【正文】 要設(shè)備的設(shè)計及部分設(shè)備的選型。 The process flow。 近年來，中國丙酮表觀需求量保持著高速增長，平均增長率達(dá)到 15%以上， 2020 年以后，隨著中國乃至全球經(jīng)濟(jì)進(jìn)入危機(jī)后的緩慢復(fù)蘇階段，終端下游需求不斷回升，加之下游雙酚 A行業(yè)進(jìn)入擴(kuò)能高峰期，成為丙酮下游行業(yè)需求增長亮點之一。裝置建設(shè)地點應(yīng)充分考慮原料供應(yīng)及附近市場需求，最好采用上下游配套方式，以降低生產(chǎn)成本，規(guī)避市場風(fēng)險。 中國采用異丙苯法的苯酚 /丙酮生產(chǎn)裝置應(yīng)提高單套裝置生產(chǎn)能力，降低生產(chǎn)成本，實現(xiàn)異丙苯 /苯酚 /丙酮 /雙酚 A一體化生產(chǎn)，繼續(xù)開發(fā)丙酮衍生物生產(chǎn)工藝，拓寬丙酮應(yīng)用領(lǐng)域。第二章主要介紹了丙酮的生產(chǎn)方案及使用異丙苯法生產(chǎn)丙酮的詳細(xì)工藝生產(chǎn)流程，使我們能夠?qū)Ξ惐椒ㄉa(chǎn)丙酮有了深刻清晰的認(rèn)識。與水、 乙醇 、 N,N二甲基甲酰胺 、 氯仿 、 乙醚 及大多數(shù)油類等均能互溶，能溶解油、 脂肪 、 樹脂 和 橡膠 等，也能溶解 醋酸纖維素 和 硝酸纖維素 ，是一種重要的 揮發(fā)性有機(jī)溶劑 。在 血液 和 尿液 中為重要檢測項目。最常見的用途是用作卸除 指甲油 的去光水，以及 油漆 的 稀釋劑 ；同時可作為有機(jī)溶劑，應(yīng)用于醫(yī)藥、 油漆 、 塑料 、 火藥 、 樹脂 、 橡膠 、 照相軟片 等行業(yè)。 設(shè)計任務(wù)的來源 由指導(dǎo)老師指定的課題 其他 消防措施 危險特性：其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物，遇明火、高熱極易燃燒爆炸。 有害燃燒產(chǎn)物：一氧化碳、二氧化碳。 滅火劑：抗溶性泡沫、 二氧化碳 、干粉、砂土。建議應(yīng)急處理人員戴自給正壓式呼吸器，穿防靜電工作服。也可以用大量水沖洗，洗水稀釋后放入廢水系統(tǒng)。 5 丙酮生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展 目前，世界上丙酮最主要的生產(chǎn)方法為異丙苯法，此外還有糧食發(fā)酵法、異丙醇脫氫法、丙烯直接氧化法（ wacker 法）、醋酸副產(chǎn)法以及乙炔水合法等。由于成本原因該法逐漸被異丙苯法所替代。其主要技術(shù)授權(quán)公司為 KBR 公司、日本三井化學(xué)公司和美國 UOP 公司。 6 第二章 丙酮的生產(chǎn)工藝流程 異丙 苯法生產(chǎn)丙酮的工藝及流程 本設(shè)計采用較為先進(jìn)的異丙苯法工藝主要是以新鮮苯和丙烯為原料，在 YSBH 分子篩催化劑作用下，通過烴化反應(yīng)生產(chǎn)異丙苯，再用空氣中的氧氣將異丙苯氧化為過氧化氫異丙苯 (CHP)，然后以硫酸作催化劑，將過氧化氫異丙苯分解生產(chǎn)苯酚和丙酮，經(jīng)精制得到酮產(chǎn)品 [6][7]。 （ 4）原料的純度：純度主要是影響催化劑的使用壽命及使用周期，要盡量提高原料的純度。 氧化反應(yīng)： +O2 （ 22） ，控制反應(yīng)溫度是為了控制反應(yīng)深度，反應(yīng)太深副產(chǎn)物會相應(yīng)增加，而在常溫下又不反應(yīng)，一般控制溫度為 30~35℃ 。 ，主要是要保證氧氣和異丙苯的純度。 80℃ 左右，保證分解液殘留的過氧化氫異丙苯在 %以下。 中和反應(yīng) 含有殘酸的分解液進(jìn)入 中和槽中，而中和槽連接有 PH 控制裝置，對其 PH進(jìn)行嚴(yán)格控制，并設(shè)有聯(lián)鎖保護(hù)，水洗分解液是通過 激泵在中和槽循環(huán)的，要求泵要有良好的抗腐蝕性能，泵被腐蝕后會發(fā)生泄漏或是噴濺產(chǎn)生對人體的傷害，所以要加強(qiáng)對泵的檢測和維修。