年产1225吨对硝基乙苯的工艺流程设计(共41页)

1、 年产1225吨对硝基乙苯的工艺流程设计 化工(hugng)工艺课程设计院 系： 专业(zhuny)班级： 姓 名： 学 号： 指导老师： 完成(wn chng)日期： 目录(ml)第1章总论(zn ln) 1.1概述(i sh)1 1.2产品合成方法3 1.2.1产品（对硝基乙苯）4 1.2.2副产品邻位硝基乙苯结构式4 1.2.3副产品间位硝基乙苯结构式5 1.3用途、重要性和发展趋势5第2章设计方法简介 2.1设计依据6 2.2 设计任务及要求7 2.2.1设计任务7 2.2.2设计要求7 2.3 厂生产工艺路线的评述7厂址选择及厂生产方法 3.1厂址选择遵循的基本原则8 3.2 生产方

2、法8 3.3流程示意图9第4章物料衡算 4.1.1硝化物料衡算9 4.1.2硝化物料衡算表1-111 4.2分离物料衡算及物料流程框图11 4.2.1物料衡算表13第5章设备工艺计算及热量衡算5.1分馏塔15 5.1.1物系基本性能数据15 5.1.2塔的各部分压力和温度16 5.1.2塔的各部分压力和温度18 5.1.3填料位置的计算19 5.1.4塔径计算20 5.1.5塔高的计算215.2冷凝器、再沸器换热面积及热量衡算21 5.2.1 塔顶冷凝器21 5.2.2 塔釜再沸器23 5.2.3冷凝器和再沸器选型23 塔顶冷凝器选型24 塔釜再沸器选型25第6章定型(dng xng)设备的计

3、算过程6.1设备(shbi)选型25设备(shbi)一览表29第7章 生产车间布置 7.1 概述31 7.2 车间布置的基本原则和要求31 7.2.1 车间布置的基本原则31 7.2.2 车间布置的要求31 表7.1 设备安全距离32第8章 三废处理基本方案8.1 能源的种类和数量35 8.1.1 主要能源消耗种类35 8.1.2能耗数量358.2节能措施35 8.2.1生产生活节能措施35 8.2.2供变电系统和供水节能措施36 8.2.3其他节能措施368.3建筑节能36 8.3.1建筑节能标准要求36 8.3.2建筑节能措施378.4能源管理37 8.4.1管理组织和制度37 8.4.2

4、能源计量37参考文献38 年产1225吨对硝基(xio j)乙苯的工艺(gngy)流程(lichng)设计 一、总论 1.1概述 对硝基乙苯(C8H9NO2)是一种有毒的无色或淡黄色油状液体，可混溶于乙醇、醚等多数 HYPERLINK /view/435064.htm t /_blank 有机溶剂，沸点在245246。并且对环境有危害，遇明火、高热可燃。对硝基乙苯是重要的化工中间体，主要用于合成合霉素和氯霉素，也用于合成染料、农药、香料等。其中最为重要的就是用于氯霉素的生产。 乙苯(C8H10)是一种芳香烃无色液体，伴有芳香气味，不溶于水，可混溶于乙醇、醚等多数 HYPERLINK /view

5、/435064.htm t /_blank 有机溶剂，沸点在136.2。.能溶解氯化橡胶、天然橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、乙基纤维素、环氧树脂、滴滴涕、油脂、石蜡油、蜡等。醋酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、硝酸纤维素、三醋酸纤维素、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚偏二氯乙烯等则不溶。对金属无腐蚀性。对酸碱比较稳定。氧化生成苯乙酮，脱氢生成苯乙烯。硝化反应生成-硝基-苯基乙烷。氯化反应生成1-氯-1-苯基乙烷。在铂、氧化硅-氧化铝催化作用下，发生异构化反应生成二甲苯。乙苯主要用于生产苯乙烯，进而生产苯乙烯均聚物以及以苯乙烯为主要成分的共聚物（ABS，AS等）。乙苯少量用于有机合成工业，例如生产苯乙酮

6、、乙基蒽醌、对硝基苯乙酮、甲基苯基甲酮等中间体。在医药上用作合霉素和氯霉素的中间体。也用于香料。此外，还可作溶剂使用。 硝酸(HNO3)是一种强 HYPERLINK /view/266525.htm t /view/_blank 氧化性、 HYPERLINK /view/1456180.htm t /view/_blank 腐蚀性的强酸。硝酸易溶于水，常温下其溶液无色透明，浓硝酸为淡黄色液体。硝酸在工业上主要以氨氧化法生产，用以制造 HYPERLINK /view/35526.htm t /view/_blank 化肥、 HYPERLINK /view/62186.htm t /view/_b

7、lank 炸药、硝酸盐等；在有机化学中，浓硝酸与 HYPERLINK /view/60731.htm t /view/_blank 浓硫酸的混合液是重要的硝化试剂，还可以与醇类发生酯化反应，由于硝酸中氮元素为最高价态（+5）因此硝酸具有强氧化性，可以发生氧化还原反应。 硫酸(H2SO4)，硫的最重要的 HYPERLINK /view/705747.htm t /view/_blank 含氧酸。无水硫酸为无色油状液体。硫酸是一种最活泼的二元无机强酸，能和许多金属发生反应。高浓度的硫酸有强烈吸水性，可用作 HYPERLINK /view/2544251.htm t /view/_blank 脱水剂

