【正文】 能完成這次設(shè)計工作，離不開四年來各位老師們對我們進(jìn)行的不倦教誨，武文杰老師、呂樹祥老師、陳曉婷老師、鄧宇老師、郭麗梅老師、衣守志老師和王強(qiáng)老師，感謝你們四年來的諄諄教誨。最后對生產(chǎn)車間的布置以及廠區(qū)的布置進(jìn)行了規(guī)劃。本設(shè)計中，主干道寬為8m，單獨(dú)鋪設(shè)的人行道寬為2m。設(shè)計一個上下操作平臺的樓梯。按照J(rèn)B/T 471471592標(biāo)準(zhǔn)，選擇如下列管換熱器初選固定板式換熱器規(guī)格尺寸如下：外殼直徑D219mm 管排方式——正三角形排列管程流通面積S 公稱壓力P 管數(shù)n 33 管程數(shù)1管長L 管尺寸 φ19（不銹鋼管）中心距 25mm 公稱面積S m2換熱器的實(shí)際傳熱面積符合設(shè)計要求 第四章 車間和廠區(qū)布置第一節(jié) 車間布置一、 車間布置在本設(shè)計中，生產(chǎn)線在車間中整體呈U字形分布，加料裝置在車間左前方，反應(yīng)釜和水洗蒸餾釜在車間后面，冷凝器和臨時儲罐在車間右前方。s，可視為中有機(jī)物。 Pas重有機(jī)物μ＞1mPas重有機(jī)物μ＞1mPa(m鹽酸吸收塔塔徑為D=，可以采用球形封頭，球形封頭半徑R=D/2=。m2空隙率e/m3吸收放熱水升溫 ΔT=℃，深井泵水吸收T0=15℃，吸收后水溫T=15+=50℃。二、 蒸餾時加熱功率設(shè)計蒸餾時，采用新型電阻絲加熱方式加熱，電阻絲加熱均勻，且加熱功率容易控制。單批加料時，加料時是常壓操作。三溴苯酚加料時先要融化。（二） 三氯氧磷計量泵設(shè)計由于氧磷在操作中每是滴加操作，需要時間較長，因此每個反應(yīng)釜對應(yīng)一個計量泵，及六個計量泵。（二） 反應(yīng)釜核算設(shè)計中，操作壓力，設(shè)計壓力：，取，液體靜壓： ；計算壓力： ；設(shè)計溫度：140℃ ；焊縫系數(shù)： ＝（雙面對接焊，100%無損探傷）；許用應(yīng)力：根據(jù)材料0Cr18Ni10Ti、設(shè)計溫度140℃，由文獻(xiàn)[1]286頁表14 4知＝137Mp；鋼板負(fù)偏差C1：C1＝（GB665496）腐蝕裕量C2：C2＝（雙面腐蝕）。一年中需要通入和產(chǎn)出的各物質(zhì)的質(zhì)量如表31。反應(yīng)在負(fù)壓條件下進(jìn)行時，需要真空泵和緩沖罐。反應(yīng)時加料質(zhì)量比比見表23；表23 加料時物料質(zhì)量比名稱質(zhì)量比物質(zhì)的量比相對分子量三溴苯酚三氯氧磷11三氯化鋁二 甲 苯二、 工藝流程設(shè)計本設(shè)計中的反應(yīng)，反應(yīng)時間24小時，適宜在間歇反應(yīng)釜中進(jìn)行。兩個取代基的定位效應(yīng)不一致時，第三個取代基進(jìn)入的位置主要由定位效應(yīng)強(qiáng)的取代基所決定，兩個取代基屬于不同類型時，第三個取代基進(jìn)入位置一般由鄰位定位基決定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表22。維持溫度在100℃兩小時，然后逐漸升溫到140℃，維持溫度在140℃，兩小時后，加入濃硫酸，維持溫度在140℃兩小時。鹵磷同時使用的阻燃效果單獨(dú)使用其中任一種的阻燃效果都好，這種效應(yīng)通常稱為協(xié)同效應(yīng)[2]。主要用途：用于阻燃劑、增塑劑。如德國 clariant公司開發(fā)了兩種以次膦酸鹽為基的阻燃劑，牌號為 exolitop1311和exolitop1312m1，工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)于2004年底開始。多溴二苯醚等傳統(tǒng)溴系阻燃劑市場的萎縮，為溴化環(huán)氧樹脂、十溴二苯乙烷等環(huán)境友好型溴系阻燃劑產(chǎn)品提供了市場空間。