年产3000吨环氧树脂车间工艺设计

1、刖百41.1、 品介绍41.2、 生产工艺41.2.1 一步法工艺41.2.2 二步法工艺 51.3、 主要原材料5第2章初步工艺流程设计72.1 工艺流程框图：72.2 工艺流程：8第3章物料衡算93.1 计算条件与数据理： 93.2 原料用量计算： 103.3 缩合工段物料衡算： 103.3.1 一次反应：103.3.3 回收过量环氧氯丙烷： 124.3.4 环氧树脂收集： 13第4章热量衡算144.1 计算依据：144.2 常用热力学数据计： 164.3 缩合工段热量衡算： 174.3.1 溶解岗位： 174.3.2 反应岗位： 17第5章设备选型205.1 计算条件确定 205.1.1

2、 操作工时与生产周期的确定： 205.1.2 日生产批次和反应釜个数的确定： 205.2 缩合工段反应岗位的设备选型： 205.2.1 物料体积计算： 205.2.2 反应釜的选型： 215.2.3 校核传热面积： 215.3 其它设备的选型 24第6章厂区布置和车间布置设计 266.1 工厂设计的内容与规范： 266.2 厂址的选择：266.3 车间的布置：276.3.1 辅助生产和行政-生活布置： 276.3.2 厂房的布局：276.3.3 厂房的长、宽、高和层数确定： 276.3.4 厂房内布置： 28第7章“三废”处理及其综合利用 298.1 废水的处理：298.2 套用和回收利用：2

3、9第8章环氧树脂安全生产和环境保护 308.1 环氧树脂安全生产和环境保护的重要性 308.2 环氧树脂生产安全注意事项与劳动保护措施 308.2.1 环氧树脂生产原料安全毒性 308.2.2 环氧树脂生产中劳动保护注意事项 308.2.3 环境保护措施 31致谢32参考文献32年产3000吨环氧树脂车间工艺设计摘要：环氧树脂生产工艺一般分为一步法和二步法。目前低分子量液体环氧树脂和中分子量固体环氧 树脂，一般都采用一步法工艺；高分子量环氧树脂采用二步法。二步法工艺的优点：与一步法相比， 它具有生产工艺简单、设备少、工时短、无三废排放和产品质量易调节控制等优点。以双酚A (BPA为主要原材料，

4、合成的环氧树脂称为双酚A (BPA)型环氧树脂，是目前产量最大、用途最广的环氧树脂，由于它的应用遍及国民经济的众多领域，因此又称为通用型环氧树脂。它属于缩水甘油醍型。本文介绍了年产 3000吨的环氧树脂的车间设计，从技术、工程经济、生产管理等方面进行了详 细的论述，内容主要包括：设计依据，工艺路线论证，工艺流程设计，全流程物料衡算，全流程能 量衡算，工艺设备选型与计算，车间布置设计，三废处理及其综合利用，劳动组织，劳动保护与安 全生产，工程经济，工艺细节改进设计等内容。关键词：环氧树脂；一步法；车间工艺设计Abstract ：To bisphenol A (BPA) as the main r

5、aw material, known as bisphenol epoxy resin synthesized A (BPA) type epoxy resin is the output of the largest and most widely used epoxy resin, because of its application throughout the national economyKEY WORDSEpoxy resin; one-step; workshop process design、夕 4刖百1.1、 品介绍分子中含2个或2个以上环氧基的高分子化合物 最常用的双酚A

6、型环氧树脂含2个环氧基。1.2、 生产工艺环氧树脂生产工艺一般分为一步法和二步法。目前低分子量液体环氧树脂和中分子 量固体环氧树脂，一般都采用一步法工艺；高分子量环氧树脂采用二步法。1.2.1 一步法工艺把双酚A(BPA)和环氧氯丙烷(ECH)在氢氧化钠作用下进行缩聚，即开环和闭环在同一反应条件下进行的工艺方法。周菊兴提出的工艺是：将配方量的双酚A和环氧氯丙烷在80 c下搅拌溶解，然后降温至C,滴加 30%的NaOH碱滴加完后保温反应一段时 问，然后减压回收未反应的环氧氯丙烷。接着再次降温到 5OC, 7前加15%的NaOH加 完后保温反应。反应完毕，加入苯，升温溶解，然后静置水洗，上层的树脂

