综合化工设计-年产1100吨富马酸二甲酯工艺设计

+综合化工设计年产1100吨富马酸二甲酯工艺设计姓名：徐磊学科、专业：应化1311学号导教师：刘垚、韩志慧完成日期：2016年12月31日苏州科技学院Suzhou目录1概论 41.1富马酸二甲酯的介绍 41.2富马酸二甲酯的性质及用途 42富马酸二甲酯的市场分析 53生产流程的选择 63.1主要生产工艺 63.3本设计采用的工艺 64工艺流程设计 64.1原料来源及产品规格 64.2工艺流程简图 64.3工艺流程叙述 75物料衡算及热量衡算 75.1全流程物料衡算 75.2全流程热量衡算 86主要设备选型 116.1泵的设计与选型 116.2换热器的计算与选型 117自动控制与优化 157.1控制水平与方案 167.2自动控制内容 168车间布置 178.1富马酸二甲酯合成车间 179公用工程 189.1电气 199.2给水 2110环境保护及三废处理 2210.1主要污染源与主要污染物 2210.2设计中采取的环保措施及其简要处理工艺流程 2210.3装置危险性物料主要物性 23参考文献 24符号说明 25附图1富马酸二甲酯装置合成工段工艺车间布置立面图附图2富马酸二甲酯装置合成工段工艺流程图（带控制点）附图3富马酸二甲酯装置合成工段工艺流程图附图4富马酸二甲酯装置合成工段工艺车间平面图 1概述1.1富马酸二甲酯的介绍富马酸二甲酯简称为DMF。它具有低毒(LD_(50)大白鼠口服为2240毫克/公斤)、高效、广谱抗菌的特点，对霉菌有特殊的抑菌效果。可应用于面包、饲料、化妆品、鱼、肉、蔬菜及水果的防霉。DMF用于面包的防霉效果大大优于丙酸钙。据国内研究表明，DMF具有较好的抗真菌能力，对于饲料的防霉效果优于丙酸盐、山梨酸及苯甲酸等酸性防腐剂，在含500～800ppm的PDA培养基中对许多霉菌及细菌起到完全抑制作用。1.2富马酸二甲酯的性质及用途1.2.1富马酸二甲酯的性质（1）化学性质富马酸二甲酯在辐射或加热条件下会分解成甲烷、乙烷、甲醛、二氧化碳及一氧化碳（产物取决于反应条件及催化剂）。富马酸二甲酯可作为烷基化合剂，在很多场合中，它具有甲基化反应性能，例如在硅酸铝催化剂存在的条件下，富马酸二甲酯可以与苯发生烷基化反应而生成甲苯、二甲苯及多烷基苯。富马酸二甲酯与一氧化碳反应可生成乙酸或乙酸甲脂；与二氧化碳反应则生成甲氧基乙酸。当与氰化氢反应时则生成乙腈。此外，富马酸二甲酯可与三氟化硼形成络合物，其分子式（CH3）2OBF3，此络合物在空气中发烟，而在水或醇中则可分解。DME还可选择性氯化为各种氯化衍生物。无致癌性、腐蚀性甚微。（2）物理性质1、酯含量：≥99.0%；2、不挥发物：≤0.1%；3、重金属（以Pb计）：≤0.002%；4、熔点：101-104℃5、沸点：193℃6、相对密度：1.37；7、游离酸：合格1.2.2富马酸二甲酯的用途产品用途富马酸二甲酯是美国80年代开发出来的一种新型防霉剂，取名为“霉敌”。具有高效、低霉（LD）大白鼠服为2240mg/kg），对许多霉菌有特殊的抑制效果，并且具有抗真菌能力，广泛应用于食品、饮料、饲料、中药材、化妆品、鱼、肉、蔬菜、水果等防霉、防腐、防虫、保鲜、据报道，美国把富马酸二甲酯用于面包防霉实验，在同样条件下储存面包不发霉期，加丙酸钙的面包为16—30天，而加富马酸二甲酯面包为475天，其药效大大优于丙酸钙。其结果表明富马骏二甲酯对食品中常见的八种霉菌（如黄曲霉、黑曲霉、青霉、高链孢霉、白地霉、串珠镰刀菌等）有明显的抑制作用，用于饲料的防霉优于丙酸盐、山梨酸及苯甲酸二甲酯配成的挥发性溶液喷酒在衣柜，书柜中，也获得了很好的防霉效果，此外，富马酸二酯是一种很在发展前景的新型防霉剂，正在引起国内外食品行业的高度重视。因此开发生产富马酸二甲酯不仅具有现实意义而且还具有明显的经济效益和社会效益。2富马酸二甲酯的市场分析国外生产富马酸二甲酯的国家有美国、日本、德国等。美国的产量为4000T/Y，日本为8000T/Y，中国在80年代未研制出富马酸二甲酯，并于1990年在甘肃天水建成一套200T/Y的生产线，继后江苏、江西、山东、陕西省均有装置上马，但规模都不大，累计中国总产量约在800—1000T/Y。中国有数万家食品、饮料、饲料生产厂，有十多万家酱油厂和大面积的瓜果蔬菜生产基地，全国每年对防霉防腐保鲜剂的需求量在4万吨以上。作为新一代的防霉剂富马酸二甲酯应用领域广，市场容量大，前景十分光明。