10万吨聚碳酸酯化工厂毕业设计说明书

1、10 万吨聚碳酸酯化工厂毕业设计说明书目 录1 概述01.1 设计依据 01.1.1 课题背景01.1.2 我国聚碳酸酯产业现状01.1.3 国际聚碳酸酯需求概况11.2 设计依据 21.3 设计原则 31.4 设计任务 错误!未定义书签。1.5 劳动安全卫生错误!未定义书签。2 工艺设计 32.1 工艺流程设计32.1.1 工艺流程设计的重要性32.1.2 工艺流程设计的原则 32.1

2、.3 工艺流程选择分析与研究2.1.4 工艺流程设计 52.1.5 生产工艺流程叙述 52.1.6 工艺流程设计参数 72.2 工艺运算 72.2.1 物料衡算72.2.2 热量衡算153 工艺运算与设备选型 183.1 塔的工艺与选型183.1.1 T101183.1.2 最小回流比的运算 193.1.3 全塔理论塔板数203.1.4 精馏段理论塔板数2143.1.5 板效率及实际塔板数

3、0;213.1.6 塔和塔板要紧工艺尺寸运算 223.1.7 塔板负荷性能方程 253.3 气流干燥器的工艺运算与选型303.4 过滤设备的工艺运算与选型334 设备型号一览表 354.1 泵的选择354.2 容器、罐的选择364.3 冷凝器、再沸器的选择 375 厂制和厂址选择错误!未定义书签。5.1 厂制概况 错误!未定义书签。5.1.1 工厂组织5.1.2 工作制度5.1.3 人员配备错误!未定义书签。错误!未

4、定义书签。错误!未定义书签。5.2 厂址选择 错误!未定义书签。5.2.1 建厂依据5.2.2 指导方针5.2.3 选厂通过错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。6 全厂总平面设计 错误!未定义书签。6.1 总平面设计任务和步骤 错误!未定义书签。6.1.1 总平面设计任务错误!未定义书签。6.1.2 工厂组织错误!未定义书签。6.2 总平面设计原则 错误!未定义书签。6.3 总平面布置评述 错误!未定义书签。7 公用工

5、程和辅助设计方案错误!未定义书签。8 设计结果 错误!未定义书签。8.1 设计成果 错误!未定义书签。8.2 图纸及比例 错误!未定义书签。总 结 错误!未定义书签。致 谢 错误!未定义书签。参 考 文 献 401 概述1.1 设计依据1.1.1 课题背景聚碳酸酯（简称）是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，按照酯基的结构可分为脂肪族、芳香族、脂肪族芳香族等多种类型。其中由于脂肪族和脂肪族芳香族聚碳酸酯的机械性能较低，从而限制

6、了其在工程塑料方面的应用。目前仅有芳香族聚碳酸酯获的了工业化生产。聚碳酸酯是一种性能优异的通用工程塑料，自咨询世以来迅速在发达国家形成产业化生产，且技术连续进展，装置规模持续扩大。由于聚碳酸酯光学透亮性好、抗冲击强度高，并具有优良的热稳固性、耐蠕变性、抗寒性、电绝缘性和阻燃性等特点，使之在透亮建筑板材、电子电器、光盘媒介、汽车工业等领域得到广泛应用。聚碳酸酯的应用开发是向高复合、高功能、专用化、系列化方向进展，目前已推出了光盘、汽车、办公设备、箱体、包装、医药、照明、薄膜等多种产品各自专用的品级牌号。我国在聚碳酸酯研发上虽起步较早，先后有许多企业进行研发生产，但由于工艺技术落后、生产装置规模较

7、小、产能低、产品质量差，目前仅剩一家企业坚持生产，国内市场所需的聚碳酸酯不得不大量依靠进口。因此，大力加大聚碳酸酯研发，加速实现其规模产业化，已成为国家的重要战略需求。我国聚碳酸酯长期依靠国外进口，2000 年进口量为 23 万吨，到 2008 年增至 101.7 万吨，增长了近 4 倍，2008 年国内聚碳酸酯的表观消费量接近 80 万吨，以后几年将保持 10-15%的增长率。中国聚碳酸酯的产能仅为 26 万吨，而且绝大部分为合资或独资企业，对

