年产吨月桂酸甘油酯车间初步设计

×(-11931.78)=-46667.44kJ计算Q2加热剂或冷却剂与设备和物料传递的热量的计算:kJ换热器E101170℃→40℃甘油的比热容由<化学化工物性数据手册>有机卷(化学工业出版社)。查得为:40℃时Cpl=115.8J/mol·k170℃时Cpl=152.9J/mol·k170℃时=104.17÷92.09×152.9×170=29402.66kJ40℃时=104.17÷92.09×115.8×40=5239.61kJ由于月桂酸和月桂酸甘油酯比热容无法从表中直接查得,则有Missenard法计算。Missenard法计算公式为:式中i代表i型基团,ni是i基团的数目,i为相应i基团各参数。40℃时各集团贡献参数由<精细化工反应器及车间工艺设计>(华东理工大学出版社)查得并列于下表:表2-940℃时各基团贡献参数—CH3—CH2——COO——CH——OH—COOH41.728.359.024.94478.7170℃时各基团贡献参数由<精细化工反应器及车间工艺设计>华东理工大学出版社查得并列于下表:表2-10170℃时各基团贡献参数—CH3—CH2——COO——COOH—CH——OH48.431.064.994.228.171.2月桂酸甘油酯的计算:40℃时=553.2J/mol·k170℃时=655.8J/mol·k170℃时=1073.23÷274.4×655.8×170=436042.71kJ40℃时=1073.23÷274.4×553.2×40=86546.77kJ月桂酸的计算:40℃时=402.3J/mol·k170℃时=452.6J/mol·k170℃时=99%×58.71÷200.31×452.6×170=22325.86kJ40℃时=99%×58.71÷200.31×402.3×40=4669.33kJ杂质的计算设杂质为水:水的比热容由<化学化工物性数据手册>有机卷(化学工业出版社)。查得为:170℃时=4.379kJ/kg·k40℃时=4.179kJ/kg·k170℃时=12.62÷18.01×4.379×170=519.91kJ40℃时=12.62÷18.01×4.179×40=116.74kJ则换热器E101的热负荷为:Q=Q1-Q2=391628.69kJ换热器E103170℃→40℃由于月桂酸比热容无法从表中直接查得,则有Missenard法计算。Missenard法计算公式为:式中i代表i型基团,ni是i基团的数目,i为相应i基团各参数。40℃时各基团贡献参数由<精细化工反应器及车间工艺设计>(华东理工大学出版社)查得并列于下表:表2-1140℃时各基团贡献参数—CH3—CH2——COOH41.628.278.7170℃时各基团贡献参数由<精细化工反应器及车间工艺设计>(华东理工大学出版社)查得并列于下表:表2-12170℃时各基团贡献参数—CH3—CH2——COOH48.431.092.4月桂酸的计算:40℃时=402.3J/mol·k170℃时=452.6J/mol·k170℃时=0.01×58.71÷200.31×452.6×170=225.51kJ40℃时=0.01×58.71÷200.31×402.3×40=4716kJ水的比热容由<化学化工物性数据手册>有机卷(化学工业出版社)。查得为:170℃时=4.379kJ/kg·k40℃时=4.179kJ/kg·k170℃时=70.01÷18.01×4.379×170=2913.04kJ40℃时=70.01÷18.01×4.179×40=654.12kJ则换热器E103的热负荷为:Q=Q1-Q2=2437.27kJ换热器E10240℃→120℃甘油的比热容由<化学化工物性数据手册>有机卷(化学工业出版社)。查得为:40℃时=115.8J/mol·k120℃时=152.9J/mol·k120℃时=104.17÷92.09×152.9×170=29402.66kJ40℃时=104.17÷92.09×115.8×40=5239.61kJ由于月桂酸甘油酯比热容无法从表中直接查得,则有Missenard法计算。Missenard法计算公式为:式中i代表i型基团,ni是i基团的数目,i为相应i基团各参数。