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1、齐齐哈尔大学毕业设计(论文) 齐齐哈尔大学毕业设计(论文)题目 4.5万吨/年1，3-丙二醇车间丙烯醛吸收工段初步设计 学院 化学与化学工程学院 专业班级 化工113 学生姓名 贾楠 指导教师 陈朝晖 马媛媛 成绩 2015年6 月11 日摘 要此设计为年产45000吨丙烯醛车间吸收工段初步设计。本说明书阐述了丙烯醛吸收工段的流程以及设备的布置情况。并且介绍了丙烯醛的物化性质，确定了吸收方法、工艺路线和所选用的试剂。对丙烯醛的市场现状及前景作了调查，确定了本产品的市场需求量，并且对产品的用途及下游产品做了简单的介绍。以工厂的资料作为设计的经验数据。并经行了大量精密的计算，其中包括物料衡算、热量
2、衡算、设备计算以及设备的选型，从而确定了设备的具体型号和尺寸。并且用AutoCAD绘制了主要设备的装配图、车间平立面布置图以及带控制点的工艺流程图。并且完成了20 000的设计说明书。关键词：丙烯醛；精馏塔；吸收工段；初步设计AbstractThe absorption section workshop of acrolein of 45000 tons per year was preliminary designed. The production process of the acrolein and the layout of the equipment were described
3、in this paper. The physical and chemical properties of acrolein was introduced. According to the properties of the acrolein, the process route was identified. The market status and acrolein was invested in order to determined the location of the market. The use of the products and downstream product
4、s are made in simple introduction. The use in dye industry, agriculture and the pharmaceutical industry were simply introduced. According to the previous information as a production workshop was designed by empirical data. And a lot of strict calculation including mass balance, heat balance, equipme
5、nt were calculated, the size and type of key equipment were selected. The key equipment plan, the workshop layout plan and the process flow chart with control points were drawn by Auto CAD. Finally, instruction of 20 000 words was completedKeywords: Acrolein; Distillation column; Absorption section;
6、 Preliminary design目 录摘 要IAbstractII第1章 总 论11.1 概述11.1.1 意义与作用11.1.2 国内外的现状及发展前景11.1.3 产品的性质和特点21.1.4 产品的纯化方法概述21.2 设计依据21.3 厂址选择31.4 设计规模与生产制度31.4.1 设计规模31.4.2 生产规模31.4.3 生产制度41.5 原料与产品规格41.5.1 主要原料规格及技术指标4第2章 工艺设计计算52.1 工艺原理52.2 方案对比及工艺路线的选择72.3 工艺流程简述72.4 工艺参数82.5 物料衡算82.5.1 汽提塔物料衡算82.5.2 气液分离器物料
7、衡算92.5.3 闪蒸罐物料衡算112.5.4 精馏塔物料衡算122.6 热量衡算132.6.1 汽提塔热量衡算132.6.2 冷凝器热量衡算142.6.3 预热器热量衡算152.6.4 精馏塔预热器热量衡算152.6.5 精馏塔再沸器热量衡算162.6.6 精馏塔全凝器热量衡算162.7 Aspen Plus 模拟172.7.1 全流程的模拟18第3章 设备选型213.1 选型原理213.2 丙烯醛汽提塔的选型213.2.1 液相物性数据213.2.2 气相物性数据213.2.3 塔径的计算223.2.4 传质单元数的计算233.2.5 传质单元高度的计算233.2.6 总高度的计算253.
8、2.7 流体力学参数的计算253.2.8 解吸塔填料类型的选取273.2.9 解吸塔内件类型的选取273.3丙烯醛精馏塔设备工艺计算273.3.1精馏塔的工作原理和工艺流程273.3.2塔板数的确定273.3.3精馏塔工艺条件及有关物性数据的计算283.3.4精馏塔塔体工艺尺寸的计算303.3.5塔板主要工艺尺寸的计算323.4其他设备的计算与选型43第4章 设备一览表48第5章 车间设备布置505.1 车间布置设计的选择505.1.1 车间设备布置原则505.1.2 车间设备平面布置原则505.1.3 车间设备立面布置的原则505.2 车间设备布置515.2.1 车间设备平面布置515.2.
