【正文】 空氣中 O2所占的比例為21%，所以工藝空氣中氧氣的進(jìn)料量：w氧 = 4465021% = 。 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，苯酐生產(chǎn)能力為40000噸/年，%按照8000小時(shí)開工計(jì)算，每小時(shí)的生產(chǎn)能力：400001000%/8000= 4995kg/h 反應(yīng)器中氧化反應(yīng)的物料衡算 氧化反應(yīng)過程的衡算基準(zhǔn)本次設(shè)計(jì)以每小時(shí)生產(chǎn)4995kg為基準(zhǔn)，進(jìn)料量4700kg/h，%；；:1；主要副產(chǎn)品為苯酞、順酐、苯甲酸、檸槺酐、二氧化碳、一氧化碳等。 工藝流程方塊圖空氣鼓風(fēng)系統(tǒng)列 管 式 氧 化 反 應(yīng) 器冷凝回收粗苯酐置鄰二甲苯加熱蒸汽循環(huán)冷油尾 氣洗 滌廢氣副產(chǎn)蒸汽循環(huán)油廢液焚燒熱 油 爐天 然 氣預(yù) 處 理精 餾結(jié)片包裝天 然 氣副產(chǎn)蒸汽苯 酐產(chǎn) 品 圖21 工藝流程方塊圖第3章 物料衡算物料衡算的準(zhǔn)則就是質(zhì)量守恒定律，即“進(jìn)入一個(gè)系統(tǒng)的全部物料必等于離開這個(gè)系統(tǒng)的全部物料，再加上過程損失量和在系統(tǒng)中積累量”。由于廢水中的有機(jī)組分含量相對(duì)比較少，廢水的熱值低，本身不能進(jìn)行燃燒，所以采用天然氣作為主要燃料進(jìn)行燃燒，將廢水噴入焚燒爐中，由過熱蒸汽進(jìn)行霧化。滾筒一側(cè)裝有一把固定的與滾筒同長(zhǎng)度的刮刀，當(dāng)滾筒上的苯酐結(jié)片轉(zhuǎn)至刮刀處時(shí)，被刮刀將結(jié)片刮下，落入結(jié)片機(jī)下方的排放空中，經(jīng)滑槽進(jìn)入半自動(dòng)包裝碼垛機(jī)，碼完的貨垛由非防爆內(nèi)燃機(jī)叉車送入成品庫(kù)待銷。從結(jié)片機(jī)給料泵來(lái)的液體苯酐產(chǎn)品，經(jīng)結(jié)片機(jī)結(jié)成片狀的固體苯酐，再經(jīng)稱量包裝機(jī)包裝后通過皮帶輸送機(jī)送至產(chǎn)品臨時(shí)堆放倉(cāng)庫(kù)待售。而來(lái)自產(chǎn)品塔塔頂?shù)募儽紧ㄟ^苯酐提取泵輸送到純苯酐罐內(nèi)。塔內(nèi)的高沸物集中在塔釜間歇排放。冷凝液通過控制閥分配為產(chǎn)品采出和塔頂回流。產(chǎn)品塔用于分離高沸物，塔頂上升的氣流在塔頂冷凝器中完全冷卻下來(lái)。這樣可以使塔的壓力和壓降及塔釜液位均保持恒定。冷凝液被收集在位于正下方升氣筒所在的塔盤內(nèi)，然后大部分流回塔內(nèi)作為塔的回流。輕組分塔精餾所需熱量通過輕組分再沸器供給，塔底再沸器的傳熱介質(zhì)是導(dǎo)熱油。不凝氣被噴射泵吸收，然后送到尾氣洗滌塔前的工藝氣體進(jìn)口管線。熱處理的停留時(shí)間大約為18h。水蒸氣、順酐和其他低沸點(diǎn)物質(zhì)從粗苯酐中抽取出。同時(shí)水蒸氣、順酐和其他低沸點(diǎn)物質(zhì)也從粗苯酐中抽取出。粗苯酐從苯酐緩沖罐通過重力流入第一處理槽，最終溢流到第二處理槽。粗苯酐加熱器的加熱介質(zhì)為導(dǎo)熱油。 預(yù)處理 粗苯酐輸送到熱處理單元，在第一處理段，粗苯酐加熱器將粗苯酐從160℃加熱到250℃進(jìn)行熱處理。