【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Sh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刀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ra和平面图。关键同：聚碳酸酯，双酚A,工艺，图PolycarbonateProcessofTheTechnologicalDesign

of100,000tPolycarbonatePerYearABSTRACTPolycaibonateisdeservedbytheBisphenol-AofSodiumsaltaudphosgene.This

indicationistodesignforachenucalfactory,winchproduce100.000tPolycarbonateprocess

yearly.Itmcludethemainequipmentcomputationandthesliapmgmtlieteclmicalprocessof

PolycaibonateCHP,entuefactoiyfloor-plan,syutlieticCHPtotalflowchart，workshops

elevationandhorizontalplan.KEYWORDS：Polycaibonate,Bisplienol-A,Teclmologv,Chartm目录槪a 11.1没计依据 11.1.1课题背景 11.1.2我国聚碳酸酯产业现状 11-1-3国际聚碳酸酯需求概况 21.2没计依据 313没计原则 31.4设计任务 3\o"CurrentDocument"1.5劳动安全卫生 4 52.1工艺流程设计 52.1.1工艺流程设计的重要性 52.1.2工艺流程设计的原则 52.1.3工艺流程选择分析与研宂 52.1.4工艺流程设计 62丄5生产工艺流程叙述 72.1.6工艺流程设计参数 82.2工艺计算 82.2.1物料衡算 8\o"CurrentDocument"2.2.2热景衡算 15\o"CurrentDocument"3工艺计算与设备选型 193.1塔的工艺与选型 193.1.1T101 193.1.2最小回流比的计算 203-1.3全塔理论塔板数 213.1.4精馏段理论塔板数 223.1.5板效率及实际塔板数 233.1.6塔和塔板主要工艺尺寸计算 233.1.7塔板负荷性能方程 27\o"CurrentDocument"33气流干燥器的工艺计算与选型 32\o"CurrentDocument"3.4过滤设备的工艺计算与选型 36\o"CurrentDocument"4设备型号一览表 39IV4.1泵的选择 394.2容器、罐的选择 414.3冷凝器、再沸器的选择 42\o"CurrentDocument"5厂制和厂址选择 435.1厂制概况 435.1.1工厂组织 435.1.2工作制度 435.1.3人员配备 435.2厂址选择 445.2.1建厂依据 445.2.2指导方针 445.2.3选厂经过 44\o"CurrentDocument"6全厂总平面S计 456.1总平面设计任务和步骤 456丄1总平面设计任务 456.1.2工厂组织 456.2总平面设计原则 466.3总平面布置评述 46\o"CurrentDocument"7公用工程和辅助设计方案 488Si十關 528.1没计成果 528.2图纸及比例 52结 53\o"CurrentDocument"致谢 54参考文« 55年产10万吨聚碳酸酯化工厂设计11概述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髙分子聚合物，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ffi的机械性能较低.从而限制了其在工程塑料方而的应用。H前仅有芳香族

聚碳酸酯获的了工业化生产。聚碳酸酯是一种性能优异的通用工程塑料，自问世以來迅

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、抗冲击强度卨，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，目前己推

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、产品质景差，目前仅剩一家企业维持生产，

国内市场所需的聚碳酸酯不得不大景依赖进口。因此，大力加强聚碳酸ffi研发，加速实

现其规模产业化，己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

年进口景为23万吨，到2008年增至101.7万吨，増长了近4倍，2008年国内聚碳酸酷

的表观消费景接近80刀吨，未來儿年将保持10-15%的増长率。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。1.1.2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，将继续而临困难

时期的桃战，除非经济走势上行，來A下游环氧树脂和聚碳酸酯(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IM聚碳酸酯(PC)和环氧树脂工业需求的疲软，而导致W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酷(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，己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。«f»A(BPA)发展在2008年也受到一些负面的影响，來陝西科技大7毕业设计说明15自与双酚A(BPA)接触的健康危害的争论，己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尖景，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50〜60%。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，乂使该地区新増了供应量，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查指出，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，世界聚碳酸酯的产景约114刀吨，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儿十个品级、上百个牌号产品。聚碳酸酯的应用幵发是向高复合、

髙功能、专业化、系列化方向发展。2004年世界聚碳酸酯表观消费景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/电气和建材，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/万t西欧/万t曰本/刀t亚洲其他/万t其他/刀t合计/万t比例％汽车13.57.13.010.02.035.613电子电器7.511.56.122.95.053.019片材13.513.36.114.17.054.019光学介质11.012.03.536.94.067.024其他18.57.16.628.87.66S.625合计64.051.025.3112325.6278.2100北美的汽午产业所消费的聚碳酸酯远高于西欧、日本及其它地区，约占全球汽午.领

域消费景的38%。欧洲受气候影响，对制造绝热玻璃的薄膜和片材需求较髙，占全球该

类产品总消费量的25%。亚洲地区(不包括n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景43%，

光学产品占全球该类产品消费量54%.年产10万吨聚碳酚酯化工厂设计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i殳备和光盘)，

透明薄板和片材以及汽车工业。在未來的一段时间内，聚碳酸酯的需求景将持续増长，

亚太、拉丁美洲将是増长最快的地区。预计到2007年，世界聚碳酸®的需求景将达到

亿吨，其中计算机、光盘等信息产业方面的增长最快。1.2设计原则遵守法则，法规，贯彻党的基本建设方针，实事求是，因地制宜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；一轻化工业产品批景小、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；尽可能创造良好的劳动条件，以利于劳动工人的身心健康：大多数厂房，特別是主要生产午间的布置，应考虑到日照方位和主导风向，保证白

然通风，厂前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；P)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：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；采取各种措施.提卨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.全厂平面图以及各午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別是我国环境的明显恶化，国民的环境保护意识逐步提卨，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、陝西科技大7：毕业设计说明4废气、废渣、噪行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

行性研宂、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。冏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：环境空气质最标准…GB3095-96；城市区域环境噪声标准-GB3096-93：工业企业厂界噪声标准—GB12348-90：车间空气中有害物质的最卨允许浓度；居民区大气中有害物质的最高允许浓度；污水综合排放标准-GB8978-96；锅炉大气污染物排放标准-GB13271-91：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：水温不髙于40°C；不产生易燃易爆和有毒气体；不伤害养护人员；对病原体必须严格消毒灭菌；有毒物质最高容许浓度应符合《工业“三废”排放试行规定》。对于废渣一般采用填埋、焚化、堆肥前应取得卫生部门的同意，不允许污染水

