)容器壓差為十二萬帕）可以防止催化劑被夾帶出去[2]，反應(yīng)整個(gè)過程都必須在這個(gè)條件以內(nèi)發(fā)生，這樣就可以達(dá)到設(shè)計(jì)目的。第三，增添催化劑時(shí)，防止堆積沉淀，在增添催化劑時(shí)，要攪拌靜置，讓其充分穩(wěn)定下來，并用鹽水沖洗，防止催化劑粘粘至反應(yīng)器內(nèi)壁上，重復(fù)上述流程，直到清洗干凈[6]。總之，通過技術(shù)更新，可以有利于催化劑的活性，讓催化劑完完全全得反應(yīng)，另外可以節(jié)約乙烯的用量，減少不必要的消耗，達(dá)到理想收益效果，同時(shí)它還具有減少金屬鈀損失的優(yōu)點(diǎn)，這對我們節(jié)約成本有巨大幫助，金屬鈀對人體有危害，減少工人與之接觸，減少安全隱患。1.3材料與成品1.原材料乙烯(分子式為C2H4O)無色、易燃，微甜屬于低毒氣體，幾乎不溶于水。它對呼吸的影響較小，但有很強(qiáng)的麻醉作用。如果吸入過量乙烯會(huì)對記憶造成損壞。空氣中含量最多的就是氧氣（化學(xué)式O2），氧氣是無色、無味的。氧在標(biāo)準(zhǔn)條件下(0℃)密度是1.429g/L,在水中溶解度很小。在不同的環(huán)境條件下有不同的狀態(tài)，-180℃左右時(shí)，是一種淺藍(lán)色液體，在-218℃左右是一種淺藍(lán)色固體。表1原材料的百分比化學(xué)式C2H4N2CH3CH3O2百分比≥99.5％≤1.5％≥0.5％≤99.0％2．成品表2成品的百分比化學(xué)式C2H4OH2OC4H8OCH3COOH百分比≥99.1％≤0.04％≤0.03％≤0.01％1.4流程敘述1.4.1總反應(yīng)方框簡圖圖1總反應(yīng)工藝流程方框簡圖1.4.2反應(yīng)工段簡述圖2反應(yīng)工段工藝流程方框簡圖壓縮機(jī)壓縮氣體，氣體是來自吸收塔，然后經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮。氣水分離器分離出氣體后，進(jìn)入反應(yīng)器與乙烯和氧氣充分混合后，開始發(fā)生反應(yīng)。在壓力2.9-3.5巴、溫度120℃-125℃的條件下，在反應(yīng)器R0101里，鹽酸水溶液的作用中，產(chǎn)生了氣態(tài)乙醛，氣態(tài)乙醛依次經(jīng)過第一冷凝器、第二冷凝器和第三冷凝器，此后一起進(jìn)入吸收塔。在這中間有很多反應(yīng)過剩的原料（氧氣、乙烯、催化劑），未反應(yīng)的原料經(jīng)過除沫器的管道返回反應(yīng)器，繼續(xù)參加反應(yīng)。1.4.3再生工段簡述圖3再生工段工藝流程方框簡圖催化劑和氮?dú)饣旌线M(jìn)入到旋風(fēng)分離器V0302，乙醛得到溶解，，并和醋酸一起經(jīng)過壓縮機(jī)后，由泵運(yùn)送至再生器。在此加入氧氣約為50－100m3/h，控制溫度在120℃，壓力9－11bar，在這種條件下，大多數(shù)殘?jiān)伎梢员环纸猓瑫r(shí)也分解了草酸銅。這樣就可以保持殘?jiān)糠€(wěn)定在左右100克/升，防止殘?jiān)^多影響反應(yīng)。在此過后，把符合條件的觸媒輸送制反應(yīng)器R0101，繼續(xù)參加反應(yīng)工段的反應(yīng)。這樣一個(gè)完整可以循環(huán)利用的再生工段就完成了，再生工段的反應(yīng)提高了原料的利用率，同時(shí)也提高了生成產(chǎn)品的效率。排出的氣體中含有部分氣體乙醛，為了回收這些乙醛，要把這些氣體運(yùn)輸至冷凝器中冷凝，這樣可以得到氣體中夾雜著的乙醛，把冷凝出來的乙醛運(yùn)送至粗乙醛儲(chǔ)槽，其他雜物氣體送至火炬燃燒排放[4]。1.4.4精餾工段簡述圖4精餾工段流程簡圖首先把粗乙醛用泵抽到換熱器中，在換熱器中溫度達(dá)到達(dá)九十?dāng)z氏度，此后進(jìn)入脫輕組分塔，這時(shí)讓溫度控制在六十?dāng)z氏度，壓力在3bar。