正丁烷氧化法制备顺丁烯二酸酐

摘要本项目为正丁烷氧化法年产5万吨顺丁烯二酸酐吸收工段初步设计。首先，本文介绍了顺丁烯二酸酐的相关背景和用途、国内外发展现状、前景、生产方法及比较。其次阐述了课题的设计依据、厂址选择、设计规模、生产制度及产品规格。通过查阅资料对工艺进行比较确定工艺流程，进行物料衡算和热量衡算。利用软件对解析塔塔板数、进料板位置等变量进行优化，选取最合适的参数以达到同等产品规格下最低能耗的目的。通过设计结果对吸收塔、解析塔、换热器、泵和压缩机等主要设备进行设备选型。依据化工厂车间布置原则，完成对设备的平立面布置，并进行自动化控制、环境评估与安全评价和技术经济评价。最后利用AutoCAD绘制带控制点的工艺流程图、平立面布置图和主设备图，并完成设计说明书。关键词：顺丁烯二酸酐；模拟设计；工艺优化；Aspenplus

AbstractThisprojectisthepreliminarydesignoftheabsorptionsectionforanannualproductionof50000tonsofmaleicanhydrideusingthen-butaneoxidationmethod.Firstly,thisarticleintroducestherelevantbackgroundandusesofmaleicanhydride,thecurrentdevelopmentstatus,prospects,productionmethods,andcomparisonathomeandabroad.Secondly,thedesignbasis,siteselection,designscale,productionsystem,andproductspecificationsoftheprojectwereelaborated;Compareanddeterminetheprocessflowbyconsultingmaterials,andperformmaterialbalanceandheatbalancecalculations;Usingsoftwaretooptimizevariablessuchasthenumberofanalyticaltowerplatesandthepositionoffeedplates,andselectingthemostsuitableparameterstoachievethelowestenergyconsumptionunderthesameproductspecifications;Selectequipmentformajorequipmentsuchasabsorptiontower,analyticaltower,heatexchanger,pump,andcompressorbasedonthedesignresults.Accordingtothelayoutprinciplesofthechemicalplantworkshop,completethehorizontalandverticallayoutoftheequipment,andconductautomationcontrol,environmentalassessment,safetyevaluation,andtechnicalandeconomicevaluation.Finally,useAutoCADtodrawaprocessflowdiagramwithcontrolpoints,aplanandelevationlayoutdiagram,andamainequipmentdiagram,andcompletethedesignmanual.Keywords:Maleicanhydride;SimulationDesign;ProcessOptimization;AspenPlus