源土壤。W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、防噪咅、振动控制等，对于一般化

工厂有一定的规定。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K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。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。年产10万吨聚碳酸酯化工厂设计52工艺设计2.1工艺流程设计2.1.1工艺流程设计的重要性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景直接决定车间的生产产品质景、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。从锊学角度來说，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。一般來说，先定性后定量，所以，工艺流

程没计是物料衡算的前提和基础。2.1.2工艺流程设计的原则先进性工艺流程的先进性从两个方面考虑：一方而是技术的先进：一方而是经济上的合理。

两方面冋等重要，缺一不可。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，才可以没计选用。结合国情，因地制宜工艺流程的选择从技术角度来说，应尽景采用新工艺、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髙，技术保密性强，没有实

用价值。所以，结合实际，选择6己易于掌握和改进的技术要方便、实用。2.1.3工艺流程选择分析与研究H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。溶液光气法该工艺是将光气通入含有双酚A碱性水溶液和二氯屮烷溶剂中进行进行界面缩聚

反应，然后将聚合物从洛液中分离出来。与其它的生产方法相比，溶液光气法巾于经济

性较差己完全淘汰。SS交换法酯交换法乂称传统熔融工艺，其实也是一种间接光气法工艺。它是以苯酚原料，经陝西科技大7：毕业设计说明朽过光气法反应生成碳酸二苯酯，然后再肉化锂等催化剂和添加存在下和双酚A进行酷

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.井且由于存在副

产品酚而导致产品分子景较低，应用范围有限，因此限制了该工艺的商业应用。界而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，冋时加入酚，然

后送入光气反应器内。加入二氣甲烷，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。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),再与醋酸苯酯酷交换生成

碳酸二苯ffi(DPC),然后在熔融状态下与双酚A进行酯交换，缩聚制得聚碳酸酷。因此

无副产物，基本无污染，特別是不使用剧毒光气，因此深受世界各大公司的重视，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，己经由外国公司研宄成功，但是由于国内仍在研宄发展中，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)玉下进行，对设备要求不髙，产品

质量好，尤其是截II：2004年底，全世界聚碳酸酷总生产能力接近3.3MI/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.尽量做到简单髙效。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和烧碱溶液配制成双酚A钠盐，冋

吋加入酚，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宵去了不必耍的繁冗过程。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。年产10万吨聚碳酸酯化工厂设计7聚碳酸酯生产流程阁2.1.5生产工艺流程叙述U)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。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

10°C，再送入搅拌反应釜(R102)中。光气反应将来向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

5aC然后与来自二氯甲烷储罐的温度为5°C的二氯甲烷混合进入光气反应釜。冋时进入

的还有來自换热器(H103)的双酚八钠盐混合液。搅拌反应一小时，控温在20BC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，其中加入氯化钡，搅拌反应半小时，生成沉淀亚硫酸钡，将反应液通入板式压滤机

进行过滤。滤液分成W部分一部分送Ini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午间。由谁有分离器底部出来的有机扣，由泵通入反应釜(R103)。缩聚反应陝西科技大7：毕业设计说明朽s将來0水油分离器(R103)的有机相在碱性条件下，三甲基苄基作为催化剂.进行缩

聚反应，反应时间为一小时，控温在25°C。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。00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PCo由真空过滤器分离出的有机相通入储罐中，

通过泵打到蒸馏釜(R105)中进行蒸馏，蒸馏时间一小时，控温在60BC。二氯甲烷和内酮

变成蒸汽有釜顶进入换热器(H104)中，冷却至温度20-C,进入精馏塔(TlOl)t.塔顶出

二氯甲烷，塔底出内酮。来自蒸馏釜(R105)釜底的有机扣先进入换热器(H107)中，冷却

到20°C,然后进入精馏塔(T102),塔顶出苯碳酰氯，塔底出简聚体和催化剂。2.1.6工艺设计损失率原料厂外运输损失率％0.5原料厂外运输损失率％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：原理对于连续稳定过程.物料衡算的方程是：=SMm (2-1)即：初始输入量=最终输出量对不连续过程，物料衡算的方程为：SM)=SMi(1+M (2-2)即：初始输入景十生成输入量=最终输出量十消耗量：方法本没计属于连续反应，采用第一种计算方法：步骤：年产10万吨聚碳酸酯化工厂设计a：收集数据：：原理，产品规格。：过程申.位时间的物流景.：有关消耗定额。：有关转化率、选择性、单程收率。b：_物料流程图，确定衡算对象，根据题H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H要求它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：根裾题目要求它可以是单位质景申.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原料性质摩尔质黾比热容原料名称密度(Kg/m23)(g/mol)沸点(r)含量(％)光气138199839957.7二瓿甲烷133685409850.88双酚A1150228360.598426.34氢氧化钠25(2) ：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…S备大、中、小修及正常检修总天数，反应釜取6天/年.

