【正文】 壓縮，干燥、再充裝 4 至填有多 孔填料 [4]并含溶劑 (一般采用丙酮 )的鋼瓶內(nèi)，使乙炔氣體溶解于丙酮液體中，當使用時將乙炔氣體再從丙酮釋放出來。濕法乙炔發(fā)生則在環(huán)保方面有些欠缺。 新興乙炔化工生產(chǎn)方法與舊法的比較 新興的乙炔生產(chǎn)方法主要是天然氣部分氧化法和煤的等離子體法。乙炔化學性質(zhì)活潑，能與許多試劑發(fā)生加成反應。通過取代反應和加成反應，可生成一系列極有價值的產(chǎn)品。它被廣泛的用于照明、焊接、切割及各種火焰加工，能滿足科研、施工等特殊用戶的需要。設計的內(nèi)容包括主要反應和后續(xù)處理生產(chǎn)工藝流程及設備的設計和選型，主要設備包括乙炔發(fā)生器、換熱器、凈化塔、以及計量罐、各工序貯罐、接收罐、壓縮機等附加設備。 乙炔生產(chǎn)方法的選擇 …………………………………………………… 2 新興乙炔化工生產(chǎn)方法 ………………………………………………… 2 新興乙炔化工生產(chǎn)方法與舊法的比較 …………………………… 2 新興乙炔化工生產(chǎn)方法與舊法的風險評估 ……………………… 3 溶解乙炔的概念與由 來 ……………………………………………… 3 我國溶解乙炔的發(fā)展 ………………………………………………… 4 2. 原料及產(chǎn)品規(guī)格 …………………………………………………………………錯誤 ! 未 定 義 書 簽 。 Abstract …………………………………………………………………………錯誤 ! 未 定 義 書 簽 。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。 Key words……………………………………………………………………… 錯誤 ! 未 定 義 書 簽 。 電石 ………………………………………………………………… 錯誤 !未定 義 書 簽 。 關鍵詞： 換熱器；溶解乙炔氣體；乙炔發(fā)生器 50 Million Standard m3 Dissolved of Acetylene Process Design per Year Lai Zhiqiang (2020 year Student of Chemical Engineering and Technology Major,Hunan City University, Yiyang, Hunan, 413000, China) Abstrsct:In this paper, an annual output of 50 million standard m3 dissolved acetylene production tasks, process design for the entire production process,Major equipment includes acetylene generator, heat exchanger, purification tower, and the metering tank, the receptacle of each step, receiving tanks, pressors and other additional equipment. Key words: Heat exchanger。在當今迅猛發(fā)展的國民經(jīng)濟中占有及其重要的地位，是國家大力發(fā)展和推廣的一項新工藝。乙炔還可用以照明、焊接及切斷金屬（氧炔焰），也是制造乙醛、醋酸、苯、合成橡膠、合成纖維等的基本原料。在 20 世紀 60 年代前，乙炔是有機合成的最重要原 料，現(xiàn)仍為重要原料之一。 