【基于计算机辅助的环氧氯丙烷生产工艺设计14000字（论文）】

基于计算机辅助的环氧氯丙烷生产工艺设计目 录总论 1课题背景 1环氧氯丙烷的发展情况 1环氧氯丙烷的生产工艺 4计算机辅助软件 6环氧氯丙烷的工艺流程 8AspenPlus建模步骤 8环氧氯丙烷的工艺设计标准 10环氧氯丙烷生产过程分析 10生产工艺的设计与优化 14AspenPlus物性选择 14物料平衡分析 14换热器E101操作参数的确定 14反应器R101反应条件的确定 15分离塔B4的操作参数的确定 15精馏塔B5各项参数的确定 16精馏塔操作条件的确定 18设计与校核 20塔B4的设计与校核 20塔B5的设计与校核 21物料衡算 23基础设施及设备人员管理费用 24废污处理与生产安全 28废污的处理 28生产安全 28结 论 30参考文献 321总论1.1课题背景1.1.1环氧氯丙烷的基本性质1.1.2环氧氯丙烷的应用1.2环氧氯丙烷的发展情况1.2.1世界环氧氯丙烷的生产状况1.2.2世界环氧氯丙烷的消费状况1.2.3国内环氧氯丙烷的生产状况 生产能力生产工艺1中石化齐鲁分公司氯碱厂3.2丙烯高温氯化法2天津渤天化工有限责任公司2.8醋酸丙烯酯法33.2丙烯高温氯化法4江苏扬农化工股份有限公司6.0甘油法5山东鑫岳化工集团有限公司6.0丙烯高温氯化法6江苏安邦电化有限公司2.0丙烯高温氯化法7蓝星新材料有限公司3.0丙烯高温氯化法8江苏三蝶化工公司2.5丙烯高温氯化法1.2.4国内环氧氯丙烷的消费状况1.3环氧氯丙烷的生产工艺1.3.1丙烯高温氯化法丙烯高温氯化法又称氯丙烯法最早是由美国Shell公司提出并实现工业生产化的，以丙烯、石灰乳和氯气为合成原料。主要反应式如下:(1)CH3-CH=CH2+Cl2→Cl-CH2-CH=CH2+HCl(2)CH2=CH-CH2-Cl+Cl2+H2O→Cl-CH2-CHCl-CH2OH（70％）+Cl-CH2-CHOH-CH2Cl（30％）+HCl(2)ClCH2CHClCH2OH+1/2Ca(OH)2→ClCH2CHOCH2+1/2CaCl2+H2O其主要的生产步骤包括：首先把丙烯加热，升成高温的时候通入氯气生成氯丙烯；然后再把氯丙烯次氯酸化合成二氯丙醇（DCH）；最后将二氯丙醇皂化合成最终的环氧氯丙烷。工艺成熟和操作稳定是丙烯高温氯化法最显著的特点，深受国外企业的喜爱。当然这一方法有优点也就有缺点，它的缺点也很明显：“三废”排放量极大，耗能高以及副产品过多等，尤其是它的主要原料丙烯的价格容易受原油价格的影响。1.3.2醋酸丙烯酯-丙烯醇法起初由原苏联科学院和日本昭和电工各自成功开发了醋酸丙烯酯-烯丙醇法,苏联采用了先氯化后水解的工艺,而昭和电工则是采用了先水解后氯化的工艺。丙烯、氧气、醋酸、氯气和石灰是其主要的原料。主要的反应步骤为：首先将丙烯、氧气和醋酸进行气相催化氧乙酰化，反应合成醋酸烯丙酯；其次再把醋酸烯丙酯水解，反应生成烯丙醇；再由烯丙醇与氯加成合成高浓度的二氯丙醇；最后，二氯丙醇在碱的作用下环化脱氯化氢生成环氧氯丙烷。该法反应条件温和，操作稳定，“三废”排放量也相对较少，但是反应步骤过多从而显得比较麻烦，成本太高。1.3.3丙烯醛法及丙酮法DOW公司开发了丙烯醛法。该法主要是先把丙烯氧化为丙烯醛，丙烯醛进一步氧化再加氢合成二氯丙醇，最后皂化生成环氧氯丙烷。因为该法成本实在是消耗过高，至今也没有实现工业化。丙酮法也是，繁琐的步骤，过高的成本，使其难以实现工业化。1.3.4甘油法起初的甘油法制备环氧氯丙烷并不被看好，成本过高使其难以发展。不过，随着现在生物柴油的发展和石油燃料的价格攀升，反而让甘油法占据了一定的优势。总的讲，该法的工艺步骤还是相对比较清晰的：甘油和氯化氢反应生成二氯丙醇，然后由二氯丙醇在碱性溶液下皂化得到环氧氯丙烷［9］。（1）氯化反应氯化过程简而言之就是甘油与氯化氢的反应。