【正文】 酚核的烷基化反應(yīng)，或苯酚核對(duì)共扼三烯的 親核取代反應(yīng)，酚輕基未參加反應(yīng)，酚核取代 (或共扼三烯加成 )位置為酚輕基的對(duì)位或鄰位，可按Markownikoff39。T O + T O ( T O ) 。 H 2 C O C O ( C H 2 ) 7 C H C H 2 CHC H C H ( C H 2 ) 4 C H 3H C O C H 2 O ( C H 2 ) 7 C H C H 2 CHC H C H ( C H 2 ) 4 C H 3H 2 C O C O ( C H 2 ) 7 C H C H 2 CHC H C H ( C H 2 ) 4 C H 3O HO H O HO H O HO H （ IV） O HC H 2 OC H 2 O HR+RO H （ V） ( T O ) + n + M ( T O ) n( T O )n+ M H M H （ 催 化 劑 再 生 ） 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 配方的選擇 查文獻(xiàn) [7]， 我們采用如下的實(shí)例 ： 將苯酚 100公斤，桐油 40 公斤， 50%的對(duì)甲苯磺酸水溶液 公斤，加入帶有攪拌器，溫度計(jì)及回流冷凝器的反應(yīng)釜內(nèi)，在攪拌中升溫至 100~110℃ ，反應(yīng)180 分鐘 ，冷卻至 室溫 ，加入與對(duì)甲苯磺酸等當(dāng)量的堿水溶液中和。 RO HOO H O HRO HC H 2 O HORO HC H 2 O H （ VI） 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 工藝流程 工藝流程簡(jiǎn)圖參考附圖 3 苯酚 桐油 催化劑（對(duì)甲苯磺酸） 攪拌反應(yīng)釜 攪拌反應(yīng)釜 甲醛 催化劑（氫氧化鈉） 鹽酸 堿水溶液 真空脫水 無水乙醇 桐油改性熱固性酚醛樹脂 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 3 第一反應(yīng)釜的設(shè)計(jì) 苯 酚 （ A ） 1 0 0 千 克桐 油 （ B ） 4 0 千 克5 0 % 對(duì) 甲 苯 磺 酸 水（ C ） 溶 液 0 . 4 千 克反 應(yīng) 時(shí) 間 3 0 ~ 5 6 分 鐘反 應(yīng) 溫 度 9 0 ~ 1 0 0 ℃反 應(yīng) 器桐 油 改 性 苯 酚 一生產(chǎn)周期 生產(chǎn)能力 除 去大修、小修，年工作 10 個(gè)月，每月以 30 天計(jì)，一年有 300 個(gè)工作日。 采用一套生產(chǎn)設(shè)備，建造 2 個(gè)反應(yīng)釜，一個(gè)生產(chǎn)桐油改性苯酚，一個(gè)生產(chǎn)桐油改性熱固性酚醛樹脂 ，一臺(tái)真空泵。所以使用下面的熱量衡算方程： Q1＋ Q2＋ Q3=Q4＋ Q5 式中： Q1—— 物料帶入的熱量 Q2—— 反應(yīng)放出的熱量 Q3—— 反應(yīng)釜吸收的熱量，反應(yīng)釜用天然氣加熱 Q4—— 產(chǎn)物 反應(yīng)物 吸熱 Q5—— 損失熱量，一般為 5% 常 溫 下 物 料 帶 入 熱 量 1 0Q? ， 桐 油 的 比 熱 容 選 用 油 酸 的 比 熱 容1 65 J m ol K? ， 苯酚 100℃ 的比熱容2 21 2. 5pC J m ol K?， 桐油改性苯酚的比熱容 以苯酚的比熱容計(jì)算，即3 65 4. 2pC J m ol K?。=Q 6 6116 347=1584KJ/mol 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 在配方中加入反應(yīng)釜中時(shí)，反應(yīng) 吸熱 為 2=Q 1584= 查得天然氣的摩爾燃燒焓為 H= kcal/mol， 為 綜上 ， 5 4 1 23( ) / 5 ( 284 48. 4 689 19. 84) / 5 260 2 02mQ Q Q QN m olHHV N V L m?? ?? ? ? ?? ? ? ? 第一 反應(yīng)釜的機(jī)械設(shè)計(jì) 反應(yīng)釜的體積計(jì)算 由反應(yīng)釜內(nèi)物料衡算的結(jié)果計(jì)算盛裝物料的容積（ 0V ），查得原料的密度數(shù)據(jù)，桐油密度為 925 3kgm ；苯酚密度為 1071 3kgm ， 所以 0V =40/925+100/1071= 3m 根據(jù) V0=V 確定筒體內(nèi)徑 一般由工藝條件 給定容積、筒體內(nèi)徑 iD 按式估算： 3 4i VD i?? m （ 32） 式中 ： V —— 工藝條件給定容積， 3m i —— 長(zhǎng)徑比， iiHi D? 