【正文】 在此，對所有關(guān)心和幫助過我的老師和同學(xué)表示 崇高的敬意和衷心的感謝 。 七． 致謝 本次設(shè)計 在設(shè)計寫作期間，得到了 張德拉老師 的精心指導(dǎo)，老師 嚴(yán)謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度， 精益求精的工作作風(fēng)，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。 由于本設(shè)計屬于初步設(shè)計，需要更多的討論與研究，才能投入生產(chǎn)實踐，使 35 得技術(shù)得到改進，生產(chǎn)效率提高。而產(chǎn)生的廢水用活性污泥進行生化處理后再排放，對環(huán)境不具有污染。 根據(jù)實際情況，最大限度地回收利用，變廢為寶。 （ 3）酯化反應(yīng)在常壓操作進行，對 傳統(tǒng)工藝 的改進使得其能量消耗大為減少，生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和連續(xù)性大為提高，符合現(xiàn)代工藝綠色高效生產(chǎn)的要求。 本工藝設(shè)計與一般工藝相比，優(yōu)勢在于： （ 1）原料預(yù)熱處理步驟提高了原料的轉(zhuǎn)化率，使苯酐在一級酯化釜轉(zhuǎn)化率接近 100%。由于第①有公用工程消耗低，熱能利用合理，可以生產(chǎn)多牌號的 DOP產(chǎn)品等種優(yōu)點，并且，結(jié)合國內(nèi)條件和生產(chǎn)操作經(jīng)驗， 在借鑒第 1類典型工藝流程基礎(chǔ)上，采用的是非酸催化劑，可革除中和不洗兩個工序，設(shè)計國產(chǎn)化新的工藝流程。 本次 設(shè)計以“工藝先進、技術(shù)可靠、系統(tǒng)科學(xué)、經(jīng)濟合理、安全環(huán)?！睘樵瓌t，依據(jù)課程設(shè)計任務(wù)書，遵循工程設(shè)計的規(guī)則與要求來完成， 設(shè)計思路清晰，能結(jié)合生產(chǎn)實際輔助設(shè)計，引用資料和相關(guān)公式準(zhǔn)確，設(shè)計數(shù)據(jù)和設(shè)計結(jié)果可靠，自我感覺本次課程設(shè)計完成比較理想。 嚴(yán)格執(zhí)行防火規(guī)定及安全技術(shù)措施，嚴(yán)格控制可爆介質(zhì)不得上升到爆炸范圍。 （ 2） 不準(zhǔn)任意改變運行中的工藝參數(shù)，不得超溫、超壓及提高設(shè)備的使用等級。 （ 4） 備有必須的消 防器材。 （ 3） 電氣設(shè)備須選用防防爆型，電纜、電源絕緣良好，防止產(chǎn)生電火花。根據(jù) DOP 生產(chǎn)的特點，應(yīng)采取下列防火措施： （ 1） 貯存輸送原料及產(chǎn)品的貯罐、管線附近嚴(yán)禁火源，并有明顯的指示牌和標(biāo)志。設(shè)備及管道中可以采用的安全泄壓裝置主要有爆破片和安全閥，或在管道上加安全水封和安全放空管。 在設(shè)計中，流程上要考慮的安全因素主要是避免設(shè)備和管道內(nèi)截止的壓力超過允許的超做壓力而造成災(zāi)難性事故的發(fā)生。而產(chǎn)生的廢水（ COD 值 700～ 1500mHg/L） 可以用活性污泥進行生化處理后再排放?；厥諘r必須考慮經(jīng)濟效益，如果回收有效成分的費用很大，就不如用少量堿將其破壞除去。 表 12 冷凝器設(shè)計匯總 筒體 內(nèi)徑 (mm) 200 折流板 數(shù)目 54 壁厚 (mm) 4 間距 (mm) 120 封頭 （橢球型） 半徑 (mm) 100 高度 (mm) 300 高度 (mm) 75 32 直邊高度 (mm) 20 列管 管長 (mm) 1630 拉桿 尺寸 (mm) Ф 16 數(shù)目 75 數(shù)目 6 尺寸 (mm) Ф 25 接管 殼程流體進出接管公稱直徑：140mm，厚度 4mm 不凝性氣體排除接管公稱直徑： 20mm,厚度 3mm 管程流體進出接管公稱直徑： 80mm,厚度 4mm 五 ． 