四氟乙烯生产设计说明书-学位论文

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1、化工设计说明书第一章 项目概述1.1 项目规模本厂确定原料 F22 的单程转化率为70% ;目的产物四氟乙烯的产率为93% ，年产量为1万吨 则所需的原料F22为1.6万吨。1.2项目背景广东省自古以来就是一个资源极其缺乏的省份，特别是珠三角地带。虽然江门大多数地方资源匮乏，但由于其是沿海地区，经济比较发达，海上交通方便，因而其有得天独厚的交通便利，可以从其他的资源丰富的省份和国家通过海上运输到江门，从而减轻运输成本，又因为二氟一氯乙烷本身其价格低廉，随处可有，而我们正是用其为原料，来制四氟乙烯，因此其成本方面比较低廉，因此有价格上的优势。虽然江门有代售四氟乙烯，但还没有生产四氟乙烯的厂家，江

2、门每年所需要的四氟乙烯量巨大，因此市场潜力巨大。有因为我们采用的是最新绿色生产的方法，相关的优惠政策已经正式出台政策在今年4月和5月的氢氟酸，含氟树脂政策尚未出台，但也已经起草。根据目录7月1日，2011年产业结构调整，氟化工行业分为政策鼓励类，限制类。鼓励产品的开发是没有问题的，但受国家政策的影响。 鼓励所涉及的产品的氟化工氟橡胶，氟树脂和氟精细产品：全氟烯丙基醚和其他特殊的含氟单体，聚全氟乙丙烯，聚偏二氟乙烯，聚三氟氯乙烯，乙烯 - 氟乙烯共聚物和高品质的氟树脂，氟醚橡胶，四丙氟橡胶，氟橡胶，高含氟量246氟橡胶，高性能氟橡胶，含氟润滑脂，消耗臭氧潜能值（ODP）为零的低全球变暖潜值（GW

3、P）的消耗臭氧层物质（ODS）替代品全氟辛烷磺酰基化合物（PFOS）和全氟辛酸（PFOA）及其盐类替代品和替代技术和应用的发展，包括氟精细化学品和高品质含氟无机盐。此外，在鼓励的替代产品，轻工等行业，鼓励发展的HCFC制冷剂和发泡剂的应用。因此其具有生产四氟乙烯的条件且对于促进江门的产业结构，由粗加工到精细加工的转变有非常重要的意义。但主要存在的问题就是我们的生产方法因为是最新的科研方法，因此所需的技术比较高，生产环境比较苛刻，才能更少减少能源的消耗，和减少废气的排放。所以我们最主要是熟练掌握高新技术的操作条件，并能尽可能的减少废气或对其处理，积极的响应国家政府的绿色生产，减少污染环境。1.3

4、项目依据当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录 2000年修订车用燃料甲醇国家标准 GB/T23510-2009国家和地区税收、建设等有关法令、法规。 台山广海湾附近的环境、自然、社会、经济方面的有关资料。（1）选择先进可靠的工艺技术，合理安排工艺流程，建设自动化水平高的醇酸树脂生产车间，以保证顺利投产、长周期稳定运转，正常发挥其经济效益。（2）严格执行国家有关环境保护，职业安全及工业卫生有关规定，贯彻“安全第一、预防为主”的方针，做到环境保护、劳动安全卫生与工程同步规划、同步实施、同步发展；避免环境污染，保证安全生产。（3）在生产上采用国内外一些成熟可靠先进的技术，安全生产，在提高生产效

5、率下尽量减少物耗及能耗的消耗，减少废水、废渣等污染物的排放。（4）严格遵循现行有关安全法规，采取各种切实可靠、行之有效的事故防范及处理措施，确保装置安全生产。（5）对项目的费用和效益，本着实事求是，稳妥可靠的原则进行估算和评价。1.4项目原则（1）选择先进可靠的工艺技术，合理安排工艺流程，建设自动化水平高的醇酸树脂生产车间，以保证顺利投产、长周期稳定运转，正常发挥其经济效益。（2）严格执行国家有关环境保护，职业安全及工业卫生有关规定，贯彻“安全第一、预防为主”的方针，做到环境保护、劳动安全卫生与工程同步规划、同步实施、同步发展；避免环境污染，保证安全生产。（3）在生产上采用国内外一些成熟可靠先

6、进的技术，安全生产，在提高生产效率下尽量减少物耗及能耗的消耗，减少废水、废渣等污染物的排放。（4）严格遵循现行有关安全法规，采取各种切实可靠、行之有效的事故防范及处理措施，确保装置安全生产。（5）对项目的费用和效益，本着实事求是，稳妥可靠的原则进行估算和评价。1.5项目生产方法及流程特点此为二氟一氯甲烷热裂解法制四氟乙烯用二氟一氯甲烷热解法生产四氟乙烯的装置，贮槽通过管路顺序连接汽化器、缓冲罐、裂解炉、急冷器、文丘里流量计、水洗塔、碱洗塔、气柜、一级压缩机、冷冻脱水器、二级压缩机、分油器、硅胶干燥器、预冷器，预冷器通过管路分别连接尾气冷凝器、中间槽，三乙胺槽通过管路连接中间槽，中间槽通过管路顺