7、苯溶液真空 吸入脱水釜，残液再加苯萃取一次，弃去下层盐水溶液，萃取液仍吸入脱水釜。最后蒸 出苯，得到清澈透明的树脂。此外还有一次加碱法，即将碱改成一次滴加完，然后再蒸储未反应的环氧氯丙烷。这种方法工艺成熟，目前国内的 E 44树脂多是采用这种 工艺生产。1.2.2 二步法工艺Vogel Tomas提出的工艺是：将双酚A、环氧氯丙烷，同时加入三苯基瞬卤化物或 三苯基瞬作催化剂，升温使体系在 40120c发生醴化反应，生成氯醇醴。当羟基转化 率达到80%90%后，在2品90c以下一次性加入NaOHK溶液，进行闭环反应。然 后，在减压下蒸尽环氧氯丙烷。加入有机溶剂，溶解粗产物，再加入水水洗至中性，静

8、 置分去水层，最后蒸储除去苯，得到树脂产品。二步法也可以选择钱盐、胆碱作为催化 剂，无机盐，含硫有机化合物。考虑到价格因素，国内企业选用钱盐的居多。与一步法比较，二步法反应时间短，操作稳定，温度波动小，易于控制.产生的 三废少，质量稳定，产率高，可生产系列环氧树脂，对于国内企业来说，对现有设备稍 作改动就可以上马，是很经济的方法。该法最大的优点是将开环闭环分步进行，而且可 以在无水条件下进行开环，尽可能的减少了副反应的发生。而且催化剂也有一定的选择 性，可使产物量子多为线型结构，不易引起聚合反应。该法的缺点是从树脂中除去催化 剂困难，而催化剂有一定的乳化作用，还对树脂的固化过程有影响，能缩短树

9、脂的使用 寿命，加大固化反应的放热量，因此要严格控制它的用量，并设法减少在树脂中的残留。但本设计由于产量低所以采用一步法。1.3、 主要原材料1-1环氧树脂生产的主要原材料及规格原材料名称分子量M质量指标双酚A (BPA)228外观：白色粒状（或粉状） 结晶体熔点C： > 155.5 色度号（珀一钻）：<40环氧氯丙烷（ECH92.5外观：无色透明液体 纯度 wt%: > 99.5密度（20C） g/cm3: 1.180 1.184 色度（Pt-Co） : 15环氧树脂生产的主要原材料的性质：(1) BPA白色片状或粒状晶体，不溶于水，能溶于醇、 醴、丙酮及碱性溶中，室温下微

10、溶于甲苯、二甲苯，加温下溶解度急剧增加。(2) ECH是一种易挥发、无色透明液体，有毒！对皮肤有灼伤作用，能严重刺激眼睛, 具有和氯气相似的刺激性气味，有麻醉性，能溶解于醇、醴及甲苯中，微溶于水。比重1 .18,纯品沸点116.2 Co取样化验时，要取上层。(3)液碱：淡紫色液体，无机械杂质，强碱性，腐蚀性较强。(4)甲苯：无色有芳香性气味的易燃液体，有毒！不溶于水，能溶于醇、醴和丙酮。比重0.866,纯品沸点110.28 C,取样化验时，要取下层。第2章初步工艺流程设计2.1 工艺流程框图:上一章已对工艺路线进行了选择，在此基础上全面而细致地分析了整个生产过程的 组成和顺序如下图所示：700

11、c脱苯成品2.2 工艺流程：1 .把双酚A投入溶解釜中，然后通过环氧氯丙烷，将夹套通水蒸气的温度加热升温 到70OC左右。2 .溶解后，用泵压入带搅拌的反应釜内，开始搅拌，并滴加碱液。控制反应温度为50-55OC,维持一定时间至反应结束后，再在100减压至94.661kPa,回收过量环氧氯丙 烷供循环使用。3 .回收结束后再次加入苯溶解，在 65700C下再次加碱液，反应结束后用夹套水冷 却，静置，把苯溶液抽吸到回流脱水釜内，下层的盐脚可以加苯萃取一两次，抽吸后放 掉。4 在回流脱水釜内回流至蒸出的苯清日天水珠为止。然后冷却，静置 .经过滤器至 贮槽，沉降后抽人脱苯釜脱除苯，先常压无液温 11

12、0OC以上开始减压至140-143七无储 出液为止，放料，即得成品。双甑、过漉器第3章物料衡算3.1 计算条件与数据理：1.设每年生产300天，则每天的产量为：M= 3000t + 300= 10t/d一天生产两批，则每批的产量为 m=10t/2=5t2.设以生产1t （1000kg）环氧树脂为基准原料单耗如下：表3-1原料单耗表原料名称投料比例环氧氯丙烷557.3Kg双酚A687.5Kg纯苯235.2Kg甲苯277.5Kg液体烧碱（100%）240.9Kg3.原料规格及产品质量标准如下:表3 2原料规格及厂品质量标准表名称分子量净含含水分含惰性杂质环氧氯丙烷92.5298%0.2%1.8%双