T3…设备加工不冋物料时的换料时间(不计)。故年工作天数=365-(52+7+6)=300d/a...聚碳酸酯日产量:100000t/a-300d/a=334t/d(3) ：由己知消耗定额(以每吨产品计)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景。陝西科技大7：毕业设计说明朽10表2-2消耗定额光气489.24Kg/lt二氯甲烷4427.4Kg/lt双酚A968.8Kg/lt氢氧化钠565・13Kg/lt水9202Kg/lt(4)：原料日净耗景：光气：489.24Kg/tx334t/d=163406K^d二氯甲烷：4427.4Kg/tx334t/d=1478751.6Kg/d双酚A:968.8Kg/tx334t/d=3235792Kg/d氢氧化钠：565.13Kg/tx334t/d=188753.4Kg/d原料年净耗景：光气：163406Kg/d-1000Kg/tx300d.,a=49021.8t/a二氯甲烷1478751.6Kg/d-1000Kg/tx300d/a=443625.48t/a双酚A:323579.2Kg/t+1OOOKg/tx300d/a=97073.76va氢氧化钠：188753.4Kg/d-1000Kg/tx300d/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最：光气：49021.8t/a+(1-0.05)=51601.9va二氯甲烷：443625.48t/a-(l-0.05)=466974.2t/a双酚A:97073.76t/a-(1-0.05)=102182.9t/a氢氧化钠：56626.02t/a-(l-0.05)=59606.3t/a乂原料厂外运输损失率为5%，则DDS皮革鞣剂工厂的原料年外购量光气：51601.9t/a+(1-0.05)=54317.8t/a二氯甲烷：466974.2t/a-(l-0.05)=491551.8t/a双酚A:102182.9va-(1-0.05)=107560.9va氢氧化钠：59606.3t/a-(1-0.05)=62743.5t/a(5)：衡算结果年产10万吨聚碳酸酯化工厂设计11表2-3物料衡算一览表(1〉原料消耗定额(Kg/t)转化率(％)单程收率(％)曰净耗皇(Kg/d)原料年净耗M(Va)损失率(％)厂内年储簠_年订货S(t/a)光气489.24989516340649021.8551601.954317.8二铽4427.498951478751.6443625.4845466974.2491551.8甲烷双酌A968.89895323579.297073.765102182.9107560.9NaOH565.139895188753.456626.02559606362743.5(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：每小时进料景为:双酚A:氢氧化钠：苯酚：亚硫酸氢钠：水：每小时出料量为：双酚A钠盐：氢氧化钠：笨酚:亚硫酸钠：

水：合计： 每小时进料量为:13482.5Kg/h7864.7Kg/hKg/hKg/li104488.2Kg/li16084.4Kg/h3134.0Kg/liKg/liKg/h106617.0Kg/h125928.6Kg/h每小时出料量为： 125928.6Kg/h：光气釜：每小时进料量为：双酚A钠盐:光气：二氯甲垸：苯酚：16084.4Kg/h6808.6Kg/h61614.7Kg/h69.6Kg/li陝西科技大7毕业设计说明12亚硫酸钠：氢氧化钠：水：每小时出料景为：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:每小时出料最为：：缩聚釜：每小时进料景为：三乙胺：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:每小时出料景为：：蒸馏釜：28.6Kg/h3134.0Kg/h

106617.0Kg/h61614.7Kg，h952.4Kg/li

28.6Kg/hKg/hKg/hKg/hKg/h

106617.0Kg/h194353.9Kg/h

194353.9Kg/h81.0Kg/hKg/h61614.7Kg/h4851.9Kg/hKg/h

14555.8Kg/li81.0Kg/h15596.5Kg/h323.46Kg/h95.1Kg/hKg/h4851.9Kg/h576.6Kg/hKg/h97371.6Kg/h97371.6Kg/li年产10万吨聚碳酸酯化工厂设计13每小时进料景为:催化剂：81.0Kg/h简聚体：323.5Kg/li苯酰氯：95.1Kg/li二氯甲烷：61614.7Kg/h丙酮：20000Kg/h聚碳酸酯：15596.5Kg/li每小时出料量为：催化剂：81.0Kg/h简聚体：323.5Kg/li苯酰氯：95.1Kg/h二氯甲烷：61614.7Kg4i丙酮：20000Kg/h聚碳酸酯：15596.5Kg/h合计： 每小时进料量为： 97710.8Kg/h每小时出料景为： 97710.8Kg/h(8)：列出输入-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〉 am名称双酚AKg/h13482.5KiuoPh59.1W%10.7Mol%1.0Kg・hKinoLliW%Mol%氢氣化钠7864.7196.66.23.23134.078.352.513苯酚69.60.70.150.269.60.80.10.07、IE硫酸氢钠23.60.30.050.10.1双酚A钠盐16084.459.i12.S0.9亚硫酸钠28.60.30.03水104488.25804.982.995.5106617.05923.284.597.7陝西科技大7：毕业设计说明朽142.光气反应釜： 表2-5物料衡g—览表（3> 进料 出料名称Kg/hKniol/hW%Mol% Kg/hKniolhW%Mol%双酚A钠盐16084.459.18.30.8光气6808.668..S3.61.0 952.49.60.50.13二氣甲烷61614.7724.931.610.6 61614.7724.931.610.5苯酚69.60.80.060.07亚硫醆钠28.60.30.040.03 28.60.30.040.02氢氧化钠3134.078.351.61.1 3107.577.71.61.1简聚体16173.163.78.30.9苯酰氯95.10.80.160.05氯化钠5765.598.43.01.4水106617.05923.254.886.4 106617.05923.254.885.93.缩聚反应釜：表2-6物料衡算:一览表（4）进料出料名称 kg/hkmol/hW%mol%kg/h kmol/hmol%催化剂 81.00.40.040.0631.0 0.40.040.03简聚体16173.1 63.716.63.7323.5 1.30.30.1氢氧化钠 4851.9 121.35.07.14851.9 121.312.37.0二氯甲垸 61614.7 724.963.342.161614.7 724.963.341.9苯酰氯 95.10.80.060.1495.1 0.80.060.07聚碳酸酯15596.5 61.17・83.6試化钠576.6 9.80.60.5水 14555.8 808.715.046.914555.8 808.715.046.8 年产10万吨聚碳酸酯化工厂设计 B4.蒸馏釜：表2-7物料衡算一览表（5）进料出科名称kg/likmol/liW%mol%kgihkol/hw%mol%催化剂81.00.40.040.0681.00.40.040.06简聚体323.5130.30.15323.51.30.30.15苯酰氯95.10.80.060.0995.10.80.060.09二氣甲烷61614.7724.963.163.961614.7724.963.163.9聚碳酸酯15596.561.416.05.415596.561.416.05.4丙酮20000344.820.530.420000344.820.530.42.2.2热量衡算（一）计算的基本原理化工生产过程往往伴随着能景的变化，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

景衡算是以热力学第一定律为依据，能景是热能、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。

通过热景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，以确定单位产品的能景消耗指标；同时也为非工艺专业（热工、电、给水、冷暖）没

