设计课题：X6132经济型数控改造(垂向改造)

1、化工材料与工程学院毕业设计 化工与材料工程学院毕业设计 4000吨/年C9石油树脂装置合成工艺设计Design about Synthesis Process of C9 Petroleum Resin4000tons per year学生学号09120334学生姓名 贾鹏举专业班级高分0903指导教师金范龙教授完成日期2013.6.7吉林化工学院Jilin Institute of Chemical Technology摘要本次设计的题目数4000吨/年C9石油树脂工艺设计。C9石油树脂是从重质副产裂解油中分出苯、甲苯、二甲苯后的剩余馏分（C8C11）经在酸性催化剂存在下聚合而得。具有优良的

2、抗水性、抗腐蚀性、耐酸碱性和耐光老化性，在工业领域中的开发应用前景十分广阔。设计主要内容包括：合成工艺选择；依据合成方法优缺点结合地理环境确定工艺流程，本工艺选择以AlCl3为催化剂的阳离子催化聚合反应，以常温常压为反应环境，聚合反应后，经过碱洗釜碱洗脱除催化剂，然后进入静置分层罐静置分层，最后经减压蒸馏蒸馏蒸出副产物得到C9石油树脂，副产物为溶剂油。依据工艺设计对聚合工段和精馏工段进行物料衡算、热量衡算。通过计算确定了原料储罐、反应釜、碱洗釜、静置分离罐、产品储罐、换热器等设备的基本参数，依此进行设备选型；最后绘制工艺流程图并完善车间布置图、配管图。 关键字：C9石油树脂、阳离子催化聚合、减

3、压蒸馏、设备选型、车间布置。Abstract The topic of this design for 4000 tons/year of C9 petroleum resin process design. Is a heavier quality by-product C9 petroleum resin pyrolysis oil after separation of benzene, toluene, xylene in the residual fraction (C8 C11) after polymerization in the presence of acidic cata

4、lyst. It has excellent water resistance, corrosion resistance, acid-proof alkaline, and the light aging resistance, development in the field of industrial application prospect is very broad.Design main content includes: synthesis process; Based on synthesis methods advantages and disadvantages of co

5、mbining geographical environment to determine the technological process, this process selection by AlCl3 as catalyst of cationic polymerization reaction, reaction conditions for atmospheric pressure, after polymerization, after dissolving kettle caustic removal catalyst, layering and then into the q

6、uiet place, can let stand, finally by reduced pressure distillation distillation steamed out of by-product C9 petroleum resin, solvent oil by-products. According to the process design of polymerization section and distillation section of material balance, heat balance. Through the calculate and dete

7、rmine the material tank, reaction kettle, dissolving kettle, quiet placeKey words： C9 petroleum resin、cationic polymerization、vacuum distillation、 equipment selection, 、workshop layout。- 39 -目录摘要IAbstractII第一篇 设计说明书- 1 -第一章 绪论- 1 -1.1 设计题目的目的和意义- 1 -1.2 设计依据和指导思想- 2 -1.2.1设计依据- 2 -1.2.2 指导思想- 2 -1.2

8、.3产品方案及生产规模- 2 -1.3 厂址选择- 2 -1.3.1吉林地区的自然条件- 3 -1.4 原料技术规格- 3 -1.5 车间组成- 4 -1.5.1 车间的工序划分- 4 -1.5.2 岗位人员配置- 4 -1.6 有关环保、安全技术及土建方面的说明- 5 -1.6.1 节能措施- 5 -1.6.2 火灾、爆炸危险因素分析- 5 -1.6.3毒物危害因素分析- 5 -1.6.4 噪声危害因素分析- 6 -1.6.5 高温、酸碱腐蚀和放射性等危害因素分析- 6 -1.6.6设计中采用的防范措施- 6 -1.6.7 工业卫生措施方案- 6 -1.6.8 消防- 7 -1.6.9 三废

9、处理- 8 -第二章 工艺流程论证- 10 -2.1 C9石油树脂阳离子催化聚合的论证- 10 -2.1.1 C9石油树脂的热引发聚合- 10 -2.1.2 C9石油树脂的自由基聚合- 10 -2.1.3 C9石油树脂的阳离子催化聚合- 10 -2.1.4 三种聚合工艺方法的比较- 11 -2.2 C9石油树脂催化聚合的工艺流程- 11 -2.2.1 聚合操作- 11 -2.2.2 碱洗操作- 11 -2.2.3 工艺流程简述- 12 -2.3 开车注意事项- 13 -2.4 原料规格和公用工程条件- 13 -第三章 技术经济分析- 14 -3.1 项目投资成本- 14 -3.2 生产成本-