3生产流程的选择3.1生产的一般方法1、硫酸催化合成DMF不含富马酸二甲酯的干燥剂硫酸作为催化剂是经典的合成法,产品收率可以达到92%〔4，8，9〕，虽然这种方法简单收率高，但是，由于硫酸的腐蚀性，会引起副反应，且有三废污染等缺点。2、对甲苯磺酸催化合成DMF甲苯磺酸作为催化剂合成DMF，产品产率为67%左右。对甲苯磺酸是一种有机酸，虽然其对设备的腐蚀性和三废比较少、不易引起副反应、产品色泽好、价廉易得、易于保存运输和使用，用量少，活性高，但是产率比较低等缺点。3、树脂催化合成DMF强酸性阳离子交换树脂早在20世纪50年代就开始用于一些酯化反应中，生成的酯色度低，后处理方便，可重复使用，对设备无腐蚀性，不产生三废，极有工业使用价值。使用强酸性离子交换树脂作为催化剂合成DMF，其产率可达到91.4%。4、固体超强酸催化合成DMF固体超强酸催化合成富马酸二甲酯超强酸是酸强度比100%硫酸更强的酸。固体超强酸具有不腐蚀设备、不污染环境、不怕水、耐高温、反应活性高、选择性好、制造容易、在反应体系中易分离、不易中毒等优点,同时可以重复使用,因而具有一定的工业应用价值。5、氯化铁催化合成DMF谱尼测试提供富马酸二甲酯检测服务结晶氯化铁催化合成富马酸二甲酯结晶氯化铁（FeCI3·6H2O）是一种价廉易得的化合物，利用它催化合成富马酸二甲酯，腐蚀小，三废污染较轻，操作方便，有一定应用价值,其有利应用条件是：当催化剂0.8g，富马酸58g，甲醇20ml，，即摩尔比为0.06∶1∶10，回流4h，得白色结晶产品，收率达61.7%〔13〕。6、杂多酸催化合成DMF杂多酸是由两种以上无机含氧酸缩合而成的多元酸,它不仅具有多元酸和多电子还原能力,而且其酸性和氢化还原性可以通过变换组成元素在很大范围内系统地调节。它对许多反应具有高的催化活性和选择性,并且不挥发,对热稳定、污染少、可以大大减轻对设备的腐蚀,能够再生和重复使用。7、稀土化合物催化合成DMF稀土化合物是我国易得、资源丰富的化合物,开发稀土化合物的利用很有经济价值。李晓莉等利用三氧化二钕(Nd2O3)催化合成了富马酸二甲酯，当15g富马酸,30ml甲醇，三氧化二钕用量为3%，回流4h，得产品收率90%〔15〕。8、BF3·(C2H5)2O催化合成DMF三氟化硼(BF3)是强的电子接受体，强的Lewis酸，能够与供电子的羧酸中羧基形成复合物，使羧基中的碳带更多的正电荷，但BF3是气体，故催化酯化反应的进行，常利用其与醇或醛等形成钅羊盐而使用。3.2本设计采用的工艺作为有方法简单收率高的硫酸催化合成法，产品利益的最大化，操作步骤少。4工艺流程设计4.1原料来源及产品规格原料：富马酸（99.98%）;甲醇（99.98%）产品规格：富马酸二甲酯含量≧99%反应条件：反应温度60~65℃；反应压力8bar；反应选择性为1；转化率为74.14.2工艺流程简图废液富马酸富马酸甲醇硫酸合成离心废液重结晶甲醇干燥产品水洗图4-1富马酸二甲酯生产工艺流程方框图4.3工艺流程叙述在年产量1100吨/富马酸二甲酯生产装置的工艺设计过程中，综合考虑现有一些富马酸二甲酯生产装置在热量平衡上的不足之处，立足于全系统热能的充分利用，以最大限度地达到节能降耗的效果，同时本着节约投资、方便操作与维护的原则对工艺流程进行合理优化，在此基础上设计1100吨/富马酸二甲酯生产装置的工艺流程,按照7200小时开工计算。参见1100吨/富马酸二甲酯生产装置带物料点工艺流程图（图4-1）(PFD)(1)原料甲醇原料直接采用市售质量分数为99%的甲醇合成富马酸二甲酯。99%的富马酸，以及98%的浓硫酸。(2)反应在DMF合成反应器中产生的反应如下所示:(3)5物料衡算和热量衡算5.1全流程物料衡算5.1.1合成塔物料衡算将原料及产品规格换算成摩尔分率，即原料：甲醇含量≧99%，水含量≤1％，富马酸含量≧99%,浓硫酸（98%）产品：DMF≥99％要求年产1100吨富马酸二甲酯，取反应时间2h,其他时间1h,则间歇时间为3h，一天8次，则每次生产富马酸二甲酯的量为：又因产品富马酸二甲酯回收率为98％，则则反应器生成富马酸二甲酯量为：反应器应加入甲醇量为：甲醇原料进料量：富马酸进料量为：按化学计量关系计算反应器出口各组分量甲醇8.737—8.737×0.741=2.262kmol富马酸4.369-4.369×0.741=1.122kmol富马酸二甲酯3.205kmol硫酸0.09×3.205×0.98=0.283kmol水8.737×0.01+4.369×0.01+0.09×3.205×0.02=0.1368kmol表5-1反应器物料衡算表组分进料F0/(koml)进料qm0/(