计停工设计条件做准备。热量计算与没备计算的关系非常密切.因此经常将热最放在S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，如热景计算的结果与i殳备形式、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。能景衡算的基本方程式根据热力学第一定律，能景衡算方程式的一般形式为：ae=q+w式中，体系总能景变化；体系从环境中吸收的能量：环境对体系所做的功；陝西科技大7：毕业设计说明朽16在热景衡算中，如果无轴功条件下，进入系统加热景与离幵系统的热量应平衡，即

在实际中对传热设备的热景衡算可表示为：进=SQh..Ql+Q2+Q3=Q^Q5+Qfi其中：_所处理的物料带入没备的热景；

Q：换热剂与设备和物料传递的热景（符号规定加热剂加入热景为“+”，冷

却剂吸收热景为Q5化学反应热（符号规定过程放热为“+”，过程吸热为（?4离开没备物料带走的热景；

Q54设备消耗热景；4设备向周围散失的热景，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-S物枓衡算一览表（6）进料介质温度*C出料介质温度°C氢a化钠20双酚A钠盐25亚硫酸氢钠20氢氧化钠：25苯酚20苯酚25双酚A20亚硫酸钠25水2025反应式为:由于芥种物料都是在常温下加入，所以e.=o根据化学反疢方程可求得化学反应热，所以在衡算过程中对r•主反应lmol双粉A反应需要吸收的热葦-Q=356kJmol副反应lmol亚硫酸氢钠反应需要放出的热景Q=-286kJ/mol

所以对于所有的化学反应热 年产10万吨聚碳酸酯化工厂设计 na=(59.1x356-286x0.3)xl03=2.10x10Cp=10.7%xl.80+6.2%x3.182+0.15%xl.70+0.05%x3.00+82.9%x4.183

=3・862人/物，0则&=Cpm\t=3.862x125928.6x5=2.43xl06kJ

由后面光气反应釜的设备计算得：n?=13704.1^&=CmSt=0.4x13704.11x5=27408.22V=2.74x104V

热损失取总热景的5%Q5=5%(e4+g5)=5%x(243+2.74)x104=12.29x104V所以由代如有关数裾得：g2=-1.84x10)/需采用夹卷进行换热，采用冷冻盐水冷却:

进口温度： -i(rc出口温度： o°c介质用量：a-QCp^t+^H=184X107 =3.5xlO>":28.16+50.5x10(2)光气反应釜进料温度与出料温度：表2-9物料衡算一览表(7)进料介质温度*C出枓介质温度*c光气5光气20二氯甲烷5简聚体20苯酚10二氯甲烷20双酚A钠盐10氢氧化钠20亚硫酸钠10苯酰氯20氢氧化钠10氯化衲20水10水20反应式为陝西科技大7：毕业设计说明朽CHj. OnNa(5Na+nG""<■"<：l

Gil丨—十<»—O-^-O~(r^：«-*(Jli反应的标准生成焓：=yVH°△厂m+ m=_(-842.6)+(一411.12)-(-626.32)一(-220.92)

=_406.48kJ/mola/.H^(293)=ArW^7(298.15)+^i5XV^Op^

B=-406.48+208.42x(293-298.15)

=-1479.8kJ/mol所以反应放热为：g3=59.1x(-1479.8)x103=-8.75x10?VCp=12.7%x3.00+0.06%x1.70+0.04%x2.80+2.5%x2.80+84.7%x4.183

=4.060Vz(kgre)a=CPmM=4.06x10x125933.6=5.1lx106V

由后面的设备计算知设备的质景：6938.7kg25=C/z?Af=0.4x11578.7x10=4.63xlO4V热损失取总热景的5%所以Qa=5%(a+e5)=5%x(511+4.63)x104=2.58xl05V

所以由0+a+a=a+a+26代入有关数裾得：a=9.291k107U需采用夹套进行换热，采用50'C换热：进口温度出口温度50eC10°C介质用量：G= Q = 9291X107 =2.05嘶",CM+AH4.183x40+286年产10万吨聚碳酸酯化工厂设计3工艺计算与设备选型3.1塔的工艺与选型3.1.1T1011.计算依据：

山塔T101进、出物料流景组成:表3-1物料组成名称进料出料Kg/hKmol/hW%Mol%Kg/hKmoVhW%Mol%二氯甲烷61614.7724.975.567.860382.4710.175.367.5丙酮20000344.824.532.219800341.424.732.5II.对T101进行物料衡算要求本精馏塔的釜残液中二氯甲烷的景不髙于6%,塔顶馏出液中二氯甲烷的回收

滤为98%。由：F；+F,=D+W (1)塔顶易挥发组分回收率塔底南挥发组分回收率F(l-xr)进料组成：_6_釜残液组成： Xw=-^__=0.06085+85原料液平均摩尔质量：Mf=1^+n^M2=0.68X85+0.32x58=73.36原料液流景：。G61614.7+20000

F-- -1068.8M 76.36陝西科技大7：毕业设计说明朽20由于=0.98

FXf所以DXd=0.98X0.68x1068.8=712.2全塔物料衡算：D+W=F

DXd+WX'、.=FXf则：D=825.5kmol/h XD=0.863 W=243.3kmoLli3.1.2最小回流比的计算二氯甲烷和丙酮的饱和蒸汽压：二氯甲烷和内酮的饱和蒸汽压可根据Antoine方程求算，即Blogp0=A——- (2)式中：t一系温度，_cp°——饱和蒸汽压，KpaA,B，C Antoine常数其中：内酮的常数A=7.11714B=1210.595C=229.664二氯甲烷的常数A=7.4092B=1325.9C=252.6(2)塔内操作压力：表3-2塔内操作压力组分饱和蒸汽压Pa塔顶进料塔底丙酮(B)424.4185.4744.4二氯甲烷(A)754.73511275.6(4)平均相对挥发度为:塔顶：Pb424.4进料：aF-Pa.-351-1.701

PB185.4塔底：Pa°1275.6,

〜=pB，744.4=1.714全塔平均相对挥发度：am=5/^；=>/l.7783xl..8932=1.83年产10万吨聚碳酸酯化工厂设计21(5)最小回流比：=XDa(l-xD|xFl-xF1 0.8631.75(1-0.863)1.75-l|_0.68 1-0.68=0.81取操作回流比：R=2R_=1.623.1.3全塔理论塔板数U)最小理论塔板数采用芬克斯方程计算：(3)lg0.863 0.941-0.863?0.06lgl.75-1=7.29(2)理论塔板数