13、酚A228.2995%3%2%纯苯78.1196%0.2%3.8%甲苯92.1498.5%0.5%0.4%硫酸98.0888%0.5%11.5%液体烧碱40.0199.5%0.2%0.3%双酚A®环氧树脂332.0599%0.8%0.2%注：以上数据除直接在工厂收集到的以外，其他参照中国化工医药产品大全（卷一,卷)和化工原料冏品手册。3.2 原料用量计算：反应过程中的反应物纯量计算：为了较好地把握全过程，先假设理想情况进行计算，即计算各反应物的纯量。这里 所说的纯量是指既不包括反应物及产品中的杂质和反应物过量的量，不包括每步反应损失掉的产品量。这是一种理想情况，在后面的计算中将恢复到

14、实际情况，考虑所含杂质 的量、反应物过量的量，以及反应的收率等具体的问题并进行详细的计算。由原料单耗可得每批原料用量如下表：表3 3 原料用量表名称用量(Kg)*氧氯丙烷2843.4，屯苯1225.0甲苯1408.6液体烧碱1210.6双酚A3472.23.3 缩合工段物料衡算:3.3.1 一次反应：(1)对于输入物料分四股，分别如下：98%勺环氧氯丙烷中：环氧氯丙烷：2843.4 X 98%=Kg水：2843.3 X 0.2%=5.6866Kg不溶杂质：2843.3 X l.8%=51.18Kg95%勺双酚A中：双酚 A: 3472.2 X 95%=3298.59Kg水：3472.2 X3%

15、=104.166Kg不溶杂质：3472.2 X 2%=69.444Kg99.50%勺 NaOHfr:NaOH. 1210.6 X 99.5%=1204.547Kg水：1210.6 X0.2%=2.4212Kg不溶杂质：.1210.6 X0.3%=3.6318Kg96%勺苯中：苯:1408.6 X96%=1352.26 Kg水：1408.6 X0.2%=2.8172Kg不溶杂质：1408.6 X 3.8%=53.53Kg(2)对于输出物料的计算如下：设缩合反应的转化率等于收率，即为 95%则：隋性杂质质量不变：51.18+69.44+3.63+53.53=177.78 Kg苯质量不变：1352.

16、26Kg反应的总方程式如下：2HCl33237.5zX222894X 23472.2 xy由上反应方程式：x/94 X 2=y/332=z/37.5 乂 2=3472.2/ 228可得：x=2266.57kg,y=5056.01kg,z=1142.17kg所以反应后的各物料质量如下：双酚 A: 3472.2 X (1-95%)= 173.61Kg环氧氯丙烷：2701.23-2266.57=434.66Kg HCl : 1142.17Kg环氧树脂：Kg以上计算可得到下列物料平衡表表3-4缩合反应物料平衡表输入物 料纯物质质量(Kg)输出物料质量(Kg)98%勺环氧氯丙烷2701.23环氧氯丙烷4

17、34.66环氧氯 丙烷水5.6868惰性杂质51.18双酚A173.695%的双酚A双酚A3298.59104.16环氧树脂5056.01情性杂质69.4499.5% 的NaOHNaOH1204.54苯1352.26水2.4212惰性杂质3.6318惰性杂质177.7896%勺苯苯1352.26水2.8172水115.09惰性杂质53.53HCl1142.17总计8849.498452.08收率：95.5%3.3.3回收过量环氧氯丙烷:图35回收框图设冷却回收率为97%:对于输入物料为一股：环氧氯丙烷：434.66 Kg对于输出物料为一股：环氧氯丙烷：434.66 X 97%=421.62Kg

18、由以上计算可得下列物料平衡表：前入物 科纯物质质量(Kg)输出物料质量g)98%的环氧氯“烷环氧氯丙烷434.66环氧氯丙烷 质421.62总计434.66421.62表3-6回收物料平衡表收率：97%4.3.4环氧树脂收集:图3-7环氧树脂回收进出料框图出料分三股，设储出液为99%环氧树脂（含1%的水和杂质），则:99%勺环氧树脂：环氧树脂：5056.01 X 99%=5005.45 Kg水：5056.01 X 0.8%=40.45 Kg杂质：5056.01 X0.2%=10.11Kg 苯:1352.26 X96%=1298.17Kg水：1352.26 X0.2%=2.70Kg残余杂质：13

