目錄１.設(shè)計任務(wù)書 12.工藝路線的選擇 32.1合成方法的選擇 32.2生產(chǎn)原理 32.3工藝流程的確定 43.物料衡算 94.熱量衡算 105.典型設(shè)備吸收塔的設(shè)計 115.1設(shè)備設(shè)計 115.2選型設(shè)計計算 115.3典型設(shè)備圖(附圖二) 126.投資與成本估算 146.1車間裝置人員配置表 146.2設(shè)備投資 146.3投資估算及分析 206.4項目效益和風(fēng)險分析 217.廠房布置及生產(chǎn)車間的組成 227.1廠房設(shè)計要求 227.2水電要求 227.3生產(chǎn)車間的組成 228.安全環(huán)保生產(chǎn)要求 238.1安全生產(chǎn) 238.2三廢處理 26致謝 28參考文獻 29附圖 30

年產(chǎn)6萬噸硫酸二甲酯工藝設(shè)計及吸收塔設(shè)計１.設(shè)計任務(wù)書1.1項目硫酸二甲酯的工藝設(shè)計1.2設(shè)計內(nèi)容生產(chǎn)工藝設(shè)計設(shè)計典型設(shè)備吸收塔1.3設(shè)計規(guī)模年產(chǎn)：60000噸的硫酸年生產(chǎn)日：300天。日生產(chǎn)能力：200噸(日均生產(chǎn)24小時，每小時生產(chǎn)8.3噸1.4設(shè)計依據(jù)該設(shè)計說明書是依據(jù)富馳化工醫(yī)藥股份有限公司的生產(chǎn)資料,并結(jié)合設(shè)計任務(wù)書的內(nèi)容和生產(chǎn)管理規(guī)范的相關(guān)文件而設(shè)計的。1.5產(chǎn)品用途產(chǎn)品廣泛用于醫(yī)藥、農(nóng)藥及其他工業(yè)行業(yè)，是良好的甲基化劑，用于制造二甲基亞礬、咖啡因、香草醛、氨基比林、甲氧氨芐嘧啶和農(nóng)藥乙酰甲胺磷等，在有機合成中，用于代替鹵化烷作甲基化劑。1.6原料介紹1.6.1硫酸應(yīng)符合GB534-82的規(guī)定含量>98.0%，灼燒殘渣含量<0.10%1.6.2甲醇應(yīng)符合GB333-35的規(guī)定，但也可以使用工業(yè)回收甲醇，要求含量≥98.0%，外觀無色透明1.6.3硫酸氫甲酯硫酸氫甲酯的比重要求為1.55~1.66（25℃）。配制方法：a.耐酸容器中置于一定量的甲醇，其量按配制的氫甲酯的量定。b.向甲醇內(nèi)加入98%的硫酸，要求混合液的溫度不超過70℃，必要時容器夾套水冷卻，加酸時不宜太快，一般要保持12小時以上c.混合液體比重達(dá)到要求是停止加酸，為保證其較好的催化活性，至少應(yīng)靜置三天后使用。[1]1.6.4a.氫氧化鈉固體98%以上含量使用時，配制10%左右的溶液要求PH≥12。b.液氨符合GB536-88，一級品的含量≥99.8%液體不水氨。c.無水乙醇。d.自行配制0.5mol/l的氫氧化鉀的乙醇溶液。e潤滑油類。[2]1.7產(chǎn)品介紹1.7.1產(chǎn)品名稱中文名稱硫酸(二)甲酯英文名稱methylsulfate；dimethylsulfate別名：硫酸甲酯分子式：C2H6O4S；(CH3)2SO4危險標(biāo)記13(劇毒品)，20(腐蝕品)[3]1.7.2產(chǎn)品理化性能無色或微黃色，略有蔥頭氣味的油狀可燃性液體。硫酸二甲酯分子量126.14。相對密度1.3322(20℃/4℃)。熔點－31.8℃。沸點188℃/開環(huán)。閃點83.33℃。自燃點187.78℃。蒸氣密度4.35。蒸氣壓2.00kPa(15mmHg76℃1.8技術(shù)指標(biāo)(企業(yè)指標(biāo))表1硫酸二甲酯產(chǎn)品應(yīng)達(dá)標(biāo)要求指標(biāo)名稱指標(biāo)一級品合格品硫酸二甲酯含量[(CH3)2SO4]/%≥≥98.5%≥98.0%酯含量(以H2SO4計)/%≤≤0.6%≤0.8%1.9生產(chǎn)方式該車間設(shè)計為產(chǎn)量較小的精細(xì)化工產(chǎn)品，故采用下單→投料→生產(chǎn)→包裝→出廠間連續(xù)批量生產(chǎn)。2工藝路線的選擇2.1合成方法的選擇硫酸二甲酯的合成方法很多，如鈉鹽法、無水硫酸與甲醇直接反應(yīng)法、二甲醚與三氧化硫合成法、氯磺酸合成法、硫酸氫甲酯法等。但除二甲醚與三氧化硫合成法外，都存在著產(chǎn)品收率低，原材料消耗大、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重等問題。本設(shè)計中采用二甲醚和三氧化硫反應(yīng)來生產(chǎn)硫酸二甲酯。先由甲醇脫水得到二甲醚。再將25%發(fā)煙硫酸加熱蒸出三氧化硫氣體，用硫酸二甲酯噴淋吸收。吸收了三氧化硫的硫酸二甲酯與二甲醚氣體在合成塔反應(yīng)，即生成硫酸二甲酯。工業(yè)品硫酸二甲酯的純度≥98%。原料消耗定額：甲醇550kg/t、發(fā)煙硫酸（25%）3000kg/t。