项目任务书(II)
项目任务书(II) 项目组号02 项目名称:换热器选型与维护 专业:化学工程与工艺 班级:11化工本(1)班 项目总经理:姚方 项目经理:徐中炎 项目组成员:吴致乐 目录 一、生产任务3 二、流程叙述3 (1) 气化3 (2) 脱氢缩合4 (3) 闪蒸4 (4) 萃取精馅4 三、设备一览表5 四、操作指标6 (1) 温度仪表6 (2) 压力仪表6 (3) 流量仪表6 五、相关计算6 六、开停车程序10 1、开车前的准备10 2、开车程序11 3、停车程序11 七、不正常现象发生的原因及处理方法11 八、操作注意事项13 一、生产任务 本项目拟定产量为1万吨/年的乙酸乙酯以满足行业日益增长对 绿色溶剂及原料的需求。 将常温的乙醇先用泵加压至反应压力(0.8MPa),然后进入换热 器进行加热至240°C的蒸汽,通入反应釜在Cu-Zn-Zr-Al-0多功能催 化剂的催化下反应,经过多次萃取精馅得到较为纯净的乙酸乙酯。 乙酸乙酯作为工业溶剂,用于涂料、粘合剂、油毡着色剂等产品 中;作为粘合剂,用于印刷油墨、人造珍珠的生产;作为提取剂,用 于医药等产品的生产;作为香料原料,用于菠萝、香蕉、草莓等水果 香精和威士忌、奶油等香料的主要原料。用作溶剂,及用于燃料和一 些医药中间体的合成。是食用香精中用量较大的合成香料之一,大量 用于调配香蕉、梨、桃、菠萝等香型食用香精。是工业上使用的低毒 性溶剂。还可作为清洗剂和天然香料的萃取剂,也是制药工业和有机 合成的重要原料。 二、流程叙述 (1)气化 选用95%的乙醇,用泵加压至反应压力(0.8MPa)之后,加热 气化成蒸汽,并继续加热至反应温度(240°O o (2)脱氢缩合 过热乙醇蒸汽进入列管式固定反应器,乙醇在Cu-Zn-Zr-Al-0多 功能催化剂表面完成脱氢生成乙醛,再与乙醛缩合生成乙酸乙酯两步 反应,并有乙醛、丙酮、丁酮等副反应产生。为了便于分离产品,经 查阅相关文献后,选择240°C作为反映温度,单程转化率为50%。大 量的能基化合物加氢还原成醇类,降低了丙酮、丁酮等产物对产品质 量的影响,并且减少了乙醛这个产量极大的副产物,有利于分离的进 行。 (3)闪蒸 将反应工段出来的混合气换热冷凝,并换热至过冷状态后,利用 剩余的压力进行闪蒸,将氢气分离出去,但由于氢气量较大和乙酸乙 酯的挥发性较强等原因,一部分乙酸乙酯以及乙醇和水会进入气相。 液相直接转入精馅工段。 (4)萃取精馋 通过闪蒸,得到了含乙酸乙酯、乙醇、水的混合体系,该三元混 合体系有四种可能的共沸物,这是所有乙酸乙酯合成方法中都会碰到 一个分离难题。经查阅相关文献,采用丙三醇作为萃取剂的萃取精馅 进行产品的精制。精f留序列如下: a进入主萃取精馅塔,目的是得到符合标准的乙酸乙酯,在近塔 顶位置加入萃取剂丙三醇,在精馅塔塔顶可以得到99%的高纯度乙 酸乙酯,塔釜中得到的是乙酸乙酯、乙醇、水以及丙三醇的混合物。 b进入副萃取精馅塔,目的是除去辅助精馅塔塔顶产物中的水, 同样在近塔顶位置加入萃取剂丙三醇,在塔顶得到提浓后的乙酸乙 酯、乙醇、水混合物,塔底是丙三醇与水的混合物。 三、设备一览表 名称 规格 数量 备注 原料储罐 15000X12000 3 换热器 FB325IV-2.5-6.4 1 加热 闪蒸罐 ①2000X4000 1 精馅塔 ①2000X36000 2 乙酸乙酯储罐 15000X12000 1 成品 副产品储罐 15000X12000 1 氢气储罐 ①6000X7500 1 机泵 SK-0.8 4 不锈钢管 ① 25X2.5 若干 输送乙醇(气态) 钢衬聚丙烯管 4100X3 若干 输送乙醇(液态) 90玄准弯头 DN15-600 20 电磁流量计 GY-LDE 1台 高温压力表 WSS WSSX 1台 手动防腐蚀衬氟 闸阀 SDZF-CD10 5 四、操作指标 (1) 温度仪表 集中检测采用钳热电阻或热电偶:t<300°C选用钳热电阻PtlOO, t~3OO°C,选用热电偶K、So 保护套只要采用lCrl8Ni9Ti;防爆区域内的仪表,选用相应等级 的防爆仪表,就地显示主要采用方向型双金属温度计,保护套管主要 采用 lCrl8Ni9Ti。 (2) 压力仪表 集中监测采用智能型3051压力变送器或差压变送器,有的地方 选用远传压力变送器,测量膜片采用不锈钢、蒙乃尔合金。 就地显示仪表采用一般压力表、不锈钢压力表,对于有腐蚀、易 堵的地方,采用隔膜式压力表。 (3) 流量仪表 集中监测的流量采用标准孔板配3051差压变送器,有腐蚀的地方或煤黑水等介质,将 采用电池流量计,就地流量测量,采用双波管压差计,转子流量计,主要材质采用不锈钢或 PTFE.o 五、相关计算 A计算定性温度、确定物理常数 物性表 项目 管程 壳程 物理常数(在定性温 度) p2=745kg/m3 p2=0.42X10 3Pa« S Cp2=4019.52J/(kg ・ k) 』2=0.163w/(m • k) pi=1081.168kg/m3 pi=0.17X103Pa- S Cpi=269.079J/(kg ・ k) 』2=0.12w/(m • k) 表中物料的物性数据通过从AspenHTFS中得到: 热负荷Q=144.192kw从Aspen流程模拟结果中得到。 B初设总传热系数 ko=2OOw/ (m2 , °C ) C计算对数平均温差 热流体 240~204°C 冷流体 25~5°C 215-205 in215 =209.96 205 (1)计算所需传热面积A,确定换热器参数 , Q 144.192x1000 o ”,, A= —-— ==3,434m- KATm 200 x209.96 参考化工原理确定换热器的参数 do=O.O25m;管内径 1=0.02m 管子为正方形排列,管长1=3.0m,管程数N=4,管数Nt=28, A=6.4m2 公称直径DN=325mm (2)对总传热系数进行校核 1、计算传热膜系数 1740.57x4 对于管程: =JN =二——=791889kg/(哥 h 1 [加 0.25x3.14x0.020 i? %= —x0.36x58383.1°% 0 0.027 2、计算总传热系数k 7?s. =0.00015/m2-°C/w 7?n, =0.00015/m2-°C/w x28 n 0山 791889x0.02r Re. = —== 10474.7 10.42 xl0-3x 3600 =4019-52 X 0.42 X10-=1036 0.163 4 2n i n % =0.023—1^°8心°4 =0.023x —(1O474.