毕业设计】年产10万吨聚碳酸酯化工厂初步设计

1、I【毕业设计】年产10万吨聚碳酸酯化工厂初步设计年产10万吨聚碳酸酯化工厂初步设计摘要聚碳酸酯是由双酚A钠盐与光气进行反应，产物简聚体进行缩聚反应获得。本 设计时年产10万吨聚碳酸酯厂工艺设计，主要进行了工艺计算、设备选型，并绘制 了全厂平面布置图、带控制点的工艺流程图、车间的立面图和平面图。关键词：聚碳酸酯，双酚A,工艺，图iiPolycarbonate Process of The Technological Designof 100,000 t Polycarbonate Per YearABSTRACTPolycarbonate is deserved by the Bisphenol

2、-A of Sodium salt and phosgene. This indication is to design for a chemical factory, which producelOOOOO t Polycarbonate process yearly. It include the main equipment computation and the shaping in the technical process of Polycarbonate CHP, entire factory floor-plan, synthetic CHP total flow chart,

3、 workshops elevation and horizontal plan.KEYWORDS： Polycarbonate, Bisphenol-A , Technology , ChartIVIll1概述1.1设计依据1.1.1课题背景1丄2我国聚碳酸酯产业现状1.1.3国际聚碳酸酯需求概况212设计依据31.3设计原则41.4设计任务41.5劳动安全卫生52工艺设计52.1工艺流程设计2.1.1工艺流程设计的重要性2.1.2工艺流程设计的原则67892.1.3工艺流程选择分析与研究2.1.4工艺流程设计2.1.5生产工艺流程叙述2.1.6工艺流程设计参数2.2工艺计算92.2.1物料

4、衡算92.2.2热量衡算223工艺计算与设备选型273.1塔的工艺与选型27273.1.1T1013丄2最小回流比的计算28eTn v A 亠人. c3.1.4精馅段理论塔板数303.1.5板效率及实际塔板数323.1.6塔和塔板主要工艺尺寸计算323.1.7塔板负荷性能方程363.3气流干燥器的工艺计算与选型443.4过滤设备的工艺计算与选型484设备型号一览表524.1泵的选择524.2容器、罐的选择564.3冷凝器、再沸器的选择585厂制和厂址选择615.1厂制概况615.1.1工厂组织615.1.2工作制度615.1.3人员配备625.2厂址选择63厂依据635.2.2指导方针635.

5、2.3选厂经过636全厂总平面设计646.1总平面设计任务和步骤646.1.1总平面设计任务646.1.2工厂组织646.2总平面设计原则646.3总平面布置评述657公用工程和辅助设计方案668设计结果718.1设计成果718.2图纸及比例71总结72致谢73参考文献74年产10万吨聚碳酸酣化工厂设计1.1设计依据1.1.1课题背景聚碳酸酯(简称PC)是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根据酯基的 结构可分为脂肪族、芳香族、脂肪族一芳香族等多种类型。其中由于脂肪族和脂肪族 一芳香族聚碳酸酯的机械性能较低，从而限制了其在工程塑料方面的应用。目前仅有 芳香族聚碳酸酯获的了工业化生产。聚碳酸酯是

6、一种性能优异的通用工程塑料，自问 世以来迅速在发达国家形成产业化生产，且技术持续发展，装置规模不断扩大。由于 聚碳酸酯光学透明性好、抗冲击强度高，并具有优良的热稳定性、耐蠕变性、抗寒性、 电绝缘性和阻燃性等特点，使之在透明建筑板材、电子电器、光盘媒介、汽车工业等 领域得到广泛应用。聚碳酸酯的应用开发是向高复合、高功能、专用化、系列化方向 发展，目前已推出了光盘、汽车、办公设备、箱体、包装、医药、照明、薄膜等多种 产品各自专用的品级牌号。我国在聚碳酸酯研发上虽起步较早，先后有不少企业进行 研发生产，但由于工艺技术落后、生产装置规模较小、产能低、产品质量差，目前仅 剩一家企业维持生产，国内市场所需

7、的聚碳酸酯不得不大量依赖进口。因此，大力加 强聚碳酸酯研发，加速实现其规模产业化，已成为国家的重要战略需求。我国聚碳酸 酯长期依赖国外进口，2000年进口量为23万吨，到2008年增至101.7万吨，增长了 近4倍，2008年国内聚碳酸酯的表观消费量接近80万吨，未来几年将保持10-15% 的增长率。中国聚碳酸酯的产能仅为26万吨，而且绝大部分为合资或独资企业，对 外依存度非常高。对我国聚碳酸酯生产企业来讲，加快技术进步已刻不容缓。112聚碳酸酯产业的现状由于世界金融市场处于混乱状态，2009年亚洲双酚A(BPA)市场，将继续面临困 难时期的挑战，除非经济走势上行，来自下游环氧树脂和聚碳酸酯(

