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1、 年产 13 万吨苯酚丙酮氧化工段工艺设计1 主要内容 1.1 工艺设计原则（1）遵守法则，法规，贯彻党的基本建设方针，实事求是，因地制宜；（2）合理利用资源和财产，最大限度的发挥硬件设施的内在潜力，节约土地，减少投资，降低成本；（3）采用成熟的、先进的工艺流程、设备，学习先进的生产技术，努力实现自动化；（4）尽可能创造良好的劳动条件，以利于劳动工人的身心健康；（5）重视环境保护，合理处理好三废。1.2 工艺设计 1.2.1 工艺设计的内容 主要包括：氧化工段的工艺流程设计，物料衡算，主要设备的计算和选型，绘制了工艺流程图，全厂平面图以及各车间平面布置图和车间各层立面图。1.2.2 氧化段工艺
2、 反应温度：由于异丙苯氧化在空气中进行属于动力学控制,反应温度对反应速度有很大的影响,在60时,氧化反应速度几乎为零,随着反应温度的提高反应速度明显加快,因此提高反应温度可以提高氧化液中的 CHP 含量,减少反应时间,提高产量,但同时选择性变差,反应收率降低.因此,适宜的反应温度由转化率,选择性和单位反应体积的生产能力共同确定,由于CHP的热稳定性差,过高的温度会引起大量的CHP 热分解,释放大量的热量,使反应失去控制引起爆炸。CHP 浓度:CHP 浓度对氧化反应速度和选择性均有影响,CHP 浓度提高,反应速度提高,但同时选择性下降,因此为达到较理想的转化率,但同时又满足选择性的要求,需要选择
3、适宜的 CHP 浓度控制。基于反应温度和CHP 浓度对反应速度和反应选择性的影响,通常采用两釜或多釜串联工艺,再首釜CHP浓度低则采用较高的温度,以获得较高的转化率,在后续的几釜 CHP 浓度相对较高则采用较低的温度以获得较高的转化率,一般单釜选择性可达 91%,而双釜流程可达 93%,三釜可达 93.8%,四釜达到 94%多。反应介质的酸碱度：酸是异丙苯氧化的阻抑剂,酸又能使 CHP 分解为苯酚,丙酮,而生成的苯酚是氧化反应的阻抑剂,在酸性介质中,氧化反应生成CHP的速度和收率都很低,碱性介质中对氧化反应是有利的,碱的存在可以提高氧化反应的速度,因为碱能中和掉反应产生的阻抑剂的影响,碱的存在
4、还有一个作用,碱和CHP 作用可以产生反应引发剂,CHP-钠盐,产生更多的反应链,但是在强碱作用下,CHP 会发生降解反应生成苯乙酮,甲醇等,苯乙酮可发生缩合反应生成稀酮,因此氧化反应不能在强碱中进行。氧化反应器的温度;异丙苯中高反应能力的氢很容易被氧化,生成 CHP,其反应温度为 90-130.为防止CHP 的过早分解和产生不希望的副产物,将转化率控制在30%左右,常用Na2CO3、Ca2CO3等作分解的抑制剂,用空气作氧化剂.当用空气做氧化剂时,在氧化尾气中被带走的异丙苯过多,为防止污染大气,必须用一个吸收塔回收塔回收,反应的热量应为 697.55Kj/kg 异丙苯.氧化反应在在 3-5个
5、串联的搅拌釜中或是在反应器中完成,用串联的反应器是第一个为 110,最后一个为 90,反应液进提浓塔,以得到85%的 CHP。1.2.3 提浓段工艺 压力：CHP 的热稳定性差,安全温度极限为 129,利用沸点不同分离各组分非常困难.但 CHP 有个特性,就是在高真空下(压力10mmHg),异丙苯对CHP 有着很大的相对挥发度,当压力在30-40 mmHg时,异丙苯对CHP的相对挥发度最大可达26.CHP 提浓就是利用这个特性进行的.所以提浓压力即真空度是保证提浓正常进行的重要条件。温度：温度影响 CHP 的分解温度,温度越低(注意再沸器加热面的温度,可参考蒸汽加入量或蒸汽压力),CHP 分解
6、越少,过程越安全。1.2.4 分解系统工艺 温度：CHP 分解速度很快,低温有利于提高苯酚的收率,但确定温度的另一个主要因素是反应器的撤热方式,本装置采取丙酮蒸发撤热,通过控制硫酸和丙酮的加入量,控制反应在适当的温度,防止副反应的大量发生,减少不希望的副反应产生.反应温度为反应器中混合物的沸点,一般在 75-81。反应程度 CHP 酸分解反应速率随反应体系中水含量增加而明显下降，同时水含量的变化对分解反应的总收率也有影响，研究表明，当水含量成 0.5-10%时，水含量与主副反应的速率呈线性关系，在0.5%以下时，水含量对主反应的影响，在以丙酮为介质，硫酸催化剂的分解工艺中，水含量控制在1-0.