kg)出料F/(koml)出料qm/(kg)富马酸4.369629.1361.122130.152甲醇8.737279.5842.26272.384水0.13682.46240.13682.4624硫酸0.28327.7340.28327.734富马酸二甲酯003.205461.52合计13.5258832.5617.0088694.25245.1.2水洗过滤物料衡算水洗前粗产品：7.0088kmol水洗后粗产品；7.0088-1.122-0.283-2.262=3.3418kmol5.2全流程热量衡算热量衡算基准温度取298K,由物性手册查的在25表5-5物性数据比热容Cp/kJ/（kg.℃）粘度μ/pa.s热导率λ/w/(m2k) 硫酸（1）0.132.67×10-50.03甲醇（2）2.251.63×10-50.05624水（3）4.151.8×10-50.5741（1）物质带入设备的总热量Q入：设进料温度为25℃，反应终止出料温度为80℃甲醇带入反应器的热量Q1Q1=M进CpK=279.584×2.48×298.15=206727.7646KJ顺丁烯二酸带入反应器的热量Q2Q2=M进CpK=629.136×3×298.15=562730.70KJ硫酸带入反应器的热量 Q3Q3=n进CpK=0.283×138.59×298.15=11693.73KJ带入设备的总热量为Q入=Q1+Q2+Q3=206727.7646+562730.70+11693.73=781152.19KJ（2）反应过程的反应热Q反应热表一：热容数据比热容CpkJ/(kg.℃)粘度热导率甲醇2.251.63×10-50.05624水4.151.8×10-50.5741（3）物质带出设备的总热量Q出甲醇带出设备的热量Q1Q1=n出CpK=2.262×50.69×（273.15+80）=40492.45KJ顺丁烯二酸带出设备的热量Q2Q2=M出CpK=130.152×3×353.15=137889KJ富马酸二甲酯带出设备的热量Q3Q3=M出CpK=461.52×3×353.15=488957.364KJ水带出设备的热量Q4Q4=M出CpK=2.4624×4.15×80=817.5168KJ硫酸带出设备的热量Q5Q5=n出CpK=0.283×148.32×353.15=14823.32KJ带出设备的总热量为Q出=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=40492.45+137889.53+488957.364+14823.32=682162.66KJ(4)热量衡算表：名称进料带入热量KJ反应热KJ出料带出热量KJ781152.19-106397.52682162.666主要设备的选型6.1．反应釜的结构和材质结构：K型材质：搪玻璃6.2．反应釜中物质的平均密度的计算表二：物理性质物质名称顺丁烯二酸甲醇硫酸质量Kg629.136279.58427.734密度g/cm31.590.791.84根据公式其中αi:物质的质量分数ρi:物料的密度mi:物料的质量M:总的物料质量M=m1+m2+m3=629.136+279.584+27.734=936.454kg1/ρm=Σαi/ρi=629.136/(936.454×1.59)+279.584/(936.454×0.79)+27.734/(936.454×1.84)=0.8165ρm=1/0.8165=1.224g/cm3=1.224Kg/L物质的总体积为：M/ρm=936.454/1.224=765.08L6.3．反应釜的计算和选型（1）确定筒体和封头型式从该反应的反应条件和反应现象可以得知它是属于带搅拌的低压反应釜类型，根据惯例，选择圆柱形筒体和椭圆形封头。（2）确定筒体和封头直径反应物料先为液-固相类型，后为液-液相类型，查表可得出，H/Di为1-1.3。该反应的状态为无泡沫和无沸腾情况，黏度也不大，故可取装料系数η=0.8。反应釜总体积为765.08L，则反应釜的容积为765.08/0.8=956.35L，取反应釜容积为1000L即1.00m3,，考虑到容器不大，可取反应釜直径估算：Di=[4V/(π×H/Di)]1/3=[4×1/(3.14×1.2)]1/3=1.020m圆整至公称直径标准系列，取Di=1000mm。封头取相同内经，其曲面高度由查表的h1=250mm，直边高度h2，查表可取25mm。