8、，碳化木材、纸张、棉麻织物及生物皮肉等含碳水化合物的物质。与水混合时，亦会放出大量热能。其具有强烈的 HYPERLINK /view/1456180.htm t /view/_blank 腐蚀性和 HYPERLINK /view/266525.htm t /view/_blank 氧化性，故需谨慎使用。是一种重要的工业原料，可用于制造肥料、药物、炸药、颜料、洗涤剂、蓄电池等，也广泛应用于净化石油、金属冶炼以及染料等工业中。常用作化学试剂，在有机合成中可用作脱水剂和磺化剂。 1.2产品(chnpn)合成(hchng)方法(fngf) 催化硝化法制备对硝基乙苯催化硝化的反应机制大致入下：首先由催化

9、剂与硝化剂作用产生硝基阳离子，而该反应是可逆的、如在低温下，硝基阳离子与体积较大的磺酸阴离子结合较稳定，从而与乙苯反应时，就有较多的硝基阳离子进攻乙苯，相应增加了向乙苯空间障碍较少的对位上的进攻几率 1.2.1产品（对硝基乙苯） 名称、化学结构、理化性质中文名称：4-硝基乙苯对硝基乙苯英文名称：4-Nitroethylbenzenep-Nitroethylbenzene结构式：CAS： 612-22-6分子式：C8H9NO2 分子质量：151.16性状描述：黄色至浅棕色油状液体，熔点-23，沸点228，116（2.93kPa），相对密度1.126（24.5/4），折射率1.5354。不溶于水，

10、溶于乙醇、丙酮、乙醚等有机溶剂。浅黄色液体，有毒。易溶于 HYPERLINK /view/3010.htm t /_blank 乙醇、乙醚,溶于 HYPERLINK /view/52518.htm t /_blank 丙酮、 HYPERLINK /view/31340.htm t /_blank 苯,不溶于水。1.2.2副产品邻位硝基乙苯结构式：CAS： 612-22-6分子式： C8H9NO2 分子(fnz)质量：151.16中文名称：2-硝基(xio j)乙苯 邻硝基(xio j)乙苯英文名称：2-Nitroethylbenzeneo-Nitroethylbenzene 结构式： 性质描述

11、：无色或淡黄色到绿色油状液体。 熔点-23。沸点228，116（2.93kPa），相对密度1.126（24.5/4），折射率1.5354。不溶于水，溶于乙醇、丙酮、乙醚等有机溶剂。 用途：用于有机合成，染料制造。1.2.3副产品间位硝基乙苯结构式： 纯品沸点242243，比重1.135（26）。 先将混硝基物通入粗蒸釜，经过粗蒸除去混在硝基物中的乙苯和水，再将剩余的重组分过滤之后得到的干混硝基物通入分馏塔。从分馏塔塔底往塔内通进压缩空气，使塔釜压力达96mmHg，温度为444K；塔顶压力达40mmHg，温度为405K。在塔中部进料，压力约为73.5mmHg，温度为431K。分馏塔塔顶将得到粗邻

12、位硝基乙苯，塔釜将得到粗对位硝基乙苯，再将粗对位硝基乙苯通入精馏塔。从精馏塔塔底往塔内通进压缩空气，使塔釜压力达47.27mmHg，温度为424K；塔顶压力达17.26mmHg，温度为395K。在塔中部进料，压力约为35.4mmHg，温度为416K。精馏塔塔顶将先后得到轻馏分与精对位硝基乙苯两部分产物，其中轻馏分的主要成分为间位硝基乙苯；塔釜将得到杂质。将整个过程中产生的副产物，如邻位硝基乙苯、间位硝基乙苯进行回收套用，提高物料利用率同时也可减少能耗。 1.3用途、重要性和发展趋势 该品是重要的化工中间体，主要用于合成合霉素和氯霉素，也用于合成染料、农药、香料等。其中最为重要的就是用于氯霉素的

13、生产。氯霉素（chloramphenicol，chloromycetin）是由委内瑞拉链丝菌产生的抗生素。氯霉素的化学结构含有对硝基苯基、丙二醇与二氯乙酰胺三个部分，分子中还含有氯。其抗菌活性主要与丙二醇有关。氯霉素临床可用为广谱抗生素，主要用于伤寒杆菌，痢疾杆菌，脑膜炎双球菌，肺炎(fiyn)双球菌及其他固紫染色阴性杆菌的感染，亦可应用于立克次体的感染。它亦为广谱抑菌剂，通过脂溶性可弥散进入细菌细胞内，主要(zhyo)作用于细菌70s核糖体的50s亚基，抑制转肽酶，使肽链的增长受阻，抑制了肽链的形成，从而阻止蛋白质的合成。高浓度时或对本品高度敏感的细菌也呈杀菌作用。氯霉素又称左霉素、氯胺苯醇

14、，为抗肠道细菌感染的合成抗生素。由于氯霉素在临床应用中对人体有一定毒副作用，目前世界上欧美等发达国家均不再将其作为人用及兽用口服药物。在我国市场上，氯霉素口服制剂多年来呈逐年递减态势，现在已基本不用。因此很多人对氯霉素市场前景普遍看淡。近十余年来我国氯霉素原料药的出口也呈现价跌量减的走势。然而自2002年以来，我国氯霉素出口形势出现(chxin)转机，出口量趋于稳定，出口价格大幅上扬，出口金额也有较大增长，引人关注。20世纪90代中以来，我国氯霉素年产量均为2000多吨，出口量及国内用量大约各占一半。近几年，产量仍维持在2000吨左右。多年来氯霉素一直为我国医药原料药的出口优势产品之一，年出口