19、52.26 X 3.8%=51.38KgHCl: 1142.17 X 90%= 1027.95Kg水：1142.17 X 7%=79.95Kg杂质：1142.17 X3%=34.26Kg水：40.45+2.70+79.95=123.1kg杂质：10.11+51.38+34.26=95.75Kg回收后：环氧树脂：5005.45kg由以上计算可得下列物料平衡表输入物料质量（Kg）输出 物料纯物质质量（Kg）环氧树脂5056.01成品环氧树脂5005.4苯1352.26HCl1027.95HCl1142.171298.17水123.1水123.1残余杂质95.75残余杂质95.75合计7769.29

20、合计7550.37表38环氧树脂回收物料平衡表收率：97%(5-2)(5-3)(5-4)(5-5)第4章 热量衡算4.1计算依据:1 .主要依据能量守恒定律能衡是能量衡算的结果为基础进行的，还必须收集有关物料的热力学 数据(例如比热容、反应热、相变热等)2 .重要符号：Cp 一定压比热容 KJ/ (Kg , OC)Cs 固体白比热容KJ/ (Kg, 0C)Q-热量 KJ3 .主要公式：(1) Q i+ Q2+ Q3=Q+Q+Q(5-1)式中Qi- 一物料带入到设备的热量 KJQ 2加热剂或冷却剂传给设备和所处理物料的热量KJQ 3过程热效应KJQ 4物料离开设备所带走的热量KJQ 5加热和冷却

21、设备所消耗的热量KJQ 6设备向环境散失的热量KJ(2) q= 仃 qfq= E cr qc式中qr-标准反应热qf标准生成热qc-标准燃烧热6-化学计量数，生成物为正，反应物为负(3) q(t) = qr o- (t-25 ) E CP式中：qr (t)-任意温度t下的反应热KJ/molqr o 标准反应热KJ/molt 任意温度0C(4)化合物的比热容c=(1/m)EnCa式中：M化合物的分子量n分子中同种元素原子数ca元素的原子比热容(5)有机化合物的标准燃烧热与该化合物完全燃烧所需的氧原子数成直线关系，即q c = E a+xE b(5-6)式中：a 、b 常数，与化合物结构有关x化合

22、物完全燃烧时所需的氧原子数(6) qr0=-ECT qf°KJ/mol(5-7)式中：二一一反应方程式中各物质的化学计量系数，反应物为负，生成 物为正(7)间接蒸汽加热的蒸汽消耗量：D= Q 2/ H-C (T-273) (5-8)式中：D-加热蒸汽消耗量KgQ 2由加热蒸汽传给所处理物料及设备的热量KJH 水蒸汽的热燃KJ/KgC 冷凝水的比热容，可取 4.l8KJ/(Kg XK)T 冷凝水的温度Kgn热利用率，保温设备取 0.97-0.98 ,不保温设备取0.93-0.95(8)W = Q 2/C (T k-T h)(5-9)式中：W冷却剂的消耗量KgC 冷却剂的平均比热容 KJ

23、/(Kg)<K)T k -冷却剂的最终温度KT h冷却剂的最初温度K(9)Q2 =KAt&tm(5-10)式中：Q-加热剂或冷却剂传给设备和所处理物料的热量K 总传热面积t反应时间tm-平均推动力4.2常用热力学数据计：1.比热容：液体的比热容由药厂反应设备及车间工艺设计(蒋作良)P208表6-4求液体的比热容和P209公式6-17求固体化合物的比热容。计算如下：求双酚A的比热容(M =228g/mol):C=(1/228 X (6 X 7.535+4 义 9.628+ 1 义 25.953+1 义 25.953+2 义 16.74)=0.74KJ/(Kg.0c )C p = 1

24、69 x 10-3KJ/ mo1. 0c求 NaOH勺比热容(M=39.995 g/mol):C= (1/ 39.995) X (25.953+16.74+ 9.628)=1.308KJ/(Kg. 0c )Cp = 52.321 X 10-3 KJ/mo1.0C求苯的比热容(M=77g/mol):C= (1/77) X (8 X 7.535+7 义 9.628+1 义 25.953)=1.99KJ/Kg.0C)=153.63 X 10-3KJ/ mo1.0C求环氧氯丙烷的比热容 (M=92.52g/mol):C= (1/92.52) X (41.7+28.3+44)=1.23KJ/(Kg.0C