甘油在一定的温度下，通过催化剂（一般采用醋酸或路易斯酸）的作用，和氯化氢发生取代反应，得到一氯丙二醇和二氯丙醇。当然，二氯丙醇才是氯化反应中我们所需要的最终产物。唯一需要注意的是，因为原料盐酸属于液体盐酸，在反应过程中不断把水带入到了反应体系之中，而大量的水会影响二氯丙醇的产量，因此，除水工序（蒸馏水）也是重中之重。至于为什么选用氯化氢，是因为氯化氢获得途径简便，可以反复利用，大大节省了所需成本。（2）环化反应环化反应又称之为皂化反应，可以简单分为三个阶段：诱导、加速和完成。该反应主要是将前面氯化反应生成的二氯丙醇与碱液（一般采用一定浓度比例的氢氧化钙或氢氧化钠）进行反应。二氯丙醇脱去一分子氯化氢后环化，生成环氧氯丙烷。需要注意的是，在环化进行时，碱液的量一定要把控到位（略微过量），过多过少都会影响环氧氯丙烷的转化率。而且，在反应的时候，需要及时地把环氧氯丙烷分离提取出来，否则会影响产品的收率。影响环化反应的因素有很多：温度、时间及原料比例等，要按照实际情况好好把控。1.3.5环氧丙烷氧化法环氧丙烷氧化法的特别之处在于选择了环氧丙烷作为反应的原料，随即在催化剂（正磷酸三锂）的作用下，丙烯醇与氯气进行反应，生成二氯丙醇，最后在碱性环境下皂化，生成产品环氧氯丙烷。1.3.6氯丙烯直接环氧化法氯丙烯直接环氧化法克服了一些丙烯高温氯化法的缺点，如“三废”排放量多，工艺流程长等。因为该法直接省掉了氯醇化和皂化两大步骤，直接进行了环氧化，所以收率较高。当然，这也不是完美的工艺流程。催化剂的较高成本使得该法并没有被普遍使用。Interox和Pcuk这两个方法相对比较成熟。1.4计算机辅助软件1.4.1常用计算机辅助软件在当代社会，化工这一行业在越来越多的方面起到着越愈发重要的作用。当然，随着化工领域扮演着如此重要的角色，它的发展和进步便成了必然趋势。人们在化工领域常常会遇到各种各样的复杂计算及工艺流程的模拟，很显然，仅仅只是凭借人脑，很难完成这种高复杂的作业。于是，计算机辅助软件就显得格外重要，它们能够充分帮助设计者解决各种设计难题，使得效率与收益得到肉眼可见的高度提高。工作效率的提高是现如今最需要的社会进步发展的必要因素之一。ChemCAD这一软件适用于设计及工艺流程的优化，操作界面简单易学，但是它的数据库较小，物性相对较少，这也在某些方面限制了它的运用。设计院运用的不是很多，一般用在中高校的教学上。AspenPlus这个软件实际上是一个集设备设计、流程模拟和优化的大型通用模拟工具[3]。AspenPlus有着丰富的物性模型以及巨大的数据库，满足了广大使用者的各项需求。物性模型和数据是确保它得到精确可靠的模拟结果的关键因素，因此人们借助它解决了许许多多复杂的难题。与此同时，它也是唯一一个同时包含序贯（SM）模块和联立方程（EO）两种算法的模拟工具软件，许多公司为了使其物性计算方法标准化而采用AspenPlus的物性系统，并与其自身的工程计算软件相结合，所以人们普遍认为AspenPlus非常适用于化工等领域。当然，这个软件依然会不断进步完善，越来越完美。1.4.2AspenPlus软件的应用实例随着社会不断发展进步，该软件也被越来越多的设计者所使用，当然，它给我们日常生活带来了巨大的收益。中石化天津公司利用AspenPlus模拟软件对柴油加氢装置进行了模拟计算，建立了柴油蒸馏装置的基本模型，并且对物料、能量及相对平衡开展了模拟计算，模拟所得到的塔温、气体流量、轻烃产量与实际装置的运行状态，与实际运行相比较，误差较小，模拟结果对现有装置有着优化和指导作用，降低了能耗，大大提高了企业生产的经济效益[3]。2环氧氯丙烷的工艺流程2.1AspenPlus2.1.1物性选择的原则物性原则实际上，NRTL-NTL和其它方程式都是基于这一原理所创建的，并且其运算符可以针对该模型，用于计算液体的活度系数，并可修改Wong-sandier状态方程的同时，还能根据该方程式来计算气液平衡装置。