年产10万吨氯碱车间氯化氢合成工段的初步设计大学毕业设计

年产10万吨氯碱车间氯化氢合成工段的初步设计 摘要 本设计是以氯化氢为产品，年产10万吨氯碱车间氯化氢合成工段的初步设计。说明书首先阐述了合成氯化氢的意义与作用，国内外氯化氢合成的研究现状以及发展前景。其次介绍了本设计的设计依据，厂址选择，原材料及产品规格。确定工艺路线，工艺流程的简述，以及整个生产过程的物料和热量衡算。对氯化氢合成炉、吸收器以及解析塔等主要设备进行了计算以及相应的选型，并综合各方面因素对车间布置，自动控制，安全和环境保护以及公用工程进行了合理的设计。完成了20000字的设计说明书，同时对生产流程图，车间平立面布置图以及主体设备图进行了绘制。 关键词：氯化氢；氯碱；合成；工艺路线 Abstract Hydrogen chloride is the product of the the design, the preliminary design of an annual output of 100,000 tons of chlor-alkali workshop chloride Section. Manual first expounded the significance and role of the synthesis of chloride, chloride synthesis of current research and development prospects at basis of the design, site selection, raw material and product specifications. Determine the process route, a brief description of the process, as well as material and process. Hydrogen chloride synthesis furnace, the main equipment of the absorber, as well as analytical tower were calculated and the corresponding selection, and integration of various factors on the plant layout, automatic control, safety and environmental protection engineering and public works for a reasonable design. Completed a 20,000-word design specification, flow chart of production workshop and facade layout and the main equipment Figure drawing. Keywords: Hydrogen chloride; Chlor-alkali; Synthesis;Process route 目 录 摘要 I ABSTRACT II 第1章 总 论 1 1.1概述 1 1.1.1生产的意义与作用 1 1.1.2国内外的现状及发展前景 1 1.1.3产品的性质与特点 2 1.1.4产品的生产方法概述 3 1.2设计依据 4 1.3厂址选择 4 1.4设计规模与生产 4 1.4.1设计规模 4 1.4.2 生产制度 5 1.5 原料与产品规格 5 1.5.1 主要原料规格及技术指标 5 1.5.2 产品规格 6 1.6 经济核算 6 第2章 工艺设计和计算 7 2.1 工艺原理 7 2.2 工艺路线的选择 8 2.3 工艺流程简述 9 2.3.1 工艺流程示意图 9 2.3.2 工艺流程简述 9 2.4 物料衡算 10 2.4.1 生产能力及原料氯气与氢气量的计算 10 2.4.2 合成炉的物料衡算 10 2.4.3 降膜吸收器的物料衡算 13 2.4.4 解吸塔的物料衡算 14 2.4.5 尾气吸收塔的物料衡算 15 2.5 热量衡算 16 2.5.1 合成炉的热量衡算 16 2.5.2 石墨冷却器的热量衡算 22 2.5.3降膜吸收器的热量衡算 24 2.5.4解吸塔的热量衡算 26 2.5.5 尾气吸收塔的热量衡算 27 2.5.6石墨换热器的热量衡算 29 2.5.7盐水石墨冷却器的热量衡算 30 2.6 Aspen模拟 31 2.6.1全流程的Aspen模拟图 31 2.6.2氯化氢合成炉的Aspen模拟图 31 2.6.3降膜吸收器的Aspen模拟图 32 第3章 设备选型 35 3.1 关键设备的计算 35 3.1.1合成炉炉体直径的计算 35 3.1.2合成炉换热面积的计算 35 3.1.3合成炉炉高的计算 39 3.1.4合成炉灯头尺寸的计算 39 3.1.5爆破膜尺寸的计算 42 3.1.6 厚度的计算 43 3.1.7 封头的选择及计算 44 3.2 其他设备的计算及选型 45 3.2.1石墨冷却器的计算及选型 45 3.2.2降膜吸收器的计算及选型 46 3.2.3 尾气吸收塔的计算及选型 47 3.2.4解吸塔的计算及选型 48 3.2.5石墨换热器的计算及选型 49 3.2.6盐水石墨冷却器的计算及选型 52 第4章 设备一览表 53 第5章 车间设备布置 54 第6章 自动控制 55 第7章 安全和环境保护 57 7.1 安全 57 7.2 三废产生情况 58 7.3 三废处理情况 58 第8章 公用工程 58 8.1 供水 58 8.2 供电 59 8.3 供暖 59 8.4 通风 60 参考文献 60 致谢 61 第1章 总 论 1.1概述 1.1.1生产的意义与作用 工业上用电解饱和食盐水的方法来制取NaOH、Cl2、H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称之为氯碱工业。