【正文】 同時，我還得到了老師在學(xué)習(xí)上的啟發(fā)，為我今后的工作和生活打下基礎(chǔ)。5設(shè)計結(jié)果 設(shè)備選型一覽表（附后） 設(shè)計圖（附后）PID流程圖見同組崔法政。管道設(shè)計與調(diào)節(jié)閥的設(shè)計與選型考慮防止振動和噪聲，避免截面突變；管道與強烈振動的設(shè)備連接處選用柔性接頭。鍋爐房煤外運做建筑材料。（4）非正常排水系統(tǒng)各裝置廢水經(jīng)處理后回用于工藝系統(tǒng)，即使在裝置運行出現(xiàn)波動的時候，仍可以通過污水處理站進(jìn)行調(diào)節(jié)。（1）生活污染系統(tǒng)生活污水是指園區(qū)內(nèi)生活所產(chǎn)生的常規(guī)污水和廢水，與其他污水經(jīng)管道收集，然后送至污水處理站處理，達(dá)到循環(huán)水補充水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后回用。※其他危害本廠生產(chǎn)中存在各種塔、煙囪、建構(gòu)筑物和設(shè)備的操作平臺等，需要在高處操作、巡檢和維修作業(yè)，如不采取完善的防護措施，就有發(fā)生高處墜落的危險。此外，本廠使用的物料大多數(shù)易燃易爆品，在使用這些用品的時候應(yīng)注意密閉操作，全面通風(fēng)?！囬g3D設(shè)計圖見設(shè)計結(jié)果中設(shè)計圖(附后）。表322 C106進(jìn)出料物性參數(shù)壓強/MPa氣體流量m3/h溫度/K進(jìn)口出口根據(jù)排氣壓力、排氣流量以及介質(zhì)的性質(zhì)，本項目選擇了三星系列空氣、天然氣、其規(guī)格詳見壓縮機選型結(jié)果一覽表。h1操作壓力5kgh1）所需膜面積為：A=進(jìn)料流量/Q最后計算出所需膜總面積A= m2。% (wt),% (wt)。當(dāng)操作壓力為5 kg 膜分離的簡單設(shè)計 膜分離工藝流程膜分離甲基丙烯酸甲酯/水工藝，采用多級過程操作，由于分離純度要求高，處理量比較大，為了滿足連續(xù)生產(chǎn)的要求，采用多組間歇操作，本項目設(shè)計小組擬設(shè)計四組分離，每兩臺同時工作，每一組采用帶有前置級的兩級增溶級聯(lián)，水大部分滲透卷式膜，而甲基丙烯酸甲酯及阻聚劑為滲余物，從而實現(xiàn)兩者的分離，達(dá)到分離效果。h1,得總流量Qv= 5580. 072 m3h1 儲存的安全系數(shù)為ε=，所需體積V=Qv※產(chǎn)品 MMA 儲罐設(shè)計產(chǎn)品 MMA 在儲罐中的儲存時間為T=3 d，流量Qv= m3T/ε= m3，選用立式橢圓形封頭儲罐，直徑Φ=2400 mm，公稱容積為32 m3，數(shù)量為1個，設(shè)計壓力P= MPa，設(shè)計溫度65 oC。h1，儲存的安全系數(shù)為ε=，所需體積V=Qv※MMA 合成甲醇原料儲罐設(shè)計甲醇在儲罐中的儲存時間為T=2d，流量Qv= m3T/ε= m，選用立式橢圓形固定頂封頭儲罐，直徑Φ=6550 mm，公稱容積220 m3，數(shù)量為1個，設(shè)計壓力P= MPa，設(shè)計溫度50 oC。h1,儲存的安全系數(shù)為ε==Qv綜合考慮到以上幾點，利用智能選泵軟件對此要求的泵進(jìn)行選型，經(jīng)過對比之后，選擇 IX110080160B 泵，具體參數(shù)如表320所示。此時實際流速：※泵所需的揚程進(jìn)料管水頭損失分為局部阻力損失和沿程阻力損失，查得局部阻力系數(shù)，如表318所示。 泵的選型 泵的設(shè)計選型示例（P201的選型)選擇 P201為例，對泵進(jìn)行設(shè)計計算，此泵輸送介質(zhì)為液體甲醇。