環(huán)境保護與勞動安全 DOP生產(chǎn)過程“三廢”處理 生產(chǎn)過程中工業(yè)廢水的主要來源是酯化反應(yīng)中生成的水；經(jīng)多次中和后含有單酯鈉鹽等雜質(zhì)的廢堿；洗滌粗酯用的水；脫醇時汽提蒸汽的冷凝水，它們的組成大致如下面所示： 表 13酯化液與中和廢水的組成 酯化反應(yīng)液 % 中和廢堿液 Mg/L DOP 90． 4 DOP 2021 苯酐 7． 83 苯酐 2021 苯二甲酸單 辛酯 苯二甲酸單 辛酯鈉 1000 硫酸單辛酯 硫酸單辛酯鈉 23000 硫酸單辛酯 硫酸單辛酯鈉 4000 33 治理的辦法，首先應(yīng)從工藝上減少廢水的排放量，象本設(shè)計采用的是非酸催化劑，則可革除中和不洗兩個工序；其次，當(dāng)然也不可避免地要進行廢水處理。 開孔補強 換熱器封頭和殼體上的接管都需要補強， 在開孔外面焊接上一塊與容器壁材料和厚度都相同的，即 5mm 厚的 20R 鋼板。曲面高度h1=70mm，直邊高度 h2=25mm，材料選用 20 R 鋼。 接管 殼程流體進出接管：去接管內(nèi)熱流體流速 5m/s muVd 172044 ?????? ? 管程流體進出接管：去接管內(nèi)冷卻水流速為 ,則接管內(nèi)徑為 muVd 11 ???? ??? ? 取標(biāo)準(zhǔn)值徑為 70mm 參照《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》表 621，殼程流體進出接管管長 200mm，管程流體進 31 出接管管長 150mm。 折流板數(shù) NB=L/B 1 = 塊，圓整厚取 10 快，折流板圓缺面水平裝配。 殼體直徑的確定 殼體直徑： Di=t(nc1)+2do 式中： Di—— 換熱器內(nèi)徑， mm； nc —— 橫 過 管 束 中 心 線 的 管 數(shù) ， 由 于 是 正 三 角 形 排 列 ，根根 ???? sc nn ； do —— 換熱管外徑， mm； 所以， Di=32（ 131） +2 25=434mm ，圓整取 500mm。 傳熱面積的確定 兩股流體的進出口溫度為：熱流體（出換熱器氣） 200→ 60℃ 冷流體 （水） 55 ← 25 ℃ 故傳熱推動力： △ Tm = )2560()55200(ln )2560()55200(?? ???=℃ 表 10入冷凝器的氣體的比熱容 Q1=mcp? T,? T=1400C ∴ Q1=++= 29 表 11 冷凝液組分氣化熱和液體熱容 組分 異辛醇 水 氣化熱 wr KJ/mol 液體比熱容 KJ/(kg.℃ ) 組成 kmol/h 冷凝放熱 kJ/h 冷凝放出總熱 Q2= + =Q 總 =Q1 + Q2 = + =故冷卻水用量： w 水 = hkgcQ / 0893 3t ????水總 總傳熱系數(shù) K=599W/() 管程流體的定性溫度 t=(55+25)/2=40oC,循環(huán)冷卻水相 關(guān)物性數(shù)據(jù) 密度ρ =定壓比熱容 cp=(kg.℃ ) 導(dǎo)熱系數(shù) () 粘度 由公式 Q=AK △ Tm 可得 A’ =Q/（ K△ Tm） =724700/（ 599） = 考慮 15%的裕度，則 A=’ = 工藝尺寸的計算 管子數(shù) n的確定 選用 ?? 的碳鋼管，管內(nèi)流速取 。 流動空間及流速的確定 由于循環(huán)冷卻水較易結(jié)垢，為便于水垢清洗，因使循環(huán)冷卻水走管路，熱流體走殼程。 