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范兵毕业 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 范文目录序言................................................................31选题背景..........................................................41.1概述..........................................................41.1.1柠檬酸三丁酯性质.........................................41.1.2柠檬酸三丁酯毒性.........................................41.1.3柠檬酸三丁酯用途及包装和储运.............................41.1.4生产柠檬酸三丁酯传统工艺.................................52生产方法........................................................62.1生产方法 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 和选择........................................62.2根底原理......................................................72.2.1生产条件影响............................................72.3合成工艺计算................................................82.3.1生产工艺步骤..............................................82.3.2每小时生产能力............................................92.3.3反响釜物料衡算..........................................92.3.4反响釜热量衡算..........................................112.4反响釜机械设计..........................................132.4.1反响釜筒体设计..........................................132.4.2反响釜筒体及封头选择计算............................132.4.3校核.......................................................152.4.4封头法兰..................................................152.4.5垫片选择................................................162.4.6支座选择................................................162.4.7水压试验及强度校核........................................162.4.8手孔、视镜及补强圈........................................162.4.9密封装置..................................................172.4.10搅拌设备选择...........................................172.4.11接管选择...............................................182.4.12焊接结构设计-............................................183环境保护和平安生产...........................................183.1环境保护................................................193.1.1废气处理...................................................203.1.2废水处理..................................................203.1.3废渣处理..............................................213.2平安生产...................................................223.2.1关键原料性质.............................................223.2.2防毒和防尘................................................233.2.3防火和防爆................................................244生产开展前景..................................................25参考文件.........................................................30致谢...............................................................32前言柠檬酸酯两个关键品种柠檬酸三丁脂(TBC)、乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)已取得美国FDA同意作为平安、增塑剂,中国也提议在包装材料中使用。