7、序连接脱水塔、精馏塔、单体回收塔、回收塔和残液贮槽。本实用新型采用二氟一氯甲烷热解法生产四氟乙烯，大大提高了生产效率。 图1.11.6项目经济可靠性氟化工是一个“黄金产业，氟化工景气周期从去年开始的政策主要有两个方面推动：（1）经介绍，2010年初萤石资源保护政策，萤石开采，销售和生产规模正像空开发的相关保护政策，改变萤石资源大量流失的情况; 2）引进新材料的规划，有利于含氟化学品，含氟新材料的推广应用。由于政策的出台，萤石价格大涨，带动行业产品价格上涨，短缺的预期需求回暖和控制萤石出口造成的国外市场，进口量增加显着氟化工产品，国内企业盈利逐步迈向繁荣，然而，在当前也存在一些问题行业景气度的整

8、体行业的情况，价格大幅上涨，利润丰厚，更多的企业在新项目的投资，预计，本轮扩张能力完全释放，产业转向供过于求，但这也不是绝对的，或讲究策略，取决于品种的产品，发展思路，技术储备，投资于不同的创新，相应的趋势将是不同的。氟产品价格大幅增加：R134，今年，最高价60,000元/吨，利润相当可观。国内产能已扩大到1500万吨，价格也有所下降，从60000元/吨下降到50,000元/吨以上。 R134a的其主要用途是汽车制冷剂，如果下游汽车行业需要跟上，外需的强劲拉动，价格就会下降。降价预计后期还会有进一步的价格调整将反映在2011年下半年。 R125价格今年已经达到了12元/吨，利润丰厚，造成了大

9、量的扩张，应该说，产量超过需求，其他的制冷剂如R32。相对而言R22和其他方面的扩张是有限的，价格是比较强的。政策，萤石粉相应的价格从500元/吨上涨至2011年6月2010年1月至3000元/吨，价格已经涨了近6倍的价格传导到氢氟酸，氟化工产品的整体成本增加抬升，价格不可能回落到原点。因而对于氟化工的经济性是有价格优势的。1.7项目主要物料特性1.7.1二氟一氯甲烷的特性别名氟利昂-22，分子式CHClF2，中文：名称氯二氟甲烷，别 名： R22；一氯二氟甲烷；氟利昂外观与性状： 无色气体，有轻微的发甜气味分子量： 86.47，蒸汽压： 13.33kPa(-76.4)，熔 点： -146，沸

10、 点： -40.8，溶解性： 溶于水，密 度：相对密度(水=1)1.18；相对密度(空气=1)3.0，稳定性： 稳定，危险标记： 5(不燃气体)，用作致冷剂、聚四氟乙烯树脂原料和灭火剂等。1.7.2四氟乙烯的物性化学式,它主要是合成高分子聚四氟乙烯，而聚四氟乙烯有”朔料之王“的称号，中文名是“特氟龙”“特富龙”等名称。由于聚四氟乙烯具有化学性质稳定，能耐酸，耐碱，耐高温，无毒害性等。聚四氟乙烯是当今最耐腐蚀性的化学材料之一，除了液氟和熔融金属外，能耐一切的腐蚀性化学物品，即使在王水中煮沸，也不会有任何的变化。由于其性能优越，因而广泛应用于各种需要抗酸碱和有机溶剂等环境中。聚四氟乙烯在原子能、国

11、防、航天、电子、电气、化工、机械、仪器、仪表、建筑、纺织、金属表面处理、制药、医疗、纺织、食品、冶金冶炼等工业中广泛用作耐高低温、耐腐蚀材料，绝缘材料，防粘涂层，填料等领域中，具有举足轻重的地位。1.8 危险性物料主要物性序号物料名称相对分子质量熔点/沸点/闪电/燃点/在空气中爆炸极限(体积浓度)国家标准备注上限下限1氢气2.016-259.2-252.775004.0%75.6%本标准规定：氢气存在为有爆炸危险房间，对氢气排放口，从排放口计算，半径为4.5m的空间和顶部距离为7.5m。氢气是一种无色、无嗅、无毒、易燃易爆的气体。氢虽无毒，在生理上对人体是惰性的，但若空气中氢含量增高，将引起缺

12、氧性窒息。2氯化氢36.435-114.2-85.00_化学危险物品安全管理条例实施细则 (化劳发【1992】 677号)，工作场所安全使用化学品规定 (【1996】劳部发423号)等法规，常用危险化学品的分类及标志 (GB 13690-92)将该物质划为第2.2 类不燃气体。无色，有毒，腐蚀性的不燃烧气体，窒息性的气味，遇水有强腐蚀性，对上呼吸道有强刺激，对眼、皮肤、黏膜有腐蚀。3四氟乙烯100.02-142.5-76.3_18060%11%中国职业病诊断国家标准：职业性急性有机氟聚合物单体和热裂解物中毒诊断标准及处理原则GB4867-85易燃，有腐蚀性。急性中毒：轻者有咳嗽、胸闷、头晕、乏

13、力、恶心等；较重者出现化学性肺炎或间质型肺水肿;严重者出现肺水肿及心肌损害。慢性中毒：常见有头痛、头晕、乏力、睡眠障碍等神经衰弱综合征和(或)腰背酸痛症状。可致骨骼损害。4偏氟乙烯64.03_-83.0-6064021.3%5.5%与空气混合能形成爆炸性混合物。接触热、火星、火焰或氧化剂易燃烧爆炸。若遇高热，可发生聚合反应，放出大量热量而引起容器破裂和爆炸事故。5二氟甲烷52.02-135.95-51.60_14%31%化学危险物品安全管理条例实施细则（化劳发【1992】677号）工作场所安全使用化学品规定（【1996】劳部发423号可燃，遇明火高温可分解出HF6三氟甲烷70.014-155-

