【正文】 19800 Ⅱ.對 T101 進行物料衡算要求本精餾塔的釜殘液中二氯甲烷的量不高于 6%，塔頂餾出液中二氯甲烷的回收濾為 98%。通過熱量衡算可確定傳熱設備的熱負荷，以此為設計傳熱型設備的形式、尺寸、傳熱面積等并為反應器、結晶器、塔式設備、輸送設備、壓縮系統(tǒng)、分離及各種儀表等提供參數(shù)，以確定單位產(chǎn)品的能量消耗指標；同時也為非工藝專業(yè)(熱工、電、給水、冷暖)設計停工設計條件做準備。()= (5)：衡算結果表 23 物料衡算一覽表（1）年產(chǎn) 10 萬噸聚碳酸酯化工廠設計 11原料 消耗定額(Kg/t)轉(zhuǎn)化率(%)單程收率(%)日凈耗量(Kg/d)原料年凈耗量(t/a)損失率(%)廠內(nèi)年儲量(t/a)年訂貨量(t/a)光氣 98 95 163406 5 二氯甲烷 98 95 5 雙酚A 98 95 5 NaOH 98 95 5 (6)：合成聚碳酸酯生產(chǎn)流程圖(7)：確定衡算范圍,并進行深入計算： ①： 雙酚 A 鈉鹽合成釜： 每小時進料量為： 雙酚 A： 氫氧化鈉： Kg/h 苯酚： Kg/h 亞硫酸氫鈉： Kg/h 水： Kg/h每小時出料量為： 雙酚 A 鈉鹽： Kg/h 氫氧化鈉： Kg/h 苯酚： Kg/h 亞硫酸鈉： Kg/h 水： Kg/h合計： 每小時進料量為： Kg/h每小時出料量為： Kg/h ②：光氣釜：每小時進料量為：雙酚 A 鈉鹽： 光氣： 二氯甲烷： Kg/h苯酚： Kg/h陜西科技大學畢業(yè)設計說明書 12亞硫酸鈉： Kg/h氫氧化鈉： 水： Kg/h每小時出料量為：二氯甲烷： 光氣： Kg/h亞硫酸鈉： 氫氧化鈉： Kg/h簡聚體： Kg/h氯化鈉： Kg/h苯酰氯。()=又原料廠外運輸損失率為 5%,則 DDS 皮革鞣劑工廠的原料年外購量光氣： 247。1000Kg/t300d/a= 原料廠內(nèi)貯存運輸損失率為 5%,則聚碳酸酯工廠的原料年入廠量：光氣： 247。300d/a=334t/d(3)：由已知消耗定額(以每噸產(chǎn)品計)消耗定額是指生產(chǎn)每噸合格產(chǎn)品需要的原料?輔料及試劑等的消耗量?陜西科技大學畢業(yè)設計說明書 10表 22 消耗定額光氣 二氯甲烷 雙酚 A 氫氧化鈉 水 9202Kg/1t(4)：原料日凈耗量：光氣： 334t/d=163406Kg/d 二氯甲烷： 334t/d=雙酚 A： 334t/d=氫氧化鈉： 334t/d= 原料年凈耗量：光氣： 163406Kg/d247。二氯甲烷和丙酮變成蒸汽有釜頂進入換熱器(H104)中，冷卻至溫度 20℃，進入精餾塔(T101)中，塔頂出二氯甲烷，塔底出丙酮。反應完畢后加入甲酸中和反應液中的堿液，測 pH 為 3 左右方可，然后進行水洗，直至水洗液中沒有氯離子為止。通入氮氣，將反應液壓入油水分離器(V105)，氫氧化鈉、亞硫酸鈉、氯化鈉水溶液由油水分離器頂部出去，再進入反應釜(R106)中，其中加入氯化鋇，攪拌反應半小時，生成沉淀亞硫酸鋇，將反應液通入板式壓濾機進行過濾。(2)光氣反應將來自光氣站的光氣通過穩(wěn)壓罐(V101)和緩沖罐(V102)進入冷卻器(H102)冷卻到 5℃然后與來自二氯甲烷儲罐的溫度為 5℃的二氯甲烷混合進入光氣反應釜。務求工藝流程的簡潔高效，而必不可少的設備要設計地能夠經(jīng)受不良環(huán)境的考驗。界面縮聚光氣法工藝是將雙酚 A 和燒堿溶液配制成雙酚 A 鈉鹽，同時加入酚，然后送入光氣反應器內(nèi)。其中光氣法生產(chǎn)工藝約占總生產(chǎn)能力的 90%。然后分離含有聚合物的有機相和水相，對有機相進行洗滌、干燥，最后成粒就得聚碳酸酯成品。它是以苯酚原料，經(jīng)過光氣法反應生成碳酸二苯酯，然后再鹵化鋰等催化劑和添加存在下和雙酚 A 進行酯交換反應，生成低聚物，在進一步縮聚得到聚碳酸酯。 工藝流程選擇分析與研究目前，聚碳酸酯的生產(chǎn)方法主要有溶液光氣法、酯交換法、界面縮聚光氣法和非光氣法。