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设计说明书模板

北京化工大学化学工程学院

设计说明书

题目：

学生：

班级：

学号：

指导教师：

2013年月

1.工艺设计基础

1.1设计任务

1.2原辅材料性质及技术规格

1.3产品的性质及技术规格

1.4危险性物料的主要物性

1.5原辅材料的消耗定额

2.工艺说明

2.1生产方法、工艺技术路线及工艺特点

2.1.1生产方法

2.1.2工艺技术路线的确定

2.2生产流程简述

3.工艺计算与主要设备选型

3.1物料衡算

3.1.1计算的基准数据

3.1.2计算基准

3.1.3各单元物料衡算

3.2热量衡算

3.2.1计算的基准数据

3.2.2物料衡算

3.3聚合釜的计算及选型

4聚合工段的操作控制

5.附图：

带控制点的工艺流程图（PID）

设计说明书版式要求

1.目录格式中，一级标题采用黑体字，其余级别标题用宋体字，字号均为小四。

2.设计说明书正文约20页。

3.全文字体规定：

中文采用宋体；英文采用TimesNewRoman。

4.正文采用小四号字，固定行距20磅。

5.参考文献内容字体采用5号字。

6.正文中一级标题（章）采用小三号字，加黑，居中；逢一级标题（章）更换起始页。

7.其余级别标题采用小四号字，加黑。

8.标题之间、标题与正文之间空一行。

9.标题数字排序：

一级：

1、2、3…；

二级：

1.1、1.2…；

三级：

1.1.1、1.1.2…；

四级：

（1）、

（2）、（3）…；

五级：

①、②、③…。

10.图题目和表题目采用小四号字，居中，加黑。

11.表采用三线表格式；表格尽量不要跨页，如必须跨页设置表格时，后续页表格必须带表头，并标注续表说明，例如“（续表1－2）”。

12.页面设置为：

A4纸型，纵向、单面打印：

上2cm，下2cm，左2.5cm，右1.5cm，装订线0.5cm，选择“不对称页边距”，页眉1.2cm，页脚1.5cm。

13.页脚设置为：

插入页码，居中。

1．工艺设计基础

1.1设计任务

（包含由指导教师给出的设计任务书外，还应有一些简要的文献综述如意义、当前趋势等。

）

1.2原辅材料性质及技术规格

（一般应按不同物料分别列出物性、组成、单位、指标、分析方法和（或）标准号等；可自行列表，也可参考指导书附件中附录A表1格式填写。

）

1.3产品性质及技术规格

（一般应按不同物料分别列出物性、组成、单位、指标、分析方法和（或）标准号等；可自行列表，也可参考指导书附件中附录A表1格式填写。

）

1.4危险性物料的主要物性

（危险性物料主要指有毒有害、易燃易爆的物质。

它们的存在决定了车间（装置）区域或厂房防火、防爆等级；操作环境按照国家职业卫生标准而需要采取隔离、置换（空气）等措施。

具体可按指导书附录A表2格式填写。

）

1.5原材料的消耗定额

（应分别列出物料名称、规格、单位、数量（按每吨产品、每小时、每年的消耗量或产量列出），对于使用过程中逐渐消耗的溶剂或效能逐渐降低的催化剂、吸附剂和中和剂等，如进行定期补充，则需注明补充间隔时间和补充量，并折成每吨产品的消耗量；对于初次充填的或定期更换的催化剂、溶剂或干燥剂等，必须注明一次填充量和更换的间隔时间，并折成每吨产品的消耗量。

原材料消耗定额及消耗量可按指导书附录A表3填写。

）

2.工艺说明

2.1生产方法、工艺技术路线及工艺特点

2.1.1生产方法

（介绍啶虫脒的基本生产方法和本设计采用的生产方法或流程）

2.1.2工艺技术路线的确定

（说明啶虫脒生产工艺所采用工艺技术路线及其依据；通过反应机理、工艺、设备、操作和安全等方面说明装置的工艺特点。

）

2.2生产流程说明

（叙述物料通过工艺设备的顺序和生成物的去向；说明主要操作技术条件，如温度、压力及流量配比等；如系间歇操作，则需说明一次操作加料量和时间周期；连续操作或间歇操作时需说明工艺设备常用、备用工作情况；说明副产品的回收、利用和三废处理方案。