25、 )C p = 114 X10-3KJ/mol . OC求水的比热容(M=18 g/mol):C=4.2KJ/ (Kg C)G=75.6X10-3KJ/mol C求甲苯的比热容(M=80g/mol)C= (1/80) X (1 X 25.953+1 义 7.535+1 义 25.953)=0.743KJ/mol. 七C p=59.44X10- KJ/ mo1.0C求硫酸的比热容：C= (13X7.535+8 X 9.628+25.953 乂 16.74+25.953 ) /229.5=1.062 KJ/(Kg. OC) CP=238.625 X 10-3 KJ/ mo1.0C2 .汽化热：查化

26、工原理(陈敏恒)附录可得： 苯: 1gH=202Kcal/mol=845.73Kj/Kg 水：AigH=539 Kcal/mol=2256.69 Kj/Kg 甲苯：AigH=363 Kj/Kg3 .溶解热和反应热：由于这两种过程热计算较为复杂，故把它放在后面根据具体需要进行计算4 .3缩合工段热量衡算:4.3.1溶解岗位:投入原料以后温度从25 OC升至70 OC溶解；Q、Q、Q+ Q2+ Q3=Q+Q5+Q由于此处设备为搪玻璃开式搅拌器，外围夹套，反应过程中 Q6忽略不计。Q i=E Mg &t=228 X 0.74 X 25+92.52 X 1.23 X 25=7062.99KjQ

27、4=EM(pAt=228 X0.74 X (70-25) +92.52X 1.23 X (70-25) =15538.6Kj贝U Q=Q-Q1=15538.6-7062.99=8475.6Kj则加热所需的水蒸气量为D=Q2/ ( H-CpTk)其中 AH=2261.425KJ/KgCp=4.1868 KJ/Kg C 每天生产两个批次D=8475.6/ (2261.425-100 X4.1868) X 2=2.99Kg4.3.2反应岗位:时间h解51络合反应温度变化图如上图所示反应中温度的变化分为 4个阶段，其中在50oC-25oC这一段要用冰盐水降温, 由于冰盐水的制迨成本较高，所以应回收利用

28、，这里把其用量作为计算重点，所以进行 计算。初始温度为50°C,末态温度为25 °C,故Q3=0(1)求 Q:对于环氧氯丙烷：Qa =92.52 X 1.23 X (-25+50)=2844.99KJ对于氢氧化钠： Q =40 X 1.308 X (-25+50)=1308 KJ对于双酚 A : QC =228 X 0.74 乂 (-25+50)= 4218KJ对于苯：Qd =77 X1.99 X (-25+50)= 3830.75KJ对于水：Qe= 18 X 4.2 X (-25+50)=1890Kj=59782.04 KJQ1=- Q 1A +Q1B+QC +Qd +Q

29、1E =14091.74KJ(2)求 Q.,Q5, Q:因为末态温度与基准温度相同所以Q=0, Q=Q=0(与环境温度相差不大)求Q:Q 2=-Q1=-14091.74KJ(4)求冰盐水的用量：取Q2的绝对值，则：W=Q 2/ C (T k-Th)取冰盐水的平均比热容：C=4.0 KJ/(Kg. OC), T k =0C , T h -10 C则每天消耗的冰盐水：W=14091.74KJ/4.0 乂 0-(-10)= 352.3Kg1.保温反应2h阶段：基准温度为25 C ,初态温度和末态温度均为 25 C又因为 Q5+Q=5%(Q4+Q5+Q6)所以 Q=0, Q=0(1)标准燃烧热与生成热

30、的换算：qf0+qc0 =E nqc0 0求qf(标准生成热KJ/mol)A.求双酚A的qc X=11.512 a=390.212 b=215.37q c=390.2+11.5 X 215.37=2866.96KJ/molB.环氧氯丙烷的qc X=19.5q c=20.51+19.5 X 218.3=4277.36KJ/mol(2)求 Q:反应方程式如下:Cp 169114 52.32238.625859.4441 75.6单位：10-3 KJ/ mo1.0Cqr° =77.53- (-169-114-52.32+238.625+59.441+75.60 ) X 5X103 =77.