8、外依存度专门高。对我国聚碳酸酯生产企业来讲，加快技术进步已刻不容缓。1.1.2 聚碳酸酯产业的现状由于世界金融市场处于纷乱状态，2009 年亚洲双酚 A(BPA)市场，将连续面临困难时期的挑战，除非经济走势上行，来自下游环氧树脂和聚碳酸酯(PC)工业的需求才会稍有提升。一家亚洲贸易商于表示，要使双酚 A(BPA)市场上扬，至少在今后 6 个月以后。随着双酚 A(BPA)现货的急剧下滑，该工业处于不景气状态。截至 2008 年 12 月，双酚 A(BPA)价格与当年 

9、7 月相比、下降了近 40%。由于全球金融市场恶化和经济衰退带来的阻碍，来自聚碳酸酯(PC)和环氧树脂工业需求的疲软，而导致双酚 A(BPA)市场的不振，将可能会连续到年底。尽管新的环氧树脂和聚碳酸酯(PC)，生产装置已于 2008 年投运，但经济的下行趋势和竞争的加剧，已大大挤压了一些公司的边际利润，迫使一些生产商降低开工率或延长装置停工期。双酚 A(BPA)进展在 2008 年也受到一些负面的阻碍，来自与双酚 A(BPA)接触的健康危害的争辩，已促使一些国家如加拿大在食品容器应用中禁用这种化学品。鉴于

10、终端用户减少购买量，亚洲地区一些双酚 A(BPA)生产商纷纷降低开工率，以减少这种高成本材料持续增多的库存。中国大多数环氧树脂装置，目前开工率都在 5060%。中国石化集团公司-三井化学公司合资的，10万吨/年双酚 A(BPA)装置于 2008 年 12 月投产后，又使该地区新增了供应量，估量双酚 A(BPA)价格一度会下跌至底线。另外贸易商和终端用户的调查指出，如果需求连续疲软，则对双酚 A(BPA)价格的支撑会专门小。2009 年也会显现一些新的贸易动向，中国与东南亚国家联盟(ASEAN)成

11、员国之间的自由贸易协定(FTA)将实施，按照新的法则，双酚 A(BPA)从 ASEAN 出口将执行零关税。东南亚国家联盟(ASEAN)有 2 家要紧的双酚 A(BPA)生产商：拜耳公司在泰国拥有 16 万吨/年装置，三井化学公司在新加坡拥有 23 万吨/年装置。1.1.3 聚碳酸酯市场需求概况20 世纪末，世界聚碳酸酯的产量约 114 万吨，聚碳酸酯按功能特性分为一系列品级，如通用级、透亮级、医药食品级等。各品级又可进一步细分为更多的具体牌号。一些大的生产

12、厂商可提供几十个品级、上百个牌号产品。聚碳酸酯的应用开发是向高复合、高功能、专业化、系列化方向进展。2004 年世界聚碳酸酯表观消费量 278.2 万 t,光学介质是聚碳酸酯消费增长最快的领域, 消费比例占 24%; 其次是电子/电气和建材, 各占 19%; 汽车约占 13%,详见下表1-3 全球聚碳酸酯消费表用途北美/万t西欧/万t日本/万t亚洲其他/其他/万t合计/万t比例%万t汽车电子电器片材光学介质其他合计13.57.513.511.018.564.07.111.51

13、3.312.07.151.03.06.16.13.56.625.310.022.914.136.928.8112.32.05.07.04.07.625.635.653.054.067.068.6278.21319192425100北美的汽车产业所消费的聚碳酸酯远高于西欧、日本及其它地区, 约占全球汽车领域消费量的 38 %。欧洲受气候阻碍, 对制造绝热玻璃的薄膜和片材需求较高, 占全球该类产品总消费量的 25%。亚洲地区( 不包括日本)在电子、电器产品和光学有关产品领域消费的聚碳酸酯在世界所占比例相当高, 电子、电

14、器领域占全球该类产品消费量 43%, 光学产品占全球该类产品消费量 54%.可见国外聚碳酸酯应用的最大的市场是电子/电气(宝库运算机、办公设备和光盘)，透亮薄板和片材以及汽车工业。在以后的一段时刻内，聚碳酸酯的需求量将连续增长，亚太、拉丁美洲将是增长最快的地区。估量到 2007 年，世界聚碳酸酯的需求量将达到亿吨，其中运算机、光盘等信息产业方面的增长最快。1.2 设计原则(1)遵守法则，法规，贯彻党的差不多建设方针，实事求是，因地制宜(2)合理利用国家资源和财产，最大限度的发挥硬件设施的内在潜力，节约土地，减少投资，降低成本；(3)采

