《(能源化工)10万吨聚碳酸酯化工厂毕业设计说明书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(能源化工)10万吨聚碳酸酯化工厂毕业设计说明书（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、I年产10万吨聚碳酸酯化工厂初步设计 目 录1 概述11.1设计依据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设计依据31.3设计原则31.4设计任务31.5 劳动安全卫生42 工艺设计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究52.1.4 工艺流程设计62.1.5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82.2.2热量衡算143 工艺计算与设备选型183.1 塔的工艺与选型183.1.1 T101183.1.2最小回流比的计
2、算193.1.3全塔理论塔板数203.1.4 精馏段理论塔板数213.1.5板效率及实际塔板数223.1.6塔和塔板主要工艺尺寸计算223.1.7塔板负荷性能方程263.3 气流干燥器的工艺计算与选型313.4 过滤设备的工艺计算与选型354 设备型号一览表384.1 泵的选择384.2 容器、罐的选择394.3冷凝器、再沸器的选择405厂制和厂址选择425.1厂制概况425.1.1工厂组织425.1.2工作制度425.1.3人员配备425.2厂址选择435.2.1 建厂依据435.2.2 指导方针435.2.3 选厂经过436 全厂总平面设计446.1总平面设计任务和步骤446.1.1总平面
3、设计任务446.1.2工厂组织446.2总平面设计原则446.3总平面布置评述457 公用工程和辅助设计方案478 设计结果518.1设计成果518.2图纸及比例51总 结52致 谢53参 考 文 献5439年产10万吨聚碳酸酯化工厂设计1 概述1.1设计依据1.1.1课题背景聚碳酸酯（简称）是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根据酯基的结构可分为脂肪族、芳香族、脂肪族芳香族等多种类型。其中由于脂肪族和脂肪族芳香族聚碳酸酯的机械性能较低，从而限制了其在工程塑料方面的应用。目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，自问世以来迅速在发达国家形成产业化生产，且技
4、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、抗冲击强度高，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，目前已推出了光盘、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、产品质量差，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量依赖进口。因此，大力加强聚碳酸酯研发，加速实现其规模产业化，已成为国
5、家的重要战略需求。我国聚碳酸酯长期依赖国外进口，2000年进口量为23万吨，到2008年增至101.7万吨，增长了近4倍，2008年国内聚碳酸酯的表观消费量接近80万吨，未来几年将保持10-15%的增长率。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，将继续面临困难时期的挑战，除非经济走势上行，来自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
6、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，来自聚碳酸酯(PC)和环氧树脂工业需求的疲软，而导致双酚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酯(PC)，生产装置已于2008年投运，但经济的下行趋势和竞争的加剧，已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。双酚A(BPA)发展在2008年也受到一些负面的影响，来自与双酚A(BPA)接触的健康危害的争论，已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
7、。鉴于终端用户减少购买量，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5060%。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，又使该地区新增了供应量，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(
8、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，世界聚碳酸酯的产量约114万吨，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几十个品级、上百个牌号产品。聚碳酸酯的应用开发是向高复合、高功能、专业化、系列化方向发展。2004 年世界聚碳酸酯表观消费量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
9、全球聚碳酸酯消费表用途北美/万t西欧/万t日本/万t亚洲其他/万t其他/万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18.57.16.628.87.668.625合计64.051.025.3112.325.6278.2100北美的汽车产业所消费的聚碳酸酯远高于西欧、日本及其它地区, 约占全球汽车领域消费量的38 %。欧洲受气候影响, 对制造绝热玻璃的薄膜和片材需求较高, 占全球该类产品总消费量的25%。亚
10、洲地区( 不包括日本) 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量43%, 光学产品占全球该类产品消费量54%.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、办公设备和光盘)，透明薄板和片材以及汽车工业。在未来的一段时间内，聚碳酸酯的需求量将持续增长，亚太、拉丁美洲将是增长最快的地区。预计到2007年，世界聚碳酸酯的需求量将达到亿吨，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(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
11、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。现代化提高产品的科技含量；(4)一轻化工业产品批量小、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； (5)尽可能创造良好的劳动条件，以利于劳动工人的身心健康；(6)大多数厂房，特别是主要生产车间的布置，应考虑到日照方位和主导风向，保证自然通风，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；(7)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
12、实现留有较大的预留地，以满足工厂发展变化的需要；(8)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；(9)采取各种措施，提高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，全厂平面图以及各车间平面布置图与立面图。 2 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(1)工艺流程设计是工艺设计的基础。工艺流
13、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量直接决定车间的生产产品质量、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。从哲学角度来说，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。一般来说，先定性后定量，所以，工艺流程设计是物料衡算的前提和基础。2.1.2 工艺流程设计的原则(1)先进性工艺流程的先进性从两个方面考虑：一方面是技术的先进；一方面是经济上的合理。两方面同等重要，缺一不可。(2)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，才可以设
14、计选用。(3)结合国情，因地制宜工艺流程的选择从技术角度来说，应尽量采用新工艺、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高，技术保密性强，没有实用价值。所以，结合实际，选择自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目前，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。(1)溶液光气法该工艺是将光气通入含有双酚A碱性水溶液和二氯甲烷溶剂中进行进行界面缩聚反应，然后将聚合物从溶液中分离出来。与其它的生产方法相比，溶液光气法由于经济性较差已完全淘汰。(2)酯交换法酯交换法又称传统熔融工艺，其实也是一种间接光气
15、法工艺。它是以苯酚原料，经过光气法反应生成碳酸二苯酯，然后再卤化锂等催化剂和添加存在下和双酚A进行酯交换反应，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，并且由于存在副产品酚而导致产品分子量较低，应用范围有限，因此限制了该工艺的商业应用。(3)界面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，同时加入酚，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。(4)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)，再与醋酸苯酯酯交换生成碳酸二苯酯(DPC)，然后在熔融状态下与双酚A进行酯交换，缩聚制得聚碳酸酯。因此无副产