15、量达1000多吨。2002年，我国氯霉素出口量达1331吨，2003年出口量为1016吨，2004年出口量为1103吨。氯霉素滴眼液应用范围广适用于各种急性或慢性结膜炎，包括眼睑炎、角膜溃疡、沙眼、麦粒肿、泪囊炎等。它临床疗效显著，价格便宜，知名度较高，经多年长期沿用，已被大众熟悉。它的市场售价十分低廉，一般品牌的氯霉素滴眼液每支为1元人民币左右，低的只有几角钱。此外，氯霉素滴眼液贮存期较短，多为1年，开启后要求在短时间内使用，用不完也不便保留到下次使用且一般人都不会计较这廉价的产品，因此市场消耗巨大。目前市场上同类产品还有诺氟沙星、左氟沙星等喹诺酮类药物滴眼液，但这些产品的疗效和氯霉素滴眼液

16、差不多，价格却比氯霉素滴眼液高了好几倍，在今后若干年内尚无法替代氯霉素滴眼液。目前，氯霉素已成为全世界应用最广泛的药物之一，销售额占据整个抗生素市场的40%，同时也是我国原料药中产量最大的品种之一。近年来，氯霉素国内外市场持续看好，产销两旺。近年来我国是氯霉素的主要生产国和出口国。2003年我国氯霉素出口量为2.5万吨，国内使用量约为1.2万吨。加入WTO后，我国氯霉素的出口前景更为看好了。所以对硝基乙苯在民经济及人民生活中很重要重要。第2章设计方法简介2.1设计(shj)依据根据(gnj)华苏州科技(kj)学院的教学要求，作为应用化学专业大三的学生，要综合运用以前所学的各科知识，进行的小设计

17、，以便理论联系实际，提高解决问题的能力。由设计任务书可知，本项目为年产1225吨基乙苯分离工段车间工艺设计。由于设计时间有限，此次设计仅仅在配混酸、硝化、分离三阶段来做其中分离阶段最为重要。先将混硝基物通入粗蒸釜，经过粗蒸除去混在硝基物中的乙苯和水，再将剩余的重组分过滤之后得到的干混硝基物通入分馏塔。从分馏塔塔底往塔内通进压缩空气，使塔釜压力达96mmHg，温度为444K；塔顶压力达40mmHg，温度为405K。在塔中部进料，压力约为73.5mmHg，温度为431K。分馏塔塔顶将得到粗邻位硝基乙苯，塔釜将得到粗对位硝基乙苯，再将粗对位硝基乙苯通入精馏塔。从精馏塔塔底往塔内通进压缩空气，使塔釜压

18、力达47.27mmHg，温度为424K；塔顶压力达17.26mmHg，温度为395K。在塔中部进料，压力约为35.4mmHg，温度为416K。精馏塔塔顶将先后得到轻馏分与精对位硝基乙苯两部分产物，其中轻馏分的主要成分为间位硝基乙苯；塔釜将得到杂质。将整个过程中产生的副产物，如邻位硝基乙苯、间位硝基乙苯进行回收套用，提高物料利用率同时也可减少能耗。 2.2 设计任务及要求2.2.1设计任务 年产量：(1000 + 学号后两位5) 吨/年 年生产时间：330天，每天工作8小时 2.2.2设计要求（1）选定最优的合成工艺，确定对硝基乙苯的生产路线；（2）明确整个工艺流程分为哪几个工段，每个工段的具体

19、流程如何，对整个工艺流程进行工艺设计，绘制工艺流程图；（3）对整个工艺流程进行物料衡算和热量衡算，明确进出每个设备的物流的流量及组成，以及换热设备的换热量和所需的冷热流体的量；（4）对整个工艺过程所需设备进行设计计算或选型（对标准设备进行计算后对设备进行选型，非标设备给出设计尺寸），列出所需设备清单；（5）对化工厂进行车间和设备布置，绘制设备布置图； （6）明确生产过程的三废处理方法，并对其进行设计2.3 厂生产工艺路线(lxin)的评述本设计是将从前步反应得到的混硝基乙苯为原料，依次利用粗蒸釜、分馏塔、精馏塔将混硝基乙苯分离，最终得到粗邻位硝基乙苯、间位硝基乙苯、精对位硝基乙苯。再将邻位、间

20、位的硝基乙苯回收套用，将得到的精对位硝基乙苯送入下一个(y )工段，进行进一步的生产。在混硝基乙苯的分离工段中，一般都会得到大量的副产物，并且需要大量的外加能量，如无妥善的综合利用途径，必将增加生产负担和巨大的环境污染，对操作者和生产厂家而言，无法避免的就是解决劳动保护和“三废(snfi)”治理的问题。 本设计路线将分馏、精馏过程中得到的副产物进行了回收套用，并采用清洁生产工艺，与原生产路线相比较，既减少了深度处理高浓度废水的量，节省了环保投资，又提高了经济效益。因此本方法具有成本低、收益高、污染小的优点，可行性较强。 第3章厂址选择及厂生产方法 3.1厂址选择遵循的基本原则(1)厂址应当靠近

21、主要原材料供应地区及产品销售地区。(2)厂址应有较好的交通运输条件，年运量在十万吨以上，应当敷设铁路专用线并和铁路正线接轨，专用线最好不经过桥梁、涵洞，长度应该缩短。(3)化工厂生产需要大量供水，必须有充足的水源保证供应，如有温度较低的充足水源最好，可以节省冷却设备，节约投资，水源地与厂址高差不应超过50m，以免设置中途加压站；化工厂需要大量蒸汽和电力，应靠近热电站。(4) 厂址的地质应宜于建筑，地耐力一般要求在每平方厘米1.5kg以上，每平方厘米1kg以下的地耐力，建筑处理复杂，投资增加，则不宜建厂；所选厂址气候应较温和，极少发生洪水，地震等自然灾害。(5)厂址应在居民区的下风和长江下游，但