40℃时各集团贡献参数由<精细化工反应器及车间工艺设计>(华东理工大学出版社)查得并列于下表:表2-1340℃时各基团贡献参数—CH3—CH2——COO——CH——OH41.728.35924.944120℃时各基团贡献参数由<精细化工反应器及车间工艺设计>(华东理工大学出版社)查得并列于下表:表2-14120℃时各基团献参数—CH3—CH2——COO——CH——OH48.431.064.928.171.2月桂酸甘油酯的计算:40℃时=553.2J/mol·k170℃时=655.8J/mol·k120℃时=1073.23÷274.4×655.8×170=436042.71kJ40℃时=1073.23÷274.4×553.2×40=86546.77kJ水的比热容由<化学化工物性数据手册>有机卷(化学工业出版社)。查得为:120℃时=4.379kJ/kg·k40℃时=4.179kJ/kg·k酸:碱:水=1:1:1中和釜中的月桂酸为:8.71×99%÷200.31=0.29mol酸碱中和生成水的量为0.29×18.7=5.24kg/批,杂质为水的量12.62kg/批进入换热器E-102的总水量为88.57kg/批120℃时=88.57÷18.01×4.379×170=3663.82kJ40℃时=70.01÷18.01×4.179×40=819.33kJ则换热器E-102的热负荷为:Q=Q1-Q2=376503.48kJ换热器E104180℃→40℃由于月桂酸甘油酯比热容无法从表中直接查得,则有Missenard法计算。Missenard法计算公式为:式中i代表i型基团,ni是i基团的数目,i为相应i基团各参数。40℃时各集团贡献参数由<精细化工反应器及车间工艺设计>查的并列一下表:表2-1540℃时各基团贡献参数—CH3—CH2——COO——CH——OH41.728.35924.944180℃时各基团贡献参数由<精细化工反应器及车间工艺设计>(华东理工大学出版社)查得并列于下表[13]:表2-16180℃时各基团贡献参数—CH3—CH2——COO——CH——OH49.832.466.329.572.6月桂酸甘油酯的计算:40℃时Cpl=553.2J/mol·k180℃时Cpl=655.8J/mol·k180℃时=1073.23÷274.4×655.8×180=436042.71kJ40℃时=1073.23÷274.4×553.2×40=86546.77kJ则换热器E104的热负荷为:Q=Q1-Q2=349495.94kJ脱醇精馏搭的热量衡算:表2-17脱醇塔进出口物料平衡表组分kg/批分子量月桂酸甘油酯1073.23274.4水75.9518.01剩余甘油104.1792.09杂质12.62-合计1265.97-水的比热容由<化学化工物性数据手册>有机卷(化学工业出版社)。查得为:180℃时Cpl=4.417kJ/kg·k40℃时Cpl=4.179kJ/kg·k180℃时=75.95÷18.01×4.417×180=3352.85kJ40℃时=75.95÷18.01×4.179×40=702.59kJ甘油的比热容由<化学化工物性数据手册>有机卷(化学工业出版社)。查得为:40℃时Cpl=115.8J/mol·k180℃时Cpl=152.9J/mol·k180℃时=104.17÷92.09×152.9×180=31132.23kJ40℃时=104.17÷92.09×115.8×40=5239.61kJ由于月桂酸甘油酯比热容无法从表中直接查得,则有Missenard法计算。Missenard法计算公式为:式中i代表i型基团,ni是i基团的数目,i为相应i基团各参数。40℃时各基团贡献参数由<精细化工反应器及车间工艺设计>(华东理工大学出版社)查得并列于下表:表2-1840℃时各基团贡献参数—CH3—CH2——COO——CH——OH41.728.35924.944180℃时各基团贡献参数由<精细化工反应器及车间工艺设计>(华东理工大学出版社)查得并列于下表:表2-19180℃时各基团贡献参数—CH3—CH2——COO——CH——OH49.832.466.329.572.6月桂酸甘油酯的计算:40℃时Cpl=553.2J/mol·k180℃时Cpl=655.8J/mol·k180℃时=1073.23÷274.4×655.8×180=436042.71kJ40℃时=1073.23÷274.4×553.2×40=86546.77kJ杂质的计算设杂质为水:水的比热容由<化学化工物性数据手册>有机卷(化学工业出版社)。