(2)傳熱管利用 Aspen Exchanger Design＆Rating 模擬出來的傳熱管排列如圖314所示。表316 工藝操作參數(shù)操作參數(shù)參數(shù)殼程管程介質(zhì)水蒸氣循環(huán)甲醇質(zhì)量流量（kg/s）進(jìn)口溫度（oC）64出口溫度（oC）8070進(jìn)口壓力（bar）出口壓力（bar）初步選定換熱器的形式后，根據(jù)任務(wù)要求利用 Aspen Exchanger Design＆Rating 進(jìn)行模擬計算，模擬出來的換熱器工藝參數(shù)如圖312所示。與其他換熱器相比，固定管板式換熱器操作簡單、便宜，并且耗用金屬相對較少。塔壓為3 atm，焊接系數(shù)取φ=，許用應(yīng)力170 MP，設(shè)計內(nèi)徑Di=3800 mm，帶入數(shù)據(jù)得壁厚δ，圓整壁厚10 mm。 出料管內(nèi)實際流速： 3)釜液排出管由Aspen得塔底釜液流出流量，取管內(nèi)流速，則可取回流管規(guī)格Φ57。表315 浮閥塔板工藝設(shè)計計算結(jié)果表序號項目符號單位計算結(jié)果1液相密度ρlKg/m32氣相溫度ρvKg/m33氣相流量Vsm3/s4液相流量Lsm3/s5實際塔板數(shù)Np塊506塔的有效高度Zm407塔徑Dm8板間距Hm9塔板溢流形式單流型10空塔氣速um/s11溢流管形式弓形12溢流堰長度Lwm13溢流堰高度hwm14板上液層高度hLm續(xù)表315序號項目符號單位計算結(jié)果15安定區(qū)寬度Wsm16開孔區(qū)到塔壁距離Wcm17開孔區(qū)面積Aam218閥孔直徑dm19浮閥數(shù)個n個240620閥孔氣速u0m/s21閥孔動能因數(shù)F022開孔率%1423孔心距tm24排間距t′m25塔板壓降ΔPkpa26液體在降液管內(nèi)的停留時間ts27底隙高度hom28泛點率%29氣相負(fù)荷上限Vs maxm3/s1830氣相負(fù)荷下限Vs minm3/s31操作彈性※輔助設(shè)備的選型冷凝器和再沸器用軟件選型，結(jié)果見換熱器選型結(jié)果一覽表51。將設(shè)計點（Ls，Vs）標(biāo)繪在附圖310（附后)，如P點所示，由原點O及P作操作線OP。3）液相負(fù)荷下限線 對于平直堰， m。5）嚴(yán)重漏液校核當(dāng)閥孔的動能因數(shù)F0低于5時將會發(fā)生嚴(yán)重漏液，前面已計出F0=，可見不會發(fā)生嚴(yán)重漏液。3）液體在降液管內(nèi)停留時間 應(yīng)保證液體在降液管內(nèi)的停留時間大于3～5s，才能使得液體所夾帶氣體的釋出。其中:Hd=hp+hL+hd （1）氣體通過塔板的壓強降所相當(dāng)?shù)囊褐叨萮P前面已求出，hP= m。塔板開孔率：開孔率在10％～14％之間，合適。 已知Wd = m，選取無效邊緣區(qū)寬區(qū)WC = m、破沫區(qū)寬度WS= m，由下式計算鼓泡區(qū)面積，即： 　　　　　　　　　　　　　　　　 浮閥的排列方式采用等腰三角形叉排?！缌餮b置 選用單流型降液管，不設(shè)進(jìn)口堰。表313 全塔平均水力學(xué)數(shù)據(jù)氣相流量Vs 液相流量 Ls 氣相密度 ρV 液相密度ρL混合液表面張力 σ全塔平均※塔 徑欲求出塔徑應(yīng)先計算出適宜空塔速度。 圖36 水力學(xué)數(shù)據(jù)輸入CupTower計算出脫水塔的塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)結(jié)果如圖37?？諝獾葰怏w則從塔頂排出，MAL和甲醇混合液體從塔底排出。 