目录摘要 [15]。2.2工艺流程简述通过查阅与此相关的参考文献，并结合本项目实际情况，对工艺流程和工艺参数进行了优化设计。首先由前段工序产生的反应混合气体经过压缩机输送和换热器换热之后，达到145kPa和133℃左右，之后从塔底进入顺酐吸收塔，同时将吸收剂邻苯二甲酸二丁酯(DBP)从塔顶通入顺酐吸收塔。在吸收塔内，从塔顶进入的贫溶剂与从塔底进入的富气逆流传质，将富气中的顺丁烯二酸酐吸收下来。塔底出料富溶剂分成两股，第一股流股经过换热器换热后达到173℃左右进入顺酐解吸塔，第二股流股经过换热器换热后达到115℃左右回流进入吸收塔再次参与顺丁烯二酸酐的吸收。吸收塔塔顶排出的尾气送到焚烧炉焚烧。富溶剂经过换热器换热后自第15块塔板处进入顺酐解吸塔。解析塔底部经塔底再沸器加热，顶部出口气体经塔顶冷凝器冷凝后回流，返回至解析塔。顺丁烯二酸酐自顶部釆出，送去顺丁烯二酸酐储藏罐。塔底采出吸收剂邻苯二甲酸二丁酯(DBP)输送到吸收塔吸收剂储罐中，再次循环使用，使整个工艺流程更加高效节能。图2-1工艺流程图

第3章工艺计算3.1物料衡算3.1.1顺酐吸收塔T0101物料衡算对顺丁烯二酸酐吸收塔进行物料衡算，计算其进出料是否守恒，顺丁烯二酸酐吸收塔如图3-1所示，表3-1为顺酐吸收塔的物料衡算结果。图3-1顺酐吸收塔表3-1顺酐吸收塔T0101物料衡算项目质量流率(kg/h)质量分数(%)进料塔顶塔底进料塔顶塔底H2O8273.427987.89285.532.135.900.18CO1535.821535.380.440.371.130N2101915.50101900.5015.0024.3475.250.01O221086.7421072.4514.295.0415.560.01CO21957.621951.186.440.471.440C4H10841.19834.017.180.200.630C2H4O2153.34125.8627.480.040.090.02C4H2O39207.016.639200.383.0605.89C4H4O4-D1148.050.01148.040.0600.09C8H4O3147.890.18147.710.0600.09C16H22O4144361.171.23144359.9463.26092.28C14H8O22220.940.022220.920.9701.43总和291848.69135415.34156433.351001001003.1.2顺酐解析塔T0102物料衡算对顺丁烯二酸酐解析塔进行物料衡算，计算其进出料是否守恒，顺丁烯二酸酐解析塔如图3-2所示，表3-2为顺酐解析塔物料衡算结果。图3-1顺酐解析塔表3-2顺酐解析塔T0102物料衡算项目质量流率(kg/h)质量分数(%)进料塔顶塔底进料塔顶塔底H2O142.77139.103.670.1819.030CO0.220.22000.220N27.507.480.020.017.440O27.147.110.030.017.020CO23.223.190.0302.980C4H103.593.530.0603.050C2H4O213.7413.110.630.020.900C4H2O34600.194161.29438.905.8856.220.60C4H4O4-D174.0239.1534.870.090.430.05C8H4O373.8648.8624.990.090.550.03C16H22O472179.97154.1572025.8392.282.1697.81C14H8O21110.4601110.461.4201.51总和78216.684577.1973639.491001001003.2热量衡算3.2.1反应混合气换热器E0101热量衡算 反应混合气经过冷却后进入吸收塔，为使温度从233.6℃冷却到133.4℃，选用冷凝水作为冷却剂进行冷却，表3-3为热量衡算结果。表3-3换热器E0101热量衡算项目吸收塔进口物料冷却水质量流率(kg/h)139600.00753174进口温度(℃)233.620出口温度(℃)133.425总热负荷(kW)4367.524367.523.2.2吸收剂预热换热器E0102热量衡算吸收塔吸收剂经过预热后进入吸收塔，为使物料从25.2℃加热到44.5℃，采用高压蒸汽加热，表3-4为热量衡算结果。