查得为:180℃时Cpl=4.417kJ/kg·k40℃时Cpl=4.179kJ/kg·k180℃时=12.62÷18.01×4.417×180=557.12kJ40℃时=12.62÷18.01×4.179×40=116.74kJ则脱醇精馏塔的热负荷为:Q=Q1-Q2=378479.22kJ换热器计算:以冷凝器E101的计算为例:热负荷Q=78325.738kJ管壳式换热器总传热系数由<化工设计手册第三版>,上册(化学工业出版社)查得640W/m2k冷凝器给水温度30℃,回水温度40℃压力均为0.4MPa10℃则:A=Q/K=78325.738/640×10=12.238m2冷凝器E101的换热面积为12.238m第3章设备选型3.1选型原则设备选型即是从多种能够满足相同需要的不同型号、规格的设备中,经过技术经济的分析评价,选择最佳方案已作出购买决策。合理选择设备,使有限的资金发挥最大的经济效益。设备选型首选应考虑的问题是生产上适用,只有生产上使用的设备才能发挥经济效益;其次,技术上先进技术上先进必须以生产使用为前提,已获得最大经济效益为目的;最后把生产上适用、经济上先进与经济上合理统一起来。设备选型应遵循的原则如下:(1)满足工艺要求设备的选型和计算必须充分考虑工艺上的要求。力求做到技术上先进,经济上合理也就是选用的设备能与生产规模相适应,而且应该获到最大的单位产量。(2)设备成熟可靠作为工业生产,不允许不成熟未经生产考验的设备用于设计。设计中所选用的设备不但技术性能可靠,设备材质也要可靠。(3)尽量采用国产设备在设备选型时,应尽量采用国产设备这样不但能够节省外汇,而且还能够促进中国机械制造工业的发展。当然根据条件和可能,引进少量进口装置或者关键设备是必要的。(4)搅拌反应釜选型的工艺要求包括反应釜的容积,最大工作压力、工作温度、工作介质、腐蚀情况、传热面积、换热方式、搅拌方式、转速及功率、接口管方位、尺寸的确定等。3.2关键设备的选则3.2.1反应釜容积的计算V=(3-1)VR:反应器有效体积L;V:反应器的实际体积;t:达到要求转化率所需要的反应时间h;t′:非生产时间h,由经验确定为了提高间歇反应釜式反应器的生产能力应设法减小非生产时间;(3-2):摩尔浓度;W:产品指标;M:产品的摩尔质量;将(3-2)式代入(3-1)式得:V=(3-3)酯化反应釜:粗月桂酸甘油酯的质量为:2×106kg产品指标W=85%,=980.0kg/,t=3h,t′=2h解:=1.29L且由设计所知,反应为气液反应,设装料系数为0.5;由设计已知设备台数m=1台则:2.6m3则酯化反应釜的体积为2.6m3.2.2釜的高度与直径的计算设釜的内径为Di,筒体高度为H,高径比为r(即r=H/D0;r一般取1-3之间),在确定了壳体的;之后,可忽略罐底封头的容积。(3-4)取代入数据求得:Di=1.43m=1403mm将计算结果圆整为标准直径得Di=1400mm,并于<化工设备设计基础>(天大出版社)查得封头容积为0.398m3,曲面高度为350mm,直边高度为25mm,内表面积为2.23m2[3筒体高度为:Hmm3.2.3釜与釜封头壁厚的计算(一)釜壁厚的计算由已知P=0.2MPa,Pc=0.21.1=0.22MPa,Di=1400mmPc=0.22MPa选择筒体材料碳素钢Q235-A,查<化工设备机械基础>,则材料在170℃下许用应力=110MPa(初步设计在3～4mm范围内)[4]。焊接接头系数取为局部无损探伤的带垫板的单面对焊接缝,取值为0.80。因此应用公式:(3-5)代入数据得:mm查得负偏差C1在3～4mm范围内为0.5mm,腐蚀裕度设为C2=2mm.因此:d=1.75+2=3.75mmn=d+C1+△=3.75+0.5+0.75=5mm(圆整值△=0.75)e=n-C1-C2=5-0.5-2=2.5mm由此可得到圆筒体的最大允许工作压力:(3-6)代入数据得:MPa(二)釜封头壁厚的计算EQ由=5mm,查得封头直边高度h2=25mm.取Hi/D==0.25得Hi=0.251400=350mm,计算封头壁厚与筒体壁厚基本相同,因此为焊接方便,取二者一致为5mm。3.2.4反应釜夹套的计算(一)换热面积的计算:(3-7)Q:热负荷kJ/h;K:总传热系数J/m2kh;A:换热面积m2;:平均传热温差;(反应器加热套换热面积的计算KBrown曾建议水在夹套的传热膜系数在635-1170之间)。