10、15 -3.3 盈亏分析- 16 -第二篇 设计计算书- 16 -第四章 物料衡算- 16 -4.1 设计基础- 16 -4.1.1 物料衡算简述- 16 -4.1.2 设计依据- 17 -4.1.3 C9馏分原料组成成分及理化数据- 17 -4.1.4计算基准- 18 -4.2聚合反应釜的物料衡算- 18 -4.3精馏工段的物料衡算- 19 -第五章 热量衡算- 20 -5.1聚合工段热量衡算- 20 -5.2精馏工段的热量衡算- 21 -第六章 设备选型- 24 -6.1原料储罐V0101-V0104选型- 24 -6.2产品储罐V0108- V0110选型- 25 -6.3溶剂油储罐V0

11、106与V0107选型- 26 -6.4反应器R0101、R0102、R0103选型- 26 -6.4.1反应釜搅拌器选型- 27 -6.5碱洗釜R0104选型- 28 -6.5.1碱洗釜搅拌器选型- 28 -6.6反应釜R0101、R0102、R0103换热器选型- 29 -6.6.1管内对流传热系数计算- 30 -6.6.2外管的对流传热系数计算- 30 -6.6.3总传热系数的计算- 30 -6.7原料预热器E0101的选型- 31 -6.7.1管程计算- 32 -6.7.2壳程计算- 32 -6.7.3预热器的总传热系数：- 33 -6.8蒸汽加热器E0102的选型- 33 -6.8.

12、1预热器的总传热系数- 34 -6.9泵的选型- 35 -附录一 设备信息总表- 35 -表1釜器设备一览表- 35 -表2换热器设备一览表- 35 -表3物料储罐设备一览表- 36 -表4泵设备一览表- 36 -结论- 37 -参考文献- 38 -致谢- 39 -第一篇 设计说明书第一章 绪论1.1 设计题目的目的和意义C9石油树脂是以C9馏分为原料生产出的石油树脂产品别。是从重质副产裂解油中分出苯、甲苯、二甲苯后的剩余馏分（C8C11）经催化剂聚合而得。常温下呈玻璃态的热塑性固体，性脆，呈淡黄色或浅棕色1。其分子结构中不含极性基团、分子量比较小，因此以其优良的耐水性、耐酸碱性、耐候性和耐光

13、老化性、在烃类溶剂中具有优异的溶解性4，产品广泛应用于胶粘带、热熔胶、油漆、油墨以及涂料、粘合剂、橡胶等行业。其来源主要有两种：一是来自炼油厂重整装置二甲苯塔底油，称为重整C9。其组成相对简单，含大量的偏三甲苯，甲乙苯，均三甲苯，连三甲苯等，是发展精细化工的宝贵资源，具有很高的经济价值。二是来自乙烯生产的副产物，含有大量的不饱和组分，裂解重芳烃中碳九占80 %左右，其成分十分复杂沸点很接近，精细分离难度较大，不适合分离利用。 目前C9芳烃石油树脂的合成方法有阳离子催化聚合、热引发聚合和自由基聚合3种3。3种方法中自由基聚合法所得树脂优点是其软化点高，色泽透明，色度浅，产品的分子量分布比较均匀。

14、但反应对原料的要求高，产率低，还需需要加入终止剂，并采用机械压滤。而热聚合方法合成树脂的优点是工艺简单，产率高；但反应温度高，能耗大，易结焦，生产的树脂颜色深，产品档次低。阳离子催化聚合生产C9芳烃石油树脂有诸多优势，可选用很多种催化剂，不同的催化剂可以使产品具有不同性质，且这些催化剂通常活性较高，使用简单。催化聚合生产C9芳烃石油树脂的反应温度低、速度快，能耗小，易于操作，产品质量好、颜色浅，产率高，耐候性能好。但产品的软化点偏低，水洗或者碱洗时易发生烃油乳化现象，产品的后处理麻烦，对设备的腐蚀性强，易造成环境污染6。近年来，国内C9芳烃石油树脂的生产已经取得很大进展，。但大部分乙烯装置的副

15、产裂解重芳烃碳九馏份大部分用作燃料，少量用于石油树脂的生产，经济效益不高。随着石化产品商业竞争的加剧，石油树脂生产行业面临更大的压力，研究开发大吨位、低污染、高品质石油树脂生产技术是提高我国芳烃石油树脂产品竞争力的关键。对石油树脂进行改性，特别是加氢改性，从而扩大石油树脂的用途是石油树脂发展的另一个重要趋势2。随着市场的扩大和技术的发展,我国石油树脂的应用正处于高速发展的阶段,近几年将以12 %的年增长率增长。2005 年石油树脂的需求量将达到20多万t4 ,高质量的专用牌号油树脂有很大的发展空间。随着近年来我国石油树脂的进口量的逐年增加， C9石油树脂产品势必占有大额的市场空间，其发展将具有

