【年產(chǎn)10萬噸甘油法生產(chǎn)環(huán)氧氯丙烷工藝流程設(shè)計7400字（論文）】

1年產(chǎn)10萬噸甘油法生產(chǎn)環(huán)氧氯丙烷工藝流程設(shè)計目錄TOC\o"1-3"\h\u14594摘要 II20202引言 2311591甘油法制環(huán)氧氯丙烷的基本論述 3186761.1環(huán)氧氯丙烷的用途 3278381.2環(huán)氧氯丙烷的理化性質(zhì) 429601.3環(huán)氧氯丙烷的制備 452411.3.1丙烯高溫氯化法 4322101.3.2醋酸丙烯酯法 5227841.3.3甘油法 6223931.4甘油法制環(huán)氧氯丙烷 7273792工藝計算 917912.1物料衡算 9260752.1.1氯化反應(yīng)器 10197062.1.2精餾塔 11303273熱量衡算 12244813.2反應(yīng)器熱量衡算 13114423.3精餾塔熱量衡算 14162524設(shè)備選型 1577064.1泵的選型 15282884.2換熱器的選型 16258524.2.1換熱器的選型要求 1613244.3精餾塔的選型 17510658結(jié)論 1915709附錄 203653參考文獻(xiàn) 20摘要:環(huán)氧氯丙烷在化學(xué)工程、醫(yī)學(xué)與藥品制備以及輕工業(yè)等化學(xué)生產(chǎn)領(lǐng)域具有很重要的作用，是一種很重要的化工原料。本設(shè)計是根據(jù)環(huán)氧氯丙烷在工業(yè)方面的多種需求，通過比較幾種生產(chǎn)環(huán)氧氯丙烷的主要方法，再根據(jù)環(huán)氧氯丙烷合成的基本原理、工藝流程、設(shè)備、影響因素等等設(shè)計的。采用甘油法的生產(chǎn)工藝方法，通過結(jié)合熱力及物料衡算等計算步驟，確定設(shè)計所用的設(shè)備的型號，并借助化工制圖CAD繪圖軟件繪制出本設(shè)計的工藝流程圖，零部件圖及裝配圖，所選工藝流程和設(shè)備符合生產(chǎn)要求。關(guān)鍵詞：環(huán)氧氯丙烷；甘油法；設(shè)計引言目前我國生產(chǎn)環(huán)氧氯丙烷最主要的工藝為丙烯高溫氯化法，這種生產(chǎn)工藝在整個市場中的比例占到了74%，甘油法生產(chǎn)工藝占到了20%，而醋酸丙烯脂法生產(chǎn)工藝所占比例僅占6%。其中甘油法不但擁有能耗低，副產(chǎn)物少，生產(chǎn)成本相對較低的優(yōu)勢，而且甘油原料在市場中又存在含量高、價格低、雜質(zhì)少等多種優(yōu)勢，因此在未來生產(chǎn)中具有很大的潛力。又因為甘油法在未來許多新建的項目中占比達(dá)到了70%，所以在未來幾年甘油法生產(chǎn)工藝將會成為生產(chǎn)環(huán)氧氯丙烷最主要工藝。用于合成甘油是環(huán)氧氯丙烷的一種主要用途，在化工生產(chǎn)領(lǐng)域具有重大的意義。其他用途包括合成聚合材料，這種用途在材料行業(yè)被廣泛使用，也在汽車行業(yè)和航空航天工業(yè)中具有很大的潛力，環(huán)氧氯丙烷在制造其他化工產(chǎn)品及其它衍生物中也扮演了很重要的角色。環(huán)氧氯丙烷在最近幾年由于綜合性能優(yōu)秀，發(fā)展速度十分迅速，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、國防、制造業(yè)等許多領(lǐng)域，并且在目前發(fā)展很迅速的建筑業(yè)也有著強大的發(fā)展需求，因此環(huán)氧氯丙烷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景十分廣闊。當(dāng)能夠有效解決原料和能源問題的時候，環(huán)氧氯丙烷產(chǎn)業(yè)將會有巨大的發(fā)展機會，屆時環(huán)氧氯丙烷無論是產(chǎn)量還是市場占比都會大大提高，環(huán)氧氯丙烷在不久的將來會有廣闊的發(fā)展前景。1甘油法制環(huán)氧氯丙烷的基本論述1.1環(huán)氧氯丙烷的用途制造合成樹脂、環(huán)氧氯丙烷橡膠、聚合物是環(huán)氧氯丙烷的主要用途，也是生產(chǎn)甘油及其其他物質(zhì)的重要原料，還是重要的基礎(chǔ)材料和中間物質(zhì)，還是氯堿產(chǎn)品的主要原材料[1]。其主要用途包括以下幾方面:

(1)用于制造甘油在上個世紀(jì)末，因為那時的原油價格不是太昂貴，導(dǎo)致以此為原料生產(chǎn)的環(huán)氧氯丙烷被利用有效方法制得的合成甘油產(chǎn)量增多，從而大量應(yīng)用于醇酸樹脂、日用品等工業(yè)，但隨著之后工業(yè)的發(fā)展，技術(shù)的改進(jìn)造成大量的廉價甘油的出現(xiàn)而使得本工藝失去優(yōu)勢被市場淘汰[5]。

(2)應(yīng)用于聚合材料

在環(huán)氧樹脂的合成中，以環(huán)氧氯丙烷為反應(yīng)物得到的環(huán)氧樹脂具有難收縮、極易粘合、高穩(wěn)定、耐腐蝕、導(dǎo)電性好以及耐沖擊等優(yōu)點，從而在材料行業(yè)中被廣泛應(yīng)用。在合成橡膠的生產(chǎn)中，合成橡膠因為含有抗老化、熱穩(wěn)定性強、封閉性高、耐燃以及難與臭氧發(fā)生反應(yīng)等性能[1]。因此，在重工業(yè)中，在密封材料以及管道方面不斷得到重視與應(yīng)用。在其他方面環(huán)氧氯丙烷通過縮合反應(yīng)得到的聚合物，被大量應(yīng)用于粘結(jié)劑。