反应器R-201的计算:热负荷为Q=480618.68÷5=96123.74kJ/hQ235-A夹套式加热器传热系数由<化工工艺设计手册>第三版,上册(化学工业出版社)查得为896.4J/m2kh[7]。采用蒸汽加热,蒸汽压力按0.2MPa,因为只有相变,因此加热套进出口温度为180℃热流体180℃冷流体25℃→170℃155℃10℃==53℃=2.023m2(二)每生产一次加热机或冷却剂用量的计算反应器R101加热蒸汽的用量的计算0.2MPa,180℃水的比热容由<化工原理>上册(天津大学出版社),水的物性表查得汽化热q=2019.3kJ/kg[8]=53℃则:kgR101蒸气的用量为191.79kg3.3其它设备的选择换热器的选型换热器的选型和设计是建立在对换热网络进行模拟、优化的基础上。我完成了对全厂4台换热器的计算、设计和选型。冷却器E101进出口温度170℃-40℃表3-1换热器物流数据表进出口物料百分含量%C15H30040.86C12H24O20.047C3H8O30.083杂质0.01表3-2经详细模拟结果E101换热器模拟结果需要换热面积实际换热面积热负荷换热器直径管长管外径管内径14.6917.4683162.06kJ/h273mm4.5m19mm15mm2、冷却器E103进出口温度170℃-40℃表3-3换热器物流数据表进出口物料百分含量%H2O0.99C12H24O20.01表3-4经详细模拟结果E103换热器模拟结果需要换热面积实际换热面积热负荷换热器直径管长管外径管内径5.97.6933728.4kJ/h273mm3m19mm15mm3、加热器E102进出口温度40℃-120℃表3-5换热器物流数据表进出口物料百分含量%H2O0.07C15H3004C3H8O30.850.08表3-6经详细模拟结果E102换热器模拟结果需要换热面积实际换热面积热负荷换热器直径管长管外径管内径8.9511.6438449.18kJ/h273mm3m19mm15mm4、冷却器E104进出口温度180℃-40℃表3-7换热器物流数据表进出口物料百分含量%H2O0.08C15H30040.92表3-8经详细模拟结果E104换热器模拟结果需要换热面积实际换热面积热负荷换热器直径管长管外径管内径19.1126.5989783.93kJ/h325mm4.5m19mm15mm3.3.2搅拌轴、搅拌器及传动装置的选型1.搅拌轴计算:从强度考虑,由计算轴径:代入数据计算得:d=78.28mm从刚度考虑,由计算轴径:代入数据计算得:d=79.24mm式中,轴材料选用45号钢,取批p=22.33kw,[]=30MPa,[]=0.5o/m,n=70,G=8.0×104MPa,参考公称轴径系列,取d=80mm。2.搅拌器的选择:根据工艺要求,选用直径850mm,轴径ф80mm的浆式搅拌器,标记符号为:搅拌器850-80,HG5-757-78。3.电动机的选择传动效率包括减速器、联轴器和密封装置处的效率。设整个系统的总效率为0.95(一般可根据现场情况类比),则电机效率Pe为:根据工作环境及与减速器联接的形式,可选用Y90L-4,6V安装形式的电动机。4.联轴器选择选用立式夹壳联轴器HG5-213-65,标记符号为:联轴器DG95HG5-213-65。5.机座选择由于搅拌轴轴向力不大,联轴器为夹壳式,故选用J-A形机座。由于减速器轴径为95mm,故选用J-A-95型机座即可。6.轴封装置为密封可靠,选用单端面小弹簧平衡型机械密封。7.填料箱根据操作条件选用带衬套及冷却水套铸铁填料箱,标记为:填料箱Pg6,Dg95,HG5-214-81。8.视镜选用碳钢带颈视镜IPg6,Dg125,JB595-64-3,重6.7公斤。9.支座的选择因反应釜外有保温层,故选B形悬挂式支座。10.泵的选则装置中使用的泵有离心泵、往复泵及旋转泵等多种形式,离心泵往复泵尤为广泛。为合理选用泵必须仔细分析泵的特性和结构特点。(1)选用参数的确定①介质物性参数介质的主要物性参数有密度、粘度、化学组成、化学腐蚀性、气体或固体(粒度)含量、蒸汽压等。②工艺参数输送条件下介质的物性将对泵的流量、扬程、功率、必须汽蚀余量、结构、材料、操作等方面都用明显的影响,都是选泵时必须考虑的因素。(2)选用要点选泵应结构简单、操作方便、运转可靠、使用寿命长、性能良好、效率高、并符合装置的运转特性、容易更换、维修方便价格低廉。11.换热器选则换热器类型的选定,主要可按流体压强,管壁与壳壁的温差及其污垢的清晰等方面来考虑:固定板式换热器、U型管式换热、浮头式换热器、填料式换热器等等。