我們需要采取一些措施來減少被氣體帶走的乙醛。首先就得要加入萃取液，去除掉存在于沸物中的粗乙醛，從塔頂出來的純?nèi)┻M(jìn)入到純?nèi)├淠鳎詈筮\(yùn)送到成品中去。反應(yīng)過程中的很多氣體都被壓縮后繼續(xù)參加反應(yīng)，這樣一來可以反正其他堆積損壞設(shè)備，二來還可以節(jié)約原材料，充分利用，提高利用率。還有剩余的氣體我們需要運(yùn)送至火炬燃燒排放掉。燃燒過程可能會(huì)有濃濃的黑色的煙霧產(chǎn)生，為了防止這種現(xiàn)象發(fā)生，必須加入一些消煙的化學(xué)氣體，這樣不僅可以解決黑煙問題，同時(shí)在此過程中可以產(chǎn)生鹽酸，可以補(bǔ)貼原材料。生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生一些不符合質(zhì)量規(guī)格的乙醛，將這些不符合規(guī)格的乙醛放入乙醛儲(chǔ)罐中，然后與工藝廢水一起進(jìn)入萃取塔，并同時(shí)加入從精餾段中出來的巴豆醛餾分，最后從混合液中萃取出乙醛，其他的廢料拉去焚燒廠焚燒。粗醛儲(chǔ)罐和巴豆醛儲(chǔ)罐用氮?dú)獗３衷?×104帕，純?nèi)﹥?chǔ)罐用氮?dú)獗３衷?.8-1.6×105帕。各儲(chǔ)罐排出的氣體進(jìn)入吸收塔回收乙醛[10]。2設(shè)計(jì)工藝計(jì)算為了計(jì)算工藝過程的正確性，了解收益的準(zhǔn)確值，我們必須得在整個(gè)生產(chǎn)工藝進(jìn)行物料平衡和熱量平衡，因?yàn)槲覀冃枰涝O(shè)計(jì)的工藝過程是否合理，是否符合科學(xué)依據(jù)，是否有實(shí)際意義。我們首先得進(jìn)行物料平衡的計(jì)算，這是第一步，也是最重要的一步，其次在進(jìn)行熱量衡算，保證各個(gè)方面都符合設(shè)計(jì)要求。2.1物料衡算1.實(shí)際生產(chǎn)乙醛量的計(jì)算損耗的乙醛量＋理論計(jì)算產(chǎn)的乙醛量＝現(xiàn)實(shí)得到乙醛量X×0.72％113.363X所以113.636＋0.72％×X＝X解方程得：X＝40.486（kmol/h）2.乙烯量的計(jì)算（一開始反應(yīng)器）乙醛損耗的乙烯量/反應(yīng)中的乙烯量×100％=轉(zhuǎn)化率36.24%=198.640/XX=533.405（kmol/h）3.乙烯損耗的計(jì)算（目標(biāo)產(chǎn)物）C2H4+O2→CH3CHO1X198.640X=198.640（kmol/h）4.乙烯量的計(jì)算（副產(chǎn)物損耗）選擇性＝為了得到目標(biāo)產(chǎn)品所要消耗的乙烯/消耗掉原料數(shù)量×100％97.92％＝203.502/XX=207.828單位：（kmol/h）乙烯消耗量（副產(chǎn)物）＝267.846-201.502＝4.344（kmol/h）5.耗氧量（得到乙醛）C2H4+O2→CH3CHO1203.502XX=101.751（kmol/h）6.總的耗氧量計(jì)算副產(chǎn)物的耗氧量＝2.933×1＋0＋0＋0.230×0.5＋0＋2.448＝5.496（kmol/h）總耗氧量＝114.33+5.503＝119.833（kmol/h）圖5物料流程圖：放空量×7.13％=氧氣量×1％：乙烯量×96.7％=621.914?循環(huán)氣量×65.99％：放空量×4.25％=乙烯量×0.29％：循環(huán)氣量×8.97％＋放空量×8.97％=氧氣量×99.1％＋循環(huán)氣量×8.97％?119.734解方程組可得單位：kmol/h乙烯量=247.432氧氣量=124.125循環(huán)氣量=578.718放空量=17.3842.2熱量衡算我們依靠兩大定律來進(jìn)行熱量衡算，分別是能量守恒定律和質(zhì)量守恒定律。結(jié)果如下1.