NaOH、Cl2和H2都是重要的化工生产原料，可以进一步加工成多种化工产品，广泛用于各工业。所以氯碱工业及相关产品几乎涉及国民经济及人民生活的各个领域。 氯化氢在化工生产中液有广泛的用途。在有机化学工业中，氯化氢是极为重要的基础原料，可与烯烃与炔烃发生液相加成反应，或在有催化剂作用下进行加成反应以制取氯乙烯、氯乙烷和氯丁二烯等重要化工产品。还可与烃类发生氧氯化反应生成二氯乙烷、氯苯、三氯乙烯和四氯化碳等氯烃产品。在电子工业中，氯化氢可用于硅外延生长、气相抛光、吸杂、刻蚀和结晶处理等工艺。在石油工业中，对由渗透率低的石灰岩组成的储油结构进行酸化，可扩大岩层裂缝，提高油的流动性和渗透率。 1.1.2国内外的现状及发展前景 1.1.2.1氯碱工业的国内外现状及发展前景 世界氯碱生产集中度较高，其中半数集中在亚洲，但其规模普遍较小。世界氯碱技术发展总体方向是规模大型化，节能降耗技术将成为重点，新建和扩建氯碱产能90%以上将采用离子膜法工艺。 我国氯碱工业创建于20世纪20年代。近几年，我国的氯碱生成工艺虽然有了较大的变化，采用先进的生成工艺的生产装置逐年增加，但是，总的来说，生产工艺与国外相比相对落后，再加上其他一些因素，生产成本普遍较高[5]。 1.1.2.2氯化氢合成的国内外现状及发展前景 随着石油化工的蓬勃兴起，对氯的需求量大幅增长，推动了氯碱工业的发展，为了利用大量的副产物氢气，合成法制盐酸发展起来了。目前国内外对于制备高纯度氯化氢的方法很多。例如，解吸法，盐酸脱析法，合成法，工业副产酸脱析法，石油化工副产氯化氢提纯法等。本世纪上半叶合成法逐渐成为世界各国生产盐酸的主要方法。 我国在合成氯化氢气体的生产过程中不断进行革新，引进国外先进工艺流程。今年来，由于石墨炉的广泛使用，生产效率大幅度提高，也使得氯化氢及盐酸的合成工艺达到了新的技术水平。 1.1.3产品的性质与特点 1.1.3.1氯化氢的性质 1、物理性质 氯化氢分子量为36.46，在常温下为无色气体，具有刺激性气味。氯化氢比空气重，标准状态下的密度为1.639gL。临界温度为51.54℃，临界压力为8314KPa，临界密度为0.42gcm3。氯化氢在水中的溶解度很大，不同温度下，氯化氢在水中的溶解度见下表。 表1-1 氯化氢在水中的溶解度（101.3KPa） 温度 ℃ 溶解度 LHClLH2O 0 506.5 10 473.9 20 442.0 30 411.5 40 385.7 50 361.6 60 338.7 氯化氢在101.3KPa压力下，沸点为-85℃，凝固点为-114.2℃。氯化氢的比热容在常压下15℃时为0.8124KJ（Kg·℃），在0—1700℃范围内，可按下式计算（其误差为1.5%） EMBED Equation.DSMT4 式中，T为绝对温度，K。 氯化氢能与空气中的水蒸气形成烟雾，因此，氯化氢在空气中能发烟。无水氯化氢在常温及607.8 KPa压力下可液化，在沸点时密度为1.194gml。 2、化学性质 （1）干燥的氯化氢不与金属反应。 （2）氯化氢与三氧化硫作用可生成氯磺酸： SO2 + HCl = HSO3Cl （3）氯化氢与不饱和烃在催化剂作用下可发生加成反应： C2H2 + HCl = C2H3Cl 1.1.3.2盐酸的性质 1、物理性质 氯化氢的水溶液成为盐酸。盐酸是一种挥发性酸，纯净的盐酸是无色透明的溶液。但在工业盐酸中常有铁、氯或有机物而呈黄色。 15℃时不同浓度盐酸的密度建表1-2 表1-2 盐酸溶液的沸点 浓度% 0.16 8.16 17.13 23.82 30.55 31.52 32.49 33.46 34.42 35.38 密度gml 1.000 1.040 1.085 1.120 1.155 1.160 1.165 1.179 1.175 1.180 盐酸溶液在在大气压下的沸点见表1-3 表1-3 盐酸溶液在在大气压下的沸点 HCl浓度%（mol） 0 2 4 6 8 10.5 12 14 17 18.5 26.3 温度（℃） 100 101.8 103.3 105.3 108.0 109.7 109.0 105.2 92.0 82.7 69.0 2、化学性质 盐酸容易与许多金属起反应，放出氢气而生成盐类，与碱类发生中和反应生成盐和水。 2HCl + Fe = FeCl2 + H2 HCl +NaOH=NaCl+H2O 1.1.4产品的生产方法概述 国内外对于制备高纯氯化氢气体的方法有很多。 1、解吸发。20世纪70年代以前电子工业用高纯氯化氢的制备，一直是将浓硫酸滴加到盐酸中，将其中的水吸收掉，使过饱和氯化氢气体析出。20世纪80年代以后制备方法发展到用浓硫酸与烘焙干的氯化钾反应，生成高纯氯化氢气体，用压缩机压入钢瓶中。 2、盐酸脱析法。将浓盐酸置于脱析塔中加热脱析制氯化氢气体。盐酸脱吸法制高纯氯化氢广泛用于PVC、氯丁二烯和高纯盐酸的生产中。 3、合成法。氯气和氢气在合成炉中进行燃烧反应，生成氯化氢气体是八十年代初为适应我国电子工业的迅速发展而提出的。在技术上市较先进的方法。此种方法生产的氯化氢气体纯度在99.99%以上。 4、工业副产酸脱析法。随着盐酸脱析法的逐步推广，副产酸脱析生产氯化氢工艺的工艺已广泛应用于生产。它是通过稀酸在绝热吸收塔吸收有机氯化物生产中的副产氯化氢，提浓后，进入解吸塔脱析出来高浓氯化氢气体。 