（3）确定筒体高度当Di=1000mm，h2=25mm时，从表查得椭圆形封头的容积Vh=0.151m3，在计算得筒体每一米高的容积V1=1.212m3/m，则筒体高估算为：H=（V-Vh）/V1=（1-0.151）/1.212=0.70m取H为0.7m，于是H/Di=0.7确定夹套直径查表得：Di=Di+50=1000+50=1050mm夹套头也采用椭圆形，并与夹套筒体取相同直径。（5）确定夹套高度夹套筒体的高度估算：Hi=（ηV-Vh）/V1=（0.8×1-0.151）/1.212=0.5355m取Hi为600mm。6.4离心泵的选型25℃下原料液甲醇密度查得ρ原料液=0.79g/cm3设原料液在管路流速为0.2m/s,操作过程中，半小时进料完毕。进料的体积流量VS=WF/ρF=95/790=0.12m3/h=3.34×10-5m3/s管子内经所以选用25×4mm管实际流速0.18m/s，相对粗糙度0.003375，粘度0.000017。查得摩察系数0.027，取管长L=8m在泵和反应器入口列伯努利方程：以储罐为基准面则：Z1=0，Z2=0，P1=101.325kPa，P2=160kPa，u1=u2管路中有两个标准弯头2m，一个角式截止阀6m。则流体摩擦阻力扬程损失那么：查得型号为ISW100-100的泵的扬程为11m，流量为62.6m3/h，能满足要求，故选此泵。6.5干燥设备的选型选用SK系列旋转闪蒸干燥器热空气切线进入干燥器底部，在搅拌器带动下形成强有力的旋转风场。膏状物料由螺旋加料器进入干燥器内，在高速旋转搅拌桨的强烈作用下，物料受撞击、磨擦及剪应力的作用下得到分散，块状物料迅速粉碎，与热空气充分接触、受热、干燥。脱水后的干物料随热气流上升，分级环将大颗料截留，小颗粒从环中心排出干燥器外，由旋风分离器和除尘器回收，末干透或大块物料受离心力作用甩向器壁，重新落到底部被粉碎干燥。特点：1、干燥强度大，适用膏糊状和滤饼的干燥；2、设备体积小，是同样生产能力喷雾干燥设备体积1/4左右；3、干燥时间短，特别适用于热敏性的物料；4、设备本体无粘壁现象；5、与箱式干燥方式相比，干燥后不用粉碎，可节约能源30~50%；6、密闭操作，对环境无污染。7、旋流、流化、喷动及粉碎分级技术的有机结合。适用范围：本装置适用于滤饼状、膏糊状、泥浆状以及粉状和颗粒状物料的干燥。广泛用于矿产、化工、轻工、食品、医药等行业。如：碳酸钡、氰尿酸、轻质碳酸钙、染料、高岭土、五氧化二钒、硫酸锌、磷酸氢钙、活性氧化锌、白灰黑、金霉素、磁性材料以及氧化铝等。6.6储罐的选型卧式储罐6.7结晶槽与换热器选型与计算冷凝器根据经验Qc=8.8×10^5J选用列管式冷凝器，逆流方式操作，冷却水进口温度为25℃，出口温度为35取K=700W/(m2·℃)逆流：T80℃→30t35℃←25查文献选型：表6-4换热器结构尺寸数据壳径/mm公称压强/MPa公称面积/m2管程数管子尺寸/mm管长/m管子总数管子排列方法8001.6692Φ19×24.5326三角形7.自动控制与优化7.1控制水平和方案自动控制的目标是使生产过程达到安全、平稳、优质、高效，它是化学工业生产的重要组成部分，是工业生产得以稳定有效进行的基础和保障。一套好的流程控制系统可以实现各种技术经济指标，起到提高经济效益和劳动生产率、降低成本、节约能源等作用，在市场竞争激烈的今天尤为重要。1、自动控制系统常用术语（1）被控对象：需要实现控制的设备、机械或生产过程称为被控对象。（2）被控变量：对象内要求保持一定数值（或按某一规律变化）的物理量。（3）控制变量（操纵变量）：受执行器控制，用以使被控变量保持一定数值的物料或能量称为控制变量或操纵变量。（4）干扰：除控制变量以外，作用于对象并引起被控变量变化的一切因素。（5）设定值：工艺规定被控变量所要保持的数值。（6）偏差：偏差本应是设定值与被控变量的实际值之差，但能获取的信息是被控变量的测量值而非实际值，因此，在控制系统中常把设定值与测量值之差定义为偏差。2、自动控制系统的组成自动控制系统由比较机构、控制器、执行器、测量/变送环节四部分组成。（1）测量与变送环节：测量被控变量，并将被控变量转换为特定的信号。（2）比较机构及控制器：接受来自于变送器的信号，与设定值进行比较得出偏差，并根据一定的规律进行运算，然后将运算结果用特定的信号发送出去。（3）执行器：根据控制器送来的信号相应的改变控制变量，以达到控制变量的目的。7.2自动控制内容1、反应器的控制反应器是该工艺的核心单元，该单元控制的好坏是本项目的关键。（1）进料流量的控制本项目采用三段绝热床反应器，为了达到预定的生产任务，对进料量和进料组成进行严格控制。