）

3．工艺计算及主要设备设计

（凡例）

3.1.物料衡算

3.1.1计算的基础数据

物料衡算所需相关数据详见表3-1至3-10

（1）聚合釜工艺参数

1聚合釜进料参数

表3-1聚合釜进料参数一览表

项目

指标

丁油浓度

13.5g/100ml；温度：

≤40℃

镍/丁（摩尔比）

2.0×10-5

三异丁基铝/丁（摩尔比）

1.0×10-4

三氟化硼乙醚络合物/丁（摩尔比）

2.0×10-4

铝/硼（摩尔比）

＞0.25

铝/镍（摩尔比）

3-8

2聚合釜操作参数

表3-2聚合釜操作参数一览表

项目

指标

聚合系统压力

＜0.45MPa

聚合温度

94℃

聚合时间

4h

3原辅材料规格

表3-3聚合釜原辅材料规格一览表

项目

指标

丁二烯

纯度：

99%，其余按丁烯计；

溶剂油

组成

2.1%，

57.8%，

40.1%

环烷酸镍

纯度：

7.5%

三异丁基铝

活性铝含量：

50%

三氟化硼乙醚络合物

BF3含量：

46%

（2）终止釜工艺参数

1终止釜进料参数

表3-4终止釜进料参数一览表

项目

指标

胶液

组成同聚合釜出料

醇/三异丁基铝（摩尔比）

6

防老剂/丁（质量比）

0.0079

2终止釜操作参数（略）

3终止釜原辅材料规格

表3-5终止釜原辅材料规格一览表

项目

指标

乙醇

纯度：

95%，其余按水计

防老剂/溶剂油（质量比）

0.179；防老剂溶液

防老剂溶液浓度

117g/l

（3）凝聚釜工艺参数

1凝聚釜进料参数

表3-6凝聚釜进料参数规格一览表

项目

指标

胶液

组成同终止釜出料

水/胶液（体积比）

7.5

水蒸汽/聚丁二烯（质量比）

5

2凝聚釜操作参数

表3-7凝聚釜操作参数一览表

项目

指标

循环水进料温度

90℃

凝聚温度

95℃

凝聚压力

0.2MPa（表压）

胶液进料温度

20℃

3凝聚釜原辅材料规格

表3-8凝聚釜原辅材料规格一览表

项目

指标

水蒸汽

0.9MPa（表压）

（4）相关设计参数

表3-9物料衡算相关设计参数

项目

指标

丁二烯总转化率

85%

丁二烯单耗

1.045t/t-p

全装置总收率

95.3%；（以1.045吨的100%丁二烯为基准计算收率和损耗）

全装置总损耗

4.7%，其中：

1.聚合挂胶损失：

1%

2.聚合、凝聚的丁二烯机械泄露损失：

0.5%

3.凝聚、振动的渣末损失：

0.5%

4.油水分离器水相丁二烯溶解损失：

2%

5.包装过程中不合格品及落地损失：

0.7%

胶粒含水量

0.6（凝聚所得胶粒中的水/胶粒，质量比）

胶粒含油量

0.005（凝聚所得胶粒中的溶剂油/胶粒，质量比）

聚合釜容积

12m3

年产量

11000t

年操作时间

8000h

（5）所需物性数据

表3-10物料衡算所需物性数据

物性

数据

丁烯的密度

596kg/m3

丁二烯的密度

628kg/m3

溶剂油密度

660kg/m3

溶剂油（以正己烷计）

在95℃时的汽化热

316.522kJ/kg

20-95℃的平均比热

2.428kJ/kg·℃

沸点

86℃

丁二烯

在95℃时的汽化热

131.844kJ/kg

20-95℃的平均比热

2.554kJ/kg·℃

丁烯（以正丁烯计）

在95℃时的汽化热

254.139kJ/kg

20-95℃的平均比热

2.679kJ/kg·℃

0.9MPa（表压）水蒸汽焓△H汽