反應(yīng)熱每一個(gè)熱容與生成熱如表4：C2H4+O2→CH3CHO=?193?52.25?0=?245.25（kJ/mol）=?58672.25(kcal/kmol)C2H4+O2=CH3COOH=?484.7?52.25?0=?536.95（kJ/mol）=?128456.93(kcal/kmol)C2H4+3O2=2H2O+2CO2=2×(?285.84)+2×(?393.54)?3×0?52.25=?1411.01（kJ/mol）=?337562.20(kcal/kmol)查閱資料可知，在表壓為3bar，相變溫度是61.32℃條件下。圖6反應(yīng)熱量過程圖60.98℃下比熱容Cp=27.02kcal/（kmol·K）93.21℃下比熱容Cp=14.83kcal/（kmol·K），則ΔH1′′=Cp×ΔT=14.83×(125–60.98)=944.37（kcal/kmol）=11.69kcal/（kmol·K）,=6.805kcal/（kmol·K）；則=(11.69+6.805)×(125?25)=1849.5(kcal/kmol)；由等式可知ΔHT1=?58506+974.282+5836.668+944.37-1849.5=?52599.26(kcal/kmol)。2.水的放熱量圖7反應(yīng)熱量過程圖T1＝75(℃)（平均溫度）二氧化碳比熱容Cp=9.463kcal/（kmolK故ΔH3′CO2=Cp×ΔT=9.463×(125?25)=946.3(kcal/kmol)在142.67℃條件下ΔH3θ=9211.09kcal/kmolT2＝83.835(℃)水的比熱容Cp(l)=17.99kcal/（kmol·K） ＝17.99×（142.67－25）＝2116.88（）T3＝133.835℃在133.835℃溫度下，水的比熱容為Cp=7.9kcal/（kmol·K）ΔH3′′=Cp×ΔT=7.9×（125－142.67）＝－139.593（kcal/kmol），溫度T1=（125+25）/2=CpC2H4＝12.01kcal/（kmol·K）,CpO2＝6.896kcal/kmol(溫度為75℃)所以ΔH3′′′=Cp×ΔT=（12.01＋6.896）×（125－25）＝1890.6（kcal/kmol）ΔH3′′′+ΔHT3=ΔH3θ298+ΔH3′CO2+ΔH3θ+ΔH3′′+ΔH3′H2O故ΔHT3=?3150850639（kcal/kmol）總的反應(yīng)熱為：Q反=M1ΔHT1+M2ΔHT2+M3ΔHT3=232.998×（-52598.23）+2.546×（-121214.945）+2.954/2×（-315087.598）=-13029280.03（kcal/kmol）3.副產(chǎn)物放熱量圖8反應(yīng)熱量過程圖溫度（平均溫度）T1＝（25＋168）/2＝96.5(℃)，乙酸比熱容Cp=33.63kcal/（kmol·K）（96.5℃）。＝33.63×（168－25）＝4809.09(kcal/kmol)醋酸ΔH2θ=5091.6(kcal/kmol)（168℃）T2＝＝146.5(℃)此時(shí)Cp＝20.285kcal/（kmol·K）所以ΔH2′′＝Cp×ΔT＝20.285×（125－168）＝－872.255(kcal/kmol)溫度（平均）T3＝（125＋25）/2＝75(℃)CpC2H4＝11.68kcal/（kmol·K）CpO2＝6.806kcal/（kmol·K）ΔH2′′′=Cp×ΔT=（11.68+6.806）×（125－25）＝1849.5(kcal/kmol)由ΔH2′′′+ΔHT2=ΔH2θ298+ΔH2′+ΔH2θ+ΔH2′′可得ΔHT2=?128456.93+4809.09+5154.65－872.255－1849.4=?121213.944(kcal/kmol)4.因氧氣而造成的熱量損失可以知道的條件如下，新鮮氧氣的平均溫度為72℃，新鮮氧氣進(jìn)入的溫度是20℃，新鮮氧氣參加反應(yīng)溫度是125℃。表3氧氣和氮?dú)夂亢捅葻崛菅鯕獾獨(dú)釾i（％）98.91.1Cpi（kcal/（kmol·K））6.8136.87=6.734+0.0696＝6.8045（kcal/（kmol·K））,氧氣損耗的熱量：＝124.124×6.8045×(20－125)=－87683.85(kcal/h)5.