【正文】 川化學(xué)工業(yè)有限公司 (生產(chǎn)能力為 萬(wàn)噸 /年 )、吉林燃料乙醇有限公司 (生產(chǎn)能力為 萬(wàn)噸 /年 )以及河南孟州華興公司 (生產(chǎn)能力為 萬(wàn)噸 /年 )等。江蘇索普（集團(tuán)）公司是目前我國(guó)最大的醋酸乙酯生產(chǎn)企業(yè)，生產(chǎn)能力為 萬(wàn)噸 /年，約占國(guó)內(nèi)總生產(chǎn)能力的 %， 與醋酸產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了上下游一體化， 產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力較強(qiáng)， 80%的醋酸乙酯用于出口。隨著生產(chǎn)能力的不斷增加， 我國(guó)乙酸乙酯的產(chǎn)量也不斷增加。目前國(guó)內(nèi)大型醋酸乙酯企業(yè)均采用酯化法技術(shù)，主要生產(chǎn)廠家情況見表 [2]。上海吳涇化工有限公司擬將現(xiàn)有生產(chǎn)能力擴(kuò)建到 15 萬(wàn)噸 /年，長(zhǎng)春天裕生物工程公司將建 萬(wàn)噸 /年生產(chǎn)裝置，預(yù)計(jì)到 20xx 年，我國(guó)乙酸乙酯的總生產(chǎn)能力將超過(guò) 萬(wàn)噸 /年。 20xx 年我國(guó)醋酸乙酯的產(chǎn)量只有 萬(wàn)噸， 20xx 年進(jìn)一步增加到 萬(wàn)噸，比 20xx 年增長(zhǎng)約 %， 20xx20xx年產(chǎn)量的年均增長(zhǎng)率高達(dá) %。 20xx 年凈出口量達(dá)到 萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)%。 20xx 年上半年進(jìn)口量為 萬(wàn)噸，同比減少約%。 20xx 年出口量超過(guò) 萬(wàn)噸， 達(dá)到 萬(wàn)噸， 20xx 年盡管受到全球金融危機(jī)的影響，但出口量仍高達(dá) 萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng) %。 20xx 年我國(guó)醋酸乙酯出口到 30 多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，其中對(duì)亞洲國(guó)家的出口量約占總出口量的 93%，其中對(duì)韓國(guó)的出口量為 萬(wàn)噸，約占總出口量的 %，其次是中國(guó)臺(tái)灣，出口量為 萬(wàn)噸，約占總出口量的 %； 再次是日本，出口量為 萬(wàn)噸，約占總出口量的 %。主要出口企業(yè)有江蘇索普、山東金沂蒙、廣東江門謙信化工發(fā)展公司等大型醋酸乙酯生產(chǎn)企業(yè)。出口價(jià)格近幾年也不斷上漲。 20xx年進(jìn)一步上漲到 美元 /噸。 表 近年來(lái)我國(guó)醋酸乙酯的進(jìn)出口情況 年份 進(jìn)口量 (萬(wàn)噸 ) 進(jìn)口單價(jià) (美元 /噸 ) 出口量 (萬(wàn)噸 ) 出口單價(jià) (美元 /噸 ) 20xx 20xx 20xx 20xx 7 20xx 20xx 20xx 表 20xx 年我國(guó)醋酸乙酯的出口國(guó)家情況 國(guó)家 /地區(qū) 出口量 (萬(wàn)噸 ) 所占比例 (%) 出口金額 (萬(wàn)美元 ) 韓國(guó) 中國(guó)臺(tái)灣 日本 新加坡 菲律賓 阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó) 越南 泰國(guó) 其他國(guó)家和地區(qū) 合 計(jì) 消費(fèi)現(xiàn)狀及發(fā)展前景 近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，涂料、油墨、粘合劑等產(chǎn)品需求大幅提升，從而拉動(dòng)醋酸乙酯的消 費(fèi)穩(wěn)步增長(zhǎng)。 