5、石油化工副产氯化氢提纯法。目前电子级氯化氢出口国，如美国，主要是从石油化工副产氯化氢作为原料来制备高纯氯化氢。石油化工副产氯化氢气体，其中水含量低，对不锈钢和碳钢基本无腐蚀。对于此种气体的净化通常采用精馏或吸附的方法，但由于其中乙炔和乙炔杂质的沸点与氯化氢沸点相近，很难采用精馏的方法脱除得干净，而吸附的方法操作过程繁琐，需频烦的更换吸附剂，生产成本高。 本设计采用的方法是合成法制备氯化氢气体。 1.2设计依据 1、齐齐哈尔大学化学与化学工程学院下发的毕业设计任务书。 2、《化工工艺设计手册》一书 3、自身在黑龙江昊华化工有限公司氯碱车间实习的相关信息与知识。 4、《化工设备设计手册》 1.3厂址选择 根据厂址选择的原则与要求，将本设计的厂址选在江苏省盐城市合德镇。 盐城市合德镇地处我国东部江苏沿海的中部，东临黄海，南与南通市毗邻，北与连云港接壤，西与扬州、淮安相连，对接长三角，铁路、公路、水路、航空四种运输方式构成了四通八达的交通运输网络。盐城市沿海生态环境有相对较好、容量较大的优势，沿海滩涂土地资源也相对充足。氯碱工业的副产物氯气及氯化氢等可用于下游橡胶、塑料、医药工业的发展。再加上政府对于海洋工业的扶植，重点发展盐化工，增加了再此地建氯碱厂的优势。 1.4设计规模与生产制度 1.4.1设计规模 生产能力入下表1-4所示。 表1-4 生产能力 产品名称 氢氧化钠 生产时间 8000小时 处理量 12.5吨小时 1.4.2 生产制度 本车间工作人员的工作制度为三班制，每班8小时连续生产，按四班三倒制度运转，其中管理人员实行一班制。人员组成如表1-5所示 表1-5 车间人员组成 序号 职能名称 人数 人员配备班制 1 车间主任 1 八小时工作制 2 班长 3 四班三倒制 3 技术员 3 四班三倒制 4 分析检验员 3 四班三倒制 5 中控室操作员 3 四班三倒制 6 操作工 12 四班三倒制 7 维修工 3 四班三倒制 1.5 原料与产品规格 1.5.1 主要原料规格及技术指标 原料气组成如下表1-6所示 表1-6 原料气组成 物质 氯气（V%） 氢气（V%） 纯度 97.16 97.45 含氢 0.34 97.45 含二氧化碳 0.21 — 含氧气 0.99 0.01 含水分 0.18 2.48 含氮气 1.12 0.06 进料温度（℃） 25 25 进料压力（MPa） 0.21 0.21 1.5.2 产品规格 本设计工段的主要产品为氯化氢气体及盐酸。 产品氯化氢的纯度 99.9% 产品盐酸浓度 20%-22% 1.6 经济核算 化工工程建设项目在筹备阶段就要进行费用估算，目的是给项目主管部门提供决策依据。经济核算必须考虑到一切可能存在的因素：用于原材料、劳动力、设备维修、动力和其他公用工程等方面的直接生产成本，还包括车间的管理费、销售费用以及其他费用。 在本设计中，经调查海盐的市场价为240元吨，冷冻盐水的市场价为1250元吨，冷却水的市场价为0.4元吨，低压蒸汽为65元吨。 原料海盐费用的计算如下： =146250ta 所以，W1=146250×240=35 100 000元 冷却水费用的计算如下： 所以，W2=0.4× 1000=1853362. 80元年 冷冻盐水费用的计算如下： EMBED Equation.DSMT4 所以，W3=1250× 1000=79367300元年 低压蒸汽费用的计算如下： 所以，W4=65× 1000=172723.2元年 本车间定员28人，每人每月平均工资为3000元，则每年工人的工资总费用为1008000元 本设计的经济核算见表1-7。 表1-7 经济核算表 序号 指标名称 计算单位 设计指标 成本万元 1 生产规模 ta 10wt氯碱 — 2 车间定员 人 28 100.8 3 原盐 ta 146250 3510 4 原料水 ta 4.5wt 37694.752 5 蒸汽耗量 ta 2657.28 17.27232 6 冷凝水耗量 ta 4633405.2 185.33628 7 冷冻盐水 ta 63493.84 7936.73 8 设备数量及投资 台 10 400 9 车间建筑面积 m2 260 100 第2章 工艺设计和计算 2.1 工艺原理 工业上生产氯化氢目前都是用氯气和氢气直接合成，因原料气中含有氧气，此时氢气也会与氧气发生燃烧反应，合成炉内燃烧方程式如下： Cl2 + H2 2HCl O2 + 2H2 2H2O 机理分析：氯气和氢气在没有光照射或光线很弱、低温、常压下，其反应速度很慢，只有在加热的条件下，或在光线照射下及触煤的影响下，才能迅速的发生化合作用，甚至发生爆炸性。其反应为链锁反应。 (1)链的引发：在合成氯化氢的过程中，氯气与氢气在光照的作用下，首先，氯气分子吸收光量子从而被离解成两个活化的氯原子。 (2)链传递：活化的氯原子(C1·)再与氢分子作用生成一个氯化氢分子和一个活化的氢原子(H·)，这个活化的氢原子又与一个氯气分子作用，生成一个氯化氢分子和一个活化的氯原子。这样继续下去构成一个链锁性的反应。即： ① ② ③ ④ (3)链的终止：当在链锁反应过程中，如有外来因素与C1·和H·化合，则反应被破坏而使活性消失。 ①在氧气的存在下燃烧破坏H·的活性，从而使链锁反应中断， ②在反应过程中元素自身的结合也可以使链终止。 ③在反应过程中，由于活性氢原子与活性氯原子在设备内壁碰撞也会发生链的终止。氯化氢用水吸收后即可成为盐酸。 2.2 工艺路线的选择 本设计采用合成法制备氯化氢以及盐酸。目前合成法制备盐酸主要有三种方法：铁合成炉制备，二合一石墨合成炉制备，三合一合成炉制备。