柠檬酸三丁脂(TBC)是由柠檬酸和正丁醇在催化剂作用下酯化合成而得,乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)原料为醋酸、柠檬酸、正丁醇。柠檬酸三丁酯(TBC)因含有相容性好、增塑效率高、、不易挥发、耐候性强等特点而广受,成为首选替换邻苯二甲酸酯类绿色环境保护产品。它在严寒地域使用仍保持有好挠曲性,又耐光,耐水,耐热,熔封时热稳定性好而不变色,平安经久耐用,适适用于食品、医药品品包装、血浆袋及一次性注射输液管等。TBC对PVC、PP、纤维素树脂全部可增塑,其相容性好;TBC和其它增塑剂共用可提升制品硬度,尤其对软纤维醚更为适用;TBC具及抗菌作用,不滋生细菌,还含有阻燃性,所以它在乙烯基树脂中用量甚大;薄膜、饮料管、食品瓶密封圈、医疗机械、医院内围墙、家庭、饭店宾馆及公共场所等壁板、天花板,食堂灶间、卫生问等更需要此种灭菌阻燃增塑剂;交通工具含国防器、战船、战车车箱内塑料制品也须用此增塑剂;TBC在玩具塑料中用量也很大;具改善硝化纤维抗紫外能力,是多个香料溶剂;可增强洗涤剂去污能力;作化装品添加剂、乳化剂,对受伤皮肤可起诊疗及营养作用,又可阻止紫外线对皮肤角质层水分挥发,保护皮肤具滋润性及生理弹性;作润滑油及极压抗摩剂、聚氧乙烯树脂平滑剂;烟丝中加TBC后可使香烟燃烧时生成H毒气被TBC吸收,从而降低对吸烟者毒害,TBC可使烟卷保持韧性而不被折断;作含蛋白质类液体泡沫去除剂、鞋袜去臭剂、纸张加香助剂、橡胶工业防焦剂。乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)为、无味主增塑剂,ATBC比TBC毒性更小。ATBC作为主增塑剂,含有溶解性强,耐油性、耐光性好,并有很好抗霉性。它和大多数纤维素、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯等有良好相容性,关键用作纤维素树脂和乙烯基树脂增塑剂。在儿童玩具方面,伴随DOP毒性资料不停被觉察,越来越多领域严禁使用DOP,而ATBC,无味,透明性好,水抽出率低,经其增塑塑料制品性能优良,热合性好,二次方便,尤其适合作为儿童玩具主增塑剂使用。在肉制品包装方面,ATBC,可作为肉制品包装材料,而DOP不能应用在高脂肪含量食品包装领域。而且ATBC无味,不会引发食品异味,经其增塑塑料制品透明,印刷性能好。在医用制品方面,ATBC,水抽出率低,对人体没有潜在危害,经其增塑医用制品耐高温、低温性能好。ATBC作为一个优良增塑剂不仅满足增塑剂条件,也可用于通常塑料制品中。用ATBC塑化纤维素电影胶片挥发性损失低,和含DBP纤维素电影胶片相比,对金属有比拟强附着作用。[9]1选题背景1.1概述柠檬酸三丁酯分子式为C18H32O7,。结构式以下所表示。其相对分子质量为360.45。柠檬酸三丁酯(TBC)因含有相容性好、增塑效率高、、不易挥发、耐候性强等特点而广受,成为首选替换邻苯二甲酸酯类绿色环境保护产品。它在严寒地域使用仍保持有好挠曲性,又耐光,耐水,耐热,熔封时热稳定性好而不变色,平安经久耐用,适适用于食品、医药品品包装、血浆袋及一次性注射输液管等.[6]11.1.1柠檬酸三丁酯性质柠檬酸三丁酯英文tri-n-butylcitrate;cirtiricacidtri-n-butylester.无色油状液体,密度为1.045g/ml(20℃),熔点-20℃,沸点为233℃(2.266kPa),闪点为185℃,溶于甲醇、丙醇,四氯化碳、冰醋酸、矿物油等,不溶于水。在酸或碱作用下能发生水解反响。由柠檬酸和正丁醇酯化,经中和,水洗,脱脂后制得,关键用作纤维素树脂和乙酰基树脂增塑剂。[6]21.1.2柠檬酸三丁酯毒性毒性:本品。大鼠经口急性LD50>30ml/kg,以10-30ml/kg剂量未见致毒。[6]31.1.3柠檬酸三丁酯用途及包装和储运用途聚氯乙烯和多种纤维素树脂增塑剂。。耐寒、耐光、耐水性优良。相容性好,增塑效率高。可用作食品包装材料和医疗卫生制品。电绝缘性能较差。挥发性小。包装:铁桶包装储运:贮存于阴凉、通风、枯燥处,按通常化学品运输。[6]41.1.4生产柠檬酸三丁酯传统工艺柠檬酸三丁酯是由柠檬酸和正丁醇发生酯化反响生成,传统生产工艺以浓硫酸为催化剂,其缺点是由氧化作用造成副反响多、产品色泽深、强烈腐蚀反响设备及残液污染环境。鉴于浓硫酸催化酯化多种弊端,新型催化剂以提升收率和降低污染,使合成工艺简单便于后处理,成为柠檬酸三丁酯合成薪工艺焦点。伴随研究工作深入开展,大家已觉察多个催化剂对酯化反响全部有良好催化活性,应用于TBC合成催化剂关键有对甲苯磺酸、无机盐、杂多酸、固体超强酸等。[16]方法一对甲苯磺酸催化合成柠檬酸三丁酯对甲苯磺酸(简称PIS)是一个强有机酸,含有没有氧化、无碳化等特点,其对设备腐蚀性和三废污染比硫酸小,不易引发副反响,产品色泽好,价廉易得,易于保存、运输和使用,且用量少、活性高,是一个适合于工业生产催化剂。不过该反响反响时间长,收率不高,不适合大规模工业生产。[4]方法二杂多酸催化合成柠檬酸三丁酯杂多酸是由两种以上无机含氧酸缩合而成多元酸总称。它不仅含有多元酸和多电子复原能力,而且其酸性和氢化复原性能够经过变换组成元素在很大范围内调整。对很多反响含有高催化活性和选择性,而且含有不挥发、对热稳定、对环境污染小、再生速度快等有利条件,可大大减轻对设备腐蚀。