16、巨大的经济潜力。1.2 设计依据和指导思想1.2.1设计依据吉林化工学院毕业设计任务书“年产3800吨C9石油树脂合成工艺设计”。石油化工装置工艺设计包（成套技术工艺包）内容规定 SHSG-052-2003石油化工工艺装置布置设计通则 SH3011-2000化工工艺设计手册化工容器及设备简明设计手册化工设备设计全书聚合反应工程化学工程师技术全书化工原理1.2.2 指导思想（1）设计采用阳离子催化聚合。（2）自主设计必须符合工业设计标准和石油化工生产相关规定。（3）充分利用公用资源，降低工厂的投资和运营成本。（4）尽量采用自动控制系统，减少人力资源投入。（5）注意三废的处理和排放，须符合国家规定

17、指标。（6）加强车间管理，合理分配时间，做好安全预防和应急措施。1.2.3产品方案及生产规模生产方式：连续生产产品纯度：99.99%年产量：4000吨产品转化率：98%年生产时间：7440小时年工作日：310天1.3 厂址选择 基本依据（1）地势平缓、开阔；（2）供电、给水、排水、生活及交通方便;占地面积、所选站址应使站内各建筑物之间能留有符合防火安全规定的间距，应该考虑站场的发展余地；（3）应避开山洪、滑坡等不良工程地质地段及其他不宜设站的地方；（4）站址与附近工业、企业、仓库、火车站及其他公用设施的安全距离必须符合现行的国家标准，石油化工装置工艺设计规范SHSG-052-2003的有关规定

18、。依据基本的选择原则,初步拟定建厂于吉林市江北化工基地，其地处松花江畔，水源充足，水质优良。有铁路交通运输便利。原料供应充足，运输便利。附近有动力厂、电厂，所需动力、蒸汽供应方便、经济节约。下游有污水处理厂，生产污水可进行有效的处理。综上分析该处建厂，地址最佳。1.3.1吉林地区的自然条件吉林地区的自然条件见表1-1表1-1 吉林地区的自然条件 土壤最大冻土深度：1.8米土壤设计冻土深度：1.7米全年主导风向：西南风夏季主导风向：东南风 年平均风速：3.4米/秒地震裂度：7度年平均降雨量：668.4毫米日最大降雨量：119.3毫米平均气压：745.66mmH最高气温：36.6最低气温：-38平

19、均相对温度：71%最大降雪量：420毫米水温：151.4 原料技术规格本设计原料来自乙烯生产装置副产物5，原料中各组分含量见表1-2表1-2 原料组成组成含量%苯乙烯13.08-甲基苯乙烯10.59环戊二烯0.18双环戊二烯3.90茚3.25乙苯5.27甲苯16.53二甲苯7.85异丙苯5.44萘17.77连三甲苯甲乙苯6.859.291.5 车间组成1.5.1 车间的工序划分3800吨/年C9石油树脂生产装置由配料工段、聚合工段、精馏工段组成。整个生产流程为连续操作。1.5.2 岗位人员配置本车间采取四班三倒连续生产。在各领导指挥下工作，车间配有工艺技术人员，安全管理人员解决工艺、技术及安全

20、问题，工作日三百一十天，大修三十天，小修三天。每班均有班长主管生产情况。本装置共需定员52人，人员由厂内统一调配。装置定员分配情况及生产班制见表1-3。表1-3 装置定员表序号岗 位每班定员管理人员操作班次合 计生产工人222111111原料班四班三倒82配料四班三倒83聚合四班三倒84碱洗四班三倒45静止分离四班三倒46减压蒸馏四班三倒47值班长四班三倒48DCS人员四班三倒49安全员210技术员211工段长212设备员2总计521.6 有关环保、安全技术及土建方面的说明1.6.1 节能措施本设计采用的节能方法： (1) 设计采用阳离子催化聚合法合成C9石油树脂，反应温度低，速度快，能耗小，

21、收率高。(2) 各区及设备平面布置应满足工艺流程的要求，尽量缩短管道长度，避免倒流，减少交叉。(3) 各区布置，把功能相同的设备尽量布置在一个装置区。(4) 分输站与周围环境以及各设备间在遵照有关规定，保证所要求的防火间距的前提下，布置应紧凑，同时也要保证消防、起重和运输车辆的通行的道路和检修场地。(5) 对于有输送泵的分输站，厂房内的泵一般成单排布置，若机组数量较多时，也可以采用双排布置，以避免厂房过长而使巡回检查操作不便。双排布置时，之间应有足够的距离。对于大型压缩机组，还常常采用双层布置，使辅助设备和管道在一层，而二层为操作平台，这样可以减少占地，方便操作。1.6.2 火灾、爆炸危险因素

22、分析C9馏分聚合装置防爆区火灾危险类别为甲级。因为原料中苯、甲苯、乙苯和苯乙烯等均为甲、乙类易燃、易爆危险性液体 。这些物料一旦泄漏，遇明火或静电及其他因素引起的火花就能引发火灾、爆炸和中毒事故。该生产装置属于甲类火灾、爆炸危险性生产装置，装置大部分区域为爆炸危险区6 。甲苯为易燃、易爆液体，爆炸极限为1.2%7.0%（V/V），其蒸汽可以与空气形成爆炸性混合物。遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与氧化剂能发生强烈反应。流速过快，容易产生和积聚静电。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火回燃。苯乙烯为一级可燃液体，蒸汽与空气混合形成爆炸性混合物，爆炸上限6.1%（V/V），爆炸下

