年产3000吨无毒可生物降解材料单体己内酯的合成工艺初步设计说明书.doc

目 录第一章 总论 31.1项目概况 31.2设计依据 31.3工艺特点 31.4产品方案 41.5主要物料价格及消耗 41.6产址概况 51.7主要经济指标 6第二章 总图和运输 72.1设计依据 72.2设计范围 72.3产址概况 74总平面图布置 82.4.1总体布局 82.4.2分区说明 82.4.4技术经济指标 102.5工厂运输 112.5.1 运输方案 122.5.2原料运输 122.5.3产品运输 132.5.4包装、装卸方案 132.5.5配货流程 142.5.6全厂运输定员 142.6工厂绿化 14第三章 化工工艺流程选择 153.1工艺路线的选择 153.1.1 生产背景 15随着人们对环境保护和安全生产的日益重视，工业对化工原料也提出了较高的要求因而对化工原料要求也越来越高，化工原料正向着对人身和人身无害或危害少的方向发展，绿色环保、无污染、高效已经成为现代工业生产的目标ε-己内酯具有独特的生物相容性，生物降解性，以及良好的渗透性，这使其在生物材料的应用极为广泛，同时又具备绿色无污染的特点。

153.2生产流程选择 153.2.1生产方案概述 153.2.2工艺流程设计 193.2.2.1 反应物醛的选择 193.2.3Aspen模拟流程图 223.2.3工艺流程的创新点 273.3合成工艺条件的选择 283.3.1反应温度 283.3.2反应压力 293.3.3氧气流速 293.3.4催化剂的选择 293.3.6原料进料比 32第四章 开机流程及控制 844.1开机准备工作 844.2开机流程控制 844.2.1反应工段控制 854.2.2 分离工段工艺控制 864.2.3酯化反应工段工艺控制 904.2.4回收工段工艺控制 914.2.5精馏工段工艺控制 94第五章 物料衡算与热量衡算 955.1.1 的合成反应单元 955.1.2原料分离及回收单元 955.2主要单元操作的物料衡算 975.2.1 反应过程物料衡算 975..2.2 原料分离及回收过程物料恒算 995.2.3CPT精馏分离过程物料恒算 1005.2.4副产物反应精馏提纯过程物料恒算 1015.3各工段所得产品组成 1045.3.1己内酯反应工段原料组成 1045.3.2酯化反应工段所得产品苯甲酸甲酯组成 1045.3.3 酯化反应工段所得产品己二酸二甲酯组成 1045.4各工段的能量衡算 1055.4.1热量衡算原则 1055.4.2热量衡算的任务 1065.4.3热量衡算 1075.4.4热量集成技术 115第5章 带控制点的工艺流程图第6章 物料平衡第7章 能量平衡第8章 能量集成与优化第9章 主生产线设备平面布置图第10章 设备装配及设计计算说明3.4设备的设计与选择 323.4.1反应器的设计 323.4.2储罐选型及设计 323.4.3换热器设计及选型 363.4.4再沸器设计说明 463.4.5冷凝器设计说明 543.4.6泵设备选型及说明 67第11章 设备规范表 第一章 总论1.1项目概况 本项目是年产3000吨无毒可生物降解材料单体——ε-己内酯的合成工艺，采用从离产址较近的岳阳巴陵石化公司采购原料投入生产，原料苯甲醛、环己酮与二氯乙烷在反应釜中进行反应，随后经过精馏塔的分离，通过两步反应，最终将苯甲酸与副反应产物己二酸转化为苯甲酸甲酯和己二酸二甲酯，并得到纯度为99.9%的ε-己内酯。

全过程中，溶剂1.2—二氯乙烷进行循环利用，并在常温、常压完成该工艺，三废排放少，绿色环保1.2设计依据（1)华南地区第四届大学生化工设计创业大赛参赛指导书 (2)千里蚂团队设计化工流程的指导书 (3)国家地区建设、税收等有关法律、法规 (4)《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国劳动安全法》等相关的 国家法律、法规；1.3工艺特点1.具有新特点的工艺：本工艺采用对环境友好的新工艺与催化剂体系，以氧气作为氧化剂，该氧化剂清洁、安全、廉价；采用1、2—二氯乙烷作为溶剂，在很大程度上提高了产物的转化率和选择性；本工艺中采用的催化剂体系—一金属卟啉作为反应过程中的催化剂，该催化体系具有高效、高选择性、用量少的特点，是该工艺创新的地方，除此之外，因催化剂含量极低，不需要复杂的分离与回收，可残留在产物己内酯中，对最终产品的质量不构成任何影响从生产工程中来看，本工艺生产条件温和——在常温下进行，反应时间合适——反应时间只需要4小时 2.安全与环保本技术采用溶剂-共还原剂体系，避免了剧毒的腈类或氰类或其他特殊化合物为溶剂的使用；采用分子氧作为产生过氧化物的氧化剂，避免了使用过氧类化合物类安全隐患严重的原料；1.4产品方案本工艺的产品主要是ε-己内酯，除此之外还有苯甲酸甲酯、己二酸二甲酯。