15、纳成熟的。先进的工艺流程，设备，学习先进的生产技术，努力实现自动化。现代化提升产品的科技含量；(4)一轻化工业产品批量小、品种多的特点，努力做到“一钞票多用，一钞票多能”，是本厂具有较强的市场习惯力；(5)尽可能制造良好的劳动条件，以利于劳动工人的身心健康；(6)大多数厂房，专门是要紧生产车间的布置，应考虑到日照方位和主导风向，保证自然通风，厂前区和防污染的车间放在上风向，产生粉尘、烟、热等的车间及易燃库布置在下风向；(7)近期建设和远期进展相结合，要紧生产车间留有适当的进展余地，轻化工工厂变化较快，综合利用较广，加工深度较深，大多数工艺流程更新快，这要求在设计实现留有较大的预留地，以满足工厂

16、进展变化的需要；(8)为保证平面图具有建筑艺术性，厂房形状要规则简单，使道路径直，厂房中心线保持垂直或平行；(9)采取各种措施，提升建筑系数和场地利用稀疏。建筑系数一样为 25%40%，场地利用系数一样为 50%60%，这是总平面设计的要紧技术经济指标。1.3 设计任务年产 10 万吨聚碳酸酯化工厂设计，完成对厂址的选择和对工艺流程的可行性分析，进行物料衡算和热量衡算，要紧设备的运算和选型，画出工艺流程图，要紧的反应当设备装置图，全厂平面图以及各车间平面布置图与立面图。2 工艺设计2.1 工艺流程设计2.1.1 工

17、艺流程设计的重要性(1)工艺流程设计是工艺设计的基础。工艺流程设计是工厂设计中最要紧的内容，是工艺设计的核心。因为工艺流程设计的质量直截了当决定车间的生产产品质量、生产能力、操作条件、安全生产、三废治理、经济效益等一系列全然性咨询题。(2)工艺流程设计是物料衡算、设备选型的基础。从哲学角度来讲，工艺流程设计是定性分析工作时期，物料衡确实是定量运算时期。一样来讲，先定性后定量，因此，工艺流程设计是物料衡算的前提和基础。2.1.2 工艺流程设计的原则(1)先进性工艺流程的先进性从两个方面考虑：一方面是技术的先进；一方面是经济上的合理。两方面同等重要，缺一不可。(2)可靠性所设计的工艺流程

18、必须可靠即通过实验室、工业小试、中试，证明技术是成熟的，生产安全可靠，才能够设计选用。(3)结合国情，因地制宜工艺流程的选择从技术角度来讲，应尽量采纳新工艺、新技术，单从具体情形考虑，并不必选择国外的先进的技术。因为国外的技术往往价格较高，技术保密性强，没有有用价值。因此，结合实际，选择自己易于把握和改进的技术要方便、有用。2.1.3 工艺流程选择分析与研究目前，聚碳酸酯的生产方法要紧有溶液光气法、酯交换法、界面缩聚光气法和非光气法。(1)溶液光气法该工艺是将光气通入含有双酚 A 碱性水溶液和二氯甲烷溶剂中进行进行界面缩聚反应，然后将聚合物从溶液中分离出来。与其它

19、的生产方法相比，溶液光气法由于经济性较差已完全剔除。(2)酯交换法酯交换法又称传统熔融工艺，事实上也是一种间接光气法工艺。它是以苯酚原料，通过光气法反应生成碳酸二苯酯，然后再卤化锂等催化剂和添加存在下和双酚 A 进行酯交换反应，生成低聚物，在进一步缩聚得到聚碳酸酯。尽管该工艺生成成本低于其它生产工艺，但由于其生产出来的聚碳酸酯光学性能较差，催化剂易污染，同时由于存在副产品酚而导致产品分子量较低，应用范畴有限，因此限制了该工艺的商业应用。(3)界面缩聚光气法界面缩聚光气法工艺是将双酚 A 和烧碱溶液配制成双酚 A 钠盐，同时加入酚，然后