圖32 水力學(xué)數(shù)據(jù)輸入 圖33 脫水塔的塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)CupTower計算出脫水塔的塔板工藝參數(shù)結(jié)果如圖34。該脫水塔選擇板式浮閥塔，單溢流進(jìn)行選型。塔體厚度：圓整取10 mm。由于水蒸氣發(fā)生相變，考慮到15%的面積裕度，得S== m2選用φ45 mm傳熱管（無縫鋼管），計算得管內(nèi)流速為u= m/s。各個用水操作參數(shù)詳見表310所示。速計算公式及經(jīng)驗得，塔徑D= m；則由得，塔筒體高度為H=22 m；采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。材質(zhì)選用16MnR。反應(yīng)器壁厚計算該反應(yīng)器筒體選材為16MnR，根據(jù)反應(yīng)條件，利用壁厚公式，求得壁厚δ 為：圓整去10 mm。mol1L1折流板間距為1 m。K)飽和水蒸氣潛熱 r= KJ/kg采用 Aspen Plus 模擬軟件對該反應(yīng)器進(jìn)行換熱模擬，通過不斷優(yōu)化，最終得到G H 2 O,out =27000 kg/h ，冷卻水進(jìn)口的質(zhì)量流量為 G H 2 O,in =27000 kg/h。反應(yīng)器內(nèi)徑：3660 mm。 1）動力學(xué)方程A :指前因子 CIB :異丁烯濃度 E ：反應(yīng)活化能以 1/T 為橫坐標(biāo)，lnk 為縱坐標(biāo)作圖，則直線的截距為lnA，斜率為E/R，計算即可得反應(yīng)指前因子A和反應(yīng)活化能E。=※反應(yīng)方程主反應(yīng)：C4H8 + O2 → C4H6O + H2O※異丁烯催化氧化反應(yīng)機理圖31 異丁烯氧化機理※工藝條件使用80（）/20Si 復(fù)合氧化物為催化劑，異丁烯為氣相。MAL合成工段模擬流程簡圖如圖22所示. 詳細(xì)模擬過程見同組崔法政的工藝流程模擬。MMA合成反應(yīng)器底部出來的液體送至精餾塔中，用作為萃取劑，塔頂?shù)玫胶屑状技拔捶磻?yīng)的少量MMA返回至脫水塔，吸收塔及MMA合成反應(yīng)器中進(jìn)行循環(huán)使用。該工藝采用異丁烯氧化法制取MMA，工藝流程簡潔，轉(zhuǎn)化率高，選擇性好，較之西歐采用的ACH法制造MMA的大型工廠，中型規(guī)模的異丁烯制造MMA工廠具有對環(huán)境壓力小，綠色環(huán)保等優(yōu)越性。 項目概況 項目名稱年產(chǎn)6萬噸甲基丙烯酸甲酯項目 擬建地址山東省濱州市 生產(chǎn)工藝本工藝主要分為甲基丙烯醛（MAL）合成工段和甲基丙烯酸甲酯（MMA）合成工段。（4）繪制方位標(biāo)。確定圖樣幅面，注意選擇適宜的模板圖．同時選定繪圖比例。 Aspen與EDR（Exchanger Design and Rating）聯(lián)用設(shè)計換熱器 Aspen 。 圖11 智能選泵功能選擇窗體點擊選泵按鈕進(jìn)入優(yōu)化選泵功能區(qū)，顯示泵選擇窗體。（2）塔板類型包括浮閥（圓，條）、固垂直篩舌斜孔塔板類型包括浮閥（圓，條）、 固垂直篩舌斜孔塔板類型包括浮閥（圓，條）、固垂直篩舌斜孔塔板類型包括浮閥（圓，條）、固垂直篩舌斜孔塔板類型包括浮閥（圓，條）、固垂直篩舌斜孔篩板、泡罩穿流折擋多降液管塔以及 FRIFRIFRI系列塔板。對異丁烯制MMA過程進(jìn)行了模擬計算[9][12][16][17][18]。一方面充分利用了富余的C4資源，減少了資源浪費，另一方面又緩解了市場對于產(chǎn)品的的緊缺，維持了市場的平衡發(fā)展。在諸多的MMA生產(chǎn)工藝中，丙酮氰醇法、異丁烯法、乙烯法是最具有競爭力的工藝。