表3-4换热器E0102热量衡算项目吸收塔溶剂进口物料高压蒸汽质量流率(kg/h)50000.002023.28进口温度(℃)25.2250出口温度(℃)44.5249总热负荷(kW)966.30966.303.2.3吸收塔循环换热器E0103热量衡算回流液通过换热器换热，从115.3℃降到85.4℃，选用冷凝水作为冷却剂进行冷却，表3-5为热量衡算结果。表3-5换热器E0103热量衡算项目吸收塔回流口物料冷却水质量流率(kg/h)78216.68200549.00进口温度(℃)115.320出口温度(℃)85.425总热负荷(kW)1162.931162.933.2.4解析塔进料换热器E0104热量衡算吸收塔塔底出料经过预热后进入解析塔，通过高压蒸汽加热，使物料温度从115.3℃加热到173.6℃，表3-6为热量衡算结果。表3-6换热器E0106热量衡算项目解析塔进口物料高压蒸汽质量流率(kg/h)78216.68200549.00进口温度(℃)115.3250出口温度(℃)173.6249总热负荷(kW)2548.92548.93.2.5顺丁烯二酸酐解析塔冷凝器E105、再沸器E106热量衡算 解析塔中冷凝器采用冷却水，使物料从175.1℃降到130.3℃。再沸器使用高压蒸汽使物料从175.1℃升高到228.9℃。表3-7解析塔T0102冷凝器热量衡算项目解析塔塔顶气相冷却水流速1.59m3/s74878.02kg/h进口温度(℃)175.120出口温度(℃)130.325总热负荷(kW)3722.083722.08表3-8解析塔T0102再沸器热量衡算项目顺丁烯二酸酐解析塔塔底液相高压蒸汽质量流率(kg/h)73639.494847.53进口温度(℃)175.1250出口温度(℃)228.9249总热负荷(kW)2315.132315.133.2.6总公用工程根据换热器的热量衡算，可以计算出公用工程总的用量和总热负荷，结果如表3-9所示。表3-9公用工程项目冷却水高压蒸汽总质量流率(kg/h)1028601.02207419.81总热负荷(kW)15082.86

第4章设备计算及选型4.1吸收塔T0101计算及选型4.1.1参数优化图4-1为吸收塔不同塔板数对顺丁烯二酸酐纯度的影响分析。由图中信息可以分析出，随着吸收塔塔板数的不断增加，顺丁烯二酸酐的纯度在不断提高，前半部分随着塔板数的增加，纯度显著提升，但当塔板数超过19块塔板时，纯度提升放缓，为保证产品纯度达到96%以上，综合考虑经济效益等因素，吸收塔设计选用20块塔板。图4-1吸收塔塔板数对顺丁烯二酸酐纯度的影响图4-2吸收塔反应混合气温度对塔底产品摩尔分率的影响图4-2为吸收塔混合气体进料温度对顺丁烯二酸酐吸收度的影响分析。由图中信息可以分析出，随着吸收塔反应混合气温度的不断增加，顺丁烯二酸酐的吸收度在不断提高，前半部分随着温度的增加，纯度显著提升，但当混合气温度超过135℃时，顺丁烯二酸酐吸收度开始降低，为使顺丁烯二酸酐吸收度最大化，同时综合考虑经济效益等因素，将混合气体通过换热器降到133.4℃。图4-3为吸收塔吸收剂的进料流量对顺丁烯二酸酐纯度的影响分析。由图可知，随着吸收剂进料流量的不断提高，顺丁烯二酸酐的纯度在不断提高，前半部分随着进料量的增加，纯度显著提升，但当吸收剂进料流量超过60000kg/h时，顺丁烯二酸酐的纯度开始明显下降，为使顺丁烯二酸酐的纯度最大化，同时综合考虑经济效益等因素，将选择吸收塔吸收剂的进料流量为5000kg/h。图4-3吸收塔吸收剂进料流量对顺丁烯二酸酐纯度的影响图4-4吸收剂温度对塔底产品摩尔分率的影响图4-4为吸收塔的吸收剂温度对顺丁烯二酸酐吸收度影响分析。由图中信息可以分析出，随着吸收剂温度的不断提高，使得顺丁烯二酸酐的吸收度在不断提高，塔底出料口产品摩尔分率不断增大，前半部分随着温度的增加，但当吸收剂的温度超过45℃时，顺丁烯二酸酐吸收度开始明显降低，塔底出料口产品摩尔分率开始显著下降，为使顺丁烯二酸酐吸收度最大化，同时综合考虑经济效益与资源利用等因素，将吸收剂通过换热器升高到44.5℃。