[5]2.2生產(chǎn)原理（1）甲醇催化脫水反應(yīng)：[6]CH3HSO42CH3OH—————————→（CH3）2O+H2O130~140△H=1.775KCaL/moL（2）硫酸二甲酯的合成反應(yīng)：[7]（CH3）2SO4（CH3）2O+SO3———————→（CH3）2SO470~90△H=-44.89KCaL/moL（3）二甲酯合成副反應(yīng)：SO3+H2O+（CH3）2SO4——→2CH3HSO42CH3HSO4——→（CH3）2SO4+H2SO4（4）．甲醇脫水的主要反應(yīng)：[8]2CH3OH——→C2H4+2H2O2.3工藝流程的確定硫酸二甲酯的合成方法很多，如鈉鹽法、無水硫酸與甲醇直接反應(yīng)法、二甲醚與三氧化硫合成法、氯磺酸合成法、硫酸氫甲酯法等。但除二甲醚與三氧化硫合成法外，都存在著產(chǎn)品收率低，原材料消耗大、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重等問題。2.3a.采用二甲醚和三氧化硫合成二甲脂的工藝路線，二甲醚的本源由甲醇催化脫水制得，該工藝有合成效益高，成品雜質(zhì)含量少的特點，這樣避免復(fù)雜的硫酸二甲脂凈化操作，只要通過簡單的精餾，就可以制得質(zhì)量較高的成品，這對于安全生產(chǎn)和防止環(huán)境污染是具有積極意義的。[9]b.二甲醚是由甲醇催化脫水制得，借助催化劑進行，這個方法的特點是副反應(yīng)少，即使轉(zhuǎn)化率并不十分高，但是未反應(yīng)的甲醇和反應(yīng)以后的水份自氣相的二甲醚中分離比較容易，因此操作步驟簡單，分離效果好。c.三氧化硫來自發(fā)煙硫酸，含量在7%左右，在吸收塔中三氧化硫被二甲脂的母液吸收，大量的惰性氣體在塔頂放空，因而塔直徑和循環(huán)母液量較大。2.3（1）甲醇的氣化精甲醇自高位槽經(jīng)流量計進入汽化器，在加熱至（蒸汽加熱）至70~80℃（2）甲醇催化脫水甲醇催化脫水是在三臺2000L的轉(zhuǎn)化器內(nèi)進行，反應(yīng)器內(nèi)填有1200~1500的CH3HSO4做催化劑，當(dāng)催化劑溫度控制在115℃時，甲醇?xì)怏w自底部進入反應(yīng)器，均勻鼓泡，脫水而生成（CH3）2O，故轉(zhuǎn)化器出口的氣體成分主要有（CH3）2O，H2O(3).醚化氣的凈化醚化氣在除沫器中分離去部分所帶來強酸性液體后，進入堿洗槽底部，醚化氣在5~10%氫氧化鈉的溶液層中均勻鼓泡，酸性液沫成為鈉鹽進入溶液中，中型的醚化氣自堿洗槽出來后進入水冷器.為了防止甲醇和二甲醚氣體溶解堿汽液中，在堿性過程中，汽體和氣體的溫度必須保持70℃(4).二甲醚干燥洗去酸性液體沫的醚化氣先通過，以常溫水為中介的冷凝器，醚化氣中絕大部分的水和甲醇，在冷凝器中凝為液體的液甲醇自氣相中分離出來，這種淡甲醇常溫比重約：0.95，除甲醇外，其中還溶解了一定量的二甲醚，收集在淡甲醇儲槽中，送回淡甲醇精餾回收甲醇，自水冷器出來的氣體，基本是二甲醚，溫度約35℃二甲醚氣體在水冷器出來后，直接進入以液氨為冷卻介質(zhì)的氨冷器在其中降至0~10℃(5)三氧化硫的吸收一級吸收塔B使用來自硫酸車間的轉(zhuǎn)化器三段出口，含7%SO3的轉(zhuǎn)化氣。由SO3吸收塔底部進入一吸塔內(nèi)，在其上升通過填料層時被硫酸二甲酯母液吸收，成為含三氧化硫的硫酸二甲酯溶液。該吸收SO3后的二甲酯溶液酸度控制在10-12%（按硫酸含量計）。三氧化硫和硫酸二甲酯幾乎是互溶的，因此其溶解度主要決定于溫度，在上述操作溫度下，1份硫酸二甲酯大約可以溶解2份三氧化硫（以重量計）。SO3溫度很高且吸收操作是放熱的，循環(huán)泵和吸收塔之間置有水冷器，可通過水冷，一級吸收系統(tǒng)B的溫度為70～85℃。氣體經(jīng)過一級吸收塔后，從一吸塔頂進入二級吸收塔底與硫酸二甲酯母液中進一步混合以除去氣體中含有的SO3。該二吸系統(tǒng)中應(yīng)通過水冷器調(diào)節(jié)使得SO3的吸收溫度低，盡可能使得排放尾氣中SO3含量最低，保持二級吸收系統(tǒng)的溫度為30-60℃。同時二級吸收系統(tǒng)中的二甲酯溶液酸度控制在10%以下以充分吸收SO3。N2等惰性氣體將經(jīng)過除沫層，分離夾帶霧沫后，排入大氣。一吸塔A使用來自硫酸五熱出口的轉(zhuǎn)化氣，SO3含量為1.5%，氣體經(jīng)過該吸收塔吸收除沫后直接放空。一吸系統(tǒng)A酸度控制在10~12%，吸收溫度控制為30~50℃。(6)硫酸二甲酯的合成硫酸二甲酯的合成是酯化塔內(nèi)進行的，除酯化外旁邊沒有循環(huán)槽和循環(huán)泵，循環(huán)槽內(nèi)儲有吸收了SO3的母液，通過泵進入塔頂經(jīng)分布器、調(diào)料、均勻下塔，匯集塔底，流入循環(huán)槽。