这三种方法的主要区别在于合成炉的不同。 铁合成炉制取盐酸工艺的特点：本体不带冷却水套，炉内的氯化氢气体会对炉体造成腐蚀，导致铁离子进入氯化氢气体内，经吸收后制取的盐酸中含铁量过高，颜色发黄，影响产品质量。 二合一石墨合成炉制取盐酸工艺的特点：炉内合成的氯化氢气体不与合成炉的钢铁部分接触，生成的氯化氢质量较高；装置的生产能力跟过去比也有很大的提高；出合成炉的氯化氢气体用石墨冷却器冷却，跟钢制冷却盘管相比，冷却效果有了很大提高；二合一炉的热水废热也可在此利用。 三合一石墨合成炉制取盐酸工艺的特点：氯气和氢气在套管内混合燃烧，无论负荷大小火焰都能保持稳定；冷却段采用强化传热技术，在水套内增设导流板，迫使冷却液成螺旋状围绕石墨炉筒外壁流动，提高流速；吸收段采用溢流管外加侧稳压环技术，提高了吸收效果，同时保障了盐酸的合格率。 铁合成炉制取盐酸的工艺由于生成的盐酸的质量较低，已被许多企业淘汰。石墨三合一合成炉结构紧凑、传热效率高、检修方便、使用寿命长、操作弹性强，被广泛使用。二合一炉合成、在炉内完成冷却，在炉外进行吸收，既可以生产氯化氢气体，又可以部分吸收生产盐酸，可以满足不同的需求，具有更广阔的应用前景。 因此本设计采用“二合一”合成炉制取氯化氢气体。 2.3 工艺流程简述 2.3.1 工艺流程示意图 2.3.2 工艺流程简述 来自氢气车间的氢气与来自氯气车间的氯气在合成炉底部的燃烧器混合点火燃烧，温度可达到2000℃以上。合成炉夹套的冷却水将反应放出的热量带走，气体在合成炉顶部温度降为350℃左右，经石墨冷却器冷却至170℃左右，进入降膜吸收器，与来自尾气塔的稀酸进行并流吸收，降膜吸收器底部生成的酸的浓度可达35%左右，供解吸塔解吸用。未被吸收的气体进入尾气吸收塔，用来自解吸塔的稀酸吸收，生成的酸供降膜吸收器使用。由解吸塔脱出的氯化氢气体进入石墨冷却器进行冷却，至40℃，再进入盐水石墨冷却器，由冷冻盐水将氯化氢气体冷却至-12℃—-18℃，得到的干燥氯化氢气体送至下一工段。 2.4 物料衡算 2.4.1 生产能力及原料氯气与氢气量的计算 2.4.1.1 生产能力 年产10万吨氯碱，年产时间按8000h计算，则 氢氧化钠的流量为： 2.4.1.2 氯化氢的产量 盐水电解方程式为： 所以， 在合成HCL反应中，按 计算， 所以， ， 表2-1原料气组成 物质 氯气（mol%） 氢气（mol%） 纯度 97.16 97.45 含氢 0.34 97.45 含氮气 1.12 0.06 含二氧化碳 0.21 — 含水分 0.18 2.48 含氧气 0.99 0.01 进料温度(℃) 25 25 进料压力(MPa) 0.21 0.21 2.4.2 合成炉的物料衡算 2.4.2.1 进合成炉的各物质的量 原料氢气的量=纯氢气的摩尔量氢气的摩尔分数 原料氢气的量：156.250.9745=160.399kmol--s g——重力加速度，kgm2·s ——干填料因子，m-1 μL——液相粘度，cp ρg，ρL——气相、液相密度，kgm3 L，G——液相，气相流量，kgs 3.2.4.2塔径的计算 塔径的计算公式为 式中：VS——气体的体积流量，m3s u——空塔气速，ms 空塔气速等于泛点的0.5~0.8，这里取0.6，则 空塔气速u=0.6×3.68=2.21ms 所以， 圆整后D=1200mm 3.2.4.3塔高的计算 填料层高度的计算式为： NT——理论塔板数 HETP——填料的等板高度，m 根据Aspen模拟的结果，理论塔板数为15，查得50mm拉西环的等板高度为0.9m，所以，填料层的高度h=15×0.9=13.5m 取填料塔的封头高度为0.9m，支座为1.5m，所以，填料塔的塔高为 H=13.5+0.9+1.5=15.9m 3.2.5石墨换热器的计算及选型 3.2.5.1管外侧对流传热系数的计算 氯化氢气体的定性温度为(70+40)2=55℃，由文献[1]查得该温度下氯化氢的各物化性质数据见表3-6 表3-6 55℃下氯化氢气体的物化性质数据表 性质 粘度（cp） 导热系数（W m.℃） 比热容（kJkg﹒℃） 数据 0.015 0.075 0.803 拟选用GHA500-35（F）型号的换热器，该型号换热器的系列参数见表3-7 表3-7 GHA500-35（F）型号换热器的系列参数 外径mm 壁厚mm 换热管根数 换热面积m2 换热管有效长度m 32 5 109 35 4000 氯化氢的质量流量为 氯化氢单位面积的质量流率为 所以，雷诺数 ＞10000 用 来计算管外的传热系数 所以，将以上数据代入公式，可得： 3.2.5.2管内侧对流传热系数的计算 冷却水的定性温度为(27+32)2=29℃, 文献[1]查得该温度下冷却水的各物化性质数据见表3-8 表3-8 29℃下冷却水的物化性质数据表 性质 粘度（cp） 导热系数（W m.℃） 比热容（kJkg﹒℃） 数据 0.801 0.618 4.174 冷却水单位面积的质量流率为 所以，雷诺数 因为2300＜Re＜10000，所以可用Re＞10000公式计算，在乘以一校正值f 所以， 所以，总传热系数按下式计算： 其中，b=0.005m，Rso=3.439×10-4m2·℃W，Rsi=1.7197×10-4m2·℃W， 所以，K=143 Wm2·℃ 3.2.5.3石墨换热器换热面积的计算 石墨换热器换热面积的计算公式为： 式中，S——石墨换热器器的换热面积,m2 Q——传热速率，W Δtm——平均对数温差，℃ 由前面计算可得总传热系数K=143Wm2·℃。冷却水进口温度为27℃，出口 温度为31℃，氯化氢气体由70℃降至40℃。 