采用李徳公式计算：Y=0.545827-0.591422X+_2743X(4)X二R-尺mm«+1式中：Y=N-N.mm7V+2上式适用条件为：0.01<X<0.9则:R-R隱/?+!卜0.5欄⑽.31+2^=0.370所以:陝西科技大7：毕业设计说明1522^>=0370N=2Y^12.7（不包括再沸器J按标准圆整N为13（不包括再沸器）3.1.4精馏段理论塔板数U）最小理论塔板数采用芬克斯方程计算：0.863VI-0.681-0.863X0.68=^-1lgl.83=0.8（2）理论塔板数采用李徳公式计算：Y=0.545827-0.591422X+0002743

Xx二R-式中：尺+1Y^N~n^~N+2匕式适用条件为：0.01<X<0.9则:^r=03900.01<X<0.9Y=0.545827-0.591422x0.310+0.002743=0.3700310 年产10万吨聚碳酸酯化工厂设计 23所以： N+2=0370“2K+«min2x0.370+0.8N- =i-y=1-0.37 =Z44（不包括冉沸器）按标准圆整N为3（不包括再沸器）3.1.5板效率及实际塔板数（1）在己知条件下的全塔效率可以由下式进行计算：由全塔效率： £=^rxl00% （6）P式中： E——全塔效率：Ni—理论版层数：Np—实际板层数塔板效率由奧康奈；j＜（Oconnell）关联方程计算：£=0.49x（au243 （7）式中： a 塔顶与塔底平均温度下的相对挥发度：u―塔顶与塔底平均温度下的液相粘度£=0.49x（1.75x0.08）_o：45=0.79（2）加料位置由精馏塔的计算可知.精馏塔的加料板位于从塔顶往下数的第10块塔板。3.1.6塔和塔板主要工艺尺寸计算⑴塔高根据给定的分离任务，由理论塔板数计算塔的有效（接触段）卨度。Z 塔高，m; 式中：陝西科技大7：毕业设计说明1524Nt——塔内所需的理论板层数.Et—总板效率，Hz—塔板间距，in;采用较大的板间距可以允许有较髙的空塔气速，而不至于产生严重的雾沫夹带现

象.塔径虽可以小些，但塔卨要增加，取板间距：HT=600mm，板上清夜层髙度：Hi=100mm则：Z=9.87m塔径根据圆管内的流量公式，可以写出塔径与气体流量及空塔气逨的关系，即：(10)vs—塔内气体流量，m3/s；//——空塔气速，即空塔计算的气体线速度，m/s.塔径的计算关键在于确定适宜的空塔汽速U, 有：(U)式中： ——极限空塔汽速，ni/s；C——负荷系数：pL―液相密度， Kg/m3:P、.—汽相密度，Kg/'m3。负荷系数的值取决于阻力系数及液滴直径.可以由使密斯负荷关联图查得。首先，

取塔板液上层髙度hi.为0.lm.则HT-HL=500mm精馏段操作压力：常压P=35nmiHg操作温度：T=333K

物质的物性：气态密度:Pv=pu瓦=0.186W液体密度：p,=744^//M3

表而张力：＜7=24.3niN/m液相负荷:L=32.11my/h气相负荷V=5635.609/?////由化工手册査得粘度：hl=0.08平均相对挥发度：a=1.75aPL=0.14利用公式:U2) 年产10万吨聚碳酸酯化工厂设计 25代入数值，由ffl查得:為命=0.36Q=0.15乂利用公式=(20xl0-

C(7(13)代入数值，得:c(7=0.18搭板允许有效空塔气相速度(以截面积扣除降液管面积计算的速度)20x10」(7744-0.186旧Q. =11.3Smis

0.186表观空塔气相速度(按全塔截面计)：=0.8x11.38=9.1^/5代入数值:u=0.8it初估塔径:D=D=3600nini圆整得：(3)溢流装置采用U形流、弓形降液管、平形受液盘及平形流堰，计算如下。I.溢流堰长lw取堰长lw为0.60D,即：L=0.6x3.6=2.16/n11.出口堰髙hw由/、、，/£)=0.6,lh/lw=24.54,査图得:E为0.38所以，1000=:x0.38c3=0.195-贝ij, h{=168.3-0.195=168.105/nwIII.降液管宽度Wd降液管面积Af由lw/D=0.69查图得：Wd/D=0.124，Af/AT=O.O75

故，Wd=0.124D=0.124x3.6=0.45/w陝西科技大7：毕业设计说明朽26=0.075xJx^=0.075x—x3.6^0.76.r液体在降液管中怜留的时间:0^^6=51.12m(大于s符合要求)3600IV.降液管底隙卨度ho取液体通过降液管底隙的流速uo为0.08m/s依公式：计算降液管底隙卨度ho0.00892.16x0.08=0.052m〔17)eo塔板布置I.取边缘区宽度WC=O.O65m、安定区宽度Ws=0.1mH.幵孔区面积+x0.465、Sin-|(18)XR其屮:=--(0.45+0.1)

=1.25mR=^-W=3622-0.065=L735W代入数值得： Aa=3.4nr(5)筛孔数ii与开孔率炉取筛孔的孔径＜1为20nun,正三角形排列，不锈钢的板厚J为4nmi.