14、84.0_化学危险物品安全管理条例实施细则（化劳发【1992】677号）工作场所安全使用化学品规定（【1996】劳部发423号）不燃，受热分解剧毒物质。吸入会引起头痛，恶心，呕吐。有麻醉作用。7六氟丙烯150.02-152.6-29.4_化学危险物品安全管理条例实施细则 （化劳发【1992】677号），工作场所安全使用化学品规定 (【1996】劳部发423号）等法规，常用危险化学品的分类及标志 (GB 13690-92）将该物质划为第2.2 类不燃气体。不燃，受热分解有害物质。生产工人短时间吸入较多的六氟丙烯，有头昏、无力、睡眠欠佳等症状。8二氟一氯甲烷86.47-146.0-40.8_低毒不

15、燃第2章 原料、辅助材料采购与产品营销2.1 原料及辅助原料采购由于本厂的主要原料一氯二氟甲烷又其他的厂家采购，因此我们直接介绍二氟一氯甲烷的采购。2.1.1 二氟一氯甲烷由于本厂对二氟一氯甲烷的纯度要求不是很高，所以我们选择离我们较近的广州韩阳制冷设备有限公司，又因为我们的工厂建在台山广海工业园，那里的海上运输非常方便，因此上海的数家公司的价格也合理，因此上海的杜邦等公司也将为我厂提供货源。2.2 营销策略 2.2.1 品牌营销(1) 严格控制产品质量关 优良的产品品质是企业赖以生存的根基。化工产品的产品质量主要有以下三个尺度：符合国家标准的要求；产品质量的持久稳定性；产品销售的服务性。 不

16、仅要严格执行分析化验程序保证出厂产品的质量，还要建立完善的客户意见反馈系统。(2) 降低产品成本通过合理选择工艺、厂址，优化设计生产流程，努力实现节能降耗，分厂有效地降低生产成本，增大利润空间。本厂产品出厂价格均处于市场价较低值，这是占领市场的有力武器。(3) 建立销售网络优质的产品、低廉的价格、有利的地理位置和便利的交通运输环境是分厂打入甲醇消费市场的优势条件。分厂初期可以锁定一个或几个大客户，建立起自己的品牌和影响力，待时机成熟后再去辐射周边市场和客户，逐步建立起完善的销售网络。(4) 品牌效应的推广 化工产品的品牌宣传不同于传统消费品的品牌宣传，它只涉及专业群体，特定行业，所以需要更具有

17、针对性的品牌宣传。 参加业内颇有影响力的行业展会； 邀请客户到企业参观先进的生产基地和管理方式； 在客户群中形成良好的口碑； 与行业协会和行业媒体和记者保持良好的关系； 利用电视，报纸和网络对企业品牌进行宣传。2.2.2 网上营销-6在信息网络不断发展的今天，传统的营销途径已不能满足企业发展的需求。互联网不受时空的限制，可以轻松地完成跨地域性的营销，节省销售渠道的大量人力、物力投入；通过自建的公司网站平台，企业可以从容、全面地介绍公司和产品，让客户更为直观地进行比对，有利于企业优势突出分厂应充分利用互联网优势，不断宣传自己的产品，扩大影响力。鉴于网络的巨大优势本厂将主要的广告支出投入到网上营销

18、上。(1) 建立网上企业商务智能信息系统 Internet信息资源广泛但是太过分散，为企业快速、有效地获取市场信息带来了一定难度。对网络信息资源的管理分析将日益重要。因此为分厂建立完善商务智能情报系统，全面地介绍公司和产品，增加客户对分厂的了解，并指定专人负责在网上搜索与企业相关的信息，从中寻求近、远期市场商机。(2) 广泛利用搜索引擎平台现在搜索引擎已经成为大部分使用互联网的商业决策相关人士获得商业信息的最主要的方式。而由于化工行业的专业性，关键词搜索营销尤其能帮助企业精准地找出目标客户群。关键词搜索排名位于前五位就可以很好的吸引潜在的客户。因此，我们以专业搜索引擎平台百度、谷歌作为自己网络

19、营销的主要阵地，再辅以行业内的网站推广。(3) 阿里巴巴B2B电子商务网上贸易平台 B2B（Business To Business）就是企业对企业的电子商务，除了在线交易和产品展示，B2B的业务更重要的意义在于，将企业内部网，通过B2B网站与客户紧密结合起来，通过网络的快速反应，为客户提供更好的服务，从而促进企业的业务发展。 面向中间交易市场的B2B（又可以称之为区域性B2B）是将各个行业中相近的交易过程集中到一个场所，为企业的采购方和供应方提供了一个交易的机会，而阿里巴巴就是其中的著名品牌。 借助阿里巴巴网上贸易平台，将进一步扩大本厂的市场，并与国际市场接轨，更好的实现产品销售。第三章 工

20、艺方案选择与工艺流程3.1工艺设计方案3.1.1概述 工艺设计主要说明本设计生产四氟乙烯的具体情况，主要包括生产流程概述、工艺流程说明、工艺特色介绍。生产规模：本设计拟建产量为10万吨/年的四氟乙烯以满足行业日益增长的的需求。原料：本设计中的原料主要为二氟一氯甲烷。产品用途：用于制造氟树脂、氟弹性体和其他含氟中间体，主要用于塑料、树脂工业，在农药上也是氟铃脲的中间体。制造聚四氟乙烯及其他氟塑料、氟橡胶和全氟丙烯的单体。可用作制造新型的热塑料、工程塑料、耐油耐低温橡胶、新型灭火剂和抑雾剂的原料。3.1.2生产方法 二氟一氯甲烷经气化、预热、通入裂解炉，热裂解产含四氟乙烯单体的裂化气，经水洗、碱洗