有轉(zhuǎn)化過來的二甲醚氣體經(jīng)循環(huán)槽進行一次鼓泡合成后，有塔底進入塔內(nèi)，在上升過程中通過填料層與SO3-(CH3)SO4母液進行合成反應(yīng)，生成(CH3)2SO4流入槽內(nèi)，隨著反應(yīng)過程的繼續(xù)，溶在（CH3）2SO4的SO3不斷減少，而二甲酯的量不斷增加，等增長到一定的量是，根據(jù)生產(chǎn)的條件可暫時吸收，降低游離SO3，待達(dá)到要求是可將槽內(nèi)粗制品打入粗制槽，然后將吸收槽的母液串入部分至酯化槽進行下一段生產(chǎn)。(7)粗制品精餾硫酸二甲酯的精制采用簡單蒸餾，粗制品投入兩臺2000L蒸發(fā)鍋內(nèi)，在真空度達(dá)到-750mmhg高時溫度達(dá)到120℃時，開始受熱氣化，隨著過程的繼續(xù)，鍋內(nèi)物料組成變化，蒸發(fā)與硫酸氫甲酯的殘渣留在鍋內(nèi)，氣化的二甲酯經(jīng)水冷器冷卻至40真空的制造：采用水力真空和蒸汽噴射的二級真空。（8）設(shè)備參數(shù)主要技術(shù)控制指標(biāo)表2硫酸二甲酯生產(chǎn)指標(biāo)控制項目控制點控制指標(biāo)時間間隙控制人口溫度/℃醚化鍋115-145每小時粗制工汽化器70-80每小時粗制工堿洗槽》=70每小時粗制工水冷器出口5每小時粗制工氨冷氣出口﹣5--10每小時制冷工酯化塔出口85--95每小時粗制工酯化塔進口85--95每小時粗制工酯化槽95--105每小時粗制工吸收塔進口60--65每小時粗制工吸收塔出口80--85每小時粗制工吸收槽85--95每小時粗制工蒸發(fā)鍋120--145每小時精制工再沸騰80--90每小時粗制工精餾塔頂70每小時粗制工壓力真空度﹣750mmhg每小時精制工二甲醚氣壓20--80mmhg每小時粗制工進車間蒸汽壓力4--6kgf/m2每小時班長吸收酯化11--16每小時精制工粗制精制《=3%,《0.6%每小時粗制工精制工甲醇液體甲醇液體甲醇蒸汽二甲醚氣體70-80115±5水蒸汽硫酸氫甲酯二甲醚氣體70℃5-10%NaOH（甲醇?xì)饣ǔ嵝晕镔|(zhì)）二甲醚氣體水冷器（粗略除去水份和乙醇）二甲醚氣體氨冷器（進一步除去水份和乙醇）（甲醇脫水）0-10出來約35SO3氣體SO3-(CH3)SO4二甲酯母液（SO3氣體的吸收）硫酸二甲酯粗產(chǎn)品水冷保持70-80純度為98.5%硫酸二甲酯產(chǎn)品真空度-750mmhg，120然后水冷至40℃（二甲酯的精制）圖1硫酸二甲酯流程框圖3.物料衡算月產(chǎn)60000噸二甲酯,每月扣除檢修日,實際工作日30天,則生產(chǎn)能力8.3噸/天。。本次設(shè)計的吸收塔內(nèi)發(fā)生的主要反應(yīng)為：CH3HSO42CH3OH—————————→（CH3）2O+H2O130~140△H=1.775Kcal/mol原料用量：甲醇64kg/h,其純度為98%；n（CH3OH）=（64×103×98%）/Mr（CH3OH）=64×98%×103g/64g已知這一步反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為80%則n（（CH3）2O）=[n（CH3OH）/2]×80%=0.392×103molm(（CH3）2O)=n（（CH3）2O）×46g/mol=36.8kg已知二甲醚與三氧化硫反應(yīng)生成二甲酯的轉(zhuǎn)化率為90%（CH3）2SO4（CH3）2O+SO3———————→（CH3）2SO470~90△H=-44.89Kcal/mol即得到二甲酯的質(zhì)量為64kg×80%×90%=46.08kg反應(yīng)產(chǎn)生的水的質(zhì)量18kg×0.8=14.4kg已知開始水的質(zhì)量為3.2kg則反應(yīng)后出來的水質(zhì)量為（14.4+3.2）Kg=17.6Kg表3物料平衡表項目進入的量/kg/h出來的量/kg/h甲醇6412.8二甲醚036.8水3.217.6總計67.267.24.熱量衡算CH3OH的流量64kg/h，溫度為135oC，比熱258.3J/(k（CH3）2O的流量36.8kg/h，溫度為135oC，比熱75.689J/(k由Q=ms1cp1（T1-T2）=ms2cp2（t1-t2）則進料熱Q1=msCH3OH（t1-t2）出料熱量Q2=（msCH3OH+ms（CH3）2O）（t1-t2）代入數(shù)據(jù)得：Q1=3.41×103kJQ2=4.15×103kJ Q損=1.21×103kJ反應(yīng)熱效應(yīng)：查得為QF=1.95×103kJ則Q1+QF=Q2+Q損表4熱量平衡表項目進入的熱量/kJ/h出來的熱量/kJ/hQ13.41×1030Q204.15×103QF1.95×1030Q損01.21×103總計5.36×1035.36×1035.典型設(shè)備吸收塔的設(shè)計5.1設(shè)備設(shè)計5.1.1吸收塔的概論吸收塔是實現(xiàn)吸收操作的設(shè)備。按氣液相接觸形態(tài)分為三類。第一類是氣體以氣泡形態(tài)分散在液相中的板式塔、鼓泡吸收塔、攪拌鼓泡吸收塔；第二類是液體以液滴狀分散在氣相中的噴射器、文氏管、噴霧塔；第三類為液體以膜狀運動與氣相進行接觸的填料吸收塔和降膜吸收塔。