年产50万标立方米溶解乙炔工艺设计

1、论文题目：年产50万标m3溶解乙炔工艺设计答辩人:赖志强专业:化学工程与工艺指导老师:尹志芳日期：20130614Page 2研究概述n 研究背景：溶解乙炔在当今迅猛发展的国民经济中占有及其重要的地位，是国家大力发展和推广的一项新工艺。n因为2011年以来，随着政府刺激内需政策效应的逐渐显现以及国际经济形势的好转，溶解乙炔下游行业进入新一轮景气周期从而带来溶解乙炔市场需求的膨胀，溶解乙炔行业的销售回升明显，供求关系得到改善，行业盈利能力稳步提升。同时，在国家“十二五”规划和产业结构调整的大方针下，溶解乙炔面临巨大的市场投资机遇，行业有望迎来新的发展契机。n 研究意义：乙炔在被工业生产大量应用时

2、，它的来源主要依靠使用电石的发生装置来供给。但是由于大型的乙炔发生装置搬运不便。小型的乙炔发生装置安全性能差，易发生爆炸事故，使用不方便。电石渣又难以集中利用.n 溶解乙炔技术是通过将乙炔压缩贮藏到浸渍有丙酮溶剂的多孔硅酸钙固体填料的钢瓶内，供用户使用，用来替代移动式乙炔发生器，这种技术有以下几种优点：n一：安全(避免因移动式乙炔发生器操作不当而带来的危险）。n二：运输方便（钢瓶体积小，便于运输）。n三：节约能源（相比移动式乙炔发生器节约电石约三分之一以上）。n四：减少污染（电石使用量减少，废渣、废水排放减少）。Page 3n研究现状：乙炔的化工生产方法主要有以下几种n 干法制乙炔：用略多与理

3、论的水以雾态喷在电石粉上使之水解。n 湿法制乙炔：把电石加入到大量的水中,使之水解。n 天然气部分氧化法：利用烃类物质在同一空间、同一时间使部分烃类物质与氧气燃烧所释放的热量来裂解另一部分烃类物质。n 等离子体裂解煤制乙炔：利用等离子体炬产生的平均温度达5000的氢等离子体使煤粉和氢气进行化学反应，产生含乙炔的混合气体，经过分离和提浓，即可得到乙炔。Page 4研究思路：n 介绍该产品的市场需求及发展情况n 介绍原料及产品的相关性质n 溶解乙炔生产工艺介绍n 进行生产过程中的物料衡算n 车间设备设计与选型Page 5n 员工人数确定车间设备布置及厂址选择n 经济核算n 各工艺操作规程n 环境保

4、护Page 6相关概念n 溶解乙炔：将生产的气态乙炔压缩充装至填有多孔填料并含溶剂（一般采用丙酮）的钢瓶内，使乙炔气体溶解于丙酮液体中，当使用时将乙炔气体从丙酮中放出，这样的乙炔称“溶解乙炔”。Page 7主要设计任务：换热器的设计与选型n 合成乙炔工业中，对出料进行冷却是工艺中的一个重要环节，因为，温度过高，反应加剧，甚至失控，易造成聚合放热，最终引起爆炸，因而换热器是该工业中的必备设备。n 换热器的选型：浮头式换热器是管壳式换热器系列中的一种，它的特点是两端管板只有一端与外壳固定死，另一端可相对壳体滑移，称为浮头。浮头式换热器由于管束的膨胀不受壳体的约束，因此不会因管束之间的膨胀而产生温差

5、热应力，另外浮头式换热器的优点还在于拆卸方便，易清洗。Page 8浮头式换热器的设计1：确定设计方案 两流体的温度变化情况:热流体是乙炔（壳层），进口温度为116.7，出口温度40；冷流体水（管层）进口温度30，出口温度38.5。2：设计方法来源 本换热器设计过程参照GB151-1999管壳式换热以及化工原理课程设计等参考文献。Page 9设备结构设计结果n 型式：浮头式 台数：1 n 壳体内径/mm：1000 壳程数：1n 管子规格：19mm2mm 管心距mm：25n 管长/mm：6000 管子排列：正方形n 管子数目/根：630 折流板数：19n 传热面积/m2：225.15 折流板距：3

6、00n 管程数：2 材质：碳钢Page 10浮头式换热器简图Page 11浮头式简图Page 12正方形管道排列简图Page 13工艺流程简图Page 14工艺流程简介n 1：电石与水反应生成粗乙炔气CaC2+2H2OCa(OH)2+C2H2+130kJ/mol （1）此过程中伴随着以下副反应CaS+2H2OCa(OH)2+H2S Ca3P2+6H2O3Ca(OH)2+2PH3 （因此在后续过程中会有相应的除杂装置）（2）乙炔发生器的选型 根据工艺设计要求，本设计采用全密封低压乙炔发生器作为反应设备。原因如下：乙炔属于易燃易爆气体，低压操作环境乙炔的提取率高，安全性能好，乙炔泄露小，从溶解乙炔

7、的安全性，经济效益考虑采用低压流程较为合适。全密封的环境在加料过程中没有任何电石粉尘产生，操作环境相当好。Page 15工艺流程简介n 2：粗乙炔气经过换热器的冷却作用后进入气柜短暂储存，然后再进入净化系统。（1）在此处设置换热器是因为乙炔是一种易燃的气体，低温环境安全性能更高。并且温度越高反而会降低乙炔在丙酮中的溶解度。（2）在此处设置气柜是用来短暂储存粗乙炔气体，并且乙炔气柜跟乙炔发生器的电磁振荡器是连锁控制的，当发生器的发气量过大时，电磁振荡器会自动停止工作。Page 16工艺流程简介n 3：粗乙炔的净化（1）净化系统由两个净化塔和一个中和塔组成，粗乙炔气体先进入第一个净化塔，净化塔中次

8、氯酸钠溶液由塔顶喷淋而下并在塔中与粗乙炔气体中的杂质气体进行初步反应，第二个净化塔也是由塔顶喷淋次氯酸钠溶液，是为了更好的除尽杂质气体。第三个塔为中和塔，塔顶喷淋的是氢氧化钠溶液是为了除掉从电石中带入的二氧化碳气体和反应过程中产生的酸性物质。4：乙炔气的干燥及压缩充罐经过净化后的气体在干燥以及压缩后就可以进行充罐了。Page 17厂区布置图Page 18本次工艺设计价值体现1：绿色环保本设计所生产的溶解乙炔采用的是干式发生法，此种方法能有效的降低生产乙炔所带来的环境污染。 2：安全性能高本设计所生产的溶解乙炔采用的是全密封低压乙炔发生器，相对于中压发生器来说，低压操作环境更安全。3：经济效益高本设计所生产溶解乙炔采用乙炔气瓶充装能达到运输、使用方便的特点相比于移动式乙炔发生器所产生的经济效益更高。Page 19致谢n 这次设计前后耗时8个月，由于工作需要我中途有6个月的时间在公司实习，导致没有正常参加第一次答辩，给化环院的各