21、、压缩、冷冻脱水、干燥，分馏等工序，最后精馏得成品。3.1.3工艺方案设计主反应： 2CHClF2CF2CF2+2HCl 副反应： 3CHClF2C3F6+3HCl CHClF2CF2:+HCl 反应条件：温度1000一1100C，压力0.010.2MpaPS： 生成的活泼的自由基CF2:，除自聚倾向外还与产物碰撞生成一系列的副产物。3.1.4 工艺流程 本工艺是为年产10万吨四氟乙烯生产设计的。可分为三个反应阶段，分别是裂解反应部分，裂解气处理部分，分(精)馏部分。下面是每个工段的简要介绍。裂解反应部分1、新鲜原料F22和精馏系统回收的F22，在F22贮槽中以一定的比例混合，加热汽化后，以一

22、定的流量经过F22缓冲器进行稳压，进入蒸汽过热炉上部对流段,再加热到250一520C后进入混合器，随后进入裂解反应器进行裂解反应2、从公司管网过来的蒸汽经蒸汽缓冲罐按一定的流量流经蒸汽过热炉的对流段进行预热后，再进入蒸汽过热炉炉膛进行过热至1000一1100C，来自F22配料槽的F22原料，经蒸汽过热炉对流段进行预热至200一500后，在混合器内与过热蒸汽进行混合，经热量传递后，混合稀释的F22在反应器(裂解管)内进行热裂解，过热蒸汽炉的燃料采用氢气，助烯空气在与蒸汽过热炉的烟道气进行热交换后，与氢气混合燃烧3、反应器内生成的裂解气(其中包括C2F4和HCL副产物和未反应的F22和大量的水蒸汽

23、)，进入夹套急冻器（-15C冷盐水），石墨冷凝器（-15C冷盐水），水蒸汽及HCL在冷凝器中被冷凝成稀盐酸，经过水封至废酸贮槽，然后进入三废处理系统处理。4、没有被冷凝的裂解气经气液分离器进入碱洗塔，碱洗塔中的喷淋碱液是通过碱液输送泵将碱液贮槽的碱液送入的，裂解气中的微量酸性物质在碱洗塔中被中和经气液分离器进入气柜。裂解气处理部分裂解气气柜通过缓冲罐后进入一级压缩机进行一级压缩，进入氯化钙脱水器（两台，一开一备用）进行脱水，然后进入二级压缩机进行压缩，然后裂解气进入油分离器除去其中从仪器带出来的的油，经过脱油后的裂解气随后进入硅胶干燥器（一开一备用）进行干燥，当分析硅胶干燥器出口的裂解气水分偏

24、高时,就切换硅胶干燥器进行活化（注意：硅胶干燥器的活化采用经电加热器加热达到250C左右的热空气对硅胶表面进行吹扫,吹扫时间约要持续二天二夜,然后自然冷却，用氮气置换吹扫后备用以除去裂解气中残余的微量水份，除去微量水份的裂解气进入分(精)馏系统）分(精)馏部分1、来自硅胶干燥器的裂解气在进初馏塔前，先进预冷器（-15C的冷盐水），使裂解液进塔温度控制在05C温度条件下进入初馏塔，在塔内使比四氟乙烯沸点低的低沸组份(包括四氟乙烯)从塔顶分出，送脱轻塔而比四氟乙烯沸点高的组份(不包括四氟乙烯)，则从塔釜分出，送F-22初馏塔2、来自初馏塔顶的低沸组份在脱轻塔内进一步脱轻分馏，塔顶分出比四氟乙烯低的

25、组份，如偏氟乙烯(CH2=CH2)、三氟甲烷(CHF3)及不凝性气体等，通过烟囱高空排放。塔釜主要是四氟乙烯(CF2=CF2)，少量带有二氟甲烷(CH2F2）、三氟乙烯(CHF=CF2)等，排入四氟乙烯精馏塔进行精馏3、来自脱轻塔的初四氟乙烯单体,在四氟乙烯精馏塔内进行精馏后,从塔中上部位的倾线位或塔顶中收集合格的四氟乙烯单体，收集口位置视塔内分析情况作适当的调整,塔釜的二氟甲烷(CH2F2)、三氟乙烯(CHF=CF2)等高沸组份,则定期装入钢瓶焚烧。4、来自初馏塔塔釜的高沸组份,被送入F22初馏塔后,在塔内被进行精馏分离,分离出粗F22从塔顶送往F22精馏塔,进行F22的精馏提纯，留在F22

26、初馏塔釜的含氟高沸物,则根据实际情况不定期地排向残液回收塔5、来自F22初馏塔顶的高沸含氟组份,通过F22精馏塔的精馏提纯,在塔顶回收纯度较高的F22(由于F22与六氟丙烯有共沸现象,故其中有六氟丙烯存在),把回收到的F22送F22原料槽与纯F22进行按比例混合后,作为待用F22原料，F22精馏塔塔釜内的含氟高沸物,则根据塔内情况不定期地排向残液回收塔6、来自F22初馏塔塔釜和F22精馏塔塔釜的含氟高沸物,则根据收集到的塔釜残液量,用残夜回收塔不定期地进行间歇蒸馏操作,从残液中回收一些低沸有用的含氟组份如F22等有用组份,回气柜重新回入系统，塔釜则不定期地把高沸残液压入残液钢瓶,送含氟残液焚烧