23、限1.1%（V/V），遇明火、高热物质可以引起燃烧爆炸。遇酸性催化剂能发生猛烈聚合，放出大量热量。与氧化剂能发生强烈反应。流速过快，容易产生和积聚静电7。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火回燃，引起火灾或爆炸。1.6.3毒物危害因素分析C9馏分中的苯乙烯对眼和上呼吸道粘膜有刺激和麻醉作用。高浓度接触主要是引起眼、皮肤、黏膜和呼吸道的刺激症状，表现为眼部刺痛、流泪、结膜充血、咳嗽、头晕、萎靡不振，液体溅到眼部可导致灼伤。严重时出现头痛、恶心、呕吐、酩酊状态、常见神经衰弱综合征8。长期接触有时引起阻塞性肺部病变。皮肤粗糙、皲裂和增厚。甲苯对皮肤、粘膜有刺激性，对中枢神经系统

24、有麻醉作用，在短时间内吸入较高浓度本品可出现眼及上呼吸道明显的刺激症状、眼结膜及咽部充血、头晕、头痛、恶心、呕吐、胸闷、四肢无力、步态蹒跚、意识模糊。重症者可有躁动、抽搐、昏迷。长期接触可发生神经衰弱综合征，肝肿大，女工月经异常等。对环境有严重危害，对空气、水环境及水源可造成污染9。1.6.4 噪声危害因素分析本工艺主要噪声源为离心泵、真空泵、搅拌电机，其噪声级均在90dB（A）以下，且有泵房隔离，危害较小。1.6.5 高温、酸碱腐蚀和放射性等危害因素分析本工艺无放射性危害。蒸馏中换热器采用0.09MPa中压蒸汽，温度为160。生产过程中换热器和闪蒸罐处于高温状态，操作人员在工作中由于劳动保护

25、用品穿戴不当、违章操作、设备故障等因素，可能发生高温灼伤危害。液碱、AlCl3等腐蚀性化学品对人体、设备、管道及仪表等有腐蚀危害。1.6.6设计中采用的防范措施 (1) 选择技术成熟、可靠、流程短的生产路线，以减少危害发生的可能性。 (2) 本装置设置一套全总线制火灾报警控制系统，控制盘设于控制室内。设置感烟、感温等防爆火灾报警探测器、防爆手动报警开关等。 (3) 在可能泄漏易燃易爆介质的场所内设可燃气体报警器。 (4) 按爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范进行危险区域划分及电气设备选型。 (5) 对接触易燃易爆介质的设备和管线均采用静电接地。 (6) 凡表面温度超过60的设备和管道均采取隔热

26、措施，以防人员烫伤。 (7) 在主装置设置可燃气体报警器，有腐蚀介质地带设置洗眼器和淋浴器。 (8) 噪声控制的设计符合工业企业噪声控制设计规范的规定。选用低噪声的设备，必要时采取消音、隔声、吸声、隔振或综合控制措施。1.6.7 工业卫生措施方案1.6.7.1 影响职工健康的因素装置所用原料甲苯、浓碱均为影响职工健康的物料，这些物质与人体接触都会对人体产生危害。（1）甲苯侵入途径有吸入、食入、经皮吸收。对皮肤、粘膜有刺激性，对中枢神经系统有麻醉作用，在短时间内吸入较高浓度本品可出现眼及上呼吸道明显的刺激症状、眼结膜及咽部充血、头晕、头痛、恶心、呕吐、胸闷、四肢无力、步态蹒跚、意识模糊。重症者可

27、有躁动、抽搐、昏迷。长期接触可发生神经衰弱综合征，肝肿大，女工月经异常等。皮肤干燥、开裂、皮炎。（2）苯乙烯高浓度接触主要是引起眼、皮肤、黏膜和呼吸道的刺激症状，表现为眼部刺痛、流泪、结膜充血、咳嗽、头晕、萎靡不振，液体溅到眼部可导致灼伤。严重时出现头痛、恶心、呕吐、酩酊状态。（3）液碱烧碱属于强碱性，具有强烈的腐蚀作用，皮肤接触会局部变白，起水泡，严重者会引起严重灼烧，甚至可导致失明。1.6.7.2 卫生保护措施（1）由于装置所用苯能灼伤皮肤或眼，在主装置每一楼层均设有2台洗眼器。（2）职工配有防护手套等劳保用品，接触有毒气体的职工配有防毒面具等防护器材。1.6.8 消防1.6.8.1 火灾