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 當(dāng)反應(yīng)釜容積 V 小時(shí)，為使筒體內(nèi)徑 iD 不致太小，以便在頂蓋上容易布置接管和傳動(dòng)裝置，通常 i 取最小值。為此筒體使用碳素鋼時(shí)的最下厚度 min? （不包括腐蝕裕量）： min? =3mm ， 取鋼板負(fù)偏差 C1=，腐蝕欲量 C2=1mm n? =3+1+= ， 圓整后取 n? =5mm 。 校核 根據(jù) 資料取直邊高度為 h0=25mm，且曲面 高 度 1 150h mm? 。 封頭法蘭 的選取 根據(jù) DN=600mm， p=，查 表 311[12]得應(yīng)選 凹凸密封面 甲型平焊法蘭 。 法蘭標(biāo)記為：法蘭 AT JB/T47012021 。 螺母材料 ： 35 支座的選取 本反應(yīng)釜為立式容器，且反應(yīng)釜底部放料， 由設(shè)計(jì)工藝數(shù)據(jù) 查表 3312[12 擬采用耳式 A1型支座。 筒體水壓試驗(yàn)壓力由 PT=P＋ =， PT=,P=，取二者中大值，為方便壓力表讀數(shù)，取 PT=。 密封面結(jié)構(gòu)尺寸參考表 3411[12]。 補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸參考表 361[12]及圖 361[12]。 液面高度為416mm。 軸的計(jì)算與材料選擇 選擇攪拌軸的材料為 不銹鋼 ，查得其許用扭應(yīng)力為 [r]=12～ 20MPa，計(jì)算系數(shù)A=135～ 160，則攪拌軸的直徑為 ： 1 3 1 3( ) ( 1 3 5 ~ 1 6 0 ) (0 . 6 7 3 8 9 . 0 3 ) 5 6 . 8 ~ 6 7 . 3d A p n m m? ? ? ? （ 39） 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 式中 p—— 攪拌功率 n—— 攪拌器轉(zhuǎn)速 圓整后取考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度的削 弱和物料對(duì)軸的腐蝕，可以選取攪拌軸的直徑： d=70mm 攪拌軸直徑參考表 172[16] 接管 進(jìn)料管 進(jìn)料管 采用 φ 50mm 無縫鋼管 .管的一端切成 45176。 壓出管 壓出管采用可拆的壓出管 φ 50mm ，將它套入罐體的固定接口管 φ38mm 內(nèi)并用一非標(biāo)準(zhǔn)法蘭固定在接口管法蘭上。 放空管 放空管采用 φ 32mm 無縫鋼管，管法蘭為： RF Q235B。所以使用下面的熱量衡算方程： Q1＋ Q3= Q3＋ Q4 式中： Q1—— 反應(yīng)放出的熱量 Q2—— 反應(yīng)釜吸收的熱量，反應(yīng)釜用天然氣加熱 Q3—— 產(chǎn)物 和反應(yīng)物 吸熱 Q4—— 損失熱量，一般為 5% 常溫下物料帶入熱量 ,每 1kg 水汽化所吸收的熱量約為 ，即 =132418KJ， 桐油改性苯酚的比熱容 以苯酚的比熱容計(jì)算，即1 6 5 4 .2pC J m o l K??， 甲醛的比熱容為2 1 2 0 .5pC J m o l K??。 第二 反應(yīng)釜的 機(jī)械 設(shè)計(jì) 反應(yīng)釜的體積計(jì)算 桐油改性苯酚的密度按桐油與苯酚的混合液的密度計(jì)算為 ： 31025 kg m? ? 在第一步反應(yīng)中生成水的質(zhì)量為 ： 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 1 2 6 1 .0 6 1 8 4 6 9 9 .0 8m g g? ? ? 在第二步反應(yīng)中加入的水的物質(zhì)的量為 ： 2 1 0 0 1 0 0 0 0 .6 3 6 3m g k g? ? ? ? 苯酚密度為 ： 1071 3kgm 甲醛密度為 ： 815 3kgm 桐油密度為 ： 925 3kgm 桐油改性苯酚的物質(zhì)的量為 1329， 則 ， 加入第二反應(yīng)釜的物料的總體積為 ： 30 63 4. 7 45 .8 13 29 2. 29 87 3 80 2. 