(3)其他衍生物及用途

除了在以上方面有多種用途，環(huán)氧氯丙烷還在炸藥、絕緣材料、復(fù)合材料、表面活性物質(zhì)、農(nóng)業(yè)、制藥業(yè)、粘合劑、合成樹脂、穩(wěn)定劑等多種方面也有很多的作用，是一種非常重要的化工原材料[12]。1.2環(huán)氧氯丙烷的理化性質(zhì)表1-1環(huán)氧氯丙烷的相關(guān)性質(zhì)性質(zhì)數(shù)據(jù)分子量92.85沸點/℃116.11熔點/℃-25.6閃點/℃40.6臨界壓力/MPa5.63臨界溫度/K593.3飽和蒸氣壓/kPa1.801.3環(huán)氧氯丙烷的制備1.3.1丙烯高溫氯化法制造環(huán)氧氯丙烷最普遍的方法為丙烯高溫氯化法，在當(dāng)前世界所采用生產(chǎn)工藝中比例達(dá)到了90%，其最早是由美國的殼牌公司開發(fā)應(yīng)用并發(fā)展的。這種方法是以丙烯、氯氣和石灰三種物質(zhì)為主要原材料進(jìn)行反應(yīng)的[12]。關(guān)鍵的生產(chǎn)流程大致為，首先將丙烯與液氯作為反應(yīng)物在高溫條件進(jìn)行氯化反應(yīng)得到產(chǎn)物氯丙稀與HCl，然后將氯丙稀與次氯酸進(jìn)行反應(yīng)得到產(chǎn)物二氯丙醇，在最后將得到的二氯丙醇作為反應(yīng)物進(jìn)行皂化反應(yīng)，再經(jīng)過一系列精餾提純等操作得到環(huán)氧氯丙烷[15]。反應(yīng)式如下：（1）丙烯高溫氯化制氯丙烯CH2=CHCH2+Cl2→CH2=CHCH2Cl+HCl（2）氯丙烯次氯酸化合成二氯丙醇二氯丙醇皂化合成環(huán)氧氯丙烷丙烯高溫氯化法的幾點優(yōu)勢是生產(chǎn)規(guī)模大，連續(xù)化，過程可操作性高，各個工藝流程十分成熟，穩(wěn)定性也高。利用這種方法不但能夠生產(chǎn)環(huán)氧氯丙烷，而且還能制造氯丙稀和甘油等其他化工產(chǎn)品[10]。但這種方法的不足是氯氣會腐蝕設(shè)備，而且會產(chǎn)生多余廢物，并且得到的產(chǎn)品比率不高，消耗能源較多。在工藝流程中會產(chǎn)生大量的含有氯化物和含氯化鈣的廢水，而且對于廢水和其他廢物的處理費用比較昂貴[11]。1.3.2醋酸丙烯脂法國外某些公司和科學(xué)院在二十幾年前就成功創(chuàng)造出新的環(huán)氧氯丙烷生產(chǎn)工藝。其中有些采用的是先用含氯物質(zhì)反應(yīng)然后再進(jìn)行水解的方法，而其他的則采用的是先水解然后再與含氯物質(zhì)反應(yīng)的方法。這種方法的主要生產(chǎn)步驟是，首先在催化劑作用下制造醋酸丙烯酯，然后將醋酸丙烯酯作為反應(yīng)物進(jìn)行水解反應(yīng)得到產(chǎn)物烯丙醇，之后將烯丙醇和氯氣作為反應(yīng)物進(jìn)行反應(yīng)生成二氯丙醇，最后將二氯丙醇在堿性環(huán)境下進(jìn)行皂化反應(yīng)生成環(huán)氧氯丙烷[9]。其反應(yīng)式如下：（1）合成醋酸丙烯酯CH2=CHCH2+1/2O2+CH3COOH→CH2=CHCH2OOCH3+H2O（2）醋酸丙烯酯水解制烯丙醇CH2=CHCH2OOCH3+H2O→CH2=CHCH2OH+CH3COOH（3）合成二氯丙醇CH2=CHCH2OH+Cl2→ClCH2CHClCH2OH（4）二氯丙醇皂化合成環(huán)氧氯丙烷這種方法的主要優(yōu)勢有防止了高溫反應(yīng)，反應(yīng)條件穩(wěn)定，可控性高，可操作性高，產(chǎn)率高，污染少這幾點。利用這種方法雖然可以制得純度很高的丙烯醇，但是該工藝也存在工藝步驟多，催化劑需求量高，對設(shè)備要求嚴(yán)格，資金要求多等不足之處。1.3.3甘油法甘油法工藝流程是以工業(yè)甘油、燒堿和HCl為主要反應(yīng)物進(jìn)行反應(yīng)的。主要生產(chǎn)步驟為甘油和氣態(tài)HCl在合適的溫度和壓力，并且在有催化劑的條件下進(jìn)行反應(yīng)，得到產(chǎn)物二氯丙醇[8]；之后將二氯丙醇作為反應(yīng)物在具有堿性物質(zhì)的溶液中進(jìn)行皂化反應(yīng)得到產(chǎn)物環(huán)氧氯丙烷兩個步驟。反應(yīng)過程如下：（1）甘油氯氫化（2）二氯丙醇皂化反應(yīng)甘油氯化皂化法反應(yīng)過程甘油氯化皂化法工藝流程：催化劑氫氧化鈉皂化精餾氯皂化精餾氯氫化萃取甘油氣相冷凝液環(huán)氧氯丙烷萃取精餾廢水凈化氯化氫液相產(chǎn)品精餾廢水凈化回收氯化鈉圖1甘油作為原料制備環(huán)氧氯丙烷工藝流程簡圖采用甘油法的工藝生產(chǎn)環(huán)氧氯丙烷，既減少了對原料為原油的問題的困擾，又不浪費本就有限的石油資源，并且相對來說還減少了之前各種方法對環(huán)境造成的影響。相對于其他工藝方法制造環(huán)氧氯丙烷，甘油法在資金消耗方面又較為經(jīng)濟。