1,6-己二醇生產(chǎn)工藝設(shè)計目錄TOC\o"1-3"\h\u9321第一章緒論 2304481.1.項目背景及意義 222951.2.1,6-己二醇的性質(zhì)用途及規(guī)格 3131161.2.1.主要性質(zhì) 3235101.2.2.用途 3211131.2.3.產(chǎn)品規(guī)格 510539第二章工藝流程設(shè)計 644722.1.1,6-己二醇生產(chǎn)方法的確定 6324672.1.1.兩步法己二酸加氫工藝流程概述 7168072.2.其他新興的合成工藝 98045第三章物料衡算 12323923.1.原料規(guī)格、用量 12303063.2.ASPEN流程模擬 1251283.3.物料衡算 1375303.3.1.己二酸二甲酯反應(yīng)工段物料衡算 13175243.3.2.加氫反應(yīng)工段物料衡算 1518413.3.3.提純工段物料衡算 17212733.3.4.總物料衡算 1816376第四章能量衡算 1983974.1.己二酸二乙酯反應(yīng)工段 19318474.2.加氫反應(yīng)工段 20209904.3.提純工段 21122804.4.總能量衡算 23291764.5.動力消耗 2328573第五章主要設(shè)備計算 24259745.1.塔設(shè)備計算 24190735.1.1.塔型選擇 24201695.1.2.塔板選型 24210335.1.3.1,6-己二醇精制塔設(shè)計 26225435.2.反應(yīng)器的設(shè)備選型與計算 3251795.2.1.反應(yīng)器的選型 32154445.2.2.反應(yīng)器的設(shè)計 337075圖53-1酯化反應(yīng)器模擬 34283105.3.泵的選型與計算 35317525.3.1.泵的選型計算 3530207第六章非工藝部分 37168026.1.三廢及三廢處理說明 3743066.2.節(jié)能及節(jié)能措施 38125226.2.1.能耗分析 38317086.2.2.精餾過程的節(jié)能措施 38237516.2.3.其他方面的節(jié)能措施 38272506.3.安全及安全保護措施.. 3938736.3.1.主要危害因素. 39233506.3.2.危險、有害物質(zhì)的應(yīng)急與防護措施. 3979336.3.3.生產(chǎn)安全防護措施. 436211第七章經(jīng)濟評價 44267717.1.方法和依據(jù) 44259627.2.設(shè)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 44325107.3.生產(chǎn)成本估計 44137347.4.產(chǎn)品銷售收入、稅金及利潤. 45緒論項目背景及意義1,6-己二醇英文名稱為1,6-haxanediol(HDOL)，是一種重要的.基礎(chǔ)有機原料。1,6-己.二醇.是.對.環(huán).境.無.污.染.的環(huán)保.型的.化工原料。以1,6-己二醇.為原料制.得.的涂.料、聚.酯、聚氨.酯等材料的.環(huán)保性.能優(yōu)異[1]。1,6-己二醇是正在崛起的精細化工.新產(chǎn)品，隨著人們對環(huán)境的保護與健康的意識的提高，社會對環(huán)保型材料和涂料的需求的提高，1,6-己.二醇(HDOL)為綠色環(huán)保型(水溶性)化工原料是國家.明確提出的要加快發(fā)展的化工產(chǎn)品，性能.獨特，無腐.蝕.性，能夠.和有.機化學(xué).品.以任何的.比例混合。雖然1,6-己二.醇較高..的價格.限制了其的產(chǎn).能及.應(yīng)用，但是由于環(huán)保意識的日益增強還有隨著中國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，推廣環(huán)境應(yīng)用友好型材料是必然的趨勢。有相關(guān)的數(shù)據(jù)表明，這些年.1,6-己二醇.的國內(nèi)市場需求的增率.均在20%以上，且有逐年遞增的趨.勢。此外，國內(nèi)有限的1,6-己二醇產(chǎn)品大多都出口國外，這使國內(nèi)的產(chǎn)品缺口更大，因此，近年來國內(nèi)1,6-己二醇產(chǎn)品.環(huán)保、高效地.生產(chǎn)將會成為一.大國內(nèi)研究的熱.點。預(yù)計未來幾年1,6-己二醇的消費將快速提高，市場份額也將不斷增加[2]。1,6-己二醇的性質(zhì)用途及規(guī)格主要性質(zhì)1,6-己二醇英文名稱為1,6-haxanediol(HDOL)，其.分.子式為C6H14O2，相.對分子.量.為118.17，是一種白色.的結(jié).晶.固.體，CAS號為629-11-8，其熔點為42℃，沸點為20℃，它易溶于.水、甲.醇、醋酸丁酯等，微溶于乙醚，不溶于.苯。1,6-己二醇擁.有兩個羥基(α-OH)位于碳鏈兩端，有較高.的活性且.能與有機.酸、酸酐、異.氰酸.鹽等反應(yīng).會形成不..同類型.的且具有優(yōu).異性.能的新.型高.端精細化工品[3]。用途1、6-己二醇.在合成原料和改性劑等領(lǐng)域都.賦予了該產(chǎn)品優(yōu)異的綜合.性能，如增強的柔.性、耐沖擊.性、顏色.穩(wěn)定性、以及良好的低.溫性能和耐水解性，這些優(yōu)異的特.性使1,6-.己二醇的應(yīng)用市場非常廣.闊。主要.應(yīng)用領(lǐng)域如下：聚氨酯膠粘劑聚氨酯膠.