【正文】 0 mm 厚的噴射纖維防火層材料6）封頭設計查JB/T473795選用橢圓封頭，公稱直徑為6m。3）支座由于反應塔的塔徑大，重量多，為立式支撐，支撐擇裙座支撐，裙座材料選擇20R。2）反應器厚度計算設計溫度380℃的許用應力=77MPa設計壓力Pc=1atm。1）反應器材料選擇由于反應體系不算強腐蝕性物質，所以反應器筒體材料無需強抗腐蝕能力，但是要求抗氧化能力強，抗張強度高。所以熔融鹽的質量流量為 3）反應器的換熱面積已知,查得該反應體系的熱點溫度為450℃，所以℃查得 所以4）催化劑的裝填高度取催化劑形狀為擠條（短），在催化劑床層上下各裝有150mm高的Φ10mm惰性瓷球，床層上下用格柵板固定。查數(shù)據(jù)得熔融鹽的平均比熱Cp= kJ/kg體積空速為2800h1，則催化劑藏量為：選取工業(yè)上所用的Φ36mm，單管催化劑體積為：所需管數(shù)： 圓整為N=14051列管以正三角形排列取管束中心線上管排的管數(shù)為，則 取 ，取管心距則反應器內徑：,查得標準得D=6m。工藝技術方案的評價對工藝技術方案進行比選的內容主要有技術的先進程度、可靠程度，技術對產品質量性能的保證程度，技術對原料的適應程度，工藝流程的合理性，技術獲得的難易程度，對環(huán)境的影響程度，技術轉讓費或專利費等技術經濟指標。合理地選擇設備，可以使有限的投資發(fā)揮最大的技術經濟效益，設備選型應該遵循生產上適用、技術上先進、經濟上合理的原則，考慮生產率、工藝性、可靠性、維修性、經濟性、安全性、環(huán)境保護性等因素進行設備選型。設備要有一定的自然壽命，即耐用性；設備維修的難易程度用維修性表示。設備選型重點要考慮設備的使用性能、經濟性、可靠性和可維修性等：設備的使用性能包括設備要滿足產品生產工藝的技術要求，設備的生產率，與其他系統(tǒng)的配套性、靈活性及其對環(huán)境的污染情況等；選擇設備時，既要使設備的購置費用不高，又要使設備的維修費較為節(jié)省。對主要設備方案選擇時應滿足以下基本要求：①主要設備方案應與擬選項的建設規(guī)模和生產工藝相適應，滿足投產后生產(或使用)的要求；②主要設備之間、主要設備與輔助設備之間的能力相互配套；③設備質量合格、性能成熟，以保證生產的穩(wěn)定和產品質量；④設備選擇應在保證質量和性能的前提下，力求經濟合理；⑤選用設備時，應符合國家有關部門頒布的相關技術標準要求。設備和工藝的選擇是相互依存、緊密相連的。本設計中對標準設備，如泵、換熱器等進行了計算和選型，對非標設備如塔、反應器、容器等進行了工藝計算并確定了其規(guī)格尺寸，為后續(xù)設備專業(yè)的設計提供了主要依據(jù)。鄰苯二級酸酐制備單元工藝要求嚴格，流程中各設備的介質組成不一，含有苯等多種危險品。表 41 鄰苯二甲酸酐全裝置能量衡算項目流量溫度壓力能量kg/h℃MPaGcal/h入方空氣25鄰二甲苯25水25反應放熱鄰二甲苯加熱器空氣加熱器苯酐再沸器順酐再沸器壓縮機軸功率閃蒸罐相變熱反應產物冷卻器苯酐塔冷凝器順酐塔冷凝器苯酐冷卻器順酐冷卻器合計出方尾氣苯酐順酐廢液散熱(損失)合計 主要設備的熱量衡算為使每個裝置的能量耗算情況更加明確，我們分別對每個裝置進行能量衡算，反應器，閃蒸罐，水洗塔及分割器，苯酐，順酐精餾塔的熱量衡算見表42，43，44，45，46。