毕业设计说明书模板例

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1、成人教育学院毕业设计 年产年产10.310.3 万吨丁醇的生产工艺设计万吨丁醇的生产工艺设计 摘摘 要要 本设计是关于年产 10.3 万吨正丁醇的工艺设计。正丁醇作为多种涂料的溶剂以 及化工原料，其下游产品应用领域广泛且发展潜力巨大。本设计中包括了精馏塔的物 料衡算、 热量衡算、 塔设备计算、 泵的计算及选型。 在塔设备设计过程中主要对塔高、 塔径的尺寸进行了计算。绘制了工艺流程图和设备平面布置图. 关键词关键词：正丁醇；物料衡算；热量衡算；精馏 成人教育学院毕业设计 - II - 目目 录录 前言. 1 第 1 章 工艺过程及流程叙述. 3 第 1.2 节 丁醛和丁醇的生产工艺原理. 3 第

2、 1.4 节 正丁醇加氢系统及精制系统工艺流程和叙述. 5 1.4.1 正丁醇加氢系统 5 1.4.2 精制系统 5 第 2 章 原料及产品储运. 7 第 3 章 物料衡算. 8 第 3.1 节 总物料衡算. 8 3.1.1 全车间的物料衡算 8 第 3.2 节各工段的物料衡算. 8 3.2.1 原料净化系统 8 3.2.2 羰基合成过程 9 3.2.3 正异构体分离过程 10 3.2.4 加氢过程 11 3.2.5 预馏过程 11 3.2.6 精馏过程 13 第 4 章 精馏塔的计算. 14 第 4.1 节物料衡算. 14 4.1.1 原料液及塔顶、塔底的摩尔分数 . 14 4.1.2 原料

3、处理量. 14 4.2.1 相对挥发度的确定 14 4.2.2 最小回流比的计算及操作回流比的选取. 15 4.2.3 求理论板 15 成人教育学院毕业设计 - III - 4.2.4 操作线方程 15 4.2.5 用逐板法求理论板数及加料位置. 15 4.2.6 全塔板效率 16 4.2.7 实际塔板数. 16 第 4.3 节 板式塔的工艺条件及有关物性数据的计算. 16 4.3.1 操作压强计算 16 4.3.2 操作温度计算. 17 4.3.3 平均摩尔质量 17 4.3.4 平均密度计算 17 4.3.5 液体平均表面张力计算 18 4.3.6 液体平均粘度计算 18 第 4.4 节

4、精馏塔的塔体工艺尺寸计算. 19 4.4.1 塔径计算 19 4.4.2 精馏塔有效高度 20 第 4.5 节塔板主要工艺尺寸的计算. 20 4.5.1 溢流装置计算 20 4.5.2 塔板布置 22 第 4.6 节筛板的流体力学验算. 22 4.6.1 塔板压降 22 4.6.2 雾沫夹带量 EV 的验算23 4.6.3 漏液的验算 24 4.6.4 液泛的验算 24 第 4.7 节 塔板负荷性能图. 24 4.7.1 液沫夹带线 24 4.7.2 液泛线 25 4.7.3 液相负荷上限线 26 成人教育学院毕业设计 - IV - 4.7.4 漏液线（气相负荷下限线） . 26 4.7.5

5、液相负荷下相线 27 4.7.6 小结27 第 5 章 热量衡算及附属设备. 28 第 5.1 节热量衡算. 28 5.1.1 加热介质的选择 28 5.1.2 冷凝剂的选择 28 第 6 章 附属设备及主要附件的选型计算. 30 第 6.1 节 冷凝器. 30 第 6.2 节 再沸器. 33 第 6.3 节主要接管尺寸的选取.33 第 7 章 泵的计算.35 第 7.1 节 计算依据. 35 第 7.2 节 泵的类型. 36 结论. 37 参考文献. 38 附录. 39 致谢. 40 成人教育学院毕业设计 前言前言 1 1、选题背景选题背景 本次设计的主要依据是北京化工大学化学工程与工艺专业