物性方程从电解质溶液的角度来看，这种溶液将会影响这一行业的诸多方面。所以，我们需要计算方案来解决问题。在模拟的过程进行时，一旦出现盐酸及其它酸性溶液或是盐溶液等，则需要通过电解质溶液计算系统来进行精确计算。2.1.1.3物性方程Redlich-Kwong当操作员使用NRLT-RK和其他方程式时，他们可以使用状态方程式来计算热力学性质。如果压力值在10个大气压以内，那么该方程式仍具备高度适用性。应当注意的是，如果压力值过于高，那么状态方程的适用性将大打折扣。2.1.1.4方程Wilson通常对于这类方程，它对绝大多数化合物都具有一定的适用性，特别是对醛类或醇类等物质。一旦说设计者们想要根据这个二元系统来计算多元系统的活度系数，那么该方程也就能发挥出它至关重要的作用。但是，如果让它转向应用于别的某些混合相等，那就没有原本的那种高度适应性了，大打折扣。由于材料属于一类极性物质及一系列与大气压高度相似的操作过程，所以在生死熟虑之后，NRTL方程被确定为进行本次计算设计的物性方程。2.1.2生产工艺模型的建立（1）绘制流程图：根据实际情况，仔细观察并分析各个不同单元的排列分布或是组合在一起的方式是否符合正确要求，推测出最为符合最为理想的模拟流程。（2）规定设置全局：在明确设计的名称及与之相对应的用户名参数之后，推选出一个符合实际情况、符合逻辑的单位。（3）输入反应物：参考资料文献中所提及的化学反应以及物料的组成，在结合实际情况去确定工艺流程中的化学组分，当然，在反应中生成的电解质离子也是需要统计计算的。（4）明确物性方法：物性方法选择合不合理决定着最后运算结果的精不精确。虽然在上述软件中，对方程进行了预载，但要想获取正确的方程离不开经验，离不开实际情况。（5）设置进料的物流：不同的数据需要设定不同的物流，包括了压强、温度、液气比等方面，全部设定完后，给予模拟。（6）设置操作单元的条件：实际上，单元操作的条件就是对工艺对产品的要求。2.1.3设置操作单元操作参数的好坏（准确与否）实际上会对运算结果的准确性起着决定性的作用。而我本人则使用了FlossheetDesignSpec，通过它来进行设计规范，将温度和压力充分的优化。与此同时，还可以充分提高精馏塔的回流比。2.1.3.1设置精馏塔单元精馏塔在本次的模拟设计中扮演着重要的角色，是不可缺少的部分。此次的模拟设计能不能成功，关键就在于精馏塔的设置，结合这一软件来讲，主要分为五个具体的步骤，由本人对其分别进行阐述：（1）物料衡算根据送料的条件来分析，对输入的条件用简捷设计模拟进行快速的计算。在计算的过程中当然会涉及到一些问题，且该计算所涉及到的一些问题主要有两方面：第一方面是对部件组分进行分割，观察它们是否能够清晰地被显示出来；第二方面是对重要塔顶和塔底组成的估算，目的是能够获得轻、重两个关键组分及其回收率。（2）简捷模块计算在计算上述塔前，把前面所得到的轻、重组分的回收率输入到控制面板中，随后开始对回流比进行调改，确保完成之后运行程序，在结果中找出塔板数、回流比等重要参数。（3）灵敏度分析法虽说从软件上得到的设定值满足要求的参数，但它不一定是最合适的参数，因此，我们需要运用灵敏度来分析，即穷举概率参数，来操作模拟运行，得到最佳的参数。灵敏度分析法的具体步骤如下：1）参照对应的回流比和塔径比值，从回流比和塔板数两者当中分别进行选择，选择出最为适合的值。2）通过不同位置不同的进料板，执行不同的模拟操作，来获得相对应的成品。从这些成品之中，挑选出来最好最佳的一组成品，然后对相对应的位置进行分析。值得一提的是，这一系列的数据都能被当模块使。（4）运用详细计算模块计算通过运用这种模块中的Traysizing来进行计算，获得与之相对应的塔径。