8、PC)工业的需求才 会稍有提升。一家亚洲贸易商于表示，要使双酚A(BPA)市场上扬，至少在今后6个 月以后。随着双酚A(BPA)现货的急剧下滑，该工业处于不景气状态。截至2008年12 月，双酚A(BPA)价格与当年7月相比、下降了近40%。由于全球金融市场恶化和经济 衰退带来的影响，来自聚碳酸酯(PC)和环氧树脂工业需求的疲软，而导致双酚A(BPA) 市场的不振，将可能会持续到年底。虽然新的环氧树脂和聚碳酸酯(PC),生产装置己 于2008年投运，但经济的下行趋势和竞争的加剧，已大大挤压了一些公司的边际利 润，迫使一些生产商降低开工率或延长装置停工期。双酚A(BPA)发展在2008年也受 年

9、产10万吨聚碳酸酣化工厂设计 #到一些负面的影响，来自与双酚A(BPA)接触的健康危害的争论，已促使一些国家如 加拿大在食品容器应用中禁用这种化学品。鉴于终端用户减少购买量，亚洲地区一些 双酚A(BPA)生产商纷纷降低开工率，以减少这种高成本材料不断增多的库存。中国 大多数环氧树脂装置，目前开工率都在5060%。中国石化集团公司-三井化学公司 合资的，10万吨/年双酚A(BPA)装置于2008年12月投产后，又使该地区新增了供应 量，预计双酚A(BPA)价格一度会下跌至底线。另外贸易商和终端用户的调査指出， 如果需求继续疲软，则对双酚A(BPA)价格的支撑会很小。2009年也会出现一些新的 贸

10、易动向，中国与东南亚国家联盟(ASEAN)成员国之间的自由贸易协定(FTA)将实施， 按照新的法则，双酚A(BPA)从ASEAN出口将执行零关税。东南亚国家联盟(ASEAN)有 2家主要的双酚A(BPA)生产商：拜耳公司在泰国拥有16万吨/年装置，三井化学公司 在新加坡拥有23万吨/年装置。1.1.3聚碳酸酯市场需求概况20世纪末，世界聚碳酸酯的产量约114万吨，聚碳酸酯按功能特性分为一系列 品级，如通用级、透明级、医药食品级等。各品级又可进一步细分为更多的具体牌号。 一些大的生产厂商可提供几十个品级、上百个牌号产品。聚碳酸酯的应用开发是向高 复合、高功能、专业化、系列化方向发展。2004年世

11、界聚碳酸酯表观消费量278.2万t,光学介质是聚碳酸酯消费增长最快的 领域，消费比例占24%；其次是电子/电气和建林 各占19%;汽车约占13%,详见下表1-3全球聚碳酸酯消费表用途北美西欧/日本/亚洲其他合计/比例/万t万t万t其他/万t万t万t汽车13.57.13.010.02.035.613电子7.511.56.122.95.053.019年产10万吨聚碳酸酣化工厂设计电器片材13.513.36.114.17.054.019光学11.012.03.536.94.067.024介质其他1&57.16.62&87.66&625合计64.051.025.3112.325.6278.2100北美

12、的汽车产业所消费的聚碳酸酯远高于西欧、日本及其它地区，约占全球汽车领 域消费量的38 %。欧洲受气候影响，对制造绝热玻璃的薄膜和片材需求较高，占全球该 类产品总消费量的25%。亚洲地区(不包括日本)在电子、电器产品和光学相关产品领 域消费的聚碳酸酯在世界所占比例相当高，电子、电器领域占全球该类产品消费量43%, 光学产品占全球该类产品消费量54%可见国外聚碳酸酯应用的最大的市场是电子/电气(宝库计算机、办公设备和光 盘)，透明薄板和片材以及汽车工业。在未来的一段时间内，聚碳酸酯的需求量将持 续增长，亚太、拉丁美洲将是增长最快的地区。预计到2007年，世界聚碳酸酯的需 求量将达到亿吨，其中计算机