在MMA的生產(chǎn)工藝中，異丁烯法、大規(guī)模的丙酮氰醇法和乙烯法是生產(chǎn)MMA最具競爭力的工藝。此法由于合成路線縮短，基建費用也可減少[12]。 異丁烯法制MMA工藝比ACH法有顯著的優(yōu)點。 巴斯夫路線的反應(yīng)式如下： 丙炔法殼牌公司開發(fā)的另一條合成MMA的新路線是使丙炔在甲醇存在下，用一氧化碳羰基化生產(chǎn)MMA．該公司利用此法現(xiàn)已建成60千噸／年MMA生產(chǎn)裝置，反應(yīng)采用了最新催化劑，使其生成MMA的選擇性達(dá)100％．丙炔是由乙烯副產(chǎn)C3餾分經(jīng)MIBK或DMF萃取蒸餾分離得到的．丙炔一步法生產(chǎn)MMA的工藝簡單，投資省，產(chǎn)品純度高，是目前較經(jīng)濟的一種MMA生產(chǎn)方法[7]。第三步以甲醇酯化反應(yīng)生成甲基丙烯酸甲酯，該工藝與其它工藝比較具有較強的競爭優(yōu)勢[7]。合成HBM時生成的副產(chǎn)氫氰酸在ACH合成中循環(huán)使用。 反應(yīng)式如下。據(jù)了解，2010年底，國內(nèi)原計劃投產(chǎn)的甲醇在建項目共有25個，新增年產(chǎn)能合計861萬噸，意味著2011年全國甲醇產(chǎn)能將超過4000萬噸，產(chǎn)能的增茂名石化年產(chǎn)3萬噸MMA量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于消費需求的增加量。近年來, 國內(nèi)外MMA 的聚合物、型材、板材、涂料、乳液等需求增長, 同時MMA的衍生物甲基丙烯酸2羥基乙酯( 2HEMA) 、甲基丙烯酸丁酯( BMA) 、甲基丙烯酸縮水甘油酯( GMA ) 、甲基丙烯酸2乙基已酯( 2HMA) 、甲基丙烯酸二甲胺乙酯等的需求量也增加[2][3]。甲基丙烯酸甲酯既是一種有機化工原料, 又可作為一種化工產(chǎn)品直接應(yīng)用。作為有機化工原料, 主要應(yīng)用于有機玻璃( PMMA) 的生產(chǎn), 也用于聚氯乙烯助劑ACR的制造以及作為第二單體應(yīng)用于腈綸生產(chǎn)。隨著MMA在世界范圍內(nèi)的擴張，我國MMA市場也異常火爆，產(chǎn)銷兩旺，產(chǎn)品供不應(yīng)求，MMA價格一路上揚。另外，我國還有25個擬建或處于規(guī)劃階段的甲醇項目，年產(chǎn)能合計2440萬噸，新建、在建裝置的不斷投產(chǎn)，將進(jìn)一步加劇國內(nèi)甲醇產(chǎn)能過剩的局面，甲醇進(jìn)料價格可能有所下滑。 三菱氣體化學(xué)公司開發(fā)了一種再循環(huán)型的ACH路線。這一工藝稱為MGC(RHNC)路線，日本已建有一套工業(yè)化裝置。 乙烯撥基化路線該路線先對乙烯進(jìn)行撥基合成(醛化)生成丙醛，再與甲醛縮合生成甲基丙烯醛，然后再氧化、醋化生成MMA。 異丁烯法 將異丁烯在鉬催化劑存在下經(jīng)空氣氧化制成甲基丙烯酸，然后與甲醇酯化可得產(chǎn)品。異丁烯氧化制MMA的工藝引起了許多科學(xué)家及化學(xué)公司的注意[9]。 本文MMA生產(chǎn)工藝路線的確定西方研究機構(gòu)對上述MMA的主要生產(chǎn)工藝路線進(jìn)行成本對比，以下是不同工藝路線裝置的生產(chǎn)成本對比情況表11[1][13]。對于丙酮氰醇法來講，裝置規(guī)模對產(chǎn)品成本的影響很大。但乙烯法由于國內(nèi)乙烯嚴(yán)重供不足需，且運輸和儲存條件苛刻、成本高，同時BASF公司一直對轉(zhuǎn)讓乙烯法技術(shù)不積極等原因，在我國并不適用。異丁烯氧化法生產(chǎn)甲基丙烯酸甲酯（MMA）技術(shù)，與傳