(2)可靠性所設計的工藝流程必須可靠即經(jīng)過實驗室、工業(yè)小試、中試，證明技術是成熟的，生產(chǎn)安全可靠，才可以設計選用。從哲學角度來說，工藝流程設計是定性分析工作階段，物料衡算是定量計算階段。2 工藝設計 工藝流程設計 工藝流程設計的重要性(1)工藝流程設計是工藝設計的基礎。二級車間的存衣室，便服、工作服可同室存放。 勞動安全衛(wèi)生工業(yè)衛(wèi)生包括防塵防毒、防暑降溫、防寒防濕、防噪音、振動控制等，對于一般化工廠有一定的規(guī)定。同時我們將嚴格執(zhí)行國家有關對化工企業(yè)環(huán)保的標準：(1)地面水環(huán)境質(zhì)量標準GB383888；(2)環(huán)境空氣質(zhì)量標準GB309596；(3)城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準GB309693；(4)工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標準GB1234890；(5)車間空氣中有害物質(zhì)的最高允許濃度；(6)居民區(qū)大氣中有害物質(zhì)的最高允許濃度；(7)污水綜合排放標準GB897896；(8)鍋爐大氣污染物排放標準GB1327191；(9)大氣污染物綜合排放標準GB162971996。建筑系數(shù)一般為 25%～40%，場地利用系數(shù)一般為 50%～60%，這是總平面設計的主要技術經(jīng)濟指標。預計到 2022 年，世界聚碳酸酯的需求量將達到億噸，其中計算機、光盤等信息產(chǎn)業(yè)方面的增長最快。 汽車約占13%,詳見下表13 全球聚碳酸酯消費表用途 北美/萬t 西歐/萬t 日本/萬t 亞洲其他/萬t其他/萬t 合計/萬t 比例%汽車 13電子電器 19片材 19光學介質(zhì) 24其他 25合計 100北美的汽車產(chǎn)業(yè)所消費的聚碳酸酯遠高于西歐、日本及其它地區(qū), 約占全球汽車領域消費量的38 %。一些大的生產(chǎn)廠商可提供幾十個品級、上百個牌號產(chǎn)品。2022 年也會出現(xiàn)一些新的貿(mào)易動向，中國與東南亞國家聯(lián)盟(ASEAN)成員國之間的自由貿(mào)易協(xié)定(FTA)將實施，按照新的法則，雙酚 A(BPA)從 ASEAN 出口將執(zhí)行零關稅。鑒于終端用戶減少購買量，亞洲地區(qū)一些雙酚 A(BPA)生產(chǎn)商紛紛降低開工率，以減少這種高成本材料不斷增多的庫存。截至 2022 年 12 月，雙酚 A(BPA)價格與當年 7 月相比、下降了近 40%。對我國聚碳酸酯生產(chǎn)企業(yè)來講，加快技術進步已刻不容緩。我國在聚碳酸酯研發(fā)上雖起步較早，先后有不少企業(yè)進行研發(fā)生產(chǎn)，但由于工藝技術落后、生產(chǎn)裝置規(guī)模較小、產(chǎn)能低、產(chǎn)品質(zhì)量差，目前僅剩一家企業(yè)維持生產(chǎn)，國內(nèi)市場所需的聚碳酸酯不得不大量依賴進口。目前僅有芳香族聚碳酸酯獲的了工業(yè)化生產(chǎn)。其中由于脂肪族和脂肪族－芳香族聚碳酸酯的機械性能較低，從而限制了其在工程塑料方面的應用。聚碳酸酯的應用開發(fā)是向高復合、高功能、專用化、系列化方向發(fā)展，目前已推出了光盤、汽車、辦公設備、箱體、包裝、醫(yī)藥、照明、薄膜等多種產(chǎn)品各自專用的品級牌號。中國聚碳酸酯的產(chǎn)能僅為 26 萬噸，而且絕大部分為合資或獨資企業(yè)，對外依存度非常高。隨著雙酚 A(BPA)現(xiàn)貨的急劇下滑，該工業(yè)處于不景氣狀態(tài)。雙酚 A(BPA)發(fā)展在 2022 年也受到一些陜西科技大學畢業(yè)設計說明書 2負面的影響，來自與雙酚 A(BPA)接觸的健康危害的爭論，已促使一些國家如加拿大在食品容器應用中禁用這種化學品。