6、毕业设计任务书。 本次 设计为年产 10 万吨丁醇的工艺设计,产品为正丁醇,正丁醇含量 99.9%。 2 2、厂址的选择及设计地区的自然条件车间的组成厂址的选择及设计地区的自然条件车间的组成 （1） 厂址选择 本厂建于吉林市铁东，其原因是水电充足。 （2） 设计地区的自然条件 吉林市自然条件如下： 平均气压 755.66mmHg 最高温度 36.6 最低温度-38 平均相对湿度 71 最大冻土深度 7.410cm 最大降雪量 420mm 平均风速 2.7m/s 松花江水温 15 最高水温 25 （3） 车间组成 包括生产车间和辅助车间。辅助车间包括：办公室、工艺组、设备组、化工班、 机修。 （

7、4） 车间状况 占地面积 0.58 公顷 （5） 设备布置 由于生产易燃易爆，主要设备露天布置，考虑到吉林地区冬季温度较低，而且时 间较长的气候状况，泵集中安装在室内，反应器及塔并排安装，冷凝器及换热器安装 在二楼和三楼上控，调节仪表安装在控制室。 3 3、技术来源技术来源 丁辛醇原有高压钴法羰基合成生产装置是一九七六年从德国 BASF 公司引进专利 成人教育学院毕业设计 - 2 - 技术，于一九七六年二月二十四日在北京正式签定合同，合同号：CGA7609， 此生产 装置 1982 年建成投产，年生产能力为 50000 吨辛醇、6950 吨正丁醇。 由于该装置已运行十多年且随着国外羰基合成技术

8、的不断发展， 原有高压钴法羰 基合成生产装置已经不适应科技进步的要求。与现代低压液相循环羰基合成技术比 较，工艺技术落后，原材料及公用工程消耗高、产品成本高，缺乏市场竞争力，同时 也为平衡吉化公司三十万吨乙烯装置的丙烯产量，经工厂、公司充分论证，提出对现 有高压钴法羰基合成生产装置进行改造，上报国家经贸委审批并被列为国家经贸委 “双加”项目。 本次引进的主要范围是 DAVY/UCC 低压液相循环羰基合成专利，基础设计部分专 利及工艺关键设备，由北京环球工程公司负责详细设计。 成人教育学院毕业设计 - 3 - 第第1 1 章章 工艺过程及流程叙述工艺过程及流程叙述 第第 1.11.1 节节 装置

9、概述及主要工艺特点装置概述及主要工艺特点 丁辛醇现有低压羰基合成生产装置，主要是采用 UCC/DAVY 第四代低压液相循环 羰基合成技术，对原有丁辛醇高压羰基合成生产技术进行改造扩产。本装置生产的辛 醇、正丁醇在工厂及公司内部均为主导产品。 1.1.1 1.1.1 生产原理生产原理、特点特点 UCC/DAVY 第四代低压液相循环羰基合成技术，是以丙烯和合成气为原料，铑作 催化剂，三苯基膦做配位体，无铁丁醛作溶剂，经羰基合成反应生产混合丁醛。混合 丁醛经降膜蒸发分离催化剂，分离的催化剂循环回反应器完成催化剂的液相循环，催 化剂的制备、再生可在装置区内完成。分离催化剂后的粗丁醛经汽提稳定生产混合丁

10、 醛，混合丁醛再经异构物分离、缩合、加氢、精制生产产品辛醇，或经过切换生产生 产丁醇，即经过异构物分离后的正丁醛，不经过缩合，直接加氢生产正丁醇。本工艺 主要含羰基合成，异构物分离，正丁醛缩合、加氢、醇精制、催化剂制备、浓缩、再 生等工序。 第第1.21.2 节节 丁醛和丁醇的生产工艺原理丁醛和丁醇的生产工艺原理 1.2.11.2.1 丁醛生产工艺原理丁醛生产工艺原理 低压羰基合成工艺是以丙烯和合成气为原料在一定温度和压力下，使用铑催化 剂，配位体 TPP（三苯基膦），溶解于无铁丁醛溶液中，生成比原料烯烃多一个碳原 子的醛类。 a）主反应： 1.65Mpa、铑、TPP 催化剂 CH3CH=CH

