《化工设计导论作业》PPT课件

,ChemiPie,队长：杜森队员：高飞李梦滢李童童刘瑶陆海霞谢汶级张世豪郑龙,ChemiPie,一、概述二、物料性质三、工艺流程图四、原料预处理系统五、反应系统六、精馏系统七、产物处理系统八、管路系统九、工厂总设计运行图十、能耗,目录,一、概述,设计处理量：100吨/天厂址选择：工厂靠近水源的工业园区内物料情况：由A、B反应生成C、D反应条件：150，K作催化剂能量利用：产物与反应物拥有五处热量交换点，分别为产物C入罐前与原料交换，产物过沉淀池前后与原料交换，冷料B和A分别用做冷凝塔1、2的冷凝剂。其余升温点3处，降温点两处则有冷热循环提供。废料处理：副产物D堆积在一定量后出售给下游的有需求工厂，废液经无害理后排放回河流中。,二、物料性质,原料（A）,原料（B）,催化剂性质,产品性质,三、工艺流程图,工艺流程,四、原料预处理系统,过滤与原料混合,过滤原理：混合物进入过滤器后，液体通过不锈钢网，固体吸附在不锈钢网上，使不锈钢网孔隙变小，液压增大，液压传感器会记录液压。当液压达到设定值P1时，进口阀门关闭，电动机带动清洗刷工作，将不锈钢网上的固体洗刷下来，此时过滤器下方出料口打开，固体落下。之后液压变小，当液压小到设定值P2时，电动机停止工作，出料口关闭，同时入料阀门打开，继续过滤周期从而得到纯度较高的原料。混合原理：原料从不同的管道进入同一个混合等比混合罐，而在每一根管道中，通过旋转泵来精准地控制流速与流量，这保证了原料混合的精确比例。除此之外旋转泵的碎化作用可以把原料搅碎，以便于在等比混合罐中充分混合。,过滤与原料混合,五、反应系统,反应器,第一轮反应,反应器主要操作条件,反应器处理信息,处理量：4.2吨/（小时个）计划投产：100吨/天（3.6万吨/年）反应器能耗：W=P1t1+P2t2（搅拌器的功率为P1,刷子的功率为P2）搅拌器：常开清洁刷：每周运行一次（时长视具体情况而定）管流量计算：Q=M/(2r2P)（管半径R，流体密度为P）,第二轮反应,第三轮反应,六、精馏系统,按照精馏原理计算得第一精馏塔理论塔板数8加料板位于从上至下第6块板塔身高度为5米第二精馏塔理论塔板数15加料板位于从上至下第7快板塔身高度为10米,第一精馏塔理论塔板数计算图,精馏,待精馏液体从精馏塔中部进入，沿隔板顺势流下到塔釜，一部分流出精馏塔，一部分经起沸器加热成蒸汽经过小孔向精馏塔上部扩散与液体进行精馏，到达塔顶后冷凝，一部分流出精馏塔，一部分回流沿挡板向下流与气体精馏。第一次精馏后乙醇和苯从塔顶分离第二次精馏后，乙醛从塔顶分离，固体产物从塔釜分离,精馏,七、产物处理系统,产物处理,原料回收：反应物A、B从蒸馏塔分离后进入冷却塔冷却，待冷却成液体后回收进储罐，供反应循环利用。催化剂：催化剂从精馏塔分离后进入冷却塔冷却，待冷却成液体后回收进储罐，由于催化剂在反应过程中可能会因温度，气压等因素而对活性产生影响，故需对催化剂进行纯化，纯化后回收利用。产物收集：对于目标产物C经蒸馏塔分离后进入冷却塔，待冷凝成液体后，为提高产品C的纯度，将C输入蒸馏塔再次蒸馏，冷凝后存入储罐。对于副产品D也需做回收处理，防止环境污染。将D放入冷凝器中冷却，过滤、干燥后存入储罐,原料回收及产品收集,八、管路系统,1）安全阀应尽可能靠近所保护的设备或主管安装，为防止安全阀放空时的振动，安装有安全阀的管道需增设支架。如安全阀无法靠近所保护的设备或主管设置时，为防止压力降的产生，需核算安全阀入口管道的管径。（2）安全阀入口管系应布置成能使管内液体自流向所保护设备或主管道的形式。