故，孔中心距：t/d=4.0,/=20x4=80川川

塔板上开孔区开孔率即^=^_=5.7%

A年产10万吨聚碳酸酯化工厂设计每层塔板上的开孔面积A.为A=(pAa=0.057x3.4=0.1938m2

气体通过筛孔的汽速724.88“o=m=o.960Aq0.2103.1.7塔板负荷性能方程(1)雾沫夹带线1根据Hunt的经验式U式中〜AW6h,=2.5/zl=2.5（〜+how）V=2.84x10-3£（36（）Q£s2/3W故近似取E二1.0,hw=0.168m, lw=2.16mhf=2.50..168+2.84x10_3x0.38=0.42+0.409L/5取雾沫夹带极限值ev为O.lKg液/kg气，己知＜7=24.3x10-3?V/w,

并将⑻、(b)代入Hum经验式，得：（19）⑻"r=0.5/，r•4.8-0.760.5-0.42-0.409L，3整理得： V=137.9-7.1x105lJ(2)液泛线陝西科技大7：毕业设计说明朽28为防II:液泛，降液管内的清夜层高度氏应为：Hd-屮什丁+^v)式中：Hd=hP^hL+hd故：+^)=hp+ +how+hd近似取£^1.0./M,=1.5/n，则：/W=2.84xl0^^^f3… L2.16U=0.41L/'3因为\=hc+hi+ha由djS=2.5得C。为0.7，其中：h=0.054=0.051

Pl、0.7x0.19380.186744hc=0.0000023V/)=6x(0.168+0.4IL/)=0.1008+0.246L/4^= 4x24.3x10-=Q皿加h°~pLgd.744x9.81x0.005hp=O.OOOOO23V/+0.1008+0.246L/73+0.0027

=0.1035+0.0000023V/+0.246L/73(c)hd=0.153=0153XiH^)=0J31^将HT为0.5m，hw为0.057m,0为0.057及(b)、(c)、⑷代入⑻得.叭Ht+K)=^+〜+fjnw+hd

'*v2=14747.39-285217.39-56956.5L52液扣负荷上限线年产10万吨聚碳酸酯化工厂设计29取液体在降液管中停留时间为4秒，得：0.5x0.765flUX=r=51.520.0089w3/5漏液线(气相负荷下限线)由 +how=0.168+0.41L5*3、f代入漏液点气速式：ow^=4.43CJ(O.O56+O.13V/,)^(20)=4.43x0.7

A0.056+O.Bx0.1008+0.246L/-0.0027—744X 0.186=3.101^265.5+127.9L/

A=0.1938/h2代入上式并整理得：=0.6^265.6+127.9LJd，mm液相负荷下限线取平堰、堰上液层髙度hoyv=0.006m作为液相负荷下限条件，近似EL0X,=2.16川则：=0414,皿:整理得：=1.8xl0_5w3A3.2反应釜的工艺计算与选型对R101双酚A钠盐合成釜1.反应釜体积对于R101反应釜根据前面物料横算，所以投入反应釜的液体的体积：

%=V1+V2+w5

=11.28+3.64+0.07+104.49+0.02

=119.5m3实际反应器的体积V，要比％反应体积大，以保证反应物料上面有一定空间，由公式：y=Yj.确定。式中f为装填系数，等于0.4-0.85,一般由经验确定，也可以根据反应物料的性质不同而选择；对于沸腾或气泡的物料，可取小的系数，如0.4-0.6：对陝西科技大7：毕业设计说明1530于不起泡沫或不沸腾的液体可取0.7-0.85o取f=0.8所以：v+:=l她，根据GB9845—1988(钢制机械搅拌容器)圆整取V=16(W采用双釜并联则：V=80//?

查表得： D=36QOnim该反应釜设计压力为常压p=_pu

根据反应釜的壁厚计算公式：H=7250/w»设计温度：T=2(TC其中：c=c1+c2选取16M11R材料则：么=510MPaCL=0.6mmC2=1.0mm根据经验公式： p】'=4=212=170MPa将以上数据代入:sd=101X3600+1.6

2x170-1.01岡整后取：14nini=12.33/mw反应釜的质景:2.封头的选择W= =3.14x3.6x7.25x0.014x7900=9064.11知封头选择常用的标准椭圆形封头，具体的参数如下：

封头内径：Dn=3600»i/n查阅(JB/4337_95)表： 曲面高度：=900'訓直边高度：h2=50mm

壁厚：3=20/??/??容积：V,=6.62m5质量：m=2320kg反应釜的液位反应液体积：_H9.5=59?w

R2下封头体积：下封头告诉：V=6.62m5

It=900+50=950"//"在釜中实际反应液体积V,=59.75-6.62=53.13/h由于 年产10万吨聚碳酸酷化工厂设计 31_w4V； 4x53.131ttD-3.14x3.6-所以最髙液位"="*+A=5.22+0.95=6.17m最低液位H=|d=|x3.6=1.2m搅拌装置的设计搅拌浆设计考虑搅拌流体黏度，而且搅拌的作用是要将物料充分混合，所以搅拌桨叶的形式

选为浆式。其具体参数如下：Z=1 搅拌浆：d=0.95P=0.95x3600=3420"卵搅拌浆卨度：H=d=3420mm搅拌轴没计搅拌轴选用1Ci18Ni9Ti搅拌轴直径：D=100mm表3-3R101工艺尺寸反应釜内釜体积内径高度壁厚h2J转逨功率11?nimmm1U1U111111mmm:m3nuni/iuin/kw80 36007250 14900 5014.64 6.6220806R101搅拌轴直径搅拌浆直径搅拌将高度搅拌方式电动机 数星mnininiiiun摆线针齿行10034203420浆式星减速机 2同理对其它反府釜进行选型陝西科技大7：毕业设计说明朽32工艺表3-4名称釜内体积1113釜的内径inin筒体搅拌方式电动机夹套的内径nun夹高度nuninniihvhamm转逨i/min功率hr套高度m数量mmill3R1026336005550900506.6220806浆式同上37002.24R1035030006550750403.8212806浆式同上31002.32R1045030006550750403.8214806浆式同上无无2R1054028006000700403.1212806浆式同上29002.22R1065032005650800403.8214806浆式同上无无3R1078032009400800403.8214806浆式同上无无133气流干燥器的工艺计算与选型己知参数： 处理物料量G。=15596.5fe/A物料平均直径 d=\50um物料密度 p=1530kg/in3物料要求 含水量有3%（湿基）减少到0.3%（湿基）进入干燥管空气物料进口温度干物料比热物料临界湿含量进入温度空气初始湿度

进入预热齐温度20°C

Cm=1.256U!°C

Xc=0.018kg/kg105°C"o=O.O购★

20°CU）物料衡算绝干物料:

蒸发水分:G=Go(l-W；)=15596(kO.O3)=15128.6kghW=G(Xl-X2)=15128.6(0.03093-0.003)=422.5kg/h其中i^=_930.3100-0.3=0.003空气消耗景:W 422.5H2-H{_//2-0.018空气、物料出口温度:年产10万吨聚碳酸酯化工厂设计空气出口温度比出口处湿球温度高出20〜5(TC，这里取3572,即t2=r^+35

由=105°C、Ho=0.018^/^査H-I图得=36.5，近似取q=rH,=36.5°C，于是^=36.5+35=71.5*0物料离开干躁器的温度由下式计算：泰 12-zh: rwAxc-x.)-cp(匕-/M；)查水蒸气表得r，'，:=2409KJ/kg=> 汐:=51.5°C干燥器热景衡算：干燥器中不补充热景en=oQ=Qp=Q^Q^Q^Ql物料蒸发所需热景G(2=lV(2490+1.88r2)=422.5x(2490+1.88x71.5)=504938.408^g//i=308.0hv干燥产品升温所需热量込2：=Gr(C,+4.187X2)(a-^)

=15128.6x1.269x31.5=169.6hr空气带走热景ae3=L(l.Ol+1.88/foX/2-/o)

=L(1.01+1.88x0.018)(71.5-20)

=53.74L(kJ/h)=0.0149L(hr)干燥器热景损失A取干燥器热量损失为有效耗热量(Q^Q2)的15%提供给预热器热景为么陝西科技大7：毕业设计说明朽34ep=L(1.01+1.88//o)(G-fo)=£(1.01+1.88x0.018)(105-20)

=SS.13L(kJ/h)=0.025L(kw)于是有

=> L=54il6.2kg/hW由L=192.4//.-0.018=>H2=0.0258^/^预热器的热负荷和加热蒸汽消耗量：Qp=0.025x54376.2=1359.4hv由蒸汽表查的392Kpa下水蒸气温度为142.9°C，冷凝潜热r=2140U/蠄，取预热器的热

损失为有效传热景的15%，则蒸汽消耗量为：1359.42140x0.85D=0.7473蝓/5=2690.4蚣/h干躁器热效率为：丛=2212_xioo%=22.66%QP1359.4(2)干燥器的工艺计算：干燥器的直径：V=LVh=——sH4其中：=15m/sV=53m3/s=>D=0.67m 圆整： D=0.7m干燥管高度：

Z=r(«-h0)设/＜。勿1〜1000，$=_r4(P，CX、0_L55.5pV；tfJ=1(105+71.5)=88.25°C査88.25绝干空气物性为:2=3.03xl0'5hr//H°c年产10万吨聚碳酸酡化工厂设计35pK=l.OO7k^/m5//=2.1x10"5P<?*5V=^-=2.085xio-5nr/s

PS4x9.81(1530-1.007)(0.15x10—5)161^455.5xl.007(2.085xl0-5)核算\R_<^o_0.15xlQ-3xQ.63e°_~V 2.085xIO-5即假设/?ta^=1-1000是正确的

Q其中:aS氣Q=Q^Qn其中：Q,=G[(\+Xc)rhfi+(C5+CM.X.爪-]么=105°C，"，=0.018.由图5-3查的rMi=32°C,<,.=2419.2V

所以么=1360.6⑸Qn=G[(Xc+X2)rln+(Cj+CuXxa-f(Jtf第二段物料平均温度为Zw=<5L5-32^/=41.75°C扣应水的汽化热为rlm=2_J/kgg/z=1.91((0.018-0.003)x2400+(1.256+4.187x0.003X51.5-32)]

=1.91(36+24.74)=116.01hvQ=Qi+Qii=1360.6+116.01=1476.61kw(105-20)-(71.5-51.5)105-2071.5-51.5=44.83PC陝西科技大7：毕业设计说明朽36a=(2+0.54^)尹-=(2+0.54x4.531)

p.m3・O3xl(T5xlO0.15xl(F3=636kw/m2CaS及4x1476.616.36x49.9x44.83=0.42Z=0.42x(15-0.63)

=6.2nt设备参数:工艺表3-5干燥装罝形式直接进料干燥器蒸发水量422.5kg/Il进II水分（湿基）3%出11水分（湿基J03%进II空气温度losr出口空1温度71.5T空气用星：54376.2^//z生产处理簠I5595.6kg/h进11物料温度20°C出II物料温度51.5T进空气逨度15nVs出门气体速度0・63m/s3.4过滤设备的工艺计算与选型转鼓真空过滤机M102设计己知参数：聚碳酸酯进料景:水进料景：固相质量分数：固相密度：母液体积：母液密度：过滤时间：々g"?kg/h

97%p,=1200kge、,=13.423'”5psu=1193^/w3

30分钟年产10万吨聚碳酸酯化工厂设计（一）每一循环处理的悬浮母液的质景：Ws=pVv=1193x13.423=16013.64kg其中：固相质最为W=xvr=16013.64x97%=15533.23^每一循环所获滤饼体积：415533.231200=12.944m3其中：H为每〃73滤液中固相密度每一循环滤液体积： V=0v-V；=13.423-12.944=0.479/n3（二）过滤面积q2+2q^q=ktq:单位过滤而积所获过滤液体积