表4-1解析塔T102优化结果参数优化前优化后理论塔板数(块)2320反应混合气温度(℃)233.6133.4吸收剂进料流量(kg/h)60005000吸收剂温度(℃)25.244.5质量分数(%)95.6696.104.1.2塔内构件设计对吸收塔T0101的内构件进行计算，得出的具体参数如表4-2所示。表4-2顺酐吸收塔T0101总体结构尺寸结构尺寸塔径(mm)2000塔板间距(mm)600.0堰长(mm)3121堰高(mm)50.8降液管宽度(mm)673塔段数1降液管底隙(mm)38.1塔板流型程数1筛孔直径(mm)12.7开孔区(m2)0.14.1.3壁厚及封头计算（1）壁厚计算本设计选取通体材料为20R，设计温度133℃，设计压力0.145MPa。查阅资料《化工容器及设备简明设计手册》，在150℃的设计温度下，20R的许应力为[δ]=119MPa，采取双面焊接，焊缝系数为1.0，钢板厚度负偏差C1=0.9mm(假设其名义厚度在8-25mm之间取腐蚀附加量Ca.计算厚度δ最小厚度及设计厚度：对低合金钢容器，其最小厚度δmin设计厚度δb.名义厚度δd+取两者最大者6mm，按钢板厚度规格可取精馏塔筒体名义厚度δn=9mm(在初始假设的8-25mm之间（2）封头采用标准椭圆封头，其材料为20R，壁厚与塔体相同，即当δn=9mm曲面高度H14.1.4塔高计算初步设定板间距为HT取塔顶空间高度为HD塔底部空间高度为HW根据经验公式选取裙座高度为：HS由上文可知：封头曲边高度：H1=250mm；直边高度：已知实际塔板数为N为20块，选择每隔6块板设置一个人孔。取人孔直径为600mm，在设置人孔处，两板之间的距离为HT总共所需设置的人孔数为3个，其中包括塔间1个，塔顶和塔底各一个。进料板高度HF取决于进料口的结构形式、物料状态，取HF塔体的总高：H=1.0+17×0.6+0.8+1.0+1.8+0.8+0.25+0.05=15.9m4.1.5接管计算（1）吸收塔进料管气体体积流量VS=22.87m3/s，在低压下，取u=30m/s，在低压下，蒸汽管流速ud经圆整选取卷制钢管，规格为φ=1000×5mm校核设计流速：u=因为u=29.73m/s，在20-75m/s（2）吸收塔塔釜出料管釜液质量流量WB=156433.32kg/h，塔釜出料的平均密度为ρ=1006.36kg/m3。釜液出口管道流速u一般在d经圆整选取冷轧无缝钢管，规格为φ=u=因为u=1.00m/s，在0.8~1.5m/s（3）塔顶蒸汽管上升蒸汽体积流量VS=31.64m3/s，在低压下，取u=40m/sd经圆整选取卷制钢管，规格为φ=900×5mm校核设计流速：u=因为u=50.88m/s，在20-75m/s范围内，故管道适用。（4）吸收剂进料管釜液质量流量WB=50000.00kg/h，塔釜出料的平均密度为ρ=1033.07kg/m3。釜液出口管道流速u一般在0.8~1.5m/s范围内，取d经圆整选取冷轧无缝钢管，规格为φ140×3mm，校核设计流速

u因为u=0.91m/s，在0.8~1.5m/s范围内，故管道适用。（5）回流进料管质量流量WB=78216.67kg/h，回流进料的平均密度为ρ=1025.53kg/m3。回流进料管道流速u一般在0.8~1.5m/s范围内，取u=1.0m/sd经圆整选取冷轧无缝钢管，规格为φ=180×3mmu因为u=0.86m/s，在0.8~1.5m/s4.2顺丁烯二酸酐解析塔T0201计算及选型4.2.1参数优化图4-5为解析塔不同进料板位置对顺丁烯二酸酐纯度的影响分析。由图可知，随着进料板位置的不断变化，顺丁烯二酸酐的纯度在不断提高，为保证产品纯度达到96%以上，同时综合考虑经济效益等因素，解析塔进料板位置设计在15块塔板处。图4-5解析塔进料板位置对顺丁烯二酸酐纯度、热负荷及冷负荷的影响图4-6为解析塔回流比对顺丁烯二酸酐纯度的影响分析。由图可知，随着解析塔回流比的不断增加，顺丁烯二酸酐的纯度在不断提高，前半部分随着回流比的增加，纯度显著提升，但当回流比达到4时，纯度提升放缓，但为保证产品纯度达到96%以上，同时综合考虑经济效益等因素，选择解析塔的回流比为6。