【正文】 畢 業(yè) 設(shè) 計系 別： 化學(xué)工程技術(shù)系 課題名稱： 年產(chǎn)1500噸聚乙二醇（400）工藝設(shè)計 班 級： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 年 月 日1總論 4 4 4 4 5 5 5 5 6 62工藝計算 7 7 7： 7 7 7 7： 7 8 8 8 8 9 9 9 9 10 10 11 1電、氣、汽規(guī)格（數(shù)據(jù)來自任務(wù)說明書） 11 12 143設(shè)備選型說明及計算 16 16 17 18 19 19 204泵的選型及計算 20 20 20 21 215設(shè)備布置 22 22 生產(chǎn)控制分析 23 236三廢處理及環(huán)境保護(hù) 24 24。 25 27 28參考文獻(xiàn) 30致謝 311總論 主要原料：單體環(huán)氧乙烷 引發(fā)劑一縮乙二醇 催化劑氫氧化鈉 中和劑冰醋酸 脫色劑雙氧水生產(chǎn)的原理：該車間的反應(yīng)采用溶液聚合的方法，使單體花樣乙烷和引發(fā)劑一縮乙二醇在催化劑氫氧化鈉的催化下在間歇反應(yīng)釜中進(jìn)行聚合反應(yīng)，制得粗糙的聚乙二醇400，再通過中和劑冰醋酸除掉里面的鈉離子，通過脫色劑雙氧水脫掉粗糙產(chǎn)品的外色，最后通過過濾，得到符合要求的聚乙二醇400聚乙二醇（400）產(chǎn)品應(yīng)符合下表給出的要求。序號指標(biāo)名稱規(guī) 格國標(biāo)、部標(biāo)或企標(biāo)備 注1外觀無色至淡黃色粘稠液體2平均分子量370～46035%水溶液～外觀與性狀無色氣體熔點沸點相對密度（水=1）相對蒸汽密度（空氣=1）分子式分子量飽和蒸汽壓（KgPa)(20℃)燃燒熱臨界溫度臨界壓力閃點17,8(0℃)引燃溫度429爆炸極限3100溶解性易溶于水，多數(shù)的有機(jī)溶液主要用途制造乙二醇，表面活性劑，洗滌劑，樹脂等 規(guī)格：在此聚合反應(yīng)中，環(huán)氧乙烷充當(dāng)單體的角色，環(huán)氧乙烷的純度：≧98% ，醛的含量≦% ， 水的含量≦%外觀與性狀白色不透明固體，易潮解熔點相對密度（水=1）沸點（℃）1390分子式分子量主要成分工業(yè)品一級指標(biāo)溶解性易溶于水，乙醇，甘油，不溶于丙酮主要用途用于肥皂工業(yè)石油精煉，人造絲，染色，制革，農(nóng)藥 說明臨界壓力，爆炸極限，閃點，臨界溫度等的一些物化數(shù)據(jù)，在這里沒有意義，所以沒有寫出規(guī)格：氫氧化鈉為催化劑，純度要求100%的固體氫氧化鈉主要成分：含量: 一級≥％。 二級≥％。外觀與性狀：無色透明液體，有刺激性酸臭。熔點(℃)：沸點(℃)：相對密度(水=1)：相對蒸氣密度(空氣=1)：飽和蒸氣壓(kPa)：(20℃))燃燒熱(kJ/mol)：臨界溫度(℃)：臨界壓力(MPa)：閃點(℃)：39引燃溫度(℃)：463爆炸上限%(V/V)：17爆炸下限%(V/V)：4規(guī)格：試劑 由于PEG400為液體、它具有與各種溶劑的廣泛相容性，是很好的溶劑和增溶劑，被廣泛用于液體制劑。當(dāng)植物油不是合作活性物配料載體時，PEG400則是首選材料。這主要是由于PEG400穩(wěn)定、不易變質(zhì)，含有PEG400的針劑被加熱到150攝氏度時是很安全、很穩(wěn)定的。針劑、滴眼液等液體制劑，此外PEG400的廣泛的粘度范圍、吸濕性使其在軟膠囊的制作中應(yīng)用也很廣。根據(jù)老師給的原料，最終確定乙二醇與一縮乙二醇反應(yīng)制聚乙二醇。從自由基反應(yīng)，陰離子反應(yīng)，陰離子反應(yīng)，陽離子反應(yīng)，配位聚合等反應(yīng)機(jī)理中挑選出選用了陽離子反應(yīng)。原料中的單體，引發(fā)劑，容積，催化劑，甚至一些后處理階段的除雜劑老師已經(jīng)在任務(wù)說明書中給定，只要了解這些物質(zhì)，確定的“身份”，給她定位在聚合反應(yīng)中充當(dāng)什么角色即可。