第4章设备一览表表4-1设备一览表序号位号名称型号材料数量1P101月桂酸进料泵IS65-40-125碳钢22P102中和釜进料泵IS100-80-160碳钢23P103进塔泵IS150-125-400碳钢24P104吸附出料泵IS80-50-315碳钢25E101换热器BEM-273--17.46--4I不锈钢16E102换热器BEM-273--11.64--4I不锈钢17E103换热器BEM-273--7.69--4I不锈钢18E104换热器BEM-325--26.59--4I不锈钢19E105预熔釜BEM-273--7.69--4I不锈钢110V102原料罐L-101-2-1200HG5-1573—85-8碳素钢111V101储罐W-101-20-HG5-1574-85-7碳素钢112V103储罐W-101-20-2400HG5-1574-85-7碳素钢113V104储罐W-101-20-1600HG5-1574-85-7碳素钢114V105储罐W-101-20-1600HG5-1574-85-7碳素钢115R101反应釜1300×2500不锈钢116R102中和釜1800×1600不锈钢117R103脱色釜1800×1800不锈钢118T101脱醇精馏塔1600×12200不锈钢119Y101振动过滤机1000×2000不锈钢120S101分离器1300×1600不锈钢121S102分离器1500×1800不锈钢1第5章车间设备布置设计5.1车间布置设计的原则内容包括车间设备布置的原则、车间设备平面布置的原则、车间设备立面布置的原则等。5.1.1车间设备布置的原则 车间布置设计是工厂设计中很重要的一环,是在工艺流程图设计、化工计算及设备选型和计算完成后工艺设计中的又一重大内容。其布置原则有:(1)设备布置露天化生产中不需要经常操作的设备,自动化程度较高的设备或受气候影响不大的设备。如塔、冷凝器、液体原料贮罐等;需要大气调节温度、湿度的设备,如凉水塔、空气冷却塔等,有爆炸危险的设备。(2)从经济和降压的观点出发,设备布置应顺从工艺流程,若与安全、维修和施工等基础建设条件有矛盾时,优先于安全、维修和施工建设。(3)根据地形、主导风向等条件进行设备布置,有效地利用车间建筑面积,便于工厂以后的发展和土地的合理利用,为了合理,可用露天布置的,尽可能合理的利用充分的空间。(4)对安全有一定危险的设备装置必须布置在全年平均频率风向的下侧,一旦发生事故便于处理。有爆炸危险的设备应露天布置,室内布置时要加强通风,防止爆炸性气体的聚集;将有爆炸危险的设备布置在单层厂房或多层厂房的顶层。(5)控制室和配电室应该布置在生产区域的中心部位,并远离危险区域,便于安全操作控制全局处理酸碱等腐蚀性介质的设备,如泵、池、等分别集中布置在底层有耐蚀铺砌的围堤中,不宜放在地下室或楼上。(6)充分利用装置的同时,与其它车间在位置上达到合理紧凑,联系方便,缩短运输管线,到达节约材料运输费用的目的,同时对于有安全隐患的设备应对其周围增加安全防护设备,便于对事故的处理。(7)所采用的劳动保护,防火要求,防腐蚀措施,防毒等要符合有关标准,规范要求。(8)对毒、腐蚀性介质的设备应分别集中布置,并设置安全线,周围布置便于急救的装置。5.1.2车间设备平面布置的原则车间设备的平面布置是根据生产工艺流程、生产特点、生产规模等生产工艺条件以及建筑本身的可能性来安排的。它旨在确定厂房的面积和柱网布置(跨度、柱距)。车间的平面布置中,厂房的外型有长方形,‘L’型、‘T’型和‘II’型等等。长方形便于平面图的布置,节约用地利于设备的排列,要适应地形要求和生产的需要而选择形状。厂房柱网的布置首先要充分满足工艺操作要求,满足设备安装、运转及维修的需要。在满足上述前提下,应先选择合适建筑模数,厂房建筑以3mm的倍数为优先选用的柱网。例如3m、6m.、9m。设备的布置也有一定的要求,泵与泵之间距离大于0.7m,泵列与泵列之间的距离大于2m,泵与墙之间的距离大于1.2m,贮槽与贮槽之间距离在0.4m到0.6m,换热器之间间距大于1m,塔间距在1~2m之间,通道和操作台通行部分的最小净空大于2m。进行车间布置时,考虑厂房的安全出入口,一般不少于2个,对防火安全问题必须慎重的考虑。5.1.3车间设备立面布置的原则车间设备的立面布置,是确定厂房的层数和高度。(1)车间的立面由单层、多层、单与多层相结合的形式,可根据生产工艺特点选择。