13、、光盘等信息产业方面的增长最快。1.2设计原则(1) 遵守法则，法规，贯彻党的基本建设方针，实事求是，因地制宜(2) 合理利用国家资源和财产，最大限度的发挥硬件设施的内在潜力，节约土地，减 少投资，降低成本；采用成熟的。先进的工艺流程，设备，学习先进的生产技术，努力实现自动化。 现代化提高产品的科技含量；(4) 一轻化工业产品批量小、品种多的特点，努力做到“一钱多用，一钱多能”，是本 厂具有较强的市场适应力；(5) 尽可能创造良好的劳动条件，以利于劳动工人的身心健康；(6) 大多数厂房，特别是主要生产车间的布置，应考虑到日照方位和主导风向，保证 年产10万吨聚碳酸酣化工厂设计 #自然通风，厂前

14、区和防污染的车间放在上风向，产生粉尘、烟、热等的车间及易燃库 布置在下风向；(7) 近期建设和远期发展相结合，主要生产车间留有适当的发展余地，轻化工工厂变 化较快，综合利用较广，加工深度较深，大多数工艺流程更新快，这要求在设计实现 留有较大的预留地，以满足工厂发展变化的需要；(8) 为保证平面图具有建筑艺术性，厂房形状要规则简单，使道路径直，厂房中心线 保持垂直或平行；(9) 采取各种措施，提高建筑系数和场地利用稀疏。建筑系数一般为25%40%,场 地利用系数一般为50%60%,这是总平面设计的主要技术经济指标。1.3设计任务年产10万吨聚碳酸酯化工厂设计，完成对厂址的选择和对工艺流程的可行性

15、分 析，进行物料衡算和热量衡算，主要设备的计算和选型，画出工艺流程图，主要的反 应设备装置图，全厂平面图以及各车间平面布置图与立面图。1.4环境保护及三废处理随着世界特别是我国环境的明显恶化，国民的环境保护意识逐步提高， 为了我们生存环境，为了我们自己，为了我们的子孙后代，必须保护环境。对污染源、 废水、废气、废渣、噪音粉尘烟等的具体防止和处理方法主要依据环境保护法及 相应的可行性研究、环保报告和初审意见来确定，同时加强对员工环保意识的教育， 对表现比较好者给予物质上面的奖励，引领其他员工向他们学习。同时我们将严格执行国家有关对化工企业环保的标准：地面水环境质量标准GB3838-88；(2)

16、环境空气质量标准GB309596；(3) 城市区域环境噪声标准GB3096-93；(4) 工业企业厂界噪声标准GB12348-90；(5) 车间空气中有害物质的最高允许浓度；(6) 居民区大气中有害物质的最高允许浓度；(7) 污水综合排放标准GB8978-96；(8) 锅炉大气污染物排放标准GB13271-91；(9) 大气污染物综合排放标准GB16297-1996o经处理过的排入城镇排水管道的工业废水和生活废水，应符合：(1)水温不高于40C；茹产10万吨聚碳酸酣化工厂设计(2) 不产生易燃易爆和有毒气体；(3) 不伤害养护人员；(4) 对病原体必须严格消毒灭菌；(5) 有毒物质最高容许浓度

17、应符合工业“三废”排放试行规定。对于废渣一般釆用填埋、焚化、堆肥前应取得卫生部门的同意，不允许污染 水源土壤。局部派出的有害气体应净化回收后再向大气排放。1.5劳动安全卫生工业卫生包括防尘防毒、防暑降温、防寒防湿、防噪音、振动控制等，对于一般 化工厂有一定的规定。(一) 根据车间对劳动保护的设计规范工业企业设计卫生标准-TJ36-79规定： 浴室：卫生等级为一级、二级的车间应设车间浴室，三级在车间附近货场去附近设集 中浴室，四季可在居住区设集中浴室。可能引起经皮肤吸收急性中毒的车间一设事故 淋浴。(二) 更衣室：一级车间的存衣室，便服、工作服应分别存放。二级车间的存衣室, 便服、工作服可同室存

18、放。三级车间的存衣室，便服、工作服可同室存放，存放室和 休息室和并设置。四级车间的存衣室和休息室和并设置，可在适当地点存放工作服。 易沾染经皮肤吸收的有毒气体的车间，设置洗衣房。2工艺设计2.1工艺流程设计211工艺流程设计的重要性(1) 工艺流程设计是工艺设计的基础。工艺流程设计是工厂设计中最主要的内容，是 工艺设计的核心。因为工艺流程设计的质量直接决定车间的生产产品质量、生产能力、 操作条件、安全生产、三废治理、经济效益等一系列根本性问题。(2) 工艺流程设计是物料衡算、设备选型的基础。从哲学角度来说，工艺流程设计是 定性分析工作阶段，物料衡算是定量计算阶段。一般来说，先定性后定量，所以，