28、隐患分析表1-4 新建C9石油树脂装置主要物料特性表序号物料名称闪点火灾危险类别灭火剂1甲苯4.4甲B干粉、泡沫、二氧化碳2苯乙烯31.0甲B水、二氧化碳、泡沫、干粉3萘78.9甲B灭火剂、雾状水、二氧化碳、砂土1.6.8.2 防火等级 生产类别：按照厂房防火等级划分标准，生产C9石油树脂的车间防火等级为甲类火灾危险等级：按照火灾等级划分标准，为严重危险级级。建筑物耐火等级为二级。1.6.8.3 消防设施为确保装置的安全生产，消防系统的设计充分考虑了装置的生产类别、火灾危险性，严格遵守国家消防规范，本着“预防为主，防消结合”的消防方针，配置以下必要的消防设施。（1）室外水消防系统新建装置为甲、

29、丁类，建、构筑物高度为12m，局部高15m。装置所需最大消防水量为120m3/h,采用低压消防水系统。低压消防水为过滤水，在装置区内由管道环状布置。低压环状管网上设置8个SS150-1.0地上式消火栓10，满足消防要求。（2）室内水消防系统在新建装置厂房内设置室内水消火栓，水量为36 m3/h，消火栓的设置保证两股水柱同时到达室内任何部位。（3）移动式灭火器根据装置各危险场所的生产类别、危险等级、保护面积等因素设置了相应的移动式灭火器。灭火器的设置充分考虑了分布均匀、使用方便等因素，保证扑灭初起火灾，避免火势蔓延，减少火灾损失。（4）火灾报警系统本装置设置一套全总线制火灾报警控制系统，控制盘设

30、于控制室内。设置感烟、感温等防爆火灾报警探测器、防爆手动报警开关等。（5）可燃气体浓度检测报警系统本装置设置一套可燃气体报警控制系统，控制盘设于控制室内，在装置内不同位置设置一定数量的可燃气体报警探测器，分别对甲苯、乙苯、等可燃气体浓度进行检测。1.6.9 三废处理1.6.9.1 废水（1）废水组成C9石油树脂生产过程中产生两种废水，换热器的冷却回水和碱洗过程中的碱洗废水。废水中的主要污染物为微量的甲苯等有机物和NaOH废水在本厂污水处理车间经过简单处理后排入污水处理厂。（2）废水排量小时平均流量：7m3/h；（3）排放标准污水处理排放标准见表1-5表1-5排放标准表5序号指标单位出水备注1C

31、ODcrmg/L500当进水CODcr12000 mg/L时，总去除率达到95.8%。当进水CODcr12000mg/L时，出水CODcr500 mg/L。2BOD5mg/LB/C0.43SSmg/L504pH6-95色度倍数80（4）处理技术物化预处理+生物分解技术。1.6.9.2 废气C9石油树脂生产过程中没有废气产生，精馏工段的溶剂油蒸汽经过冷凝回收，有机物气体含量较低可通入火炬燃烧后直接排入大气，符合国家规定排放标准。1.6.9.3 废渣生产过程中无废渣产生。第二章 工艺流程论证2.1 C9石油树脂阳离子催化聚合的论证2.1.1 C9石油树脂的热引发聚合C9芳烃石油树脂的热聚合反应一般

32、是将C9馏分在反应釜中加热到260左右，首先由2个可聚物的分子形成DielsAlder加成中间体，再与另一个可聚组分的分子反应，生成2个自由基，而后引发聚合。热聚合方法合成树脂的工艺简单，产率高；但反应温度高，能耗大，易结焦，生产的树脂颜色深，产品档次低，工业上只用来生产深色树脂，其产品主要用作橡胶补强剂、混凝土的添加剂。C9组分的连续热聚合工艺，解决了石油树脂间歇生产的难题，使树脂生产连续进行，提高了生产效率。对提高C9芳烃资源利用率，建设环境友好的化工生产装置具有重要意义。2.1.2 C9石油树脂的自由基聚合自由基聚合是由于裂解C9组分分子中存在大量的不饱和键(孤对电子)，在引发剂的作用下

33、形成自由基，并引发链聚合，合成产品后加入固体阻聚剂终止反应。许多自由基聚合反应过程中还存在链转移反应，即链自由基从单体、溶剂、 引发剂、甚至大分子上转移到另一个原子，使链自由基终止，而转移这个原子的分子形成新的自由基，并能继续增长形成活性链，使聚合反应继续进行。石油树脂的自由基聚合常用的引发剂是过氧化物和脂肪酸钠或两者的混合物。引发剂的用量和配比对产品质量影响比较大。自由基聚合法的树脂软化点高，色泽透明，色度浅，产品的分子量分布比较均匀。自由基聚合对原料的要求高，产率低，在生产过程中需要加入终止剂，并采用机械压滤，使它的应用范围受到一定限制。122.1.3 C9石油树脂的阳离子催化聚合C9芳烃