表 近年來(lái)我國(guó)醋酸乙酯的供需情況 單位：萬(wàn)噸 /年 年份 生產(chǎn)能力 產(chǎn)量 進(jìn)口量 出口量 表觀消費(fèi)量 20xx 20xx 8 20xx 20xx 20xx 20xx 20xx 目前，國(guó)內(nèi)醋酸乙酯主要消費(fèi)地區(qū)集中在華東、中南、華北、東北地區(qū)，產(chǎn)品主要用于生產(chǎn)涂料、 制藥和粘合劑， 20xx 年我國(guó)醋酸乙酯消費(fèi)結(jié)構(gòu)為：制藥行業(yè)對(duì)乙酸乙酯的需求量約占總需求量的 %，涂料約占 %，粘合劑約占 %，油墨約占 %，其他產(chǎn)品約占 %。另外，隨著醋酸乙酯新用途的不斷開發(fā)，將會(huì)使醋酸乙酯 在其他方面用量的比例也有一定的增加。本次設(shè)計(jì)將根據(jù)自己的生產(chǎn)規(guī)模計(jì)算，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較，得出合理的工藝設(shè)計(jì)流程。( mttcFVAR ?????? 因裝料系數(shù)為 ，故實(shí)際體積 mV R ?? 要求每釜體積小于 5m3 則間歇釜需 2 個(gè)，每釜體積 V= m3圓整，取實(shí)際體積 ?V 。因硫酸少量，忽略其影響， 30A mk m o 1 0 0 ??? ?? 對(duì)于連續(xù)式生產(chǎn)，若采用兩釜串聯(lián)，系統(tǒng)為定態(tài)流動(dòng)，且對(duì)恒容系統(tǒng)，0?不變，0?? ii V不變 22121101 )()(AAAAAA rccVrccV ?????? ?? 222 21211 10 AAAAAA ck ccck cc ??? 若采用兩釜等溫操作，則 21kk? 代數(shù)解得 31 k m o l/?Ac 所以 322 10 100 )()( mkcc ccFV AA AAA ??? ????? 裝料系數(shù)為 ，故實(shí)際體積 V=?=3。根據(jù)間歇性和連續(xù)性反應(yīng)特征比較，間歇進(jìn)料需 2 條生產(chǎn)線，連續(xù)性需 1 條生產(chǎn)線。故而，本次設(shè)計(jì)將根據(jù)兩釜串 聯(lián)的的 間歇 性生產(chǎn)線進(jìn)行，并以此設(shè)計(jì)其設(shè)備和工藝流程圖。 換熱設(shè)計(jì) 換熱采用 冷卻水降溫 ，設(shè)夾套內(nèi)的 冷卻水 由 110℃ 降到 130℃ ，溫差 20℃ 。選擇罐體高徑比主要考慮以下兩方面因數(shù)： 高徑比對(duì)攪拌功率的影響：在轉(zhuǎn)速不變的情況下， 3iDp? （其中 D—攪拌器直徑， P—攪拌功率）， P 隨釜體直徑的增大，而增加很多，減小高徑比只能無(wú)謂地消耗一些攪拌功率。 高徑比對(duì)傳熱的影響：當(dāng)容積一定時(shí)， H/Di越高，越有利于傳熱。 由此選用 16MnR 卷制 16MnR 材料在 100℃ 是的許用應(yīng)力 [σ]t=170MPa 焊縫系數(shù)的確定 取焊縫系數(shù) φ=（雙面對(duì)接焊， 100％無(wú)損探傷） 腐蝕裕量 C2=2mm 筒體的壁厚 計(jì)算厚度 ? ? mmPDPS ct ic ???? ????? ?[10] 式中： S—— 圓筒厚度， mm ； Di —— 圓筒內(nèi)徑 ， mm ； C2 —— 腐蝕裕量，取 2 mm ； Pc —— 內(nèi)壓設(shè)計(jì)壓力， MPa ； Φ —— 焊接接頭 系數(shù)，考慮到夾套的焊接取 （表 109[2]）； [σ]t——材料許用應(yīng)力： [σ]100 = 113 MPa 。夾套的上封頭選帶折邊形的封頭，且半錐角 ??45? 。