27、处理装置进行焚烧、中和处理. 第四章 主要设备的选择和计算4.1设备选型的根据原料名相对原子质量密度g/cm 比热容KJ/(kg*C)焓kJ/mol86.471.180.636100.01空气1.1854.2设备选型的主要内容4.2.1计量罐（以V202为例子说明）已知：计量罐的压力P=1.033kg.f/cm2，温度T=25。，要称量的是二氟一氯甲烷（液体），二氟一氯甲烷的质量m=，密度=1.18 g /cm3，装料系数为0.7。计算：V=0.124m/s根据已知压力P=1.033kg.f/cm2，温度T=25和，可从计量罐规格表中选用型号为PPJL1500的计量罐，其容积为1m（=1000

28、 H=1200 ）4.2.2储蓄罐（以V102为例子说明）已知：储罐的压力P=1.033kg.f/cm2，温度T=25。二氟一氯甲烷的质量m=，密度=1.18 g /cm3，装料系数为0.7。计算：V=m/h=根据已知压力P=1.033kg.f/cm2，温度T=25和，可从清洗罐规格表中选用型号为HG21504.1-1992-06的储罐，其容积为1m3。（=1000mm H=1300mm ）4.2.3缓冲罐（以V103A为例子说明）已知：缓冲的压力P=1.033kg.f/cm2，温度T=25。二氟一氯甲烷的物质的量为所以选取型号为ZS1-1200 的缓冲罐（抽气速率为 ）4.2.4蒸汽炉已知温

29、度为，V=m/h=所以应选择型号为WNS1.0-0.4(0.7)-Q 的蒸汽炉。（直径为1m，高为2m）4.2.5鼓风机已知， ，所以选择型号为GM20L的鼓风机。（流量3000-6600，直径为1m，宽为2m。）4.2.6裂解器已知裂解器里面的温度为.，所以选择型号为HG21504.1-1992-09的裂解器。（容积为5，直径为1.2m，高为1.3m）4.2.7急冻器已知：计算得冷却水需带走热量1.296*107kJ/h，采用逆流换热，=661，=213，=-15，=80。依经验取 K = 250 W/(m2) = 900KJ/(mh), 温差修正系数=0.8换热框图如图T1=661T2=2

30、13t2=80t1=-15 计算有：=-=661-80=581 =-=213-（-15）=228= =由公式Q=KA得：A = 依据换热面积，查化工原理附表选型有 换热面积A=50.4m2，公称直径DN =500mm，管程数n=4，管长L=4.5m，管径d=192mm，壁厚=0.0085mm。预设管、壳程压力均为1.6MPa 选择型号为：BES5001.650.44.5/1924验算： 以A = 50.4 m2 回算温差修正系数 = = = 0.757 0.8 急冻器采用BES5001.650.44.5/1924，对温度影响较小，操作弹性大，符合要求。4.2.8石墨冷凝器已知：计算得冷却水需带

31、走热量2.712*106kJ/h，采用逆流换热，=213，=30.35，=-15，=80。依经验取 K = 250 W/(m2) = 900KJ/(mh), 温差修正系数=0.8换热框图如图T1=213T2=30.35t2=80t1=-15计算有：=-=213-30.35=182.35 =-=30.35-（-15）=45.35= =由公式Q=KA得：A = 依据换热面积，查化工原理附表选型有 换热面积A=40.1m2，公称直径DN =500mm，管程数n=4，管长L=4.5m，管径d=192mm，壁厚=0.0085mm。预设管、壳程压力均为1.6MPa 选择型号为：BES5001.640.14

32、.5/1924验算： 以A = 40.1 m2 回算温差修正系数 = = = 0.763 0.8 急冻器采用BES5001.640.14.5/1924，对温度影响较小，操作弹性大，符合要求。4.2.9废酸储罐1已知：储罐的压力P=1.033kg.f/cm2，温度T=80。储存物质为经过废酸，废酸中水的质量流量为54.54mol/s，HCl的质量流量为250.275mol/s, 密度=1.38 g /cm3，装料系数为0.7。计算：V=2.209*10-4m根据已知压力P=1.033kg.f/cm2，温度T=80和，可从清洗罐规格表中选用型号为HG21504.1-1992-06的清洗罐，其容积为

33、1.5 m3。4.2.10废酸储罐2已知：储罐的压力P=1.033kg.f/cm2，温度T=80。储存物质为经过废酸，废酸中水的质量流量为54.54mol/s，HCl的质量流量为250.275mol/s, 密度=1.38 g /cm3，装料系数为0.7。计算：V=2.209*10-4m根据已知压力P=1.033kg.f/cm2，温度T=80和，可从清洗罐规格表中选用型号为HG21504.1-1992-06的清洗罐，其容积为1.5 m3。4.2.11气液分离器1已知物料进料量（mol/s）出料量（mol/s）偏氟乙烯0.130.13三氯甲烷0.130.13二氯甲烷0.130.13二氟乙烯0.13

34、0.13HCL1.240.19水蒸汽0.520.08空气8.298.29四氟乙烯4.154.15HCl分离的流量为1.05mol/s H2O分离的流量为0.44mol/s气相流通流量为14.72mol/s 426.88g/s液相流通流量为1.49mol/s 38.74g/s气相流通体积V=0.309m液相流通体积V=0.028m所以筒体直径为0.6m 筒体高度为0.3m4.2.12气液分离器1已知物料进料量（mol/s）出料量（mol/s）偏氟乙烯0.130.13三氯甲烷0.130.13二氯甲烷0.130.13二氟乙烯0.130.13HCL1.240.19水蒸汽0.520.08空气8.298.