催化劑帶入的熱量催化劑的比熱容：Cp=∑XIiCpi=1.05kcal/（kmol·K）（溫度為154℃）故熱量為：＝9.00×1.05×(154－125)×1094.2＝299865.51（kcal/h）6.循環(huán)氣帶走的熱量各成分的占比如下圖表4混合氣體比熱容表格-O氧氣N氮?dú)釮水C乙烯C乙烷C二氧化碳C氯甲烷C氯乙烷Xi00.56200.0057300.0500.753100.028900.0959400.0065900.00076CPikcal/（kmol·K）00.8188.63118.02112.01115.5599.599110.89117.32XiCPi0.3850.4250.1049.4950.4360.91160.07160.0133比熱容（平均）＝11.39kcal/（kmol·K）Q2（循環(huán)氣）=MCpΔt=（248.432+577.717）×11.40×（125-500）=3531786.975（kcal/h）7.鹽酸損耗的熱量比熱容Cp=0.94kcal/（kmol·K），進(jìn)料溫度20℃鹽酸損耗的熱量：Q4=MCpΔt＝62.1×0.94×(20-125)＝-6207.97（kcal/h）。8.水的汽化熱量水汽化分為鹽酸Q5和催化劑Q6鹽酸Q5=63.1×（1－30％）×523.94=23142.4298（kcal/h）催化劑Q6=（9.00-8.73）×1094.2×523.94=160522.6414（kcal/h）9.反應(yīng)所需加水量由∑Q=0得汽化量QH2O′=12961058.2+297834.6－6263.8－705736.9365－123145.6×2－87571.996＝1161735.67，汽化量：QH2O=1221472.96-23142.4298-160522.6414=1037807.559單位：kcal/h10.反應(yīng)器損失的熱量其他因素?fù)p失的熱量（環(huán)境，材料）：Q7=KAΔt=14×(3.14×2.53×21.52+2×3.14×（2.545/2）2)×45=122717.59（kcal/h）3設(shè)備選型計(jì)算與選型3.1反應(yīng)器設(shè)備計(jì)算1.已知未開啟設(shè)備反應(yīng)時(shí)，塔的速度為0.54m/s（1）出口總流量∑MR＝1995.6kmol/h；（2）入口總流量Mt＝950.277kmol/h）（3）塔徑D=2.550m；（4）清液層H。＝74.66/5.084＝14.69（m），（5）反應(yīng)過程中，容器平均壓力為4.73atm；（6）截面積At＝V/u＝2807.156×103/55＝5.104（m2）；（7）設(shè)塔頂壓力為P底=6.2atmP頂＝P底-H?！罰ct/1.0336＝6.2-14.82×1095.3/1.0336/104＝4.1(atm)，P均＝（P底＋P頂）/2＝（6.282+4）/2＝5.141(atm)；（8）乙醛氣體的計(jì)算：Vct＝每小時(shí)乙醛生產(chǎn)量（kg）/乙醛理論生產(chǎn)量＝232.002×43.98/135.3＝75.41（m3/h）；3.2鼓泡塔高度HGL核算已知εOG＝0.4802，聯(lián)立公式εG＝（HGL－H。）/HGLεG=0.312又因?yàn)?.312＝（HGL－14.82）/HGLHGL＝20.32m,由上面計(jì)算可得，我們應(yīng)該選用的R2101是高度為20.32m,塔徑為2.550m的鼓泡塔反應(yīng)器。3.3純?nèi)├淠髟O(shè)備計(jì)算乙醛有部分氣體直接進(jìn)入到冷凝器冷凝，還有一部分是又進(jìn)入到精餾塔，繼續(xù)在冷凝器冷凝，然后在進(jìn)入冷凝器冷凝，最終得到成品乙醛。純?nèi)┧械囊胰怏w溫度為42℃，這時(shí)給它冷凝處理，使它從氣體冷暖成液體狀態(tài)。冷凝器入口溫度29℃，出口溫度是37℃。