3 A 天然氣部分氧化法 （ 1）我國的天然氣儲量比較大，便于開采； （ 2）天然氣相對于其它的能源來說比較經(jīng)濟； （ 3）天然氣部分氧化法在工藝上存在一定的危險性； （ 4）天然氣部分氧化法在設備的投資成本上不經(jīng)濟； B 煤等離子體法 （ 1）煤在我國的存儲量比較大； （ 2）煤在相對于石油和其它的新興能源上有一定的價格優(yōu)勢； （ 3）煤在化工生產(chǎn)中產(chǎn)生的污染較為嚴重； （ 4）煤等離子體法是一種高技術的手段其可行性和穩(wěn)定性值得商榷； （ 5）煤等離子體法的設備投資成本不經(jīng)濟； C 干法和濕法制乙炔 （ 1）都是傳統(tǒng)的生產(chǎn)乙炔的方法； （ 2）干法乙炔是用略多與理論的水以霧態(tài)噴在電石粉上使之水解； （ 3）干法乙炔發(fā)生和濕法乙炔發(fā)生的化學原理是相同的； （ 4）濕法乙炔發(fā)生是塊狀電石投入發(fā)生器中（發(fā)生器中有水）使之水解； （ 5）干法制乙炔產(chǎn)生的污染物比濕法制乙炔的少； （ 6）干法制乙炔的成本略小于濕法制乙炔的成本； 新興乙炔化工生產(chǎn)方法與舊法的風險評估 通過比較和細致的觀察，加上對乙炔市場的考察，新興的兩種乙炔發(fā)生方法既天然氣部分氧化法和煤等離子體法，都有很大的局限性和經(jīng)濟成本問題。干法乙炔發(fā)生是對濕法乙炔發(fā)生的改進。 乙炔是叁健的不飽和的烴類化合物，其化學性質(zhì)活潑，具有爆炸性。乙炔在被工業(yè)生產(chǎn)大量應用時，它的來源主要依靠使用電石的發(fā)生裝置來供給。 起初人們研究把氣態(tài)乙炔像其它氣體一樣，壓縮到鋼瓶中進行了一系列運輸和使用試驗，但是由于高壓的氣態(tài)乙炔，給予很小的能量（例如當乙炔壓縮到15 大氣壓時只需要 10179。 為了將這種危險性大的氣體穩(wěn)定地貯存在鋼瓶中 ，直到 1896 年在法國發(fā)明了一種特殊的鋼瓶，在瓶中填滿一種多孔物質(zhì)，并在多孔物質(zhì)上浸潤丙酮作為溶劑，當乙炔被壓縮充入瓶中時，由于溶劑吸附在多孔物質(zhì)的毛細孔中，而高壓乙炔又被溶解在溶劑中，從而達到安全貯存、運輸和使用的目的。 1932 年上海中國煉氣廠從德國引進了技術和設備。 2020 年以來，隨著政府刺激內(nèi)需政策效應的逐漸顯現(xiàn)以及國際經(jīng)濟形勢的好轉(zhuǎn)，溶解乙炔下游行業(yè)進入新一輪景氣周期從而帶來溶解乙炔市場需求的膨脹，溶解乙炔行業(yè)的銷售回升明顯，供求關系得到改善，行業(yè)盈利能力穩(wěn)步提升。工業(yè)用電石純度約為 70%80%，雜質(zhì) 雜質(zhì) CaO 約占 24％，碳、硅、鐵、磷化鈣和硫化鈣等約占 6％。遇水激烈分解產(chǎn)生乙炔氣和氫氧化鈣，并 6 放出大量的熱。常溫下不會被硝酸氧化，用高錳酸鉀等強氧化劑氧化時生成二氧化碳、水、乙酸、甲酸等。 7 乙炔 乙炔簡介 乙炔又稱 電石 氣。在 15℃ 和 時，乙炔在丙酮中的溶解度為 237g/L，溶液是穩(wěn)定的。熔點（ ） ℃ ，沸點 84℃ ，相對密度 (82/4℃ )，折射率，折光率 （ 0℃ ），閃點（開杯） ℃ ，自燃點 305℃ 。 乙炔的化工產(chǎn)出指標 不同的化工企業(yè)對自己產(chǎn)出的乙炔的含量要求不同，我所在公司要求產(chǎn)出的乙炔含量必須 ≥，清凈以后的乙炔含量要 ≥。在發(fā)生器中，電石與水發(fā)生反應，生成乙炔氣和電石渣。為了安全生產(chǎn)，系統(tǒng)設有安全水封和逆水封。次氯酸鈉液自次氯酸鈉配制槽，先經(jīng)次氯酸鈉泵打入清凈 2 塔頂部，從清凈 2 塔底部流出，然后一部分自身循環(huán)，一部分經(jīng)清凈泵打入清凈 1 塔頂部，清凈 1 塔底部流出的次氯酸鈉液 自身循環(huán)，從第二 9 清凈塔頂部出來的乙炔氣進入中和塔，用氫氧化鈉液洗滌，中和掉從電石中帶入的二氧化碳和清凈時產(chǎn)生的酸性物質(zhì)。乙炔氣干燥后，送入氯乙烯裝置。 (2)年產(chǎn) 50 萬標 m3 換算成質(zhì)量及 。 （ 8） 充罐乙炔氣體量： 充罐乙炔量 =（充罐后瓶中） （充罐前瓶中） 乙炔最大充罐量可按下式計算： VG ? ? 式中： ＆ 填料孔隙率 % V鋼瓶實際容積 L Gmax乙炔限定充裝量 kg 由上式可得 ： Gmax = （ 9） 生產(chǎn)乙炔瓶總數(shù) ?年生產(chǎn)乙炔瓶總數(shù)： 75900（瓶） ?日生產(chǎn)乙炔瓶數(shù)： 253（瓶） （ 10）發(fā)生器的物料衡算： 電石投入量 M1= 熱量的散失 Q 累積 產(chǎn)生的乙炔 V1 電石渣 M2 產(chǎn)生的廢氣 V2 發(fā)生器 11 總物料： ∑m 入 =∑m 出 則： F=W+P M1=M2+V1+V2 （ 11）發(fā)生器的熱量衡算： 由于電石與水在發(fā)生器里是根據(jù)化學反應自發(fā)所產(chǎn)生的熱量，所以我們在這里就只能夠看其本身的熱量衡算了。 