對于一般體系，熱量衡算的文字表達式為：對于穩(wěn)態(tài)體系，系統(tǒng)積累的能量為0，上式可表示為： 全裝置的熱量衡算為直觀顯示本裝置能量耗算情況。它是研究某一體系內進出能量的變化。能量衡算可為提高能量的利用率，降低能耗提供主要依據(jù)，且對于生產工藝條件的確定、設備的設計是不可缺少的化工基本計算。圖 36 鄰苯二甲酸酐順酐精餾塔工藝流程表 36 鄰苯二甲酸酐順酐精餾塔物料衡算組分分子量g/mol入方出方脫酸順酐粗順酐廢液順酐kg/hm%kmol/hmol%kg/hm%kmol/hmol%kg/hm%kmol/hmol%kg/hm%kmol/hmol%鄰二甲苯106000000000000000氮氣28氧氣32水18苯酐148順酐98檸糠酐112苯酞134一氧化碳28二氧化碳44合計1111質量流率總計kg/h 操作條件匯總反應器t/℃p/kPa進料T空氣 /℃P空氣/kPaT鄰二甲苯/℃P鄰二甲苯/KPa380330250135t頂/℃P頂/kPat底/℃P底/kPa回流比RN理N進T10144444T1023030102013T103202031810 全裝置工藝物料平衡圖PFD繪制（見附圖） 物料衡算小結參考文獻第4章 熱量衡算 熱量衡算概述能量消耗費用是化工產品的主要成本之一，為了使生產保持在適宜的工藝條件下進行，必須掌握物料帶入或帶出體系的能量，控制能量的供給速率和放熱速率。圖 34 鄰苯二甲酸酐水洗塔及分割器工藝流程表 34 鄰苯二甲酸酐水洗塔及分割器物料衡算組分分子量g/mol入方出方酸性氣體水尾氣脫酸順酐kg/hm%kmol/hmol%kg/hm%kmol/hmol%kg/hm%kmol/hmol%kg/hm%kmol/hmol%鄰二甲苯10600000000000000氮氣28氧氣32水18苯酐148順酐98檸糠酐112苯酞134一氧化碳28二氧化碳44合計11111111質量流率總計kg/h（4）苯酐精餾塔物料衡算，苯酐精餾圖如35所示，苯酐精餾物料衡算如表35所示。圖 32 鄰苯二甲酸酐反應器工藝流程表 32 鄰苯二甲酸酐反應器物料衡算組分分子量g/mol入方出方空氣鄰二甲苯反應產物kg/hm%kmol/hmol%kg/hm%kmol/hmol%kg/hm%kmol/hmol%鄰二甲苯1060000110000氮氣280000氧氣3210930000水180000苯酐14800000000順酐9800000000檸糠酐11200000000苯酞13400000000一氧化碳2800000000二氧化碳4400000000合計1546511111質量流率總計kg/h（2）閃蒸罐物料衡算，閃蒸裝置圖如33所示；閃蒸裝置物料衡算如表33所示。對一般體系，均可用如下表示： 在穩(wěn)定狀態(tài)（及系統(tǒng)中積累量為0時）可表示為：當系統(tǒng)沒有發(fā)生化學反應時，可表示為： 全裝置的物料衡算根據(jù)Aspen Plus模擬的結果進行全裝置的物料衡算，為能直觀的表示出整個裝置的物料平衡，首先對整個裝置的流程進行衡算，全裝置模擬圖如圖31所示，物料衡算如表31所示。它是研究某一體系內進出物料量及組成的變化。