粘劑具有良好的韌性和可調(diào)性，其粘接工.藝簡單，即使在低溫下仍具有優(yōu)異的耐低溫性，其優(yōu)異的穩(wěn)定性受到廣大用戶的青睞。正是.由于聚氨酯膠粘劑優(yōu)異的粘.接性能和對各種基材的適應(yīng)性，其應(yīng)用領(lǐng)域不.斷擴大，并迅速發(fā)展成為國內(nèi)外應(yīng)用.最廣泛的膠粘劑。與其他醇類相比，以1,6-己二醇為原料合成的聚氨酯膠粘.劑具有較好的耐低溫.性和穩(wěn)定性。以1,6-己二.醇為原料，可生產(chǎn)具有特殊性能的高檔聚.氨酯膠粘劑，如抗黃膠粘劑[4]。UV涂料UV涂料是紫外線固化涂料，因其優(yōu)異的抗污染和節(jié)能效果，以及固化快的特點，被廣泛應(yīng)用?；钚詥误w是決定UV涂料性能的重要因素。以1,6-己.二醇和丙烯酸為原料，在催化劑.作用下進行酯化反應(yīng)合成了1,6-己二.醇二丙烯酸酯(HDDA)?；钚詥误w使這.類UV涂料具有低粘度、快固化速.度、低揮.發(fā)性、柔韌性、耐水解.、耐熱、.耐化學(xué)試劑等一.系列優(yōu)異性能。隨著人們.對環(huán)保和高品質(zhì)生活的日.益追求，對1,6-己二醇的需求也在加快。因此，UV涂料的應(yīng)用是1,6-己二醇具有最大的開采潛力[5]。環(huán)氧樹脂以1,6-己二.醇為固化.原料固化的.樹脂.的抗拉.強度、抗彎曲..強度、抗壓..強度、沖擊.強.度和適.應(yīng)期等力.學(xué)性..能均優(yōu)于.普通固.化樹脂.(如.單二氧.縮水甘油.醚)。此外，1,6-己二醇.作為環(huán).氧.樹脂.的雙功.能活性稀.釋劑，可以更好地與.環(huán)氧樹脂混合，不僅大大降低.了體系的粘度，而且降.低了收縮率和成本。此外，環(huán)氧樹.脂也是一種水溶性活性稀.釋劑，因此具有優(yōu)異.的潤濕能力。在日常使用中，它不僅可以提高鑄造時.的滲透力，而且在貼合.和粘接時具有優(yōu)異的潤濕.能力，提高產(chǎn)品的柔.韌性[6]。聚氨酯彈性體聚氨酯彈性體廣泛.應(yīng)用于合成橡膠、彈性.纖維、人造.革等。聚酯聚氨.酯具有優(yōu)異的機械強度和.耐熱性，但同時.，親水聚酯.聚氨酯易氧化、酸堿腐蝕，在潮濕的空氣中容易引起水解，使其穩(wěn)定性不足。為了解決上述問題，在制備聚氨酯時加入1,6-己二醇為原料，可以克服聚氨酯.易水解、穩(wěn)定性差.的缺點。1,6-己二醇.為聚氨酯彈性.體帶來優(yōu)良的.獨特的性能，對汽車.零部件，以及實.心.輪胎.等機械產(chǎn)品的生產(chǎn)具有極.大的好處[7]。聚酯領(lǐng)域1,6-己二醇.也可.用于改.進和改.性的飽.和聚酯。目前，已有大量.關(guān)于1,6-己二醇.的.線型.聚酯.的.研究，其中最具代表性的是由1,6-己.二.醇與4,4-二羧.基.二苯磺.酸合成.的.聚.酯，具有較高.的.高彈.性、拉伸強度、和優(yōu).異.的耐溶劑性。推動聚氨酯市場快速增長的主要因素是全球?qū)ζ渥討?yīng)用或衍生物的需求，如熱塑性聚氨酯彈性體、涂料和泡沫。亞太地區(qū)對聚氨酯不斷增長的需求進一步推動了全球1,6-己二醇市場的發(fā)展[8]。塑料添加劑傳統(tǒng)的聚.酯添加劑具有許多優(yōu)良的性能，但其增塑.效率和耐低溫性較差，這極大地限制了增塑劑.在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用。采用1,6-己二醇作為添加劑，完美地彌補了目前生長速率低、耐低溫的缺陷，使產(chǎn).品可.以在.保留.優(yōu)良.性能的基礎(chǔ)上，具有良.好.的塑化效.率和耐低.溫性.能。1,6-己.二醇.可.有效.用作.多種添加劑，用作抗光劑、穩(wěn).定.劑、交.聯(lián).劑.、冷.硫.化劑.、橡.膠填料.、凝膠劑等高效添加劑[9]。其他方面的應(yīng)用1,6-己二醇還可用于棉花抗皺劑、香.料.、青霉素中間體、痙攣藥、麻醉藥、消毒劑等.。1,6-己二醇無腐蝕性.，覆.蓋聚.酯、醫(yī).藥、涂.料、染.料等.多種.行業(yè)，1,6-己二醇..還可制成1,6-二溴己.烷，用于農(nóng).藥.、制.革.、制.藥.等方.面.，比.如，在醫(yī)藥.方.面，國外.用1,2-二.溴己烷合.成.對前.列腺炎有療.效的吲..哚類抑.激素藥物[10]。產(chǎn)品規(guī)格本項目主要的產(chǎn)品規(guī)格為99%的1,6-己二醇（HDOL）工藝流程設(shè)計1,6-己二醇生產(chǎn)方法的確定制備1,6-己二醇的方.法很多，主要有:兩步法己二酸加氫工藝、酯類混.合物催化加氫、己二酸酯類衍生.物加氫，以及用烯烴來.制備1,6-己二醇。其中，最有潛力的制備方法為兩步法己二酸加氫工藝。這種工藝由甲醇和己二酸經(jīng)過酯化反應(yīng)生產(chǎn)及二酸二甲酯，再加氫氣反應(yīng)生成1,6-己.二醇產(chǎn)品，這種工藝具有原料易得、生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)過程污染少等特點。兩步法己二酸加氫工藝流程概述以己.二酸.和甲醇.為原料，經(jīng)酯化、加氫.得到1,6-己二.醇粗.品，然后通過精餾得到1,6-己.二醇成.品。酯化—己二酸二甲酯的合成：己二酸二甲酯的性質(zhì)如下表。表STYLEREF2\s21-SEQ表\*ARABIC\s21己二酸二甲酯的性質(zhì)中文名己二.酸二.甲酯英.文.