塔內(nèi)氣液兩相的流動方式可以逆流也可并流。通常采用逆流操作，吸收劑以塔頂加入自上而下流動，與從下向上流動的氣體接觸，吸收了吸收質(zhì)的液體從塔底排出，凈化后的氣體從塔頂排出。5.1.2吸收塔的工作原理及基本要求利用不同氣體在液體溶劑中的溶解度，對其進行選擇性溶解，從而將氣體混合物各組分分離。工業(yè)吸收塔應(yīng)具備以下基本要求：1．塔內(nèi)氣體與液體應(yīng)有足夠的接觸面積和接觸時間。2．氣液兩相應(yīng)具有強烈擾動，減少傳質(zhì)阻力，提高吸收效率。3．操作范圍寬，運行穩(wěn)定。4．設(shè)備阻力小，能耗低。5．具有足夠的機械強度和耐腐蝕能力。6．結(jié)構(gòu)簡單、便于制造和檢修。5.1.3吸收塔的結(jié)構(gòu)概論填料吸收塔它由外殼、填料、填料支承、液體分布器、中間支承和再分布器、氣體和液體進出口接管等部件組成，塔外殼多采用金屬材料，也可用塑料制造。填料是填料塔的核心，它提供了塔內(nèi)氣液兩相的接觸面，填料與塔的結(jié)構(gòu)決定了塔的性能。板式塔板式塔是在塔內(nèi)裝有一層層的塔板，液體從塔頂進入。氣體從塔底進入，氣液的傳質(zhì)、傳熱過程是在各個塔板上進行。板式塔種類很多。大致可分為二類：一類是降液管式，如泡罩塔、篩孔板塔、浮閥塔、S形單向流板塔、舌形板塔、浮動噴射塔等；另一類是穿流式板塔，如穿流柵孔板塔(淋降板塔)、波紋穿流板塔、菱形斜孔板塔、短管穿流板塔等。(1)篩孔板塔篩孔直徑一般取5～10mm，篩孔總面積占篩板面積的10％～18％。為使篩板上液層厚度保持均勻，篩板上設(shè)有溢流堰，液層厚度一般為40mn左右，篩板空塔風(fēng)速約為1．0～3．5m／s，篩板小孔氣速6～13m／s，每層篩板阻力300～600Pa。（2)斜孔板塔斜孔板塔是篩孔板塔的另一形式。斜孔寬10～20m，長10～15mm，高6mm?？账饬魉俣纫话闳?～3．5m／s，篩孔氣流速度取10～15m/s。氣體從斜孔水平噴出，相鄰兩孔的孔口方向相反，交錯排列，液體經(jīng)溢流堰供至塔板(堰高30mm)，每層篩板阻力約為400～600Pa。(3)文氏管吸收器文氏管吸收器通常由文氏管、噴霧器和旋風(fēng)分離器組成，操作時將液體霧化噴射到文氏喉管的氣流中，氣流速度為60～100m／s，處理100m3／min的廢氣需液體霧化噴人量為40L／min。填料吸收塔填料塔適用于快速和瞬間反應(yīng)的吸收過程，多用于氣體的凈化。該塔結(jié)構(gòu)簡單，易于用耐腐蝕材料制作，氣液接觸面積大，接觸時間長，氣量變化時塔的適應(yīng)性強，塔阻力小。填料是填料塔的核心，它提供了塔內(nèi)氣液兩相的接觸面，填料與塔的結(jié)構(gòu)決定了塔的性能。填料必須具備較大的比表面，有較高的空隙率、良好的潤濕性、耐腐蝕、一定的機械強度、密度小、價格低廉等。5.1.4選型說明板式吸收塔（1）篩孔板塔篩孔板塔主要優(yōu)點是構(gòu)造簡單，處理風(fēng)量大，并能處理含塵氣體。不足之處是篩孔堵塞清理較麻煩，塔的安裝要求嚴(yán)格，塔板應(yīng)保持水平；操作彈性較小。（2）斜孔板塔氣體從斜孔水平噴出，相鄰兩孔的孔口方向相反，交錯排列，液體經(jīng)溢流堰供至塔板(堰高30mm)，與氣流方向垂直流動，造成氣液的高度湍流，使氣液表面不斷更新，氣液充分接觸，傳質(zhì)效果較好，凈化效率高，同時可以處理含塵氣體，不易堵塞。但該塔結(jié)構(gòu)比篩孔板塔復(fù)雜，制造較困難，安裝要求嚴(yán)格，容易發(fā)生偏流。(3)文氏管吸收器文氏管吸收器結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備小、占空間少、氣速高、處理量大、氣液接觸好、傳質(zhì)較容易，特別適用于捕集氣流中的微小顆粒物。但因氣液并流，氣液接觸時間短，不適合難溶或反應(yīng)速度慢的氣液吸收，而且壓力損失大(800～9000h)，能耗高。綜上所述，該過程選用填料吸收塔。5.2選型設(shè)計計算Ga,yaLa,xa5.2.1相關(guān)數(shù)據(jù)（1）吸收塔的物料衡算（CH3）2O+SO3→（CH3）2SO4801260.9m8.3tmSO3=(80×8.3)/(0.9×126)=5.86tLs=(250×1333kg.d-1)×10-3/0.126kgmol-1=2644.8kmold-1Yb=yb/(1-yb)=0.07/(1-0.07)=0.0753Gb,ybLb,xbYa=ya/(1-ya)=0.03/(1-0.03)=0.0309xa=0Xa=0xb=mSO3/(mSO3+m(CH3)2.SO4)=5.86/(5.86+250×1.333)=0.0173Xb=xb/(1-xb)=0.0173/(1-0.0173)=0.0176GB(Yb-Ya)=Ls(Xb-Xa)GB=Xb×Ls/(Yb-Ya)=0.0176×2644.8/0.0444=1048.4kmol/d-1（2）吸收塔的塔徑計算(1)有關(guān)數(shù)據(jù)計算