20、送入光气反应器内。加入二氯甲烷，通光气进行光气化反应，反应完成后将反应液送到缩聚反应器内，加入三乙胺和烧碱溶液，进行缩聚反应。然后分离含有聚合物的有机相和水相，对有机相进行洗涤、干燥，最后成粒就得聚碳酸酯成品。(4)非光气法非光气法是先以液相氧化碳基法生产碳酸二甲酯(DMC)，再与醋酸苯酯酯交换生成碳酸二苯酯(DPC)，然后在熔融状态下与双酚 A 进行酯交换，缩聚制得聚碳酸酯。因此无副产物，差不多无污染，专门是不使用剧毒光气，因此深受世界各大公司的重视，纷纷致力开发。综上所述，非光气法工艺是一种全封闭、无副产物、污染少、符合环境要求的绿色工艺，差不多由外国公司研究成功，然而

21、由于国内仍在研究进展中，工艺不成熟，本设计不采纳，而界面缩聚光气法工艺成熟，反映在常温常压下进行，对设备要求不高，产品质量好，专门是截止 2004 年底，全世界聚碳酸酯总生产能力接近 3.3Mta 。其中光气法生产工艺约占总生产能力的 90%。因此本设计采纳界面缩聚光气法。2.1.4 工艺流程设计工艺流程的设计参照各方资料，尽量做到简单高效。要紧工艺采取界面光气法进行聚碳酸酯的合成。界面缩聚光气法工艺是将双酚 A 和烧碱溶液配制成双酚 A 钠盐，同时加入酚，然后送入光气反应器内。加入二氯甲烷，通

22、光气进行光气化反应，反应完成后将反应液送到缩聚反应器内，加入三乙胺和烧碱溶液，进行缩聚反应。然后分离含有聚合物的有机相和水相，对有机相进行洗涤、干燥，最后成粒就得聚碳酸酯成品。在设计过程中尽可能多的省去了不必要的繁冗过程。务求工艺流程的简洁高效，而必不可少的设备要设计地能够经受不良环境的考查。以下为大体的工艺流程图。聚碳酸酯生产流程图2.1.5 生产工艺流程叙述(1)双酚 A 钠盐合成反应将氢氧化钠水溶液(7%)通入反应釜(R101)中，同时加入的还有苯酚、双酚 A、亚硫酸氢钠。搅拌反应一小时，由釜底出料进入储罐,然后由泵打入冷却器(H103)冷却到&#

23、160;10，再送入搅拌反应釜(R102)中。(2)光气反应今后自光气站的光气通过稳压罐(V101)和缓冲罐(V102)进入冷却器(H102)冷却到 5然后与来自二氯甲烷储罐的温度为 5的二氯甲烷混合进入光气反应釜。同时进入的还有来自换热器(H103)的双酚 A 钠盐混合液。搅拌反应一小时，控温在 20左右。反应完全，将余外的光气通入缓冲罐(V102)中。通入氮气，将反应液压入油水分离器(V105)，氢氧化钠、亚硫酸钠、氯化钠水溶液由油水分离器顶部出去，再进入反应釜(R106)中，其中加入氯化钡，搅拌反应半小时，生成沉淀亚硫酸钡，将反应液通入板

24、式压滤机进行过滤。滤液分成两部分一部分送回反应釜(R101)连续利用，另一部分通道反应釜(R107)中与加入的氯化氢溶液反应半小时，然后把反应液通入水处理车间。由谁有分离器底部出来的有机相，由泵通入反应釜(R103)。(3)缩聚反应今后自水油分离器(R103)的有机相在碱性条件下，三甲基苄基作为催化剂，进行缩聚反应，反应时刻为一小时，控温在 25。反应完毕后加入甲酸中和反应液中的碱液，测 pH 为 3 左右方可，然后进行水洗，直至水洗液中没有氯离子为止。将反应液通入储罐中。(4)后处理有机相通入反应釜(R104)中，再加入沉淀剂丙酮搅拌半小时，

25、将含有末状物的反应液通入转鼓真空过滤器中，将分离出的产品 PC 通过短管型气流干燥器和真空箱干燥器，的末状产物，在通过挤出造粒的产品 PC。由真空过滤器分离出的有机相通入储罐中，通过泵打到蒸馏釜(R105)中进行蒸馏，蒸馏时刻一小时，控温在 60。二氯甲烷和丙酮变成蒸汽有釜顶进入换热器(H104)中，冷却至温度 20，进入精馏塔(T101)中，塔顶出二氯甲烷，塔底出丙酮。来自蒸馏釜(R105)釜底的有机相先进入换热器(H107)中，冷却到 20，然后进入精馏塔(T102)，塔顶出苯碳酰氯，塔底出简聚体和催化剂。2.1.6 工

