【正文】 [16]華南理工大學(xué)徐偉萍、陳佩珍、程達(dá)芬編《化工過程及設(shè)備設(shè)計(jì)》，化學(xué)工業(yè)出版社教材出版中心，2000年。但是，由于本設(shè)計(jì)資料有限，再加上工藝本身的不完善，反應(yīng)器的動(dòng)力學(xué)模型無法建立，不能進(jìn)行反應(yīng)器設(shè)計(jì)；所以我主要是設(shè)計(jì)吸收器；而且自身水平的限制，盡管已盡最大努力，最終不足之處仍然存在,希望大家批評指正。 第五章 綜合表 表6—1 原料消耗綜合表序號(hào)物料名稱單位成分每噸產(chǎn)品的消耗量每 小 時(shí)每年100% 工業(yè) 100% 工業(yè) 100% 工業(yè)1甲烷m3 95% 3918816 4125069 5799816 6041475 437184 437184 1585 10296 2772 2氯氣m396%3工業(yè)水t100%4氫氧化鈉溶液t15%5硫酸溶液t98% 表6—2 排出物料綜合表序號(hào)物料 特性和 單位 每噸產(chǎn)品 每小時(shí) 每年名稱 成分 的排出量1排出堿液堿濃度4%（質(zhì)量） t t t 2副產(chǎn)濃酸酸濃度28%（質(zhì)量）3排出硫酸硫酸濃度85%（質(zhì)量） 第六章 設(shè)備一覽表下表是初步設(shè)計(jì)階段經(jīng)過設(shè)備的工藝計(jì)算初定的工藝設(shè)備一覽表。被吸收的氯化氫的量為：=。 由于氣體溫度太高，直接進(jìn)入吸收器不利于氯化氫氣體吸收。干燥后的反應(yīng)氣，從干燥塔頂部出來進(jìn)入固堿中和器，除去硫酸干燥過程中生成的硫酸酸霧，—（表壓）。為解決這一問題，在工業(yè)上已成功地采用了下列反應(yīng)裝置設(shè)計(jì)：大量循環(huán)甲烷或產(chǎn)生的氯代甲烷使用的多級(jí)反應(yīng)器，以保證足夠的進(jìn)料比；采用霧化四氯化碳或較低的氯甲烷為熱載體；采用流化床反應(yīng)器。反應(yīng)過程中四種氯化物同時(shí)生成，所以甲烷直接氯化不可能得到單一的產(chǎn)品，其反應(yīng)方程式如下： CH4+Cl2 CH3Cl+HCl+ CH3Cl+Cl2 CH2Cl2+HCl+ CH2Cl2+Cl2 CHCl3+HCl+ CHCl3+Cl2 CCl4+HCl+ 甲烷氯化反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)。二氯甲烷為無色液體，在制藥工業(yè)中做反應(yīng)介質(zhì)，用于制備氨芐青霉素、羥芐青霉素和先鋒霉素等?！　∮新樽碜饔茫饕獡p害中樞神經(jīng)和呼吸系統(tǒng)。圖紙要求：1．繪制帶控制點(diǎn)的工藝流程圖；2．繪制主要設(shè)備的設(shè)備圖及設(shè)備布置圖；前言二氯甲烷具有溶解能力強(qiáng)和毒性低的優(yōu)點(diǎn)，大量用于制造安全電影膠片、聚碳酸酯，其余用作涂料溶劑、金屬脫脂劑，氣煙霧噴射劑、聚氨酯發(fā)泡劑、脫模劑、脫漆劑。其初始降解產(chǎn)物為光氣和一氧化碳，進(jìn)而再轉(zhuǎn)變成二氧化碳和鹽酸。二氯甲烷主要用作不燃性溶劑，如三乙酸纖維脂電影膠片的溶劑、金屬表面油漆層的清洗脫膜劑、氣溶膠的推動(dòng)劑、石油脫蠟溶劑、熱不穩(wěn)定性物質(zhì)的萃取劑。 .2二氯甲烷的生產(chǎn)方法及特點(diǎn) 二氯甲烷的主要生產(chǎn)路線是甲烷和氯甲烷的氯化。生產(chǎn)二氯甲烷時(shí)，通常產(chǎn)生出80%的二氯甲烷、15%的三氯甲烷、5%四氯化碳。冷凝器中未冷凝的氣體稱為循環(huán)氣（其中大部分為甲烷、少量的甲烷氯化物和惰性氣體）?？