塔底混合氣流量V’＝1613.21十50.83十30.12＝1694.16

(kg／h)吸收液流量L’＝5099.4十1.22×0.93×58＝5165.2

(kg／h)進塔混合氣密度＝29*273/22.4/（273+35）＝1．15

(kg／)(混合氣濃度低，可近似視：查化工原理附錄

吸收液密度＝996.7kg／吸收液黏度＝0.8543mPa.s經(jīng)比較，選Dg50mm矩鞍環(huán)查《化工原理》教材附錄可得，其填料因子=50，比表面積A＝120.

(2)關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)值

=0.105(3)由圖2查得縱坐標(biāo)值為0.13即

=0.0137=0.13故液泛氣速=3.082．操作氣速

u＝0．6＝0.6×3.08＝1.85(m/s)

3.塔徑D=[4Vs/（∏u）]1/2=3.12m取塔徑為3.5m（3）吸收塔的填料高度計算1．核算操作氣速=1.425(m/s)<1.588(m/s)2．核算徑比D／d＝3500／50＝70，滿足矩鞍環(huán)的徑比要求3．噴淋密度校核依Morris等推專，d＜75mm約環(huán)形及其它填料的最小潤濕速率(MWR)為0.08／(m?h),最小噴淋密度＝0.08×106．4＝8．512[／(m?h)]因

＝4453.2kg／h＝4453.2kg／h/120m＝37.11[kg／(m?h)]故滿足最小噴淋密度要求。(1)本設(shè)計采用恩田式計算填料潤濕面積aw作為傳質(zhì)面積a，依改進的恩田式分別計算。①列出備關(guān)聯(lián)式中的物性數(shù)據(jù)氣體性質(zhì)(以塔底35℃

＝1．15

kg／

(前已算出)

＝0.01885*

(查化工原理附錄)

