【正文】 的乙炔和氨被從塔底吹入的大量空氣和水蒸汽汽提吹出。脫除乙炔和氨后電石渣被送入電石渣增稠器 3，在增稠器中氫氧化鈣的濃度被濃縮到 15%～17%，增稠了的電石渣由增稠器底部排出，送入濃度調(diào)整槽 5，然后作為石灰乳用于環(huán)氧丙烷皂化塔。1去皂化塔處理后電石渣稠電石渣水蒸汽空氣乙炔、氨排放≥70℃電石渣 1 2 3 4 加熱器 汽提塔 增稠器 溢流罐 濃度調(diào)整槽圖 電石渣預(yù)處理工序流程圖 廢水預(yù)處理工序廢水處理工序見(jiàn)圖 增稠器 溢流罐 預(yù)熱器 加熱器去界外回收顯熱后皂化廢水去界外 廢水槽圖 廢水預(yù)處理流程示意圖來(lái)自環(huán)氧丙烷皂化塔的廢水經(jīng)過(guò)前餾塔再沸器和電石渣預(yù)處理工序的加熱器回收湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 其熱量后送至廢水增稠器。增稠器的溢流液被送至增稠器的溢流罐，然后在工藝水的預(yù)熱器中回收熱量后被送到廢水槽，此后該廢水被送到界區(qū)外。增稠器底部出來(lái)的溶液在熱水加熱器 5 中回收熱量后被送到界區(qū)外。湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 第四章 物料衡算部分 計(jì)算依據(jù)：生產(chǎn)能力： 年產(chǎn) 25000 噸的環(huán)氧丙烷年工作日： 以 300 天計(jì)算日產(chǎn)量： 250001000/300=104kg小時(shí)產(chǎn)量： 104/24= kg由主副反應(yīng)可以知道，副產(chǎn)物主要是二氯丙烷和氯化氫，我們這里也只考慮二氯丙烷和氯化氫。 從前面的工藝說(shuō)明我們可以知道，在管式反應(yīng)器中氯醇法反應(yīng)了 45%，在塔式反應(yīng)器以及利用了氯醇化塔的反應(yīng)產(chǎn)物的進(jìn)入，相當(dāng)于反應(yīng)了 55%，因此在計(jì)算過(guò)程中把管式反應(yīng)器作為第 1 部分，而塔式反應(yīng)器+氯醇化塔作為第 2 部分。倒推法計(jì)算：由于皂化反應(yīng)后生成的粗環(huán)氧丙烷只以 90%～95%的濃度進(jìn)入了精制工序，我們?cè)谶@里取以 95%的濃度進(jìn)入。 湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 皂化階段：（環(huán)氧丙烷收率：95%）= kmol氯醇化反應(yīng)時(shí)生成的氯丙醇純度為 96%，由主反應(yīng)方程式可知，需生成的氯丙醇為：（ kmol）氯氣與丙烯完全反應(yīng)生成氯丙醇的實(shí)際用量為 %，純度為 %，所以生成的次氯酸為：= kg/h，所以氯氣的含量為 71/= kg/h 丙烯新供給時(shí)比氯氣過(guò)量，按丙烯：氯氣=：1 計(jì)算，則丙烯的流量為= kg/h 第 1 部分的物料衡算： 圖 管式反應(yīng)器流程示意圖第一部分氯醇化進(jìn)行了 45%，則反應(yīng)生成的氯丙醇為：= kg/h反應(yīng)需氯氣為：71= kg/h反應(yīng)需丙烯為：42= kg/h反應(yīng)需反應(yīng)水為：18= kg/h反應(yīng)生成的氯化氫為：= kg/h。二氯丙烷和水的流量放在總體的物料衡算中計(jì)算。第 1 部分物料衡算見(jiàn)如下表 ：表 第 1 部分物料衡算 單位 kg/h 進(jìn)料 出料氯氣 氯氣 丙烯 丙烯 氯化氫 0 氯化氫 氯丙醇 0 氯丙醇 湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 第 2 部分的物料衡算第二部分的物料衡算基于塔式反應(yīng)器和氯醇塔的工藝流程(圖 )。