论文总字数：18693字

摘 要

异丙醇是一种重要的化工原料，常见的生产方式有三种，本文选取丙烯直接水合法进行制备异丙醇，进行工艺流程图的设计。

物料流程图部分以浓度99.9%的丙烯6256.3kg/h与纯水6250kg/h直接混合反应，后加入7.125kg/h的乙二醇，经分离得到浓度为99.7%的异丙醇6268.8kg/h，异丙醚437.5kg/h，丙烷187.5kg/h（以上均为质量流量）。

管道及仪表流程图阐述了装配控制点的理由以及反应器的SIS系统和HAZOP分析。

总厂占地84160平方米，并介绍了厂区的布局及其理由和厂房的建筑防火规范。

最后以18m18m的厂房进行车间布置，跨度为6m，采取6mm的柱网布置进行设备摆放。

关键词：异丙醇；丙烯直接水合；工艺物料流程图；管道及仪表流程图；总厂区平面布置图；车间布置图

The Design of Process Flow Chart On 5wt/a IPA

Abstract

IPA is an important chemical raw materials. There are 3 common ways producing it.The article chooses the way of mixing H₂O and propylene directly to make it.After that,I make the design of process flow chart.

In the Process Flow Chart,mixing 99.9% propylene(6256.3kg/h) and H₂O(6250kg/h) and make them react.Then adding ethylene glycol(7.125kg/h).After that,we get 99.7%IPA(6268.8kg/h), Isopropyl ether(437.5 kg/h), Propane(187.5 kg/h) by rectification.

In the Piping and Instrument Diagram,I make an introduction of the reasons why I choose the instrument.Then I introduce SIS of reactor and HAZOP.

The general plant covers an area of 84160 square meters. The layout of the plant and its reasons are introduced, as well as the building fire protection code of the plant.

Finally, the workshop(18m18m) is arranged with a span of 6m, and is adopted column grid layout(6m6m) for placing equipments.

Keywords:IPA;mix directly;PFD;Pamp;ID;Factory arrangements;plant plan

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 序言 1

1.1 背景 1

1.2 生产工艺比较 1

1.3 Auto CAD软件介绍 2

1.4 本课题研究目的及其方案 2

第二章 工艺物料流程图 3

2.1 物料衡算 3

2.2 能量衡算 3

2.3 预处理工段 4

2.4 反应工段 5

2.5 精馏工段 6

第三章 管道及仪表流程图 9

3.1管道壁厚的选择 9

3.2 控制方案的选择 9

3.2.1泵的控制方案 9

3.2.2 多级压缩机的控制方案 10

3.2.3 气液分离器的控制 11

3.2.4 换热器的控制方案 11

3.2.5 塔设备的控制 12

3.2.6 缓冲罐的控制 13

3.2.7 双闭环比值控制 14

3.2.8 均匀控制 15

3.3 R0101反应器SIS设计 15

3.4 危险分析HAZOP 16

第四章 总厂区平面布置图 17

4.1 总体布置概述 17

4.2 总厂区布置的准备工作 17

4.3 总体布局设计理念 19

4.4 厂区分区介绍 19

4.4.1 厂前区 21

4.4.2 生产区 21

4.4.3 储运区 21

4.5 厂区绿化布置 22

4.6 围墙布置 22

4.7建筑防火规范 23

4.7.1厂房的火灾危险类别划分 23

4.7.2建筑物耐火等级划分 23

4.8厂区内设施间距离说明 24

第五章 车间布置 26

5.1 总述 26

5.2 厂房布置 26

5.2.1 平面布置 26

5.2.2 厂房垂直布置 27

5.2.3 设备布置 27

5.3 厂房建筑的要求 27

5.4 设备间最小的距离标准 27

致谢 29

参考文献 30

第一章 序言

1.1 背景

异丙醇是一种重要的化学产品和化工原料，被广泛的应用于油墨、涂料和制药工业过程中的溶剂或萃取剂。制冷工业中广泛使用氟利昂等危害大气环境的制冷剂，而异丙醇可以替代这些对环境有害的氟氯烃，加上我国近些年来禁止使用氟利昂等制冷剂，^[1]因此在 2010年前，我国的异丙醇国内生产长期处于供不应求的状态。2010年之后，我国异丙醇厂家开始增多，国内产能爆发式增长，这主要缘于2010年以来丙酮加氢法工艺的兴起，但是产能过剩问题开始出现，由于盈利空间被压榨，国内整体开工率不足四成。

由于煤化工行业生产烯烃技术成熟，大量生产出来的丙烯原料不能进入化工生产，导致丙烯产量过剩，而市场上丙酮加氢法工艺的利润空间小，因此由丙烯为原料直接水合生产异丙醇可以改进生产工艺，提升利润空间，还可以有效利用过剩的丙烯。所以对丙烯直接水合制备异丙醇工艺的研究与改进显得日益重要。

工艺流程图的绘制主要用到的软件是Auto CAD，一直以来都可以很好地完成设计任务。但是近些年，传统的画法已经不太适应当前的要求，随着辅助绘制流程图的软件出现，为画图提供了很多便利。然而，这些软件主要的服务对象是计算机类的专业，化工从业者若想使用，需要花费很多精力去学习。此时就出现了一款性能强大的Sketch Up软件，它的操作界面简单，非常容易上手，绘制出来的立体模型简洁且直观，令人一目了然。除此之外，它还提供RUBY语言（程序库）去开发插件，具有二次开发的功能，所以成为相关工作者不可或缺的软件。将其与CAD结合使用，使得工作效率大大提高。

1.2 生产工艺比较

目前市面上主流的生产工艺主要分为三类：丙烯间接水合、丙烯直接水合和丙酮加氢，下表进行三者优劣的比较。^[2]

表1.1 工艺优劣势比较

综上，本文选取丙烯直接水合法生产异丙醇。

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