26、艺设计缺失率原料厂外运输缺失率%0.5原料厂外运输缺失率%0.5产品厂里储运缺失率%0.5产率%852.2 工艺运算2.2.1 物料衡算1)：物料衡算的原理 方法 步骤(1)：原理关于连续稳固过程,物料衡算的方程是：M=M 出(2-1)即：初始输入量=最终输出量对不连续过程,物料衡算的方程为：M=M 出+M 累积(2-2)即：初始输入量+生成输入量=最终输出量+消耗量(2)：方法本设计属于连续反应,采纳第一种运算方法(3)：步骤：a：收集数据：原理,产品规格：过程单位时刻的物流量：有关消耗定额：有关转化率 选择性&

27、#160;单程收率b：画物料流程图,确定衡算对象,按照题目要求它能够是总物料某个组分某个元素等e：列出输入输出物料平稳表：2)：物料衡算过程(1)：收集数据表 2-1 原料性质原料名称光气二氯甲烷双酚 A氢氧化钠密度(Kg/m3)1381133611502.13摩尔质量(g/mol)998522840沸点()8.340360.51390含量(%)9998987比热容J/(mol.)57.750.88426.3459.5(2)：确定单位时刻内物流量：年工作天数：365-(t1+t2+t3)选择不连续工作制度：T1=52+1+1+2+3=59(其中关于工厂,星期六照常

28、上班,故只有星期天休息,一年 52 周共 52 天,再加上劳动节 1 天,元旦 1 天,国庆节 2 天,春节 3 天)T2-设备大 中 小修及正常检修总天数,反应釜取 6 天/年T3-设备加工不同物料时的换料时刻(不计)故年工作天数=365-(52+7+6)=300d/a聚碳酸酯日产量：100000t/a÷300d/a=334t/d(3)：由已知消耗定额(以每吨产品计)消耗定额是指生产每吨合格产品需要的原料 辅料及试

29、剂等的消耗量表 2-2 消耗定额光气二氯甲烷双酚 A氢氧化钠水489.24Kg/1t4427.4Kg/1t968.8Kg/1t565.13Kg/1t9202Kg/1t(4)：原料日净耗量：光气：489.24Kg/t×334t/d=163406Kg/d二氯甲烷：4427.4Kg/t×334t/d=1478751.6Kg/d双酚 A：968.8Kg/t×334t/d=323579.2Kg/d氢氧化钠：565.13Kg/t×334t/d=188753.4Kg/d原料年净耗量：光气：163406Kg/d÷1000

30、Kg/t×300d/a=49021.8t/a二氯甲烷1478751.6Kg/d÷1000Kg/t×300d/a=443625.48t/a双酚 A：323579.2Kg/t÷1000Kg/t×300d/a=97073.76t/a氢氧化钠：188753.4Kg/d÷1000Kg/t×300d/a=56626.02t/a原料厂内贮存运输缺失率为 5%,则聚碳酸酯工厂的原料年入厂量：光气：49021.8t/a÷(1-0.05)=51601.9t/a二氯甲烷：443625.48t/a÷(1-0.

31、05)=466974.2t/a双酚 A：97073.76t/a÷(1-0.05)=102182.9t/a氢氧化钠：56626.02t/a÷(1-0.05)=59606.3t/a又原料厂外运输缺失率为 5%,则 DDS 皮革鞣剂工厂的原料年外购量光气：51601.9t/a÷(1-0.05)=54317.8t/a二氯甲烷：466974.2t/a÷(1-0.05)=491551.8t/a双酚 A：102182.9t/a÷(1-0.05)=107560.9t/a氢氧化钠：59606.3t/a÷

32、(1-0.05)=62743.5t/a(5)：衡算结果表 2-3 物料衡算一览表（1）原料消耗定额转化率(%)单程收率(%)日净耗量(Kg/d)原料年净耗量(t/a)缺失率(%)厂内年储量(t/a)年订货量(t/a)(Kg/t)光气二氯489.244427.4989895951634061478751.649021.8443625.4845551601.9466974.254317.8491551.8甲烷双酚 ANaOH968.8565.1398989595323579.2188753.497073.7656626.0255102182.959606.310756