35、29四氟乙烯4.154.15HCl分离的流量为1.05mol/s H2O分离的流量为0.44mol/s气相流通流量为14.72mol/s 426.88g/s液相流通流量为1.49mol/s 38.74g/s气相流通体积V=0.309m液相流通体积V=0.028m所以筒体直径为0.6m 筒体高度为0.3m4.2.13碱洗塔已知物料进料量（mol/s）出料量（mol/s）偏氟乙烯0.130.13三氯甲烷0.130.13二氯甲烷0.130.13二氟乙烯0.130.13水蒸汽0.520.08空气8.298.29四氟乙烯4.154.15HCl0.190.19HCl分离流量为0.19mol/s 6.745

36、g/s液相流通体积为V=4.888m所以筒体直径为2m 筒体高度为0.4m4.2.14碱液槽已知碱液分离流量为0.19mol/s 7.6g/s密度=1.38 g /cm3，装料系数为0.7。计算：V=5.507m根据已知压力P=1.033kg.f/cm2，温度T=30.35和，可从清洗罐规格表中选用型号为HG21504.1-1992-06的清洗罐，其容积为1.5 m34.2.15碱液输送泵已知：碱液流量为8. 0.19mol/s 7.6g/s，25时=780kg/ m3 ，=5.8510-2Pa.s，泵的出管口处高度为0.4 m计算： 选管内流速u=1.3 m/ s，估算管内径d=0.045

37、m选取管道内径d=0.05 m管内流速u= = =1.076 m/sRe= = =717.33那么，=0.089两个截止伐（全开）,一个止逆伐（球式），一个水表及一个压力表，一个90o弯头，管出口突然扩大。管路的压头损失 = =26.659m以兑稀储罐的液面为基准面，在兑稀储罐的液面与兑稀反应釜上泵的出管口面间列伯努利方程，得扬程H= m根据已知流量 m3/h，扬程H=37 m，可从离心泵规格表中选用型号为IS50-32-500的泵。其扬程H=50 m，流量 m3/h。验证：以兑稀储罐的液面为基准面，在兑稀储罐的液面与兑稀反应釜上泵的出管口面间列伯努利方程，得，即 m由公式得，即解得 m/ s

38、那么 m3/h7.6 m3/h所以该输送泵能够完成输送任务。4.2.16 气柜（以V0301为例子说明）已知：气柜的压力P=101.3kpa，温度T=30.35。裂解气的平均质量流率为m=，密度=1.3874g /cm3，装料系数为0.7。计算：V=5.02x10-4m根据以上数据可以从缓冲罐规格表中选用型号为HG21504.1-1992-07的气柜，其容积为3m3。4.2.17缓冲罐（以V0302为例子说明）已知：气柜的压力P=101.3kpa，温度T=30.35。裂解气的平均质量流率为m=，密度=1.374 g /cm3，装料系数为0.7。计算：V=5.02x10-4m根据以上数据可以从缓

39、冲罐规格表中选用型号为HG21504.1-1992-06的缓冲罐，其容积为1m3。4.2.18一级压缩机（以C0301为例子说明）已知：裂解气的流量为0.04302,通过查压缩机型号表，选取电机功率为45kw，外型尺寸为1360x1200x1600,具体参数如下表：4.2.19干燥塔（以T0301为例子说明）已知：裂解气的流量为0.04302,由于要干燥的气体的流量不是太大，而且里面的干燥物质是氯化钙，所以自定义为塔径为800，高度为1000的圆柱形干燥塔作为干燥设备。4.2.20汽油分离器（以V0304为例子说明）定义：油气分离器是把油井生产出的原油和伴生天然气分离开来的一种装置。油气分离器

40、置于潜油离心油气分离器泵和保护器之间，将井液中的游离气体与井液分离，液体送给潜油离心泵，气体释放到油管和套管环形空间。形式有时候分离器也作为油气水以及泥沙等多相的分离、缓冲、计量之用。从外形分大体有三种形式，立式、卧式、球形。部件油气分离元件是决定空压机压缩空气品质的关键部件，高质量的油气分离元件不仅可保证压缩机的高效率工作，且滤芯寿命可达数千小时。从压缩机头出来的压缩空气夹带大大小小的油滴。大油滴通过油气分离罐时易分离，而小油滴（直径1um以下悬浮油微粒）则必须通过油气分离滤芯的微米及玻纤滤料层过滤。4.2.21换热器 本工段设计的换热器，对于冷凝器全部采用浮头式换热器，对于精馏塔中的再沸器

41、全部采用立式热虹吸式再沸器。项目设计中主要有7个冷凝器和6个再沸器，各换热器的换热量在能量衡算中有详细的说明，在此就不详细计算。这里只是重点介绍换热器选型的计算全过程并且对于选出的型号进行了验算。各换热器计算如下。 （1）E0401预冷器已知：能量衡算中计算得冷冻盐水需带走热量46.5278MJ/h，采用逆流换热，T1=30.5，T2=5，t1=-15，t2=5。依经验取 K = 250 W/(m2) = 900KJ/(mh), 温差修正系数=0.8E0401换热框图如图1裂解气T1=30.5T2=5 t2=5冷冻盐水t1=-15 E0401换热框图 计算有： t1=T1-t2=30.5-5=