7、4%。1.2.5 工艺计算结果（1）氧化塔 设计塔径为：PT3 塔径 D=600mm 塔高 H=8000mm PT4 塔径 D=600mm 塔高 H=11000mm PT1 塔径 D=600mm 塔高 H=13000mm PT2 塔径 D=600mm 塔高 H=14000mm 二段提浓精馏塔 PT-5 塔高：H=12.9m 计算塔径：D=800m m 三段提浓精馏塔 PT-6 塔高：H=13.25m 计算塔径：D=400mm 1.2.6 主要设备一览表 表 1-1主要塔设备 设 备位 号 设备名称 规 格 材 料 内径 高（m）塔盘形式 塔 体 塔 盘 PT-1 氧化塔 600 8000 波纹
8、筛板 SM41B+SUS4 SUS304 PT-2 氧化塔 600 11000 波纹筛板 SM41B+SUS4 SUS304 PT-3 氧化塔 600 13000 波纹筛板 SM41B+SUS4 SUS304 PT-4 氧化塔 600 14000 波纹筛板 SM41B+SUS4 SUS304 PT-5 二 段 提 浓塔 800 12900 波纹筛板 SUS304+SUS316 SUS316 SUS304 PT-6 三 段 提 浓塔 400 13250 波纹筛板 SUS304+SUS316 SUS316 SUS304 2 车间布置设计（1）辅料车间与使用设备相互接近；（2）按化工生产规律把设备分
9、别布置在楼层上，做到减轻负荷；布置紧凑，减少运送泵的数量和管道的密度；（3）相互联系的设备在保证正常运行必须的间距下彼此相互接近；（4）较合理的安排厂房的出口，通道及楼梯的位置；（5）各设备统一安排，排列整齐，留有足够的操作空间，符合该工艺流程的要求。3 全厂总平面设计（1）在满足生产流程条件下，结合地形情况，合理的安排场内外建筑物、构筑物、堆场等的相对位置；（2）经济合理的竖向布置，正确选择标高，确定场内外运输方式、运输布置，合理组织人流、物流；（3）布置综合管线；（4）重视绿化美化，考虑卫生消防条件，创造美好的工作条件。小结 通过近三个月的毕业设计，在老师的指导和自己的努力下，已圆满完成了
10、设计任务：A:工艺流程设计 B:图纸七张和说明书一份。本次毕业设计是一个复习与提高、理论与实际相结合的过程，综合运用了所学的理论知识和实习积累的知识，缩小了理论与实践之间的距离，同时提高了自己对理论知识的理解。在设计过程中，学习并掌握了查阅文献资料、数据、控理分析资料数据以及编写文件等技能。初步了解了苯酚丙酮氧化车间工艺设计的基本过程、方法以及设计文件的构成内容。培养了科学的工作方法，循序渐进，思路清晰，同时又反复设计，不断提高，以求精益求精，提高了独立思考与科学分析问题的能力。达到了解决专业范围内一般技术问题的要求。本设计的题目是年产 13 万吨苯酚丙酮车间氧化工段工艺设计，重点说明了生产车间。在本次设计中，始终贯彻了党和政府的方针政策，遵循国家工业企业设计规范，并体现出技术先进，经营管理，符合国情的设计原则。化工类毕业设计题目 作者 QQ 1371345877 参考文献 参考文献 1 有机化工原料大全第二版M 北京：化学工业出版社，1999 2 陈均志化工原理实验及课程设计 M 西安：陕西人民出版社，2002 3 北京燕山石化集团苯酚丙酮车间工艺说明和操作手册燕山石化，1999 4 李绍芬反应工程 M 化学工业出版社，1990