采用甘油法生產(chǎn)工藝對于我國來說，既有效利用了本就豐富的農(nóng)業(yè)資源，又對我國資源和經(jīng)濟的有效利用和可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義[7]。1.4甘油法制環(huán)氧氯丙烷1.4.1生產(chǎn)流程簡述（1）連續(xù)氫氯化在以甘油和氣體HCl為反應(yīng)物的氯氫化過程中，將乙二酸作為催化劑，通過一系列反應(yīng)操作最后得到的比例占70%而所占比例為30%，除此之外還得到其他副產(chǎn)物。連續(xù)氫氯化過程的工業(yè)化要概括分析轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)速率和反應(yīng)選擇性等各種專業(yè)性指標(biāo)，然后經(jīng)過有效的過程步驟以及控制從而達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。甘油法的連續(xù)氫氯化過程屬于氣液非均相反應(yīng)的類型，原料在反應(yīng)過程中必須進(jìn)行充分的攪拌，從而達(dá)到利于傳質(zhì)和傳熱的界面要求[4]；在其他方面，因為甘油法的連續(xù)氫氯化過程是可逆反應(yīng)，所以在反應(yīng)過程中應(yīng)最大限度降低返混的情況，通過以上操作能有效提高反應(yīng)過程中的轉(zhuǎn)化率、收率以及速率。連續(xù)氫氯化過程中的反應(yīng)器需要帶有冷凝裝置。為了達(dá)到氣液兩相混合充分的目的，可以采用反應(yīng)器，但這種裝置的不足是會造成返混的情況。所以為了有效減少返混的情況，可以采用將復(fù)數(shù)的反應(yīng)器進(jìn)行連續(xù)連接，這樣隨著相連的釜數(shù)的增加，會將返混情況帶來的危害降到最低[13]。但隨著反應(yīng)器數(shù)量的不斷增多，降低返混狀況的效率也會不斷減小，而且其他方面的問題也會對應(yīng)的增多，所以在工藝生產(chǎn)過程中只要3到4個就能夠達(dá)成目標(biāo)。將合適量的催化劑與甘油混合得到的反應(yīng)物輸送到反應(yīng)器中，然后通過進(jìn)料泵把反應(yīng)物加入到吸收塔中，最后吸收氯氫化反應(yīng)剩余的氣體后輸送到反應(yīng)器中。從反應(yīng)器中流出的反應(yīng)液再按順序經(jīng)過安裝在之后的反應(yīng)器，到最后反應(yīng)物會被輸送到貯罐中，并且有效的控制各反應(yīng)器中含量的液位保持同一位置[16]。之后將氣體先經(jīng)過干燥，然后進(jìn)行減壓操作，再之后將反應(yīng)物按順序依次輸送到3個反應(yīng)器中與原料甘油發(fā)生氯氫化反應(yīng)，之后將得到的產(chǎn)物和從各個反應(yīng)器中蒸出，經(jīng)過以上操作得到的產(chǎn)物先經(jīng)過冷凝操作再輸送到氣相冷凝器[3]。通過吸收塔將處理之后，在通過之前的設(shè)備之后再經(jīng)過之后的吸收塔通過堿性物質(zhì)吸收多余后置空。（2）精餾分離常規(guī)壓力下完成的簡單精餾操作，從塔頂?shù)玫降腄CH含量占到了99%，收率達(dá)到了90%以上；通過精餾操作也可以實現(xiàn)母液的分離目的，先去除氣體HCl，之后通過一系列操作分離DCH[13]。經(jīng)過論證，當(dāng)回流比R達(dá)到了，以及操作壓力在范圍之間，能夠最有效的完成分離操作，得到的產(chǎn)品純度能達(dá)到95%以上。因此，減壓精餾的操作壓力最好為2.6-5.3KPa，塔釜溫度為90-114℃。（3）皂化過程在生產(chǎn)二氯丙醇的過程中存在水解反應(yīng)和皂化反應(yīng)兩種類型，在這個過程中皂化反應(yīng)是主要反應(yīng)而水解反應(yīng)是次要反應(yīng)。主要反應(yīng)為二氯丙醇發(fā)生反應(yīng)生成環(huán)氧氯丙烷，次要反應(yīng)為主反應(yīng)產(chǎn)生的環(huán)氧氯丙烷發(fā)生水解形成甘油[17]。這兩種反應(yīng)都在又堿性物質(zhì)參與的情況才能發(fā)生，堿性物質(zhì)可以使用Ca(OH)2和NaOH以及其他堿性物質(zhì)。1.4.2工藝流程簡圖甘油和己二酸在氯化反應(yīng)塔中經(jīng)過混合，再加入氫氧化鈉混合反應(yīng)最后經(jīng)過精餾塔得到反應(yīng)產(chǎn)物環(huán)氧氯丙烷。整個流程如下圖：氯化氫氫氧化鈉精餾塔環(huán)化塔混合塔精餾塔氯化反應(yīng)器精餾塔環(huán)化塔混合塔精餾塔氯化反應(yīng)器甘油環(huán)氧氯丙烷已二醇廢液廢液圖2甘油法制環(huán)氧氯丙烷工藝物料簡圖2工藝計算2.1物料衡算設(shè)計任務(wù)：年產(chǎn)量10萬噸環(huán)氧氯丙烷/年