图4-6解析塔回流比对顺丁烯二酸酐纯度、热负荷及冷负荷的影响图4-7为吸收塔不同塔板数对顺丁烯二酸酐纯度的影响分析。由图可知，随着解析塔塔板数的不断增加，顺丁烯二酸酐的纯度在不断提高，前半部分随着塔板数的增加，纯度显著提升，但当塔板数超过19块塔板时，纯度提升放缓，为保证产品纯度达到96%以上，综合考虑经济效益等因素，顺丁烯二酸酐解析塔塔板数设计选用20块塔板。图4-7解析塔塔板数对顺丁烯二酸酐纯度、热负荷及冷负荷的影响表4-4解析塔T102优化结果参数优化前优化后理论塔板数(块)3020进料位置1015回流比86冷负荷（Gcal/hr）-7.21-5.60热负荷（Gcal/hr）15.2713.66质量分数(%)90.6690.704.2.2塔内构件设计顺丁烯二酸酐解析塔T0102的内构件进行计算，得出的具体参数如表4-3所示。表4-5顺丁烯二酸酐解析塔T0102第一段总体结构尺寸结构尺寸塔径(mm)1500塔板间距(mm)609.6堰长(mm)971.67堰高(mm)50.8降液管宽度(mm)209.25塔段数2降液管底隙(mm)38.1塔板流型程数1筛孔直径(mm)12.7开孔区(m2)0.14.2.3壁厚及封头设计（1）壁厚计算本设计选取通体材料为20R，设计温度175℃，设计压力0.12MPa。查阅资料《化工容器及设备简明设计手册》，在200℃的设计温度下，20R的许应力为[δ]=110MPa，采取双面焊接，焊缝系数为1.0，钢板厚度负偏差C1=1.0(假设其名义厚度在8-25mm取腐蚀附加量Ca.计算厚度δ最小厚度及设计厚度：对低合金钢容器，其最小厚度δmin设计厚度δb.名义厚度δd+取两者最大者6mm，按钢板厚度规格可取精馏塔筒体名义厚度δn=10mm(在初始假设的8-25mm（2）封头采用标准椭圆封头，其材料为20R，壁厚与塔体相同，即当δn=10mm曲面高度H14.2.4塔高计算初步设定板间距为HT取塔顶空间高度为HD塔底部空间高度为HW根据经验公式选取裙座高度为：HS由上文可知：封头曲边高度：H1=375mm；直边高度：已知实际塔板数为N为20块，选择每隔6块板设置一个人孔。取人孔直径为600mm，在设置人孔处，两板之间的距离为H总共所需设置的人孔数为3个，其中包括塔间1个，塔顶和塔底各一个。进料板高度HF取决于进料口的结构形式、物料状态，取H塔体的总高H4.2.5接管计算（1）进料管质量流量WB=78216.68kg/h，塔釜出料的平均密度为ρ=1006.36kg/m3。釜液出口管道流速u一般在d经圆整选取冷轧无缝钢管，规格为φ=160×3mmu因为u=1.16m/s，在0.8-1.5m/s范围内，故管道适用。（2）釜液出料管釜液质量流量WB=73639.49kg/h，塔釜出料的平均密度为ρ=797.90kg/m3。釜液出口管道流速u一般在0.8-1.5m/sd经圆整选取冷轧无缝钢管，规格为φ=u=因为u=1.08m/s，在0.8-1.5m/s（3）塔顶蒸汽管上升蒸汽体积流量VS=1.59m3/s，在低压下，取u=30m/sd经圆整选取卷制钢管，规格为φ=校核设计流速u因为u=35.39m/s，在20-75m/s（4）塔顶冷凝出料管塔顶出料的质量流量WB=53986.08kg/h，塔顶出料的平均密度为ρ=1269.09kg/m3。塔顶出料口管道流速u一般在d经圆整选取冷轧无缝钢管，规格为φ=u因为u=1.09m/s，在0.8-1.5m/s（5）塔釜蒸汽管上升蒸汽体积流量VS=0.59m3/h，在低压下，蒸汽管流速u可取20-75m/s范围内，取d圆整后选取卷制钢管，规格为φ=校核设计流速，u=计算流速24.82m/s处于设计流速20-75m/s围内，故管道适用。4.3换热器选型4.3.1反应混合气换热器E0101设计及选型物料进入冷凝器的流量为139600kg/h，消耗的冷凝水质量为753174kg/h，产生的热负荷交换为4367.52kW，物料温度经过换热后从233.6℃冷却到133.4℃。