19、工 艺流程设计是物料衡算的前提和基础。年产10万吨聚碳酸酣化工厂设计 #2.1.2工艺流程设计的原则(1) 先进性工艺流程的先进性从两个方面考虑：一方面是技术的先进；一方面是经济上的合 理。两方面同等重要，缺一不可。(2) 可靠性所设计的工艺流程必须可靠即经过实验室、工业小试、中试，证明技术是成熟的， 生产安全可靠，才可以设计选用。(3) 结合国情，因地制宜工艺流程的选择从技术角度来说，应尽量釆用新工艺、新技术，单从具体情况考 虑，并不必选择国外的先进的技术。因为国外的技术往往价格较高，技术保密性强， 没有实用价值。所以，结合实际，选择自己易于掌握和改进的技术要方便、实用。2.1.3工艺流程选

20、择分析与研究目前，聚碳酸酯的生产方法主要有溶液光气法、酯交换法、界面缩聚光气法和非 光气法。(1) 溶液光气法该工艺是将光气通入含有双酚A碱性水溶液和二氯甲烷溶剂中进行进行界面缩 聚反应，然后将聚合物从溶液中分离出来。与其它的生产方法相比，溶液光气法由于 经济性较差已完全淘汰。(2) 酯交换法酯交换法又称传统熔融工艺，其实也是一种间接光气法工艺。它是以苯酚原料， 经过光气法反应生成碳酸二苯酯，然后再卤化锂等催化剂和添加存在下和双酚A进 行酯交换反应，生成低聚物，在进一步缩聚得到聚碳酸酯。尽管该工艺生成成本低于 其它生产工艺，但由于其生产出来的聚碳酸酯光学性能较差，催化剂易污染，并且由 于存在副

21、产品酚而导致产品分子量较低，应用范围有限，因此限制了该工艺的商业应 用。(3) 界面缩聚光气法界面缩聚光气法工艺是将双酚A和烧碱溶液配制成双酚A钠盐，同时加入酚， 然后送入光气反应器内。加入二氯甲烷，通光气进行光气化反应，反应完成后将反应 液送到缩聚反应器内，加入三乙胺和烧碱溶液，进行缩聚反应。然后分离含有聚合物 的有机相和水相，对有机相进行洗涤、干燥，最后成粒就得聚碳酸酯成品。(4) 非光气法非光气法是先以液相氧化碳基法生产碳酸二甲酯(DMC),再与醋酸苯酯酯交换生 成碳酸二苯酯(DPC),然后在熔融状态下与双酚A进行酯交换，缩聚制得聚碳酸酯。 因此无副产物，基本无污染，特别是不使用剧毒光气

22、，因此深受世界各大公司的重视， 年产10万吨聚碳酸酣化工厂设计纷纷致力开发。综上所述，非光气法工艺是一种全封闭、无副产物、污染少、符合环境要求的绿 色工艺，已经由外国公司研究成功，但是由于国内仍在研究发展中，工艺不成熟，本 设计不采用，而界面缩聚光气法工艺成熟，反映在常温常压下进行，对设备要求不高, 产品质量好，尤其是截止2004年底，全世界聚碳酸酯总生产能力接近3.3Mt / a。 其中光气法生产工艺约占总生产能力的90%。所以本设计采用界面缩聚光气法。2.1.4工艺流程设计工艺流程的设计参照各方资料，尽量做到简单高效。主要工艺采取界面光气法进 行聚碳酸酯的合成。界面缩聚光气法工艺是将双酚A

23、和烧碱溶液配制成双酚A钠盐, 同时加入酚，然后送入光气反应器内。加入二氯甲烷，通光气进行光气化反应，反应 完成后将反应液送到缩聚反应器内，加入三乙胺和烧碱溶液，进行缩聚反应。然后分 离含有聚合物的有机相和水相，对有机相进行洗涤、干燥，最后成粒就得聚碳酸酯成 品。在设计过程中尽可能多的省去了不必要的繁冗过程。务求工艺流程的简洁高效， 而必不可少的设备要设计地能够经受不良环境的考验。以下为大体的工艺流程图。聚碳酸酯生产流程图年产10万吨聚碳酸酣化工厂设计 92.1.5生产工艺流程叙述(1) 双酚A钠盐合成反应将氢氧化钠水溶液(7%)通入反应釜(R101)中，同时加入的还有苯酚、双酚A、亚 硫酸氢钠