74 94 37 00 10 25 10 00 92 5 10 00 10 71 10 00 81 5Vm? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ?。 筒體厚度的計(jì)算 一般由筒體的內(nèi)徑，工藝給定的壓力筒體的厚度 ? 按式估算： 12[ ]d i cP D P? ? ???（ ） (44) 其中 Pd—— 圓筒的設(shè)計(jì)壓力， MPa。 ? —— 焊接接頭系數(shù)， ? ≤1，考慮到 苯酚 對(duì)鐵有腐蝕 作 用，擬采用局 部無損檢測(cè)，雙面焊對(duì)接接頭 。 查表 EH12[12\]的公稱直徑為 700mm，厚度為 5mm 時(shí)需用外壓為 ，符合設(shè)計(jì)工藝。 封頭法蘭 的選取 根據(jù) DN=700mm， p=，查 表 311[12]得應(yīng)選 凹凸密封面 甲型平焊法蘭 。 法蘭標(biāo)記為：法蘭 AT JB/T47012021 墊片的選 取 查表得擬采用突（凹凸）面密封面，墊片形式為耐油墊，墊片材料為耐油橡膠石棉板 ,尺寸參考表 3231[12],結(jié)構(gòu)參考圖 3230[12]。 結(jié)構(gòu)參考圖 3316[12],尺寸參考表 339[12]。 手孔 、 視鏡 、補(bǔ)強(qiáng)圈 手孔 根據(jù)釜體的設(shè)計(jì)溫度、最高工作壓力、材質(zhì)、介質(zhì)及使用要求等條件，選用平蓋平焊法蘭手孔 （ JB58979）， 手 孔公稱直徑選 DN=150mm，密封面采用 A 型密封面。 結(jié)構(gòu)參考圖 351[12],尺寸參考表 352[12]，質(zhì)量參考表 352[12]得： kg? 。 攪拌設(shè)備的計(jì)算 電動(dòng)機(jī)功率 因?yàn)榉磻?yīng)物的粘度不大，且反應(yīng)釜的內(nèi)徑為 700mm ，選擇六 葉平直葉渦輪攪拌器。伸入釜體少許。 壓出管 壓出管采用可拆的壓出管 φ 50mm ，將它套入罐體的固定接口管 φ38mm 內(nèi)并用一非標(biāo)準(zhǔn)法蘭固定在接口管法蘭上。 補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸參考表 361[12]及圖 361[12]。 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 對(duì)廢氣、廢水與廢渣的控制和治理，必須從生產(chǎn)的源頭上控制和預(yù)防，從產(chǎn)品的開發(fā)、工程設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的等方面統(tǒng)籌考慮。大氣環(huán)境保護(hù)研究主要針對(duì)人為源所產(chǎn)生的污染物。 （ 3） 按污染源的空間分布方式可分為點(diǎn)污染源、線污染源和面污染源。 （ 2）對(duì)植物的危害 空氣污染對(duì)植物的影響表現(xiàn)為以下三種情況：在高濃度下產(chǎn)生急性危害、使植物的葉表面產(chǎn)生傷斑或直接枯萎脫落；在低濃度長(zhǎng)期影響下產(chǎn)生慢性危害，使植物葉片腿綠；在低濃度長(zhǎng)期影響下產(chǎn)生不可見危害，使植物外表不出現(xiàn)受害癥狀，但生理機(jī)能卻受到了影響、造成植物產(chǎn)量下降，品質(zhì)變壞。 在桐油改性熱固性酚醛樹脂的生產(chǎn)過程中主要是苯酚和甲醛的蒸汽污染，由于苯酚和甲醛是原料，可回收利用，故可采用吸收法吸收。 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 圖 61 吸收法吸收流程 [13] （ 3）對(duì)氣候的影響 人類在生產(chǎn)和生活活動(dòng)中向大氣排放污染物的數(shù)量逐年增加，使得大氣污染日益嚴(yán)重，對(duì)全球氣候產(chǎn)生巨大的影響。 廢氣中主要污染物的特征和危害 ： （ 1）對(duì)人體健康的危 害 空氣污染物侵入人體主要有三條途徑：呼吸道吸入；消化道吞入（隨水食物）和皮膚接觸。 （ 1） 按污染物影響范圍可分為局部污染物、區(qū)域性污染源和全球性污染源。 廢氣處理 空氣污染物的來源可分為：自然源和人為源兩類。S 1 ( 0. 27 l n 0. 54 3 ) 1. 05 ( 0. 27 l n 0. 54 3 ) 1. 05 [ ] 25 .2 5vvp p pk p p p? ? ?? ? ??? (52) 2 0. 66 ( 20 )1 1. 06 127