2781.71kJ/kg

95℃饱和水焓△H水

397.75kJ/kg

3.1.2计算基准

由于生产采用连续式溶液聚合法，因此计算过程以kg/h为基准。

3.1.3各单元的物料衡算

（1）聚合釜总物料衡算

聚合釜物料衡算图如图所示：

1丁二烯系统

根据设计任务书，年产顺丁橡胶11000t，年操作时间8000h，可知

每小时顺丁橡胶产量：

根据丁二烯单耗可知所需纯丁二烯质量流量为：

扣除机械损失以及溶解损失，应有聚丁二烯：

根据总转化率85%可知应需纯丁二烯质量流量为

本工艺采用中国石化上海石油化工股份有限公司生产的工业用丁二烯（优级品，执行企业标准Q/SH012.01.13-1999）质量分数为99.3%，其余按正丁烯计算，可知，所需原料丁二烯为：

随原料夹带的正丁烯为：

根据上述计算结果，总结于下表中

表3-11进料丁二烯用量

组分

质量分数%

kg/h

t/a

m3/h

丁二烯

99.3

1648.180

13185.44

2.658

正丁烯

0.7

11.619

92.952

0.0195

合计

100

1659.799

13278.392

2.6775

2溶剂油系统

已知丁二烯质量流量为1659.799kg/h，体积流量2.6775m3/h，丁油浓度为13.5g/100ml，即为135kg/m3，溶剂油密度660kg/m3，因而可得所需溶剂油质量：

3引发剂系统

引发剂采用镍催化剂体系，成分为环烷酸镍—三异丁基铝—三氟化硼乙醚络合物，主要计算公式为：

a）环烷酸镍（主引发剂）

已知镍/丁（摩尔比）为

，

，纯度为7.5%，可知

环烷酸镍质量流量：

镍组分摩尔流量：

b）三异丁基铝（助引发剂，Al（i-C4H9）3）

已知三异丁基铝/丁（摩尔比）为

，

，活性铝含量50%

三异丁基铝质量流量：

摩尔流量：

c）三氟化硼乙醚络合物（第三组分，BF3O（C2H5）2）

已知三氟化硼乙醚络合物/丁（摩尔比）为

，

，BF3含量为46%，可知：

三氟化硼乙醚络合物质量流量：

摩尔流量：

根据上述结果可知

，

，而由文献可知，当Al/Ni=3~8，Al/B=0.3~0.7（均为摩尔比），催化剂活性最高，因此可知此配方满足工艺要求。

4聚丁二烯系统

由总转化率85%可知生成的聚丁二烯为：

由于存在挂胶损失，损失量为：

去终止釜的聚丁二烯为：

未反应的丁二烯质量流量：

根据上述结果可得聚合釜总物料衡算，列于表3-12

表3-12聚合釜总物料衡算表

序号

组分

kg/h

t/a

w%（质量分数）

进料

1

丁二烯

1648.180

13185.440

20.575

2

丁烯

11.619

92.952

0.145

3

溶剂油

6347.191

50777.528

79.235

4

环烷酸镍

0.478

3.824

0.006

5

三异丁基铝

1.209

9.672

0.015

6

三氟化硼乙醚络合物

1.884

15.072

0.024

7

合计

8010.561

64084.488

100

出料

1

去终止釜聚丁二烯

1386.584

11092.672

17.309

2

未反应的丁二烯

247.227

1977.816

3.086

3

丁烯

11.619

92.952

0.145

4

挂胶损失

14.369

114.952

0.179

5

溶剂油

6347.191

50777.528

79.235

6

三种