【正文】 3 氣瓶充裝前、后檢查操作規(guī)程 ………………………………………… 43 氣瓶充裝前檢查操作規(guī)程 ………………………………… 43 氣瓶充裝后復(fù)檢操作規(guī)程 ……………………………………… 44 12. 事故應(yīng)急處理操作規(guī)程 ……………………………………………………… 44 一般性事故 ……………………… …………………………………… 44 重大事故應(yīng)急救援處理操作規(guī)程 …………………………………… 44 13. 環(huán)境保護(hù) ……………………………………………………………………… 47 執(zhí)行的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及排放標(biāo)準(zhǔn) ………………………………… 47 噪聲處理方案 ………………………………………………………… 47 三廢處理 …………………………………………………………… 47 綠化 ………………………………………………………………… 47 其它環(huán)保措施 ………………………………………………………… 48 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………… 49 致謝 ……………………………………………………………………………… 50 附錄 ……………………………………………………………………………… 52 1 年產(chǎn) 50 萬(wàn)標(biāo) m3 溶解乙炔工藝設(shè)計(jì) 賴志強(qiáng) （湖南城市學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè) 2020 屆學(xué)生，益 陽(yáng)， 413000） 摘 要： 本文針對(duì)年產(chǎn) 50 萬(wàn) 標(biāo) m3 溶解乙炔生產(chǎn)任務(wù)，進(jìn)行整個(gè)生產(chǎn)流程的工藝設(shè)計(jì)。一定條件下乙炔聚合生成苯，甲苯，二甲苯，萘，蒽，苯乙烯，茚等芳烴。 乙炔生產(chǎn)方法的選擇 乙炔的化工生產(chǎn)方法主要有以下幾種： （ 1） 干法制乙炔 [2] （ 2） 濕法制乙炔 [3] （ 3） 天然氣部分氧化法 （ 4） 煤等離子體法 新興乙炔化工生產(chǎn)方法 由于國(guó)際能源的緊張，當(dāng)今比較流行新興的乙炔化工生產(chǎn)方法有天然氣部分氧化法和煤等離子體法。所以我選擇干法乙炔發(fā)生作為我這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。小型的乙炔發(fā)生裝置安全性能差，易發(fā)生爆炸事故，使 用不方便。因此溶解乙炔的發(fā)展離不開(kāi)乙炔瓶，所以溶解乙炔的發(fā)展史，也可以說(shuō)是乙炔瓶的發(fā)展史。 2. 原料及產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)格 電石 電石化學(xué)名稱為碳化鈣，分子式為 CaC2，外觀為灰色、棕黃色、黑色或褐色塊狀固體，是有機(jī)合成化學(xué)工業(yè)的基本 原料，利用電石為原料可以合成一系列的有機(jī)化合物，為工業(yè)，農(nóng)業(yè)，醫(yī)藥提供原料。工業(yè)品密度，熔點(diǎn) 2300℃ ，能導(dǎo)電，純度越高，導(dǎo)電越容易?；瘜W(xué)式 C2H2分子結(jié)構(gòu)： C 原子以 sp 雜化軌道成鍵、分子為直線形的非極性分子。乙炔分子量 氣體比重 （ kg/m3）， 火焰溫度 3150℃ ，熱值 12800（千卡 /m3），純乙炔在空氣中燃燒 2100 度左右，在氧氣中燃燒可達(dá) 3600 度。電石渣漿從發(fā)生器溢流管不斷排出，濃渣漿和矽鐵等雜質(zhì)從發(fā)生器底部間隙排出。乙炔氣先通過(guò)換熱器和除霧器脫除大部分水，再進(jìn)入分子篩干燥器進(jìn)行吸附脫水。 （ 4）以日生產(chǎn) 24 小時(shí)計(jì)算，平均每小時(shí)生產(chǎn)乙炔 。 全密封低壓乙炔發(fā)生器全密封低壓乙炔發(fā)生器是用電石桶把已破碎好的規(guī)格電石加入到發(fā)生器上部的電石貯料斗中。浮頭式換熱器 [11]是管殼式換熱器系列中的一種，它的特點(diǎn)是兩端管板只有一端與外殼固定死，另一端可相對(duì)殼體滑移，稱為浮頭。對(duì)清潔的流體，管徑可取小些，而對(duì)黏度較大或易結(jié)垢的流體，考慮管束的清洗方便或避免管子堵塞，管徑可取大些。換熱管中心距宜不小于 倍的換熱管外徑，根據(jù)換熱管外徑查管殼式換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)GB151 表 12[12]可得換熱管中心距 S=25mm；分程隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距38mmnS ? 。 管子正方形排列時(shí)當(dāng)量直徑 ? ?2 0 0234 24ed t d d? ????????? 式中 t——相鄰兩管中心距， m； 0d ——管外徑， m。由于水、油腐蝕性不大，故可采用碳鋼，現(xiàn)選擇 20 號(hào)鋼的無(wú)縫鋼管。