圖 塔式反應(yīng)器和氯醇塔流程示意圖第二部分氯化醇進(jìn)行了 55%， 反應(yīng)生成的氯化醇為：= kg/h反應(yīng)需氯氣為 ： /71= kg/h反應(yīng)需丙烯為 ： /42= kg/h反應(yīng)需反應(yīng)水為： /7118= kg/h反應(yīng)生成的氯化氫為：= kg/h第 2 部分物料衡算見(jiàn)如下表 ：表 第 2 部分物料衡算 單位 kg/h 進(jìn)料 出料氯氣 氯氣 丙烯 丙烯 氯化氫 氯化氫 氯丙醇 氯丙醇 氯氣的純度為 %, 所以氯氣中的雜質(zhì)含量為：= kg/h主反應(yīng)只使用了 %的氯氣，還有 %的氯氣參與了副反應(yīng)，有 %成為廢氣，有 %的氯氣參與了生成二氯丙烷的副反應(yīng)， 那么生成的二氯丙烷為：（）113=氯化氫揮發(fā)了 1%，剩余的溶于水成為鹽酸溶液， 湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 鹽酸液為：（）=由工藝說(shuō)明可知氯丙醇濃度為 4%，純度為 96%，則氯丙醇為（） ，則水的流量為 ；鹽酸為 2%，鹽酸為（） ，則水的流量為 118552kg/h，按理論計(jì)算可知，需要水的流量為 +118552++=(27 立方米每小時(shí) )。水和二氯丙烷總的物料衡算見(jiàn)下表 ：表 水和二氯丙烷物料衡算表 單位 kg/h 進(jìn)料 出料二氯丙烷 0 二氯丙烷 水 270000 水 皂化塔的物料衡算：環(huán)氧丙烷，二氯丙烷，少量的水。 ：氯化鈣，氫氧化鈣，電石渣，大量的水設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)氯丙醇的轉(zhuǎn)化率為 100%，另取環(huán)氧丙烷，二氯丙烷 100%蒸出，水和其他蒸出 1%。氫氧化鈣在皂化反應(yīng)中的用途：a 與氯丙醇反應(yīng)：實(shí)際與氫氧根離子反應(yīng)的氯丙醇為 kmol，因此需要的氫氧化鈣為 kmol，生成了 kmol 的氯化鈣和 kmol 的水；b 與鹽酸反應(yīng)：由于工業(yè)生產(chǎn)中是利用過(guò)量的氫氧化鈣中和 2%的鹽酸液，由第二部分的物料衡算可知鹽酸為 kmol，在等摩爾的計(jì)算中可以得出需要?dú)溲趸} kmol，生成了 kmol（ kg/h）的氯化鈣和 kmol 的水。所以總體需要?dú)溲趸}為 += kmol，在本設(shè)計(jì)中我們通入 kmol/h 的氫氧化鈣進(jìn)入皂化反應(yīng)階段。因此最后剩余 kmol/h()。氯丙醇 kg/h kmol/h氫氧化鈣 kg/h kmol/h二氯丙烷 kg/h kmol/h氯化氫 kg/h kmol/h水 kg/h kmol/h：和氯丙醇反應(yīng)耗氫氧化鈣的量 kmol/h湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 生成氯化鈣的量 kmol/h生成水的量 kmol/h生成環(huán)氧丙烷的量 kmol/h kg/h和氯化氫反應(yīng)耗氫氧化鈣的量 kmol/h生成氯化鈣的量 kmol/h生成水的量 kmol/h（1）塔頂環(huán)氧丙烷 kg/h kmol/h二氯丙烷 kg/h kmol/h水 kg/h kmol/h（2）塔底水 kg/h kmol/h氫氧化鈣 kg/h氯化鈣 kg/h ： 表 皂化塔物料衡算表 進(jìn)料 出料組分 kmol/h kg/h 水 Ca(OH)2 二氯丙烷 氯丙醇 氯化氫 環(huán)氧丙烷 0 0組分 kmol/h kg/h水 Ca(OH)2 二氯丙烷 氯丙醇 0 0氯化氫 0 0環(huán)氧丙烷 成品塔的物料衡算：環(huán)氧丙烷 = kg/h kmol/h水 kg/h kmol/h二氯丙烷 kg/h kmol/h設(shè)計(jì)時(shí)要求環(huán)氧丙烷的含量為 99%（塔頂鎦出液） ，塔底出料含環(huán)氧丙烷不能超過(guò)3%。