其塔頂溫度控制在 54℃ 左右，壓力控制在 MPa 左右；塔底溫度控制在 75℃ 左右，壓力控制在 0. 101MPa 左右。 W=又由進(jìn)料口苯酚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 %，異丙苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 %，水的（含有 Na2SO4）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 %；可以推出： 表 種類 進(jìn)料流量（ kg/h） 出料流量（ kg/h） 釜液流量（ kg/h） 丙酮 苯酚 0 異丙苯 0 水 總計 分解釜的物料衡算： 按過氧化氫異丙苯（ CHP ）的分解率在 100% 計算， CHP 的進(jìn)料量為2=,則加入的硫酸質(zhì)量為 ,加入水的質(zhì)量為 。Fx , 39。Dx = ??， 39。 即 R==? = L=RV =V（ 1q） F= = kmol/h 塔板數(shù) 由上述數(shù)據(jù) 求得， 精餾段方程： 1??RRy x+ 1x?RD =+ 提鎦段方程： xWL FL ?? ?? qFqy WL W W??? qFx= 而平衡線 方程xxx )1(1y ????? ??由 x=,作圖使想 x＜ ,得 x=14,塔板進(jìn)料在 x=7。 各項計算如下： 1. 堰 長 取 W ?? Wh owLW hhl ?? ，選用平直堰， 堰上液層高度 : 32WhW lLE10 002. 84h ????????? （弗蘭西斯公式） (46)近似取 1E? ,則 精餾段： 0. 00 0 02 m0. 92 40. 00 0 69 4110002. 84h32ow ?????????? 0 .0 4 9 9 8 m0 .0 0 0 0 20 .0 5h W ??? 提餾段： 0. 00 0 02 m0. 92 40. 00 0 06 2110002. 84h32ow ?????????? 0 .0 4 9 9 8 m0 .0 0 0 0 20 .0 5h W ??? Wh 都在 ～ ，合理 Wd 和截面積 Af 由 ? ,查表得： Tf ? , ? 即： 2f ? ? 停留時間： 精餾段： 6 . 2 5 s3600 0 . 0 0 0 6 9 4 0 . 40 . 1 0 83600L H3600AθSTf ?? ???? 提餾段： 6 . 9 6 s3 6 0 00 . 0 0 0 6 2 0 . 40 . 0 5 6 73 6 0 0L H3 6 0 0 AθSTf ?? ???? 都大于 5 秒，故合理 。 2 提餾段： 由 前面 計算 可 知 ph =,按下式計算 ： 28 dh = 2swLlh???????= 2 ?????? ?= 板上液層高度 Lh =,得： 降液管內(nèi)液層高度： dH =++= 取 ? =,板間距為 , wh =,有 ? ? ?TwHh? =?(+)= 由此可見： dH ? ? ?TwHh? ，符合要求。 管徑計算： D=uF?v4 s， (410) 取 uF=， VS=D= ??? 查表取 580?? 采用直管回流管， D=uv4 Fs?， (411) 取 uF=,Vs=D= 04 00 08 ??? 查表取 ? 45 5 取 uv=，直管出料， Vv = m3/s D= 06 00 ??? 查表取 ? 60 5 取直管出氣，取出口管 Vs=uw=,則 D= ??? 查表取 545?? 35 筒體與封頭 為外壓容器，臨界壓力為 ,因為為長圓筒，穩(wěn)定安全系數(shù) m=3， 所用材質(zhì)為 16MnR,其彈性模量 Et= 103Mpa,則計算厚度 PmD 33 cr0 ??????? ，厚度附加量 C=2mm, 即選用 ?n 為 14mm厚度的 16MnR鋼板?；A(chǔ)環(huán)厚度，考慮到腐蝕余量，腐蝕余量取18mm，考慮到再沸器，群座高度取 3m，地角螺栓直徑取 30mm. 吊柱 對于較高的室外無框架的整體塔，在塔頂設(shè)置吊柱，對于補(bǔ)充和更換填料、安裝和拆卸內(nèi)件，既經(jīng)濟(jì)又方便的一項措施，一般取 15m以上的塔物設(shè)吊柱，本設(shè)計中高度大，因此設(shè)吊柱。 