具体的换热器设计内容包括以下部分对换热器进行计算，具体参数如下表所示：表4-6反应混合气换热器E0101相关参数名称参数名称参数壳程直径426mm公称换热面积35.2m2管程压力0.2MPa换热管长度1500mm壳程压力0.18MPa换热管外径19mm管程数1壳程数1碳素钢换热管符合NB/T47019的规定，其型号为：BEM426-4.3.2吸收剂预热换热器E0102设计及选型物料进入换热器的流量为50000.00kg/h，消耗的高压蒸汽质量为2023.28kg/h，热负荷交换为966.30kW，物料温度经过换热后从25.2℃加热到44.5℃。具体参数如下表：表4-7吸收剂预热换热器E0102相关参数名称参数名称参数壳程直径219mm公称换热面积3.2m2管程压力0.57MPa换热管长度2000mm壳程压力0.55MPa换热管外径19mm管程数1壳程数1碳素钢换热管符合NB/T47019的规定，其型号为：BEM325-4.3.3吸收塔循环换热器E0103设计及选型物料进入冷凝器的流量为78216.68kg/h，消耗的冷凝水质量为200549kg/h，产生的热负荷交换为1162.93kW，物料温度经过换热后从115.3℃降到85.4℃。具体的换热器设计内容包括以下部分，利用EDR对换热器进行计算，具体参数如下：表4-8吸收塔循环换热器E0103相关参数名称参数名称参数壳程直径426mm公称换热面积19.9m2管程压力0.15MPa换热管长度3000mm壳程压力0.15MPa换热管外径19mm管程数1壳程数1碳素钢换热管符合NB/T47019的规定，其型号为：BEM426-4.3.4解析塔进料换热器E0104设计及选型物料进入换热器的流量为78216.68kg/h，消耗的高压蒸汽质量为200549.00kg/h，产生的热负荷交换为2548.9kW，物料温度经过换热后从115.3℃加热到173.6℃。具体的换热器设计内容包括以下部分，对换热器进行计算，具体参数如下：表4-9解析塔进料换热器E0104相关参数名称参数名称参数壳程直径325mm公称换热面积20m2管程压力0.12MPa换热管长度45000mm壳程压力0.1MPa换热管外径19mm管程数1壳程数1碳素钢换热管符合NB/T47019的规定，其型号为：BEM325-4.3.5解析塔塔顶冷凝器E0105设计及选型表4-10解析塔塔顶冷凝器E0105相关参数名称参数名称参数壳程直径426mm公称换热面积19.9m2管程压力0.1MPa换热管长度1500mm壳程压力0.09MPa换热管外径19mm管程数1壳程数1物料进入冷凝器的流量为50.67kg/h，消耗的冷凝水质量为4878.02kg/h，产生的热负荷交换为1162.93kW，物料温度经过换热后从175.1℃降到130.3℃。具体的换热器设计内容包括以下部分，对换热器进行计算，具体参数如上表所示：碳素钢换热管符合NB/T47019的规定，其型号为：BEM426-4.3.6解析塔塔底再沸器E0106设计及选型物料进入换热器的流量为73639.48kg/h，消耗的高压蒸汽质量为4847.53kg/h，产生的热负荷交换为2315.13kW，物料温度经过换热后从175.1℃升高到228.9℃。具体的换热器设计内容包括以下部分，对换热器进行计算，具体参数如下：表4-11解析塔塔底再沸器E0106相关参数名称参数名称参数壳程直径426mm公称换热面积46.3m2管程压力0.1MPa换热管长度46.3mm壳程压力0.1MPa换热管外径19mm管程数1壳程数1碳素钢换热管符合NB/T47019的规定，其型号为：BKM426-4.4其他设备计算及选型4.4.1泵与压缩机选型吸收剂输送泵P0101A/B进料的体积流量为72.20m3/h，泵的压力为5.76bar，经过计算后得出扬程为45.35m，泵选型依据根据国家标准GBT13007-2011选择泵P0101A/B的型号为IS100-65-200A/B。塔釜液输送泵P0102A/B进料的体积流量为77.55m3/h，泵的压力为2.0bar，经过计算后得出扬程为48.29m，泵选型依据根据国家标准GBT13007-2011选择泵P0102A/B的型号为IS50-32-250A/B。