杂多酸是多元质子强酸,其酸性越强,越有利于盐形成,为其它亲核基团进攻提供了更有利条件,从而加紧酯化反响速度。它含有不挥发、热稳定性好、污染小并能减轻对设备腐蚀,是一类比拟理想酯化反响催化剂。用自制磷钨酸催化合成柠檬酸三丁酯,当催化剂磷钨酸用量为0.2g,酸醇物质量比1∶3.4,反应时间3h,反应温度145-150℃时,酯化率可达97.04%。用自制硅钨酸催化合成柠檬酸三丁酯,催化剂硅钨酸用量为0.3g,一水柠檬酸21g(0.1mol),正丁醇55mL,反响时间2.5h,酯化率可达98.3%。纯度>98%。该法和传统浓硫酸催化法相比,酯化温度低,产率高,选择性好,工艺简单,含有实用价值。用自制固载磷钨酸催化合成柠檬酸三丁酯。探讨了催化剂用量、催化剂固载量、酸醇摩尔比、反响时间等原因对酯化率影响,并得到了反响适宜条件。在固载量为34%、n(柠檬酸):n(正丁醇)为1:4、固载催化剂用量2.5g、反响时间2.5h和油浴温度140℃优化条件下转化率达成91.7%,催化剂可反复使用。利用Al2O3微球附载杂多酸-磷钼酸为催化剂合成TBC。当酸醇摩尔比为1:4.5,催化剂用量为0.8%,100-160℃反响3.5h,转化率达93.1%,催化剂反复使用5次,活性未下降。针对杂多酸催化剂回收别离问题难以处理,对后处理不利问题,吴茂祥等研究了活性炭固载杂多酸催化合成TBC,当酸醇摩尔比为1:6.5,催化剂(杂多酸在活性炭上固载量质量分数为20%)为柠檬酸质量1%,145℃回流分水3h,其最高酯化率为97.6%,该催化剂反复使用5次后,酯化率为96.3%,可大大降低生产本钱,是一个较有应用前景催化剂。[15]方法三固体超强酸作催化剂固体超强酸是酸强度比100%硫酸更强酸。研究说明用它作为酯化反响催化剂含有选择性好,反响速度快,收率高,易别离,操作方便,催化剂稳定,能反复使用,不腐蚀设备,无污染等优点,是一个含有很好开展前途催化剂。[15]方法四Ti(SO4)2/SiO2催化合成柠檬酸三丁酯以Ti(SO4)2/SiO2为催化剂催化合成柠檬酸三丁酯,该催化剂用量少,活性高,选择性好,易别离,反响时间短,无腐蚀,是一个环境友好催化剂。考察了影响酯化反响多种原因,确定了最好合成工艺条件:Ti(SO4)2负载量10%,柠檬酸0.1mol,正丁醇0.39mol,催化剂1.2g,反响温度为145℃,反响时间2.5h。在此条件下,柠檬酸转化率达96.5%,产品收率为99%。所以Ti(SO4)2/SiO2含有良好工业应用价值。[12]2.生产方法2.1生产方法评价和选择对于研发出来多个方法,我选择了方法一,即利用对甲苯磺酸作催化剂催化制取柠檬酸正三丁酯方法,该方法选择催化剂对设备腐蚀性和三废污染比拟小,不易引发副反响,产品色泽好,价廉易得,易于保存、运输和使用,且用量少、活性高,是一个适合于工业生产催化剂。至于无机盐类催化剂,近些年来研究比拟多硫酸盐多为硫酸氢钠、硫酸钛等。硫酸氢钠是常见催化剂,含有起源广泛、廉价、活性高、反响条件温和、可反复使用、酯化率高、产品纯度高优点。固体超强酸是酸强度比100%硫酸更强酸。本质上是质子酸和路易斯酸按某种方法复合作用而形成一个新型酸。其作为酯化反响催化剂含有不腐蚀设备,不污染环境,收率高,选择性好,操作方便,催化剂稳定,能够反复使用,易和反响物别离,耐高温等优点。杂多酸(HPA)是一类含有氧桥多酸配位化合物,是由不一样含氧酸之间配聚形成,它含有较强酸性和适中氧化复原性,含有活性高、选择性好,反响速度快,对设备无腐蚀等特点。常见研究比拟成熟有磷钨酸、硅钨酸等,但其有易流失,催化寿命短缺点。[8]2.2根底原理将柠檬酸溶液参加到反响罐中,并参加适量对甲苯磺酸催化剂,在不停通入空气条件下参加一定浓度正丁醇溶液,控制反响温度在120℃-140℃。将反响后溶液进行冷却、抽滤(催化剂回收),反响液经中和、水洗、枯燥后,先一般蒸馏出过量正丁醇,再减压蒸馏得无色透明油状液体。再浓缩、结晶,进行离心枯燥以制得柠檬酸三丁酯晶体。反响方程式以下:12.2.1反响条件影响(1)催化剂用量对酯化反响影响当n(正丁醇):n(柠檬酸)为5.0:1,反响温度不低于140℃,反响时间为3.5h时,催化剂对甲苯磺酸用量对酯化率影响见表2-1.表2-1催化剂用量对酯化率影响催化剂质量分数/%0.51.01.52.0酯化率/%96.797.898.198.3由表2-1可知,催化剂用量为0.5%时,酯化率已很高,伴随催化剂用量增加,酯化率改变不大。催化剂用量过大,会造成局部副反响发生,也会给中和、水洗工序带来问题。叫适宜催化剂用量为1.0%。(2)反响温度对酯化反响影响催化剂用量1%,调整酯化过程最高温度,其它反响时间同2.1.1,反响温度对酯化率影响见表2-2表2-2反响温度对酯化率影响反响温度/%120130140150160酯化率/%85.494.397.898.799.1试验说明,伴随酯化程度提升,反响液温度不停提升,反响液温度不停上升,同时受正丁醇沸点限制,通常酯化反响是在110-160℃之间进行。在酯化反响中,温度区间上限值须加以控制,温度过高,会引发局部副反响,除降低产品收率外,还会给产品精制带来麻烦。有表2-2可知,较适宜反响温度为140℃。(3)原料配比对酯化反响影响催化剂用量为1.0%,其它反响条件同2.1.1,改变正丁醇和柠檬酸原料配比,那么原料配比对酯化率影响见表2-3.表2-3原料配比对酯化率影响n(正丁醇):n(柠檬酸)4.0:14.5:15.0:15.5:16.0:1酯化率/%95.196.297.898.298.8因为酯化反响可逆性及空间位阻效应,正丁醇过量,有利于柠檬酸酯化更完全。但正丁醇过量太多,会带来局部问题,如增大正丁醇回收工序负荷,减低生产能力等。试验说明,当酯化率在97.8%时,柠檬酸三丁酯能够满足乙酰化过程要求。所以,较适宜n(正丁醇);n(柠檬酸)为5.0:1.