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本科毕业设计说明书
目录
1 概况 ................................................................... 1
1.1 课题简介 .......................................................... 1 1.2 课题要求 .......................................................... 1 1.3 设计依据 .......................................................... 1 1.4 设计原则 .......................................................... 2 2 生产工艺 ................................................................ 3
2.1 工艺简介 .......................................................... 3 2.2 工艺路线说明 ...................................................... 9 2.3 甲苯甲醇烷基化法工艺流程模拟 ..................................... 14 2.3 系统物料衡算 ..................................................... 16 2.4 系统能量衡算 ..................................................... 16 2.5 自控系统设计说明 ................................................. 17 2.6 三废处理 ......................................................... 18 3 主要设备介绍 ........................................................... 19
3.1 烷基化反应器（固定床平推流） ..................................... 19 3.2 换热器 ........................................................... 23 3.3 精馏塔 ........................................................... 30 3.4 泵 ............................................................... 40 3.5 储罐 ............................................................. 41 4 车间设计 ............................................................... 42
4.1 概论 ............................................................. 42 4.2 车间布置要求 ..................................................... 42 4.3 车间简单布置 ..................................................... 42 4.4 安全生产 ......................................................... 46 5 经济估算 ............................................................... 50
5.1 估算依据及方法 ................................................... 50 5.2 估算成本 ......................................................... 50
结论 ...................................................................... 52 致谢 ...................................................................... 53 附件 ...................................................................... 56
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1 概况
1.1 课题简介
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对二甲苯（p-xylene，对二甲苯）在化工行业内是合成纤维、树脂、制备农药、合成塑料的重要原料。随着国内化工行业的快速发展，对二甲苯的需求量也是不断增加的。然而国内的PX产量不能满足国内对PX的需求，且国内PX的生产工艺未能跟上世界一线，因此本课题的重要性不言而喻。目前国内工业上制备PX的方式主为采用甲苯、C9芳烃及混合二甲苯的歧化或异构化。而本次设计是使用改性ZSM-5分子筛催化剂催化，在400℃下平推流固定床反应器中使甲苯与甲醇进行烷基化反应从而生成PX的工艺。此工艺的优点有：
（1）产物PX选择性高，副产物少，目标产物浓度高；
（2）原料的转化率高，未反应原料大部分可以回收重新利用，减少了物料浪费，降低了生产成本；
（3）副产物主要为H2O，邻、间位二甲苯污染小，属于环境友好型生产工艺，满足绿色生产的要求。
1.2 课题要求
本设计拟采用Aspen Plus、CUP-TOWER、Sw6等专业化工软件以及AutoCAD制图软件对采用甲苯甲醇烷基化法年产30万吨PX的生产车间进行模拟、分析，并进行设备选型和设计，对生产过程进行工程优化，最后获得整套的车间设计说明书。在此基础上对生产过程的经济、环保等性能进行计算分析。
1.3 设计依据
（1）《化工工艺设计手册（第5版）》 ； （2）化工设计设备、材质相关国家标准； （3）《化工原理（第2版）》 ，钟秦等编著；
（4）《化工流程模拟实训-Aspen Plus教程》 ，孙兰义主编； （5）《化工设备机械设备基础》 ，董大勤主编； （6）《化学反应工程（第三版）》 ，陈甘棠主编； （7）国家经济、建筑、环保等相关政策。
（8）《化工工厂初步设计文件内容深度规定》（2001年6月1日国家石油和化学工业局
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发布）。
1.4 设计原则
（1）设计从实际出发，保证质量过关的同时尽量减少经济支出； （2）设备设计应服从国家标准，做到设备能够国产化；
（3）主张主体工程与环境保护，消防措施齐全，安全设备配套完整，提供一个良好的人文环境。
（4）充分依托现有社会公共设施，以降低投资，加快项目建设进度，采取切实可行的措施节约用水；
（5）贯彻主体工程与环境保护、劳动安全和工业卫生、消防同时设计、同时建设、同时投产；
（6）消防、卫生及安全设施的设置必须贯彻国家关于环境保护、劳动安全的法规和要求，符合石油化工行业的相关标准；
（7）所选择的产品方案和技术方案应是优化的方案，以最大程度减少投资，提高项目经济效益和抗风险能力。科学论证项目的技术可靠性、项目的经济性，实事求是地做出研究结论。