绽淦鲹Q熱效果好，結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)約水資源，沒有水污染等問題，比水冷更經(jīng)濟(jì)，故選用空冷器。一般用來除去氣流中直徑在5μm以上的塵粒。它培養(yǎng)了我的計(jì)算能力，分析和解決問題的能力以及查閱文獻(xiàn)資料的能力；使我將大學(xué)所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通，查漏補(bǔ)缺，初步建立了工程概念，從理性認(rèn)識(shí)上升到感性認(rèn)識(shí)，為將來成為一位優(yōu)秀的化工設(shè)計(jì)人才打下了良好基礎(chǔ)。[5]朱自強(qiáng)、徐訊合編《化工熱力學(xué)》，化學(xué)工業(yè)出版社，1980年。在設(shè)計(jì)過程中，得到設(shè)計(jì)室全體同學(xué)及老師的幫助，特別是老師的耐心指點(diǎn)和關(guān)心，在此表示最衷心地感謝。[11]空氣冷卻器的設(shè)計(jì)方法，《化學(xué)工業(yè)譯叢》，1968（1）。 由于氯甲烷都是有毒有害氣體，生產(chǎn)過程中一定要注意環(huán)保，尾氣和廢堿，廢酸必須經(jīng)過處理達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)后才能排放。則H=8+3=11m液柱11=選用F5016型耐腐蝕泵兩臺(tái),正常使用一臺(tái)，備用一臺(tái)，,。pa..S)CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl CO2 N2 CH4 平均粘度： μ=%+%+%++%+% +%+% =平均分子量：M=%+85%+%+154%+%+44%+16%+28% =氣體質(zhì)量流速： G0=(4)/(π61)=105Kg/ DG0/=(105)/)=查得KG=196106Kmol/ P=()= Ky=kGP=196106105= Kmol/則對應(yīng)于y1,y2和yc的Ky分別為： Ky1= Kmol/ ,Ky2= Kmol/ ,Kyc= Kmol/ Kyc/Ky= Kyc/Ky2=查《化工過程及設(shè)備設(shè)計(jì)》圖3—18 f=Kym/Kyc= 即Kym=Kyc=由《化工過程及設(shè)備設(shè)計(jì)》式（3—19）F=W/Kym△ym （4—5）式中F—吸收面積，W—單位時(shí)間內(nèi)吸收的溶質(zhì)的量，Kmol/h△y—吸收過程中的平均推動(dòng)力Kym—吸收系數(shù)，Kmol/代入數(shù)據(jù)F==，按《石墨制化工設(shè)備設(shè)計(jì)》3—26選換熱器公稱直徑450mm，固定管 板厚度140mm，吸收管數(shù)量61根，換熱面積15m2，管程數(shù)1換熱面積裕度：()/100%=%吸收面積裕度：()/100%=%4．3第二膜式吸收器1． 計(jì)算依據(jù)（1）進(jìn)口氣體組成同一膜出口處 （2）進(jìn)口溫度70℃，出口溫度60℃（3）吸收水溫42℃，冷卻水溫33，℃（4）（表壓）（5）換熱量Q=106KJ/h（6）進(jìn)口清水，%（7）2． 計(jì)算換熱面積冷卻水由33℃℃，氣體由70℃降到60℃則△t1==℃ △t2=6033=27 △tm=28℃S=Q/K△tm=106/300028=9m2操作線方程：即在y1y2之間分為10個(gè)相等的小區(qū)間,對應(yīng)一個(gè)y求出一個(gè)x,所得x,y如下：x y x 0y 平衡線第一膜已作出，同一坐標(biāo)下作出操作線如圖一，同樣用諾曼法量得：△y1= △y2= △yc=算出△yc/△y1=,△yc/△y2=查得 f=△ym/△yc=,△ym=進(jìn)口端的kG查?。