[13]2.3合成工艺计算2.13.1生产工艺步骤该工艺步骤图以下:在该工艺中先将柠檬酸、正丁醇和对甲苯磺酸溶液按一定百分比投入到反响釜中加热到140℃回流发生酯化反响,待反响达成平衡后,将反响液冷却到120℃进行常压蒸馏回收到未反生反响正丁醇,循环到反响釜中继续参与酯化反响。将得到剩余液加热到150℃进行常压蒸馏出对甲苯磺酸,循环到反响釜中继续催化酯化反响,蒸馏剩下混合液输送到减压蒸馏釜中进行减压蒸馏,得到无色透明油状液体,在对得到液体进行枯燥、纯化、结晶从而得到柠檬酸三丁酯晶体。2.3..22小时生产能力十二个月365天,除去大修小修等,那么年工作日按300天计算,设计裕量6%,损失率为20%计算,柠檬酸三丁酯每小时生产量为:(30×106×1.06)/(300×24×360×0.8)=15.34kmol/h2.33..33反响釜物料衡算(11)计算依据反响釜内发生关键反响为:C6H8O7+3C4H9OH=C18H32O7+3H2O柠檬酸三丁酯产量5522.4kg/h,即15.34kmol/h枯燥、纯化、结晶减压蒸馏加热到150℃常压蒸馏冷却到120℃常压蒸馏加热到140℃回流柠檬酸溶液正丁醇溶液反响液对甲苯磺酸剩余液混合液无色油状液体柠檬酸三丁酯晶体反响后产物收率为80%;酯化反响酯化率为97.8%;操作压力为常压0.1MPa;反响釜进口液体温度室温,反响温度140℃,出口液体温度140℃,本反响反响时间为两个小时,在反响釜中采取间歇操作进行,一天分8个班次,每班三个小时(一小时加热,另两个小时反响)。原料:柠檬酸质量分数90%;正丁醇质量分数98%;对甲苯磺酸溶液质量分数80%;为了提升柠檬酸转化率,用正丁醇过量方法,原料配比n(柠檬酸):n(正丁醇)=1:5;催化剂对甲苯磺酸参加量为反响液总量1%(质量分数)。(44)减压蒸馏釜中物料衡算该减压蒸馏是在常温20℃条件下进行。减压蒸馏釜里面压力为50kPa。此条件下柠檬酸三丁酯气相浓度为0.11,液相浓度为0.85,即塔底产品浓度为0.85;进口物料流量为F=60.34kmol/h,进料口产物浓度xF=15/60.34=0.25;塔顶产品浓度为xD=0.11;塔底产品浓度为xW=0.85;那么由物料衡算式FxF=DxD+WxW和F=D+W[11]联立解得W=17.41kmol/h,D=42.93kmol/h;(55)由反响釜物料衡算结果计算盛装物料容积(Vg)查得原料密度数据柠檬酸密度为1665.0kg/m3;正丁醇密度为0.8kg/m3那么Vg=8835.84/1665.0+17027.40/0.8+1329.24/1000=25.75m3确定反响釜体积,由公式:Vg=v·η计算式中Vg——操作时盛装物料容积;V——罐体全容积;η——装填系数为0.8。由25.75=V·0.8可得V=32.19m3应选择反响器体积为35m3反响罐。42.3.4反响釜热量衡算(一)所用常数①不锈钢传热系数:K不锈钢=1464.4KJ/(h·m2·℃)热损失率搪玻璃传热系数K不锈钢=5.376KJ/(h·m2·℃);搪玻璃导热系数λ=3.556KJ/(h·m2·℃);搪玻璃壁厚b=1.5mm;取5%,设计传热/计算传热=1.15;酯化反响反响热数据:△H=77.822KJ/h;②计算所用物质恒压热容Cp及汽化潜热△H值表2-5不一样物料在不一样温度先cp值温度(℃)柠檬酸正丁醇TBC水20——173.720——75.31225——179.912————31——180.330————52.5——191.593674.461——56.3376.56192.280694.544——61.3376.56193.296694.544——75——193.296————85——196.648————其它温度下水比热近似取为75.312。表2-6不一样物质汽化潜热温度(℃)正丁醇水3051208——4250208——92.64543341158150——38169(二)酯化釜热量衡算①每釜物料柠檬酸:8835.84kg;正丁醇:17027.40kg;其它(以水计):1329.24kg。②升温假设物料由室温(20℃)在1h内升至92.6℃,物料所含水在1h(92.6℃)完全蒸发。然后在92.6℃下反响2h。用150℃蒸汽加热。③第一阶段:升温吸热温度由20℃升至92.6℃,平均温度取56.3℃。Q1=△t∑Cpini(2-1)式中:△t温度差,℃;Cpi对应物质恒压热熔,J/(mol·℃);ni对应物质摩尔质量,mol。Q1=(92.6-20)×(376.56×8835.84/192+192.280×17027.40/74+75.312×1329.24/18)=4.87×106kJ/h加上5%热损失,取Q1=5.12×106kJ/h因为该反响所需供应热量很大,应选择电流加热方法进行供热,选择1100V工业电压,所以平均电流I1=5.12×109/(3600×1100)=1293A④第二阶段:蒸发吸热物料中1329.24kg水全部汽化,以共沸物组成正丁醇质量分数57.6%计,正丁醇汽化量为:1329.24/(1—0.576)—1329.24=1805.76kg。Q2=∑△Hini(2-2)式中:△Hi对应物质汽化热,kJ/mol。Q2=45433×5675.80/74+41158×443.08/18=4.50×106kJ/h加上5%热损失,取Q2=4.71×106kJ/h电加热所应供应电流I2=4.71×109/(3600×1100)=1A⑤第三阶段:反响过程吸热(2小时)反响生成水2430kg/班,假设生成水完全汽化,上升气相中含70%正丁醇,即8505kg/班。=∑△Hini+Q反响热(2-3)那么:=45433×8505/74+41158×2430/18+77822×8835.84/192=1.44×107kJ加上5%热损失,取=1.51×107kJ,以每小时计,那么Q3=7.54×106kJ/h。