設(shè)計依據(jù)：

1.年工作日按300天計，每天24小時連續(xù)生產(chǎn)，即7200小時/年，則每小時生成環(huán)氧氯丙烷的產(chǎn)量為13.89噸；

2.原料純度：甘油95%，5%

；HCl100%;

3.原料配比：甘油:HCl=1：0.8

4.反應(yīng)方程式及產(chǎn)物;（1）甘油氯氫化（2）二氯丙醇皂化反應(yīng)2.1.1氯化反應(yīng)器以甘油為原料，己二酸為催化劑然后在115℃下氯氫化生成二氯丙醇和水，該轉(zhuǎn)化率為92%[4]。以1000kg/h甘油為計算基準(zhǔn)，甘油與HCl進(jìn)料為1:0.8，所以以計算甘油進(jìn)料由此可以得到HCl的輸入量輸出量。原料甘油純度為95％，則純甘油含量：1000kg/h×95％=950kg/h=10.33kmol/h原料甘油中水的含量：1000kg/h×5％=50kg/h=2.78kmol/h甘油轉(zhuǎn)化率為92%，則參加反應(yīng)的甘油量:950kg/h×92%=874kg/h=9.5kmol/h未反應(yīng)的甘油含量：950kg/h-874kg/h=76kg/h按年產(chǎn)量10萬噸的要求，每小時二氯丙醇的產(chǎn)量：100000比例系數(shù)：1.39×kg/h/950kg/h=14實際上每小時按照要求生產(chǎn)的二氯丙醇的量為：950kg/h×14=13300kg/h=103.1kmol/h反應(yīng)產(chǎn)生的水量：212.8kmol/h=3830.4kg/h原料中的水量：50kg/h×14=700kg/h=38.88kg/h輸出的水量：3830.4kg/h+38.88kg/h=3869.28kg/h=214.96kg/h輸入的甘油含量：950kg/h×14=13300kg/h=144.56kmol/h參加反應(yīng)的甘油：874kg/h×14=12236kg/h=133kmol/h未反應(yīng)（輸出）的甘油：76kg/h×14=1064kg/h=11.56kmol/h由此可知氯化氫：進(jìn)料：144.56kmol/h×2=289.12kmol/h=10552.88kg/h出料：11.56kmol/h×2=23.12kmol/h=843.88kg/h反應(yīng)器物料衡算結(jié)果如表所示：表2.1氯化反應(yīng)器物料衡算表組分進(jìn)料出料摩爾流量kmol/h質(zhì)量流量kg/h摩爾流量kmol/h質(zhì)量流量kg/h甘油144.5613300.0011.561064.00氯化氫289.1210552.8823.12843.88二氯丙醇00132.9917156.38水00214.963869.28合計433.6823852.88382.6322933.542.1.2精餾塔用清晰分割對精餾塔進(jìn)行物料衡算，以氯化氫為重關(guān)鍵組分，甘油為輕關(guān)鍵組分，以水和二氯丙烷為非輕關(guān)鍵組分，即：進(jìn)料量：F=11.56+23.12+132.99+214.96=382.63kmol/h進(jìn)料中各個組分流量如表2.1所示：表2.2進(jìn)料中各組分流量組分甘油氯化氫二氯丙醇水合計摩爾流量