22、又不受其他烟气影响；厂址面积与外形应当适合于工厂总平面布置，并有发展余地，一般要求平坦，稍能向外倾斜，坡度最好是4%，以利于雨水排除，纵向坡度不宜超过3%。 (6)厂址所在区域地价以及主要能源供给价格应较低廉，与居民居住中心保持一定距离，避免环境污染给周边居民带来危害。 3.2 生产方法 设计工艺流程叙述（主要化工过程及主要设备） 本设计是小型化工厂，所以采用间歇式操作，工艺过程包括混酸的配置，硝化，产物的分离，等工艺过程。 已粗乙苯的浓度(nngd)为98%，硝化混酸的组成为HNO3：32%，H2SO4：56%，水：12%。粗乙苯与混酸质量比为1:1.855，对硝基乙苯的收率为50%。硝化产

23、物为硝基乙苯混合物，其比例为邻：间：对=0.50:0.34:0.16。配制混酸原料：H2SO4：93%,HNO3：96%和H2O。夹套传热系数为K=186Kal/（cm2h）。物料进口温度25，终了温度35.夹套中CaCl2冷冻盐水进口温度-10，出口温度-5。在装有推进式搅拌的不锈钢混酸罐中，加入硫酸，在搅拌及冷却下，以细流加入水，控温40-45，加毕，降温至35，继续加入96%的，HNO3温度不超过40。加毕，冷却，使HNO3含量控制在32%，H2SO4含量控制在56%，水12%。在装有旋浆式搅拌的铸铁硝化灌中，先加入乙苯，开动搅拌，在滴加混酸，控温，反应一段时间后，静置分层，分去下层废酸

24、。 3.3流程(lichng)示意图 废酸 硝化物 分离乙苯，95% 配酸 硝化 第4章 物料(w lio)衡算 4.1.1硝化(xio hu)物料衡算 衡算：各个(gg)流股（原料、产物、废弃物）流量和组成 流程示意图，确定计算范围。原料乙苯量 M:106.17 63 151.17 18.02基准(jzhn)：间歇生产，以每天生产的kg为基准。 对硝基(xio j)乙苯: =3712.12kg 乙苯量： kg 原料(yunlio)乙苯量: 5214.21/0.95=5488.64kg 杂质量： 5488.64-5214.21=274.43kg（2）配酸酸量 混酸量： 5488.641.885

25、= 10346.09kg 纯量 10346.090.32=3310.75kg 96%量 3310.75/0.96=3448.70kg 纯量 10346.090.56=5793.81kg 93%量 5793.8/0.93=6229.90kg 加水量 10346.093448.7062290= 667.49kg（4）硝化 已知转化率为100，G3：G4：G5=0.5：0.44：0.06 硝化物产量： 其中硝基乙苯： 对位 7424.250.53712.12kg 邻位 7424.250.443266.67kg 间位 7424.250.06=445.45kg（5）废酸量 消耗量 生成量 废酸中量 33

26、10.753094.05=216.70 kg 量 5793.81kg 量 574.04+667.49+885.00=2126.53 kg 废酸总量：216.7+5793.81+2126.538137.04 kg 废酸组成：2.66%、71.20%、26.13%4.1.2硝化(xio hu)物料衡算表1-1输入输出组分质量，kg/d组分质量，kg/d3310.75216.75793.815793.81574.042126.535214.21硝基乙苯对位邻位间位3712.12 3266.67 445.45杂质274.43杂质274.43合计15167.24合计15167.24 4.2分离(fnl)

27、物料衡算及物料(w lio)流程框图 根据任务书，年产1225吨对硝基乙苯，设每年有330天工作日，混硝基物到对硝基乙苯的产率为50%，则： （1）粗蒸产物(chnw)： 混硝干基物 7424.25kg （2）分馏塔中邻位产品(chnpn)和粗对位产品：分馏以后顶端得到(d do)邻位产品，底端得到粗对位产品。邻位产品中各成分含量为：邻：间：对=95：4：1则邻位产品中各成分的量设为0.95x，0.04x，0.01x粗对位产品中各成分含量为：邻：间：对=10:4:86则粗对位产品中各成分的量设为0.1y，0.04y，0.86y得方程组：0.95x+0.1y=3266.67kg0.04x+0.0

28、4y=445.45kg解得x=2533.00；y=8603.25kg则邻位产品中各成分的量为：邻硝基乙苯：0.95*2533.00=2406.035kg间硝基乙苯：0.04*2533.00=101.32kg对硝基乙苯：0.01*2533.00=25.33kg 粗对位产品中各成分的量为：邻硝基(xio j)乙苯：0.1*8603.25=860.33kg间硝基(xio j)乙苯：0.04*8603.25=344.13kg对硝基(xio j)乙苯：3712.1225.33=3686.79kg4）精馏塔中轻馏分和精对位产品：粗对位产品进入精馏釜继续精馏，得到轻馏分和精对位产品其中轻馏分中各组分的含量为

29、：邻：间：对=23:43:34设轻馏分中邻，间，对分别为0.23x，0.43x，0.34x精对位中各组分的含量为：邻：间：对=9:1:90设精对位中邻，间，对分别为0.09y，0.01y，0.9y列方程组得：0.23x+0.06y=860.330.43x+0.01y=344.13解得x=614.52；y=7988.80所以，轻馏分中各组分的量为：邻硝基乙苯：0.23*614.52=141.34kg间硝基乙苯：0.43*614.52=264.25kg对硝基乙苯：0.34*614.52=208.93kg精对位中各组分的量为：邻硝基乙苯：0.09*7988.80=718.99kg间硝基乙苯：0.01