將進(jìn)料的三組分看成兩組分處理，將二氯丙烷和其他雜質(zhì)也作為水處理。湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 圖 成品塔流程示意圖則：=D 99%+(FD)3% F=++=得 D= ：表 成品塔物料衡算表 進(jìn)料 塔頂出料 塔底出料組分環(huán)氧丙烷水二氯丙烷kmol/hkg/h kmol/hkg/hkmol/hkg/h 回收塔的衡算：考慮到成品有時(shí)不合格，需打入回收塔重新精餾，設(shè)成品塔出料不合格率為20%，其含環(huán)氧丙烷為 96%。則回收塔的進(jìn)料為環(huán)氧丙烷 20%96%+(FD) 3%= kmol水和其他 20%4%+(FD) = kmol回收塔精餾時(shí)要求塔頂出料環(huán)氧丙烷含量大于 99%，塔底含量小于 1%。計(jì)算時(shí)分別取 99%和 1%。：環(huán)氧丙烷 kmol/h 水和其他 kmol/h湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖 回收塔流程示意圖與成品塔同理：= D99%+(FD)1% F=+=得 D= kmol/h,W= kmol/h ：表 回收塔物料衡算表 進(jìn)料 塔頂出料 塔底出料組分 kg/h kmol/h 組分 kg/h kmol/h kg/h kmol/h環(huán)氧丙烷 環(huán)氧丙烷 水和其他 水和其他 湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 第五章 熱量衡算 皂化第一冷凝器環(huán)氧丙烷： kg/h kmol/h 100 ℃ 水(g) ： kg/h kmol/h 100 ℃二氯丙烷： kg/h kmol/h 100 ℃工藝?yán)渌?kg/h kmol/h 25 ℃ [14]：表 各組分熱力學(xué)數(shù)據(jù)表組分 比熱 J/(mol*K） 汽化熱（kJ/mol）環(huán)氧丙烷 水 二氯丙烷 298 （1）熱平衡 H2O 的冷凝降溫?zé)?Q1=1000+(10056) =103 kJ環(huán)氧丙烷的降溫?zé)酫2=1000（10056）=103 kJ二氯丙烷的降溫?zé)酫3=1000+298(10056) =103 kJQ 總 =（++） 103=103= kw設(shè)計(jì)時(shí)取傳熱損失 5%Q 總 =103=103 kJ湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 (2)冷卻水出水溫度的計(jì)算Q=WCp△ t（t25）=65031000/()t= ℃(3)換熱面積的計(jì)算（以逆流算）被加熱介質(zhì)：25 ℃→ ℃加熱介質(zhì) ： 100 ℃→ 56 ℃t= /ln???????????256/.1?= ℃由文獻(xiàn)[12,156～165]可知 K 取 1000 W/S= = = m2??tmKQ?/ 皂化第二冷凝器進(jìn)料 環(huán)氧丙烷 ℃ 冷凍水 ℃（由化學(xué)手冊(cè)查到冷凍水一般7～12 ℃，這里我們?nèi)?10 ℃）設(shè)出料環(huán)氧丙烷冷凝 80%，冷凝后溫度為 27 ℃出料 環(huán)氧丙烷（g） 20% 27 ℃ 環(huán)氧丙烷（l） 80% 27 ℃ 冷凍水 ℃2．計(jì)算（1）熱平衡Q1=（5627）= kJ(2)環(huán)氧丙烷的相變熱Q2=1000=105 kJQ= Q1+Q2=+105=105 kJ取熱損失為 5%，Q