高温侧流体温差： Δt1=70-31=39℃ 低温侧流体温差： Δt2=40-27=13℃ W 所以，石墨换热器的换热面积为 由以上计算可知，初选换热器的型号符合要求。 3.2.6盐水石墨冷却器的计算及选型 在盐水石墨冷却器中，用-25℃的冷冻盐水将氯化氢气体从40℃冷却至-12℃，冷冻盐水的出口温度为-16℃。本设计采用块孔式石墨冷却器，因为块孔式较列管式可使用的温度低。 石墨冷却器换热面积的计算公式为： 式中，S——石墨冷却器器的换热面积,m2 Q——传热速率，W Δtm——平均对数温差，℃ 总传热系数的工厂经验值为K=232.6Wm2·℃。 高温侧流体温差： Δt1=40-（-16）=56℃ 低温侧流体温差： Δt2=-12-（-25）=13℃ W 所以，石墨冷却器的换热面积为 实际的换热面积为算得的换热面积的1.1~1.2倍 所以， 根据以上计算，可选YKA-I-400 型的圆块孔式石墨换热器。 第4章 设备一览表 本设计的设备一览表如表4-1所示： 表4-1 设备一览表 序号 位号 名称 型号 数量 1 F101 二合一石墨合成炉 Φ3200×19000 1 2 E102 石墨换热器 GHA700-60(F) 1 3 T103 降膜吸收器 GX650-35 1 4 T104 解吸塔 Φ700×11400 1 5 T106 尾气吸收塔 Φ1200×15900 1 6 E105 解吸塔再沸器 GHA450-20(F) 1 7 E107 石墨换热器 GHA500-35(F) 1 8 E108 盐水石墨冷却器 YKA-I-400 1 9 P101 稀酸泵 IHJ80-65-125 1 10 P102 稀酸泵 IHJ80-65-125 1 第5章 车间设备布置 车间厂房布置是对整个车间各工段，各设备在车间厂区范围内，按照它们在生产生活中所起的作用进行合理的平面和立面布置。设备布置是根据生产流程情况及各种有关因素，把工艺设备在一定区域内进行排列。 设备布置首先要满足工艺流程和工艺条件的要求。要考虑设备及附属设备所占的位置、设备与设备之间或设备与建筑物的安全距离。设备的安全距离如表5-1所示。 表5-1 设备安全距离 序号 项目 净安全距离，m 1 泵与泵的间距 不小于0.7 2 泵与墙的间距 至少1.2 3 泵列与泵列的距离 不小于2.0 4 贮槽与贮槽的间距 0.4~0.6 5 换热器与换热器的间距 至少1.0 6 塔与塔的间距 1.0~2.0 7 离心机周围通道 不小于1.5 8 反应罐盖上传动装置离天花板的距离 不小于0.8 9 反应罐底部与人行通道的距离 不小于1.8~2.0 10 反应罐卸料口与离心机的距离 不小于1.0~1.5 11 起吊物品与设备最高点距离 不小于0.4 12 不常通行的地方，净高不小于 1.9 13 工艺设备与道路间距 不小于1.0 根据以上设计原则，本设计的车间设备布置如下： 本设计中合成炉和塔都是较高的大型设备，考虑将其放置在车间外，将泵P101AB，P102AB放在泵房内。将设备与泵房一字排开，放在厂区内。依次为：泵房、合成炉F101、解吸塔T104、解吸塔再沸器E105、尾气吸收塔T106。根据工艺路线，将降膜吸收器T03放在17米的操作台上。在降膜吸收器的左侧安装E102石墨换热器，降膜吸收器的右侧依次为换热器E107，盐水石墨冷却器E108。 第6章 自动控制 随着工业技术的不断发展，化工厂装置对自动化的要求越来越高。自控设计是流程图设计中的一个重要环节。化工生产过程中，任何单元设备对流程设计都有一定的要求，有着一定的共性。 按照工艺要求及自动控制的设计要求，本设计中的自动控制主要有：流量控制、温度控制、压力控制、温度显示、压力显示、液位控制。 流量控制：以二合一合成炉为例。反应器进料流量稳定不仅能保持物料平衡，而且还能保持反应所需的停留时间，避免由于流量变化而使反应物带入的热量和放出的热量发生变化，从而影响到反应温度的变化。因此，对应于进料流量控制是十分必要的。本设计的流量控制装在物料的进料线上，根据反应需要，调节阀门的大小，来调节进料流量的多少。 压力控制：以尾气吸收塔为例。在尾气吸收塔操作过程中，压力控制非常重要，它不仅会影响到产品的质量还关系到设备和生产的安全。本设计通过放空阀的开关来控制塔压。当塔压过大时，将放空管上的阀门打开来调节压力。 温度控制：以解吸塔再沸器为例。再沸器的温度调节阀一般装在热载体的管道上。对于蒸汽作热载体，调节阀一般装在进口蒸汽管上。本设计是将调节阀装在热介质道上，根据被加热介质的温度调节低压蒸汽的流量。温度低时，增加蒸汽的量，反之，减少蒸汽的量[7]。 第7章 安全和环境保护 7.1 安全 在化工企业中，安全是个非常重要的问题，无论是对人还是对设备。在工厂开车之前，要对员工进行安全教育，密切注意生产中各指标的变化，防止发生爆炸事故。 在本设计中，合成炉的压力较低，容易发生爆炸，一定要注意氢气与氯气及其他气体混合时的体积，不要超过气体爆炸的范围。另外，在本设计中，合成炉安装有防爆装置。如果炉内发生爆炸时，可以通过爆破口迅速将爆炸气体尽快地排出设备，这样就可以保证炉体的安全。 7.2 三废产生情况 本设计采用较先进的工艺技术，降膜吸收器、尾气吸收塔以及解吸塔产生 液体都循环作为吸收剂来使用。主要污染物来源于尾气吸收塔排放的废气，石墨合成炉和石墨冷却器产生的废液，无固体污染物产生。 7.3 三废处理情况 含有有毒有害的废气排出物，在排放之前，需要进行处理。气体污染物可通过吸收或者吸附来消除。可燃性气体可通过燃烧出去。在本设计中，尾气吸收塔排除的废气中含有二氧化碳、氢气、氮气、水，以及微量的氯化氢气体。由于废气含量较少，且对环境几乎无污染，可以直接排到大气中。 