（5）核算结合上述材料，参照所获得的结果，进行合理的调整，同时校核该塔，就能够获得所需要的参数。2.2环氧氯丙烷的工艺设计标准2.2.1原材料以及原材料标准高纯度的甘油，盐酸及醋酸。2.2.2设计的要求对于此产品来说，它的年产量达三万吨，纯度不低于99.95%，回收率也是达到了99.8%，并且在它的生产过程中没有造成污染，完全符合环保的要求。2.3环氧氯丙烷生产过程分析2.3.1环氧氯丙烷生产方式的选择目前社会的发展不论是科学技术还是经济都是非常迅速的。在这高速发展时期，同样也暴露出了值得深思的问题，能源的紧张便是其中之一。对此，可替代能源生物柴油便成了各国关注的重点，发展也随之变得越来越快。在生物柴油的生产过程中，甘油是其最大最显著的副产物，因此，甘油得到了充分的运用，甘油法制环氧氯丙烷也逐渐成了核心制备工艺流程。2.3.2流程模拟模型的选择2.3.2.1工艺流程在模拟反应的流程中，选择固定床反应器来进行反应，并且选择甘油及盐酸来用做反应的原料。在充分添入催化剂（醋酸）之后，在混合加热（九十摄氏度及十个大气压）的操作条件下，于固定床反应器中进行反应。需要注意的是，该反应流程是一次性的，不进行循环后续。通过物性分析，选用板式分离塔是分离效率最高的，最为理想。因为在反应过程中，必然会存在着一些未反应的甘油，所以我们运用板式分离塔将其分离并进行二次使用。盐酸等从塔顶采出，未反应的甘油从塔底采出，并进行提纯，把盐酸和催化剂等从中分离出去。在本次的模拟流程中，仪器内部使用铜来做内衬，这样可以避免发生腐蚀反应，影响物质的转化率，同时可以延长仪器的使用寿命，完全符合环保的宗旨。不复杂的流程且能循环，大大减少了不必要的浪费，降低了成本。凡事有优点的同时必然存在一定的缺陷，例如，该反应的过程中需要连续不断地补充催化剂（醋酸），能耗比较高。但尽管如此，本次模拟流程的物质转化率依旧高达98％。2.3.2.2热力学模型通常的话，在模拟单元操作过程时，化工热力学的性质的计算都是重中之重。化工热力学包含了换热、相平衡数等方面。它的特别之处就在于，没有一个符合各个物系相的模型。热力学模型决定着整个模拟流程能否获得精确的结果，由此就可以看出化工热力学的计算模型有多么关键。考虑到此次流程的模拟中含有盐酸、醋酸等，本人选择用E-NETL法来计算。2.3.3反应系统分析2.3.3.1反应系统流程图图2-1反应流程图反应系统流程叙述如图所示，物料S1是催化剂,物料S2是甘油，还有物料S3是氯化氢，先把这三个物料分别放入E101中，进行加热，当温度稳定达到九十摄氏度之后，再通入R101当中，随后生成所需要的混合物。2.3.4分离系统的分析2.3.4.1部分分离系统流程图图2-2粗分离流程图2.3.4.2分离过程的简述如图所示，生成物S5流进塔B4，然后顺利进行分离的操作。分离完之后，物料S7从B4塔塔顶流出，然后流入B5，紧接着，物料S8从B4塔塔底流出，混合以醋酸与水。B5塔的主要作用就是把盐酸和醋酸分离开来，物料S10盐酸与水从B5塔底流出，物料S9醋酸则从塔顶流出。物料S8由盐酸和甘油组成，顺利进入B6塔之后，物料S11从B6塔顶流出，由盐酸、甘油及二氯丙醇组成，随后再流入B8塔。物料S12是甘油，从B6塔塔底流出。从B8塔塔顶流出的物料S13为二氯丙醇，塔底流出的物料S14为盐酸、甘油及二氯丙醇。生产过程分析生产工艺的选择从当今社会发展的阶段来看，制备环氧氯丙烷的工艺方法有很多种。例如丙烯高温氯化法，虽说它的运用在之前确实很广泛，但是其高耗能、低转化率是真的缺陷太明显了，而且安全性还不是很高，所以丙烯高温氯化法的工艺与现在的化工发展理念显得有点格格不入。还有醋酸丙烯酯法、丙醛法等也是，存在较为明显的缺陷。而本文中的甘油法，相比较之下，工艺流程简单，转化率高，安全性也高，具备一系列优势，前景十分广阔。