選擇換熱器的類型 由于反應(yīng)溫度在 2021C 以下進行，兩流體溫度變?yōu)椋簾崃黧w進入換熱器的溫度為 1900C，出口溫度定為 600C；冷流體（循環(huán)水）進口溫度為 250C，出口溫度為 550C。 28 工作條件： （ 1） .進入冷凝器的氣體溫度 200℃； （ 2） .殼程工作壓力為 1MPa。反應(yīng)液中，異辛醇將作為帶 水劑把水從反應(yīng)釜中帶出，而這樣必將浪費原料，因此在反應(yīng)釜上安裝一個換熱器加一個分離器，用于排水和回流異辛醇。 對于二級酯化反應(yīng)，由于是可逆反應(yīng)，過程中有水生成，從而會影響反應(yīng)的進行程度?？紤]到搪鉛工藝的實施和搪鉛時的鉛中毒， 釜體和釜蓋須采用法蘭連接。該面積大于所需傳熱面積F=，因此夾套設(shè)計符合要求。 夾套中水流速 u=m/(ρ PE)=( )=， De=4E= Dc= Re=Deuρ /? = 106 ???? ??pc 105 ? De/? = (1+(De/Dc)) = ( 106) ( 105) (1+ ) = ? = () 所以總傳熱系數(shù)： 1/K=1/ j? +1/? =1/+1/= K=599W/() 25 夾套傳熱面積 由 Q=KF mt? mt? = )95/125l n( )55150()25150()/l n( 2121 ??????? ?? ? tt tt oC 得 F=Q/K mt? = 103/( )= 需要核算一下夾套可能傳熱 面積是否滿足傳熱要求。 Pr= 由于反應(yīng)物系放出熱量 Q1= ? 6kJ/h=，攪拌功率 N=4801W 故攪拌槽需移出熱 Q=Q1+N=。 Re=(d2nρ )/? 式中： d=,n=,混合液平均密度ρ =, ? = 故 Re= 106104為 湍流， ? =Np,? 為功率因數(shù)， Np為功率數(shù) 查圖 Rushton 算圖，當(dāng) Re= 106時 ? =Np= 故 攪拌功率 N=Npρ n3d5=4801W 夾套傳熱面積的計算與核算 選用螺旋板夾套，環(huán)隙 E=100mm，螺距 P=50mm。 N= )( 6=，由于 ,因此，符合全檔板條件。 為了消除可能的打旋現(xiàn)象，強化傳熱和傳質(zhì)，安裝 nb=6 塊寬度 W 為 即 。 參照上表，為了實現(xiàn)物料的均相混合，達到返混，所以本設(shè)計選用六片平直葉圓盤渦輪式攪拌器。 攪拌器的設(shè)計及選型 表 8 攪拌器型式適用條件表 注：有 ○ 者為合用，空白者不詳或不合用。 厚度計算 Pc=， T=170℃， Di=2560mm， [δ t]=99MPa，φ =(雙面焊對接， 100%探傷 )，腐蝕裕量 C2=2mm 計算厚度 S如下： mmM P aM P ammM P aPDPSctic2 5 6 ][2????????? ? 設(shè)計厚度 Sd如下： mmmmmmCSS d2????? Sd=，查表 49 則負偏差 C1= Sd+C1= 圓整后為 5mm，即名義厚度 Sn=5mm 復(fù)驗 Sn 6%= C1= 故最后取 C1= 所以該反應(yīng)釜可以用 5mm 的 0Cr18Nil2Mo2Ti 高合金鋼板制作。本設(shè)計物料攪拌狀態(tài)較平穩(wěn)， ? 取 。 ( 3600)= / S Q0=QA+QB=+=2685cm3 / S 單級酯化反應(yīng)釜中，物料的平均停留時間為 h VR=Q0t（ 1+? ） =2685 3600 = 裝料系數(shù) ? ，根據(jù)實際生產(chǎn)條件或?qū)嶒灲Y(jié)果而定，通常取 ～ 。 t 單位時間（ 1 h） QA=nAMA/ρ t= 1000 247。? 為攪拌容器的備用系數(shù)，一般取 ～ ，本設(shè)計取 。物料在反應(yīng)過程中的體積基本不變。 反應(yīng)焓變的計算如下： A(l， )+ B(l,) 7H? C(l,) 1H? 4H? A(l， ) 2H?