工厂产生的废液，如果对水质或者土壤有污染，在排放之前也需要进行处理。 在本设计中，石墨合成炉产生的废液量很少，对水质几乎没有影响，可以直接排放到下水道中。而在本设计中对氯化氢起干燥作用的盐水石墨冷却器，在冷却过程中，会有少量的氯化氢和水凝结到一起，以盐酸的形式分离出来。对于这部分产生的盐酸，可将其贮存到酸贮罐中，供下一工序利用，或包装出售。 第8章 公用工程 8.1 供水 用水种类随着水的用途可分为生产用水、生活用水和消防用水等。 (1) 水源来源的选择：水源分为地下水（浅层地下水、深层地下水、泉水等）及自来水，应根据具体情况，选择水质良好，水量充沛，水源卫生条件和周围环境良好，便于生产供水方便。 (2) 净水循环系统：通过冷却水的循环可用以节能。 (3) 排水系统：工业企业废水排放必须达到国家标准，这是每个企业必须考虑的问题，从已经实现达标排放的企业看，多数企业采取的是分散治理的办法，每个个工厂都要有一套污水处理设施，以保证所排废水达到国家规定的排入环境的标准。 本设计采用的生产用水是地下水和冷冻盐水。冷却水上水为27℃的自来水，冷冻盐水上水温度为-25℃。 8.2 供电 供电的重要性在化工生产中占着举足轻重的地位。 (1) 厂区的变配工程：变电工程就是电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所。为保证电能的质量以及设备的安全，在变电所中还需进行电压调整以及输配电线路和主要电工设备的保护。 (2) 车间的电力设计：车间配电的系统图、平面图以及车间电力的材料表等。 (3) 车间的照明设计：工厂的生产车间等场所照明用灯具应按环境条件、满足工作和生产条件来选择，并适当注意外形的美观，安装的方便和与建筑物的协调，以做到技术的经济合理。 (4) 电气的防爆：特别危险场所除了有触电危险性外，由于电器上的发热、火花和事故，还是有生产爆炸和火灾危险的环境。 因此，防爆电器设备的选用，应该根据场所的危险等级、设备种类、使用条件选择相应的措施。 本设计生产岗位采用混合照明，其它为正常照明，电源为380220V。 8.3 供暖 主要以蒸汽方式提供能量，是在比较低的环境温度下仍然能保持合适的工作条件的一种技术手段。 (1) 在冬天比较寒冷的时候采用集中取暖。 (2) 采暖的介质：对于建筑物的集中布置，应该采用热水取暖，以利于蒸汽和冷凝水的回收和利用，对于厂区内分散布置的建筑物，都可采用蒸汽和热水取暖，对于有爆炸性危险的气体的房间应该采用防爆性的暖风机。 在本设计中，将厂址选在江苏盐城市，冬季相对不算寒冷，采用蒸汽取暖。由于炸本设计中，氢气属于有爆炸性危险的气体，采用防爆性暖风机供暖。所以，在本设计中，采用蒸汽取暖与防爆性暖风机供暖相结合的供暖措施。 8.4 通风 为保证操作人员的正常环境的卫生条件，有毒气、有粉尘时，必须采取通风。用通风方法改善室内空气环境，就是在局部地点或整个车间把不符合卫生标准的污浊空气排至室外，把新鲜空气送入室内。在放散热、蒸汽或有害物质的建筑内，当不可能采用局部排风，或采用局部排后仍达不到卫生标准要求时，可采用全面通风。 在本设计中： (1)车间有害物质：氯化氢、氯气 (2)与空气混合发生爆炸的物质：氢气、氯气 (3)换风量的确定 生产岗位上换风为：21600m3h—86400m3h，换气次数：7次h (4)在生产车间中采用排烟通风装置使空气流通 参考文献 [1]国家医药管理局上海医药设计院.化工工艺设计手册.北京:化学工业出版社,1996.6 [2]许志远等.石墨制化工设备[M].北京:化学工业出版社,2002.10 [3]北京石化.氯碱工业理化常数手册[M].北京:化学工业出版社,1998 [4]夏清,陈常贵.化工原理[M].天津:天津大学出版社,2005.1 [5]张爱华.我国氯碱工业的现状和发展[J].石油化工技术经济，2004（200）:40 [6]熊洁羽,王国军,汪斌.石墨制合成炉气体出口温度得确定.中国井矿盐,2006,(37):15-17 [7]娄爱娟,吴志泉,吴叙美.化工设计[M].上海:华东理工大学出版社,2002.8 [8]贺匡国.化工容器及设备简明设计手册[M].北京:化学工业出版社,2002.4 [9]熊洁羽，王国军，汪斌.石墨制合成炉气体出口温度的确定[J].中国井矿盐，2006，（37）：15-18 [10] 熊洁羽,王国军,文颖频.PVC生产中钢制水夹套氯化氢合成炉的设计[J].中国井 矿盐,2004,（35）:30-35 [11]朱有庭,曲文海,于浦义.化工设备设计手册[M]. 北京:化学工业出版社,2004 [12]杨长龙.化工原理课程设计[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2009.8 致谢 通过这段时间的学习和研究，使我们对化工行业以及生产之前所做的一系列工作准备有了一个更深入的了解。这次毕业设计对于我们来说是一次很好的锻炼机会，培养了我独立思考问题的能力，同时也为我以后的就业做了一个铺垫。因此，此次毕业设计从开始到文章的完成，每一步对于我来说都是新的尝试与挑战，在这段期间，通过指导教师的题点，与同学之间的相互讨论和查阅有关资料的基础上进行了工艺选择、物料衡算、热量衡算、Aspenplus的模拟以及设备的计算及选型。最后，绘制了物料流程图、平立面布置图以及主要设备图，完成了该设计。 在设计的这一段时间里，我们学到了好多以前没有学过的东西，同时也对课本上的一些理论知识加深了了解，理论与实践相结合，让我们能够更好地运用学过的知识，对我们以后的工作和学习都有很大的帮助。同时，该设计的完成也离不开萧老师对我们的指导，在此，我们对老师表示感谢。