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1 年产 13 万吨苯酚丙酮氧化工段工艺设计 年产 13 万吨苯酚丙酮氧化工段工艺设计 摘要摘要 苯酚丙酮氧化段的目的是将异丙苯用氧气氧化成 CHP 然后将 CHP 提浓至大约 80 进入分解工 序 将 CHP 分解成苯酚丙酮 然后用碱洗 通入下一工段 本设计为化工工厂的初步设计 进行了简单的工 艺流程设计 工艺计算和化工工厂的平面设计 其中有工艺流程图 全厂平面图 车间布置图和立面图 关键词关键词 异丙苯 过氧化氢异丙苯 Oxidization Process of The Technological Design of 120 000t Phenol and Acetone per Year ABSTRACT Phenol and acetone is deserved by the decomposion of CHP which is the oxidation products of cymene This indication is to design for a chemical factory which produce 90 000 t phenol and acetone chemical plant of oxidization process yearly It include the main equipment computation and the shaping in the technical process of oxidizing CHP entire factory floor plan synthetic CHP total flow chart various workshops elevation and horizontal plan KEY WORDS cymene CHP 1 主要内1 主要内容 1 11 1 工艺设计原则 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 3 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 4 尽可能创造良好的劳动条件 以利于劳动工人的身心健康 5 重视环境保护 合理处理好三废 1 2 工艺设计 1 2 1 工艺设计的内容 主要包括 氧化工段的工艺流程设计 物料衡算 主要设备的计算和选型 绘制了工艺流程图 全厂平面图以及各车间平面布置图和车间各层立面图 1 2 2 氧化段工艺 反应温度 由于异丙苯氧化在空气中进行属于动力学控制 反应温度对反应速度有很大的影响 在 60 时 氧化反应速度几乎为零 随着反应温度的提高反应速度明显加快 因此提高反应温度可以提高氧 2 化液中的 CHP 含量 减少反应时间 提高产量 但同时选择性变差 反应收率降低 因此 适宜的反应温度由 转化率 选择性和单位反应体积的生产能力共同确定 由于CHP的热稳定性差 过高的温度会引起大量的 CHP 热分解 释放大量的热量 使反应失去控制引起爆炸 CHP 浓度 CHP 浓度对氧化反应速度和选择性均有影响 CHP 浓度提高 反应速度提高 但同时选择 性下降 因此为达到较理想的转化率 但同时又满足选择性的要求 需要选择适宜的 CHP 浓度控制 基于反应温度和CHP浓度对反应速度和反应选择性的影响 通常采用两釜或多釜串联工艺 再首釜CHP 浓度低则采用较高的温度 以获得较高的转化率 在后续的几釜 CHP 浓度相对较高则采用较低的温度以 获得较高的转化率 一般单釜选择性可达 91 而双釜流程可达 93 三釜可达 93 8 四釜达到 94 多 反应介质的酸碱度 酸是异丙苯氧化的阻抑剂 酸又能使 CHP 分解为苯酚 丙酮 而生成的苯酚是氧 化反应的阻抑剂 在酸性介质中 氧化反应生成CHP的速度和收率都很低 碱性介质中对氧化反应是有利 的 碱的存在可以提高氧化反应的速度 因为碱能中和掉反应产生的阻抑剂的影响 碱的存在还有一个作 用 碱和CHP作用可以产生反应引发剂 CHP 钠盐 产生更多的反应链 但是在强碱作用下 CHP会发生降 解反应生成苯乙酮 甲醇等 苯乙酮可发生缩合反应生成稀酮 因此氧化反应不能在强碱中进行 氧化反应器的温度 异丙苯中高反应能力的 氢很容易被氧化 生成 CHP 其反应温度为 90 130 为防止 CHP的过早分解和产生不希望的副产物 将转化率控制在 30 左右 常用 Na2CO3 Ca2CO3等作分 解的抑制剂 用空气作氧化剂 当用空气做氧化剂时 