冷凝液输送泵P0103A/B进料的体积流量为2.22m3/h，泵的压力为1.2bar，经过计算后得出扬程为1.65m，泵选型依据根据国家标准GBT13007-2011选择泵P0103A/B的型号为IS50-32-125A/B。反应混合气压缩机C0101A/B，压缩机选型依据根据国家标准选择压缩机的型号为KCC250-11。4.4.2储罐计算及选型塔顶回流罐V0101，回流液的体积流量为2.22m3/h，取停留时间60min，则回流罐的容积为：V按要求选择充装系数为0.9，需储罐的体积为3.95m3。根据HG21502.2-1992《钢制立式圆筒形内浮顶储罐系列》，选择选择标准：公称容积4m3，全容积4.18m3，公称直径1400mm，简体壁厚5mm，长2200mm，设计压力0.15MPa，型号：HG5-1579-85-43。4.5设备一览表现将所有设备整理，具体参数如下表所示。表4-12塔设备一览表名称T0101T0201设计温度/℃133175设计压力/MPa0.1450.1DN/mm20001500壁厚/mm88椭圆封头曲面高度/mm250375直边高度/mm5050裙座高度/mm18002000上径/mm20001500下径/mm20001500人孔个数33直径/mm600600空间上部/mm10001000下部/mm10001000塔体高度/m15.90016.425表4-13换热器设备一览表名称类型换热面积(m2)外壳直径(mm)数量反应混合气换热器E0101BEM426-0.2/0.18-35.2-3.0/19-1Ι35.24261吸收剂预热换热器E0102BEM325-0.57/0.55-3.2-2.0/19-1Ι3.23251吸收塔循环换热器E0103BEM426-0.15/0.15-19.9-3.0/19-1Ι19.94261解析塔进料换热器E0104BEM325-0.12/0.1-20.0-4.5/19-1Ι20.03251解析塔塔顶冷凝器E0105BEM426-0.1/0.09-21.4-1.5/19-1Ι21.44261解析塔塔底再沸器E0106BKM426-0.1/0.1-46.3-4.5/19-1Ι46.34261表4-14回流罐设计选型名称公称容积设计压力长度筒体壁厚型号数量回流罐V01014m30.15MPa2200mm5mmHG5-1579-85-431表4-15压缩机设备一览表名称类型型号入口压力/MPa出口压力/MPa排气流量/m总功率/kW台数反应混合气压缩机C0101A/B离心式KCC250-110.10.235014001表4-16泵设备一览表名称型号扬程(m)效率(%)轴功率(kW)台数吸收剂输送泵P0101A/BIS100-65-200A/B45.35663.812塔釜液输送泵P0102A/BIS50-32-250A/B48.29723.382冷凝液输送泵P0103A/BIS50-32-125A/B19.0693.142

第5章自动控制5.1换热器的控制系统在本工艺中对换热器的温度控制主要是通过简单的反馈系统，测取出口物料的温度，反馈给蒸汽或冷却水的流量控制阀，进行控制。换热器壳体上下分别安装放空阀和排净阀。通过对温度的检测来确保换热器换热的正常进行。例如换热器E0103当温度过高时通过加大冷凝水的流量来降低温度，反之则减小流量。图5-1换热器自动控制5.2空气压缩机的自动控制在保证足够燃料气体空气流量的同时，要对出口温度进行严格的自动控制，当具体温度对于基准控制值发生偏离时，通过改变旁路空气的流量来自动调节出口温度。图5-2压缩机自动控制5.3塔的自动控制顺酐解析塔塔顶冷凝物料进入回流管V0101后，物料进入回流罐V0101后会有一部分物料回流到塔内。回流罐上安装液位监控装置来对流出的物料进行检测。与此同时在塔身上还安装有温度和液位检测装置，在管道处安装有流量检测桩子，确保各项设备在正常范围内运行。图5-3解析塔自动控制