30、*7988.80=79.89kg对硝基乙苯：3686.79208.93=3477.86kg 塔底：残夜的量为= 718.99+79.89+274.43=1073.31kg4.2.1物料衡算表：（1）粗蒸物料衡算表表3-1进料物料名称质量%质量kg折纯量kg实际进料实际进料混硝基乙苯物质的量kmol体积m3邻硝基乙苯41.803266.673266.6721.6092.924间硝基乙苯3.81445.5445.52.9430.39对硝基乙苯49.393712.123712.1224.5563.32水11459.041459.0480.9610.95杂质3153153合计5100注：原料纯度100

31、%表4-2粗蒸釜顶出料物料名称质量%质量kg折纯量kg实际进料实际进料轻组分物质的量kmol体积m3水5051512.8330.05表4-3粗蒸釜底出料物料名称质量%质量kg折纯量kg实际进料实际进料干混硝基物物质的量kmol体积m3邻硝基乙苯42.433266.673266.6721.6092.924间硝基乙苯5.78445.5445.52.9430.39对硝基乙苯48.213712.123712.1224.5563.32杂质3.56274.43274.43 （2）分馏塔物料(w lio)衡算表4-4粗分馏塔塔顶出料物料名称质量%质量kg折纯量kg实际进料实际进料邻位产品物质的量kmol体积

32、m3邻硝基乙苯952406.0352406.03515.9162.154间硝基乙苯4101.32101.320.6700.091对硝基乙苯125.3325.330.1680.023表4-5粗分馏塔塔釜出料物料名称质量%质量kg折纯量kg实际进料实际进料粗对位产品物质的量kmol体积m3邻硝基乙苯9.50860.33860.335.6910.770间硝基乙苯3.82344.13344.132.2760.307对硝基乙苯81.673686.793686.7924.3893.300杂质5.01274.43274.43（4） 精馏塔物料(w lio)衡算表4-6粗精馏塔塔顶出料物料名称质量%质量kg折

33、纯量kg实际进料实际进料轻馏分物质的量kmol体积m3邻硝基乙苯23.08141.34141.340.9340.126间硝基乙苯43.08264.25264.251.7480.237对硝基乙苯33.84208.93208.931.3820.187表4-7粗精馏塔塔釜出料物料名称质量%质量kg折纯量kg实际进料实际进料精对位物质的量kmol体积m3邻硝基乙苯8.99718.99718.994.7560.644间硝基乙苯0.9979.8979.890.5280.071对硝基乙苯90.023477.863477.8623.0063.113残夜1073.311073.31 第5章 设备(shbi)工艺

34、(gngy)计算及热量(rling)衡算该设计主要是对分馏塔、精馏塔设备进行工艺计算及热量衡算5.1分馏塔5.1.1物系基本性能数据(1)进料组成: 邻位体:44% 间位体:6% 对位体:50%(2)蒸汽压与温度关系,遵守克拉贝龙方程:其中:T绝对温度（K）； P蒸汽压（mmHg）; A，B为常数邻位体：常压沸点228；22mmHg时沸点116间位体：常压沸点242；对位体：常压沸点245；23mmHg时沸点134将邻位体的两个沸点和压强代入克拉贝龙方程中，可得 解方程得，,同理可得,根据(gnj)温度压强曲线图,可得:,(3)分子量M=151.175.1.2塔的各部分压力(yl)和温度 (1

35、)为了便于控制(kngzh)塔的真空度及照顾塔的通量和塔釜温度,参照其他单位的经验,塔顶压力(残压)控制在40mmHg,选用CY型填料.且最佳的工作条件是比空速,相当于动能因子,在此条件下,每米的阻力降约为3.5mmHg,经初步计算约需16m填料,塔总压降为56mmHg,故釜压为96mmHg。从塔顶至塔釜各点压力变化在液泛之前,应符合下面关系:其中:与填料结构有关的阻力系数； 塔内各点的压力； 塔内各点到塔顶的填料高度； 动能因子经过变换和积分，可以得到下式： 式中 克拉贝龙方程常数塔顶:塔釜:再根据塔顶塔釜的两个边界条件: 塔顶: 塔釜: 进料处: 0.448.246770.048.4455

36、380.528.452553 8.352007 初步估算，进料口在塔的中部(zhn b)，用试算法求出中部压力，设P为73mmHg，则右边(yu bian) 左边(zu bian)设P为73.5mmHg， 左边 经过试算法可以求出中部压力为(2)根据克拉贝龙方程可知： 塔顶出料组成为：塔顶温 塔釜组成为：塔釜温 进料处组分可看成和原料一致进料温度 =430.77k5.1.2理论(lln)板数的计算取回流(hu li)比R=3.78要求(yoqi)=0.95，(1)精馏段最小理论板数，可根据芬斯克公式计算： 精馏段实际需要塔板数nj，可根据吉兰图解析式计算(适用范围：) (2)提馏段最小理论板数

37、，可根据芬斯克公式计算 同上，提馏段实际(shj)需要塔板数，可根据吉兰图解析(ji x)式计算5.1.3填料(tinlio)位置的计算(1)起分离作用填料高度计算根据资料介绍，CY型填料在最佳比空速条件下，每米填料相当的理论板数10块/米。考虑到工业大塔重难免存在液体再分布不均匀，填料润湿不良，真空度和蒸发量波动造成物料返混等情况，会使效率降低，设计时必须留有一定安全系数。所以设计时确定：(相当于安全系数是1.8)(2)缓冲用填料高度hf由其中：轻馏分在塔内积压量； 塔截面积； 单位体积填料滞液量； 失效填料高度一般转子流量计误差为2%，最坏情况是进料和顶采流量计误差叠加，将产生4误差。根据