电加热所应供应电流I2=7.54×109/(3600×1100)=1904A(三)酯化釜冷凝器①上升气体最大流量在酯化反响蒸发阶段,即:正丁醇:1805.76kg;水:1329.24kg。假设全部冷凝,冷却水温度由25℃升至40℃,物料由92.6℃降至30℃,平均温度61.3℃,换热器材质为不锈钢。②换热器计算由式(2—6)得,Q=∑△Hini+∑△Cpini△t(2-4)△tm23.20552.6ln56.52???℃Q=(45433×1805.76/74+41158×1329.24/18)+(193.296×1805.76/74+75.312×1329.24/18×(92.6-30)=4.8×106kJ/h加上5%热损失,取Q=5.04×106kJ/h。A=1.66×107/(1464.4×20.03)=172,取=1.15A=198。因为所需传热很大,选择换热为200板式换热器。③冷却水最大流量Q=WCp△t(2-5)W=Q/(Cp△t)=5.04×106/(75.312×(40-25))=4462kmol/h=80316kg/h。2.4反响釜机械设计2.44..11反响釜筒体设计(1)釜体材料选择在整个配方中柠檬酸和正丁醇反响时没有使用增压条件,筒体中只有正丁醇饱和蒸汽压力。本反响釜介质中柠檬酸为酸性液体,对钢材有腐蚀,使用条件为常压,反响温度为140℃左右,有良好传热性,所以选择Q235—B型钢制作釜体和封头搪瓷反响釜。(2)确定筒体内径(采取其它方法校正)通常由工艺条件给定容积、筒体内径iD按式估算:3iπ4VDi?(2-6)式中:V——工艺条件给定容积,m3;i——长径比,iiHiD?当反响釜容积V小时,为使筒体内径iD不致太小,方便在顶盖上轻易部署接管和传动装置,通常i取最小值。依据书本表9—3可选择2.1?iiDH那么33.32.1354D3????im将计算结果圆整至公称直径 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 系列,选择筒体直径3.5m(3)筒体厚度计算通常由筒体内径,工艺给定压力筒体厚度?按式估算:??p2Dp?????ti(2-7)其中cp——圆筒计算压力,MPa;iD——圆筒内径,mm;??t?——钢板在设计温度下许用应力,查表得Q235-B在300℃??t?=113MPa;?——焊接接头系数,?≤1,考虑到柠檬酸酸对铁有腐蚀作用,拟采取局部无损检测,双面焊对接接头,那么取?=0.85;所以由上式得?=0.101×3500/(2×113×0.85-0.101)=1.85mm因为此时厚度太小,不能满足制造、运输和时要求。为此筒体使用碳素钢时最小厚度min?(不包含腐蚀裕量):min?=3mm取钢板负偏差C1=0.8mm,腐蚀裕量C2=1mmn?=3+1+0.8=4.8mm圆整后取n?=5mm2.442.2筒体封头筒体封头采取标准椭圆形封头,材料也选为Q235-B,公称直径DN=3500mm,依据公式算得封头厚度为:??p5.02Dp?????ti(2-8)那么??1.84mm因为此时厚度太小,不能满足制造、运输和时要求。为此筒体使用碳素钢时最小厚度min?(不包含腐蚀裕量):min?=3.00mm取钢板负偏差C1=0.8mm,腐蚀裕量C2=1mm?n=3+1+0.8=4.8mm圆整后取?n=5.00mm2.443.3校核依据资料取直边高度为h0=25mm,且曲面深度h1=Di/4=200mm。查适当标准椭圆形封头公称直径DN=3500mm,h0=25mm,h1=200mm时,其容积V封=0.0577m3。且依据资料查得筒体直径为3500mm时每一米高筒体容积为V1=0.463m3。那么筒体局部高度为792.0463.00577.0424.0VVVH1封1?????m于是99.08.0792.0??iiDH复核结果根底符合2.444.4封头法兰封头法兰选择依据DN=3500mm,p=0.1~0.101MPa,查工具书得应选甲型平焊法兰D=715;厚度为32;d=18。依据p=0.1~0.101MPa,t=140℃左右,查表得法兰材料适合选择板材Q235-B,PN=0.16MPa。法兰标识为:法兰3500-0.16JB/T4700-20XX2.445.5垫片选择查表得拟采取突面密封面,垫片形式为橡胶垫、中压橡胶石棉板,垫片材料为OCr13钢带、石棉板石墨、OCr13等骨架。标注为:垫片3500-1.6JB/T4704-20XX。连接螺栓16MnR材料Q235-A24个;螺母材料Q235-A2.446.6支座选择本反响釜为立式容器,拟采取耳式A5型支座。材料拟选择和筒体材料一样Q235-B。筋板和底板材料为Q235-A·F;垫板材料为Q235-B。标识为:JB/T4725-1992,耳座A52.447.7水压试验及强度校核查得Q235-B在钢板厚度小于等于5mm时屈服强度?s=235MPa,那么0.9?s=211.5MPa。筒体水压试验压力由TP=P+0.1=0.2MPa,TP=1.25P=0.125MPa,取二者中大值,为方便压力表读数,取TP=0.2MPa。筒体水压试验时壁内应力:??=TP[iD+(?n-c)]/2(?n-c)?=0.2[3500+(5-2.8)]/2(5-2.8)×0.85=97.76MPaf??=TP[K×iD+0.5(?n-c)]/2(?n-c)?=0.2[3500×0.9+0.5(5-2.8)]/2(5-2.8)×0.85=121.75MPa可见水压试验筒体内应力小于0.9?s,水压试验平安。2.448.8手孔、视镜、补强圈(1)手孔依据釜体设计温度、最高工作压力、材质、介质及使用要求等条件,选择平盖平焊法兰手孔(JB5-79),手孔公称直径选DN=150mm,密封面采取C型密封面。