3.3.1熱負(fù)荷和冷卻水的需求量熱負(fù)荷:q=1/2×3622793.722=1811396.35cal/h；已知需水量為w=15910.3kmol/h，平均溫度7.5℃。假設(shè)k=749（/（）），則＝1811397.361/749/7.5＝322.46（㎡）。 3.3.2冷凝器選型管直徑20×2毫米,管長度6米,管程4,殼程1，殼直徑(毫米)為900,壓力是16公斤(f)/平方厘米,換熱面積325平方米,重量8500公斤,規(guī)格:FLA900-325-16-4的管子數(shù)量n=325/3.14/0.018/6=89,每道工藝的管數(shù)n=229。3.4校核傳熱面積 ＝0.0001；＝0.0004；＝0.00004＝1.52×6897.71/7.3＝1436.23；＝7669.364；單位：kcal/（m2·h·℃）傳熱系數(shù)K＝1/（1/7648.364＋1/1436.23＋0.0001＋0.0004＋0.00004）＝731.52kcal/（m2·h·℃）），所以=305m2實(shí)際傳熱面積為：=322㎡實(shí)際換熱面積大于所需換熱面積故設(shè)計(jì)是合理。4經(jīng)濟(jì)效益評估4.1原料消耗表5原料消耗一覽表名稱消耗（按一小時(shí)算）乙烯1.3t氧氣0.2t催化劑0.13t電1755Kw·h水蒸氣3.9t4.2成本估算網(wǎng)上的資料顯示，乙烯一頓9400元，所以每小時(shí)花費(fèi)1.3×9400=12220元假設(shè)工廠有150人，工資平均每人每月6000元6000×150=900000元工人每小時(shí)900000/（30×24）=1250元電力損耗方面是每小時(shí)1755kw，企業(yè)用電1.78每千瓦時(shí)1755×1.78/100=31.24元水蒸氣每噸220元3.9×220=858元總計(jì)每小時(shí)成本（車間每小時(shí)損耗300元，后續(xù)處理150元）12220+1250+31.24+858+300+150=14809.24元一噸乙醛7500元，一小時(shí)生產(chǎn)3.4噸3.4×5000=25500元一個(gè)小時(shí)的利潤25500-14809.24=10690.24元一個(gè)月利潤10690.24×24×30=7.70×106元表6消耗明細(xì)名稱單價(jià)合計(jì)（一小時(shí)）乙烯9400元/噸12220元電1.78分/千瓦時(shí)31.24元水蒸氣220元/噸858.00元人工1250元/時(shí)1250.00元車間300元/時(shí)300.00元后續(xù)處理150元/時(shí)150.00元總計(jì)——14809.24元乙醛7500元/噸25500元剩余——10690.24元5三廢處理日常的生產(chǎn)工藝中，任何一個(gè)設(shè)計(jì)都必須要注重三廢處理，不管是廢氣、廢水還是廢液，都必須嚴(yán)格處理，否則就會(huì)造成不可挽回的后果，每一個(gè)步驟都必須認(rèn)真設(shè)計(jì)，都必須符合國家的排放標(biāo)準(zhǔn)，這樣才是一個(gè)合格的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)工藝有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)就是沒有廢渣。我們需要處理好三廢，如果處理不好，那對我們的經(jīng)濟(jì)將造成很大損失。本設(shè)計(jì)工藝主要的就是由循環(huán)氣組成的廢氣，另外還有很多有毒的氣體，因此必須要進(jìn)行特殊處理，即通過焚燒處理，然后再排放到空氣中。廢液主要就是巴豆醛，巴豆胺在化學(xué)性質(zhì)上面比較活躍[11]，有可燃性，溶于水，另外對人體也有一定副作用。如果長時(shí)間放置，那么巴豆胺就會(huì)氧化成酸，可以用異丙醇鋁把把巴豆酸還原。從粗醛儲(chǔ)存罐出來的廢水需要進(jìn)行冷卻，讓后進(jìn)入到污水處理系統(tǒng)，最后才可以按要