＝1．09×

（依翻Gilliland式估算)液體性質(zhì)(以塔底27．16℃

＝996．7

kg／

＝0．8543×Pa?s

=1.344*

(以式計算)，式中為溶質(zhì)在常壓[wiki]沸點[/wiki]下的摩爾體積，為溶劑的分子量，為溶劑的締合因子。

＝71．6×N／m(查化工原理附錄)氣體與液體的質(zhì)量流速：4.38

1.65

矩鞍環(huán)(亂堆)特性：

＝50mm＝0．05m

A＝120

=1.45（矩鞍環(huán)為開孔環(huán)）

4．填料層高度z計算

Z=G(yb-ya)/(Kya?×△ym)＝0.700×1.14十0.654×2.75＝2.60m

取25％富余量，則完成本設(shè)計任務(wù)需Dg50mm矩鞍環(huán)的填料層高度z＝1.25×2.95=3.25m。（4）填料塔附屬高度計算1).塔上部空間高度可取1.2m，塔底液相停留時間按1min考慮，則塔釜所占空間高度為 考慮到氣相接管所占的空間高度，底部空間高度可取1m，所以塔的附屬高度可以取1.5m。2).塔底液體保持高度液位高度的確定應(yīng)和布液孔徑協(xié)調(diào)設(shè)計，使各項參數(shù)均在適宜的尺寸范圍內(nèi)。最高液位的范圍通常在200—500mm之間，而布液孔的直徑在3mm以上，k為孔流系數(shù)，其值由小孔液體流動雷諾數(shù)決定，在雷諾數(shù)大于1000的情況下，可取0.60—0.62。取布液孔直徑為15mm，則液位高度可由下式求得。m液位保持的高度由液體最大流率的最高液位決定，一般取最高液位的1.12—1.15倍，則在200—500之間，符合要求。因此：塔高H=Z+h1+h＇=3.25m+1.5m+0.22m=4.97m故選用塔徑為3.5m，塔高5m，填料為矩鞍環(huán)的填料吸收塔。5.3典型設(shè)備圖(附圖二)6投資與成本估算6.1車間裝置人員配置表表5車間定員表序號職能名稱人員配置小計合計1生產(chǎn)工人66102分析工人113維修工人114動力監(jiān)控115管理員116.2設(shè)備投資表6設(shè)備一覽表序號設(shè)備名稱主要規(guī)格型號材料附件（零部件）數(shù)量1一吸塔φ1600×1400012二吸塔φ1600×1400013煙囪φ500×24.7m14一吸循環(huán)槽φ2500×1500磁性液位計EFCIIBIL-1、安裝尺寸1380×225二吸循環(huán)槽φ3200×1500磁性液位計EFCIIBIL-1、安裝尺寸1380×216一吸泵70SB50-30,H=30m,Q=50m3/h,軸承7312，電機：YBL160L-4，15kw,1460r/min泵殼、軸套、泵架（軸承座）、壓蓋、泵軸、葉輪、軸承7312ACM、口環(huán)、1油封：65×90×12、六角圈：90-100-170-307二吸泵70SB50-30,18二甲醚分離器φ1000×1200不銹鋼9粗制打料泵LJB80-65-30,電機：YB2-160M1-2,2900r/min11kwQ=35m3/h,H=3010酯化塔φ1200×13000111酯化槽φ4300×1500磁性液位計EFCIIBIL-1、安裝尺寸1378112酯化循環(huán)泵70SB50-30，113殘液泵LJB80-65-30114氫甲酯泵IHS50-40-140,H=26m,Q=20m3/h,電機：YB2-160L-2，3kw,2880r/min115甲醇庫φ4200×4200116甲醇卸料泵F40-40,Q=7.2m3/h,H=39m,O型圈①Ф180×5,②Ф32×5,六角圈：44-55-93-18、165CQ-32,Q=25m3/h,H=32m、117汽化器500L1φ159×15001918分離器3000L、一次夾套DN1750×10、罐身DN1600×16、視鏡DN125、PN0.6，人孔蓋δ=16、卡子BM12、BM20、容積4.98m3、人孔墊片400×500/360×460、δ=10設(shè)備墊片φ1740/φ1640、δ=20、內(nèi)徑φ1600/φ1750㎜2二次分離器吸收塔緊固螺栓①M20×180、1②M16×165③M1219轉(zhuǎn)子流量計LZB-15F2020精甲醇給料泵(2臺)32CQ-252H=25m,Q=110L/min,1.1kw21氫甲酯配置槽3000L222一吸水冷器100㎡不銹鋼折流板間距310mm423二吸水冷器φ700×3000,85㎡、不銹鋼折流板間距350mm124酯化水冷器φ700×3000不銹鋼125搪瓷片式水冷器W-2型20㎡不銹鋼喉箍：38-57、U型橡膠管DN45、搪瓷片、F4包橡膠墊圈：Ф1040×Ф985×303w-1型不銹鋼喉箍：32-44、U型橡膠管、搪瓷片、2F4包橡膠墊圈：Ф865×Ф805×2826醚化鍋2000L人孔墊片350×450×20、12釜墊1450×1340,3000L827硫酸高位槽φ1600×200028蒸發(fā)鍋2000L（12臺）143000L(2臺)2精制貯槽φ1000×1500（12臺）1229φ1200×1800（2臺）230水冷器φ600×3000（12臺）12φ524×2500（2臺）2壓料泵IHS50-40-140（1臺）131F40-40、Q=7.2m3/h,H=39m，4kwO型圈①Ф180×5、②Ф32×5、機械密封、六角圈：44-55-93-18、旋蓋式油杯M14×1.5、232殘液罐2000L433平衡桶φ600×800（4臺）4φ600×1380（2臺234抽真空泵LJB65-50-30,電機：Y132S2-2,7.5kw,2900r/min6Q=35m3/h,H=30m,35噴射泵636分離器φ219×5001437視鏡DN40、PN10不銹鋼1438淡甲醇回流泵F25-25,4.393/h,22.7m139備用貯槽3000L240不銹鋼水冷器φ680×3000241淡甲醇泵IHF65-50-160,1Q=25m3/h,H=20m、n=2900r/min、4kw42淡甲醇壓料泵IHS50-40-140143回流罐144氨冷器φ800×2500145氨壓縮機組2AZ1014AV10制冷劑R717、、微啟式安全閥A11F-162制冷量54KW、工況-15/+30、蒸發(fā)溫度范圍-25-15℃能量調(diào)節(jié)閥2NF6電機：Y200L2-6,22kw,250kg46調(diào)節(jié)站247液氨瓶148粗制涼水塔195m3、減速機CDF5.5/165、傳動比5.833①冷水泵IS150-125-315,H=32mQ=176m3/h,電機：Y200L-4,30kw,250kg②熱水泵IS150-125-250電機：Y160L-4,15kw,140kgH=32mQ=200m3/h,49老精制涼水塔BNG-200,200m3,減速機TDJ132-7.5-320、①