33、0.962743.5(6)：合成聚碳酸酯生产流程图(7)：确定衡算范畴,并进行深入运算： 双酚 A 钠盐合成釜：每小时进料量为：双酚 A：13482.5Kg/h氢氧化钠：7864.7 Kg/h苯酚：69.6 Kg/h亚硫酸氢钠：23.6 Kg/h水：104488.2 Kg/h每小时出料量为：双酚 A 钠盐：16084.4 Kg/h氢氧化钠：3134.0 Kg/h苯酚：69.6 Kg/h亚硫酸钠：28.6 Kg/h水：106617.0 Kg/h合计

34、：每小时进料量为：125928.6 Kg/h每小时出料量为：125928.6 Kg/h：光气釜：每小时进料量为：双酚 A 钠盐：16084.4Kg/h光气：6808.6Kg/h二氯甲烷：61614.7 Kg/h苯酚：69.6 Kg/h亚硫酸钠： 28.6 Kg/h氢氧化钠： 3134.0Kg/h水：106617.0 Kg/h每小时出料量为：二氯甲烷：61614.7Kg/h光气：952.4 Kg/h亚硫酸钠： 28.6Kg/h氢氧化钠： 3107.5 Kg/

35、h简聚体：氯化钠：16173.1 Kg/h5765.5 Kg/h苯酰氯; 95.1Kg/h水：106617.0Kg/h合计：每小时进料量为：194353.9 Kg/h每小时出料量为：194353.9Kg/h：缩聚釜：每小时进料量为：三乙胺：81.0Kg/h简聚体：16173.1 Kg/h二氯甲烷： 61614.7Kg/h氢氧化钠： 4851.9 Kg/h苯酰氯：95.1Kg/h水： 14555.8Kg/h每小时出料量为：三乙胺：81.0 Kg/h聚碳酸酯：15596.5 Kg/h简聚体

36、：323.46 Kg/h苯酰氯：95.1 Kg/h二氯甲烷：61614.7 Kg/h氢氧化钠：4851.9Kg/h氯化钠：576.6 Kg/h水：14555.8 Kg/h合计：每小时进料量为：97371.6 Kg/h每小时出料量为：97371.6Kg/h：蒸馏釜：每小时进料量为：催化剂：81.0Kg/h简聚体：323.5 Kg/h苯酰氯： 95.1 Kg/h二氯甲烷：61614.7 Kg/h丙酮：20000 Kg/h聚碳酸酯：15596.5 Kg/h每小时出料量为：催化剂：8

37、1.0Kg/h简聚体：323.5 Kg/h苯酰氯：95.1Kg/h二氯甲烷：61614.7Kg/h丙酮：20000Kg/h聚碳酸酯：15596.5 Kg/h合计：每小时进料量为：97710.8 Kg/h每小时出料量为：97710.8Kg/h(8)：列出输入-输出物料衡算平稳表双酚 A 钠盐合成釜：表 2-4 物料衡算一览表（2）名称进料出料Kg/hKmol/hW%Mol%Kg/hKmol/hW%Mol%双酚 A13482.559.110.71.0氢氧化钠7864.7196.66.23.23134.078.352.5

38、1.3苯酚69.60.70.150.269.60.80.10.07亚硫酸氢钠23.60.30.050.10.1双酚 A 钠盐亚硫酸钠16084.428.659.10.312.80.90.03水104488.25804.982.995.5106617.05923.284.597.7光气反应釜：表 2-5 物料衡算一览表（3）名称进料出料Kg/hKmol/hW%Mol%Kg/hKmol/hW%Mol%双酚 A 钠盐16084.459.18.30.8光气二氯甲烷6808.661614.768.8724.93.631.61.010.6952.

39、461614.79.6724.90.531.60.1310.5苯酚69.60.80.060.07亚硫酸钠氢氧化钠28.63134.00.378.350.041.60.031.128.63107.50.377.70.041.60.021.1简聚体苯酰氯氯化钠16173.195.15765.563.70.898.48.30.163.00.90.051.4水106617.05923.254.886.4106617.05923.254.885.93.缩聚反应釜：表 2-6 物料衡算一览表（4）进料出料名称催化剂简聚体kg/h81.016173.1kmol/h0.463.7W%0.0

40、416.6mol%0.063.7kg/h81.0323.5kmol/h0.41.3W%0.040.3mol%0.030.1氢氧化钠4851.9121.35.07.14851.9121.312.37.0二氯甲烷苯酰氯61614.795.1724.90.863.30.0642.10.1461614.795.1724.90.863.30.0641.90.07聚碳酸酯氯化钠水14555.8808.715.046.915596.5576.614555.861.49.8808.77.80.615.03.60.546.84.蒸馏釜：表 2-7 物料衡算一览表（5）进料出料名称催化剂简聚体