洗滌塔的補(bǔ)充水通過液位控制系統(tǒng)補(bǔ)充到洗滌塔內(nèi)。廢氣中被除去的主要有機(jī)物是順酐。在開始下一次凝華捕集之前，切換冷凝器需要大約40分鐘冷卻。通過熱油加熱器的熱油溫度約為180℃。通過冷油冷卻器的冷油溫度約為54℃。 導(dǎo)熱油流經(jīng)兩個(gè)循環(huán)回路，這兩個(gè)循環(huán)回路的油貯存罐分別是冷油罐和熱油罐，且兩貯罐相互連通。粗苯酐被熱熔，收集在切換冷凝器底部然后流入粗苯酐貯罐中。循環(huán)的導(dǎo)熱油的供給溫度合理選擇，以保證出切換冷凝器的氣體溫度大約為60℃。在切換冷凝器凝華階段，通過冷油冷卻器冷卻的導(dǎo)熱油被通入切換冷凝器的翅片管。 冷凝回收 熱的生成氣體離開反應(yīng)器后在氣體冷卻器中被冷卻到165175℃，然后進(jìn)入苯酐切換冷凝器凝固成反應(yīng)產(chǎn)物。反應(yīng)器鹽浴的溫度，是由熔鹽控制閥調(diào)節(jié)通過熔鹽冷卻器的循環(huán)流量來(lái)控制的，熔鹽冷卻器鍋爐給水的量通過液位來(lái)進(jìn)行控制。部分循環(huán)的熔鹽從鹽浴流經(jīng)外部的熔鹽冷卻器，熔鹽冷卻器有序流動(dòng)以維持鹽浴溫度的恒定。 苯酐反應(yīng)器為列管式反應(yīng)器，在反應(yīng)器殼側(cè)的傳熱介質(zhì)為熔鹽。該反應(yīng)式強(qiáng)放熱反應(yīng)。在汽化器中，鄰二甲苯通過噴嘴注入并與工藝空氣完全混合直接進(jìn)入苯酐反應(yīng)器中，反應(yīng)混合物從上到下流經(jīng)反應(yīng)器。上述工藝物料和工藝空氣分別進(jìn)入鄰二甲苯氣化器。位于鄰二甲苯管線上的鄰二甲苯過濾器是一種雙切換過濾器，這樣鄰二甲苯中的顆粒將被完全過濾出。被加熱空氣的出口溫度大約為185℃.工藝空氣通過空氣預(yù)熱器進(jìn)入鄰二甲苯氣化器。空氣鼓風(fēng)機(jī)是單級(jí)電動(dòng)離心式壓縮機(jī)。工藝空氣經(jīng)過空氣過濾器除去其中的灰塵等，這些灰塵可能降低催化劑的活性。開車初期，應(yīng)激活催化劑，將熔鹽調(diào)節(jié)閥溫度控制400℃恒溫24h，逐步降低鹽浴溫度到380℃，以37000Nm3/h的風(fēng)速，氧化工段投料34g/m3，熱點(diǎn)溫度控制不高于445℃，℃/h降低鹽浴溫度，當(dāng)鹽浴溫度逐步降低到350℃時(shí)，負(fù)荷逐步提高到88g/m3，各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定后，催化劑選擇性和活性達(dá)到最佳[10]。如果R1A床層的熱點(diǎn)溫度達(dá)到450℃，禁止提高鹽浴溫度，也就是說嚴(yán)禁關(guān)熔鹽調(diào)節(jié)閥操作。催化劑最上層R1A段的熱點(diǎn)溫度如果超過高限度465℃，必須降低負(fù)荷，降幅為1g/次；如果超過470℃，必須增大負(fù)荷，增幅為2g/次；如果熱點(diǎn)溫度超過475℃，將會(huì)立即聯(lián)鎖停車。為了保證催化劑的催化效果，可將一支多點(diǎn)熱電偶的信號(hào)引入聯(lián)鎖系統(tǒng)，要有足夠多的點(diǎn)測(cè)量各床層催化劑的溫度，以有效監(jiān)控催化劑的工作狀態(tài)。RHYHLIV具有良好的活性、穩(wěn)定性、選擇性等催化特性，在穩(wěn)定風(fēng)量40000Nm3/h，鹽浴溫度345400℃反應(yīng)條件下，負(fù)荷可以提高到100g/m3，收率增長(zhǎng)到113%，%以上，%，%。