名Di.met.hyladipate(DMA)化學(xué)式C8H14O4分子量174.2外觀無色透明液體CAS號627-93-0密度1.063g/cm3熔點8℃沸點109-110℃閃點107℃折射率1.427-1.429溶解情況溶于醇、醚，不溶于水。穩(wěn).定.性在.酸、減的.催化作.用下.會發(fā)生醇.解、水.解、氨.解等.反應(yīng)毒性低.度，半數(shù).致死.量（大鼠，經(jīng).口）1800mg/kg。酯化：己二酸、甲醇.加入催化劑在一定的溫度、壓力（110℃，5bar)和催.化劑的條件下進行酯化反應(yīng)（催化劑為DNY型強酸樹脂催化劑，得到己二.酸二甲酯和水，然后通過酯蒸餾，可得到精己二酸二甲酯。其反應(yīng)過程如下式子表述：HOOC(CH2)4COOH+2CH3OH→CH3COOC(CH2)4COOCH3+2H2O(1)加氫：一般.的己二.酸二甲酯加.氫成產(chǎn)1,6-己二.醇的方.法存在著加.氫壓力.大（15-30MPa），空.速.小(0.01-0.20h-1)等缺點,本.設(shè)計采用.中石油遼陽.石化公司.的加氫.方法[10]，此方法.可在較.低壓.力與較大空.速下進行：精.己二酸.二甲.酯通過.裝有催.化.劑（催化劑組成：CuO37.2%ZnO53.7%Al2O389%）的加氫反應(yīng)塔，通入氫氣，在一定的壓力溫度（80℃，2bar）和下催化加氫，得到1,6-己二醇。精餾：利用一車間醇蒸餾塔將含甲醇的1,6-己二醇精餾成符合質(zhì)量標準的1,6-己二醇成品。具體流程.是酯化工序以己二酸和甲醇為原料，通過酯化生產(chǎn)己.二酸二甲酯，己二酸二甲酯通過酯蒸餾.得到精己二酸二甲酯，然后通過加氫工序?qū)⒕ゼ託溥€原成己二醇和甲醇。粗品己二醇通過醇蒸餾，得到己二醇成品，甲醇作為原料返回酯化工序。附工藝流程簡圖21-1。圖STYLEREF2\s21-SEQ圖\*ARABIC\s211，6-己二醇生產(chǎn)工藝流程框圖其他新興的合成工藝德國.巴斯福.公司開.發(fā)了.一種制備1,6-己二.醇的工.藝方法,就是.從環(huán)氧.丁二烯中.制備1,6-己.二醇[11]，但該工藝有個很大的問題，就是要面臨環(huán)氧丁二烯的資源不足的問題。日本.三菱化學(xué).公司曾.提出一個工.藝技術(shù).方案，就是.羧酸.可以不經(jīng).過酯化.反應(yīng)直.接加氫.還原成.醇[12]。這個.研究.工作一.直在進行中。日本旭.化成.公司.和.宇部興.產(chǎn)公司.也分別.作了一.些研.究工.作關(guān)于.己二.酸或者.混合.酸直接.加氫的.研究[13~15]。此技.術(shù)方案.在理論上開.辟了一條.新路線，此.新路線可以.成本低.廉、工.藝簡單.的制備.二元.醇。該.技術(shù).的關(guān)鍵.是開.發(fā)出.一種新.的催.化劑，由.羧酸直.接加.氫還原.成醇的.新催化.劑。該.技術(shù).方案雖.然有一.些相關(guān).專利，該項.工藝.技術(shù).還處于探.索之.中，因為.尚沒.有中試裝.置.或生產(chǎn).適.合該生.產(chǎn)技術(shù)。德國.也做了.一些相.應(yīng)的研究工.作在.羧酸直接加.氫合成.1,6-己二.醇的方.面。德國.巴斯夫.公司有一.種制.備1,6一.己二醇.的方.法，就是.用6-羥.基己.酸、己二.酸和.少量.的1,4-環(huán)己.二醇.的羧酸.混合.物來.制備1,6一.己二醇.的方法[16]。該.羧酸..混合物.是通過.用氧氣..或含氧.氣體將.環(huán)己.烷氧化為..環(huán)己酮和環(huán).己.醇并通過.水.萃取該反.應(yīng).混合物而..作為副產(chǎn)..物得.到的，在該.方.法中酯..化該酸.并.氫化。其..特征在于:在.含水的..二羧酸.混.合物中存.在的一元.羧酸和二.羧酸.與低分..子量.的醇反.應(yīng)得.到相應(yīng)的.羧酸酯；在第一蒸餾.步驟中除去.所得到的.酯化混.合物中過.量的醇.和低沸點物；在第二蒸.餾步驟中.分離底.部產(chǎn)物，以.得到基本.上無1,4-環(huán).己二醇的酯餾分.和至少.包括大部.分1,4-環(huán).己二.醇的.餾分;催化氫化.基本上.無1,4-環(huán).己二醇.的酯餾分;在.純.化蒸.餾步.驟.中，以本.身已知..的方.式從.氫.化反.應(yīng)產(chǎn)物..中分離.出.1,6-己二.醇。物料衡算原料規(guī)格、用量本項目生產(chǎn)所需的原料有甲醇、乙二酸、氫氣，皆為外購所得。ASPEN流程模擬該項目采用AspenPlusV11進行流程模擬，模擬如下圖圖2所示：圖SEQ圖\*ARABIC2aspen模擬流程圖物料衡算己二酸二甲酯反應(yīng)工段物料衡算利用aspenV11進行己二酸二甲酯反應(yīng)工段物料衡算，衡算數(shù)據(jù)詳見表33-1。進出物料流股名稱流股相態(tài)流股壓力bar質(zhì)量流量kg/h摩爾流量kmol/h項目進料1液相11070.4033.412液相117361.80118.8012液相17371.09220.24混合罐3液相125803.30372.44反應(yīng)器進料S3液相625803.30372.44反應(yīng)器出料4液相525803.30372.44廢液出料5液相16016.69248.27閃蒸罐出料6液相119786.6124.17表STYLEREF2\s33-SEQ表\*ARABIC\s21己二酸二甲酯反應(yīng)工段物料衡算表流股詳細物料組成詳見表33-2。