冷水泵IS150-125-315B，電機：YB160M-4,18.5kw,隔爆②

冰機冷水泵IX80-65-160,Q=60m3/h,n=2950r/min,H=29m,7.5kw（隔爆型）③熱水泵IS150-125-25050新精制涼水塔HDI-250,250m3冷卻水量250T/h、7.5kw、17.0A、進水t:43℃、出水t:33℃減速機NGW-L-F31、速比4.43、7.5kw、16.9A①冷水泵IS150-125-250B,Q=169.1m3/h,H=14.8m、n=2950r/min、11kw，隔爆②冷水泵IS150-125-250B，11kw③熱水泵IS150-125-315B,Q=176m3/h,H=24.78m電機：YB160L-4,140kg51半成品（不經(jīng)過精制）：φ2100×8000銷售泵（3臺）IHS50-40-14052危化品庫區(qū)φ8000×8000（2臺）甲醇泵：CQB50-32-160甲酯泵：CQB50-32-160隔爆型、Q=12.5m3/h,H=32m、4kw、n=2900r/min噴淋水泵：50FYUB-25-1000（立式）、軸承NV312E、7311AC53新?；瘞炝⑹綆?2臺)：φ4500×6000(硝基甲烷車間）銷售泵：65CQ-35、Q=25m3/h,H=32m、7.5kw（隔爆型）噴淋水泵：80ZX50-32表7設(shè)備投資表序號項目金額(萬元)1土建,水電,消防,通風(fēng),空調(diào),工具2002貯槽,高位槽,153反應(yīng)罐（釜）84吸收塔65離心通風(fēng)機106旋風(fēng)分離器137靜電除塵器68換熱器59過濾器510水力真空泵36.3投資估算及分析產(chǎn)品成本指工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)某種產(chǎn)品所需費用的總稱,即投資該產(chǎn)品所需的人力及物力總和的貨幣值，其可行性研究圖示如下：車間成本車間成本工廠折舊企業(yè)管理費銷售成本工廠成本總成本原料及輔助材料重要原料輔助材料包裝材料公用工程冷卻水工藝水電費人工直接操作工資附加工資車間折舊維修機器車間管理費圖2投資分析框圖6.3.1項目總投資:3000萬元6.3.2投資構(gòu)成工藝設(shè)備、管道及安裝1300萬元，占總概算的43.33%；自控設(shè)備及安裝60萬元，占總概算的2%；供電及照明300萬元，占總概算的10%；鍋爐及冷凍240萬元，占總概算的8%；建筑工程費434萬元，占總概算的14.47%；消防安全及環(huán)保150萬元，占總概算的5%；自主研發(fā)費用100萬元，占總概算的3.33%征地256萬元，占總概算的8.53%研發(fā)測試中心160萬元，占總概算的5.33%6.3.3資金籌錯（1）自有資金：2100萬元（2）銀行貸款：800萬元（3）其他來源：100萬元6.3.4技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)表7經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)序號項目計算單位設(shè)計指標(biāo)1產(chǎn)品價格元/噸28002規(guī)模噸/年300003年工作日天3004總收率%955車間定員人106消耗萬元/年10007建筑及占地面積m21008產(chǎn)值萬元/年30009利稅萬元/年64010投資回收期年3~511折舊年限年126.4項目效益和風(fēng)險分析該分析應(yīng)根據(jù)宏觀經(jīng)濟形勢、政策、趨勢、熱點問題、環(huán)境變化及其對行業(yè)的影響等為主要研究內(nèi)容，同時充分考慮涂料行業(yè)發(fā)展動態(tài)，行業(yè)消費特征，行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特征以及連鎖效益等因素。以下表是較常見的指標(biāo)：產(chǎn)品成本計算依據(jù)和說明（1）原輔料、燃料動力費:達(dá)產(chǎn)年費用分別為2000萬元和300萬元；（2）全員平均勞動工資:按1000元/人.月,年費用估算為180萬元；（3）基本折舊費:按10%的綜合折舊率估算,殘值率按3%,則達(dá)產(chǎn)年費用為195萬元年修理費按60萬元計提。（4）自主研發(fā)費:100萬元分5年攤?cè)氤杀?年費用為20萬元（5）其他費用:包括管理費、銷售費等按385萬元估算。7廠房布置及生產(chǎn)車間的組成7.1廠房設(shè)計要求廠房設(shè)計：原料倉,生產(chǎn)區(qū),化驗室,輔助生產(chǎn)區(qū),控制室及成品倉。廠址的選擇：鑒于硫酸二甲酯的毒性及生產(chǎn)過程會產(chǎn)生大量有毒物質(zhì),廠址應(yīng)選在農(nóng)村,并遠(yuǎn)離生活區(qū),地勢較低之處；應(yīng)選擇交通運輸方便之處；應(yīng)選擇能源有保障,電力供應(yīng)穩(wěn)定之處；有良好的工程地質(zhì)?？偛季譂M足的要求布局要求保證徑直和短捷的生產(chǎn)作業(yè)線,并盡可能避免交叉和迂回,使各種物料和運輸距離最短,同時將水電消耗很大的車間盡量集中,形成負(fù)荷中心,并使其與原料來源靠近,減少輸送距離。安全要求化工廠具有易燃，易爆的特點，廠區(qū)應(yīng)充分考慮安全布局嚴(yán)格遵守防火，衛(wèi)生等安全規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定，重點是防止火災(zāi)和爆炸的發(fā)生。