42、25.5 t2=T2-t1=5-（-15）=20 =22.64由公式Q=KAtm得： A=依据换热面积，查化工原理附表选型有 换热面积A=6.4，公称直径DN =325mm，管程数n=4，管长L=3m，管径d=25mm，壁厚=2mm。预设管、壳程压力均为1.6MPa 选择型号为：BES3251.66.43/254验算： 以A = 6.4 回算温差修正系数= 0.8 E0401预冷器采用BES3251.66.43/254，对温度影响较小，操作弹性大，符合要求。（2）E0403再沸器已知：Chemcad计算得导热油需带走热量121.548MJ/h，采用逆流换热，T1=350，T2=250，t1=5

43、，t2=-41。依经验取K =1200 KJ/(mh), 修正系数=0.7导热油T1=350E0402换热框图如图2裂解气t1=5t2=-41T2=250 图2 E0403换热框图计算有： =-=350-（-41）=391 =-=250-5=245=312.3由公式Q = KA得：A=0.46依据换热面积，查选型表有 换热面积A=8.5，公称直径DN =400mm，管程数n=1，管长L=1.5m，管径d=38mm，壁厚=2mm。预设管、壳程压力均为1.6MPa 选择型号为：GCH 4001.68.5验算： 以A = 8.5 回算温差修正系数=0.050.7 E101冷却器采用 GCH 4001

44、.68.5，对温度影响较小，操作弹性大，符合要求。（3）E0402冷凝器已知：Chemcad计算得冷却水需带走热量715.144MJ/h，采用逆流换热，=5，=-76，=25，=50。依经验取 K = 250 W/(m2) = 900KJ/(mh), 温差修正系数=0.8E0402换热框图如图3=-76裂解气 =5=50冷却水=25 图3 E0402换热框图 计算有：=-=5-50=-45 =-=-76-25=-91=-65.32由公式Q=KA得：A=15.2依据换热面积，查化工原理附表选型有 换热面积A=15.8，公称直径DN =325mm，管程数n=2，管长L=4.5m，管径d=19mm，

45、壁厚=2mm。预设管、壳程压力均为1.6MPa 选择型号为：BES3251.615.84.5/192验算：以A = 15.8m2 回算温差修正系数=0.769920.8 E0402冷却器采用BES3251.615.84.5/192，对温度影响较小，操作弹性大，符合要求。（4）E0404冷凝器已知：Chemcad计算得冷却水需带走热量662.292MJ/h，采用逆流换热，=-78.93，=-78.93，=25，=50。依经验取 K = 250 W/(m2) = 900KJ/(mh), 温差修正系数=0.8=-78.93E0402换热框图如图4=50=-78.93=25 图4 E0404换热框图计

46、算有：=-=-78.93-50=-128.93 =-=-78.93-25=-103.93=-7.76由公式Q = KA得：A=118.15依据换热面积，查列管式换热器尺寸表选型有换热面积为122.2，公称直径DN =700mm，管程数n=2，管长L=4.5m，管径d=19mm，壁厚=2mm。预设管、壳程压力均为1.6MPa选择的型号是：BES7001.6122.24.5/192验算：以A =122.2 回算温差修正系数=0.770.8所以E0404冷却器采用BES7001.6122.24.5/192，对温度影响较小，操作弹性大，符合要求。本工段各种换热器依此法计算选型，所得结果总结如下表所示：

47、 表1 换热器选型一览设备位号设备名称参数型号E0401预冷器公称直径DN=325mm 管程数n=4， 管长L=3mBES3251.66.43/254E0402冷凝器公称直径DN=325mm管程数n=2 管长L=4.5mBES3251.615.84.5/192E0403再沸器公称直径DN=400mm管程数n=1管长L=1.5mGCH 4001.68.5E0404 冷凝器公称直径DN=700mm管程数n=2 管长L=4.5mBES7001.6122.24.5/192E0405再沸器公称直径DN=400mm管程数n=1 管长L=1.5mGCH 4001.610.8E0406冷凝器公称直径DN=32

48、5mm 管程数n=2 管长L=3mBES3251.67.43/252E0407再沸器公称直径DN=400mm管程数n=1 管长L=1.5mGCH 4001.68.5E0408冷凝器公称直径DN=325mm 管程数n=4， 管长L=3mBES3251.66.43/254E0409再沸器公称直径DN=400mm管程数n=1 管长L=1.5mGCH 4001.68.5E0410冷凝器公称直径DN=325mm 管程数n=4 ， 管长L=3mBES3251.66.43/254E0411再沸器公称直径DN=400mm管程数n=1 管长L=1.5mGCH 4001.68.5E0412冷凝器公称直径DN=32

49、5mm 管程数n=4， 管长L=3mBES3251.66.43/254E0413再沸器公称直径DN=400mm管程数n=1 管长L=1.5mGCH 4001.68.54.2.22回流罐以V0401回流罐为例说明：已知： 回流罐的压力P=101.3kpa ，温度T=-76 ，R=1.66 ，装料系数为0.7。各物质的密度： 四氟乙烯：1405kg/ 二氟一氯甲烷：1180kg/ 偏氟乙烯：820kg/ 三氟甲烷：1431kg/ 二氟甲烷：960kg/因为各物质混合均匀，所以只需求出平均密度 : 平=y11+y22+y33+y44+y55=1386kg/在ChemCAD模拟结果中查出总质量流量 =