41、苯酰氯kg/h81.0323.595.1kmol/h0.41.30.8W%0.040.30.06mol%0.060.150.09kg/h81.0323.595.1kol/h0.41.30.8W%0.040.30.06mol%0.060.150.09二氯甲烷61614.7724.963.163.961614.7724.963.163.9聚碳酸酯丙酮15596.52000061.4344.816.020.55.430.415596.52000061.4344.816.020.55.430.42.2.2 热量衡算(一) 运算的差不多原理化工生产过程往往相伴着能量的变化，专门是反应

42、过程，为坚持在一定温度下进行反应，常有热量的加入或放出。因此能量衡算也是化工设计中及其重要的组成部分，能量衡确实是以热力学第一定律为依据，能量是热能、电能、化学能、动能、辐射能的总称。化工生产中最常用的 能量形式为热能，故化工设计中经常把能量运算称为热量运算。通过热量衡算可确定传热设备的热负荷，以此为设计传热型设备的形式、尺寸、传热面积等并为反应器、结晶器、塔式设备、输送设备、压缩系统、分离及各种外表等提供参数，以确定单位产品的能量消耗指标；同时也为非工艺专业(热工、电、给水、冷暖)设计停工设计条件做预备。热量运算与设备运算的关系专门紧密，因此经常将热量放在设备工艺运算内同时进行。一

43、样在 物料运算后先粗算一个过程的设备台数大小，设定一个差不多形式和传热形式，然后进行该设备的热量运算，如热量运算的 结果与设备形式、大小有矛盾，则必须重新设计设备的 大小和形式或加上适当的附件，以使设备既能满足物料衡算的要求又能满足热量衡算的要求。能量衡算的差不多方程式按照热力学第一定律，能量衡算方程式的一样形式为：DE = Q + W式中， DE ® 体系总能量变化；Q ® 体系从环境中吸取的能量；W ® 环境对体系所做的功

44、；在热量衡算中，如果无轴功条件下，进入系统加热量与离开系统的热量应平稳，即在实际中对传热设备的热量衡算可表示为：å Q进= å Q出Q + Q + Q = Q + Q + Q1 2 3 4 56其中： Q ® 所处理的物料带入设备的热量；1Q ® 换热剂与设备和物料传递的热量(符号规定加热剂加入热2量为“+”，冷却剂吸取热量为“”)；，Q

45、 ® 化学反应热(符号规定过程放热为“+” 过程吸热为“”)；3Q ® 离开设备物料带走的热量；4Q ® 设备消耗热量；5Q ® 设备向周围散失的热量，又称热缺失;6(二)热量衡算(1)双酚 A 钠盐合成釜进料温度与出料温度：表 2-8 物料衡算一览表（6）进料介质氢氧化钠亚硫酸氢钠苯酚双酚 A水温度2020202020出料介质双酚 A 钠盐氢氧化钠：苯酚亚硫酸钠温度2525252525反应式为：

46、C P = 10.7% ´1.80 + 6.2% ´ 3.182 + 0.15% ´1.70 + 0.05% ´ 3.00 + 82.9% ´ 4.183则 Q  = C P mDt = 3.862 ´125928.6 ´ 5&#

47、160;= 2.43 ´106 kJ由于各种物料差不多上在常温下加入，因此 Q = 01按照化学反应方程可求得化学反应热，因此在衡算过程中关于主反应 1mol 双酚 A 反应需要吸取的热量 Q = 356kJ / mol副反应 1mol 亚硫酸氢钠反应需要放出的热量 Q = -286kJ / mol因此关于所有的化学反应热Q = (59.1

48、0; 356 - 286 ´ 0.3)´103 = 2.10 ´107kJ / mol3_.= 3.862kJ /(kg_）4由后面光气反应釜的设备运算得： m = 13704.1kgQ = CmDt = 0.4 ´13704.11 ´ 5 = 27408.22 kJ = 2.7

49、4 ´104 kJ4热缺失取总热量的 5%Q = 5% (Q + Q ) = 5% ´ (243 + 2.74)´104 = 12.29´104 kJ645因此由 Q + Q + Q = Q + Q + Q123456代如有关数据得：Q = -1.8