參考文獻67中國石油大學（華東）化工設計第3章 物料衡算 物料衡算概述在進行化工廠設計時，首先要按照確定的設計基礎（工廠、裝置規(guī)模、工藝流程、原料、輔助原料、產品及主要副產品的規(guī)格、廠區(qū)的自然條件等）進行設備的物料衡算（即工藝計算），并依此進行裝置的物料衡算。分離完全可以在一個塔內進行。但該法苯酐回收率低，費用高，生成大量污水，造成設備腐蝕，又因精餾分直接返回精餾塔底，增加雜質含量，影響苯酐產品純度。普通的鄰二甲苯固定床氧化法制備苯酐的精餾殘渣中含有大量的苯酐。廢氣經水洗滌后排空。反應器出來的氣體經冷卻器進入切換閃蒸罐，粗苯酐凝結在冷凝面上。工藝過程為：先將過濾凈化的壓縮空氣預熱至140~160~C，并與氣化的鄰二甲苯(或萘)混合進入內裝有球形或環(huán)形催化劑(v O 型)的立管式反應器中，管外用熔鹽循環(huán)除去反應熱，確保反應系統(tǒng)保持恒溫，并利用反應熱產生高壓蒸汽，用于振動汽輪機及用作蒸餾工序熱源；反應產生的苯酐蒸氣餾出物，經預冷進入轉換冷凝器，在此冷凝沉積于器壁，然后經周期性的熔融送入貯槽，最后經預熱處理進行真空蒸餾而得精品苯酐；反應產生的廢氣，經水洗或焚燒后放人大氣，洗滌液可用于回收順酐， 每生產1t苯酐可回收順酐4050kg 操作條件的確定 工藝流程設計 反應原理主反應：副反應： 裝置工藝原則流程圖圖 21 鄰苯二甲酸酐的工藝流程圖 工藝流程簡述本設計采用目前國內外最常用的鄰二甲苯固定床氧化法。從熱熔冷凝器出來的廢氣，含有少量副產品和痕量苯酐，經水洗塔洗滌，或通過焚燒消除，洗滌水中主要含有順酐，通過加工可以回收，生產It苯酐，可副產工業(yè)級順酐約50kg，洗滌液循環(huán)使用，使過程無廢水排出。其工藝過程為：將已過濾凈化的空氣壓縮預熱后，與經預熱并借助熱空氣噴射而氣化的鄰二甲苯混合，進入內裝有活性組分為、廠2o 及TiO 的環(huán)形高負荷型催化劑的列管式反應器中，在催化劑的作用下，鄰二甲苯被空氣氧化為苯酐氣體。國內引進的鄰二甲苯法裝置，也都是采用BASF公司低溫高空速法。目前苯酐生產工藝中，主要采用低溫高空速法，以BASF法、Von Heyden法的應用最為廣泛，其中Chauny法也被日益受到重視；其次是流化床氣相氧化法。工業(yè)上由鄰二甲苯制苯酐主要有3條工藝路線，即固定床氣相氧化法、流化床氣相氧化法和固定床液相氧化法。這種新型催化劑可以減少因內擴散引起的深度氧化反應，從而提高了苯酐的收率、選擇性和催化劑的負荷。1974年，開發(fā)成功了高負荷表面涂層的釩系催化劑，催化劑載體是惰性的無孔瓷球、剛玉球和碳化硅球等。2）鄰二甲苯氧化法此法以鄰二甲苯為原料，在催化劑作用下，用空氣氧化鄰二甲苯制備苯酐，其反應式如下：此外，副反應生成苯甲酸、順丁烯二酸酐等。苯酐尾氣中含有順丁烯二酸酐(順酐)副產物，利用其溶于水的特性，在水洗塔內用水循環(huán)吸收至一定濃度后，再用蒸發(fā)器進行真空提濃、真空蒸餾即可回收副產品順丁烯二酸酐，尾氣放空。國內主要采用流化床法，國外主要采用固定床法。1）萘氧化法萘氧化反應發(fā)生在儀位，在緩和條件下，萘氧化生成醌；在強烈條件下，萘氧化生成苯酐。 工藝技術方案比較和選擇理由苯酐的生產有萘氧化法和鄰二甲氧化法兩種工藝路線。技術的采用不應為追求先進而先進，要綜合考慮技術系統(tǒng)的整體效益，對于影響產品性能質量的關鍵部分，工藝過程必須嚴格要求。（5)經濟合理性