表1.4 产品方案产品规格产量(吨)单价（元/吨）ε-己内酯99.9%300029000苯甲酸甲酯>90%1134517000己二酸二甲酯>90%17615000 根据目前各产品的价格，可以看出，本工艺中得到的产品价格占有很大的优势，再加交通运输方便，具有相当强的竞争优势1.5主要物料价格及消耗 表1.5.1 主要原料消耗及价格原料单位：吨/1吨CPT年需要量/万吨年需要资金/万来源地环己酮1.30.415299.081湖南岳阳云溪工业园岳阳磊鑫化工有限公司苯甲醛1.11.3214527.180湖南岳阳云溪工业园长岭炼油化工有限责任公司合计19826.261 表1.5.2 辅助材料及动力费用 项目单位：t/1tCPT年需要量/万吨年需要资金/万元来源地辅助材料二氯乙烷4.710.71（循环节约50%）4.2湖北省武汉市武昌区中山路496号甲醇0.940.28421.632湖南市长沙麓景路开发区68号经销动力电150KW2000000KW100.8水1.75元304.961m3533.682合计1060.314 1.6产址概况 产址选于湖南岳阳市的云溪园，岳阳市地处湖南省东北部，是湖南唯一的临江城市。

地处一湖（洞庭湖）两原（江汉平原、洞庭湖平原）三省（湘、鄂、赣）四线（京广铁路、京珠高速公路、107国道、长江）的多元交汇点上，是长江中游仅次于武汉的又一个“金十字架”，特别是洞庭湖大桥的通车，构成了“承东联西”“南北贯通”的便捷交通网湖南云溪工业园座落在湖南省“石化城”——岳阳市云溪区，2003年7月经省人民政府批准设立，规划控制面积61平方公里湖南云溪工业园作为湖南省“一点一线”发展战略前沿的省级经济开发区，地处京广经济走廊与长江经济走廊的物流中心，长岭炼化、巴陵石化和华能岳阳电厂环园而立，京广铁路、107国道、京珠高速、长江黄金水道和已开工建设的随岳高速公路、武广高速铁路在此交汇，交通运输十分便捷湖南云溪工业园依托腹地从石油催化裂化到石油化工完整的产业链和产业集群，以发展精细化工和加工工业为产业定位，以“对接石化基地、承接沿海产业、打造工业洼地”为办园宗旨工业园作为大厂扩张的平台、民营壮大的平台、对外招商的平台，于2005年8月被湖南省科技厅授予全省唯一一家“精细化工产业基地”由此可见，不关是在地理位置上，还是经济发展情况上，岳阳云溪园的条件给我们项目的运行提供了很好的前景1.7主要经济指标序号指标名称单位数值1设计规模吨/年30002年操作日天3003原料及辅助材料消耗万元/年21913.4754工厂用地面积平方米248825绿化面积平方米1349.66厂区绿化率%5.55总定员人586总投资万元8020.56877全产总产值万元/年28229.7568年产品总成本万元/年12078.8099财务净现值万元/年9653.2410财务内部收益率%2711投资回收期年5.912投资利润率%33.213资本金利润率%21.114贷款偿还期年515盈亏平衡点%22 第二章 总图运输2.1设计依据《工业企业总平面设计规范》（GB50187-93） 《建筑设计防火规范》（GBJ 16-1987) 《化工企业总图运输设计规范》（HG/T 20649-1998） 《厂矿道路设计规范》（GBJ22-87） 《石油化工企业设计防火规范》1999年版2.2设计范围产区总平面布置、竖向布置、交通运输设计。

2.3产址概况见第一章总论1.64总平面图布置布置原则： 1）贯彻执行国家现行的防火、防爆、安全卫生、环保等规范要求； 2）工厂总平面布置应满足生产和运输要求，采用矩形街区布置方式； 3）考虑工厂发展的可能性和妥善处理工厂分期建设的问题； 4）工厂总平面贯彻节约用地的原则 本地盛行东南季风，故将生产车间和污水处理池置于厂内的西北部，办公生活区位于南部，这样能大大减少厂房排出的烟气对人们生活办公的影响，为职工提供良好的生活办公环境2.4.1总体布局本厂分为两大块：办公生活区、生产区 2.4.2分区说明2.4.2.1办公生活区布置 办公生活区包括：行政中心、停车场、员工食堂、员工宿舍、员工生活辅助设施 ² 行政中心 行政楼共四层，高12米，长40米、宽15米第一层为接待大厅，第二至四层为各行政办公室每层均设有办公室、洗手间行政楼处于工厂正门北侧，交通方便，环境优美 ² 停车场 停车场位于行政中心的中心轴线两侧，进入工厂正门即可看见，方便出入共有车位20个 ² 饮食中心 饮食中心共两层，高8米，长宽分别18米、10米位于生产区东南，十分靠近员工宿舍，方便员工下班、生活就餐。

² 员工宿舍 员工宿舍共5层，高15米，长宽50米、宽15米生活区有花坛，绿化充分，给员工创造了良好的生活环境员工宿舍西北为饮食中心，北面为一个员工活动室，南面为医疗保健室，商店，生活方便，保障充足 ² 员工活动室 员工活动室中有各种运动器材，能满足各年龄段的职工的需求，同时考虑本厂员工较少及丰富员工日常生活两点而设计 ² 医疗保健室 、商店 本厂以人为本、重视员工健康特设计医疗保健室，二层，长宽26米、10米位于生产区附近，紧邻生活区同时为全长员工提供医疗保障及生产伤。