34、石油树脂的催化聚合反应是阳离子型加聚反应，主要是C9单体在催化剂的作用下，形成碳正离子活性中心，引发链式聚合，从而合成石油树脂。催化聚合反应一般包括链引发、链增长、链转移和链终止，活性中心受离子对的离解程度影响很大，当反应介质、溶剂不同时活性中心也不同。大部分文献中提到的石油树脂合成工艺都采用催化聚合法。催化聚合生产C9芳烃石油树脂的反应温度低、速度快，能耗小，易于操作，产品质量好、颜色浅，产率高。但产品的软化点偏低，水洗或者碱洗时易发生烃油乳化现象，产品的后处理麻烦，对设备的腐蚀性强，易造成环境污染。其产品主要应用在胶粘剂、增稠剂、油墨等领域中。13用于生产C9芳烃石油树脂的催化剂主要分成2

35、类：一类是强质子酸， 如H2S0 4、HClO4、H3P04；一类是Lewis酸，如BF3 、BF3O(C2H5)2、BCl3、AlCl3、TiCl4等。强质子酸的催化活性低，腐蚀性强，且难于分离；Lewis酸中以BF3和AlCl3应用最广。使用AlCl3比BF3更容易得到高相对分子质量、高软化点的树脂，但树脂的颜色深，脱催化剂困难，产品主要用作橡胶助剂。AlCl3或BF3与苯酚、脂肪酸、醛、醚、烷基铝发生络合反应制得催化剂，反应活性很高，使用方便，如用AlCl3与乙醚反应作为催化剂聚合原料中150200的馏分，得到的树脂耐候性能好、软化点高。142.1.4 三种聚合工艺方法的比较从上述可以看

36、出，热聚合、催化聚合以及自由基聚合3种生产方法各有利弊，可视原料组成、产品用途及生产条件来选择技术路线。3种合成方法技术路线的对比见表2-1。表2-1 三种合成技术路线路线比较项目热聚合催化聚合自由基聚合酸催化聚合固体酸催化聚合催化剂无AlCl3、BF3等P2O5/SO3过氧化物反应温度高低较高较高反应压力较高常压常压常压反应时间短中中长废水处理无有无无树脂色相较浅较深较深较深软化点高较高较高低2.2 C9石油树脂催化聚合的工艺流程2.2.1 聚合操作本工艺采用阳离子催化聚合，所用催化剂为AlCl3。聚合温度低，反应采用立式搅拌反应釜，分为三个同样大小规格的釜串联操作，反应速率快，转化率高。反

37、应釜换热器为内置蛇管式换热器，以维持反应温度。2.2.2 碱洗操作为了保证产品纯度和聚合度，反应结束后需经过碱洗操作去除未反应的催化剂，反应之后的混合物在碱洗釜充分搅拌洗涤后送入到静置分层罐，分层后上层混合物进入减压蒸馏装置，下层废碱溶液排入废水处理池处理。2.2.3 工艺流程简述C9馏分被储存在C9原料储罐（V0101-V0104）中。催化剂配置好之后直接加入催化剂储罐。C9馏分从原料储罐下口经过离心泵（P0101A/B）输送到二楼的套管式换热器（E0101）中，经过换热之后温度从20达到40，进入二楼反应釜（R0101）中进行聚合反应，催化剂由催化剂储罐利用位差流入反应釜（R0101）。反

38、应釜（R0101）的液位由液位指示控制表（LIC0101）指示并通过流量调节阀调节进入反应釜的物料量。进料的温度由温度表（TIC0101）指示并通过热水进口管的流量调节阀来控制进料温度维持在40。反应釜（R0101）的温度由温度表（TIC0102）指示并调节蛇管式换热器进水管的流量大小从而使反应维持在40。反应3小时完成后的混合物利用液位差输送进入反应釜（R0102）中，反应釜（R0102）的液位由液位指示控制表（LIC0102）指示并通过流量调节阀调节，进入反应釜的物料量进料的温度由温度表（TIC0103）指示并通过热水进口管的流量调节阀来控制进料温度维持在40。反应3小时完成后的混合物经过

39、泵（P0102A/B）输送进入二楼反应釜（R0103）中。反应釜（R0103）的液位由液位指示控制表（LIC0103）指示并通过流量调节阀调节，进入反应釜的物料量进料的温度由温度表（TIC0104）指示并通过热水进口管的流量调节阀来控制进料温度维持在40。反应3小时完成后的混合物经过泵（P0103A/B）输送进入二楼碱洗釜（R0104）中。碱液直接由原料配制车间通过管道输送过来并加入碱洗釜中（R0104）。碱液流量由液位指示控制仪表（LIC0104）指示并通过流量控制表（FIC0101）来调节碱液加入量的大小。碱洗1小时之后的碱液和反应混合物利用液位差输送进入一楼静置分层罐（V0105）中静置