24、。搅拌反应一小时，由釜底出料进入储罐，然后由泵打入冷却器(H103)冷却 到10aC,再送入搅拌反应釜(R102)中。(2) 光气反应将来自光气站的光气通过稳压罐(V101)和缓冲罐(V102)进入冷却器(H102)冷却 到59然后与来自二氯甲烷储罐的温度为5C的二氯甲烷混合进入光气反应釜。同时 进入的还有来自换热器(H103)的双酚A钠盐混合液。搅拌反应一小时，控温在209 左右。反应完全，将多余的光气通入缓冲罐(V102)中。通入氮气，将反应液压入油水 分离器(V105),氢氧化钠、亚硫酸钠、氯化钠水溶液由油水分离器顶部出去，再进入 反应釜(R106)中，其中加入氯化钦，搅拌反应半小时，生

25、成沉淀亚硫酸顿，将反应液 通入板式压滤机进行过滤。滤液分成两部分一部分送回反应釜(R101)继续利用，另一 部分通道反应釜(R107)中与加入的氯化氢溶液反应半小时，然后把反应液通入水处理 车间。由谁有分离器底部出来的有机相，由泵通入反应釜(R103)。(3) 缩聚反应将来自水油分离器(R103)的有机相在碱性条件下，三甲基节基作为催化剂，进行 缩聚反应，反应时间为一小时，控温在25Co反应完毕后加入甲酸中和反应液中的 碱液，测pH为3左右方可，然后进行水洗，直至水洗液中没有氯离子为止。将反应 液通入储罐中。(4) 后处理有机相通入反应釜(R104)中，再加入沉淀剂丙酮搅拌半小时，将含有末状物

26、的反 应液通入转鼓真空过滤器中，将分离出的产品PC通过短管型气流干燥器和真空箱干 燥器，的末状产物，在通过挤出造粒的产品PC。由真空过滤器分离出的有机相通入 储罐中,通过泵打到蒸馅釜(R105)中进行蒸馆，蒸馆时间一小时，控温在609。二 氯甲烷和丙酮变成蒸汽有釜顶进入换热器(H104)中，冷却至温度20-C,进入精憎塔 (T101)中，塔顶出二氯甲烷，塔底出丙酮。来自蒸馆釜(R105)釜底的有机相先进入换 热器(H107)中，冷却到209,然后进入精馅塔(T102),塔顶出苯碳酰氯，塔底出简聚 体和催化剂。年产10万吨聚碳酸酣化工厂设计2.1.61艺设计损失率原料厂外运输损失率0.5原料厂外

27、运输损失率0.5产品厂里储运损失率0.5产率852.2工艺计算2.2.1物料衡算1) ：物料衡算的原理、方法、步骤(1) ：原理对于连续稳定过程,物料衡算的方程是：(2-1)即：初始输入量二最终输出量 对不连续过程，物料衡算的方程为：刀Mx=M出+M累积(2-2)即：初始输入量+生成输入量=最终输出量+消耗量(2) :方法本设计属于连续反应，采用第一种计算方法(3) :步骤：a：收集数据： ：原理，产品规格。 ：过程单位时间的物流量。 ：有关消耗定额。 ：有关转化率、选择性、单程收率。b：画物料流程图，确定衡算对象，根据题目要求它可以是总物料某个组分某个 元素等c：确定衡算范围：根据题目要求它

28、可以是一个系统一个车间某个设备等;某 个设备的局部等d：确定衡算基准：根据题目要求它可以是单位质量单位时间等e：列出输入输出物料平衡表：2) ：物料衡算过程(1):收集数据表2-1原料性质摩尔质原料密度量沸点含量比热容名称(Kg/m：确定单位时间内物流量：年工作天数：365-(ti+t2+t3)选择不连续工作制度：Tl=52+l+l+2+3=59(其中对于工厂，星期六照常上班, 故只有星期天休息，一年52周共52天,再加上劳动节1天，元旦1天,国庆节2天，春节3 天)T2设备大、中、小修及正常检修总天数，反应釜取6天/年。T3设备加工不同物料时的换料时间(不计)。故年工作天数=365-(52+

29、7+6)=300d/a聚碳酸酯日产量：100000t/aw300d/a=334”d ：由已知消耗定额(以每吨产品计)(g/m(C)(%)J/(mol.C)ol)光气1381998.39957.7二氯133685409850.88甲烷360.426.3双酚A11502285984氢氧25化钠毎产10万吨聚碳酸酣化工厂设计消耗定额是指生产每吨合格产品需要的原料辅料及试剂等的消耗量。表2-2消耗定额489光气.24Kg/lt二氯甲烷442双酚A7.4Kg/lt968.8Kg/lt565氢氧化钠.13Kg/lt9202Kg/lt(4) ：原料日光气：489.24Kg/tx33