此聚合反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理Cat.P、THOHCH2CH2OCH2CH2OH + 7 C2H4O H[OCH2CH2]9OH化學(xué)反應(yīng)條件的確定： 催化劑：為氫氧化鈉 操作溫度：為150~180℃ 操作壓力： 原料配比：大約為1:3 操作周期：反應(yīng)時間為6~8h，但是由于批量比較低，選擇一天一批料，其余的時間可以為下批料做準(zhǔn)備。 原料轉(zhuǎn)化率：99% 選擇性：99% 三廢處理：在此工藝中三廢主要包括廢液、廢氣和廢渣。廢液為汽化器的底部有部分從底部排污，廢渣 主要是過濾器中未通過的固體雜質(zhì)須定時清理，廢氣是通過真空泵抽出去的水蒸汽和過量環(huán)氧乙烷等等。 環(huán)境保護(hù)：對于三廢不能直接排放，應(yīng)該在安全處理過后才能排放。例如，廢氣更不能直接放空，應(yīng)該設(shè)置一水封。 安全生產(chǎn)：主要是根據(jù)環(huán)氧乙烷的物性知易燃易爆，不穩(wěn)定，應(yīng)設(shè)置安全閥與阻火器，而且對于該聚合反應(yīng)的要求較高，不能含有雜質(zhì)、氣體等等，因此應(yīng)該先用氮氣置換空氣，而且反應(yīng)釜應(yīng)密閉，同時設(shè)置安全閥、阻火器、防爆膜等等。由于環(huán)氧乙烷配到空氣及容易爆炸，因此，在通原料之前需用氮氣置換掉，整個系統(tǒng)中的空氣；真空泵P0102和P0103將反應(yīng)釜中抽真空，V0102一縮乙二醇，通入反應(yīng)釜中R0101。V0101環(huán)氧乙烷儲槽中原料通過P0101輸送到E0101與E0102加熱到125℃。反應(yīng)完成后，輸送到X0102過濾器，然后，輸送到產(chǎn)品槽V0105。最后，輸送到V0106和V0107。 2工藝計算年產(chǎn)1500噸聚乙二醇400.：全年生產(chǎn)時間為250天（或全年生產(chǎn)時間為6000小時），連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)組織為四班三倒。序號名 稱規(guī) 格國標(biāo)、部標(biāo)或企標(biāo)備 注1環(huán)氧乙烷≥98%購買含醛≤%含水≤%2一縮乙二醇≥95%購買3氫氧化鈉試劑級購買4冰醋酸試劑級購買5雙氧水30%（工業(yè)級）購買聚乙二醇（400）產(chǎn)品應(yīng)符合下表給出的要求。序號指標(biāo)名稱規(guī) 格國標(biāo)、部標(biāo)或企標(biāo)備 注1外觀無色至淡黃色粘稠液體1外觀無色至淡黃色粘稠液體2平均分子量370～46035%水溶液～ 思想：運用反推法計算需要物料的量。：反 應(yīng) 釜環(huán)氧乙烷（純度99%） 聚乙二醇（%）一縮乙二醇（純度95%） 環(huán)氧乙烷（剩余1%未反應(yīng)）氫氧化鈉（純度100%） 低聚物（環(huán)氧乙烷反應(yīng)1%）冰醋酸（純度100%） 醋酸鈉 水 Cat.P、T HOHCH2CH2OCH2CH2OH + 7 C2H4O H[OCH2CH2]9OH 106 308 414 通過物料衡算，求出生產(chǎn)1500噸 %的聚乙二醇400 需要多少原料，比如：環(huán)氧乙烷，一縮乙二醇，氫氧化鈉 冰醋酸 由于此反應(yīng)幾乎完全反應(yīng)，則沒有循環(huán)量以及循環(huán)量組成等的計算了。說明：這里按一批料計算原料環(huán)氧乙烷的組成：純度大于98% 即 C2H4O≥98% 含雜質(zhì) %的醛 其余 進(jìn)入反應(yīng)器的一縮乙二醇組成： 純度大于95% 其余的為水 催化劑氫氧化鈉的純度為100%中和酸的冰醋酸的初度也為100%轉(zhuǎn)化率=反應(yīng)掉的原料量/原料量=99%選擇性=生成目的產(chǎn)物的原料量/反應(yīng)掉的原料量=99%單程收率=轉(zhuǎn)化率*選擇性=*=98%由于是間歇反應(yīng) 以Kg/批 為計算基準(zhǔn)年產(chǎn)1500噸聚乙二醇400，全年生產(chǎn)時間250天，或者全年生產(chǎn)時間為6000小時。（來源 任務(wù)說明書）且