生产工艺简介在模拟流程进行生产模拟时，先E101进行加热，直到里面的混合物达到反应所要求的温度，在这之后，流入R101之中，加入反应所需要的催化剂（醋酸），进行下一步反应。该反应生成的混合物含有异丙醇等。此混合物先流入B4塔中，醋酸及盐酸的混合物从其塔顶流出，而甘油从其底部流出。B5塔会把醋酸与盐酸分离开来，分别从塔底塔顶流出。待B6塔把异丙醇分离掉之后，最终通过B8塔进行充分提纯，保证其转化率。2.3.6 过程模拟图图2-3过程模拟图3生产工艺的设计与优化3.1AspenPlus是否选对物性方程计算，是流程模拟能否成功的关键。该软件有着巨大且丰富的数据库，并且包含了各种各样的计算模型体系，所以只要物性计算方程选对，最后运算的结果是非常可观的。3.1.1确定物料组分表3-1物料组分ComponentIDTypeComponentnameFormulaGLYCE-01CONGLYCEROLC3H8O3HCLCONHYDROGEN-CHLORIDHCLC3H6CL2OCON2,3-DICHLORO-1-PROPC3H6CL21:3-D-02CON1,3-DICHLORO-2-PROPC3H6CL2ACETI-01CONACETIC-ACIDC2H4O2-1H2OCONWATERH2O3.2物料平衡分析3.1.1输入原料把甘油和盐酸当作原料。3.1.2输出产品产品是质量分数为99.95%的环氧氯丙烷。3.2.3物料平衡表3-2物料的进出流量物料名称进口流量（kmol/h）出口流量（kmol/h）盐酸10035.36甘油648.96CH3COOH110201.676C3H6Cl2O090.583C3H5OCl09.6水0110.08E101表3-3E101的操作参数操作温度（℃）操作压力（bar）热量（Mmcal/hr）物流量（kmol/hr）1239010541.40210064110R101在本次的流程模拟中，在反应器R101中，催化剂（醋酸）的使用量达到了适中的状态，使得反应充分进行。而且，其有着完好的再生性，使用的时长长达十二个月。各个反应床层都是用这一催化剂进行反应的。该反应器最佳的反应温度是九十摄氏度，达到这一温度后，重化物的溶解力大大提高，碳元素的沉降速率也显著下降。反应器的内部压力为十个大气压以下，便于采集测定数据。B4这个塔的作用就是分离混合物，再对分离的物质进行降温，使得该物质的收率大大增加，便于收集。当然，前提是得找出最佳的操作参数。3.5.1进料位置和收率的关系如图所示，横坐标指的是塔板数，纵坐标指的是吸收率，从图中可以发现处于第11块板的时候，吸收率能够在1处得以收敛。通过简单的塔去对分离过程进行模拟，从而使得设备能够得到优化，然后对塔板数进行计算。最后开始进行精确的计算，确定最适的回流比和最适的进料板位置。3.5.2回流比与收率的关系图3-2回流比和收率的关系如图所示，横坐标指的是比率，纵坐标指的是吸收率。很明显的，一旦比率的值达到了0.22后，吸收率在1出开始收敛。B5这个塔的主要作用就是把醋酸和盐酸两个物质分离开来。收率实际上指的是在化学反应中，得到的产品数量与计算得到的产品数量的比值，并且，当比率的值越是高，在实际的生产中，产品得到的越是多。精馏塔B5进料板位置和产品收率的关系图3-3进料板位置和产品收率的关系如图所示，图表的横坐标指的是塔板位置数，纵坐标指的是产品收率。很明显，在22号至26号的时候，收率无限接近于1，所以可以得到的结果是，最为理想的位置就是22号。3.6.2精馏塔B5回流比和收率的关系在精馏的过程当中，液体蒸发完会聚集在塔顶，其中有一部分因冷凝而返回到塔中，余下的部分流出，这两者的比值即是所谓的回流比。这一值能够直接体现出产品质量的高低。图标3-4回流比和收率的关系如图所示，横坐标指的是回流比，纵坐标指的是收率。从图中可以清楚的看到，回流比对收率的影响不是很大，一旦它的值达到1.9以后，会在1出逐渐收敛。