表STYLEREF2\s33-SEQ表\*ARABIC\s22己二酸二甲酯反應(yīng)工段流股組成表進出物流流股名稱質(zhì)量組成/%C6H10O4CH4OC6H14O2H2C8H14O4H2O項目進料101000021000001200.900.08000.02混合罐30.670.300.03000反應(yīng)器進料S30.670.300.03000反應(yīng)器出料4000.0300.80.17廢液出料500.01000.280.71閃蒸罐出料6000.0300.960.01加氫反應(yīng)工段物料衡算利用aspenV11進行加氫反應(yīng)工段物料衡算，衡算數(shù)據(jù)詳見表33-3。表STYLEREF2\s33-SEQ表\*ARABIC\s23加氫反應(yīng)工段物料衡算表進出物料流股名稱流股相態(tài)流股壓力bar質(zhì)量流量kg/h摩爾流量kmol/h項目進料6液相119786.6124.177氣相1886.1439.56反應(yīng)器進料8氣液混合120672.7563.73反應(yīng)器出料9氣液混合220672.7345.74廢氣出料10氣相1113.46.92閃蒸罐出料11液相120559.3338.82流股詳細物料組成想見表33-4。表STYLEREF2\s33-SEQ表\*ARABIC\s24加氫反應(yīng)工段流股組成表進出物流流股名稱質(zhì)量組成/%C6H10O4CH4OC6H14O2H2C8H14O4H2O項目進料6000.0300.960.017000100反應(yīng)器進料8000.010.780.190.02反應(yīng)器出料900.340.65000.01廢氣出料1000.9200.0600.02閃蒸罐出料1100.340.66000.01提純工段物料衡算利用aspenV11進行提純工段物料衡算。衡算數(shù)據(jù)詳見表33-5。表STYLEREF2\s33-SEQ表\*ARABIC\s25提純工段物料衡算表進出物料流股名稱流股相態(tài)流股壓力bar質(zhì)量流量kg/h摩爾流量kmol/h項目進料11液相120559.3338.82分離罐出料12氣相17371.09220.2413液相113188.2118.59精制塔進料14液相213188.2118.59精制塔出料15液相112618.4106.73廢液出料16液相1569.9011.86流股詳細物料組成詳見表33-6。表STYLEREF2\s33-SEQ表\*ARABIC\s26提純工段流股組成表進出物流流股名稱質(zhì)量組成/%C6H10O4CH4OC6H14O2H2C8H14O4H2O項目進料110.0010.3350.655000.009分離罐出料1200.8940.08200.0010.023130.0010.0220.97500.0010.001精制塔進料140.0010.0220.97500.0010.001精制塔出料150.00100.99800.0010廢液出料1600.5110.46100.0120.016總物料衡算利用aspenV11進行總物料衡算，衡算數(shù)據(jù)詳見表33-7。表STYLEREF2\s33-SEQ表\*ARABIC\s27總物料衡算表進料出料流股質(zhì)量單位摩爾單位流股質(zhì)量單位摩爾單位名稱流量流量名稱流量流量11070.40kg/h33.41kmol/h56016.69kg/h248.27kmol/h217361.80118.8010113.46.927886.1439.561512618.4106.7316569.9011.86循環(huán)127371.09kg/h220.24kmol/h127371.09kg/h220.24kmol/h能量衡算同樣可利用aspenV11軟件對該項目進行能量衡算，通過aspenV11模擬得到每股物流的摩爾焓、質(zhì)量焓與摩爾熵、質(zhì)量熵，以及焓流量。詳細數(shù)據(jù)見以下表。己二酸二乙酯反應(yīng)工段己二酸二乙酯反應(yīng)工段能量衡算詳見表41-1。表STYLEREF2\s41-SEQ表\*ARABIC\s21己二酸二乙酯反應(yīng)工段能量衡算表進出物流流股摩爾焓質(zhì)量焓摩爾熵質(zhì)量熵焓流量名稱kcal/molkcal/kgcal/mol·Kcal/g·KGcal/h項目進料1-57.8908-1806.71-60.3276-1.88276-1.93392-229.566-1570.83-182.759-1.2506-27.272412-48.3984-1446.06-28.4105-0.8489-10.659混合罐3-107.037-1544.97-79.2887-1.14444-39.8653反應(yīng)器進料S3-105.101-1517.01-75.9609-1.09641-39.1438反應(yīng)器出料4-107.844-1556.61-228.904-3.30398-40.1657廢液出料5-61.7869-2549.54-31.6144-1.30452-15.3398閃蒸罐出料6-183.753-1153.16-577.396-3.62348-22.817加氫反應(yīng)工段加氫反應(yīng)工段能量衡算詳見表42-1。