為防止反應(yīng)釜內(nèi)溫度過(guò)高，在反應(yīng)釜的上方設(shè)置了冷凝器進(jìn)行換熱，因此不需要進(jìn)行傳熱面積的校核。 23 第 五 章 反應(yīng)釜釜體及夾套的壓力試驗(yàn) 釜體的水壓試驗(yàn) 水壓試驗(yàn)壓力的確定 ： ? ?? ? MP aPP tcT ????? ?? 水壓試驗(yàn)的強(qiáng)度校核 ： MP aCS CSDP n niTT 138)(2 )()(2 )( ??? ????? ???? 16MnR 的屈服極限 MPas 345?? M P as 1 013 4 ?????? 由 M P aM P a sT ???? ?? 所以水壓強(qiáng)度足夠 壓力表的量程、水溫 ： 壓力表的最大量程： P 表 =2 Tp =2= 或 ? P 表 ? 4PT 即 ? P 表 ? 水溫 ： ≥5℃ 水壓試驗(yàn)的操作過(guò)程 ： 操作過(guò)程：在保持釜體表面干燥的條件下，首先用水將釜體內(nèi)的空氣排空，再將水的壓力緩慢升至 ，保壓不低于 30min ，然后將壓力緩慢降至 ，保壓足夠長(zhǎng)時(shí)間，檢查所有焊縫和連接部位有無(wú)泄露和明顯的殘留變形。若質(zhì)量不合格，修補(bǔ)后重新試壓直至合格為止。 夾套的液壓試驗(yàn) 水壓試驗(yàn)壓力的確定 ： ? ?? ? MP aPP tcT ????? ?? 且不的小于（ p+） = 24 所以取 MPaPT ? 水壓試驗(yàn)的強(qiáng)度校核 ： MP aCS CSDP n niTT 115)(2 )()(2 )( ??? ????? ???? Q235—B 的屈服極限 MPas 235?? M P as 1 112 3 ?????? 由 M P aM P a sT ???? ?? 所以水壓強(qiáng)度足夠 壓力表的量程、水溫 ： 壓力表的最大量程： P 表 =2 Tp =2= 或 ? P 表 ? 4PT 即 ? P 表 ? 水溫 ： ≥5℃ 水壓試驗(yàn)的操作過(guò)程 ： 操作過(guò)程：在保持釜體表面干燥的條件下，首先用水將釜體內(nèi)的空氣排空，再將水的壓力緩慢升至 ，保壓不低于 30min ，然后將壓力緩慢降至 ，保壓足夠長(zhǎng)時(shí)間，檢查所有焊縫和連接部位有無(wú)泄露和明顯的殘留變形。若質(zhì)量不合格，修補(bǔ)后重新試壓直至合格為止。 25 第 六 章 攪拌器的選型 攪拌設(shè)備規(guī)模、操作條件及液體性質(zhì)覆蓋面非常廣泛，選型時(shí)考慮的因素很多，但主要考慮的因素是介質(zhì)的黏度、攪拌過(guò)程的目的和攪拌器能造成的流動(dòng)形態(tài)。為了經(jīng)濟(jì)高效地達(dá)到攪拌的目的，必須對(duì)攪拌設(shè)備作合理的選擇。 根據(jù)攪拌目的選擇攪拌器的類型：均相液體的混合宜選推進(jìn)式，器循環(huán)量大、耗能低。氣體吸收用圓盤渦輪式最適宜，其流量大、剪切強(qiáng)、氣體平穩(wěn)分散。根據(jù)以上本反應(yīng)釜選用圓盤式攪拌器。功率計(jì)算需要知到臨界雷諾數(shù) ecR ，用 ecR 代替 eR 進(jìn)行攪拌功率計(jì)算。知： ?? 所以功率： KWdnP 5353 ?????? ? 取 P ＝ 14KW 攪拌軸的的初步計(jì)算 攪拌軸直徑的設(shè)計(jì) （ 1）電機(jī)的功率 P ＝ 14KW ，攪拌軸的轉(zhuǎn)速 n ＝ 90 /minr ，根據(jù) 文獻(xiàn) [12]取用 材料為1Cr18Ni9Ti ， [? ]＝ 40MPa ，剪切彈性模量 G ＝ 104 MPa ， 許用單位扭轉(zhuǎn)角 [? ]＝ 1176。 由 10 Pm n??得： m = 66149 . 5 5 3 1 0 1 . 4 8 6 1 0 / 1 4 8 6 /90 N m m N m? ? ? ? ? 利用截面法得： ?maxTM m = 6 10 90??