（3）安全阀出口管与放空总管连接时，为使管内介质自流进入总管，应顺着总管介质流向与总管呈45连接。（4）泄压阀的出口为液体并与放空总管连接时，在背压许可的情况下，泄压阀可布置在低于总管的位置。（5）泄压和放空总管应布置成能自流进入分液罐或凝液罐，如不能实现，可在液袋处设液位计和排液罐,泄压与放空,（1）所有阀门必须布置在操作方便易于维修的地方。(a)阀门最适当的安装高度是距，操作面1.2米上下；(b)阀门中心高于2.1米时，集中布置的阀组或频繁操作的单个阀门应设操作平台，不经常操作的单个阀，可设链轮，也可利用活动平台，但小于1.1/2B的阀不设链轮。(c)阀门手轮低于操作平台时，可采用阀门延伸杆。(d)从公用工程集合管分出的管系，其切断阀应设置在水平段上，阀门两侧的液体可向两侧自流。（2）调节阀、安全阀和容积式流量计等，应设置在操作方便，易于维修的地面或平台上，管道上温度计、压力计的位置可自由选定时，原则上距操作面的高度不大于1.5米。安装设备上各种仪表（如温度计、压力计、液面计等）必须设操作平台和梯子。,阀门及仪表安装方法,(a)调节阀调节阀应尽量靠近与其有关的指示仪表并尽量接近测量元件附近安装；调节阀公称直径小于管道直径时，大小头应紧靠调节阀安装。调节阀设有手动装置时，应确认膜头的上方或横向的空间，调节阀的安装位置应使手动装置便于操作。角式调节阀需根据介质流向（有上进下出和下进上出两种）确定角阀形式，并设置于无障碍的地方。对压差较高的调节阀，应考虑防止噪音和振动。(b)流量计差压式流量计的孔板既可设在水平管上也可设在立管上，需根据介质情况决定。差压式流量计的孔板和容积式流量计的转子，其上下游的直管长度应满足自控专业要求。差压式流量计的取压方向，对蒸汽、液体来说采用水平取压方式。而对气体则采用上方取压方式。水平取压受限制时；如是蒸汽可用斜上式，如是液体可用斜下式,（1）管系的设计温度取与其相接的设备的设计温度。（2）管系的设计压力取以下压力的最高者(a)与管系连接的设备的设计压力；(b)保护管系的安全阀的设定压力；(c)当离心泵出口管道考虑切断时，设计压力为泵的正常吸入压力加上泵进出口额定压差的1.2倍。(d)往复泵出口管道上安全阀的设定压力。（3）对于低于大气压操作的管系，按承受外压条件设计，设计压力取0.1MPa。（4）夹套管内管设计压力：当内管介质压力大于夹套内介质压力时按内管介质压力确定。,管道系统的设计压力与设计温度,钢衬聚四氟乙烯管性能：介质工作-100-250介质工作压力：正压：2.5MPa，常温下耐负压70KPa耐腐蚀性：钢聚四氟乙烯类复合管，除熔融金属锂、钾、钠、三氟化氯、高温下的三氟化氧、高流速的液氟外，它几乎可以抵抗所有化学介质，包括浓硝酸和王水的腐蚀，它可以长期在230-250温度下工作。钢聚偏氟乙烯类或其它偏氟乙烯类复合管，对卤素、卤代烃、强氧化剂、沸酸、碱、多种有机溶剂都有良好的耐蚀性，但不耐发烟硫酸、浓热硫酸和硝酸、90以上的酮、酯、胺类以及高温磺化剂腐蚀。,管道材料,每个调节阀都应如此安装方便调节阀的检修,阀门组,管道直径变化时应采用文丘里管过渡,文丘里管,流量计安装示意图,测量液体流量安装示意图,测量蒸汽流量安装示意图,安装在直管上的温度计，当管道直径不小于DN50时，可垂直安装在管道上。当管道直径小于DN150时，应根据自控专业要求扩径。在弯管上安装温度计时，管道直径不小于DN50，应逆介质流向安装。温度计也可倾斜45水平安装，倾斜45安装时，应与管内流体流动方向逆向