另外貿(mào)易商和終端用戶的調(diào)查指出，如果需求繼續(xù)疲軟，則對雙酚 A(BPA)價格的支撐會很小。各品級又可進一步細分為更多的具體牌號。 其次是電子/電氣和建材, 各占19%。在未來的一段時間內(nèi)，聚碳酸酯的需求量將持續(xù)增長，亞太、拉丁美洲將是增長最快的地區(qū)。現(xiàn)代化提高產(chǎn)品的科技含量；(4)一輕化工業(yè)產(chǎn)品批量小、品種多的特點，努力做到“一錢多用，一錢多能” ，是本廠具有較強的市場適應力； (5)盡可能創(chuàng)造良好的勞動條件，以利于勞動工人的身心健康；(6)大多數(shù)廠房，特別是主要生產(chǎn)車間的布置，應考慮到日照方位和主導風向，保證自然通風，廠前區(qū)和防污染的車間放在上風向，產(chǎn)生粉塵、煙、熱等的車間及易燃庫布置在下風向；(7)近期建設和遠期發(fā)展相結合，主要生產(chǎn)車間留有適當?shù)陌l(fā)展余地，輕化工工廠變化較快，綜合利用較廣，加工深度較深，大多數(shù)工藝流程更新快，這要求在設計實現(xiàn)留有較大的預留地，以滿足工廠發(fā)展變化的需要；(8)為保證平面圖具有建筑藝術性，廠房形狀要規(guī)則簡單，使道路徑直，廠房中心線保持垂直或平行；(9)采取各種措施，提高建筑系數(shù)和場地利用稀疏。對污染源、廢水、廢氣、廢渣、噪音粉塵煙等的具體防止和處理方法主要依據(jù)《環(huán)境保護法》及相應的可行性研究、環(huán)保報告和初審意見來確定，同時加強對員工環(huán)保意識的教育，對表現(xiàn)比較好者給予物質(zhì)上面的獎勵，引領其他員工向他們學習。局部派出的有害氣體應凈化回收后再向大氣排放。(二)更衣室：一級車間的存衣室，便服、工作服應分別存放。年產(chǎn) 10 萬噸聚碳酸酯化工廠設計 5易沾染經(jīng)皮膚吸收的有毒氣體的車間，設置洗衣房。(2)工藝流程設計是物料衡算、設備選型的基礎。兩方面同等重要，缺一不可。所以，結合實際，選擇自己易于掌握和改進的技術要方便、實用。陜西科技大學畢業(yè)設計說明書 6(2)酯交換法酯交換法又稱傳統(tǒng)熔融工藝，其實也是一種間接光氣法工藝。加入二氯甲烷，通光氣進行光氣化反應，反應完成后將反應液送到縮聚反應器內(nèi)，加入三乙胺和燒堿溶液，進行縮聚反應。綜上所述，非光氣法工藝是一種全封閉、無副產(chǎn)物、污染少、符合環(huán)境要求的綠色工藝，已經(jīng)由外國公司研究成功，但是由于國內(nèi)仍在研究發(fā)展中，工藝不成熟，本設計不采用，而界面縮聚光氣法工藝成熟，反映在常溫常壓下進行，對設備要求不高，產(chǎn)品質(zhì)量好，尤其是截止 2022 年底，全世界聚碳酸酯總生產(chǎn)能力接近 ／a 。主要工藝采取界面光氣法進行聚碳酸酯的合成。在設計過程中盡可能多的省去了不必要的繁冗過程。攪拌反應一小時，由釜底出料進入儲罐,然后由泵打入冷卻器(H103)冷卻到10℃，再送入攪拌反應釜 (R102)中。反應完全，將多余的光氣通入緩沖罐(V102)中。(3)縮聚反應陜西科技大學畢業(yè)設計說明書 8將來自水油分離器(R103)的有機相在堿性條件下，三甲基芐基作為催化劑，進行縮聚反應，反應時間為一小時，控溫在 25℃。由真空過濾器分離出的有機相通入儲罐中，通過泵打到蒸餾釜(R105)中進行蒸餾，蒸餾時間一小時，控溫在 60℃。某個設備的局部等 d：確定衡算基準： 根據(jù)題目要求它可以是單位質(zhì)量單位時間等e：列出輸入輸出物料平衡表：2)：物料衡算過程(1)：收集數(shù)據(jù)表 21 原料性質(zhì)原料名稱 密度 (Kg/m3)摩爾質(zhì)量(g/mol)沸點(℃) 含量(%)比熱容J/(mol.℃)光氣 1381 99 99 二氯甲烷 1336 85 40 98 雙酚 A 1150 228 98 氫氧化鈉 40 1390 7 (2)：確定單位時間內(nèi)物流量：