11、2+CO+H2 CH3CH2CH2CHO 85-110无铁丁醛溶液中 b）付反应： 1.65Mpa、铑、TPP 催化剂 3 CH CH3CH=CH2+CO+H2 CH3CHCHO 85-110无铁丁醛溶液 成人教育学院毕业设计 - 4 - 1.2.21.2.2 丁醇生产工艺原理丁醇生产工艺原理 a）主反应：正丁醛在铜锌催化剂的作用下，加氢生成正丁醇。 CH3CH2CH2CHO+H2CH3CH2CH2CH2OH b）付反应：正丁醛缩合生成辛烯醛 OH C2H5 2CH3CH2CH2CHO CH3CH2CH2CHCHCHOCH3CH2CH2CH=CCHO+ H2O C2H5 辛烯醛在铜锌催化剂和镍

12、催化剂的作用下加氢生成辛醇。 C2H5 C2H5 CH3CH2CH2CH=CCHO+2H2CH3CH2CH2CH2CHCH2OH 第第 1.31.3 节节 主主、副产品规格副产品规格、数量及执行标准情况数量及执行标准情况 项 目 辛醇 执行标准号 色度（铂钴色号） 10 密度5s 提馏段 3600A H fT Lh = 3600 0.4294 0.4 0.0156 3600 =11.015s 故降液管设计合理。 （3）降液管底隙高度 ho 3600 Lh ho l u w o ， 精馏段取 0u=0.15m/s 成人教育学院毕业设计 - 22 - 则 ho= 0.0053 3600 0.021

13、 3600 1.68 0.15 m hW-ho=0.046-0.021=0.025m0.006m 提馏段取0u=0.45m/s 则 ho= 0.0156 3600 0.021 3600 1.68 0.45 m hW-ho=0.031-0.021=0.010m0.006m 故降液管底隙高度设计合理。用凹形受液盘，深度hw =60mm 4.5.24.5.2 塔板布置塔板布置 （1）开孔区面积计算 开孔区面积 Aa计算： 2 22 2(arcsin) 180 x r x xAr a r 其中 () 2 ds D xWW1.2-( 0.360.07)=0.77m - 2 c D rW1.2-0.045

14、=1.155m mwd07. 0 mwc045. 0 故 222 2 0.77 1.155 2(0.77 1.1550.77arcsin)3.273 1801.155 m Aa （2）筛孔数 n 及 开孔率 取筛孔的孔径为 5 mm, 正三角形排列，一般炭钢的厚度 为 3 mm,取 t/do=3,故： 孔中心距：t=35=15 mm 根据下式计算塔板上的筛孔数 n , n= 2 1.158 () Aa t =1.1583.273/0.02 2=9476（个） 依据=0.907（d0/t） 2计算开孔率 =0.907(0.005/0.015) 2=10.10/ 0 每层塔板上的开孔面积 Ao=A

15、a 2 331. 0273. 3101. 0m 用下式计算气体通过筛孔的气速：uo=Vs/Ao 则有以下结果 精馏段 uoj=3.20/0.331=9.67m/s 提馏段 uot=2.981/0.331=9.01m/s 第第4.64.6 节筛板的流体力学验算节筛板的流体力学验算 4.6.14.6.1 塔板压降塔板压降 成人教育学院毕业设计 - 23 - （1）干板压降相当的液柱高度 依 do/ =5/3=1.67，查得，Co=0.78 依下式计算 hc 值: hc=)()(051. 0 L V 2 0 c u 则有精馏段: hc=m026. 0 29.716 413. 2 78. 0 67. 9 051. 0 2 ）（）（液柱 提馏段：hc=m0332. 0 99.718 513. 3 78. 0 01. 9 051. 0 2 ）（）（液柱 （2）气流穿过板上液层压降相当的液柱高度 根据下式计算 hL : s a f V u AA T , sj a Tf V u AA sm/78. 0 4294. 0-52. 4 20. 3 st a tf V u AA sm/73. 0 4294. 0-52. 4 981. 2 由下式计算各段 Fo 值： oa FU v