kmol11.5623.12132.99214.96382.63z9.809.8940.6338.68100設(shè)甘油為物料1，氯化氫為物料2，二氯丙醇為物料3，水為物料4即：D=382.63×（0.088-0.001）/(0.999-0.001)=55.90kmol/h;W=F-D=585.32kmol/h組分物料衡算，由清晰分割可知：d4=0d1=DxLK,D=55.90×0.999=55.7442kmol/hd3=f3=0.0698d2=D-d1-d3-d4=55.90-55.7442+0.0698=0.086w3=69.86kmol/hw1=WxLK,W=585.32×0.001=0.585kmol/hw4=0w2=W-w1-w3-w4=585.32-0.585-69.86-0=514.88kmol/h二氯丙醇精餾塔物料衡算數(shù)據(jù)匯總表如表所示：表3精餾塔物料衡算數(shù)據(jù)表組成zxx甘油11.569.8055.744299.720.5850.1氯化氫132.9940.630.0860.15514.8887.97二氯丙醇23.129.890.06980.1369.8611.93水214.9638.680000合計382.6310055.90100585.321003熱量衡算3.1熱量衡算的依據(jù)能量守恒定律是熱量衡算的基礎(chǔ)，是整個化工設(shè)計過程中極其重要的一環(huán)，它在物料衡算的基礎(chǔ)上，對整個系統(tǒng)的能量循環(huán)做出了判斷，有助于換熱器的選擇和傳熱效率的控制[6]。有了精準(zhǔn)的熱量衡算，還可以合理利用能量，避免熱量浪費，環(huán)保節(jié)能。3.2反應(yīng)器熱量衡算圖3反應(yīng)器熱量衡算簡圖表4反應(yīng)器熱量衡算表名稱進(jìn)料出料溫度℃114.57115壓力MPa0.10.1水蒸氣壓力0.680.47質(zhì)量流量kg/h23852.8822933.54焓kj/h-11.2×-11.1×Qkj/h1.1×