考慮到產(chǎn)品硫酸二甲酯有劇毒,生產(chǎn)原料濃硫酸鉻的強腐蝕性以及甲醇毒性,整個生產(chǎn)系統(tǒng)必須是嚴(yán)格封閉的，規(guī)劃廠區(qū)應(yīng)充分考慮員工和生產(chǎn)安全，安全布局,確保安全環(huán)保生產(chǎn)。建筑設(shè)計的防火防爆考慮：一方面是合理地布置廠房的平面和空間，消防爆炸可能產(chǎn)生的因素縮小極限爆炸的范圍，保證工人的安全疏散。另一方面是從建筑結(jié)構(gòu)和建筑材料上保證建筑物的安全，減輕建筑物在爆炸時所受的傷害。通風(fēng)上要保證易燃易爆氣體的迅速排除。設(shè)備布置上要避免車間中形成死角。設(shè)計時要根據(jù)國家最新規(guī)定衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)進行，要防止大氣污染、水質(zhì)污染，把生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品加以回收、利用。本設(shè)計中將低壓尾氣回收利用。發(fā)展要求廠區(qū)布置要求有較大的彈性,對于工廠的發(fā)展變化有較大的適應(yīng)性,隨著市場需求的變化,廠區(qū)規(guī)模、人員定置等有可變性、靈活性。7.2水電要求7.生產(chǎn)用水就采用一般的自來水，冷卻水可以循環(huán)使用。7.選用相應(yīng)等級的電氣設(shè)備、照明燈具和儀表，防止靜電放電現(xiàn)象的發(fā)生，設(shè)置避雷針。7.3生產(chǎn)車間的組成7.生產(chǎn)車間主要分成幾大區(qū)域，所有吸收塔在室內(nèi)，吸收塔與酯化塔在室外，檢測辦公室位于在生產(chǎn)區(qū)較高處（安全考慮），生產(chǎn)設(shè)備之間保證徑直和短捷的生產(chǎn)作業(yè)線,并盡可能避免交叉和迂回,使各種物料和運輸距離最短,同時將水電消耗很大的車間盡量集中,形成負(fù)荷中心,并使其與原料來源靠近,減少輸送距離。7.a.生產(chǎn)車間平面圖（附圖3標(biāo)注單位為米）b..生產(chǎn)車間立面圖（附圖4標(biāo)注單位為米）8安全環(huán)保生產(chǎn)要求8.1安全生產(chǎn)硫酸二甲酯屬高毒類,作用與芥子氣相似,急性毒性類似光氣,比氯氣大15倍。對眼、上呼吸道有強烈刺激作用,對皮膚有強腐蝕作用?？梢鸾Y(jié)膜充血、水腫、角膜上皮脫落,氣管、支氣管上皮細(xì)胞部分壞死,穿破導(dǎo)致縱膈或皮下氣腫。此外,還可損害肝、腎及心肌等,皮膚接觸后可引起灼傷,水皰及深度壞死。作用機理尚不完全明了,多數(shù)學(xué)者認(rèn)為是由于該物質(zhì)的甲基性質(zhì),它在體內(nèi)水解成甲醇和硫酸而引起毒作用,這已由動物實驗和死亡病例的血液和內(nèi)臟中檢測甲醇證實。Ghiringhelli認(rèn)為對眼和皮膚的局部作用,部分是由于硫酸所致,而全身和神經(jīng)系統(tǒng)的影響以及肺水腫是由于硫酸二甲酯分子本身的毒性作用,因它能使體內(nèi)某些重要基團甲基化所致。硫酸二甲酯對皮膚的損害,除其腐蝕作用外,還可能引起接觸性過敏性皮炎。近年來,國外動物實驗報告,急性硫酸二甲酯中毒后可引起染色體畸變。用大鼠進行實驗還證實有致癌作用。a.臨床表現(xiàn)中毒時受損的主要靶器官是眼和呼吸系統(tǒng),表現(xiàn)為急性結(jié)膜炎,角膜炎、咽喉炎、氣管支氣管炎或支氣管周圍炎,重癥表現(xiàn)為肺炎、肺水腫。急性硫酸二甲酯中毒常經(jīng)過6~8小時的潛伏期后迅速發(fā)病，潛伏期越短癥狀越重，人接觸500mg/m3（97ppm）10分鐘即致死。刺激反應(yīng)表現(xiàn)為有一過性的眼結(jié)膜及上呼吸道刺激癥狀，肺部無陽性體征。輕度中毒表現(xiàn)為明顯的眼結(jié)膜及呼吸道刺激癥狀，如羞明、流淚、眼結(jié)膜充血水腫、咳嗽咳痰、胸悶等，兩肺有散在干性羅音或少量濕性羅音，肺部X線符合支氣管炎或支氣管周圍炎。中度中毒表現(xiàn)為明顯咳嗽、咳痰、氣急、伴有胸悶及輕度紫紺，兩肺有干性羅音或哮喘音可伴散在濕性羅音，胸部X線符合支氣管肺炎、間質(zhì)性肺炎或局限性肺泡性肺水腫。重度中毒表現(xiàn)為咳嗽、咯大量白色或粉紅色泡沫痰，明顯呼吸困難、紫紺、兩肺廣泛濕羅音，胸部X線符合彌漫性肺泡性肺水腫，嚴(yán)重者可導(dǎo)致呼吸窘迫綜合征，或窒息（喉頭水腫、大塊壞死的支氣管粘膜脫落），或出現(xiàn)較嚴(yán)重的縱隔氣腫、氣胸、皮下氣腫。b.急救處理首先迅速將中毒病人救移至空氣新鮮處，脫去污染衣服，徹底清洗皮膚，對刺激反應(yīng)者至少觀察24~48小時，及時吸氧，給予鎮(zhèn)靜、祛痰及解痙藥物等對癥治療，眼部受污染時現(xiàn)場及早用生理鹽水或清水徹底沖洗，再用5~10%碳酸氫鈉溶液沖洗，再用可的松與抗生素眼藥水交替滴眼，早期、適量、短程的糖皮質(zhì)激素療法可有效防治肺水腫。皮膚灼傷采用抗感染及暴露或脫敏療法。要時刻警惕遲發(fā)性中毒效應(yīng)的發(fā)生。中毒患者應(yīng)絕對臥床休息,保持安靜,嚴(yán)密觀察病情,急救治療包括合理吸氧,給予支氣管舒緩劑和止咳祛痰劑。腎上腺糖皮質(zhì)激素的應(yīng)用要早期、適量、短程;早期給予抗生素,必要時可給予鎮(zhèn)靜劑。硫酸二甲酯有機化學(xué)中用做甲基化試劑．但隨著對碳酸酯研究的深入，硫酸二甲酯的應(yīng)用范圍越來越小，相信不久將為無毒的碳酸酯完全取代．c.泄漏應(yīng)急處理迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至安全區(qū)，并立即隔離150米，嚴(yán)格限制出入。切斷火源。建議應(yīng)急處理人員戴自給正壓式呼吸器，穿防毒服。不要直接接觸泄漏物。盡可能切斷泄漏源