精馏塔B5优化结果表3-4精馏塔B5的优化结果理论板数28回流比2.5最佳进料板数14回流速率（kmol/hr）1250塔顶压力（bar）10塔底压力（bar）10.2B6这个塔的作用就是把该物质分离出来，并且使得纯度得到更高的标准，除此之外，它也在把醋酸从中分离出去。B6进料塔板数选择不同的塔板数，物质的纯度也是高低不同的，所以参考下图，简单表明了位置和收率之间的联系。图3-5进料板位置和收率的关系如图所示，横、纵坐标分布清晰，横坐标指的是进料的位置，纵坐标指的是产品的收率，图中很明显的表现出，在进料板达到8号之前，收率变化极为明显，会逐渐增大，处于9～27号时，收率基本上是维持着不变，所以这也说明，9号是最佳进料板。B6回流比的确定图3-6回流比与收率的关系如图所示，存在着横、纵坐标，其中横坐标指的是回流比，纵坐标指的是收率。从图中观察得出，在0～0.045的时候，收率逐渐增大，过了0.045的时候，基本上维持不变，所以不难得出，当0.045的时候，即是最佳回流比。在完成了以上步骤之后得到塔B6的优化结果，如下表所示。表3-5塔B6的优化结果理论板数34采出比0.045回流比2.5最适进料板数18塔顶压力（bar）10塔顶温度℃216塔底压力（bar）10.2塔底温度℃3084设计与校核在对模拟流程设计执行操作及验证操作步骤时，该软件中的Sizing数据和Rating数据对于运行的结果都是非常关键的。对于这两个数据，操作员在计算塔高和塔板数的时候，可以通过简单输入前面与之相关的数据以达到完成任务的目的。然后等相对应的数据出来以后，根据国家的标准来对所得数据进行四舍五入，最后达到校核的目的。B4该塔是一座分离塔，能把轻、重组分分离开来，轻组分从其塔顶流出，而重组分反之，从塔底流出。它的生产能力受到了板间间距的影响，与此同时，板间间距对塔的高度有着深深的影响，所以说，把塔的高度提高，那么，板间间距就理所当然增大了。板间间距增大的好处就是流速变快，便于流程的进行。先根据上述情况对参数进行设定，接着再去获取校核的参数即可。当然，不仅仅是把所需要的参数输入完毕，还得针对塔不同的部位进行不同的调整，例如筛板：三角形的板孔还要分为行排列和叉排列。因为液面的梯度不是很大，所以选用插排列的三角形孔板最佳。一般来说，有四种不同中心距的三角形排列阀门：75mm，100mm，125mm和150mm的；还有三种叉排的：65mm，80mm和100mm的。降液管对于该塔是非常重要的，它的作用不仅仅在于把液体相互连通，更是能够把气泡去除掉，大大地提高塔板之间的效率。降液管的选择也是非常讲究的，粗的塔用弯形管，而细的塔则用圆形管。还有降液管的直径大小也会影响塔的效率。化工原理中提及，根据局部阻力的值确定h0，该管底部一般不会低于30mm，过小的话便会引起管路的问题，当然，也不能够过于大，要适宜。所有步骤的最后都离不开核算，最大液泛因子应当在0.8及以下，最大落水管应当在0.25及以上，托盘间距应当在0.5及以下，此次相应的设计数据分布如下表。第页5物料衡算原料HCL原料甘油催化剂醋酸未反应盐酸水副产物MoleFlow(kmol/hr)1006411052.6111.45718.562MassFlow(kg/hr)3646.0645894.0626605.78216002799.9982063.606Enthalpy(Gcal/hr)-2.206-10.202-12.01-1.736-8.017-1.992MassFlow(kg/hr)H2O310.5151672.583traceCUT6605.7820.2351100.1480.002HCL3646.0641289.249＜0.001GLYCE-015894.602825.168ALPHA-010.00227.2660.3391:3-D-01tracetrace1238.097MoleFlow