50、4 ´107 kJ2需采纳夹套进行换热,采纳冷冻盐水冷却：进口温度：-10G =出口温度：介质用量：Q 0CpDt +V H(2)光气反应釜1.84 ´107= 3.5 ´104 kg / h28.16 + 50.5 ´10进料温度与出料温度：表 2-9 物料衡算一览表（7）进料介质光气二氯甲烷苯酚双酚 A 钠盐亚硫酸钠氢氧化钠温度5510101010出料介质光气简聚

51、体二氯甲烷氢氧化钠苯酰氯氯化钠温度202020202020反应的标准  成焓：VH q mH-q842.6)+( =- 411.12)q-m (298.15) + -293 - 220.92)Cq  Cq pV= r- (m (293)BPm298.15= - 406.48 kJ/molC P = 12.7% ´ 3.00 +&

52、#160;0.06% ´1.70 + 0.04% ´ 2.80 + 2.5% ´ 2.80 + 84.7% ´ 4.183= 4.060kJ /(kg.）Q  = C p mDt = 4.06 ´10 ´125933.6 = 5.11´106 kJ6水10水2

53、0反应式为B V fV- 626.32)mB= - 406.48+208.42´ (293 - 298.15)= -1479.8kJ因此反应放热为：/molQ = 59.1 ´ (-1479.8) ´103 = -8.75 ´107 kJ3_4由后面的设备运算知设备的质量：6938.7kgQ = CmDt = 0.4 ´

54、;11578.7 ´10 = 4.63 ´104 kJ5热缺失取总热量的 5%因此Q = 5%(Q + Q ) = 5% ´ (511+ 4.63)´104 = 2.58´105 kJ45因此由Q + Q + Q = Q + Q + Q123456代入有关数据

55、得： Q = 9.291 ´107 kJ2需采纳夹套进行换热，采纳 50换热：进口温度50出口温度10介质用量：G =3 工艺运算与设备选型Q       9.291´107=               = 2.05 ´105 kg

56、60;/ hCDt + DH  4.183 ´ 40 + 2863.1 塔的工艺与选型3.1.1 T101运算依据：(1)塔 T101 进、出物料流量组成：表 3-1 物料组成名称进料出料Kg/hKmol/hW%      Mol%    Kg/h     Kmol/hW% &#

57、160;    Mol%二氯甲烷丙酮61614.720000724.9344.875.524.567.832.260382.419800710.1341.475.324.767.532.5FX塔底南挥发组分回收率 =进料组成：     X  =  6    =0.68724.9+344.8原料液流量：M      76.36由于因此  &

58、#160; DX   = 0.98 ´ 0.68 ´ 1068.8 = 712.2.对 T101 进行物料衡算要求本精馏塔的釜残液中二氯甲烷的量不高于 6%，塔顶馏出液中二氯甲烷的回收滤为 98%。由：F + F = D+W(1)12塔顶易挥发组分回收率 = DXDFW(1-x )WF(1-x )724.9FF釜残液组成：X =85=0.

59、060W694M原料液平均摩尔质量：85 + 85 =n M +n M =0.68 ´ 85 + 0.32 ´ 58 = 73.36F1112G61614.7 + 20000F = 1068.8DXD = 0.98FXFD全塔物料衡算：D + W = FDX + WXDW= FXF则：D 

60、= 825.5kmol/hX =0.863W=243.3kmol/hD3.1.2 最小回流比的运算(1) 二氯甲烷和丙酮的饱和蒸汽压 ：二氯甲烷和丙酮的饱和蒸汽压可按照 Antoine 方程求算，即log po = A -B(2)t + C式中 ：t 物系温度，po 饱和蒸汽压，KpaA，B，C Antoine 常数其中：丙酮的常数A=7.11714B=1210.595C=229.664二氯甲烷的常数A=7.4092

61、B=1325.9C=252.6(2)塔内操作压力 ：表 32 塔内操作压力组分丙酮(B)二氯甲烷(A)塔顶424.4754.7饱 和 蒸 汽 压 Pa进料185.4351塔底744.41275.6塔顶  ：p424.4进料  ：pp   °  185.4塔底  ：          a= 

62、1.714W   =°   =a (1 - x  )ù(5)最小回流比  ： Rmin  =êD -ú -)1ù ë x1  é 0.8631.75 (1 - 0.863F   ûê