31、526KJ/molQ=77.526 X 126.63 乂 1000X 95%/157.5=59214.36KJ(3)求 Q:Q=Q+Q+Q+Q-Q3=-59214.36KJ(4)球冰盐水的用量：取Q的绝对值，则：W=QC(Tk-Th)(4-14)取冰盐水的平均比热容：C=4.0 KJ/(Kg.0C), Tk=00C , Th=100C则每天消耗的盐水：W=59214.36KJ/4.00-(-10)=1480.36Kg第5章设备选型5.1 计算条件确定5.1.1 操作工时与生产周期的确定：工段工序操作工时（h）缩合备料投料（环氧氯丙 烷、双酚A1.00自然升温1.00保温2.00回收过量环氧氯丙

32、烷11.00处理降温0.75苯回收2.00环氧树脂回收1.00处理产品1.005.1.2 日生产批次和反应釜个数的确定：根据所给年产量确定每天生产的吨数，由于日产量较大应采用一日多批量生产，若采用 多个反应釜进行生产，设备成本将大大提高，在节省开支及时间等因素的考虑下，应采 用连续式操作，每天生产4批共两套设备。5.2 缩合工段反应岗位的设备选型：5.2.1 物料体积计算：各纯物质体积计算列表：表62缩合工段反应岗位物料体积表物质质量m (kg)密度 P (kg/l)体积v (l)双酚A3472.21.1952905.6NaOH1210.62.15563.1孑氧氯丙烷2843.41.18157

33、9.7苯1225.00.881392.1则每批物料的总体积为：Vd = (2905.6+563.1+1579.7+1392.1 ) /4=6440.5/4=1610L5.2.2 反应釜的选型：由物料衡算求出每天需处理的物料体积后，即可进行计算反应釜的实际容积，公式 如下：nVT =Vd (t +i) 6/24 *(6-1 )式中：Vd -每天需处理的物料体积；V 反应釜的容积；弧-反应釜的装料系数； 每批操作需要的反应时间；/ -每批操作需要的辅助时间；n 反应釜应安装的个数；6 - 反应釜生产能力的后备系数。计算时，在反应釜的容积 VT和台数n这两个变量中必须先确定一个，由于台数一般不 会很

34、多，通常可以用几个不同的 n值来算出相应的VT值，然后再决定采用哪一组 n和 VT值比较合适。在本次设计中由于产量不大，因此设定：7 + / =12, n=1;其中，6 取 1.1 ,4取 0.75根据公式nVT =Vd ( t +1/) 6/244得出：VT =(1610X12X1.1/ (12X0.75X1) =2361L查化工工艺设计手册(下)：选取公式容积为3000L搪玻璃开式搅拌容器，其中重要参数为 A=9.3M,另外选取六 叶直叶圆盘涡轮搅拌器。5.2.3校核传热面积：由于缩合反应釜是采用夹套冷却，且选用冰盐水作为冷却介质，所以传热系数计算如下:求釜侧传热膜系数cm:1 1 =0.

35、73( /D)(nd 2 ：/)0.65(Cp/ . ) 0.33(/w) 0.24(6-2)式中：u 1釜侧传热膜系数W/ (m2.K);D-搅拌釜的直径m；d 搅拌器的直径m；n 搅拌器的转速rps；：液体的密度kg/ m2;Cp 液体的比热J/ (kg.K);液体的导热系数 W/ (m.K);祖液体在釜内温度时的粘度 Pa. S;Rw液体在壁温时的粘度Pa. s；在此计算中个，各参量如下：D=1600mm=1.6md= 800mm=0.8m;n= 80r/min= 80/60rps ;：二(969.08+18.89+126.63+103.37+526.96+35.12)/2053.76=

36、0.95Kg/m 2查化工原理(陈敏恒)可得到各组分Cpo代入公式：=80%.乙醇+20%、水=0.172 义 80%+0.599X 20%=0.2574W/( m.K)a =80%乙醇+20%水=1.15 X80%+1.005X20%=1.121mPa=1.12110-3Pa.S取/w =1,把各系数代入公式中得：1 =0.73( /D)(nd 2 ：/J)0.65(Cp/，)0.33(/w)0.24a 1 = 0.73(0.2574 + 1.6)(80/60 X 0.80 2 X 950/1.210) “乂 X (2670 X 1.121 X 10-3/ 0.2647) 0.33=1480

37、.24W/(m 2.K)求夹套侧传热膜系数a 2：De=D-DN=1600-1450=150mm=0.15m(5-4)则 Re=Deu?/其中：- 水在夹套内的流速m/s： _ 4 Re=0.15 X 0.02 X 1050/8 X 10 =3937.5 > 3600所以接下式计算：a 2=9300 ( N0.8/De0.2) =9300X (0.02 0.8 - 0.150.2) =594.41W/( m2.K)求传热系数K;搪玻璃釜的釜壁分两部分，一部分为铸铁层，另一部分为镀上去的搪瓷层，其参数如下：铸铁层厚度为20mm , =62.8W/ (m.K)查化工工艺设计手册(第三版，下册