50、1557.432kg/h设计回流罐能预存20min的回流量，那么根据已知压力P=101.3kp，温度T=-76和，可从回流罐规格表中选用型号为HG21504.1199202的回流罐，其容积为1m3。 表2 回流罐选型一览设备位号设备名称参数型号V0401回流罐公称容积VN=1m3公称直径DN=1m高度H=1.4mHG21504.1199202V0402回流罐公称容积=0.5m3公称直径=0.8m高度H=1.2mHG21504.1199201V0403回流罐公称容积=1m3公称直径=1m高度H=1.4mHG21504.1199202V0404回流罐公称容积=0.5m3公称直径=0.8m高度H=1

51、.2mHG21504.1199201V0405回流罐公称容积=0.5m3公称直径=0.8m高度H=1.2mHG21504.1199201V0406回流罐公称容积=0.5m3公称直径=0.8m高度H=1.2mHG21504.11992014.2.23离心泵以P0401A为例说明已知：混合物料的流量为867.816kg/h，-41时混=1170.52kg/ m3 ，1867.816kg/h1170.52kg/ m3=1.74m3/h，混=4.210-4 Pa.s，混合物料在塔釜的液面到泵的出管口处高度为4 m，管路总长6 m。计算：选管内流速u=1 m/ s，估算管内径： d=0.046m 选取管

52、道内径d=0.05 m。管内流速u=0.4m/sRe=139347查化工原理图1-28得=0.032两个截止伐（全开）,一个止逆伐（球式），一个油表及一个压力表，一个90弯头，管出口突然扩大。管路的压头损失： =8.08m以塔釜液面为基准，在塔釜液面与泵出口管液面之间列伯努利方程，得扬程：H=m根据已知流量 =1.74m3/h，扬程H=12.08m，可从离心泵规格表中选用型号为YG25-110的泵。其扬程H=15 m，流量 =4.0 m3/h。4.2.24蒸馏塔（1）初馏塔计算 在Chemcad上进行设计，进料温度5，进料压力为常压，R/Rmin 为1.8，塔顶出料主要组分四氟乙烯质量分数为9

53、9.9%，二氟一氯甲烷0.1%（塔顶控制方案）、常压精馏。运行得以下结果： 图4-1 初馏塔CC5设计计算图由结果得到，精馏塔分离效果良好，具体数据见表4-1表4-1 初馏塔设备设计及计算参数 计算结果塔顶组分（摩尔流量）四氟乙烯：14929.51 mol/h二氟一氯甲烷：0.97704 mol/h偏氟乙烯：467.993 mol/h三氟甲烷：467.997 mol/h二氟甲烷：27.35891 mol/h进料板（块）11塔板数（块）20塔釜组分（摩尔流量）四氟乙烯：1.49 mol/h二氟一氯甲烷：9769.423mol/h偏氟乙烯：0.00075 mol/h三氟甲烷：0.00227104

54、mol/h二氟甲烷：440.6411mol/h回流比(L/D)1.66冷凝器给热-715.144MJ/h塔顶温度-76再沸器给热121.548MJ/h塔釜温度-41塔内件设计参数数量对塔高贡献(m）备注板间距0.45m209塔径1000塔板浮阀，阀孔正三角排列，孔心距100mm，孔径39mm十字架盘式浮阀塔板参数开孔率11%人孔0.65m该处板间距0.7m6理论贡献3.5实际贡献1有四个人孔和塔板合在一起，一个在进料管处，一个在塔顶。裙座2m12封头0.2m20.4塔顶空间1m11塔釜预留液高1.2m11.215分钟预留液进气管板间距为0.9m10.9（实际贡献0.45）放在两板之间所以得到初

55、馏塔塔高为: 9m+1m+2m+0.4m+1m+1.2m+0.45m= 15.05m（2）脱轻塔计算 已知：在Chemcad上进行设计，进料温度 -76.18，进料压力为常压，R/Rmin 为1.8，塔釜出料主要组分四氟乙烯质量分数为99.9%，其余为0.1%（塔釜控制方案）、常压精馏。运行得以下结果： 图4-2 脱轻塔CC5设计计算所以得脱轻塔设备计算结果见表4-2 表4-2 脱轻塔设备计算及参数 计算结 果塔顶组分（摩尔流量）四氟乙烯：0.149 mol/h 二氟一氯甲烷：1.35e-011mol/h偏氟乙烯：467.9946mol/h三氟甲烷：463.5421 mol/h二氟甲烷：3.7

56、9e-010 mol/h进料板（块）33塔板数（块）64塔釜组分（摩尔流量）四氟乙烯：14929.36 mol/h二氟一氯甲烷：0.97704 mol/h偏氟乙烯：0.004704 mol/h三氟甲烷：4.455568mol/h二氟甲烷：27.35891 mol/h回流比(L/D)1.42塔顶温度（）-78.93冷凝器给热-660.292 MJ/h塔釜温度（）-75.93再沸器给热660.615 MJ/h塔内件设计参数数量对塔高贡献(m)备注板间距0.35m6422.4塔径1000塔板浮阀，阀孔正三角排列，孔心距100mm，孔径39mm标准浮阀筛板塔塔板参数开孔率11%人孔0.65m该处板间距0.7m6理论贡献3.5实际贡献1有四个人孔和塔板合在一起，一个在进料管处，一个在塔顶。