表STYLEREF2\s42-SEQ表\*ARABIC\s21加氫反應(yīng)工段能量衡算表進出物流流股摩爾焓質(zhì)量焓摩爾熵質(zhì)量熵焓流量名稱kcal/molkcal/kgcal/mol·Kcal/g·KGcal/h項目進料6-183.753-1153.16-577.396-3.62348-22.817項目進料70.000270.133500.025860.012830.00012反應(yīng)器進料8-40.4747-1103.72-126.851-3.45915-22.8169反應(yīng)器出料9-79.0664-1322.34-96.6724-1.61679-27.3363廢氣出料10-23.1519-1412.37-12.3209-0.75163-0.16009閃蒸罐出料11-81.188-1338-101.225-166822-27.5084提純工段提純工段能量衡算詳見表43-1表STYLEREF2\s43-SEQ表\*ARABIC\s21提純工段能量衡算表進出物流流股摩爾焓質(zhì)量焓摩爾熵質(zhì)量熵焓流量名稱kcal/molkcal/kgcal/mol·Kcal/g·KGcal/h項目進料11-81.188-1338-101.225-166822-27.5084分離罐出料12-48.3984-1446.06-28.4105-0.84886-10.65913-116.435-1046.98-166.351-1.49583-13.8078精制塔進料14-116.429-1046.93-166.345-149577-13.8071精制塔出料15-113.531-960.274-159.593-1.34988-12.1171廢液出料16-70.6775-1470.72-81.1823-1.68931-0.83815總能量衡算總能量衡算詳見表44-1。表STYLEREF2\s44-SEQ表\*ARABIC\s21總能量衡算表進料流股摩爾焓質(zhì)量焓摩爾熵質(zhì)量熵焓流量名稱kcal/molkcal/kgcal/mol·Kcal/g·KGcal/h1-57.8908-1806.71-60.3276-1.88276-1.93392-229.566-1570.83-182.759-1.2506-27.272470.000270.133500.025860.012830.00012出料5-61.7869-2549.54-31.6144-1.30452-15.339810-23.1519-1412.37-12.3209-0.75163-0.1600915-113.531-960.274-159.593-1.34988-12.117116-70.6775-1470.72-81.1823-1.68931-0.83815循環(huán)12-48.3984-1446.06-28.4105-0.84886-10.659動力消耗該項目設(shè)計為年產(chǎn)10萬噸1,6-己二醇，根據(jù)aspenV11進行項目公用工程模擬計算，模擬的數(shù)據(jù)可得項目所需的動力消耗。其主要的消耗詳見表45-1。名稱規(guī)格單位小時用量工業(yè)用電6000/380/220VKw·h13542工業(yè)冷卻水20℃0.35MPat/h36低壓蒸氣200℃0.3MPat/h0.82表STYLEREF2\s45-SEQ表\*ARABIC\s21動力消耗定額及消耗量

主要設(shè)備計算塔設(shè)備計算塔型選擇精餾塔一般分為板式塔和填料塔兩種，要根據(jù)實際的工程情況來進行選擇，根據(jù)經(jīng)濟性、可行性和安全性來選擇最合適的塔型。其中兩種塔型的對比情況可以見表51-1。表STYLEREF2\s51-SEQ表\*ARABIC\s21填料塔與板式塔的比較項目填料塔板式塔塔.徑適合各.種大小.塔徑的.塔一般推.薦使.用大.塔，塔.徑要大.于800mm。塔效率壓力較小，適用于壓力降小的場合。壓力降比較大。適用場合適合于氣液比大的物料。適用于處理量大且?guī)в形酃傅奈锪?。持液量較小。較大。安裝檢修檢修.清理.較困難且.安裝.程序.也較難。檢.修清理.比.較容易而且安.裝程序較簡.易。造價直徑.在800mm以下時，造.價相對于板式塔.便.宜，直徑越大的越貴。直徑大.時的.造價一般.會比填料.塔便宜。重量較重。較輕。由于我們的處理量大，所以選擇板式塔經(jīng)濟性較好。塔板選型各種塔板性能的比較一些主要塔板的性能見表51-2所示：表STYLEREF2\s51-SEQ表\*ARABIC\s22主要塔板性能塔板類型優(yōu)點缺點適用范圍泡罩板較.成熟，操作.彈性大結(jié)構(gòu).復(fù)雜，阻.力大，生產(chǎn).能力及.板效率.較低某些要.求彈.性好.的塔浮閥板生產(chǎn)能.力大，板效.率高采用.不銹鋼，造價.較高分.離要求高篩板效率.較高安裝.要求的水平高分離時的要求高舌形板壓降小，處理的能力大且結(jié)構(gòu)簡單操作范.圍窄，板效.率較低分.離要.求較低.的閃蒸浮.噴板壓力.降小，操作.彈.性大浮板易.脫.落，板.效.率較.低分離要.求較低.的減壓塔穿流篩板結(jié).構(gòu)簡單，生產(chǎn).能力大操.作范圍窄用于.小直徑.的精餾塔幾種主要塔板的應(yīng)用范圍如下表51-3所示。表STYLEREF2\s51-SEQ表\*ARABIC\s23塔板應(yīng)用范圍塔板.種類相對生.產(chǎn)能力相對板.效率操作.范圍壓.降結(jié)構(gòu)成.本泡罩板1.01.010~100高復(fù)雜1.0篩板1.2~1.41.135~100低簡單0.4~0.5穿流篩板1.2~1.50.850~100低最簡單0.5浮閥板1.2~1.31.210~100中一般0.7~0.9綜合考慮，選擇篩板作為塔板，因為其生產(chǎn)能力高，操作范圍大，且成本較低。1,6-己二醇精制塔設(shè)計選用1,6-己二醇精餾塔作為該項目塔設(shè)備計算的案例分析，運用AspenV11對精餾塔做設(shè)備計算。首先確定精餾塔進料狀態(tài)與組成，詳見表51-4。