（ Nmm ） 由max []TMW????? 得： 69 .5 5 3 1 0[]PW n? ???= 6 10 90 40?? ? 攪拌軸為實(shí)心軸，則： ? ? = 6 10 90 40?? ? d ≥ 取 d ＝ 60mm （ 2）攪拌軸剛度的校核：由 3m a xm a x4p180 10J 32TpMGJd? ??? ? ?? 剛度校核必須滿足： ? ?max??? ，即： 27 ? ?6 3 6 34441 8 0 1 4 1 8 09 .5 3 3 1 0 1 0 9 .5 3 3 1 0 1 090 5 7 .21 8 .1 1 03 2 3 2pnd m mG?????? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? 所以攪拌軸的直徑取 d ＝ 60mm滿足條件。 聯(lián)軸器的型式及尺寸的設(shè)計(jì) 由于選用擺線針齒行星減速機(jī)，所以聯(lián)軸器的型式選用立式夾殼聯(lián)軸節(jié)（ D 型）。 夾套式反應(yīng)釜附屬裝置的確定 人孔 C 選用長(zhǎng)圓型回轉(zhuǎn)蓋快開人孔 人孔 ， 400300 JB 579791 接管及其法蘭選擇 水蒸氣進(jìn)口管： ? 1084， L=200mm， 10 號(hào)鋼 法蘭： DN100 HG 2059297 冷卻水出口管： ? 57， L=150 mm，無(wú)縫鋼管 法蘭： DN50 HG 2059297 進(jìn)料管： 乙酸進(jìn)料管 smv / 3?? ?? 管徑 md 0 2 0 0 0 ???? 根據(jù)管子規(guī)格圓整選用 ?? 的無(wú)縫鋼管， L=150mm 法蘭： DN25 HG 2059297 28 乙醇醇進(jìn)料管 smv / 0790 3?? ?? 管徑 md 0 4 0 0 1 ???? 根據(jù)管子規(guī)格圓整選用 418?? 的無(wú)縫鋼管， L=200mm 法蘭： DN50 HG 2059297 濃硫酸進(jìn)料管 smv / 3???? 管徑 md 0 1 0 0 0 0 ???? 根據(jù)管子規(guī)格圓整選用 418?? 的無(wú)縫鋼管， L=100mm 法蘭： DN10 HG 2059297 出料管：出料總質(zhì)量流量 2 8 7 0 .7 k g /hAAW F M F M W? ? ? ?乙 醇 乙 醇 硫 酸 因密度 3kg/m850?? ，則體積流量為 32 8 7 0 . 7 0 . 0 0 1 8 9 m / s8 5 0 3 6 0 0V ??? 因進(jìn)料黏度低，選取管道中流速 m/?u 則管徑 ????d 根據(jù)規(guī)格選取 ? 57 的無(wú)縫鋼管。 車間 布置設(shè)計(jì)是對(duì)車間建筑物等設(shè)施配置的安排做出合理的布局。上述非工藝專業(yè)也提出了對(duì)車間布置的要求。設(shè)備布置的任務(wù)是決定工藝設(shè)備的空間位置，決定設(shè)備的露天與否，決定車間生產(chǎn)部 分的通道。 車間布置的基本原則和要求 合理的生 產(chǎn)車間布置應(yīng)做到：經(jīng)濟(jì)合理，節(jié)約投資，操作和安裝檢修方便安全，設(shè)備排列簡(jiǎn)潔、緊湊、整齊、美觀。 車間布置的基本原則 車間布置設(shè)計(jì)的原則有以下幾點(diǎn)： （ 1）最大限度地滿足工藝生產(chǎn)包括設(shè)備維修的要求； （ 2）有效地利用車間建筑面積 (包括空間 )和土地； （ 3）要為車間的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、先進(jìn)合理以及節(jié)能等要求創(chuàng)造條件； （ 4）考慮其他專業(yè)對(duì)本車間布置的要求； （ 5）要考慮車間的發(fā)展和廠房的擴(kuò)建； （ 6）車間中所采取的勞動(dòng)保護(hù) 、防腐防火、防毒、防爆及安全衛(wèi)生等措施