毕业论文年产1万吨十二烷基苯磺酸钠车间so3合成工段初步设计.doc
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毕业论文年产1万吨十二烷基苯磺酸钠车间so3合成工段初步设计.doc
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齐齐哈尔大学毕业设计
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;
Abstract
Thedesignisaboutapreliminarydesignsectionofanannualoutputof10,000tonstwelvealkylbenzenesulfonateSO3synthesisworkshop.Sulfurtrioxideisanimportantchemicalrawmaterial,widelyused.Sulfonationofthedesignispartoftheproduction,focusingontheSO3conversiontower,SO3coolertocarryoutapreliminarydesignandcarriedoutarounditssimplematerialbalanceandheatbalance,andequipmentselection.Finally,inaccordancewithdesignrequirementsbasedonthedesignissues,siteselection,designandproduction-scalesystem,rawmaterialsandproductspecifications,processtodetermineroutes,auxiliaryequipmentselection,floorautomation,productionsafety,environmentalprotection,wastedisposal,powersupply,watersupplyandothersupportingfacilitiessuchasthedesign.TheultimateprocessmapwasCompleted,shop-pingfacadeandthemainequipmentlayoutweredrawingassembly.
Keywords:
Sulfur;SO3;worksection;PreliminaryDesign;
目录
摘要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
第1章总论 1
1.1概述 1
1.1.1选题的意义及作用 1
1.1.2国内外研究现状及发展前景 1
1.2设计依据 2
1.3厂址选择 2
1.3.1厂址选择的原则 2
1.3.2方案比较 2
1.4设计规模和生产制度 3
1.4.1设计规模 3
1.4.2生产制度 3
1.5综合经济分析 3
1.5.1原料特点 4
1.5.2原料规格 4
1.5.3原料贮存、运输及安全性资料 4
1.5.4产品规格 4
1.6综合经济技术指标 4
第2章工艺计算与设计 5
2.1SO3合成反应的原理及特点 6
2.2工艺路线的选择 7
2.3工艺流程概述 7
2.4工艺流程示意图 8
2.5物料衡算 8
2.5.1物料衡算的意义和作用 8
2.5.2物料衡算 9
2.6热量衡算 9
2.6.1热量衡算的意义 10
2.6.2热量衡算的步骤 14
第3章设备选型 18
3.1选型原则 18
3.2关键设备选择 18
第4章设备一览表 25
第5章车间设备布置设计 25
5.1车间设备的布置原则 25
5.2设计要求 25
5.3车间设备平面布置的原则 26
5.4车间设备立面图布置原则 26
第6章自动控制 27
6.1主要的控制原理 27
6.2自控水平与控制点 27
第7章安全及环境保护 28
7.1三废产生情况 28
7.2三废处理情况 28
第8章公用工程 29
8.1供水及排水工程设计 29
8.1.1生产、生活给排水设计 29
8.1.2消防水系统 29
8.1.3节水措施 29
8.2供电 30
8.2.1照明供电 30
8.2.2照明控制方式 30
8.3通风 31
8.4供暖 31
结束语 32
参考文献 33
结束语 34
35
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300—450℃。
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,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,作到安全可靠。
以下是厂址选择的基本原则[5]:
①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。
②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。
③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。
④应尽可能接近水源地,并便于污水的排放和处理。
⑤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
37.4℃
4
极端最低气温
-40℃
5
6
年平均气压
年平均相对湿度
0.098Mpa
63.1%
7
8
年平均降雨量
雷暴日
440mm
32.5天/年
9
10
最大积雪深度
基本雪压
60mm
0.30kN/m2
11
最大冻土深度
186m
12
13
全年主导风向
平均风速
西北风
3.8m/s
1.3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
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