壓力 試驗(yàn)允許通過(guò)的應(yīng)力水平 ???T? ?s = 21 時(shí)浮頭式換熱器筒體的名義厚度 16?n? mm 所以有效厚度 ??????? CCne ?? （ 2）液壓實(shí)驗(yàn) 對(duì)于內(nèi)壓容器，耐壓試驗(yàn)的的目的是：在超 設(shè)計(jì)壓力下，考核缺陷是否會(huì)發(fā)生快速擴(kuò)展造成破壞或開(kāi)裂造成泄漏，檢驗(yàn)密封結(jié)構(gòu)的密封性能。在此選擇標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。 圖 6 布管簡(jiǎn)圖 本設(shè)計(jì)選擇不帶法蘭的管板，管板通過(guò)墊片與殼體法蘭和管箱法蘭連接。 mm1300025382540 ??????? SSSnA nd 換熱管正方形排列的浮頭式換熱器，管板布管區(qū)的面積為 : 222 mm4 0 6 7 5 01 3 0 0 025630 ?????? dt AnSA n? 換熱管根數(shù)，根。鞍式支座在換熱器上的布置，因 3000mmL? ，取( ~ )BLL? 。 容器受重力作用時(shí)，雙鞍座臥式容器可近似看成支承在兩個(gè)鉸支點(diǎn)上受均布載荷的外伸簡(jiǎn) 29 支梁 。 公稱直徑 DN 允許載荷 Q KN 鞍座高度 h 底 板 腹板 筋 板 墊 板 螺栓間距 鞍座 質(zhì)量 kg 增加100mm高度增加的質(zhì)量 ,kg 1l 1b 1? 2? 3l 3b 3? 弧長(zhǎng) 4b 4? e 2l 帶墊板 1000 307 200 760 170 12 8 170 180 8 1180 270 8 40 600 57 9 30 表 6 壓力容 器法蘭分類表 本次設(shè)計(jì)的換熱器公稱直徑為 1000mm，設(shè)計(jì)壓力為 ,參考設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)選擇對(duì)焊法蘭。 （ 3） 防沖與導(dǎo)流 管程 設(shè)置防沖板的條件 當(dāng)管程采用軸向入口接管或換熱管內(nèi)流體流速超過(guò) 3m/s 時(shí)，應(yīng)設(shè)置防沖板，以減少流體不均勻分布和對(duì)換熱管端的沖蝕。 34 表 10 工藝控制指標(biāo)一覽表 序號(hào) 控制地點(diǎn) 控制項(xiàng)目 控制時(shí)間 控制指標(biāo) 備注 1 氮?dú)饪偣? 氮?dú)饧兌? 抽查 ≥% 分析工 2 壓縮機(jī)入口 乙炔純度 4 次 /班 ≥% 分析工 3 壓縮機(jī)入口 乙炔含 S、 P 1 次 /h AgNO3 試紙不變色 操作工 4 壓縮機(jī)入口 吸入壓力 經(jīng)常 147034300Pa 操 作工 5 乙炔壓縮機(jī) 一級(jí)排氣壓力 經(jīng)常 — 操作工 6 乙炔壓縮機(jī) 二級(jí)排氣壓力 經(jīng)常 — 操作工 7 乙炔壓縮機(jī) 三級(jí)排氣壓力 經(jīng)常 ≦ 操作工 8 乙炔壓縮機(jī) 排氣溫度 經(jīng)常 ≦ 35℃ 操作工 9 壓縮機(jī)水箱 冷卻水溫 經(jīng)常 ≦ 30℃ 操作工 10 壓縮機(jī)入口 乙炔含水 1 次 /周 ≦ 11 乙炔充罐排 瓶裝重量 1 次 /8 瓶 5—7kg 操作工 12 乙炔氣瓶 充裝溫度 經(jīng)常 ≦ 40℃ 操作工 9. 車間設(shè)備布置及廠 區(qū)選址 車間設(shè)備布置原則 （ 1）從經(jīng)濟(jì)和壓降觀點(diǎn)出發(fā)，設(shè)備布置應(yīng)順從工藝流程，但若與安全、維修和施工有矛盾時(shí)，允許有所調(diào)整。 （ 10） 設(shè)備布置應(yīng)整齊，盡量使主要管道走向一致。 車間設(shè)立面布置的原則 廠房的立面形式有單層、多層和單層與多層相結(jié) 合的形式。一般來(lái)說(shuō)單 層廠房建設(shè)費(fèi)用較低，因此除了由于工藝流程的需要必須設(shè)計(jì)成多層外，工程設(shè)計(jì)中一般多采用單層。廠址選擇的一般要求： （ 1） 場(chǎng)地地形：要滿足生產(chǎn)工藝流程，運(yùn)輸要求和留有適當(dāng)?shù)陌l(fā)展余地。從全局出發(fā)，正確處理工業(yè)與農(nóng)業(yè)、城市與鄉(xiāng)村、遠(yuǎn)期與近期以及協(xié)作配套等各種關(guān)系，并因地制宜，節(jié)約用地，不占或少占耕地及林地。長(zhǎng)方形便于總平面圖的布置，節(jié)約用地，有利于設(shè)備排列，縮短管線，易于安排交通出入口， 36 有較多可供自然采光和通風(fēng)的墻面；但有時(shí)由于廠房總長(zhǎng)度較長(zhǎng)，在總圖布置有困難時(shí)，為了適應(yīng)地形的要求或者生產(chǎn)的需要，也有采用 L 形、 T 形和 Ⅱ 形的，此時(shí)應(yīng)充分考慮采光、通風(fēng)和立面等各方面的因素。第四，要考慮將來(lái)擴(kuò)建及增建的余地，為今后生產(chǎn)發(fā)展、品種改革、技術(shù)改造提供方便。 （ 8） 有毒、有腐蝕性介質(zhì)的設(shè)備應(yīng)分別集中布置，并設(shè)圍堰，以便集中處理。 根據(jù)勞動(dòng)定員原則，擬計(jì)劃的本集團(tuán)定員情況如表 9所示： 表 9 年產(chǎn) 50萬(wàn)標(biāo) m179。 殼體接管采用平頸對(duì)焊法蘭，由于管箱、殼體、浮頭箱直徑都不一樣，因此在選用法蘭時(shí)，不能只按標(biāo)準(zhǔn)選取。我國(guó)的壓力容器法蘭自成體系、目前最新的標(biāo)準(zhǔn)為 JB/T470047072020壓力容器法蘭 [14]。容器受重力作用時(shí)，雙鞍座臥式容器可近似看成支承在兩個(gè)鉸支點(diǎn)上受均布載荷的外伸簡(jiǎn)支梁 支座的安放位置也有一定的標(biāo)準(zhǔn)，一般支座與殼體端面的距離 A， L為殼體的長(zhǎng)度。 接管宜與殼體內(nèi)表面平齊；對(duì)于不能利用接管（或接口）進(jìn)行放氣和排液的換熱器，就在管程和殼程的最高點(diǎn)設(shè)置 放氣口，最低點(diǎn)設(shè)置排液口，其最小公稱直徑為 20mm；立式換熱器可設(shè)置溢流口。 26 取 根）(4039。在不同的假定下，可得到各種不同計(jì)算方法各計(jì)算結(jié)果，在此采用 GB151 標(biāo)準(zhǔn) [12]中管板計(jì)算方法來(lái)設(shè)計(jì)計(jì)算管板。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。在此筒體的材料選擇 Q345R 設(shè)計(jì)溫度需用應(yīng)力 ? ? 163?t? MPa， 鋼板負(fù)偏差 1= ， 腐蝕余量 2= 。 管子和傳熱面積 換熱管除要求具有足夠的強(qiáng)度外，當(dāng)采用脹管法固定時(shí)，還要求管子有良好的塑性，避免因脹接而產(chǎn)生裂縫。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。 各種排管方式簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖 1。 查相關(guān)資料取總傳熱系數(shù) ? ? ℃mW300?K 計(jì)算熱負(fù)荷 乙炔氣計(jì)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(jìn)口溫度 ， ℃ ； T2——乙炔出口溫度 ， ℃ ； 計(jì)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(jìn)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 表 3 各種型號(hào)溶解乙炔設(shè)備技術(shù)參數(shù)表 根據(jù)物料衡算可知，平均每小時(shí)生產(chǎn)乙炔 ，所以選擇型號(hào)為 NRY80的乙炔發(fā)生器。 5. 溶解乙炔車間設(shè)備設(shè)計(jì)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(shè)備，是溶解乙炔生產(chǎn)裝置中的重要設(shè)備之一，乙炔發(fā)生器的性能好壞，將直接影響到成套設(shè)備的安全性能和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。 (2)年產(chǎn) 50 萬(wàn)標(biāo) m3 換算成質(zhì)量及 。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(lái)的乙炔氣進(jìn)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(shí)產(chǎn)生的酸性物質(zhì)。在發(fā)生器中，電石與水發(fā)生反應(yīng)，生成乙炔氣和電石渣。熔點(diǎn)（ ） ℃ ，沸點(diǎn) 84℃ ，相對(duì)密度 (82/4℃ )，折射率，折光率 （ 0℃ ），閃點(diǎn)（開(kāi)杯） ℃ ，自燃點(diǎn) 305℃ 。 7 乙炔 乙炔簡(jiǎn)介 乙炔又稱 電石 氣。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。 2020 年以來(lái)，隨著政府刺激內(nèi)需政策效應(yīng)的逐漸顯現(xiàn)以及國(guó)際經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的好轉(zhuǎn)，溶解乙炔下游行業(yè)進(jìn)入新一輪景氣周期從而帶來(lái)溶解乙炔市場(chǎng)需求的膨脹，溶解乙炔行業(yè)的銷售回升明顯，供求關(guān)系得到改善，行業(yè)盈利能力穩(wěn)步提升。 為了將這種危險(xiǎn)性大的氣體穩(wěn)定地貯存在鋼瓶中 ，直到 1896 年在法國(guó)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(rùn)丙酮作為溶劑，當(dāng)乙炔被壓縮充入瓶中時(shí)，由于溶劑吸附在多孔物質(zhì)的毛細(xì)孔中，而高壓乙炔又被溶解在溶劑中，從而達(dá)到安