40、分层，混合物流量由液位控制表（LIC0105）指示并通过流量调节阀调节。3小时之后，分层后的废碱溶液从静置罐下部排液管直接放入到废水处理池中，上部的反应混合物经过泵（P0103A/B）应混合物经过输送进入二楼减压蒸馏器（E0102），反应混合物经中压蒸汽加热到160进入减压蒸馏罐蒸馏。蒸馏罐的进口流量由泵的出口调节阀调节。物料温度由温度表（TIC0105）检测控制，并通过蒸汽进口温度调节表（TIC0106）来维持温度恒定。蒸馏之后的溶剂油蒸汽被真空泵（P0105A/B）抽入列管式泠凝器（E0103）中冷凝为液体。冷凝液温度由温度表（TIC0107）检测控制。冷凝后的溶剂油由换热器底部流出进入溶

41、剂油储罐（V0106-V0107）储存。蒸馏罐下部的C9石油树脂利用液位差输送进入C9原料储罐（V0108-V0110）中储存。2.3 开车注意事项1生产准备与检查(1)检查所有设备是否符合设计施工与施工规范和标准要求。(2)检查设备连接、设备材质是否符合设计要求。(3)对自动系统和电器设备、照明等设备，并送电试运行检查。(4)检查安全设备与消防设备是否齐全，并对消防设备进行试用检查。(5)检查所有设备的气密性，是否正确安装。2.4 原料规格和公用工程条件1.公用工程的蒸汽、水、电规格见表2-2，2-3，2-4表2-2 蒸汽规格名称来源压力(Mpa)温度()中压蒸汽吉化104厂3.8248表2

42、-3 水规格名称来源压力(Mpa)温度()蒸汽冷凝热水吉化104厂0.2-0.47080循环水吉化106厂0.2-0.631工业水吉化106厂0.2-0.620表2-4电规格名称来源参数动力电电修车间交流380v照明电电修车间交流220v仪表电源电修车间交流1102.原料规格参见表2-515表2-5 原料规格序号原材料名称代号控制项目名称及指标用途1C9馏分c9馏程（初馏点98%）：112200密度g/cm3：0.9108碘值 gI/（100g）：69.08反应单体2AlCl3Cat氯化铝(AlCl3)的质量分数/%99.0铁(以FeCl3计)/%0.05水不溶物/%0.05催化剂3BF3Ca

43、t三氟化硼(BF3)/%46.847.8水(H2O)/%0.5催化剂4NaOH总碱量（以干基的Na2CO3质量分数计）% 99.2氯化钠（以干基的NaCl的质量分数计）含量% 0.70铁（Fe）的质量分数（干基计）% 0.0035第三章 技术经济分析3.1 项目投资成本建设投资工程主要有设备购置，主材，安装工程，建筑工程，还有一些其他费用。查有关资料得到20000吨C9石油树脂装置的建设总投资为25200万元（其中建设投资24000万元）。根据化工装置的投资费用和生产能力之间存在的函数关系、分别表示其他条件相同而尺寸不同的两台设备或两套装置的生产能力；、分别为其对应的投资；n能力指数，一般取0

44、.6。则：4000吨C9石油树脂装置的设备投资为9137.54万元所以4000吨C9石油树脂装置的建设总投资为2100+9137.54=11237.54万元3.2 生产成本1.原料、辅助材料的消耗定额原料、辅助原料的消耗定额见表3-1：表3-1 原料、辅助材料的消耗定额序 号物质名称消耗定额（t/年）价格（元/ t）原料费用（万元/年）1C9馏分13339.70335044692催化剂92.73310028.753纯碱13422.43500671.12其他生产费用：220万元/年总生产费用：4469+28.75+671.12+220=5389万元/年2.车间费用总费用×10%=538

45、9×0.1=538.9万元/年3.工人工资30000×52=156万元/年4.水电气费用总费用×10%=5389×0.1=538.9万元/年5.总成本总成本=总费用+车间费用+工人工资+水电费=5389+538.9+156+538.9=6622.8万元/年3.3 盈亏分析盈亏计算如下：销售收入：4000×11000+9339.73×8000=11872万元/年税金：11872×0.17=2018.20万元/年利润：11872-6622.8-2018.2=3231万元/年回收期：取整4所以投资回收期4年按表测算，本项目的税后内

46、部收益率为48.8%，投资利润率为34.46%，大于传统的石油化工联合企业的基准收益率9%、平均投资利润率5%。说明该项目经营风险小，经营的安全率高。分析可知，所有不利因素的效益计算值内部收益率均在石化行业的基准收益率9%之上。故可以认为，年产量4000吨C9石油树脂工程抗风险能力强、经济效益良好。第二篇 设计计算书第四章 物料衡算4.1 设计基础4.1.1 物料衡算简述随着世界工业的不断发展，生产过程变得越来越复杂，对于衡量生产过程的经济性，合理性等问题，便成为组织生产中的重要问题，化工产品的生产也是如此，生产过程的各项技术指标，例如产品产量，原料消耗量，公用工程的水、电、气的消耗量，联产品