表STYLEREF2\s51-SEQ表\*ARABIC\s24精餾塔進料狀態(tài)與組成表狀態(tài)溫度148℃壓力2bar氣相摩爾分率0液相摩爾分率1質(zhì)量流量13188.2kg/h體積流量14.2m3/h摩爾組成%C6H10O4CH4OC6H14O2C8H14O4H2O0.0010.0770.9170.00060.004然后確定精餾塔出料狀態(tài)與組成。塔底采出塔底采出為項目產(chǎn)品，主要成分為1,6-己二醇，詳見表51-5。表STYLEREF2\s51-SEQ表\*ARABIC\s25塔底采出狀態(tài)與組成表狀態(tài)溫度181℃壓力0.1bar氣相摩爾分率0液相摩爾分率1質(zhì)量流量12618.7kg/h體積流量14m3/h摩爾組成%C6H10O4CH4OC6H14O2C8H14O4H2O0.001微量0.9980.0004微量塔頂采出塔頂采出為廢液，主要成分為甲醇，詳見表51-6。表STYLEREF2\s51-SEQ表\*ARABIC\s26塔頂采出狀態(tài)與組成表狀態(tài)溫度22℃壓力0.1bar氣相摩爾分率0液相摩爾分率1質(zhì)量流量569.5kg/h體積流量0.62m3/h摩爾組成%C6H10O4CH4OC6H14O2C8H14O4H2O微量0.7660.1880.0030.043采用AspenV11對精餾塔單獨建立流程模擬，輸入條件如下圖51-1與圖51-2所示。圖STYLEREF2\s51-SEQ圖\*ARABIC\s21建立精餾塔流程模擬圖圖STYLEREF2\s51-SEQ圖\*ARABIC\s22建立精餾塔流程模擬圖確定精餾塔進料塔板為第12塊塔板，由于進料體積的流量不是很大，所以選用板式塔進行這個精餾，利用塔設(shè)計模塊對精餾塔進行塔工藝參數(shù)計算，輸入的條件如下圖51-3與圖51-4所示。圖STYLEREF2\s51-SEQ圖\*ARABIC\s23塔設(shè)計模塊數(shù)據(jù)輸入圖圖STYLEREF2\s51-SEQ圖\*ARABIC\s24塔設(shè)計模塊數(shù)據(jù)輸入圖設(shè)計得到塔板間距為0.6m，精餾段塔截面積為1m，提餾段塔截面積為0.8m，塔板結(jié)構(gòu)圖如下圖51-5與圖51-6所示。圖STYLEREF2\s51-SEQ圖\*ARABIC\s25精餾塔塔板結(jié)構(gòu)圖圖STYLEREF2\s51-SEQ圖\*ARABIC\s26精餾塔塔板結(jié)構(gòu)圖對精餾塔進行水利學(xué)校核，校核的結(jié)果如下圖51-7與圖51-8所示。圖STYLEREF2\s51-SEQ圖\*ARABIC\s27精餾塔水力學(xué)校核圖圖STYLEREF2\s51-SEQ圖\*ARABIC\s28精餾塔水利校核圖塔板高度對精餾塔進行了塔徑元整，元整后的結(jié)果為塔截面積是1m,且校核的結(jié)果無誤，精餾段的塔高是8.4m，提餾段的塔高是5.4m。則總塔板高度H0為13.8m。塔頂空間高度正常情況下塔頂空間高度范圍在1.2m~1.5m之間，本次設(shè)計取塔頂空間高度H1=1.5m。(3)塔底空間高度一般情況下在精餾塔的至少留有10~15min的液相儲量，本設(shè)計留10min的液相數(shù)量，避免塔底液相排空。塔底液體流量為14m3/h，因此塔底部的空間高度H2為：(4)裙座高度QUOTEH3取0.9m，則因此塔的總高度QUOTEH計算如下：H=H0+H1+H2+H3=13.8+1.5+2.1+0.9=18.3m反應(yīng)器的設(shè)備選型與計算反應(yīng)器的選型反.應(yīng)器.設(shè)備.種類.有很多，按結(jié)構(gòu)的.形式.分，大致.上可.分為管式反.應(yīng).器、釜式反.應(yīng).器、塔式.反應(yīng)器、流化.反應(yīng)器、固.定.床反應(yīng).器等。不同反應(yīng).器的優(yōu).缺點如下.表52-.1所示。表STYLEREF2\s52-SEQ表\*ARABIC\s21不同類型的反應(yīng)器的優(yōu)缺點反應(yīng)器類型優(yōu)點缺點釜式反應(yīng)器適用的范圍廣，投資少、經(jīng)濟性好且可以方.便的.改變反.應(yīng)內(nèi)容。換熱面.積小且反.應(yīng)的.溫度不容易控制。大部分情況適用于有液相參與的反應(yīng)，如：液液、氣液、液固、氣液反應(yīng)等。管式反應(yīng)器返混較.小、容積.小、單位容.積的傳熱面.積大、比表面.積大、很適.合熱效應(yīng).大的.反應(yīng)。管事.反.應(yīng)器既適合氣相反.應(yīng)也.適用于液相反應(yīng)且加壓.反應(yīng)尤其適合。造價高，反應(yīng)器.結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加.工制造.不方便。固定床反應(yīng)器返.混小，流體.和催.化劑可以.進行有效的.接觸，適用.于反應(yīng)伴.有串聯(lián)副反.應(yīng)時；結(jié)構(gòu).簡單，減小.催化劑.由于機械.而損耗。傳.熱差，溫度.容易急劇升.溫而失去控制，超過正常范圍。操作.過程中不能更換催.化劑。.流化床反應(yīng)器傳熱和傳質(zhì)的速率快、操作穩(wěn)定，特別有利于大規(guī)模生產(chǎn)的熱效應(yīng)很大的生產(chǎn)過程。返混較大，氣固接觸不良使反應(yīng)率降低，催化劑損失大。綜合考慮，本設(shè)計選用經(jīng)濟性好的釜式反應(yīng)器。