第?章反應精餾塔的設 反應精餾簡 反應精餾的應 反應精餾的工藝條 模擬反應精餾制乙二醇新工 乙二醇精餾塔的設 塔內反應段的描 水力學參數獲 工藝尺寸概 塔整體結構設 塔盤機械結構設 輔助裝置及附 設計水力學校 設計強度校 超重力旋轉床簡 超重力旋轉床的設備尺寸計 進出口管徑的計 填充床的尺寸的計 轉子轉速與轉子功率的計 轉鼓的結構設計及強度校 總 第四章泵設 概 泵選擇原 工業常用泵情況介 具體泵的選 泵的選型計 第五章典型儲罐設 設計依 儲罐類 儲罐選型原 立式平底筒形儲罐的選型方 球形儲罐的選型方 貯罐設計的一般程 罐區基本情 罐區防護要 儲罐計算舉 概 設計依 塔型的選擇原 填料塔與板式塔的比 板式塔塔型選擇一般原 板式塔塔盤的類型與選 填料塔填料的選 塔型的結構與選 板式塔的設 水力學參數獲 工藝尺寸概 設計強度校 第七章壓縮 設計依 總體設計原 結構方案的選 壓縮機的選型計 第八章換熱 概 分類與特 換熱器選 換熱器類型的選 工藝條件的選 換熱器的選型計 設計條件的確 確定主要物性數 EDR選 流股確 設計與調 設計結 25～式固定床反應器(1-4)，反應器之間設換熱器或補充物料以調節溫度，以便 流化床反應器是一種利用氣體或液體通過顆粒狀固體層而使固體顆粒處于系統時，又稱沸騰床反應器。流化床反應器的結構有兩種形式：1）有固體物以分離后進行再生；（2）無固體物料連續進料和出料裝置，主要用于固體顆粒圖8-10 EOAspen模擬，得到反應器的進出反應器主要物質進料情況 質量流量 反應器主要物質出料情況質量流量= YS-7型銀催化劑外形查閱文獻可知，YS-77孔環柱狀顆粒,Φ9x8mm,性參數為，堆密度0.62g/cm3，比表面積0.913m2/g，孔體積0.597ml/g。V=16688.76·22.4=

A=3600u

H=AA=16688.76·22.4=8.91m23600·11.66 H=67.56=7.63m

di=30-2·2.5=25mm=0.025m

An=pd i

n=4

；DP

式中

rgg e DP

=179.538kg/ 7.136·9.81·

DP=179.538·7.63=1369.88kg/m2￡t1.25-1.5d035mm45mm較為合nc其中，nc ，b' 1.5d0D=0.0451.1· 690MPaSA543來制造的，因此，選擇該型鋼材作為反應器材料。 為0.2mm，得到反應器外壁厚為15mm。升不超過1℃，則單位時間散熱量為：kg℃1℃=材料，查得其導熱系數為0.12W/(m2?℃)，則厚度為：0.12W/(m2℃·p·5.5m·7.63m·q=FCpDT =9.57·10-45.7830%-60%，并且應當滿足下式的要求方能保證換熱效果：00

h￡171d由于塔高為7.63m，共需要的折流板數為：n=7630-1= 某些流體在管中的常用流速范 低壓空 一般氣體（常壓 根據上表給出的流速參考值，混合氣在管內的流速取30m/s。反應要求在反應器頂部加入。根據生產要求，可知進料體積流量為28483.474m3/h，于是d= =2 =化碳和水，及甲醛和乙醛。根據流程模擬，得到出口混合氣的體積流量為d= =2 =根據設計手冊和相關國標，封頭采用標準橢圓形封頭，其截面圖為1-6 查得許用應力，計算得到壁厚為d=12.59mm，取腐蝕余量為2mm，鋼板負偏差為0.2mm，得到反應器外壁厚為15mm。可設置1個人孔，人孔直徑為600mm。本風壓q≥0.5KN/m2或地震烈度≥8度時，采用圓錐形裙座，半錐角≤15°。D5500mm，H/D值為Q345R16mm。由于容器的高徑比較小，裙座高度設計為2米，質量約為3.3t。500mm溫度壓力1密度管道公稱直徑表1- 反應器體積 反應器直徑 反應器高度 反應器段 筒體壁厚 反應器材 SA543鋼封頭類 標準橢圓封頭直徑 封頭厚度 封頭材 SA543鋼裙座高度 裙座厚度 裙座材 Q345R人孔數 人孔直徑 ASPANTECH公司,該公司開發的過程模擬軟件，具有強大的單元和全過程的酯化((例如苯二甲酸二甲醋與乙二醇油的達依賽爾法以及甲醇與異丁烯合成甲基叔丁基醚的過程均得到了較好的經:l程的開發除進行必要的研究外，還必須在現有理論的基礎上對過程進行數學模Badcock和Clump根據反應物和產物的相對揮發度不同將精餾塔內的可逆反應精餾的主要優點是內外大型乙二醇裝置都采用直接水合法(或稱加壓水合法)將水與環氧乙烷按摩爾比為（20-2）:1()aO生成的乙二醇混合液含量約在10%左右，然后經過多效蒸發器脫水提濃和減壓在環氧乙烷水合反應體系中，產物乙二醇和反應物環氧乙烷揮發度相差294℃11塊，兩股進料，原料水從塔頂進料（模擬時為第二R401的詳細計算過程如下文所述。C2H4O+H2OfiC2H6O2(EG)(2- exp(-E)

