化工设计导论作业

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1、ChemiPie队长：杜森队员：高飞李梦滢李童童刘瑶陆海霞谢汶级张世豪郑龙ChemiPie一、概述二、物料性质三、工艺流程图四、原料预处理系统五、反应系统六、精馏系统七、产物处理系统八、管路系统九、工厂总设计运行图十、能耗目录一、概述设计处理量：100吨/天厂址选择：工厂靠近水源的工业园区内物料情况：由A、B反应生成C、D反应条件：150℃，K作催化剂能量利用：产物与反应物拥有五处热量交换点，分别为产物C入罐前与原料交换，产物过沉淀池前后与原料交换，冷料B和A分别用做冷凝塔1、2的冷凝剂。其余升温点3处，降温点两处则有

2、冷热循环提供。废料处理：副产物D堆积在一定量后出售给下游的有需求工厂，废液经无害理后排放回河流中。二、物料性质原料（A）预处理前预处理后密度0.8103g/cm30.8102g/cm3相对分子质量MaMa腐蚀性无腐蚀性无腐蚀性毒性剧毒剧毒纯度95%99.99%沸点300℃299℃可燃性易燃易燃原料（B）预处理前预处理后密度0.8785g/cm30.8780g/cm3相对分子质量MbMb腐蚀性无腐蚀性无腐蚀性毒性有毒有毒纯度95%99.98%沸点352℃353℃可燃性易燃易燃催化剂性质产品名称K密度1.595g/cm3相

3、对分子质量Mk腐蚀性无腐蚀性毒性有毒沸点385℃可燃性不易燃烧重复使用情况产品性质产品名称CD密度0.7854g/cm31.101g/cm3相对分子质量McMd腐蚀性无腐蚀性无腐蚀性毒性有毒无毒纯度99.92%/沸点295℃/可燃性易燃/三、工艺流程图工艺流程四、原料预处理系统过滤与原料混合过滤原理：混合物进入过滤器后，液体通过不锈钢网，固体吸附在不锈钢网上，使不锈钢网孔隙变小，液压增大，液压传感器会记录液压。当液压达到设定值P1时，进口阀门关闭，电动机带动清洗刷工作，将不锈钢网上的固体洗刷下来，此时过滤器下方出料口打

4、开，固体落下。之后液压变小，当液压小到设定值P2时，电动机停止工作，出料口关闭，同时入料阀门打开，继续过滤周期从而得到纯度较高的原料。混合原理：原料从不同的管道进入同一个混合等比混合罐，而在每一根管道中，通过旋转泵来精准地控制流速与流量，这保证了原料混合的精确比例。除此之外旋转泵的碎化作用可以把原料搅碎，以便于在等比混合罐中充分混合。过滤与原料混合五、反应系统反应器反应物A（L)反应物B(L)产物C(L)产物D（S）催化剂K进料吨／小时22//0.2出料吨／小时1.21.20.80.550.001固体过滤损失0.001

5、%0.001%095％0编号123反应器入口压力，MPa(G)1.51.51.5反应器入口物材比Maρb:Mbρa//平均反应温度，℃150℃156℃151℃入口温度℃140℃155℃152℃出口温度℃160℃157℃150℃总温升℃20℃2℃-2℃第一轮反应反应器主要操作条件反应器处理信息处理量：4.2吨/（小时·个）计划投产：100吨/天（3.6万吨/年）反应器能耗：W=P1t1+P2t2（搅拌器的功率为P1,刷子的功率为P2）搅拌器：常开清洁刷：每周运行一次（时长视具体情况而定）管流量计算：Q=M/(2πr2×P

6、)（管半径R，流体密度为P）反应物A(L)反应物B(L)产物C(L)产物D（S）催化剂K进料吨／小时0.81.410.030.2出料吨／小时0.10.71.70.70.2固体过滤损失0.001%0.001%0100%0反应物A(L)反应物B(L)产物C(L)产物D（S）催化剂K进料吨／小时1.2210.102750.2出料吨／小时0.81.41.60.60.001固体过滤损失0.001%0.001%095%0第二轮反应第三轮反应六、精馏系统按照精馏原理计算得第一精馏塔理论塔板数8加料板位于从上至下第6块板塔身高度为5米

7、第二精馏塔理论塔板数15加料板位于从上至下第7快板塔身高度为10米第一精馏塔理论塔板数计算图精馏待精馏液体从精馏塔中部进入，沿隔板顺势流下到塔釜，一部分流出精馏塔，一部分经起沸器加热成蒸汽经过小孔向精馏塔上部扩散与液体进行精馏，到达塔顶后冷凝，一部分流出精馏塔，一部分回流沿挡板向下流与气体精馏。第一次精馏后乙醇和苯从塔顶分离第二次精馏后，乙醛从塔顶分离，固体产物从塔釜分离精馏七、产物处理系统产物处理原料回收：反应物A、B从蒸馏塔分离后进入冷却塔冷却，待冷却成液体后回收进储罐，供反应循环利用。催化剂：催化剂从精馏塔分离后

8、进入冷却塔冷却，待冷却成液体后回收进储罐，由于催化剂在反应过程中可能会因温度，气压等因素而对活性产生影响，故需对催化剂进行纯化，纯化后回收利用。产物收集：对于目标产物C经蒸馏塔分离后进入冷却塔，待冷凝成液体后，为提高产品C的纯度，将C输入蒸馏塔再次蒸馏，冷凝后存入储罐。对于副产品D也需做回收处理，防止环境污染。将D放入冷凝器中冷却