进反应器的原料包括新鲜原料和循环原料两部分，反应器进料量由混合器出口的流量计与控制阀控制；通过检测混合器出口处的物料组成来调节新鲜原料的流量来实现进料组成的控制。（2）温度的控制富马酸二甲酯的合成放热较大，该工艺采用三段绝热床，利用饱和水进行段间换热，饱和水气化带走大部分热量，温度的控制通过调节饱和水的流量来实现。利用温度探头测量个反应段的温度，并形成信号传递给饱和水进口控制阀，调节饱和水的流量来实现温度的控制。（3）压力的控制该反应是在中压条件下进行，需要监控反应器压力。故在反应器中设有测压元件，压力过低、过高均会报警。且反应器压力过高时，还会自动开启安全阀进行泄压，防止反应器压力过高，发生事故。（4）其他反应器还配有包括清洗水、2bar氮气或空气的辅助系统，便于检修。2、吸收塔的控制吸收是分离产物的第一步，吸收的好坏对精馏操作影响较大，应对吸收塔的压力和进料量进行控制，并对塔底的液位进行控制。（1）压力的控制吸收塔的操作压力为3MPa，压力过高或过低都会影响吸收效果，因此应对吸收塔的压力进行控制在吸收塔里设置压力测试装置，时刻监控吸收塔的压力；并设有安全阀，压力过高时，自动泄压，防止塔内压力过高，发生事故。（2）进料量的控制反应气经过废热锅炉加热原料后进入吸收塔，该过程是利用质量分数为99.98%的甲醇溶液进行循环吸收；由于未反应的原料气含量大，影响吸收效果，吸收剂的用量大。利用流量计和控制阀对循环泵的流量进行控制，以保证吸收效果。（3）釜底液位控制在釜底安装液位计，并把信号传递给出口控制阀，通过控制塔底出口流量来实现塔底液位的控制。4、换热器的控制该工艺中的换热器较多，保证物料的加热和冷却。该工艺过程中加热器利用低压蒸汽加热，采用立式加热器，低压蒸汽从换热器的上部进入，冷凝水从换热器的底部经疏水阀回到冷凝水管路。测量被加热物料的出口温度，并把信号传递给低压蒸汽的进口控制阀，通过调节低压蒸汽的进口流量来控制被加热物料的出口温度。冷却器利用循环水或冷冻盐水进行冷却，但控制方式相同。测量被冷却物料的出口温度，并把信号传递给冷却介质的进口控制阀，通过调节冷却介质的进口流量来控制被冷却物料的出口温度。8车间布置8.1富马酸二甲酯合成车间合成车间整体布置合成车间反应器较大，因此布置在架子旁边，可节约钢材，也便于单独管理操作，泵震动较大，布置在一层。换热器较多，分别布置在2层和3层。每层高6m，长30m，宽12m，共3层。一层设有配电控制室。合成车间各类设备设计1、反应器(1).由于反应器较高，因此不放在架子中，而是放在设备架旁边，与设备架相隔6米；(2).反应器较高，利用二、三层楼面横梁支撑。2、泵(1).泵运行时噪音很大，为了降低噪音对工作人员的不良影响，把泵放入泵机房，独立开来，并且方便操作与维修。3、换热器换热器根据物料进出设备布置在相应平台。换热器封头离设备间距不小于1000mm，有管道相连的卧式换热器之间最小净距不小于750mm，没有操作关系的卧式换热器之间最小净距不小于600mm换热器封头对齐，方便检修。换热器轴线尽量对齐塔设备及相关设备，方便管道连接，缩短管线。卧式换热器底部距离平台不小于600mm。合成车间布置图4、泵总设两泵，位于一层，相隔1000mm以上，支撑用的水泥台高200mm。1．车间平面图包括：1）各个平台俯视图共1张。2）设备外型尺寸和设备编号；3）设备定位尺寸和尺寸线，设备管口方位；4）操作台主要尺寸2．车间立面图包括：1）车间正面立面图1张；2）设备外型尺寸和设备编号；3）设备外形尺寸及尺寸线，设备管口方位；4）操作台主要尺寸和台面相对标高；5、换热器换热器根据物料进出设备布置在相应平台。换热器封头离设备间距不小于1000mm，有管道相连的卧式换热器之间最小净距不小于750mm，没有操作关系的卧式换热器之间最小净距不小于600mm换热器封头对齐，方便检修。换热器轴线尽量对齐塔设备及相关设备，方便管道连接，缩短管线。卧式换热器底部距离平台不小于600mm。合成车间布置图1．车间平面图包括：1）0.00、6.00和12.00平台俯视图共1张。2）设备外型尺寸和设备编号；3）设备定位尺寸和尺寸线；4）操作台主要尺寸2．车间立面图包括：1）车间正面立面图1张；2）设备外型尺寸和设备编号；3）设备外形尺寸及尺寸线；9.公用工程9.1电气9.1.1设计标准、规范《供配电系统设计规范》GB50052-95《10kV及以下变电所设计规范》 GB50053-94《建筑物防雷设计规范》GB50057-1994《变电所防雷设计》根据本工艺采用的设计方案和设备参数，工厂需要的供电规格主要有以下几种：380/220V：电动机、照明系统、电梯、插座以及便携工具等设备的电压等级；220V：生产装置的DCS、PLC、重要仪表、自动装置和微机综合自动化系统。