(2)车间每层高度主要取决于设备的高低、安装的位置、检修要求及安全卫生等。(3)在高温及有毒害性气体的车间中,要适当加高建筑物的层高或设置避风式气楼,以利于自然通风、散热。(4)有爆炸危险的车间宜采用单层,车间内设置多层操作台以满足工艺设备位差的要求;5.2车间设备布置5.2.1车间设备平面布置内容包括车间设备平面布置、车间设备立面布置等。一般情况可采用室内露天联合布置,在条件许可的情况下,采取有效措施最大限度的采取化工厂的联合露天化布置。设备露天布置有下列优点:增加可用建筑面积,节约建筑投资,节约土建施工工程量,对于容易爆炸危险性的设备,露天布置可降低厂房耐火等级,降低厂房造价,有利于化工生产的防火、防爆和防毒,对厂房的扩建,改建具有较大的灵活性。图5-1平面布置一层图5-2平面布置二层图5-3平面布置三层图5-4平面布置四层5.2.2车间设备立面布置图5-5立面布置图第6章自动控制6.1主要的控制原理自动控制(原理)是指在没有人直接参与的情况下,利用外加的设备或装置(称控制装置或控制器),使机器,设备或生产过程(统称被控对象)的某个工作状态或参数(即被控制量)自动地按照预定的规律运行。 开环控制系统:凡是系统输出信号对控制作用没有影响的系统开叫环统。 闭环控制系统:凡是系统输出信号对控制作用有直接影响的系统开叫环控制系统。 在化工生产中,确定什么样的比较正确的方案,才是最关键的。首先必须了解工艺的内容,熟悉工艺的参数,而且确定各参数之间的关系,还需要配合其它专业及当前的现实情况,例如:该地区的气候情况,水文情况,应达到的自动化的程度等。自动化替代的仅仅是人所无法承受的,或不能达到的高强度、高精度、复杂的工作,却不能完成不可能完成的任务。比如说升温,如果说加热的饱和蒸汽只有2kgf/cm2,那么即使加热阀门开100%,也不可能升到150℃。因为2公斤压力的蒸汽只有120℃,而达到150℃至少需要4.85kgf/cm2,因此这对于阀门来说就是无法完成的任务。因此说,自动化对于化工生产来说,只是一个工具,却不能改变化学反应本身。她起到的作用,不过是为了降低劳动强度、提高产品精度、简化操场作步骤,以提高劳动生产率、降低生产成本。而生产工艺中的参数,必须考虑多种因素,多种情况,及生产中的各各细节,这就需要对生产工艺十分的了解,以及对化学参数认识较深,有扎实的基本功。不能仅凭对化学的了解或仅仅是自动化的了解。在确定方案时,必须知道介质的特性,如密度、状态、沸点、比热容、粘度、饱和蒸汽压等;还必须知道化学反应全过程的性质,如反应温度、反应时间、吸热或放热的多少等;另外还应该知道管道管径、材质、压力等级、温度等级,及公用工程中所能提供的水(或冷冻水)的温度与压力、蒸汽的温度与压力、介质在管道中运动的方向与温。6.2自控水平与控制点6.2.1自控水平 该厂现有的自控水平有以下几个方面: (1)反馈控制系统(2)前馈控制系统(3)串级控制系统(4)比值控制系统(5)自动选择性控制系统(6)分程控制系统。 本工艺采用集散型控制系统(DCS)。DCS是一个功能完善的系统,具有过程控制(连续控制和离散控制)、操作、显示记录、报警、制表打印、信息管理、与上位机或其它计算机(ESD、PLC等)通讯、系统组态以及自诊断等基本功能。装置采用的集散型控制系统(DCS)是一个开放的系统,并采用WINDOWSNT操作系统,具有良好的人机界面,良好的控制和检测性能等,并提供丰富的多用途的实时数据库和历史数据库,硬件配置应易于升级和扩展,并具有与全厂信息管理网络通讯的能力。6.2.2重要的控制点在工艺流程图上设置了以下主要控制参数:表6-1月桂酸甘油酯反应釜生产系统控制参数项目内容位置控制要求酯化反应釜压力温度原料比反应器内反应器内部FIC0.22MPa170℃醇酸比1.2:1表6-2月桂酸甘油酯脱醇塔生产系统控制参数项目内容位置控制要求脱醇精馏塔压力温度原料比塔内塔内部FIC真空度5-7Pa180℃甘油与月桂酸酯1:10第7章安全和环境保护7.1基本原则本工程坚持贯彻”预防为主、治理为辅”的方针,对环境进行合理治理,化害为利,变废为宝,搞好”三废”的回收利用,努力把”三废”消灭在生产过程中,经治理后”三废”达标排放。工业”三废”主要是指废气、废水、废渣。”三废”对环境的危害很大,如果不及时地加以处理直接排放,将会对环境造成很大的破坏,因此应予以高度重视。7.2三废产生情况7.2.1废气本设计的废气排放见表7-1。