表2-6全平面常压手孔明细表件号标准号名称数量材料123456————————GB5781-86GB41-86筒节法兰垫片盖螺栓螺母11111224Q235-B橡胶石棉板(XB200)Q235-BQ235-AQ235-A手孔标识为:手孔PN0.16,DN150,JB5-79(2)视镜采取碳素钢带灯视镜(HG/T21575-1994)视镜压力PN0.16,公称直径DN50,考虑到反响过程有大量水蒸气生成,在试镜上加装冲洗装置以方便使用。(3)补强圈补强圈公称直径150mm,外颈300mm,补强厚度6mm。2.449.9夹套、密封装置选择因为此釜体对传热要求不是太高,本着经济合理标准,选择光壁换热器夹套。釜体在常压下工作,选择薄钢板制造平盖。因为对密封要求比拟高,所以选择相对贵,密封性能好填料密封。2.4.10搅拌设备计算(1)搅拌器直径、高因为反响物粘度不大,且反响釜内径为2500mm,选择六叶平直叶涡轮搅拌器。搅拌器直径和槽内径之比1/3。搅拌器高和直径之比111~3hd?,视槽内液体液面高度而定。液面高度为416mm;那么选择搅拌器直径为840mm搅拌器高为500mm。(2)轴计算和材料选择选择搅拌轴材料为Q235-A,查得其许用扭应力为[r]=12~20MPa,计算系数A=135~160,那么搅拌轴直径为:d=A(P/n)1/3=(135~160)×(0.6738/9.03)1/3=56.8~67.3mm圆整后取考虑键槽对轴强度减弱和物料对轴腐蚀,能够选择搅拌轴直径:d=70mm。2.441.11接管(1)进料管进料管采取φ50mm×3.5mm无缝钢管.管一端切成45度,伸入釜体少许。配用突面板式平焊管法兰:HG20592.法兰PL50-2.5RFQ235-A因为该接管为φ50mm×3.5mm,厚度小于5mm.故该接管开孔需要补强。(2)压出管压出管采取可拆压出管φ50mm×3.5mm,将它套入罐体固定接口管φ38mm×3.5mm内并用一非标准法兰固定在接口管法兰上。罐体接口管采取HG20592.法兰PL32-2.5RFQ235-A,和该法兰相配并焊接在压出管法兰上。(3)放空管放空管采取φ32mm×3.5mm无缝钢管,管法兰为:HG20592.法兰PL32-2.5RFQ235-B。2.44.122焊接结构设计整个储罐焊接类型关键包含对接接头、角接接头、搭接接头这三种。(1)封头拼接焊缝之间,筒节纵焊缝之间和封头拼接焊缝端点和相邻筒节纵焊缝之间,其焊缝边缘间距应大于筒体厚度3倍,且大于100mm。(2)筒体纵焊缝不得部署在筒体横截面中心和最低点连接半径左右两侧(3)罐体和人孔对接焊缝必需全部(100%长度)进行射线探伤,外套对接焊缝局部射线探伤长度必需大于20%(每条纵环缝),射线探伤按GB3323《钢熔化焊对接接头射线摄影和质量分级》相关要求实施。合格等级为:罐体II级,外套III级。罐体人孔、补强板、接管等角焊缝外表应进行全部(100%长度)磁粉或渗透探伤。磁粉探伤按《钢制压力容器磁粉探伤》要求实施,渗透探伤GB150《钢制压力容器》和《钢制压力容器渗透探伤》要求实施。(4)法兰凸缘和壳体焊接接头有角焊缝和组合焊缝两种,角焊缝焊角尺寸取决于传输载荷大小,在任何情况下焊角高度不得小于6mm,角焊缝结构不得用于承受脉动载荷容器。表2-7材料明细表序号图号或标准号名称材料备注1——筒体DN=800mmQ235-B——2JB74764-20XX椭圆形封头DN=800mmQ235-B——3甲型JB4701-20XX封头法兰HG20592PL50-2.5RFQ235-B——4——进料管Φ50mm×3.5mmQ235-B——5HG20592进料管法兰PL50-2.5RFQ235-B——6——压出管Φ50mm×3.5mmQ235-B——7——压出管接口管φ38mm×3.5mmQ235-B——HG20592压出管法兰PL32-2.5RFQ235-B——9——放空管φ32mm×2.5mmQ235-B——10——放空管法兰PL32-2.5RFQ235-B——11HG21514-20XX手孔DN=150mmQ235-B——12——支座耳式A5型Q235-A——13JB/T4725-1992支座垫板Q235-B——14——轴d=70mm一般碳素钢实心3环境保护和平安生产3.1环境保护环境是人类赖以生存和开展终极物质起源,同时还承受着人类活动所产生废弃物种种作用。工业带来数百万种化合物存在于空气、土壤、水、植物、动物和人体中。即使作为地球上最终大型天然生态系统冰盖也受到污染。那些有机化合物、那些重金属、那些有毒产品,全部集中存在于整个食物链中,并最终将威胁到动植物健康,引发癌症,造成土壤肥力减弱。化肥和农药过多使用,和空气污染相关有毒尘埃降落,泥浆四处喷洒,危险废料四处抛弃,全部这些全部在对土地组成通常来说是不可逆转污染。土壤是指陆地外表含有肥力、能够生长植物疏松表层,其厚度通常在2m左右。土壤不仅为植物生长提供机械支撑能力,并能为植物生长发育提供所需要水、肥、气、热等肥力要素。多年来,因为人口急剧增加,工业迅猛开展,固体废物不停向土壤外表堆放和倾倒,有害废水不停向土壤中渗透,大气中有害气体及飘尘也不停随雨水降落在土壤中,造成了土壤污染。多数大城市里空气含有很多取暖、运输和工厂生产带来污染物。这些污染物威胁着数千万市民健康,造成很多人失去了生命。有毒气体关键为一氧化碳,二氧化硫,二氧化氮和可吸入颗粒。对废气、废水和废渣控制和治理,必需从生产源头上控制和预防,从产品、工程设计和生产等方面统筹考虑。三废控制应根据降低污染源、排放物循环、排放物治理和排放等四个优先级考虑[27]。13.1.1废气处理工业废气处理指是专门针对工业场所如工厂、车间产生废气在对外排放前进行预处理,以达成国家废气对外排放标准工作。通常工业废气处理包含了有机废气处理、粉尘废气处理、酸碱废气处理、异味废气处理和空气杀菌消毒净化等方面。