人：单位过滤面积上过滤液体积

=0.021w5t=0.5/z

=> （7=0.303/m过滤面积：!：过滤时间

kz过滤常数炎=0.234"//A13.4230.303=44.30川2没备参数表表3-5转股真空过滤机M102项目参数型号GM5O/3-5转鼓直径X长度mm3000x5400总过滤而积川250转鼓转速r/min0-1.2转鼓传动机型号YBSP160L-8外形尺寸长x宽x高mm8497x4215x3865材钭16X111R搅拌传动机型9YB100L1-4功率kW2.2总重kg27000过滤时问nun30陝西科技大7：毕业设计说明朽38同理对板框式压滤机M101设计参数表3-6型？ 主要技术参数BMJ80-1000/40 框内尺寸框内容量L过滤而积(pO数蜇(nunxmm)1000x10001640805排液方式压紧方式滤板材质工作压力(MPa)明流机械铸铁0.4外形尺、J•(长x宽x高/minxminxmin)电机功率(kwj重量(kg)5160x1700x16103110832年产10h吨聚碳酸®化工厂设计394设备型号一览表没备选型的总体原则是满足工艺要求：设备成熟可靠；能够充分利用原料，避免浪费；使用寿命尽景长；容易安装，便于操作：尽景采用国产没备。4.1泵的选择泵的选择要根据流量、扬程以及流体输送设备的特性曲线來决定。见表4-1泵的选陝西科技大7：毕业设计说明朽40表4-1泵的选型S备设备名称规格压外形尺寸mm原动机位号力长X宽X高功率型9扬程流量a轉(Uli)P101计星泵J7'-2xlOOOOg<D.8200000.81880x1400x107010FB-100-92P105高压往y泵3DS-40/1615040000164300x400x1000220FB-100-920P106计量泵JT-2x1250080.8250000.81880x1400x1010FB-100-9270P109电动往«泵"KZ180/1801801120000.31024x830x15418.5-112/0.30PU0高压往S泵5DY-52/2005200084159x2420X11608.5.5870P112高压往S泵5DS-2005000014500X2250X231550/166050P1U离心泵/5VV8013.670000C1200x800x105.5-100(/)HP00P113往S式泥浆泵2DN-2505000043780X1325X17550/4750P119高压往S泵3DS-1202000012.3800x2000x111520/12.55300C101鼓风机A/20012000000.12000x1000X1125-1.2000注:P102、P101、P103和P104型兮相同P106、P107和P108型号相同年产10万吨聚碳酸酯化工厂设计41Pill、P114、P115和P116型号相同

P112和P117型号相同P1O5和P118型弓相同P113和P120型号相同4.2容器、罐的选择容器的选择：考虑合适的容积：根据介质性质选择设备材质。

见表4-2容器罐的选型表4-2容器、罐的选型设备位号没备名称材质介质规格压力(MPa)内径X高X厚(mm)容积设计应用V101光气稳压罐S41光气1800x300050.50.12V102光气缓冲罐1S41光气1800x300050.40.12V103二氯甲烷储虓•US304二氯甲烷5200x100005000.50.1V105水汕分离器••S41水和有机物3200x115001000.20.1V104混合溶剂储虓316L二氯甲烷+丙酮2800x4000500.20.1V106丙酮储罐316L丙酮1800x4000160.50.1V107二氯甲烷储罐316L二氯甲烷5200x100005000.40.1陝西科技大7：毕业设计说明朽424.3冷凝器、再沸器的选择根据热景恒算总的有关数据，以及管程和壳程总的介质，确定基本参数与换热器类

型。ML表4-3冷凝器、再沸器的选型表4-3冷凝器、再沸器的选型设备名称介质排列形式规格没备管程/壳程公称直面积管管数管长位号径1U1U径mmE-10二氯甲烷冷冷冻盐水/二正二角45028.72512630001却器氯甲烷E-10光气冷却器光'(/冷冻盐同上45011.72510615002水E-10冷却器冷冻盐水/物同上45052.52520045003料E-10冷凝物钭/冷冻盐同上700105.12560730004水E-10换热器饱和水蒸气/同上3002.525.41130005空气E-10冷凝器二氯甲烧/冷同上700140.825.430460006冻盐水E-10冷凝器苯酰氯/冷冻同上700140.825.430460007盐水年产10万吨聚碳酸®化工厂设计435厂制和厂址选择5.1厂制概况5.1.1工厂组织本厂职工按工作性质分为：生产性人员和非生产性人员。生产人员占全长职工的

60%左右，非生产人员占全厂人员的40%左右，在非生产性人员中：38%为科研人员（兼

职行政人员），6%为保安人员，10%为勤杂人员。每个人员必须各司其职，处理好自己

手头的工作。5.1.2工作制度由于聚碳酸酯得生产是一个连续生产得过程，如果停产一次花贽比较大，所以本厂采用

轮换倒班制度，连续工作制，法定节假口和星期假口依旧按次执行。所以一年的工作口

只除去设备维修曰：工作日=365-iS备维修日=365-65=300（天）5.1.3人员配备经过厂领导多次研宂探讨将本厂的人员配备如下:陝西科技大7：毕业设计说明朽人员配备表序9岗位名称每口班次 周工作天数单班人数在册人数1门卫27482ft堂17553成品库27364锅炉房27245配电所27126交电所27248生产车问376189原料区27485.2厂址选择5.2.1建厂依据根据本行业发展的需求，以及国内外市场的需求，经陕西省人民政府有关部门的批

准，新建厂的厂址拟选在西安北郊未央区。新建厂的主要原料，经上级主管部门的批准，一部分向国内厂商购买，另一部分由

本厂合成，可以节宵经费，井且能够做到产品统一规格。5.2.2指导方针遵守国家的各项政策规定；符合整个城市规划和工业布局；有利于生产，有利于人民生活：对环境不会造成威胁；合理的利用当地天然资源，做到不浪费：节约投资.留有余地。5.2.3选厂经过厂址选择工作组(乂设计部门与工业局主管组成)依据市委指示，经过多方磋商，考

虑到地势、交通、协作等问题，作为大型的化工原料生产基地，厂址定在西安未央区郊

外。主要理由如下：本化工厂是危险系数较大的精细化工厂，必须要远离城市，以免有原料或者产

品外泄.给环境造成不可挽回的破坏：年产10万吨聚碳酸酯化工厂设计45工业布局符合安全环境保护要求，地势平整，减少了三通一平的工作景，且排

水良好：有可靠的供电网，输、供电系统；厂址附近有充足的劳动力资源，有充足的施工力景、建筑W料供应，有充足的

施工、设备组装、堆放场地：西安未央区有较好的交通运输条件，有利于原料的购尖和产品的销售：本地区的地质条件不错，地耐力符合国家要求标准大于147KPa。6全厂总平面设计6.1总平面设计任务和步骤全厂平面设计为本设计的一项重要任务，总平面设计的是否合理.直接影响新建

厂能否节约而有效的顺利进行，影响到建厂后的生产，管理，成本，能耗等各个方面，

冋时还影响到全厂的美观和今后的发展。6.1.1总平面设计任务在满足生产流程条件下，结合厂区地形情况，经济合理的安排场内外汐建筑物、构

筑