阂蚨?膜進(jìn)口端與一膜出口端的溫度和物質(zhì)組成相同，故粘度和平均分子量同一膜出口端 μ=,M=由換熱面積S=9m2，按《石墨制化工設(shè)備設(shè)計(jì)》表3—26初選換熱器規(guī)格：公稱直徑500mm，吸收管數(shù)量85根，φ223的吸收管入口氣體質(zhì)量流速：G0=(4)/(π85)=105Kg/DG0/=(105)/()=查得kG=150106Kmol/Ky=kGP=150106105=出口端Ky的求取：查得t=60℃下的μ()CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl CO2 N2 CH4 平均粘度：μ=%+%+%+%+%+%+%+% =平均分子量：M=%+85%+%+154%+%+44%+16%+28%=出口氣體質(zhì)量流速：G0=(4)/(π)=105Kg/DG0/=(105)/()=查得KG=153106Kmol/P=()=Ky=kGP=153106105=HCl被吸收一半時(shí)Ky的求?。翰榈胻=(70+60)/2=65℃下的μ()CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl CO2 N2 CH4 平均粘度：μ=%+%+%+%+%+%+%+% =平均分子量：M=%+85%+%+154%+%+28%+16%+28%+=氣體質(zhì)量流速：G0=(4)/(π85)=105Kg/DG0/=(105)=()=查得KG=148106Kmol/P=()=Ky=kGP=148106105=即對應(yīng)于y1,y2和yc的分別為：Ky1=, Ky2= Kmol/,Kyc= Kmol/算出Kyc/Ky1=,Kyc/Ky2=查《化工過程及設(shè)備設(shè)計(jì)》圖3—18f=Kym/Kyc= 即Kym=Kyc=由吸收速率方程式（4—5）F=W/Kym△ym ==，換熱面積9m2，按《石墨制化工設(shè)備設(shè)計(jì)》3—26選換熱器公稱直徑500mm，固定管板厚度150mm，吸收管數(shù)量85根，換熱面積20m2，管程數(shù)1換熱面積裕度：(209)/9100%=122%吸收面積裕度：()/100%=%換熱面積裕度大了點(diǎn)，但是要滿足吸收面積只能選這種規(guī)格。設(shè)進(jìn)口甲烷X kmol/h,出反應(yīng)器一氯甲烷Ykmol/h,氯化氫Zkmol/h 由CH2Cl2:CHCl3=1:（質(zhì)量比）CHCl3時(shí)產(chǎn)量：=(CHCl3+CCl4)/CH2Cl2=（質(zhì)量比）CCl4的量：由于反應(yīng)復(fù)雜，用元素守衡法：則 Cl元素守衡 =Y+2+3+4 (1) H元素守衡 4X=3Y+Z+2+ (2) C 元素守衡 X=Y+++ (3)解方程（1）（2）（3）得 X= kmol/h Y= kmol/h Z=（1） 所以反應(yīng)器進(jìn)口原料中各組分的流量 Cl2: =（純）（含雜）CH4:(純), （含雜）循環(huán)氣流量：=其中CH3Cl: N2:4%+3%= CO2:2%= CH4:=進(jìn)口氣體總量：++()=（2） 反應(yīng)器出口中各組分流量CH3Cl: CH2Cl2: kmol/hCHCl3: kmol/hCCl4: kmol/h循環(huán)氣： kmol/h出口氣體總量：++++= kmol/h（3） 出口氣體中各組分的含量CHCl3:100%=%CH2Cl2:100%=%CHCl3:100%=%CCl4:100%=%HCl:100%=%N2:100%=%CO2:100%=%CH4:100%=%（4） 反應(yīng)器物料平衡表 表2—1組分反應(yīng)器進(jìn)口反應(yīng)器出口