工业废气处理特点:一废气处理设备功率较大、风量较大、效果很好。工业废气处理要区分民用场所空气净化。工业废气处理要能有效去除工厂车间产生苯、甲苯、二甲苯,醋酸乙酯,丙酮丁酮,乙醇,丙烯酸,甲醛等有机废气,硫化氢,二氧化硫,氨等酸碱废气处理。工业废气处理普遍应用于化工厂,电子厂,印刷厂,喷漆车间,涂装厂,食品厂,橡胶厂,涂料厂,石化行业等产生粉尘,异味,烟尘等场所。工业废气处理原理有活性炭吸附法、催化燃烧法、催化氧化法、酸碱中和法、等离子法等多个原理。ISO对空气污染定义为:通常指因为人类活动和自然过程引发一些物质进入大气中,展现出足够浓度,达成足够时间,并所以而危害了人体健康、舒适感或环境[27]。此项合成工艺无有害废气产生,仅有减压蒸馏时产生水蒸气,水蒸气无害,直接排放,不予考虑。23.1.2废水处理废水处理就是采取物理、化学、生物等方法对排放废水进行处理,使其水质符合国家(或地域)要求排放标准或达成再利用要求工艺。废水处理方法关键有:物理处理法,经过物理作用别离、回收废水中不溶解呈悬浮状态污染物(包含油膜和油珠)废水处理法,可分为重力别离法、离心别离法和筛滤截留法等。以热交换原理为根底处理法也属于物理处理法。生物处理法,经过微生物代谢作用,使废水中呈溶液、胶体和微细悬浮状态有机污染物,转化为稳定、无害物质废水处理法。依据作用微生物不一样,生物处理法又可分为需氧生物处理和厌氧生物处理两种类型。废水生物处理广泛使用是需氧生物处理法,按传统,需氧生物处理法又分为活性污泥法和生物膜法两类。活性污泥法本身就是一个处理单元,它有多个运行方法。属于生物膜法处理设备有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池和最近开展起来生物流化床等。生物氧化塘法又称自然生物处理法。厌氧生物处理法,又名生物复原处理法,关键用于处理高浓度有机废水和污泥。使用处理设备关键为消化池。化学处理法,经过化学反响和传质作用来别离、去除废水中呈溶解、胶体状态污染物或将其转化为无害物质废水处理法。在化学处理法中,以投加药剂产生化学反响为根底处理单元是:混凝、中和、氧化复原等;而以传质作用为根底处理单元那么有:萃取、汽提、吹脱、吸附、离子交换和电渗析和反渗透等。后两种处理单元又合称为膜别离技术。其中利用传质作用处理单元既含有化学作用,又有和之相关物理作用,所以也可从化学处理法中分出来,成为另一类处理方法,称为物理化学法。[27]此项合成工艺为密闭循环操作,仅有冷却水产生,不污染环境,应直接排放至下水道,不予考虑。33.1.3废渣处理废渣源于固体废物。固体废物是指生产和生活活动中丢弃固体或半固体态物质。生产活动中产生固体废物俗称废渣,生活中产生固体废物那么称为垃圾。为了便于管理,国际上将容器盛装含有危险性废液、废弃,从法律角度定为固体废物,划入固体废物管理范围。化学工业固体废弃物特点:产生和排放量大、危险废物种类多,有毒有害物质含量高、轻易对大气,水域和土壤产生污染。现在对化工废渣处理方法关键有卫生填埋法、燃烧法、热解法、微生物分解法、转化利使用方法五种。但伴随有害化工废渣增加和环境保护要求提升,多种处理方法均需作必需技术预处理。卫生填埋技术俗称卫生填埋法或平安填埋法。该法减量化、无害化处理中最经济方法。处理性质能够是永久性最终处理,也能够是短暂性临时处理。燃烧技术,燃烧是高温分解和深度氧化过程,目标在于使可燃固体废物氧化分解,借以减容、去毒并回收能源及副产品。热解技术,固体废物热解是利用有机物热不稳定性,在无氧或缺氧条件下受热分解过程。微生物分解技术,利用微生物分解作用处理固体废物技术,应用最广泛是堆积化。堆积化是指依靠自然界广泛分布细菌、放线菌和真菌等微生物,人为促进可生物降解有机物向稳定腐殖质生化微生物学过程,其产品称为堆肥。转化利用技术,即利用化工新工艺、新方法把废渣转化为新有用产品。[27]此工序中无固体废渣排出,故不予考虑。3.2平安生产因为化工生产特点决定了它含有很大危险性。据统计,在工业企业发生事故中,化工企业占三分之一。伴随生产技术开展和生产规模大型化,平安生产已成为社会十分问题。因为一旦发生火灾和事故,不仅造成生产停止,造成生产链中止,使生产力下降,而且还会造身伤亡,产生无法估量损失和难以挽回影响。化工生产中事故关键是中毒、火灾和[27]。13.2.1关键原料性质柠檬酸,白色结晶粉末,无臭,熔点为153℃,加热到175℃会分解,对水(水密度为1)相对密度为1.6650,能溶于水,乙醇、丙醇,不溶于乙醚、苯、微溶于氯仿水溶液,显酸性。柠檬酸是一个三羧酸类化合物,并所以而和其它羧酸有相同物理和化学性质。加热至175℃时它会分解产生二氧化碳和水,剩下局部白色晶体。柠檬酸是一个较强有机酸,有3个H+能够电离;加热能够分解成多个产物,和酸、碱、甘油等发生反响。[3]正丁醇,无色透明液体,含有特殊气味,熔点为-88.9℃,沸点为117.25℃,对水(水密度为1)相对密度为0.08,折射率为1.3993,闪点:35℃(闭口),40℃(开口),自燃点365℃,微溶于水,溶于乙醇、醚多数有机溶剂。它属于低毒性物质,空气中最高许可浓度100mL/m3。正丁醇爆炸极限为1.45-11.25(体积)。[3]对甲苯磺酸,白色针状或粉末状结晶,沸点140℃(2.67kPa),熔点103℃~105℃,密度1.07,折射率1.3825-1.3845,闪点41℃,易溶于水、醇和醚,极易潮解,易使棉织物、木材、纸张等碳水化合物脱水而碳化,难溶于苯、甲苯和二甲苯等苯系溶剂。碱熔时生成对甲酚,广泛用于合成医药、农药、聚合反响稳定剂及有机合成(酯类等)催化剂。也用作医药、涂料中间体和树脂固化剂。