5. 溶解乙炔車間設備設計與選型 乙炔發(fā)生器的選型 乙炔發(fā)生器 [8]是用水分解電石，制取氣態(tài)乙炔的設備，是溶解乙炔生產(chǎn)裝置中的重要設備之一，乙炔發(fā)生器的性能好壞，將直接影響到成套設備的安全性能和企業(yè)的經(jīng)濟效益。全密封發(fā)生器采用電磁振蕩器 [10]把電石從貯料斗中均勻地振落到發(fā)生器內(nèi)，電磁振蕩器與貯氣柜連鎖控制，當發(fā)生器的發(fā)氣量過大時，電磁振蕩器會自動停止工作。 表 3 各種型號溶解乙炔設備技術參數(shù)表 根據(jù)物料衡算可知，平均每小時生產(chǎn)乙炔 ，所以選擇型號為 NRY80的乙炔發(fā)生器。 確定設計方案 兩流體溫度變化情況：熱流體是乙炔，進口溫度 oC，出口溫度 40oC；冷流體（循環(huán)水）進口溫度 30 oC，出口溫度 。 查相關資料取總傳熱系數(shù) ? ? ℃mW300?K 計算熱負荷 乙炔氣計算，即 kWTTCmQ p )40116()( 32111 ???????? 式中： m1——乙炔的流量 ， m3/h； CP1——乙炔的比熱 ， kJ/kg℃ ； T1——乙炔進口溫度 ， ℃ ； T2——乙炔出口溫度 ， ℃ ； 計算冷卻用水量 忽略熱損失，則水的用量為 )( )( 331222 ???????? TTC QmPkg/s= kg/h 式中： m2——水的質(zhì)量流量 ， kg/h； CP2——水的比熱 ， kJ/kg℃ ； T1——水進口溫度 ， ℃ ； T2——水出口溫度 ， ℃ ； 估算傳熱面積 15 0 7 2 86 1 0 0 100 5 9 5 831 ?? ???? mtK QAm2 式中： K——總傳熱系數(shù) ， W/(m2在此選取的無縫鋼管 Φ 192mm 作為換熱管。 各種排管方式簡圖見圖 1。弓形折流板又可以分為單弓形、雙弓形、三弓形。取弓形折流板圓 17 缺高度為殼體內(nèi)徑的 25% ，則切去的圓缺高度為 h=1000=250mm, 取h=250mm。 換熱器的機械設計計算 換熱流程設計 采用 1 殼程 2 管程的換熱器。 管子和傳熱面積 換熱管除要求具有足夠的強度外，當采用脹管法固定時，還要求管子有良好的塑性，避免因脹接而產(chǎn)生裂縫。其傳熱面積為： 5 1 2 50 ?? tLNdF ? m2 殼體 殼體材料除要滿足一定的強度外，由于制造過程中經(jīng)過卷板、沖壓和焊接，故要求材料有一定的塑性和可焊性，一般采用含碳量較低的 Q345R、 nR?16 等，現(xiàn)選用鋼。在此筒體的材料選擇 Q345R 設計溫度需用應力 ? ? 163?t? MPa， 鋼板負偏差 1= ， 腐蝕余量 2= 。 （ 3）壓力和應力計算 筒體的最大允許工作壓力 ? ?wp ? ? ? ? ?? ?????? eitew Dp ? ???MPa 筒體設計溫度下的計算應力 t? ? ? ? ? 0 ?? ????? e eiet Dp ? ??MPa ? ? ??? t MPa 校核 ? ?tt? ? ?? 所以滿足要求 。直邊段的作用是避免封頭和圓筒的連接焊縫處出現(xiàn)徑向曲率半徑突變，以改善焊縫的受力狀況。 圖 4 浮頭簡圖 布管限定圓直徑 LD ? ? ? ? 21 ?????????? bbbDD iL mm 浮頭法蘭和鉤圈的內(nèi)直徑 fiD ? ? ? ? mm95020521 0 002 1 ???????? nifi bbDD 24 浮頭法蘭和鉤圈的外直徑 feD mm1 0 8 080 ??? ife DD 外頭蓋內(nèi)直徑 D mm11001001000100 ????? iDD 浮動管板外徑 0D mm9 9 0521 0 0 02 10 ?????? bDD i 選擇所用參數(shù)，繪制如下表格。在不同的假定下，可得到各種不同計算方法各計算結(jié)果，在此采用 GB151 標準 [12]中管板計算方法來設計計算管板。 dA? 在布管區(qū)內(nèi)，因設置隔板槽和拉桿結(jié)構(gòu)的需要，而未能被換熱管支承的面積，mm。 26 取