第6章环境评估与安全评价6.1环境评估根据当地的环境监测数据了解到，二氧化硫、二氧化氮、总悬浮微粒的日均最大浓度低于《环境空气质量标准》中的二级标准限制，产区周边的空气质量良好，有一定的环境容量。当地地表水的pH，COD、BOD、TP、TN等各项水质指标均达到《地表水环境质量标准》中Ⅲ类水域标准。本项目的设计过程中均采取先进的工艺技术，减少污染物的排放，并通过专业设备处理，使废气达标排放。废水经清污分流，分质处理；废渣得到妥善的处置及综合利用。使污染物的排放达到最低水平。6.2安全评价在化工生产过程中，由于会接触到许多的危险化学品，由于这些物质遇明火、高热可燃，甚而有些物质会发生爆炸。表6-1火灾或爆炸危害物质名称状态密度kg/m3闪点℃燃点℃爆炸极限（%）上限下限正丁烷液体2.48-602878.51.5邻苯二甲酸二正丁酯液体1.11574032.50.5顺丁烯二酸酐液体1.4810387.11.4乙醇液体0.816127519.03.3异丁烷气体0.56-82.84608.51.8CO气体0.97<-5061074.212.5

第7章技术经济评价7.1投资和成本估算本项目根据国内现有顺丁烯二酸酐的生产技术和资源的利用情况，并且结合市场上顺丁烯二酸酐的生产量和近几年国内的供求量，对本吸收工段初步设计进行经济估算。直接费用设备的费用：表7-1设备购置费一览表设备位号设备名称数量单价/（万元）T0101顺酐吸收塔1400T0102顺酐解析塔1350E0101反应混合气换热器120.5E0102吸收剂预热换热器115.5E0103吸收塔循环换热器113.4E0104解析塔进料换热器114.6E0105解析塔塔顶冷凝器120.8E0106解析塔塔底再沸器118.7P0101A/B吸收剂输送泵28P0101A/B塔釜液输送泵210P0101A/B冷凝液输送泵25C0101A/B反应混合气压缩机2122V0101回流罐11.5合计171000根据上表可知设备总费用(M)为1000万。故可计算出：设备安装费：35%M=350万元购买安装仪表：10%M=100万元土建工程费用约为：20%M=200万元管道工程费用约为：35%M=350万元场地建设费用约为：12%M=120万元公用工程设费用约为：60%M=600万元电气工程费用约为：12%M=120万元土地购置费费用约为5%M=50万元合计：2890万元。间接费用(B)=工程设计8%A+施工费用9%A+承包管理费5%A+未可预见费12%A工程设计和监督费约为：8%A=80万元施工费用约为：9%A=80万元承包管理费约为5%A=50万元不可预知费用：12%A=120万元合计：330万元。总的投资成本估算为3220万元。7.2销售收入和费用估算本项目到达设计生产能力时可年产5万吨顺丁烯二酸酐。通过对全国市场以及园区产业链的供求分析，确定产品的基本价格。销售收入如表7-2所示：表7-2销售收入一览表产品产量价格（元）年销售收入/万元顺丁烯二酸酐5万吨/年7500元/吨37500全部负载时的营业额为55000万元。全负荷时的购入品的外购含税成本25000万元。本项目的销售税分为增值税、城市维护建设税、教育附加税和企业所得税如表7-3所示。税金估算如表7-4所示。表7-3销售税和附加税表序号税金名称计税基准税率（%）1企业所得税毛利润（国家支持高新技术项目）152增值税销售收入（进项税额抵扣销项税额）183教育附加税增值税34城市建设维护费增值税7本项目属于《石化和化学工业“十三五”发展规划》范畴内，可享受企业所得税减免征收优惠。从取得第一笔收入的纳税年度起，第一年至第三年免征企业所得税地方分享部分，从第4年至第6年减半征收企业所得税地方分享部分。表7-4税金估算一览表序号项目税额/万元1增值税4576.272城市维护建设税320.343教育附加税137.294企业所得税4837.315合计9871.217.3财务分析根据以上费用估算，利用公式计算其回收期，累计现金流量如图7-1所示。工程项目的静态投资回收周期是指项目的总现金流量从负到零的时间。静态投资回收期（税后）为9年，投资后的静态回收期比一般化工企业要短，故该项目有着良好的经济效益。图7-1累计现金流量图

结束语本设计书为正丁烷氧化法年产5万吨顺丁烯二酸酐吸收工段的初步设计。通