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1、摘 要本设计是关于年产1万吨十二烷基苯磺酸钠车间SO3合成工段初步设计。十二烷基苯磺酸钠是目前使用最为广泛的洗涤类表面活性剂，而三氧化硫是合成十二烷基苯磺酸钠的重要原料，同时三氧化硫是重要的化工原料，应用广泛。根据设计任务查阅了大量文献，并结合毕业实习工厂的实际生产要求，对SO3合成工段进行了初步的设计。本设计是十二烷基苯磺酸钠生产中的一部分，根据设计要求进行了厂址选择和生产制度制定，在对现有工艺路线进行详细对比的基础上，确定了以硫磺为原料生产SO3的工艺路线，着重对SO3转化塔、SO3冷却器进行了初步设计，并围绕其进行了物料衡算、热量衡算和设备计算，并对设备进行了选型。对SO3合成工段的自动
2、控制，生产安全，环境保护，三废处理，供电，供水等配套设施等进行了设计。编制了年产1万吨十二烷基苯磺酸钠车间SO3合成工段初步设计的设计说明书，完成了工艺流程图、车间平立面布置图及主体设备装配图的绘制。关键词：硫；SO3；合成工段；初步设计；AbstractThe design is about a preliminary design section of an annual output of 10,000 tons twelve alkylbenzene sulfonate SO3 synthesis workshop. Sulfur trioxide is an important ch
3、emical raw material, widely used. Sulfonation of the design is part of the production, focusing on the SO3 conversion tower, SO3 cooler to carry out a preliminary design and carried out around its simple material balance and heat balance, and equipment selection. Finally, in accordance with design r
4、equirements based on the design issues, site selection, design and production-scale system, raw materials and product specifications, process to determine routes, auxiliary equipment selection, floor automation, production safety, environmental protection, waste disposal, power supply，water supply a
5、nd other supporting facilities such as thedesign. The ultimate process map was Completed, shop-ping facade and the main equipmentlayout were drawing as sembly.Key words: Sulfur; SO3; work section; Preliminary Design;目 录摘 要Abstract第1章 总 论11.1 概述11.1.1 选题的意义及作用11.1.2 国内外研究现状及发展前景11.2 设计依据21.3 厂址选择21.3
6、.1 厂址选择的原则21.3.2 方案比较21.4设计规模和生产制度31.4.1设计规模31.4.2生产制度31.5综合经济分析31.5.1原料特点41.5.2 原料规格41.5.3原料贮存、运输及安全性资料41.5.4产品规格41.6综合经济技术指标4第2章 工艺计算与设计52.1 SO3合成反应的原理及特点62.2工艺路线的选择72.3工艺流程概述72.4工艺流程示意图82.5物料衡算82.5.1物料衡算的意义和作用82.5.2物料衡算92.6热量衡算92.6.1热量衡算的意义102.6.2热量衡算的步骤14第3章 设备选型183.1 选型原则183.2关键设备选择18第4章 设备一览表2
7、5第5章 车间设备布置设计255.1车间设备的布置原则255.2设计要求255.3车间设备平面布置的原则265.4车间设备立面图布置原则26第6章 自动控制276.1主要的控制原理276.2自控水平与控制点27第7章 安全及环境保护287.1三废产生情况287.2三废处理情况28第8章 公用工程298.1供水及排水工程设计298.1.1生产、生活给排水设计298.1.2消防水系统298.1.3节水措施298.2 供电308.2.1照明供电308.2.2照明控制方式308.3 通风318.4 供暖31结束语32参考文献33结束语34第1章 总 论1.1 概述1.1.1 选题的意义及作用十二烷基苯