38、年产1225t的要求，每小时需采出邻位0.408t，每隔2小时进行一次色谱分析和流量调 G=0.40820.04=0.0326已知：，设：则， =1.856整个(zhngg)缓冲层高度 整塔填料(tinlio)高度全塔共需理论(lln)板数5.1.4塔径计算比空速：，当塔顶，塔的负荷：要求每小时生产邻位0.408t，回流比为塔内蒸汽通量： G=0.408(R+1)=0.4084.78=1.95t/h塔截面积： =0.67塔径：=0.925当塔顶时 塔的负荷：塔截面积：=1.28塔径：=1.28为使塔有足够(zgu)的余地，取D1.5m4.1.5塔高的计算(j sun)其中(qzhng)，H塔高

39、，m； 塔顶空间，m； 塔底空间，m； 填料高度取1.5m，取3.5mH=1.5+3.5+6.072=11.072m精馏段高度hj（即进料口位置）的计算 4.2冷凝器、再沸器换热面积及热量衡算 4.2.1 塔顶冷凝器冷凝器传热系数选用11 已知为405K(即为405-273=132),为冷凝水进口温度,取25;分别设、为75和50硝基(xio j)乙苯比热：100：283.7J/mol=kJ/kg=1.877 kJ/kg75: =273.7 J/mol= kJ/kg=1.811 kJ/kg以为计算(j sun)基准硝基(xio j)乙苯的汽化热:其中:-物料带入设备中的热量;-冷却剂或加热剂与

40、设备和物料传递的热量;-过程的热效应;-物料带出设备的热量;-设备各部件所消耗的热量-热损失 4所以(suy)5.2.2 塔釜再沸器再沸器传热系数选用(xunyng)11 T 其中(qzhng)、为物料的进出口温度，分别为431K(即431-273=158),444K(即444-273=171),用180的蒸汽加热。硝基乙苯比热p 5.2.3冷凝器和再沸器选型 塔顶冷凝器选型选用重力回流卧式冷凝器,优点:传热系数大,运转费用最少,适于小量生产;缺点:要高位安装。一、试选管型号流速为u1=1.5m/s取换热管的规格(gug)为252.5mm碳素钢管(8.3kg/6m)。估算( sun)单管程的管

41、子根数20根据传热面积A估计(gj)算管子的长度L 二、冷凝器结构一些基本参数的选择1、管程数Nt的确定L的数值小可以用单管程 Nt=1(管程数通常选择偶数) 换热管数为n Nt=444=1763、选择换热器壳体尺寸选择换热管为三角形排列，换热管的中心距t=32mm。最外层换热管中心线距壳体内壁距离：b=(11.5)d0 壳体内径： 32(15-1)+2*1.3*25=513圆整后，冷凝器壳体圆筒内径为D=550mm，壳体厚度选择8mm。长度定为5996mm。壳体的标记：筒体 DN550 =8 L=5910。筒体材料选择为Q235-A，单位长度的筒体重110kg/m,壳体总重为110*(5.9

42、10-0.156)= 632.94kg。 （波形膨胀节的轴向长度为0.156m ） 5、波形膨胀节冷流体原油为黏度较高的流体 冷热流体的定性温度差50,换热器壳体上要安装波形膨胀节。波形膨胀节的壁厚与壳体相同，为8mm。根据换热器壳体的公称直径550mm，可知波形膨胀节的公称直径也是550mm，根据公称直径，查化工设备机械基础(化学工业出版社，2008)书中表16-9的对应条目，获得波形膨胀节的具体尺寸(见换热器设备图)。单个波形膨胀节的质量=4579586.3154mm37.810-310-3kgmm-3=35.721kg 选取传热面积为的固定管板式换热器。表5.1分馏塔塔顶冷凝器基本参数列

43、表(li bio) 公称直径公称压力管程数N管子根数n中心排管数管程流通面积计算换热面积换热管长度2001.8012050.00814.52600塔釜再沸器选型选择立式热虹吸式。优点：传热系数大，投资和运转费用最便宜；加热带滞留时间短；结构紧凑、配管容易。缺点：真空操作时，由于压降的影响需要较大面积，对粘性(zhn xn)液体和带固体物料不适用，由于垂直铺设，要求塔裙的高度较高。选取传热(chun r)面积为19.7的再沸器。表5.2分馏塔塔釜再沸器基本参数列表公称直径公称压力管子数n管长mm换热面积（公称面积/计算面积），4001.0017420000.0307 第6章定型设备的计算过程6.

44、1设备选型(1) 硝基混合物贮罐（一天）每天混硝基乙苯的投料量为7.42吨，按天计算则 = 17.584m3 选取公称容积为2000L的卧式椭圆形封头容器 表5.1硝基混合物贮罐基本参数列表公称容积计算容积工作容积筒体公称直径壁厚高度H2020.6817.58240083600 低沸物贮罐（一天(y tin)） =10.85m3 选取(xunq)公称容积为1500L的卧式椭圆形封头容器(rngq) 表5.2低沸物贮罐基本参数列表公称容积计算容积工作容积筒体公称直径壁厚高度H150012.7610.8570061800高沸物贮罐（一天） =2.924+0.39+3.32 =6.634m3 选取公

45、称容积为8000L的卧式椭圆形封头容器 表5.3高沸物贮罐基本参数列表公称容积计算容积工作容积筒体公称直径壁厚高度H87.806.634160083800粗对位贮罐（一天） =0.77+0.307+3.30 =4.377m3选取(xunq)公称容积为6000L的卧式椭圆形封头容器(rngq) 表5.4粗对位(du wi)贮罐基本参数列表公称容积计算容积工作容积筒体公称直径壁厚高度H65.144.377120064400邻位体贮罐（一天） =2.154+0.091+0.023 =2.268m3 选取公称容积为3000L的卧式椭圆形封头容器 表5.5邻位体贮罐基本参数列表公称容积计算容积工作容积筒