(kmol/hr)H2O17.23692.842traceCUT1100.00418.32＜0.001HCL10035.36＜0.001GLYCE-01648.96ALPHA-01＜0.0010.2950.0041:3-D-1tracetrace9.599反应结束的醋酸产品环氧氯丙烷MoleFlow(kmol/hr)91.65545.165MassFlow(kg/hr)55054177.3Enthalpy(Gcal/hr)-9.625-1.227MassFlow(kg/hr)H2O0.025traceCUT5502.3793.015HCLGLYCE-01ALPHA-012.5964174.1221:3-D-01trace0.162MoleFlow(kmol/hr)H2O0.001traceCUT91.6260.05HCLGLYCE-01ALPHA-010.02845.1141:3-D-1trace0.0016基础设施及设备人员管理费用本次模拟工段中涉及到了三个部分的费用，第一部分是基础的设施费用，包括了安装费、运输费等；第二部分是工作人员的工资薪水等；第三部分是设备设施的成本费用，包括了原料费等。（1）基础设施费用本次设计中，基础设施所需费用达到了450万元。如下，根据该式对购买费用进行计算并获取相应的结果：450×1.12=504如下，根据该式对安装费用进行计算并获取相应的结果：450×40%=180如下，根据该式对管道布置费用进行计算并获取相应的结果：450×15%=67.5如下，根据该式对仪表安装费用进行计算并获取相应的结果：450×15%=67.5如下，根据该式对电力费用进行计算并获取相应的结果：450×10%=45如下，根据该式对建筑费用进行计算并获取相应的结果：450×15%=67.5如下，根据该式对公共设施费用进行计算并获取相应的结果：450×30%=135如下，根据该式对土地购置费用进行计算并获取相应的结果：450×10%=45消安费达到了18万元左右，因此总费用如下：450+504+180+67.53+45+135+45+18=1579.5（2）其它费用从培训费用方面来看，是预算的人数×0.6×(600元/人+850元/人月×培训时间），如下，根据该式对总费用进行计算并获取相应的结果：10×0.6(0.06+0.085×3)=1.89如下，根据该式对办公费用进行计算并获取相应的结果：10×0.1=1如下，根据该式对设计费用进行计算并获取相应的结果：1579.5×0.05=78.975万元如下，根据该式对其余费用进行计算并获取相应的结果：1.89+1+78.975=81.865万元从预备费用方面来看，可以分为基本费用和涨价预算费用这两个部分，分别根据基础设施费用以及其它费用的10%、5%来计算，在此之后将两个值予以累计：其它费用

(1579.5+81.865)×10%=166.136万元(1579.5+81.865)×5%=83.068万元从贷款利息方面来看，按照上述费用的70%以及7%年利率予以计算并获取下述的结果：(1579.5+81.865+360.54)70%×7%=99.073如下，根据该式对固定总资产进行计算并获取相应的结果：1579.5+81.865+360.54+99.073=2120.978万元表7-1原材料费用一览表原料规格消耗量（t/a）单价/元万元/年甘油90％4250030004800水软化水400000.41600盐酸98％2700015004050过热蒸汽10atm2001401280电力80V/22Hz0.5750总计12480根据年薪五万作为基准，对员工工资薪水予以计算：10×50000=50根据固定资产的3%作为基准对实验室的维护费用进行计算并获取相应的结果：2120.978×3%=63.629万元根据该资产的5%作为基准对检修维护费用进行计