38、广搪玻璃设备玻璃层厚度一般为 0.8-2.Onnn，取1.0mm查化工工程手册(第二版，上卷)：搪瓷导热系数 九：0.87 1.16W/ (m.K)。取 0.9 W/ (m.K)贝 U K = 1/ ( 1/： 1+ 1/ ： 2+E c / )=1/(1/1480.24+1/594.41+0.02/62. 8+0.001/0.9)=1+0.003787489=264.O3W/ (m 2.K)=950.51KJ/(m2.h.K)由于t314段能流密度最高，故选取这一段来计算，料液进、出口温度分别为500C和25 °C,设冰盐水进、出温度分别为-100C和C0C,则有： tm=50-(

39、-10)-(25-0)- In 50- (-10) / (25-0) =39.98OC冷却时间t=0.75hA=Q/K tmt=134674.61/(950.51) X 39.98 义 0.5)=7.O9 m 2V 9.3m2所以选取的V=3000L A=9.3吊的搪玻璃开式搅拌反应罐可行。查化工工艺设计手册(第三版下册)，相关参数如下：表6-3缩合工段反应设备参数厅P2122公称容积VN/L3000公称直往DN/mmL系列1450S系列1600计算容积VJ/L31553380容积系数VN/VJ0.950.89夹套换热回积/m9.39.3公称压力PNDNC 1300 时，容器内：0.25、0.

40、6、1.0Mpa； 夹套内:0.6MpaDN> 1450 时，容器内：0.25、0.6 Mpa； 夹套内：0.6Mpa；介质温度及谷器材 料0 2000oC （材料为 Q235-A,Q235-B）或高于-20 200七 （材料为20R）搅拌轴公称直径dN/mm95电动 机功 率/kW5.05.5于田式辰拌命框W四桨时»叶轮式搅拌 器7.5电动机型式Y型或YB型系列(同步转速1500r/min )搅拌轴公称转速锚式、框式搅拌而63r/min、80/min ；桨式搅拌而80r/min、 125r/min ；叶轮式搅拌命125r/min传动 装置机型I减速 机型 号CWS125-30

41、0机型II、IIIBLD-3悬挂式支座A5X 4支承式支座2.5t X4经美质里/kg335036685.3其它设备的选型缩合工段聚回收岗位设备选型:表6-6缩合工段乙醇回收物料体积表名称质量m (kg)密度 P(kg/1)体积V (1)苯1298.170.881475.2水123.10.998123.5杂质53.53226.6每批物料总体积为：Vd= 1475.2+123.5+26.6=1625.3(1)取装料系数为0.75 ,则蒸储釜体积为：V= Vd+0.75= 1625.3 +0.75= 2167.1(1)查 化工工艺设计手册(第三版，下册)：取K型搪玻璃蒸储容器系列中的3000L蒸储

42、罐。相关的尺寸参数和管口参数如下；表67缩合工段乙醇回收设备参数公称容积VN/L3000公称直径KS1750DN/mmF、Pffl1750计算容积VJ/L34983630D012201220D19001900D221962196D314001400-H025592100H700560H2649-400400H43106801201600H16001800表6-8缩合工段乙醇回收设备管口特性参数公称 容积容器盖管口公称直径夹套管口公称直径蒸储口 a入手孔a温度 计口t视镜Si S2备用孔b放 料 口 f进出口放气 阀g放净口 an1n2n3n43000400400X300150125100125

43、6565G3/4/G1/2/注：以上表格中，上排为K型容器的管口参数，下排为F、P型容器的管口参数第6章 厂区布置和车间布置设计6.1 工厂设计的内容与规范：工厂布置是设计的一个要环节，具布置是否合理，不仅与施工、安装、建设、投资 密切相关，而且与车间建成后的生产、管理、安全和经济效益密切相关。工厂布置涉及的对是生产过程中使用的机器设备，各种物料和从事生产的操作人员工厂布置的基本任务是结合厂区自然条件和外部条件确定生产工厂中各种机器设备的 空间位置，使获得最经济合理的物料和人员的流动路线。就大的空间范围而言，就是在 一个地区内厂位置的确定是为就寻找最佳的厂外运输路线；就小范围而言，就是在一个厂

44、区内，厂房位置的确定是为了寻找最佳的厂内运输路线。这说明厂址选择工作和工 厂布置工作任务的一致性，同时，也说明在不同工作阶段工厂布置的着重点。对于工厂布置，按我国习惯分法，可划分厂区布置和车间布置。车间布置是工艺专业向其他非工艺专业提供开展车间设计的基础资料之一。若车间 布置不合理，不仅将直接影响到操作条件的好坏、生产的正常进行和设备的安全运行， 而且还导致基建时工程造价高、施工安装不便，甚至造成车间建成出现一系列生产和管 理的负面问题；因此本设计在车间布置时严格遵守如下设计规范和规定：GBJ16-87建筑设计防火规范（1987年）T536-79 工业企业设计卫生标准（1978年）GBJ87-