46、体公称直径壁厚高度H32.6682.668100063000轻馏分贮罐（一天） =0.126+0.237+0.187 =0.55m3 选取公称容积为800L的卧式椭圆形封头容器 表5.6轻馏分贮罐基本参数列表公称容积计算容积工作容积筒体公称直径壁厚高度H0.80.220.1970061800精对位(du wi)贮罐（一天） =0.644+0.071+3.113 =3.828m3 选取公称(gngchng)容积为4000L的卧式椭圆形封头容器(rngq) 表5.7精对位贮罐基本参数列表公称容积计算容积工作容积筒体公称直径壁厚高度H4 4.503.828120063600（7）干混硝基物高位槽（一

47、批） 每天混硝基乙苯的投料量为5.10吨，一天投两批料，按批计算则 =3.317m3 选取公称容积为4000L的卧式椭圆形封头容器 表5.8干混硝基物高位槽基本参数列表公称容积计算容积工作容积筒体公称直径壁厚高度H43.9023.317120063800粗对位(du wi)高位槽（一批） =2.188m3选取(xunq)公称容积为2000L的卧式椭圆形封头容器(rngq) 表5.9粗对位高位槽基本参数列表公称容积计算容积工作容积筒体公称直径壁厚高度H2 2.1882.56100062800 设备一览表表5.10 主要设备一览表序号位号设备名称及规格图号或标准号单位数量材料备注1C-106氧化空

48、压机32-10/83L-20/3型只1钢2V-102精对位贮槽6m314003400R28-2.5-11只2钢3V-103回收对位贮槽6m314003400R28-2.5-11只1钢4V-104混料槽16m318005600R28-2.5-19只1钢5V-105空气贮罐800L 8001200R26-2.5-7只1钢6V-108空气缓冲器2m3 12001400R26-2.5-11只2钢7V-111旋风分离器锥形3001400只2不锈钢8V-113吹出油贮槽0.8m3 8001200R26-2.5-7只1不锈钢9V-202纯碱溶液高位槽6m3 16002600R23A-00-20只1钢10V-

49、205硫酸高位槽0.5m3 800800R23A-00-6只1钢11V-206次氯酸钠高位槽0.5m3 800800R23A-00-6只1塑料12V-211液碱高位槽0.5m3 800800R23A-00-6只1钢13V-212回收油贮槽10m316004400R28-2.5-15只1钢14V-213回收油计量槽1500L 5001600只1钢15E-107空气后冷器只1钢16E-112尾气冷却器只1钢17E-210对酮沸腾干燥床3600300800只118E-213蒸馏釜冷凝器只1钢19E-214蒸馏釜冷却器只1钢20T-110连续氧化塔80021000塔板数26只1不锈钢21T-114尾气

50、吸收塔4004000只1不锈钢22P-101对位输料泵流量24m3/h,扬程34m65Y-60B只2不锈钢23M-109空气过滤器4001000只1钢24M-209离心机250L 1200SS-1200只2不锈钢25R-201纯碱溶解釜500L反应罐(F)K500-A(上) HG5-251-79只1搪玻璃26R-203去酸釜500L反应罐(F)K500-A(上) HG5-251-79只2搪玻璃27R-204对酸粗析釜300L反应罐(F)K300-A(上) HG5-251-79只1搪玻璃28R-207冷冻釜1500L反应罐(F)K1500-A(上) HG5-251-79只4搪玻璃29R-215回

51、收油洗涤釜500L反应罐(F)K500-A(上) HG5-251-79只1搪玻璃30R-216回收油蒸馏釜1000L反应罐(F)K1000-A(上) HG5-251-79只1搪玻璃 第7章 生产(shngchn)车间布置7.1 概述(i sh)车间(chjin)布置设计是完成设备工艺设计和初步设计工艺流程之后的设计内容。车间布置设计是对车间建筑物等设施配置的安排做出合理的布局。车间布置设计开始，设计进入各专业间共同协作阶段，工艺专业在此阶段除工艺设计本身外，还需要了解和考虑总图、土建、设备、仪表、电气、供排水等专业及机械、安装、操作等各方面的要求。上述非工艺专业也提出了对车间布置的要求。车间布

52、置设计的主要工作是设备的布置，重点协作伙伴是建筑专业。设备布置的任务是决定工艺设备的空间位置，决定设备的露天与否，决定车间生产部分的通道；确定管道、电气仪表管线及采暖通风管道的走向和位置。7.2 车间布置的基本原则和要求合理的生产车间布置应做到：经济合理，节约投资，操作和安装检修方便安全，设备排列简洁、紧凑、整齐、美观。要做到上述各点必须充分与正确地利用有关的国家标准与设计规范，特别是人们已积累的经验。7.2.1 车间布置的基本原则车间布置设计的原则有以下几点：（1）最大限度地满足工艺生产包括设备维修的要求；（2）有效地利用车间建筑面积(包括空间)和土地；（3）要为车间的技术经济指标、先进合理

53、以及节能等要求创造条件；（4）考虑其他专业对本车间布置的要求；（5）要考虑车间的发展和厂房的扩建；（6） 车间中所采取的劳动保护、防腐防火、防毒、防爆及安全卫生等措施是否符合要求；（7）本车间与其他车间在总平面图上的位置合理，力求使它们之间输送管路最短，联系最方便；（8）考虑建厂地区的气象、地质、水文等条件；（9）人流(rnli)、物流不能交错。7.2.2 车间布置(bzh)的要求车间(chjin)布置涉及面较广，但大致可以归纳为以下几个方面：（1） 厂房建筑 厂房平面力求简单化，以利用建筑定型化和施工机械化。常用形式有直线型、长方形、T型和L型。 柱间距多用66，一般不超过12m。总跨度：多