二、鹵系阻燃劑市場分析無鹵阻燃劑：無鹵、低煙、低毒的環(huán)保阻燃劑一直是人們追求的目標(biāo)，近年來全球一些阻燃劑供應(yīng)和應(yīng)用商對阻燃無鹵化表現(xiàn)出較高熱情，對無鹵阻燃劑及阻燃材料的開發(fā)也投入了很大的力量。但是，面對我國每年20萬噸的生產(chǎn)力，不僅心生疑問，20萬噸的阻燃劑大部分的“何去何從”呢?答案其實(shí)很簡單，目前我國生產(chǎn)量雖然很大，但是大部分的消費(fèi)于國外，用于進(jìn)出口。我國阻燃劑已發(fā)展成為僅次于增塑劑的第二大高分子材料改性添加劑，目前的生產(chǎn)能力20萬噸/年左右，年生產(chǎn)量在15萬17萬噸之間，年消費(fèi)量20萬噸左右。磷酸酐在受熱分解時還可以形成了類似玻璃狀的熔融物，這種熔融物能覆蓋在可燃物表面，隔絕可燃物與氧氣的接觸，達(dá)到阻燃目的。無機(jī)阻燃劑是使用比較多的一類阻燃劑，它的主要成分是無機(jī)物，主要有氫氧化鎂、氫氧化鋁、磷酸二銨、磷酸一銨、氯化銨、硼酸等。阻燃劑的阻燃效果按照FClBrI的順序增加。該類的阻燃劑通常是金屬碳酸鹽或能釋放氮?dú)獾幕衔铩?Tribromophenol。根據(jù)最新實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，設(shè)計出新型生產(chǎn)工藝流程，用二甲苯做溶劑，以路易斯酸作催化劑，使三溴苯酚和三氯氧磷在140℃下反應(yīng)。本設(shè)計通過物料衡算和能量衡算，對主要反應(yīng)設(shè)備、分離和換熱設(shè)備進(jìn)行了設(shè)備選型設(shè)計。阻燃劑阻燃的機(jī)理可以分為的化學(xué)和物理方法，不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)決定了不同的阻燃機(jī)理。此類阻燃劑多為磷酸化合物，在聚合物燃燒時，它們能分解產(chǎn)生磷酸并發(fā)生膨脹。因?yàn)樗鼈兒邢鄬^低的碳溴鍵鍵能，此類化合物能在200至300℃分解。在氮系阻燃劑中，含氮的化合物和可燃物作用，交鏈成炭，降低可燃物的溫度，同時還能產(chǎn)生不燃?xì)怏w，起到稀釋可燃物表面氧氣的作用。在阻燃劑類型中，添加型阻燃劑占主導(dǎo)地位，使用的范圍比較廣，約占阻燃劑的85%，反應(yīng)型阻燃劑僅占15%。環(huán)保問題是助劑開發(fā)和應(yīng)用商關(guān)注的焦點(diǎn)，所以國內(nèi)外一直在調(diào)整阻燃劑的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，加大高效環(huán)保型阻燃劑的開發(fā)。阻燃劑按有效元素分類，可分為磷系、氯系、溴系和銻基、鋁基、硼基阻燃劑等。環(huán)保阻燃劑二：溴系阻燃劑溴系阻燃劑的生產(chǎn)和使用已有30多年的歷史，目前生產(chǎn)的溴系阻燃劑約有70多種，其中最重要的是十溴二苯醚(dbdpo)、四溴雙酚a(tbbpa)和六溴環(huán)十二烷(hbcd)等。主要產(chǎn)品品種包括二溴辛戊二醇(dbnpg)、二溴辛戊二醇磷酸酯以及二溴辛戊二醇磷酸酯氰胺鹽類等。[9]三、 三（2,4,6三溴苯基）磷酸酯介紹本設(shè)計中生產(chǎn)的三（2,4,6三溴苯基）磷酸酯是一種新型阻燃劑。[8]三（2，4，6三溴苯基）磷酸酯能發(fā)揮溴和磷的協(xié)作阻燃作用。反應(yīng)時，反應(yīng)優(yōu)先生成一酯，生成二酯、三酯時，空間位阻變大，需要較高的活化能，因此需要逐漸升溫，實(shí)驗(yàn)證明升溫到140℃以上時有較好反應(yīng)效果。通過實(shí)驗(yàn)，用二氯乙烷、四氯乙烷、丙苯、二甲苯為溶劑做反應(yīng)，二甲苯的反應(yīng)效果最佳，最終選擇用二甲苯做溶劑。X（鹵素）在苯取代中變現(xiàn)為拉電子基，會使苯環(huán)鈍化（間位鈍化效果強(qiáng)于鄰位鈍化效果），顧也為鄰對位取代基。