表7-1废气排放表序号装置名称排放点排放气类型主要成分排放方式治理措施1R101冷凝器E103蒸汽H2O间歇高空排放2E103分离器S101冷凝器C12H24O2间歇回流7.2.2废水本设计的排水包括生产和生活废水,排放量见表7-2。表7-2废水排放表序号装置名称排放地点排放水名称排放方式治理措施1P101A/B-P104A/B泵设备区域生活污水间断分子筛2S102储罐V105生产污水间断冷凝液储罐3T101储罐V101生产污水间断废醇储罐7.2.3废渣本设计的废渣排放见表7-3。表7-3废渣排放表序号装置名称排放地点排放水名称排放方式治理措施1Y101储罐V104生产废渣间断填埋和焚烧7.3三废处理情况(1)废气污染物的控制本设计生产月桂酸甘油酯以月桂酸、甘油为原料,废气主要是水蒸气,无污染,直接排放。还有少量的月桂酸蒸汽,处理方法一般经过冷凝打回酯化反应釜R101。(2)废水排放的污染控制本设计生产主要是催化剂失活时产生的废液、由脱醇塔出来经分离器分离出的废液以及由脱醇塔底出来的废醇。废液的处理方法有控制PH值法、油和油脂的处理和有机废水生化处理。在本设计中废液送至废冷凝液贮槽V105,废醇送至冷凝液储罐V101。而生产车间后方设施排放的生活污水以及地面的冲洗水等,此部分废水无污染,经分子筛处理后,可直接排入排水管网。然后排至市政排水系统。(3)废渣排放的污染控制本设计中产生的废渣主要是月桂酸甘油酯精制过程中产生的废渣以及锅炉房的煤渣。处理方法有焚烧法和安全填埋法。本设计中将废渣送至工业垃圾厂,进行填埋和焚烧。第8章公用工程8.1公用工程原则公用工程是化工生产过程中的重要的组成部分。公用工程系统为月桂酸甘油酯工艺过程服务,工厂能否连续生产,在一定程度上依赖于工厂公用工程系统的可靠性。各个生产装置对公用工程的要求可能不尽相同,如果采用主厂集中统一供给,比较经济合理,系统的可靠性也比较高,有利于集中控制。月桂酸甘油酯工艺过程需要提供热源的蒸汽,用于吸收热量的冷却水,以及为装置开工、停工、维修、清扫、消防而用的蒸汽,压缩气体,消防水等公用工程。本章主要介绍月桂酸甘油酯工艺流程中所涉及到的公用工程系统。原则主要有三:1.符合化工厂安全布置的原则;2.能充分满足生产符合;3.经济合理安全可靠。8.2公用工程方案8.2.1供水供水设计原则是以公用工程的国家标准及设计规范为准则,设计中采用先进可靠的技术,在满足给排水、消防、环保要求的同时,做到经济合理,节约能源,减少运行费用的原则。年产2000吨的月桂酸甘油酯选址在黑龙江省双鸭山市宝清县内,生水系统的水源是水库水,生水经一定处理后作为生活用水、冷却水、消防水和锅炉给水供工厂生产应用。生水供应根据各个供水系统对水源的需要量而定。用水种类随着水的用途而异分为生产用水、生活用水、消防用水三类。1、生产用水系统生产用水包括工艺用水、锅炉用水和冷却用水。(1)工艺用水系统在月桂酸甘油酯生产工艺中,反应过程中水没有直接构成工艺产品或副产品用水,不采用工艺水。(2)锅炉用水系统锅炉用水用于产生蒸汽,能够提供给换热器,进行换热,锅炉用水的水质要求自来水,可直接从水库获得。生产月桂酸甘油酯工艺中使用大量的蒸汽,其蒸汽冷凝水能够作为锅炉给水循环使用。(3)冷却用水系统冷却水用于工艺物流的冷却。为节约用水并减少水处理的费用,采用冷却水循环的方式,即将经过换热设备的热水(温度在40℃左右)与空气换热后降温至30℃左右,循环使用。2、生活用水系统生活用水包括饮用、化验室用水、安全淋浴、洗手池和厕所用水等,根据生活用水国际规定的卫生标准,要与生产用水分系统供应。生活用水系统包括生水供应管线,水的净化、处理设备和生活用水分配系统,由供水管网供给,工艺的生活平均用水量为20m3/h,最大用水量为30m3设计生活用水系统时,遵循以下原则:(1)在月桂酸甘油酯工艺过程中,厂址双鸭山市宝清,取水从水库取水。考虑到冬季严寒时期,水的净化、处理设备布置在室内,以免冰冻,或将其水管应埋在建厂地区的冰冻线以下,以免冻结。(2)生活用水的分配系统是独立的,不受其它水系统的干扰和影响。(3)生活用水的水质必须满足建厂地区有关卫生标准的要求。(4)生活用水的供水可靠性应不低于城市供水系统,但供应化验室和安全淋浴的水必须是不间断的。3、消防用水系统消防用水属于紧急用水,在短时间内用水量很大,设置独立系统,包括消防水池、消防水泵和消防水管道系统。消防水管道采用焊接钢管,需要铺设新的管线。