30、4t/(l=163406Kg/d年产10万吨聚碳酸酣化工厂设计#二氯甲烷：44274Kg/tx334t/d=1478751.6Kg/d双酚 A:968.8Kg/tx334t/d=323579.2Kg/d氢氧化钠：565.13Kg/tx334t/d=188753.4Kg/d原料年净耗量：光气：163406Kg/dvl000Kg/tx300d/a=49021.8t/a二氯甲烷14787516Kg/dW1000Kg/tx300d/a：=4436258t/a双酚 A：323579.2Kg/tvl000Kg/tx300d/a=97073.76t/a氢氧化钠：188753.4Kg/dvl000Kg/tx3

31、00d/a=56626.02t/a原料厂内贮存运输损失率为5%,则聚碳酸酯工厂的原料年入厂量:光气:49021.8t/av( 1-0.05)=51601.9t/a二氯甲烷：443625.48t/av( 1-0.05)=466974.2t/a双酚 A：97073.76t/av(l-0.05)=102182.9t/a氢氧化钠:56626.02t/a-r( 1-0.05)=59606.3t/a又原料厂外运输损失率为5%,则DDS皮革隸剂工厂的原料年外购量光气：二氯甲烷：双酚A： 氢氧化钠：51601.9t/av(1-0.05)=54317.8t/a466974.2t/av( 1005)=491551

32、.8t/a102182.9t/av(l-0.05)=107560.9t/a59606.3t/av(l-0.05)=62743.5t/a(5):衡算结果表23物料衡算一览表(1)原消转单日净原料年损厂内年订料耗化程耗量净耗量失年储货量定率收(Kg/d)(t/a)率量(t/a)额(率(t/a)(Kg%(%/t)%)光489. 98951634049021.55160154317气246898二442 98951478744362554669749155氯7.451.64844.21.8甲烷双96& 98953235797073.51021810756酚A89.2762.90.9Na565. 989

33、51887556626.55960662743OH133.40235(6) ：合成聚碳酸酯生产流程图(7) ：确定衡算范围，并进行深入计算:：双酚A钠盐合成釜：年产10万吨聚碳酸酣化工厂设计134825Kg/h7864.7 Kg/h69.6 Kg/1123.6 Kg/h104488.2 Kg/h16084.4 Kg/h3134.0 Kg/h69.6 Kg/h2&6 Kg/h106617.0 Kg/h125928.6 Kg/h125928.6 Kg/h16084.4Kg/h6808.6Kg/h61614.7 Kg/Ii69.6 Kg/h2&6 Kg/h 31340Kg/h 106617.0 Kg

34、/h61614.7Kg/h952.4 Kg/11 2&6Kg/h3107.5 Kg/h16173.1 Kg/h5765.5 Kg/h95lKg/h106617.0Kg/h每小时进料量为:双酚A：氢氧化钠：苯酚：亚硫酸氢钠：水：每小时出料号为：双酚A钠盐：氢氧化钠：苯酚：亚硫酸钠：水：合计：每小时进料量为:每小时出料量为：光气釜:每小时进料量为:双酚A钠盐: 光气：二氯甲烷： 苯酚：亚硫酸钠： 氢氧化钠： 水：每小时出料量为：二氯甲烷： 光气：亚硫酸钠： 氢氧化钠： 简聚体： 氯化钠： 苯酰氯； 水：合计：每小时进料量为：194353.9 Kg/11每小时出料量为： ：缩聚釜：每小时进料量为：三

35、乙胺： 简聚体： 二氯甲烷： 氢氧化钠： 苯酰氯： 水：每小时出料量为：三乙胺： 聚碳酸酯： 简聚体： 苯酰氯： 二氯甲烷： 氢氧化钠： 氯化钠： 水：合计：每小时进料量为:每小时出料量为： ：蒸馆釜：每小时进料量为：催化剂： 简聚体： 苯酰氯： 二氯甲烷： 丙爾: 聚碳酸酯： 每小时出料量为：催化剂： 简聚体： 苯酰氯： 二氯甲烷：194353.9Kg/h81.0Kg4i16173.1 Kg/h 61614.7Kg/h 4851.9 Kg/h 95lKg/h 14555.8Kg/h81.0 Kg/h15596.5 Kg/h323.46 Kg/h95.1 Kg/h61614.7 Kg/h485