實(shí)際加料的物質(zhì)的量比為1:，過少時反應(yīng)時間較長，過多時反應(yīng)時間不會縮短，加入的三氯化鋁的質(zhì)量比應(yīng)為1:。二甲苯每次加入帶入的也液體量是一定的，可設(shè)計計量罐加料。帶控制點(diǎn)的工藝流程圖見附圖一。由于反應(yīng)環(huán)境在強(qiáng)酸條件下進(jìn)行，反應(yīng)釜材質(zhì)為搪瓷。應(yīng)設(shè)計三氯氧磷臨時儲罐。氧磷為強(qiáng)腐蝕性原料，應(yīng)選用耐腐蝕的材質(zhì)，使用溫度25℃加氧磷時流量為22L/h。根據(jù)物料體積，選臥式儲罐：公稱容積16m3，實(shí)際容積16m3，筒體直徑2200mm，長度3400mm。水洗過程中，加入的水的量為物料的體積的1/2，單批處理量體積為，水洗時有攪拌過程。處理的氯化氫氣體流量也能基本保持恒定。蒸餾物料有一定的腐蝕性，由表知吸收塔形式應(yīng)（設(shè)計2139）選擇填料塔。由計算知 （三）鹽酸吸收塔填料高度填料高度計算公式又知道，G= ，則，帶入數(shù)據(jù)得代入數(shù)據(jù)，計算得填料高度為。cm3比熱容c/kcal當(dāng)基本表38 總傳熱系數(shù)范圍殼程（管間）管程總傳熱系數(shù)/[W/（m3s有機(jī)物μ＞1mPas重有機(jī)物μ＞1mPa在定性溫度下，分別查取管程和殼程流體(冷卻水和煤油)的有關(guān)物性數(shù)據(jù)，如下：二級冷器中物料在T=90 ℃ p=:平均密度 定壓比熱容 平均熱導(dǎo)率 平均粘度 平均氣化潛熱導(dǎo)熱油在115℃下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)p251密度定壓比熱容 熱導(dǎo)率 粘度（二）熱量衡算蒸餾時間兩小時,單批蒸餾時，處理量為m1=，m2=，熱負(fù)荷需要水的流量（三）流體平均溫差 逆流溫差 由R和P查圖……得溫度校正系數(shù)為，所以校正后的溫度為又因，故可選用單殼程的列管式換熱器。在逆流時：殼程式冷水，二甲苯計量罐，三溴苯酚熔融罐，冷凝器等設(shè)備需要向反應(yīng)釜或儲罐輸送物料，故應(yīng)將二甲苯計量罐，三溴苯酚熔融罐，冷凝器等設(shè)備設(shè)置在二層。氧磷倉庫一定的危險性，需要較寬的綠化帶作隔離。符合表41的要求。生產(chǎn)車間中工藝流程整體呈U形分布，充分節(jié)約了生產(chǎn)空間；車間中反應(yīng)釜、蒸餾釜、加料裝置、儲罐等按生產(chǎn)要求高低錯落分布，在滿足生產(chǎn)的要求的同時，優(yōu)化了車間設(shè)計。謝謝！附錄一、工藝流程圖二、車間平面圖（一層）三、車間平面圖（二層）三、廠區(qū)平面圖。在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，將工藝流程設(shè)計為反應(yīng)和蒸餾兩個過程，同時還設(shè)計了實(shí)驗(yàn)室沒有的鹽酸吸收裝置。廠區(qū)設(shè)有廠內(nèi)公路、廠內(nèi)人行路。生活區(qū)供員工休息和生活實(shí)用，設(shè)在整個廠區(qū)的西北方，符合我國北方多西北風(fēng)的特點(diǎn)，較少工廠對生活區(qū)的影響。根據(jù)生產(chǎn)要求及設(shè)備尺寸，將車間設(shè)為兩層。在定性溫度下，分別查取管程和殼程流體(冷卻水和煤油)的有關(guān)物性數(shù)據(jù)，如下：二甲苯在T=90 ℃ p=:密度 定壓比熱容 熱導(dǎo)率 粘度 氣化潛熱查圖得圖32 二甲苯蒸發(fā)潛熱與溫度關(guān)系循環(huán)冷卻水在35℃下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)[5]密度定壓比熱容 熱導(dǎo)率 粘度（二）熱量衡算蒸餾時間兩小時,單批蒸餾時，處理量為m=，熱負(fù)荷需要水的流量（三）流體平均溫差 逆流溫差 由R和P查圖……得溫度校正系數(shù)為，所以校正后的溫度為又