9.1.2设计原则化工厂电气电信设计应该考虑方便、快捷、安全的电气电信原则。9.1.3供配电系统1供电方式工作电源采用35千伏，用架空线路引入，厂内总降压变电所中装设一台主变压器，变压器高压侧装设断路器，备用电源为10千伏，接在总降压变电所内的10千伏母线的一个分段上。2电力负荷等级中断供电将在政治、经济上造成较大损失，例如主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需要较长时间才能恢复、重点企业大量减产等；中断供电将影响重要用电单位的正常工作者以及造成较多人员集中的公共场所秩序混乱。3总降压变电所需设置以下继电保护装置：1、主变压器保护（1）瓦斯保护：防御变压器铁壳内部短路和油面降低。轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳闸。（2）电流速断保护：防御变压器线圈和引出线的多相短路，动作于跳闸。（3）过电流保护：防御外部相间短路并作为瓦斯保护及电流速断保护的后备保护。保护动作于跳闸。（4）过负荷保护，防御变压器本身的对称过负荷及外部短路引起的过载。按具体条件装设。2、备用电源进线保护。3、变电所10KV母线保护。4、10KV馈电线保护。5、备用电源自动投入装置和绝缘监察装置。有备用电源和供电系统中，当正常供电的工作电源，由于电源本身或供电线路发生故障而失去电源时，备用电源中依靠备用电源自动投入装置自动投入，代替工作电源，以提高供电的可靠性。9.1.4电信方案采用厂区统一管理方案，配备统一管理卡，寻找合作伙伴，建成统一制度。9.2给排水9.2.1给排水工程1、设计规格和依据《给水排水工程结构设计规范》GB50069-2002《灌溉与排水工程设计规范》GB50288-99《生活饮用水卫生标准》GB5749-20062、供水规格根据工厂需要，水供应主要分为两部分：一部分是从自来水厂输送过来，这部分水主要用于生产补水、生活用水及消防用水等，其中生产补水和生活用水水压为0.3MPa；另一部分为循环冷却水（含冷却盐水），这部分水直接输送到生产车间用于工艺中各物流的冷却，之后再输送到总厂的冷却水循环系统进行循环利用，其中冷却水温度25℃，冷却盐水温度03、供水方案建筑给水建筑生活给水设计应符合以下要求：（1）生活饮用水不得因回流而被污染，设计时应符合下列要求。①给水管配水出口不得被任何液体或杂质所淹没。②给水管配水出口高出用水设备溢流水位的最小空气间隙，不得小于配水出口处给水管管径的2.5倍。③特殊器具和生产用水设备不可能设置最小空气间隙时，应设置防污隔断器或采取其他有效的隔断措施。（2）生活饮用水管道不得与非饮用水管道连接。在特殊情况下，必须以饮用水作为工业备用水源时，两种管道的连接处，应采取防止水质污染的措施。在连接处，生活饮用水的水压必须经常大于其他水管的水压。（3）严禁生活饮用水管道与大便器(槽)直接连接。（4）生活饮用水管道应避开毒物污染区，当受条件限制不能避开时，应采取防护措施。（5）室内埋地生活饮用水贮水池与化粪池的净距，不应小于10m。当净距不能保证时，应采取生活饮用水贮水池不被污染的措施。（6）生活，消防给水合用的水箱(池)，应采取防止水质变坏的措施。（7）生活饮用水贮水池和生活饮用水水箱的溢流管必须采取防污染措施。生活饮用水水箱溢流管的排水不得排入生活饮用水贮水池。（8）生活或生活用水与其他用水合用的水池，水箱的池(箱)体应采用独立结构形式，不得利用建筑物的本底结构作为水池池壁和水箱箱壁。（9）在非饮用水管道上接出水龙头时，应有明显标志。4、排水本工艺中无废水排放，因此无需考虑工业废水的排放问题。排水主要为生活污水及雨水的排放。采取生活污水与雨水分流的方法。A、生活污水排放系统1、系统选择（1）分流或合流排水系统的选择，应根据污水性质，污染程度，结合室外排水制度和有利于综合利用与处理要求确定。（2）当生活污水需经化粪池处理时，其粪便污水宜与生活废水分流。当有污水处理厂时，生活废水与粪便污水宜合流排出。（3）当建筑物采用中水系统时，生活废水与生活污水宜分流排出。（4）含有大量油脂的生活废水应分流排出。（5）建筑物雨水管道应单独排出。2、管道布置与敷设（1）不散发有害气体或大量蒸汽的生活污水，采用有盖或无盖的排水沟排除。