设计消防用水系统时,考虑以下原则:(1)布置有专为消防用的独立高压水系统,月桂酸甘油酯厂的消防水系统应尽量从天然水体中获得。(2)在冬季严寒时期,消防管线的铺设,考虑结冰因素,将水管应埋在建厂地区的冰冻线以下,以免冻结。(3)消防水池的补给水应是干净的,并能根据液面进行控制。除了从天然水体中取得消防水外,消防水系统能够从城市供水系统中获得补充供应。4、排水系统工业废水的排放比较的大,危险也比较大。还有生活污水和雨水雾水,采用系统的引流,布置合理的排放。本设计采用的是自来水,源于水库供水。8.2.2供电设计范围:本月桂酸甘油酯工程所应用到的电气部分主要由动力、照明、避雷、弱电、变电、配电等组成。供电设计任务主要包括厂区路线设计、厂区变配电工程、车间电力设计、车间照明设计及车间变配电设计等。供电的重要性在化工生产中起着举足轻重的作用。(1)厂区的变配电工程:变压器容量,总配电因此及总压所的主节线圈和二次线圈总变电所的测量,信号控制,继电保护,电器设备选择,导线截面的选择,主要设备材料表。(2)车间电力设计:车间配电系统图,车间电力平面图,车间电力设备以及材料表。(3)车间照明设计:光源和照明方式的选择,照明器的布置,照度计算,照明供电系统,导线选择及线路的铺设方式。(4)车间配变电设计:车间配电柜的数量,位置。车间配电柜的主结线,电器设备的选择,防雷保护,接地装置和保护接零安全措施(5)电气防爆:生产中需要使用一些易燃易爆的介质,可能完全混合形成爆炸性的混合物,到一定的浓度和比例引起火灾。防止电器设备和线路引起的火灾事故,按照发生的各种程度的不同,将其分为各个等级以便采取相应的措施。8.2.3供暖及通风为保证化工生产顺利进行,同时满足生产工艺和人体生理要求,在冬季采用集中采暖方式调节生产车间及生活场所室内的温度。同时,为了使工作环境的空气达到并保持适宜的温度、湿度,并能保证操作人员所需的正常环境卫生条件,因此在有余热、余温、有害气体及蒸汽、封尘车间或房间采取通风措施。新建工程拟采用70℃-95℃室外气象数据:最低气温-21.1℃,最高气温35.3℃,年平均温度10℃。(1)冬季采暖室外计算温度:-15.5℃;(2)冬季通风室外计算温度:-9.0℃;(3)夏季通风室外计算温度:20℃;(4)年平均风速:4m/s;(5)冬季最多风向:N。室内空气计算参数:年平均操作室温度为18℃;年平均厂房温度为14℃。采暖设备采用散热器,散热器选用曲翼定向散热器。2、通风设计方案及设备为保证操作人员的正常环境的卫生条件,有余热、余温、有害气体或者蒸汽等排除的车间,必须采取通风。(1)自然通风:经济有效,选择有组织的自然通风即能够调节。(2)机械通风:自然通风不能满足车间的通风需要时,就采用机械通风,机械通风又分为局部通风和整体通风两种通风方式。(3)全面通风的确定:全面通风分别计算以下通风量,取其中最大值作为设计通风量。本设计采用机械通风。结束语3月初我们化学工程与工艺专业就开始进行课程设计,我的设计题目为<年产吨的月桂酸甘油酯车间的初步设计>。首先,经过查找资料了解有关月桂酸甘油酯工艺设计的意义与作用、国内外的研究现状与发展前景、产品的性质与特点及生产方法等。食品添加剂工业技术的发展迅速。在国内外已经研究出几十种食品添加剂、乳化剂、防腐剂、保鲜剂等。随着世界经济全球化的发展,生产经济规模最大化的要求,月桂酸甘油酯的工业发展的重点集中在食品添加剂、防腐剂的研究和开发上。月桂酸甘油酯是随着表面活性剂材料、添加剂材料以及酯化工业技术的发展而迅速发展起来的。月桂酸甘油酯的工业化生产方法是酯化法,然后进行中和、脱醇、脱色、精制等。整个生产工艺设计是在指导老师下发的任务书和有关资料的查阅基础上,进行了物料衡算、热量衡算、设备选型的计算,以及对整个生产工艺中的自动控制、方面进行研究和设置。最后,对公用工程进行初步计算及对”三废”污染方面给予关注。并绘制出工艺流程图、关键设备图、平立面布置图等。还对关键设备进行了模拟。到此基本上完成了年产2000吨月桂酸甘油酯车间的初步设计工作。这次课程设计中最大创造性工作是将月桂酸甘油酯工艺的生产过程进行完善,经过几次更改,而得出较佳装置设计方案。这当中考虑到经济方面因素、北方地区特有气候特点、水源优势等等,诸多因素。参考文献[1]金世美.有机分析国内开发生产的技术初态浅析[J].北京化工,1996,(3):10-14.[2]吕德水.脂肪酸甘油酯含量的测定[J].日用化学工业,1996