3. 生成的 CHP經(jīng)過提濃塔進(jìn)一步提濃除去異丙苯，達(dá)到 87%CHP；。 塔總體高度的設(shè)計 塔的頂部空間高度 塔頂部的空間高度是指塔頂?shù)谝粚铀P到塔頂封頭的直線距離，頂部空間高度為1500mm 塔的底部空間高度 塔的底部空間高度是指塔底最末一層塔盤到塔底封頭的直線距離，釜液停留時間取1500mm 36 塔立體高度的計算 ? ? 裙封TfbTd HHHSHHHS1NHH ??????????? ? ? 1 7 . 0 8 m30 . 6 80 . 6211 . 50 . 421261 . 5 ???????????? 37 結(jié)論 本設(shè)計 采用異丙苯法工藝生產(chǎn)丙酮，異丙苯法生產(chǎn)丙酮以石油化工產(chǎn)品中的苯和丙烯為原料進(jìn)行合成設(shè)計。由于群座內(nèi)徑 800mm,故群座壁厚取 16mm。 bA —— 板上液流面積， 2m ； FC —— 泛點負(fù)荷系數(shù)， 取 。 取閥孔動能因子 11F0? 精餾段： 孔速 8 . 7 2 m / s1 . 5 911ρFuV1001 ??? 每層塔板上的浮閥數(shù)目為 ? ? 838 2 . 0 38 . 7 20 . 0 3 90 . 7 8 5 2 . 1 1ud4π VN 20220 S ?????? 提餾段： 25 孔速 1 1 . 6 0 m / s0 . 911ρFu V2020 ??? 每層塔板上的浮閥數(shù)目為 ? ? 767 5 . 0 81 1 . 6 00 . 0 3 90 . 7 8 5 1 . 0 4ud4πVN20220S ?????? 因為精提餾段塔徑 D都為 米，且精提餾段浮閥孔數(shù)目相差不大 故取 83N? 個（理論） 取邊緣區(qū)寬度： ? 破沫區(qū)寬度： 0 .1 7 3 6 m0 .1 2 4 DW d ?? 計算塔板上的鼓泡區(qū)面積，即： ?????? ???? Rxa r c s inR180πxRx2A 2220 (47) 其中 0 . 6 5 m0 . 0 521 . 4W2DRC ????? ? ? ? ? 0 . 4 5 6 4 m0 . 0 70 . 1 7 3 621 . 4WW2DxSd ??????? 22220 0 . 8 3 m0 . 6 50 . 4 5 6 4a r c s i n0 . 4 51 8 0π0 . 4 5 6 40 . 6 50 . 4 5 6 42A ??????? ???? ? 浮閥排列方式采用等腰三角形叉排，取同一個橫排的 孔 心距 75mmt? 則排間距 t? 有： 0 . 1 3 m0 . 0 7 583 0 . 8 3tNAt 0 ?????? 考慮到采用分塊式塔 板，且各塊的支撐與銜接也要占去一部分鼓泡面積，故取65mmt ?? ，按 75mmt ? ， 65mmt ?? ，以等腰三角形叉排方式作圖（叉排法， 相鄰浮閥容易吹動液層，鼓泡均勻，常被采用 ），排得閥孔數(shù) 80 個。 取 實際全塔效率 ? ， 所以有： 120. 56ENN TTP精 ???,即為 12 塊 140. 507ENN TTP 提 ???,即為 14塊 全塔實際塔板數(shù)： 261412NNN P 提P 精P ????? 塊 塔徑 精餾段的汽液相體積流速為 [15][18]： /s2. 1 1m1. 5 936 00 44 . 9826 8. 5 236 00 ρVMV 3V1V1S1 ????? /s0 . 0 0 0 6 9 4 m1 2 3 1 . 6 43 6 0 0 2 0 . 6 21 4 9 . 1 83 6 0 0 ρLML 3L1L1S1 ?? ??? 由 VVLm a x ρ ρρCu ?? (45) 0 . 0 11 . 5 91 2 3 1 . 6 42 . 1 10 . 0 0 0 6 9 4ρρVL2121V1L1S1S1 ?????????????????? 取板間距 ? ，板上液層的高度 ? ，則 0 .3 50 .0 50 .4 0hH LT ???? 查史密斯關(guān)聯(lián)圖可知： ? 0 . 0 8 8206 2 . 6 60 . 0 720σCC 0 .20 .2L120 ???????????????