3.3精餾塔熱量衡算圖4精餾塔熱量衡算簡圖表5精餾塔熱量衡算表組分進(jìn)料出料C3H6Cl2OC3H7ClO2溫度℃249.23168.6214.53壓力MPa流量111質(zhì)量流量kg/h17156.3816413.12743.25焓kj/h-6.55×-3.24×-5.4×Qkj/h-7.895×4設(shè)備選型4.1泵的選型4.1.1泵選型的要求在泵的選型上應(yīng)注意在使所選泵的型式和性能上要符合工藝參數(shù)的要求。在機械方面要具有可靠性高、噪聲低、振動小的特點。經(jīng)濟上要綜合考慮到設(shè)備費、運轉(zhuǎn)費、維修費和管理費的總成本最低[2]。離心泵具有轉(zhuǎn)速高、流量大、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、性能平穩(wěn)、容易操作和維修方便等特點。4.1.2泵的選型表6離心泵的選型計算表泵性能參數(shù)名稱取值流量/m3/h4.2流速/L/s1.9揚程/m20入口壓力/Kpa(絕壓)152.6出口壓力/Kpa(絕壓)338.3壓差/Kpa189.6安裝高度/m18NPSHa/m2.0效率/%53有效功率/kw0.21軸功率/kw0.55表7離心泵物性參數(shù)表物性參數(shù)操作容器內(nèi)壓力物料名稱甘油+己二酸密度/kg/m31259.2吸入容器內(nèi)操作壓力kPa101.235黏度/Pa×s1.141飽和蒸氣壓kPa(絕壓)0.4排出容器內(nèi)操作壓力kPa101.235雷諾數(shù)165263表8管件參數(shù)表管件參數(shù)名稱取值名稱取值管內(nèi)徑/mm100絕對粗糙度/mm0..2直管長度/m60直管摩擦因數(shù)0.03彎頭數(shù)目/個2彎頭局部阻力系數(shù)0.75截止（球）閥數(shù)目/個2截止閥阻力系數(shù)6.4底閥數(shù)目/個1底閥局部阻力系數(shù)1.5其它管件數(shù)目/個0局部阻力系數(shù)0直管阻力損失/m液柱0.09進(jìn)出口阻力損失m液柱0..08管件阻力損失/m液柱0.134.2換熱器的選型4.2.1換熱器的選型要求完善的換熱器在設(shè)計或選型應(yīng)滿足以下要求：（1）物料的安排必須合理，考慮進(jìn)出口溫度選擇合適的加熱劑及冷卻劑；（2）能耗低、傳熱效率高、經(jīng)濟上合理；（3）便于安裝、操作和維修。4.2.2換熱器的選型換熱器的選型上選擇列管式換熱器。列管式換熱器包括封頭法蘭，介質(zhì)，接管法蘭以及換熱管束，封頭，介質(zhì)這幾大部件，之后根據(jù)《化工工藝設(shè)計手冊》的指導(dǎo)，進(jìn)行換熱器的選型計算[14]。表9換熱器選型計算表設(shè)備數(shù)據(jù)換熱器殼內(nèi)徑0.45m換熱器管長21.4m換熱器管數(shù)25換熱管外徑0.025m換熱管內(nèi)徑0.02m換熱管間距0.032m換熱管排列方式三角形換熱管程數(shù)4擋板切割高度與換熱器殼內(nèi)徑0.25m換熱器擋板間距0.15換熱器擋板數(shù)39表10換熱器傳熱數(shù)據(jù)表傳熱數(shù)據(jù)換熱器總傳熱系數(shù)Kw/m2·k0.545換熱器對數(shù)平均溫差℃55.2換熱器熱負(fù)荷kw35.57換熱器實際換熱面積m242.0換熱器理論所需面積m236.5換熱器管程流體流量Kg/h233.34換熱器殼程流體流量Kg/h24.78換熱器管程流速M/s0.216換熱器殼程流速M/s0.022換熱器管程壓力降atm0.312換熱器殼程壓力降atm0.233換熱器管程Re數(shù)3423換熱器名稱E308換熱器類型無相變換熱器換熱器管程傳熱特點液體無相變換熱器殼程傳熱特點氣體無相變換熱器功能選擇計算總傳熱系數(shù)進(jìn)行換算換熱器管程物料選擇冷卻水換熱器殼程物料選擇二氯丙醇4.3精餾塔的選型浮閥的閥片可以浮動，隨著氣體負(fù)荷的變化而調(diào)節(jié)其開啟度，操作彈性大，特別是在低負(fù)荷時仍然能夠保持正常操作。