我们将谨记老师的教导，将所学东西更好地运用到以后的学习和工作中。 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作 者 签 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 ​​​​​​​​​​​​ 指导教师签名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授权说明 本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 ​​​​​​​​​​​​ 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权　　 　 　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 指导教师评阅书 指导教师： 一、撰写（设计）过程 1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 指导教师： （签名） 单位： （盖章） 年 月 日 评阅教师评阅书 评阅教师评价： 一、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 评阅教师： （签名） 单位： （盖章） 年 月 日 教研室（或答辩小组）及教学系意见 教研室（或答辩小组）评价： 一、答辩过程 1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、学生答辩过程中的精神状态 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 评定成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 教研室主任（或答辩小组组长）： （签名） 年 月 日 教学系意见： 系主任： （签名） 年 月 日 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者（本人签名）： 年 月 日 学位论文出版授权书 本人及导师完全同意《中国博士学位论文全文数据库出版章程》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程》(以下简称“章程”)，愿意将本人的学位论文提交“中国学术期刊（光盘版）电子杂志社”在《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》中全文发表和以电子、网络形式公开出版，并同意编入CNKI《中国知识资源总库》，在《中国博硕士学位论文评价数据库》中使用和在互联网上传播，同意按“章程”规定享受相关权益。 论文密级： □公开 □保密（___年__月至__年__月）(保密的学位论文在解密后应遵守此) 作者签名：_______ 导师签名：_______ _______年_____月_____日 _______年_____月_____日 独 创 声 明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律后果由本人承担。   作者签名: 二〇一〇年九月二十日   毕业设计（论文）使用授权声明 本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。 本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。 （保密论文在解密后遵守此规定）   作者签名: 二〇一〇年九月二十日 致 谢 时间飞逝，大学的学习生活很快就要过去，在这四年的学习生活中，收获了很多，而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。 首先非常感谢学校开设这个课题，为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验，奠定了基础。本次毕业设计大概持续了半年，现在终于到结尾了。本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。经过这次毕业设计，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。这期间凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感谢。没有他们的帮助，我将无法顺利完成这次设计。 首先，我要特别感谢我的知道郭谦功老师对我的悉心指导，在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导，为我理清了设计思路和操作方法，并对我所做的课题提出了有效的改进方案。郭谦功老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象。从他身上，我学到了许多能受益终生的东西。再次对周巍老师表示衷心的感谢。 其次，我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求，感谢他们对我学习上和生活上的帮助，使我了解了许多专业知识和为人的道理，能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量。 