45、85 工业企业噪声控制设计规范 （1985年）HGJ21-89 化工企业爆炸和火灾危险环境电力设计规格 （化学工业部1989年）中华人民共和国 炸危险场所电气安全规程（1987年，试行）药品生产质量管理规范（1998年修改）药品生产管理规范（中国医药工业公司，1985年）洁净厂房规范（GB50073-2001）6.2 厂址的选择：厂址选择应从国家政策、经济、环境保护等多方面综合考虑双酚A和环氧氯丙烷的这条生产工艺路线属于污染较严重的一种，建议不要把厂址选在市区。如果选址选在城郊， 最好选在下水侧，以防止氟化物对城市用水造成污染。另外，选址最好是在交通较为方便的地方，便于原料和产品的运输6.3

46、车间的布置：本设计在确定了车间的火灾危险类别、爆炸与火灾危险性场所等级、卫生标准、车 间建筑(构筑)物、露天场所的主要尺寸和全部工艺设备的空间位置后对车间进行了如 下布置。6.3.1 辅助生产和行政-生活布置：车间由生产部分、辅助生产部分和行政-生活部分组成。辅助生产部分包括配电房、 化验室、机修车间、原料、辅料和成品仓库等；行政 -生活部分包括办公室、工人休息 室、厕所。在设计过程中既考虑了车间内部生产、辅助生产、管理和生活的协调，又考虑了车 间与厂区供水、供电、供热和管理部分的呼应，使之成为一个有机整体。其中对采光、 采暖和通风要求较高的办公室、化验室布置在南面，而对这些要求相对较低的更衣

47、室、 厕所、浴室则布置在北面，其他辅助生产部分布置在底层，兼顾了厂区供电、供水、供 热和管理方便的各方面要求，从而使之成为一个有机的可持续运转的系统。另外，在布置过程中考虑到节约建筑面积和土建工程量，减少土建投资以及利于设 备的安装和检修、通风和排毒，以及利于车间的改建和扩建，将部分设备进行了露天布 置。6.3.2 厂房的布局：在缩合车间与还原车间生产规模小车间中各工段联系紧密，生产无显著差异，产房 面积小，地势平坦在符合建筑设计防火规范( GBJ 16-87)和工业企业设计卫生标准 (TJ36-79)的前提下，选择了集中式。车间的生产，辅助生产和生活 -行政部分集中安 排在一栋厂房内。6.3

48、.3 厂房的长、宽、高和层数确定:厂房采用6-3-6柱网，长27ml宽15m；厂房的高度，主要决定于工艺，安装和 检修要求，同时也考虑通风，采光和安全的要求，根据设备布置高度和车间布置情况选 择了 6m高度，操作台2.3m高度，作三层布置的单层厂房 。6.3.4 厂房内布置:生产部分包括生产车间的缩合工段、离心工段、结晶工段和环氧氯丙烷回收工段和 苯回收工段，压滤分离工段、结晶工段、离心分离和重结晶工段。生产部分的设备采用 两行布置，工人背光操作。布置设备仪器时尽量符合了工艺的顺序，保证了水平方向和 垂直方向上的连续性.对于有压差的设备，充分利用高位差，采用上下层布置方法，充 分利用其高位差。

49、所以，厂房总体布置时采用了把换热器放置在最上层，计量罐、高位 槽安放在第二层，主要设备（如反应罐，配氨罐等）水平布置在中间层（第三层），离心 机、过滤机、贮槽等布置在最底层 （地面）的布置方法。对于相同或同类型的设备、操作性质相似的设备，尽可能的放置在一起，。在安全生产都合理布局的前提下，为了最大限度缩短设备间的管道长度，我们按工艺流程先后 顺序把工艺设备（主要是反应罐）安排在一起，全部靠墙直线排列，保证了车间内部的 紧凑和美观。另外，为了方便苯和甲苯的蒸储，就把蒸储岗位放在相关反应和离心设备的附近。第7章“三废”处理及其综合利用“三废”的随意排放是造成环境污染的主要原因，也是物质的损失和能源的浪费， 应该进行处理。治理方法大致分为改革工艺、“三废”的无害化、“三废”的资源化，