36、1.9Kg4i576.6 Kg/h14555.8 Kg/h97371.6 Kg/h97371.6Kg/h81.0Kg/li323.5 Kg/h95.1 Kg/h61614.7 Kg/h20000 Kg/h15596.5 Kg/h81.0Kg4i323.5 Kg/h95lKg/h61614.7Kg/h年产10万吨聚碳酸酣化工厂设计#丙酮：20000Kg/h聚碳酸酯：15596.5 Kg/h合计：每小时进料量为：97710.8 Kg/h每小时出料量为：97710.8Kg4i(8):列岀输入输出物料衡算平衡表1.双酚A钠盐合成釜：表24物料衡算一览表(2)名称Kg/KmWMolKg/KmWMh014

37、1%hol/h%01%双酚A134859.110.71.02.5氢氧化7864.196.6.23.23134.7&32.51.3钠7605苯酚69.60.70.150.269.60.80.10.07亚硫酸23.60.30.050.10.1氢钠双酚A160859.112.0.94.48进料出料亚硫酸2&60.30.03無产10万吨聚碳酸酣化工厂设计水 1044 580 82.9 95.5 1066 5923 84. 97.788.24.917.0252.光气反应釜：表25物料衡算一览表（3）进料出料名称Kg/hKmoWMoKg/hKmWMoVh%1%oVh%1%双酚A1608459.18.30.

38、8钠盐4光气680&68.83.61.0952.49.60.50.163二氯甲61614724.931.10.6161724.31.10.烷7664.7965苯酚69.60.80.00.0年产10万吨聚碳酸酣化工厂设计#67亚硫酸2&60.30.00.02&60.30.00.0钠4342氢氧化3134.78.351.61.13107.77.71.61.105简聚体161763.78.30.93.1苯酰氯95.10.80.10.065氯化钠5765.9&43.01.45水106615923.54.86.1066592354.85.7.028417.0.2893缩聚反应釜：表2-6物料衡算一览表（

39、4）进料出料名 kg/h kmol/h W% mol% kg/h kmol/h W% mo第产10万吨聚碳酸酣化工厂设计81.00.40. 040. 0681.00.40. 040.(16173. 163.716.63.7323.51.30.30.4851. 9121.35.07. 14851. 9121.312.37.61614. 7724.963.342. 161614. 7724.963.341.95. 10.80. 060. 1495. 10.80. 060.(年产10万吨聚碳酸酣化工厂设计2115596.5 61.47.8 3.576. 69.80.6 0.15.0 46.水 145

40、55. 8 80& 7 15. 0 46. 9 14555. 8 808. 74.蒸馅釜：表27物料衡算一览表（5）进料出料名 kg/h kmol/h W% mol% kg/h kol/h W% mol9称催 81.00.40.040.0681.00.40.040.06年产10万吨聚碳酸酣化工厂设计简 323.5323.51.30.30.15苯 95.10.80.060.0995.10.80.060.09氯 61614.7724.963.163.961614.7724.963.163.9碳 15596.561.416.05.415596.5 61.416.05.4酯丙 20000344.8 2

41、0.530.420000 344.8 20.5304年产10万吨聚碳酸酣化工厂设计#2.2.2热量衡算（一）计算的基本原理化工生产过程往往伴随着能量的变化，尤其是反应过程，为维持在一定温度下进 行反应，常有热量的加入或放出。因此能量衡算也是化工设计中及其重要的组成部分, 能量衡算是以热力学第一定律为依据，能量是热能、电能、化学能、动能、辐射能的 总称。化工生产中最常用的能量形式为热能，故化工设计中经常把能量计算称为热 量计算。通过热量衡算可确定传热设备的热负荷，以此为设计传热型设备的形式、尺 寸、传热面积等并为反应器、结晶器、塔式设备、输送设备、压缩系统、分离及各种 仪表等提供参数，以确定单位

42、产品的能量消耗指标；同时也为非工艺专业（热工、电、 给水、冷暖）设计停工设计条件做准备。热量计算与设备计算的关系非常密切，因此经常将热量放在设备工艺计算内同时 进行。一般在物料计算后先粗算一个过程的设备台数大小，设定一个基本形式和传 热形式，然后进行该设备的热量计算，如热量计算的结果与设备形式、大小有矛盾, 则必须重新设计设备的大小和形式或加上适当的附件，以使设备既能满足物料衡算 的要求又能满足热量衡算的要求。能量衡算的基本方程式根据热力学第一定律，能量衡算方程式的一般形式为：ae = q+w式中，AEt体系总能量变化；Qt体系从环境中吸收的能量；Wt环境对体系所做的功；在热量衡算中，如果无轴