9、2 车间设备立面布置52第6章 自动控制536.1 主要的控制原理536.2 自控水平与控制点53第7章 环境保护547.1 三废产生情况547.2 三废处理情况54第8章 公用工程558.1 供水558.2 供电558.3 供暖558.4 通风55结束语56参考文献57致谢58V第1章 总 论1.1 概述 1.1.1 意义与作用 丙烯醛又称烯丙醛，丙烯醛是最简单的不饱和醛，在通常情况下是无色透明有恶臭的液体，其蒸气有很强的刺激性和催泪性。是一种用途广泛的重要有机化工原料，广泛用于树脂生产和有机合成中。目前主要用于动物饲料添加剂蛋氨酸的制备，除外还用于制备甘油、戊二醛、丙烯醇、1，2，6-己三
10、醇、2，3-二溴丙醛和水处理剂，以及对某些种类聚合物的改性，在饲料工业、油气开采、造纸及水处理、医药行业等方面广泛应用1。在合成1,3-丙二醇的整个工艺工程中，首先要进行丙烯醛的合成，才能为下一个水合工艺提供必要准备，这就需要一个高纯度的丙烯醛。在氧化法制丙烯醛过程中，不可避免有许多副产物的生成，我们需要对丙烯醛进行精制。吸收分离是丙烯醛生产中最常用的方法。此系统主要实现粗气体中副产物的脱除和丙烯醛分离2。1.1.2 国内外的现状及发展前景 中国丙烯醛生产规模较小， 北京东方化工厂1984 年曾批量生产过丙烯醛，产量100 t 左右，武汉有机合成化工厂在1991年建成一套年产150 t左右的丙
11、烯醛装置，其它一些制药厂也试生产过丙烯醛，但都未真正形成一定的生产规模。本文主要介绍丙烯醛的合成方法及其下游产品开发。 在氧化法合成丙烯醛工艺中生成丙烯醛及其它副产物，同时放出大量的热。从反应器出来的气体经冷却并用大量的水骤冷，以除去酸性副产物。气体进入吸收塔溶解可溶产物丙烯醛，吸收塔出来的气体含N2、O2、CO，丙烷及未反应的丙烯，这些气体可循环使用，也可以经处理后排入大气中。含丙烯醛的水溶液经汽提精制后得到产品丙烯醛3。 在化工、石油及炼油中，由于炼油工艺和生产过程的不同以及操作条件的不同，塔设备内部结构形式和材料也不同。塔设备工艺性能对整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额，以及“
12、三废”处理和环境保护等各个方面，都用重大的影响。在石油炼厂和化工生产装置中，塔设备的投资费用占整个艺在石油炼厂和化工生产装置中，塔设备的投资费用占整个艺25.93%。塔设备所耗用的钢材料重量在各类工艺中占比例也较多。因此，塔设备的设计和研究，对石油、化工等工艺的发展起着十分重要的作用。此工艺流程中的吸收塔，用于吸收丙烯醛，丙烯醛被吸收后从塔底回收。丙烯醛相对丙烯酸较难吸收，采用传统的加压-冷却方法促进丙烯醛的吸收，以减少吸收剂用量4。塔主要有板式塔和填料塔两种，它们都可以用作蒸馏和吸收等气液传质过程，各有优点，要根据具体情况选择。1.1.3 产品的性质和特点 丙烯醛是最简单的不饱和醛，化学式为
13、C3H4O，在通常情况下是无色透明有恶臭的液体，其蒸汽有很强的刺激性和催泪性。是化工中很重要的合成中间体，广泛用于树脂生产和有机合成中5。 目前研究的丙烯醛合成方法有丙烯氧化法、甲醛乙醛气相缩合法、丙烷催化氧化法、甘油脱水法、醇醛缩合法、丙烯醚热解法和烯丙醇氧化法等。由于石油工业的发展，提供了大量的丙烯原料，工业上主要以丙烯为原料经选择性氧化制取丙烯醛。丙烯醛最大的市场应用是制备动物饲料添加剂蛋氨酸，还可合成甲基吡啶、吡啶、戊二醛、甘油和丙烯酸等重要的化工产品，此外还可作为合成1，3-PDO的重要原料。1，3-PDO是生产聚对苯二甲酸丙二酯（PTT）的主要原料之一，也可用作合成增塑剂、洗涤剂、
14、防腐剂、乳化剂的原料，PTT纤维性能优异，极具市场前景，但却严重受制于1，3-PDO生产量少价高，因此1，3-PDO生产技术的研究开发已成为当前的一个热点6。1.1.4 产品的纯化方法概述经副产物脱除后的粗丙烯醛气体经压缩机加压至1MPa，温度升至230.2。经冷却器冷却至100后，进入气液分离器分离冷凝下来的部分丙烯醛水溶液。余气送往丙烯醛吸收塔进一步吸收分离其中的丙烯醛，洗液与之前的冷凝液混合后送往1，3-PDO合成工段。塔顶出来的余气经分子筛干燥后送入丙烯回收系统进行丙烯回收7。1.2 设计依据 （1）齐齐哈尔大学化学工程与工艺专业毕业设计任务书；（2）齐齐哈尔大学制图规范；（3）齐齐哈尔大学毕业设计手册；（4）中华人民共和国环境保护法中华人民共和国劳动安全法等相