47、和副产品的数量等都是十分重要的工艺指标，为了衡量其先进性、经济性、合理性，就要进行化工生产中的局部或全部的物料衡算和热量衡算。物料衡算是化工工艺设计中最基本的、最重要的内容之一。物料衡算是在工艺路线确定之后，开始进行工艺流程设计的设计并绘制出工艺流程草图后进行的。物料衡算是采用定量的方法，计算每一个过程或设备的各物料的流量、组成乙基各组分的的含量，为进行能量衡算、设备计算选型或工艺设计、确定原材料消耗定额、进行公共系统设计等各种设计项目提供依据。通常物料衡算有两种情况，一是对已有的生产设备或过程利用实测的数据，计算出另一些不能直接测定的物料量。另一种是设计一种新的设备或工艺过程，由物料衡算结合

48、能量衡算和设备设计计算，确定设备的工艺尺寸以及整个工艺流程。一个完整的物料衡算是进行工艺设计的基础，因此，在工艺设计中应尽量做到进出物料的平衡。物料衡算式：进入系统的物料量=流出系统的物料量+系统内累计的物料量对于连续生产过程，累计=0，此时进=出。4.1.2 设计依据（1）年产量：4000吨（2）年工作时数：7440小时（3）单体纯度：99.9%（4）聚合装置转化率：98%（5）C9馏分密度：970 kg/m3；（6）催化剂三氯化铝：按C9馏分中烯烃含量的2%计算；（7）搅拌热：按聚合热的5%计算；（8）大气吸热：按总交换热的5%计算。（9）精制过程损率：1%；4.1.3 C9馏分原料组成成

49、分及理化数据C9馏分原料组成成分及理化数据见表4-1表4-1 C9馏分原料组成成分及理化数据组成含量%气体热容J/mol/k气化潜热KJ/mol液体热容J/mol/k沸点黏度Pa.s×10-3苯乙烯13.08176.2736.51215.581450.599-甲基苯乙烯10.59206.4735.30253.811650.665环戊二烯0.1897.3221.54145.3541.5双环戊二烯3.90200.8539.64238.86170茚3.25190.5746.22233.00181.61.14甲苯16.53154.5726.95201.42110.60.459二甲苯7.851

50、83.0129.90231.47139.10.615异丙苯10.71222.0231.21266.10153.00.601萘17.77194.6347.20238.00218.02.07连三甲苯6.85216.5441.77263.55168.0甲乙苯9.29219.9439.27269.600.6994.1.4计算基准由于此反应属于连续操作过程，所以选择kg/h作为基准单位4.2聚合反应釜的物料衡算馏分 + 催化剂 石油树脂 + 损失已知 年产量 4000吨/年 年工作日 310天 即 310×24=7440 h单位时间树脂产量 4000×1037440=537.63 K

51、g/h未精制前的树脂单位时间产量 537.631-1.2%=544.16 Kg/h若单体纯度为100%，则所需单体量 （转化率为98%）544.1698%=555.26 Kg/h已知单体纯度为99.9%，则实际活性单体总量555.2699.9%=555.82 Kg/h已知C9馏分中烯类单体含量为31% 总的C9馏分进料量555.8231%=1792.97Kg/h 催化剂进料量555.82×2%=11.12Kg/h聚合工段物料衡算表4-2进料kg/h出料kg/hC9馏分1792.97石油树脂537.63催化剂11.12催化剂11.12未反应1255.34合计1804.09合计1804.

52、094.3精馏工段的物料衡算已知回收率为99%C9馏分中非烯类活性单体量 1792.97×1-31%=1237.15Kg/h烯类单体的杂质量 555.82-555.26=0.56 Kg/h烯类单体中未反应的单体 555.26-544.16=11.1Kg/h损失树脂量 544.16-537.63=6.53Kg/h气相组分 1237.15+0.56+11.1+6.53=1255.34 Kg/h精馏工段物料衡算表4-3进料kg/h出料kg/h混合组分1792.97气相1255.34C9树脂537.631792.97合计1792.97第五章 热量衡算5.1聚合工段热量衡算C9烯烃原料进料温度

53、设定为20oC，进入反应器之前经过套管换热器，温度上升至40oC，之后的其他工段用热水加热，进口温度为70oC，出口温度为60oC。已知进料温度为20，将其加热为40，并保持40反应，用水加热，进水温度为70，出水温度为60查的数据C9馏分原料相对分子量 114 g/mol进料C9馏分的物质的量 1792.97×103114=15866.99mol/h原料预热所吸收的热量 （C9馏分原料的比热容 0.206 KJ/h ） Q1=C1M1T=0.206×15866.99×20=65371.99KJ/h换热时水所交换的热量为： Q2=Q1=C2M2T2 M2=Q2C2T2=65371.9910×4.186=1561.68Kg/h在本工艺中，采用蛇管在聚合釜内换热，反应温度保持在40oC，利用水来进行换热进水温度为15o