（2）室内排水沟与室外排水管道连接处，应设水封装置。（3）下列设备和容器不得与污废水管道系统直接连接，应采取间接排水的方式:①生活饮用水贮水箱(池)的泄水管和溢流管。②厨房内食品制备及洗涤设备的排水。③医疗灭菌消毒设备的排水。④蒸发式冷却器，空气冷却塔等空调设备的排水。⑤贮存食品或饮料的冷藏间，冷藏库房的地面排水和冷风机溶霜水盘的排水。（4）设备间接排水排入邻近的洗涤盆。（5）间接排水的漏斗或容器不得产生溅水、溢流，并布置在容易检查、清洁的位置。（6）排水管道地下埋设。（7）排水管道不得布置在遇水引起燃烧、爆炸或损坏的原料、产品和设备上面。（8）架空管道不得敷设在生产工艺或卫生有特殊要求的生产房内，以及食品和贵重商品仓库、通风小室和变配电间内。（9）排水管道不得穿过沉降缝，烟道和风道，并不得穿过伸缩缝。（10）排水埋地管道不得布置在受重物压坏处或穿越生产设备基础。（11）排水立管设在靠近最脏、杂质最多的排水点处。（12）卫生器具排水管与排水横支管连接时，可采用90°斜三通。（13）排水管道的横管与横管、横管与立管的连接，采用45°三通、45°四通、90°斜三通、直角顺水三通或直角顺水四通等配件。（14）排水立管与排出管端部的连接，采用两个45°弯头。（15）排水管与室外排水管道的连接，排出管管顶标高不得低于室外排水管管顶标高。其连接处的水流转角不得小于90°。当有跌落差并大于0.3m时，可不受角度的限制。（16）排水管穿过承重墙或基础处预留洞口，且管顶上部净空不小于建筑物的沉降量，一般不宜小于0.15m。（17）排水管道外表面采取防结露措施。B、雨水排放系统（1）屋面雨水的排水系统采用外排水系统。（2）天沟外排水的流水长度，不宜大于50m，其坡度不宜小于0.003。（3）天沟的排水，应在山墙上或天沟末端设置溢流口。（4）雨水管道的布置，应将雨水以最短距离就近排至室外。（5）屋面雨水由天沟进入雨水排水管道入口处设置雨水斗，雨水斗有整流格栅。（6）雨水斗格栅的进水孔有效面积等于连接管横断面积的2～2.5倍，且格栅应便于拆卸。（7）雨水的排水系统，采用单斗排水。（8）布置雨水斗时，以伸缩缝或沉降缝作为天沟排水分水线。（9）防火墙处设置雨水斗时在防火墙的两则各设一个雨水斗。（10）雨水斗的排水连接管管径不得小于100mm，并应牢固地固定在建筑物承重结构上。（11）与雨水立管连接的悬吊管，不宜多于两根。（12）雨水量应以当地暴雨强度公式按降雨历时5min计算。10环境保护及三废处理10.1主要污染源及主要污染物本设计采用较先进的工艺技术，主要污染物为来自富马酸二甲酯合成塔、回收塔产生的驰放气、废液及少量的废渣(催化剂)。10.2设计中采取的环保措施及其简要处理工艺流程（1）环保治理措施1.废气处理富马酸二甲酯反应釜含甲醇有害物质，废气数量很少，因此可以送火炬燃烧处理。装置开停车时排放的可燃气体，也可以送火炬燃烧处理。本装置正常生产时废气主要有加热炉尾气、弛放气、闪蒸气和精馏不凝气等。分别采用以下治理措施：加热炉尾气主要成份为氮气、水蒸汽和少量二氧化碳，经排气筒高空排放；甲醇合成弛放气和闪蒸气热值达2000kcal/Nm3，可以送作燃料。精馏不凝气热值虽高，但压力太低，且量很小。因此，暂考虑去火炬系统燃烧处理。来自富马酸二甲酯合成工序的甲醇洗涤塔的不凝气，送火炬系统燃烧处理。2.废水处理甲醇蒸馏塔底产生的废水含甲醇仅40ppm，由总厂的回收装置统一处理或排放。本装置正常生产时废水主要有蒸汽冷凝水。分别采用以下治理措施：蒸汽冷凝水十分干净，经冷却后送新建脱盐水站作进水以代替部分原水本设计设置的甲醇回收塔处理后己达排放标准，经冷却后收集输送到公司污水生化处理站；循环水排污废水中污染物含量极少，可直接排放。3.废渣处理生产中产生的少量硫酸数量大约20吨/年，用循环利用它。4.噪声本装置噪声主要为压缩机、鼓风机、引风机、汽包放空和各类泵噪声。各类机泵应优先选用低噪声电机，加消声器，将主要噪声源集中在隔音房内。在操作中只设流动岗位，不固定值班，需要固定值班的，可将机房和操作间用隔声门窗分开布置。并在厂区种植降噪植物。（2）预期效果本装置建成投产后，正常生产时“三废”均通过治理，且都能达到国家的有关环境标准，预计本装置的建设对周围环境影响不大。本项目建成后，塔釜残液全部用作精馏甲醇和富马酸二甲酯的原料液，从而有利于环境保护。生产中几乎不产生废物，生产环境较为洁净。（3）环保管理及监测本项目对环境管理和监测将设置专人负责，并由中心化验室统一管理控制，以保证环境友好生产。