浮閥塔因為氣液接觸狀態(tài)良好，氣體水平吹出的霧沫夾帶量小，塔板效率高，生產(chǎn)能力大。塔結(jié)構(gòu)簡單，制造費用低，能夠適應(yīng)常用的物料狀況，是化工、煉油行業(yè)中使用最廣泛的塔型之一[18]。表11精餾塔具體數(shù)據(jù)表序號項目數(shù)值1塔徑/D/m1.602塔板間距/HT/m0.453塔板型式單流型4閥孔直徑/d/m0.0395堰長/lw/m1.0566外堰高/hw/m0.037板上清液層高度/hl/m0.068降液管底與管間距/h0/m0.0299閥數(shù)/N/個21610閥孔速度/u0/m.s-19.311閥孔動能因數(shù)/F010.2812閥間距/m0.07013開孔率0.2314塔板壓降/hp/m0.06515物性系數(shù)/K0.8716降液管內(nèi)清液層高度/hd/m液柱0.13217泛點負(fù)荷因素/Cf0.1318負(fù)荷上限（霧沫夾帶控制）/%10419負(fù)荷下限（最小氣流量控制）/%46表12精餾塔主要項目表序號項目數(shù)值1工作壓力/MPa0.12工作溫度/℃1253設(shè)計壓力/MPa0.154設(shè)計溫度/℃1005材料Q235-A6許用應(yīng)力/［σ］MPa1137材料的屈服極限/MPa2358鋼板負(fù)偏差C1/mm0.810焊縫系數(shù)0.8511筒體最小壁厚碳鋼DI＞=3800Smin=312名義厚度/mmSn=1013有效厚度/mm8.214液壓試驗/MPa153.715封頭曲面深度Hf/mm30016封頭直邊高度30017計算形狀系數(shù)120厚度S11021焊縫系數(shù)0.8522人孔D/mm6022筒體質(zhì)量/kg5293.2523封頭質(zhì)量/kg183.5324筒體總質(zhì)量/kg5476.7828裙座高度/m2.529估計裙座質(zhì)量/kg1320.9230全塔總質(zhì)量/kg7258.25結(jié)論本次設(shè)計依據(jù)任務(wù)要求，工業(yè)生產(chǎn)目標(biāo)為年產(chǎn)10萬噸環(huán)氧氯丙烷。經(jīng)過大料資料搜集后對生產(chǎn)原理進(jìn)行反復(fù)研究，然后工藝參數(shù)的數(shù)據(jù)，最終選擇了合適的生產(chǎn)方法，之后再優(yōu)化相關(guān)部分。選擇主反應(yīng)設(shè)備反應(yīng)釜以及精餾塔進(jìn)行物料衡算、能量平衡的計算，最終計算得出符合設(shè)計的結(jié)論。本次設(shè)計我消除了原有工藝方法合成環(huán)氧氯丙烷過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物對人身和環(huán)境可能帶來的安全問題，甘油法合成環(huán)氧氯丙烷啶相比于其他工藝方法具有高效、污染小、產(chǎn)品收率高等優(yōu)勢，并且采用甘油法制備環(huán)氧氯丙烷相比于其他方法對石油能源的依賴更小，對環(huán)境的影響也最小。當(dāng)然本設(shè)計也有不可忽視的缺點就是原材料價格較高，這是本次設(shè)計的工藝的缺點。希望隨著時代的發(fā)展可以解決這些問題，使這種方法發(fā)揮更有效的作用。

附錄附錄1甘油法生產(chǎn)環(huán)氧氯丙烷工藝流程圖

參考文獻(xiàn)[1]李現(xiàn)娜.甘油法合成環(huán)氧氯丙烷的研究[D].華東理工大學(xué),2012[2]歐蘭英,蘭支力,李順.生物質(zhì)甘油制備環(huán)氧氯丙烷的研究[J].化工工業(yè)與工程,2011,7(28):