目前國(guó)內(nèi)知名的增塑劑及苯酐企業(yè)已經(jīng)成功應(yīng)用了042046RHYHLIV等BASF系列催化劑產(chǎn)品，幾種催化劑性能、特點(diǎn)、優(yōu)劣各有千秋，但是他們的主要成份都是V2O5TiO2，并且催化劑載體都是瓷環(huán)[8]。通常最上部催化劑區(qū)的床長(zhǎng)度為80160cm，其催化劑比表面積為530m2/g；中部催化劑區(qū)的床長(zhǎng)度50160cm，其催化劑比表面積為1040m2/g；最下部催化劑區(qū)的床長(zhǎng)度為4090cm,其催化劑比表面積為1550m2/g。當(dāng)今世界苯酐生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)展主要體現(xiàn)在高收率、高選擇性、高負(fù)荷催化劑的開發(fā)和現(xiàn)有生產(chǎn)工藝的改進(jìn)上。 以鄰二甲苯為原料氣相催化氧化法制取苯酐的反應(yīng)歷程包括一系列平行和串聯(lián)反應(yīng)。載體是瓷環(huán)。部分過氧化生成CO2和CO。工藝中所需的原料之一工藝空氣，需經(jīng)過過濾器除去其中的灰塵得到純凈的空氣后才能使用，這樣可以避免空氣中夾雜的灰塵降低催化劑的活性。這些組分可用抽提蒸餾分離或?qū)⑺鼈儺悩?gòu)化為對(duì)二甲苯。鄰二甲苯是從煉廠或烯烴裝置生產(chǎn)芳烴重C6C8物流轉(zhuǎn)化生產(chǎn)的幾種二甲苯異構(gòu)體之一。鄰二甲苯是一種無(wú)色透明的液體，分子式：C8H10，英文縮寫為OX。工藝設(shè)計(jì)包括：工藝流程設(shè)計(jì)、物料衡算、能量衡算和主要設(shè)備計(jì)算及選型等。設(shè)計(jì)目標(biāo)為苯酐產(chǎn)量40000t/y，按照8000小時(shí)開工計(jì)算。2004年我國(guó)PA需求量為927kt，2005年為1044kt，%，2010年我國(guó)的PA需求量將達(dá)到1894kt[6]。雖然國(guó)內(nèi)PA生產(chǎn)能力、產(chǎn)量都有了較大幅度的增加，但依然滿足不了國(guó)內(nèi)需求，每年都有大量的PA進(jìn)口，且進(jìn)口量都是逐年增加的。目前，臺(tái)灣聯(lián)成繼中山、珠海和鎮(zhèn)江工廠投產(chǎn)后也準(zhǔn)備在天津、成都和遼寧等地投資建設(shè)新的苯酐工廠，總的擴(kuò)充產(chǎn)能仍然十分巨大，預(yù)計(jì)到20t1年國(guó)內(nèi)苯酐的產(chǎn)能將超過2300kt/a。雖然我國(guó)塑料加工業(yè)的迅猛發(fā)展，但是苯酐的市場(chǎng)需求也持續(xù)增長(zhǎng)的很快。而新建裝置將大部分集中在亞洲地區(qū)，尤其是中國(guó)。目前華東地區(qū)苯酐產(chǎn)能接近80萬(wàn)t／a，占國(guó)內(nèi)總產(chǎn)能的1／2，其中2006年產(chǎn)量占全國(guó)總產(chǎn)量的44%，苯酐產(chǎn)能、產(chǎn)量分布體現(xiàn)出高度地域集中性[6]。因此近年苯酐企業(yè)分布及擴(kuò)能也集中在華東。2006年華東(不含山東)、%、%%。但由于產(chǎn)能擴(kuò)張?zhí)欤嫌梧彾妆?OX)供應(yīng)緊張，使得行業(yè)開工率受到影響，2