（4）绿化概况厂区应在道路两侧、空地上、房间旁进行绿化，种植各类乔木、灌木和绿篱等，以达到降噪除尘的目的。全厂绿化系数应不低于30%。（5）环保投资概算由于本项目原料甲醇为直接购买，减少了提炼合成气及合成甲醇一段流程，因此前一部分的大量环保投资费用即可节省，精馏甲醇、富马酸二甲酯釜残液既需满足合成富马酸二甲酯工艺需要，又要满足环保要求，本装置的环保设施费用已包括在总投资费用之中。10.3装置危险性物料主要物性富马酸二甲酯生产过程中主要的有毒有害物料有甲醇，硫酸。。(1)硫酸硫酸对皮肤、粘膜等组织有强烈的刺激和腐蚀作用。蒸气或雾可引起结膜炎、结膜水肿、角膜混浊，以致失明。引起呼吸道刺激，重者发生呼吸困难和肺水肿。高浓度引起喉痉挛或声门水肿而窒息死亡。口服后引起消化道烧伤以致溃疡形成。严重者可能有胃穿孔、腹膜炎、肾损害、休克等。皮肤灼伤轻者出现红斑、重者形成溃疡，愈后癍痕收缩影响功能溅入眼内可造成灼伤，甚至角膜穿孔、全眼炎以至失明。慢性影响：牙齿酸蚀症、慢性支气管炎、肺气肿和肺硬化。环境危害：对环境有危害，对水体和土壤可造成污染。燃爆危险。本品助燃，具强腐蚀性、强刺激性，可致人体灼伤(2)甲醇无色易挥发液体，有微弱气味。可经吸入、食入、皮肤及接触对人体造成危害。低于500ppm，吸入后引起头痛，呕吐、惊厥、痛性痉挛、怕光，甚至失明;食入还会损伤肝、肾等，甚至致死。车间空气中最高容许浓度50mg/m3。甲醇自然温度464℃，闪点11.111详细列表泵型号IS80-50-315排出口径80mm杨程125m吸入口径：50mm流量50M轴功率307kW反应釜公称容积VN（L）50介质稳定及容器材质-20~200公称直径DN（mm）400搅拌轴公称直径DN（mm）40容积59搅拌器功率(Kw)0.55夹套换热面积0.55电动机形式Y型公称压力PN0.25MPA重量（kg）337分离设备板框压滤机储槽设备球式储槽干燥设备SK系列旋转闪蒸干燥器干燥强度400~960Kg/(m2.h.℃)热容量系数2300~7000W/(m2.K)换热器壳径/mm800公称压强/MPa1.6公称面积/m269管程数1管子尺寸/mmΦ19×2管长/m4.5管子总数326管子排列方法三角形组分进料F0/(koml)进料qm0/(kg)出料F/(koml)出料qm/(kg)富马酸0.45652.8960.07310.512甲醇0.91229.1840.14474.6304水0.01440.25920.01440.2592硫酸0.0333.2340.0333.234富马酸二甲酯000.37954.576合计1.415485.57320.644173.204412.参考文献［1］吴指南主编.《基本有机化工工艺学(修订版)》,北京:化学工业出版社,1990

［2］华东化工学院机械制图教研组编.《化工制图》,北京:高等教育出版社,1980

［3］北京燕山石油化工公司编.《燕化公司石油化工生产装置技术资料汇编》.1988

［4］上海医药工业设计院编.《化工工艺设计手册,北京:化学工业出版社》,1986［5］卢焕章等.石油化工基础数据手册,北京:《化学工业出版社》,1982[6]、姚玉英主编.化工原理.天津：天津科学技术出版社，1990。[7]、中国石化集团.化工工艺设计手册(上、下册).第2版.北京：化学工业出版社，1994。[8]、《化学工程手册》编辑委员会.化学工程手册.北京：化学工业出版社，1986。[9]、石油化工规划设计院.塔的工艺设计.北京：石油化学工业出版社，1977。[10]、燃化部第六化工设计院.气液传质设备设计.北京:燃料化学工业出版社,1978。[11]、侯文顺.化工设计概论.第2版.北京：化学工业出版社，2005符号说明英文字母D—塔顶流量，kmol/h；—液相中易挥发组分的摩尔分数；F—进料流量，kmol/h；—气相中易挥发组分的摩尔分数；W—塔釜流量，kmol/h；M—摩尔质量，kg/kmol；t—温度，°C；D—塔径，m；R—回流比；P—总压或外压，Pa；Ls—液体体积流速，m3/s；Vs—气体体积流速，m3/s；—比热容，kJ/（K.kg）；—管程对流传热系数，W/(m2.°C）；K—总产热系数，W/(m2.°C）；Q—热量，KW；—气化热，kJ/kg；△tm—平均温度，°C；—饱和蒸汽的冷凝速率，kg/h；—管程对流传热系数，W/(m2.°C）；—壳程对流传热系数，W/(m2.°C）；—总传热系数，W/(m2.°C）；基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