在氧化尾气中被带走的异丙苯过多 为防止污染大气 必须用一个吸收塔回收塔回收 反应的热量应为 697 55Kj kg 异丙苯 氧化反应在在 3 5 个串联的搅拌釜 中或是在反应器中完成 用串联的反应器是第一个为 110 最后一个为 90 反应液进提浓塔 以得到 85 的 CHP 1 2 3 提浓段工艺 压力 CHP 的热稳定性差 安全温度极限为 129 利用沸点不同分离各组分非常困难 但 CHP 有个 特性 就是在高真空下 压力 10mmHg 异丙苯对CHP有着很大的相对挥发度 当压力在30 40 mmHg时 异丙苯对CHP的相对挥发度最大可达26 CHP提浓就是利用这个特性进行的 所以提浓压力即真空度是 保证提浓正常进行的重要条件 温度 温度影响 CHP 的分解温度 温度越低 注意再沸器加热面的温度 可参考蒸汽加入量或蒸汽压 力 CHP 分解越少 过程越安全 1 2 4 分解系统工艺 温度 CHP 分解速度很快 低温有利于提高苯酚的收率 但确定温度的另一个主要因素是反应器的 撤热方式 本装置采取丙酮蒸发撤热 通过控制硫酸和丙酮的加入量 控制反应在适当的温度 防止副反应 的大量发生 减少不希望的副反应产生 反应温度为反应器中混合物的沸点 一般在 75 81 反应程度 CHP 酸分解反应速率随反应体系中水含量增加而明显下降 同时水含量的变化对分解反 应的总收率也有影响 研究表明 当水含量成 0 5 10 时 水含量与主副反应的速率呈线性关系 在 0 5 以下时 水含量对主反应的影响 在以丙酮为介质 硫酸催化剂的分解工艺中 水含量控制在 1 0 4 1 2 5 工艺计算结果 1 氧化塔 设计塔径为 PT 3 塔径 D 600mm 塔高 H 8000mm PT 4 塔径 D 600mm 塔高 H 11000mm PT 1 塔径 D 600mm 塔高 H 13000mm PT 2 塔径 D 600mm 塔高 H 14000mm 二段提浓精馏塔 PT 5 塔高 H 12 9m 计算塔径 D 800m m 三段提浓精馏塔 PT 6 塔高 H 13 25m 计算塔径 D 400mm 1 2 6 主要设备一览表 表 1 1 主要塔设备 规 格 材 料 设 备 位 号 设备名称 内径 高 m 塔盘形式 塔 体 塔 盘 PT 1 氧化塔 600 8000 波纹筛板 SM41B SUS4 SUS304 PT 2 氧化塔 600 11000 波纹筛板 SM41B SUS4 SUS304 PT 3 氧化塔 600 13000 波纹筛板 SM41B SUS4 SUS304 PT 4 氧化塔 600 14000 波纹筛板 SM41B SUS4 SUS304 PT 5 二 段 提 浓 塔 800 12900 波纹筛板 SUS304 SUS316 SUS316 SUS304 PT 6 三 段 提 浓 塔 400 13250 波纹筛板 SUS304 SUS316 SUS316 SUS304 2 车间布置设计 1 辅料车间与使用设备相互接近 2 按化工生产规律把设备分别布置在楼层上 做到减轻负荷 布置紧凑 减少运送泵的数量和管道 的密度 3 相互联系的设备在保证正常运行必须的间距下彼此相互接近 4 较合理的安排厂房的出口 通道及楼梯的位置 5 各设备统一安排 排列整齐 留有足够的操作空间 符合该工艺流程的要求 4 3 全厂总平面设计 1 在满足生产流程条件下 结合地形情况 合理的安排场内外建筑物 构筑物 堆场等的相对位置 2 经济合理的竖向布置 正确选择标高 确定场内外运输方式 运输布置 合理组织人流 物流 3 布置综合管线 4 重视绿化美化 考虑卫生 消防条件 创造美好的工作条件 小结 通过近三个月的毕业设计 在老师的指导和自己的努力下 已圆满完成了设计任务 A 工艺流程设计 B 图纸七张和说明书一份 本次毕业设计是一个复习与提高 理论与实际相结合的过程 综合运用了所学的理论知识和实习 积累的知识 缩小了理论与实践之间的距离 同时提高了自己对理论知识的理解 在设计过程中 学习并掌握了查阅文献资料 数据 控理分析资料数据以及编写文件等技能 初步了解了苯酚丙酮氧化车间工艺设计的基本过程 方法以及设计文件的构成内容 培养了科学 的工作方法 循序渐进 思路清晰 同时又反复设计 不断提高 以求精益求精 提高了独立思考与 科学分析问题的能力 达到了解决专业范围内一般技术问题的要求 本设计的题目是 年产 13 万吨苯酚丙酮车间氧化工段工艺设计 重点说明了生产车间 在本次 设计中 始终贯彻了党和政府的方针政策 遵循国家工业企业设计规范 并体现出技术先进 经营管 理 符合国情的设计原则 化工类毕业设计题目