43、功条件下，进入系统加热量与离开系统的热量应平衡， 即在实际中对传热设备的热量衡算可表示为：工。逬=工Q出Qi + Q2 + Q3 =+ Q$+Qft其中：Q| -所处理的物料带入设备的热量；Q2 T换热剂与设备和物料传递的热量（符号规定加热剂加入热量为 “+”，冷却剂吸收热量为“一”）；化学反应热（符号规定过程放热为“+”，过程吸热为44 ，、.第产10万吨聚碳酸酣化工厂设计Q4 -离开设备物料带走的热量；Q,t设备消耗热量；Qe-设备向周围散失的热量，又称热损失；(二)热量衡算(1)双酚A钠盐合成釜 进料温度与出料温度：表2-8物料衡算一览表(6)进料介温度C出料介质温度C氢氧化20钠亚硫酸

44、20氢钠苯酚20双酚A20水20双酚A钠钠：苯酚亚硫酸钠2525252525反应式为:严II ()| )11 + 2N a()IICHi严NaOyONa + 2IHO：Ha由于各种物料都是在常温下加入，所以0=0 根据化学反应方程可求得化学反应热，所以在衡算过程中 年产10万吨聚碳酸酣化工厂设计#对于主反应lmol双酚A反应需要吸收的热量Q = 3562 /mol 副反应lmol亚硫酸氢钠反应需要放出的热量Q = -2S6kJ/mol 所以对于所有的化学反应热Q = (59.1 x 356 - 286 x 0.3) x 103 = 2.10 x 10/ mol 0 = 10.7%xl.80 +

45、 6.2%x3.182 + 0.15%xl.70 + 0.05%x3.00+82.9%x4 =3.8622/(如C)则 Q4 = Cp mAt = 3.862x125928.6x5 = 2.43x 106U由后面光气反应釜的设备计算得：皿= 13704. MgQa = CmAt = 0.4x137041 x5 = 27408.22V = 2.74 x 10%丿热损失取总热量的5%a=5%(Q4+C5) = 5%x(243 + 2.74)xlO4=12.29xlO4V所以由 Q + 02 +。3 =+ 05 + Q(、代如有关数据得：Q2 =-1.84x10需采用夹套进行换热，采用冷冻盐水冷却：

46、进口温度： 出口温度：-WCo*cg=Q介质用量：CpZ+H(2)光气反应釜进料温度与出料温度：表29物料衡算一览表(7)进料介质温度C出料介质温度C光气5光气20第产10万吨聚碳酸酣化工厂设计二氯甲 5简聚体 20烷苯酚双酚A钠盐氢氧化1010101010二氯甲烷20氢氧化钠20苯酰氯 20氯化钠 20水20反应式为反应的标准生成焙:=y V H厂in 午,ri=一（-842.6）+（ 一 4112）-（ 一 626.32） -（ -220.92）= -406.48 kJ/mol年产10万吨聚碳酸酣化工厂设计#申爲(293) =爲(29&15) + .鳥忆 VBCPmC&P-fi=一 406

47、.48+208.42 x (293 -298.15)= -1479.8kJ /mol所以反应放热为：Q. =59x (-1479.8) xlO3= -8.75 xlO7JO =12.7% x3.00 + 0.06%xl.70 + 0.04%x2.80 + 2.5%x2.80 + 84.7%x4.183 = 4.060H/(.C)Q4 = CP mSt = 4.06xlOxl25933.6 = 5.11xlO6V由后面的设备计算知设备的质量：6938.7kga = Cmt = 0.4x 11578.7 x 10 = 4.63 x 104U热损失取总热量的5% 所以Q = 5%(24 + ) =

48、5% x (511 + 4.63) xlO4 =2.58xlO5V 所以由 O + Q + Q =+ 2 + Q代入有关数据得：& =9.291x107H需采用夹套进行换热，采用509换热：进口温度 出口温度50C10C介质用量：小Q9.291 xlO7cz 心,z/G = 2.05x0 kg/hCAt + AH 4.183x40 + 286篇产10万吨聚碳酸酣化工厂设计3工艺计算与设备选型3.1塔的工艺与选型3.1.1 T101I .计算依据：(1) 塔T101进、出物料流量组成：表3-1物料组成名进料出料称Kg/hKmolWMolKg/hKmolWMol/h%/h%二氯 61614724.975.67.860382710.175.67.5甲.75.43烷丙 20000344.8