反應(yīng)器的設(shè)計該項目我們以間歇反應(yīng)器為例，先用AspenV11對酯化反應(yīng)器做設(shè)備計算，首先確定酯化反應(yīng)器的進料狀態(tài)與組成，詳見下表52-1：表STYLEREF2\s52-SEQ表\*ARABIC\s22酯化反應(yīng)器的進料狀態(tài)與組成表狀態(tài)溫度154℃壓力6bar氣相摩爾分率0.43液相摩爾分率0.57質(zhì)量流量25803.3kg/h體積流量918.2m3/h摩爾組成%C6H10O4CH4OC6H14O2C8H14O4H2O0.3190.6420.01400.025然后確定酯化反應(yīng)器出料的狀態(tài)與組成，詳見表52-2。表STYLEREF2\s52-SEQ表\*ARABIC\s23酯化反應(yīng)器出料狀態(tài)與組成表狀態(tài)溫度110℃壓力5bar氣相摩爾分率0液相摩爾分率1質(zhì)量流量25803.3kg/h體積流量27.59m3/h摩爾組成%C6H10O4CH4OC6H14O2C8H14O4H2O微量0.0050.0140.3180.662采用AspenV11對酯化反應(yīng)器建立流程模擬，見下圖53-1與圖53-2。圖STYLEREF2\s53-SEQ圖\*ARABIC\s21酯化反應(yīng)器模擬圖53-SEQ圖\*ARABIC\s22酯化反應(yīng)器模擬再建立反應(yīng)方程，詳見如下圖。圖53-SEQ圖\*ARABIC\s23反應(yīng)方程建立由于.間歇式的反應(yīng).釜適.用于產(chǎn).量小而.產(chǎn)品.種類多的..生產(chǎn)過.程，而.連.續(xù)式.的反.應(yīng).適用于.生產(chǎn).規(guī)模..大的生.產(chǎn)過.程。所以.，此次設(shè)計選用.的反.應(yīng).釜為.連.續(xù)釜式.反應(yīng)釜。連續(xù).反應(yīng)釜體.積.計.算：由AspenV11模擬得.酯化反應(yīng).釜.物料在釜內(nèi).的.平均停.留時.間.為τ=3h反.應(yīng)釜入.口.液體.的體積.流..量Q為27.5m3/h。所以.得.到反.應(yīng)釜.有效容.積V的.結(jié)果：V=Q.τ=27.5×3=82.5m3泵的選型與計算泵的選型計算以此工程進料輸送泵P0101為例，由Aspen-Plus模擬的數(shù)據(jù)，物料輸送泵的操作條件見表。表STYLEREF2\s53-SEQ表\*ARABIC\s21物料輸送泵的操作參數(shù)相態(tài)液相流體密度ρ(kg/m3)700入口壓力(MPa)1出口壓力(MPa)6流量Q(m3/h)26.1流體粘度μ(Pas)6.13×10-5操作溫度T(℃)91Qmax（m3/h）28.7最大流量取實際流量的1.1倍，因此Qmax=28.7m3/h，泵的流速取3m/s，得：因此管徑取管道公稱直徑DN32根據(jù)泵的流量與輸送的物流組成，選擇不銹鋼材料的泵較適合。由表53-1可知混合流體的粘度μ=6.13×10-5PaS,因此流體的雷諾準數(shù)為：管道.絕對粗糙度.取0.2mm，那么.管道的.相對粗.糙度.為：查.詢《化.工原.理》（第二.版，夏.清、賈.紹義.主.編）的.摩擦.系數(shù)與雷.諾準.數(shù)及.相對粗.糙度.的關(guān)系圖.可得.到管道.的摩.擦系數(shù).為.λ=0.02P0101物料.輸送.泵的.揚程.可那下式.計.算：其中：——兩截面處位頭差——兩截面處靜壓頭之差——兩截面處動壓頭之差——管路損失由回流泵的進出壓力可知：流體流速不變，所以=0管道損失可由下面式子計算得到：為滿足工藝要求，取=200m最后，將上述的結(jié)果相加得，H=113+0.05×200=123m考慮到一定的余量，取揚程=1.1H=1.1×123=135.3m綜合所得物料輸送泵的選型結(jié)果如下表53-2。表STYLEREF2\s53-SEQ表\*ARABIC\s22P0101物料輸送泵的選型結(jié)果泵型號IH50-32-125泵的類型不銹鋼泵總流量（L/S）7.7電動機電壓（V）380轉(zhuǎn)速（r/min）2950電動機總功率（kW）35氣蝕余量（m）4總揚程（m）135.3非工藝部分三廢及三廢處理說明“工.業(yè)三.廢”是指..工業(yè)生產(chǎn).所排.放的“廢.水、廢.渣、.廢.氣”。工.業(yè)“.三廢”..排放.對環(huán)境的..影響常是.地.區(qū)工業(yè)布.局.和廠.址選擇需.考慮的重.要因.素。.如.工業(yè).企業(yè)一.般避免布.置在城鎮(zhèn)..居.民區(qū)的上.風(fēng)向和水.源上游；.一些污.染較.大.的工.業(yè)如.冶.金、化.工、.造.紙要..遠離城.市中心，為了.減少三.廢排放對.環(huán)境的污染.問題.大化工.工廠與生.活區(qū).域.要有.適當.的隔.離帶。本設(shè)計產(chǎn)生的三廢少，.主要的為反應(yīng)完全的甲醇。.甲醇對.水.生微生物有弱毒性。若將甲.醇廢水..直接.排入.水體，.會對環(huán).境造成..嚴重的污染.與破壞，.可用吸附.法處理甲醇廢液以達到環(huán)境衛(wèi)生標準。節(jié)能及節(jié)能措施能耗分析本項目生產(chǎn)工序能耗較大的設(shè)備主要有甲醇分離罐、脫醇閃蒸罐、酯化反應(yīng)器、加氫反應(yīng)器、冷凝系統(tǒng)以及精餾塔系統(tǒng)。精餾過程的節(jié)能措施從.能量的..本質(zhì)來.看，蒸餾.過程.是.將物.理有效能..轉(zhuǎn)化為.擴散..有效.