8、磺酸钠因生产成本低、性能好，因而用途广泛，是家用洗涤剂用量最大的合成表面活性剂，也生产一部分镁、钙等无机盐及三乙醇胺等有机胺盐。十二烷基苯磺酸钠，由直链烷基苯（LAB）用三氧化硫或发烟硫酸磺化生成烷基磺酸，再中和制成。而三氧化硫是一种十分重要的精细化工初级产品，广泛用于有机合成中，可制备各种磺酸及磺酸盐，也可直接接磺化有机产品，引入磺酸基。因此三氧化硫在这一领域有着广泛的应用和广阔的市场。90年代至今是三氧化硫磺化装置引进和国内开发同步发展的时代，三氧化硫磺化技术也从洗涤剂行业向石油、化工等行业扩展1。1.1.2 国内外研究现状及发展前景 三氧化硫的工业化生产方法主要有发烟硫酸蒸馏冷凝法和纯二
9、氧化硫、纯氧直接高温催化转化法，烟道气提纯法，硫酸尾气处理法。发烟硫酸蒸馏冷凝法：加热发烟硫酸，将溶解的三氧化硫，蒸发解吸收三氧化硫，制得气体，经冷凝得液体三氧化硫2。烟道气提纯法：将起始二氧化硫浓度为50%60%的混合烟气用空气稀释到12%进入转化系统,采用“3+1”两转两吸流程制酸,Topse与Chemetics 公司合作开发了采用含铯催化剂的“4+2”两转两吸流程以加工二氧化硫浓度为40%用空气稀释到 18%的烟气。传统的三氧化硫生产工艺中，二氧化硫的催化氧化采用的是钒系催化剂，反应温度在300450。由于二氧化硫的氧化是可逆、放热反应，通常采用多段绝热中间冷却工艺，以提高总的转化率，这
10、显然增加了转化工序的复杂程度；同时，低浓度二氧化硫气体较难实现转化的自热平衡，增加了制酸难度。由于钒系催化剂的时空收率不高，催化剂和反应器的投资相对较高3。随着绿色化学和化工的发展，人们对采用新的催化剂在低温下催化氧化二氧化硫工艺进行了研究，新工艺主要是处理烟道气、硫酸厂尾气、锅炉排放气中的低浓度二氧化硫。中科院山西煤化所、大连化物所对活性焦吸附氧化法脱除烟道气中的二氧化硫工艺进行了研究。加拿大waterloo大学对活性炭催化剂低温催化氧化二氧化硫新工艺进行了研究4。 在这次设计中主要完成了该设计内容在国内外的相关研究现状，主要拟采用的方法，并对之进行了相关的比较，选择了本设计中拟采用的方法，
11、在设计过程中队厂址选择进行了相关的选择调研和分析，依旧相关要求完成了厂址的选择，并进行了物料衡算，热量衡算，设备计算，并进行了设备的选型，还对车间的布置进行了相应设计，在公用工程以及三废的处理上结合本次设计的世界情况进行了相关的考量和设计。1.1.3 设计依据本次设计是按照齐齐哈尔大学化学工程与工艺专业下达的毕业设计任务书和齐齐哈尔大学本科生毕业设计（论文）工作手册，根据在大庆东昊表活剂分公司毕业实习时的所见、所听、通过自己的思考和总结，查阅了大量的中外文资料，充分利用网络资源，了解到国内外氨合成的发展状况及其发展趋势，经过反复论证分析之后而完成的。1.2 厂址选择1.2.1 厂址选择的原则一
12、般要求符合城市规划或工业区域规划；尽可能节约占地面积，少占或不占良田耕地；企业生产所需的资源能够落实， 原料燃料及辅助材料的供应经济合理；有充足可靠的水源和电源；交通运输条件比较方便经济，不污染环境，不破坏文物古迹，不妨碍文化旅游及其他精神文 明建设；对拟建项目留有适当发展馀地。地质条件较好，施工难度小，建设投资省；项目建成投产後，经济效益良好。正确的选择厂址是保障化工生产的重要前提。化工厂的选择应根据城市规划和工业区的要求，按经批准的设计计划任务书指定的地理位置选择厂址。选择厂址应综合分析与权衡厂址的地形条件以及有关的自然和经济资料，进行多方案的技术经济、安全可行性的比较，合理选择，作到安全
13、可靠。以下是厂址选择的基本原则5： 土地面积与外形，能满足根据生产工艺流程特点合理布置建筑物、构筑物的需要，即厂区总图的要求。 地形应力求平坦而略有坡度(一般以不超过千分之五至十为宜)，以减少土地平整的土方工程量，有利于厂区排水和运输。 有良好的工程地质条件，厂址不应设在有滑坡、断层、泥石流、岩溶、地下水位过高，有强烈地震以及地基上承载力低于0.1MPa的地区。 应尽可能接近水源地，并便于污水的排放和处理。 应靠近主要原料燃料的供应源，靠近动力供应中心，并有利于和有关联企业的协作。1.2.2 方案比较根据以上原则和依据，本设计厂址初步拟定大庆高新技术产业开发区。大庆高新区于1992年4月动工建
14、设，同年11月被国务院批准为国家级高新区。城区功能较为完善。共开发建设了31.04平方公里，建筑面积达913万平方米。新城区集产业功能与城市功能于一体，道路、给水、排水、供热、供电、供汽、通讯等基础设施实现了“七通一平”，具备了承载“大高外”项目的条件。大庆高新区主体区与大庆市东城区连接在一起，成为大庆市中心城的重要部分，全市最大的金融商贸中心和农产品批发市场、家具市场、医院、建筑装饰材料市场等生产要素市场建在高新区内，辖区实现了净化、绿化、亮化、美化，道路畅通。一个融产业发展、创新孵化、商业贸易、科研教育、医疗卫生、居住生活、休闲娱乐等多功能为一体的科技产业新区已具有一定规模6。表1-1 黑
15、龙江大庆市基本自然条件一览表序号名称指标1地理条件处于平原，海拔160.5米2水文嫩江、松花江3极端最高气温37.44极端最低气温-4056年平均气压年平均相对湿度0.098 Mpa63.178年平均降雨量雷暴日440mm32.5天/年910最大积雪深度基本雪压60mm0.30 kN/m211最大冻土深度186m1213全年主导风向平均风速西北风3.8m/s1.3 设计规模和生产制度1.3.1 设计规模以硫磺为原料年产10000吨的十二烷基苯磺酸钠SO2合成的初步设计，年开工天数300天，即开工7200小时每年。1.3.2 生产制度三班两倒同时要求员工要树立“安全第一”的思想，自觉接受安全教育，学习安全知识，提高技术水平，保证生