54、层一般24m，单层30m。常用厂房总跨度有6m、12m、18m、24m、30m，一般有机化工车间总跨度为23个柱网跨度。 层高与设备的高低、安装位置有关，一般每层4m6m，最低不低于3.2m，净空高度不得低于2.6m。以上方面尽量符合建筑模数(标准化)的要求。 在可能情况下尽量采用露天化和敞开式设计，这样既能节省投资，又有利于通风采光、防爆、放毒等安全需要。 在不影响流程情况下，较高设备集中布置，可简化厂房立体化布置，又省投资。 对于笨重设备和震动设备尽量布置底楼的地面。同类设备可尽量集中。 设备穿孔必须避开主梁。 厂房出入口、交通道、楼梯等都需精心安排。一般厂房大门宽度要比通过的设备宽度大0

55、.2m以上，满载的运输设备大0.6m1.0m，单门宽一般900mm，双门宽有1200mm、1500mm、1800mm，楼梯的坡度4560，主楼梯45的较多。（2）生产操作 设备布置尽量和工艺流程一致，避免交叉往返送料，尽量采用(ciyng)位差送料，一般从高层到低层设备布置槽反应设备贮槽、重型设备和震动设备。设备间的垂直距离，要保证物料能顺利进出。 相互有联系的设备尽量靠近(kojn)，但要考虑操作、行人通道、送料及半成品堆放等空地。 相同、相似设备尽可能对称、集中(jzhng)，以利操作管理及水、电、气等供应。 要考虑产品工艺路线可能变化和生产规模的扩大，适当留出添加设备的位置。 考虑进出料

56、、取样、观察等方便。设备尽量排列整齐，避免过挤过松，应充分考虑配管的方便，使设备间管道长度尽可能短。（3）设备装修 不仅要考虑安装时设备的进出，而且要考虑各单个设备的更换和检修，保证足够的空间和通道。 二层楼以上的设备，需在下层设吊孔，对庞大特殊设备在封闭式厂房中可先装设备后砌墙。 要考虑起吊装置，如塔顶、房梁设永久吊架。（4）安全卫生和防腐蚀要求 采光要好，尽量避光操作，高大设备避免靠窗挡光。 通风要好，高温、有毒、易燃、易爆车间尽可能取敞开式，以利通风散热。机械通风效果要好，应根据逸出气体或粉尘量的允许浓度确定通风量和通风次数。 有毒物质的设备放置下风，操作单位应在上风。剧毒(j d)物质

57、的设备要隔离操作、单独排风。 对腐蚀性的介质，除考虑设备外还要考虑墙、柱、地屏等防护(fngh)要求。 防爆车间尽可能使用单层厂房，避免车间有死角。建筑物泄压面积(min j)一般为0.05m2/m3；多层的楼板要有泄压孔，设计放火、防爆墙；设置双斗门，门窗朝外。门净宽不小于0.8m，净高不低于2m，走道净宽不小于1.4m，楼梯最小宽度不小于1.1m；二楼以上要考虑紧急疏散等设施。要考虑消防设施、设备。（5）车间辅助用室及生活用室的配置如自控室、动力间、变配电室、通风除尘室、机修间、办公室、化验室、休息室、更衣间、浴室、厕所等，对防爆及毒性大的车间，上述各项尽量避免设在车间内。（6）设备之间及

58、设备与建筑物之间的一般安全距离见表7.1。表6.1 设备安全距离29序号项目净安全距离/m1泵与泵的距离不小于0.72泵离墙的距离至少1.23泵列与泵列间的距离(双泵列间)不小于2.04计量罐间的距离0.40.65储罐与储罐间的距离(指车间中一般小容量)0.40.66换热器与换热器间的距离至少1.07塔与塔的间距1.02.08离心泵周围通道不小于1.59过滤机周围通道1.01.810反应釜盖上传动装置离天花板距离不小于1.511反应釜底部与人行通道距离不小于1.82.012反应釜卸料口至离心机的距离不小于1.01.513起吊物品与设备最高点距离不小于0.414往返运动机械的运动部件离墙距离不小

59、于1.515反应釜离墙距离不小于0.81.016反应釜相互间距离不小于0.81.217通廊、操作台通行部分的最小净空高度不小于2.02.518不常通行的地方，净高不小于1.919操作台梯子的斜度(一般情况)不大于4522工艺设备与通道间距离不小于1.0第8章 三废处理基本(jbn)方案（1）粉尘(fnchn)粉尘的原始浓度(nngd)一般在1000mg/m,对生产中所产生的少量粉尘污染源的各采尘点尽量加以封闭，并设置除尘系统进行除尘，含尘废气经除尘设施净化后达标外排。（2）噪音设备运转噪音声声压一般为85-110db（A），通过选用低噪音设备、配备消声器、设置减震装置以及厂房隔音等噪音控制程序

60、，厂界噪音达到II类准限值要求。（3）废水生产及生活过程中无废水产生。环境影响评价采取消除污染源的措施符合工业产业政策，符合清洁生产要求，污染物排放均可满足相应的国家标准，因此对本项目所在地的环境质量不会造成影响，生态环境不会发生变化。技能措施8.1 能源的种类(zhngli)和数量8.1.1 主要(zhyo)能源消耗种类本项目投产后，消耗的能源(nngyun)主要是电和水，电耗包括生产设备用电、辅助生产设备用电、办公生活设备用电和照明用电。耗水包括生产用水和生活用水。8.1.2能耗数量用电量：本项目全年耗电1.2万千瓦时。用水量：本项目年用水量为240吨 从项目所在地的电力、电网现状看，项目