能，同時.伴隨著.物..理有效.能的降價.損.失。精.餾.過.程中的有.效能量損..失是.由以下.過程的不可逆性引.起.的:一是流體.流動.壓降;二是.相濃度.不平.衡.的..物.流之.間的傳.質(zhì).或不同濃.度的物..流之間.的混合;三是.不同.溫.度間.的傳.熱物.流.或不同.溫度.的物流.之.間的混.合。對精餾塔傳熱過程的分析.可以得到如下節(jié)能途徑[17]：.通過.降.低最.小蒸..汽.負荷GMIN來.降.低.消.耗。當塔頂操作壓力一定時，塔壓降ΔP越小，平均.相對.揮發(fā).度.α越.高，GMIN越小，實際需要.的加熱.量也.就越小。通過減少塔內(nèi)上升的蒸汽量來減少熱負荷。減少回流可直接降低蒸汽負荷。采用熱電偶精餾、多效.精餾、熱泵精.餾等熱集.成技術(shù)，充分.利用回收塔頂.部冷凝.器的.熱量，對系統(tǒng)換熱網(wǎng)絡(luò)進行優(yōu)化設(shè)計，從而盡可能地回收和利用熱交換網(wǎng)的熱能，減少公共工程的消耗。其他方面的節(jié)能措施（1）在生產(chǎn)設(shè)備上可以選用一些能耗很低但是回報很高的設(shè)備；.（2）在集中供水和供熱方面，.可以讓能耗盡量減少一些不必要的消耗；.（3）在選材方面可以選用一些良好的保溫材料，.比如一些閥門的保溫能力較強、.儲存罐的內(nèi)壁選擇保溫能力較強的材料以及在管道的選擇方面等；.（4）在用水損耗方面，.可以通過增加循環(huán)水用水的比例來節(jié)約用水損耗；.（5）在布置車間設(shè)備是，.做到盡量利用位差來運輸各類物質(zhì)，.這樣可以減少能源損耗，.除此之外還可以在各車間分別安裝用水、.用氣以及用電的用量表。.（6）通過強化能源消耗管理制度，.加強操作考核力度，.同時對從業(yè)人員應(yīng)提高節(jié)能教育，.來提高全廠員工的節(jié)能減排意識。..（7）選用低能耗電動等動力設(shè)備，.減少動力能量消耗。.（8）蒸汽冷凝回收利用，.減少水及能量的損耗。.（9）溫度過高的冷凝水提供給需要用熱水的地方。.安全及安全保護措施..主要危害因素.（1）具有火災(zāi)及爆炸危險性.氫氣是工藝的原料。.氫氣又是易燃易爆氣體，如果運輸儲存不當甚至可能發(fā)生火災(zāi)爆炸等災(zāi)害。.由于氫氣比重小，.泄放于空氣中，.會很快升空擴散，而不會停留在空間某區(qū)域。.（2）高空作業(yè)危害.該項目的廠房建筑是用框架結(jié)構(gòu)的廠房的，.所以這會讓工作過程中作業(yè)高度相對較高，.比如說精餾塔類設(shè)備均安裝于框架結(jié)構(gòu)的廠房內(nèi)，.這會使得對塔類設(shè)備進行作業(yè)時具有很高的危險。.（3）雷電.在該項目中，.主廠房是采用框架結(jié)構(gòu)的而且因為廠房內(nèi)裝有以精餾塔為代表的危險性較大的塔類設(shè)備，.導(dǎo)致主廠房的高度相對較高，.一旦避雷設(shè)施不夠完善，就有可能因為雷電導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生，.該項目中氫氣與乙炔又屬于易燃易爆的化學(xué)品，.這樣會引發(fā)爆炸等一系列后果。.（4）電氣設(shè)備選用.在電器設(shè)備上，.假設(shè)選取不正確，.就可能會對生產(chǎn)造成極大的影響。.危險、有害物質(zhì)的應(yīng)急與防護措施.（1）甲醇CH3OH表STYLEREF2\s63-SEQ表\*ARABIC\s21甲醇安全技術(shù)說明表英.文.名Me.th.ylAlcohol；Methanol分子式CH4O分子量3.2.04性狀無色澄.清液體，有刺.激性.氣味。理化常數(shù)熔點-97.8℃沸點64.8℃相.對密.度0.79（水.=1）飽.和蒸.汽壓13.33kPa；21.2℃燃燒熱727.0kl/mol臨界溫度240℃臨界壓力7.95MPa侵入途徑吸入、食入、經(jīng)皮吸收。健康.危害屬中.度危害.毒物。對呼.吸道.及胃腸道，還有.血管神經(jīng)以及視網(wǎng)膜.都有不同程度.的危害急救措施皮膚接觸要即使.脫去被污.染的衣服，盡快用.大量的水.或者肥皂水.沖洗皮膚。如果.式眼睛.被液體觸.碰到的話.要及時用清.水或者生理.鹽水進.行沖洗，然.后及時就.醫(yī)。吸入及時去空氣干凈處，保持正常的呼吸，如果呼.吸.停止要立即.進行人.工呼.吸并盡快撥打120就.醫(yī)。.食入喝大量的溫水進行催吐，盡快就醫(yī)。爆炸特性與消防燃燒性易燃閃電11℃爆炸上限44%爆炸下限5.5%引燃溫度385℃最小點火能0.215MJ最大爆炸壓力無資料防護措施工程控制要加強通風(fēng)，配備安全的洗眼器。呼吸系統(tǒng)防護可.能.接觸其蒸汽.時，應(yīng)該佩.帶.防毒.面具。緊.急.事態(tài).搶救.或逃..生時，建議.佩帶.自.給.式呼吸.器。眼睛防護戴化.學(xué)安.全防護.眼鏡。身體防護穿防靜.電工作服。手防護戴.橡膠手套。穩(wěn)定性和反應(yīng)活性穩(wěn)定性穩(wěn)定聚合危害不聚合避免接觸.條件明.火、靜.電.放電、高熱.等。禁忌.物:酸.類、酸.酐、強.氧化.劑、堿.金屬。燃燒（分.解）產(chǎn).物:一氧.化.碳、二.氧化碳。己二酸C6H10O4表STYLEREF2\s63-SEQ表\*ARABIC\s22己二酸安全技術(shù)說明表己二酸標識中文名己二酸；肥酸英文名Hexanedioicacid分子式C6H10O4分子量146.14CAS號4331-63-5理化性質(zhì)外觀與現(xiàn)狀白色固體粉末，