另外，我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持，与他们一起学习、生活，让我在大学期间生活的很充实，给我留下了很多难忘的回忆。 最后，我要感谢我的父母对我的关系和理解，如果没有他们在我的学习生涯中的无私奉献和默默支持，我将无法顺利完成今天的学业。 四年的大学生活就快走入尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中是无尽的难舍与眷恋。从这里走出，对我的人生来说，将是踏上一个新的征程，要把所学的知识应用到实际工作中去。 回首四年，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。感谢老师四年来对我孜孜不倦的教诲，对我成长的关心和爱护。 学友情深，情同兄妹。四年的风风雨雨，我们一同走过，充满着关爱，给我留下了值得珍藏的最美好的记忆。 在我的十几年求学历程里，离不开父母的鼓励和支持，是他们辛勤的劳作，无私的付出，为我创造良好的学习条件，我才能顺利完成完成学业，感激他们一直以来对我的抚养与培育。 最后，我要特别感谢我的导师***老师、和研究生助教***老师。是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励，给了我很多解决问题的思路，在此表示衷心的感激。老师们认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。他无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢他耐心的辅导。在论文的撰写过程中老师们给予我很大的帮助，帮助解决了不少的难点，使得论文能够及时完成，这里一并表示真诚的感谢。 致 谢 这次论文的完成，不止是我自己的努力，同时也有老师的指导，同学的帮助，以及那些无私奉献的前辈，正所谓你知道的越多的时候你才发现你知道的越少，通过这次论文，我想我成长了很多，不只是磨练了我的知识厚度，也使我更加确定了我今后的目标：为今后的计算机事业奋斗。在此我要感谢我的指导老师——***老师，感谢您的指导，才让我有了今天这篇论文，您不仅是我的论文导师，也是我人生的导师，谢谢您！我还要感谢我的同学，四年的相处，虽然我未必记得住每分每秒，但是我记得每一个有你们的精彩瞬间，我相信通过大学的历练，我们都已经长大，变成一个有担当，有能力的新时代青年，感谢你们的陪伴，感谢有你们，这篇论文也有你们的功劳，我想毕业不是我们的相处的结束，它是我们更好相处的开头，祝福你们！我也要感谢父母，这是他们给我的，所有的一切；感谢母校，尽管您不以我为荣，但我一直会以我是一名农大人为荣。 通过这次毕业设计，我学习了很多新知识，也对很多以前的东西有了更深的记忆与理解。漫漫求学路，过程很快乐。我要感谢信息与管理科学学院的老师，我从他们那里学到了许多珍贵的知识和做人处事的道理，以及科学严谨的学术态度，令我受益良多。同时还要感谢学院给了我一个可以认真学习，天天向上的学习环境和机会。 即将结束*大学习生活，我感谢****大学提供了一次在农大接受教育的机会，感谢院校老师的无私教导。感谢各位老师审阅我的论文。 II _1398961183.unknown _1399134559.unknown _1399135492.unknown _1399464596.unknown _1399914350.dwg _1399317696.unknown _1399317710.unknown _1399317724.unknown _1399272282.dwg _1399317680.unknown _1399272169.dwg _1399134867.unknown _1399135025.unknown _1399135107.unknown _1399134739.unknown _1398964567.unknown _1398965260.unknown _1398966595.unknown _1399013562.unknown _1399134499.unknown _1399022129.dwg _1398966791.unknown _1398966928.unknown _1398967016.unknown _1398966728.unknown _1398965937.unknown _1398965989.unknown _1398965869.unknown _1398964706.unknown _1398964894.unknown _1398964604.unknown _1398963181.unknown _1398963851.unknown _1398963913.unknown _1398963477.unknown _1398962900.unknown _1398963050.unknown _1398962691.unknown _1242887776.bin _1397730054.unknown _1398950279.unknown _1398958506.unknown _1398766345.dwg _1398941872.unknown _1396706844.unknown _1397729982.unknown _1396707196.unknown _1242887849.bin _1242886707.bin _1242887601.bin _1242887685.bin _1242887479.bin _1242886255.bin _1242886551.bin _1242886037.bin