算并获取相应的结果：2120.978×5%=106.049万元根据该资产的10%作为基准对折旧费用进行计算并获取相应的结果：2120.978×10%=212.098万元如下，根据下述的式子对生产成本费用予以计算并获取具体的结果：12480+50+106.049+212.098=12848.147万元根据该资产的8%作为基准去针对管理费进行计算并获取相应的结果：12848.147×8%=1027.852万元根据该资产的6%作为基准去针对研发以及销售费进行计算并获取相应的结果：12848.147×6%=770.889万元如下，根据下述的式子对总成本费用予以计算并获取相应的结果：12848.147+1027.852+770.889=14646.888万元销售额环氧氯丙烷的年产量达到30000吨，售价为1.8万元/吨。焦油这种物质，其年产量达到了0.24万吨，售价为0.25万元/吨。如下，根据下述的式子对总销售额予以计算并获取相应的结果：300001.824000.2554600万元秉承20%税率的原则对增值税费用予以计算，计算原则为其售价，减去原料、电力和蒸汽的成本之后，再与0.2相乘，最终除以1.2所得：(54600-14646.888-12848.147)0.2/1.24517.494万元。秉承20%税率的原则对所得税费用予以计算，其计算原则为售价减去相应的成本之后，再减去工资薪水以及增值税，把所得值与0.2相乘所得：(54600-14646.888-12848.147-50-4517.949)0.24507.403万元如下，根据下述的式子对流动资金费用予以计算并获取相应的结果：14646.888×0.2=2929.378万元如下，根据下述的式子对总投资费用予以计算并获取相应的结果：12848.147+2929.378+99.073=15876.598万元一整年的利润收益来看，主要是把销售额减去与之相应的成本、工资薪水以及增值税，如下：54600-14646.888-12848.147-50-4517.949=22537.016万元从企业经济方面考虑，对其投资回收期而言，主要是总投资付出的费用与年利润之间的商，如下：（14646）/（9449.03）=1.55（14646）/（24615.126）=0.5957废污处理与生产安全7.1废污的处理化学这方面在近年来发展十分迅速，因此，环境保护方面也越来越受到重视。化工领域中，存在着“三废”，分别是废气、废水及废渣。“三废”如果不经过专业的处理，对于环境的危害是十分严重的，更是会对人体造成严重的危害，所以，化工废污的处理必然是重中之重。而且，不同的废物有着不同的处理方式。在本次的工艺流程模拟中，产生的废污主要是氯化氢废气、含有高盐的有机废水及少量废渣，分别给予不同的处理方式。对于氯化氢废气，在经过一定的纯化之后，完完全全可以当做原料继续投入工艺使用，达到循环的效果。含有高盐的有机废水在进行蒸发处理之后，加入一定量的硫酸溶液，生产硫酸钙物质投入其它工艺使用。废渣便由工作人员收集并送往相应的处理中心。在废污达到处理的标准之后，才能进行使用。7.2生产安全在本次的模拟工艺流程中，环氧氯丙烷和二氯丙醇这两种物质具有很强的毒性，如果对于安全方面不加以重视，不但会造成工场经济的损失，更是会造成人员的生命危险。人体一旦接触到，就会有刺痛感，并且伤及肾脏，造成无法估量的伤害。鉴于环氧氯丙烷和二氯丙醇所具有的毒性，必须采用相关的安全措施，使得操作人员的生命财产得到安全的保障。环氧氯丙烷的闪点是非常低的，存放的地方必须远离火源，禁止明火，不但如此，还要远离胺类、碱类物质，防止其发生化学反应。还有，收纳环氧氯丙烷的容器必须得严密，不得渗漏。定期的人员检测是非常有必要的，并加以配备合理的消防安全设备来防止突发状况。该物质运输的情况必须也加以考虑，制定好相关安全措施，紧贴标识，