[3]对于柠檬酸三丁酯生产过程中包含到原料、介质种类、危险类别、分布情况经行辨识和分析,结果见下表所表示:表3-1柠檬酸三丁酯生产中包含关键危险物料种类及分布情况序号物料名称关键分布场所火灾危性化学品分类危害特征备注1柠檬酸反响釜戊类酸性腐蚀无害原料2正丁醇反响釜、蒸馏釜已类易燃品微毒原料3柠檬酸三丁酯全部釜乙类可燃品可燃最终产品4对甲苯磺酸反响釜、蒸馏釜乙类易燃品酸性腐蚀辅助原料5水全部釜戊类不燃液体无害辅助原料23.2.2防毒和防尘生产装置防毒技术方法:(1)以、低毒物料或工艺替换有毒高毒物料或工艺;(2)生产装置密闭化、管道化和机械化即装置密封、密闭投料和出料、转动轴密封和加强设备维护管理;(3)通风排毒:通风就是使车间空气中毒物浓度不超出guo家卫生标准一个关键防毒方法,分局部通风和全方面通风两种;(4)有毒气体净化回收:净化回收即把排出来有毒气体加以净化处理或回收利用;(5)隔离操作和自动化控制常见方法就是使这种生产设备单独在隔离室内用通风方法使隔离室处于负压状态,严格杜绝毒物外溢。个人防护方法,个人防护方法就其作用分为皮肤防护和呼吸防护两个方面(1)皮肤防护:皮肤防护常采取穿防护服,戴手套、帽子、穿鞋套等防护用具;(2)呼吸防护:呼吸防护器官防毒面具通常分为过滤式和隔离室两大类。防尘技术方法:对粉尘较多岗位尽可能采取机械化和自动化操作尽可能降低工人直接接触尘源、采取无害材料替换有害材料、采取湿法作业预防粉尘飞扬、真空清扫、加强个人防护。而且还要加强除尘,即采取一定方法将工作场生粉尘排放到空中或送到除尘设备中。[27]该工艺中使用产品均为或低毒物质,但还是要才取一定防护方法,加强对工人保护。3.2.33防火和防爆生产、储运等过程中假设设备设计不合理、操作不妥或管理不善,全部可能引发火灾甚至,给大家生命财产带来损失。所以,化工生产中防火、防爆是很关键。柠檬酸正三丁酯装置厂房生产类别均为乙类,耐火等级为二级。防火放爆根底方法:车间内明示严禁烟火警示牌。消防采取消防专用给水制,在车间最高处建立专用消防水池,在各分划区域设置消防栓,同时车间内部设置专用消防设备和消防器材(滑石粉、灭火器)。丁醇等物质严禁用水灭火。所以,柠檬酸酯企业除按常规设置消防水系统外,还应针对各自特点设置干粉、泡沫、二氧化碳等消防灭火系统,同时配置干砂、干砂桶等。[27]反响釜、蒸馏釜上均降膜吸收冷凝器,以预防正丁醇和对甲苯磺酸挥发扩散。3.2.44相关平安方法(1)提升生产过程密闭化和自动化水平应针对生产工艺过程特点,努力采取DCS和PLC控制系统,设计可靠监测仪器,仪表,设置仪表控制室,自动检测和调整流量、温度、压力、料位等参数,配置必需自动和自动联锁系统、紧急停车系统,实现配料、卸料、转运等步骤密闭化、机械化和自动化操作,减轻职员劳动强度,降低职员和危险有害物质接触。[27](2)严格平安管理结合企业实际情况,建立健全平安管理机构,配置专职平安管理人员,完善平安 管理制度 档案管理制度下载食品安全管理制度下载三类维修管理制度下载财务管理制度免费下载安全设施管理制度下载 和操作规程,认真实施平安责任制。依据不一样物料特点,采取不一样储存方法。对剧毒化学品,要实施双人收发、双人双锁保管 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 。对特种设备和特种作业人员,要分别建立台帐和档案,指派专员进行管理,确保特种设备平安运行。[27]44开展前景(一)全球增塑剂行业开展趋势现在增塑剂生产趋势向大型化、连续化、微机控制化开展,单套生产能力已经达成10万吨/年以上。多品种系列化生产含有适应市场能力强、生产灵活性大特点,以满足不一样塑料制品对特殊成效增塑剂品种需求。在工艺方面,现在国外已废除了无催化剂工艺,只采取酸性和非酸性两大催化剂体系。在产品方面,传统、廉价、平安风险大产品正在被新型、平安但相对较高品种所替换。欧洲增塑剂和中间体委员会提供统计显示,DOP市场份额从1992年42%已经下降到现在10%不到;邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)和邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP)用量总和却由35%上升到60%以上。新型环境保护增塑剂产品中,最引人注目标是德国巴斯夫企业20XX年出HexamollDINCH非邻苯二甲酸酯增塑剂,该产品取得了欧洲食品平安署(EFSA)肯定,符合20XX/72/EC条款中第四条修正案所要求食品接触材料添加剂及单体标准,自上市以来产品市场表现良好,20XX年6月巴斯夫完成其在德国路德维希港这一增塑剂装置扩能,产能从2.5万吨扩增至10万吨,以满足市场不停增加需求。从全球增塑剂市场消费趋势看,现在国际增塑剂市场重心正出现转移,亚太地域正在成为增塑剂需求中心。造成全球增塑剂市场消费格局出现这一改变关键原因是:世界增塑剂业新经营模式逐步形成,如OEM经营模式、转包贸易等,尤其是互联网应用,更为其提供了良好实施环境。(二)中国增塑剂行业开展概况(1)中国增塑剂行业总表现实状况中国增塑剂行业经过几十年开展,已经形成一定规模,现在是亚洲增塑剂生产和消费最大国家,20XX年产能为200万吨,产量为120万吨,表观消费量为160万吨,市场年消费增加率在10%以上,估计20XX年中国增塑剂需求量将达成200万吨,2020年将达成365万吨。现在中国增塑剂需求集中在江、浙、闽、粤地域,关键消费领域是PVC人造革、电缆料、收缩膜和压延膜、PVC地板墙壁纸和管材等。中国现有增塑剂生产企业130多家,总年产能力已超出100万吨,其中万吨级装置有16套,根底是千吨级规模,能够生产近100个品种。增塑剂产品产量、品级率多年来全部有大幅度提升,但能够正常生产企业只有40家,年产量67.2万吨,无法满足中国每十二个月115万吨消费量市场需求,每十二个月全部需大量进口,关键进...模板,内容仅供参考
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