r1=-k1CEOCH22根據文獻提供數據，本項目采用表2-1中動力學方程進行模擬研究. 乙二醇動力學方反應 速率方 DH(KJ/ EOH2O 6.3·109exp-9.547x EOEG AspenPlusR401TraySizingGlitschBallast型塔板，通 AspenPlus模擬的T0103工藝要

Massflowliquidfrom

Massflowvaporto Volumeflowliquidfrom

Volumeflowvaporto

Densityvaporto/（kg/m3）Viscosity Viscosityvapor Surfacetension

-初選塔板間距HT板上液層高度hlHT-hl=0.

=Ls

=0.6199m/取較高的安全系數。本項目中，取安全系數為0.83，則適宜的操作氣速uop=0.83uf=0.5145m/D= =以下幾種形式：U型流、單溢流、雙溢流、多溢流，其各自特點如下：2-3液流型 特單溢流2.2m的塔中雙溢流降液管分別設在塔截面的中部與兩側，結構比較復雜，液體流動U型流降液和受液裝置安排在同一側，液體流動路徑長，可以提高板效多溢流塔板上有多根長條形降液管，堰長和液流路徑短，可以大大降低 流型選擇UE=0.49(am- 得到ET0.4114；N=NT-1=H=tLs= H=2.0+ =故EO吸收塔總 H=14 +1.2+2 度取10mm。10，降液板下部設置支撐筋。降液板采用不銹鋼制作，厚度3mm。厚度取3mm。設人孔，人孔直徑500mm。轉蓋帶頸對焊法蘭人孔。人孔直徑為450mm。 R401的Cup-tower校核輸入界 R401的Cup-tower校核輸入界 R401的CUP-tower核算283945/6//1m6#2m738/249/5%1 2 3 4 5 6 10111213141534

kg/100kg

78-

-

作-101112131415161718 2021222324

mkg液/kg%m

536 %% 6XY 16MnR(Q345R)，據經驗，大型化工容器采用16MnR制造，質量可比碳鋼減輕1/3。 上封頭校核計算北京化工大學化學工程學院 Max團隊GB150.3-MCmmmm M力Mmmmm焊接接頭系數fPT=1.25Pc[s]= [s入壓力試驗允許通過的應力 試驗壓力下封頭的K=1 D2=62+2i id = 計[Pw]=KDi+0.5de=2-6北京化工大學化學工程學院 Max團隊GB150.3-C 力f焊接接頭系數PT=1.25Pc[s]=[s入壓力試驗允許通過的應力 試驗壓力下封頭的K=1 D2=62+2i id = 計[Pw]=KDi+0.5de=2-7北京化工大學化學工程學 BayMax團GB150.3-C (板材d=2[s]tf-Pc=dn=PT1.25P[s] sT=pT.(Di+de)=2de (Di+de)=st = 力氣液傳質強化技術。所謂超重力是指在比地球重力加速度(9.8m/s2)大很多的1-3個數量級，微觀混合和傳質過程也得到極大的強化。同時，率也會得到1-2個數量級的提高。地球上，實現超重力環境是通過旋轉產生的。207080年 旋轉填料床結構示意泡形式通過填料層(錯流接觸)等不同的結構形式，但以氣液逆流接觸式最為常與化學反應的。2.5%（摩爾分數）7.29%，摩爾分數為4.22%。理論板是4塊，吸收塔溫度是67.3℃，壓力是2MPa。DG——氣體流量；—Dl——液體進出口管徑；L——R1R1可以通過氣體的流量來確定。同時考慮到對于氣液反應體系，氣體因反應而消耗，床層內半徑可以適當減小。因此取內半徑為250mm。R2R2=R1+H=HOLHOL0.125mR2=R1+H=0.25+0.125·4=b代入數據得到b986mm，

b=甩液功率N1 氣體阻力損 機械損失功

N1 L——N=s'=(1-y)r su2——u2wR2R3s'' R3s=(1-y)rw2R2 此引入開孔削弱系數f

t其中，t——孔的軸向或斜向中心距（取兩者最小值R3(1-y)rw2R2 因此取S=18mmR3s=(1-y)rw2R2 = 3-1氣體進出料管直徑液體進出料管直徑填充床內徑填充床外徑轉筒壁厚轉速功率第四章泵設計AFB不銹鋼耐腐蝕Q是指工藝裝置生產中，要求泵輸送的介質的量，一般應給出正H指工藝裝置所需的揚程值，也稱計算揚程。一般要求泵的額定揚程為裝置所需揚程的1.05-1.1倍。T指泵的進口介質溫度，一般應給出工藝過程中泵進口介質的正PZ、海拔高度、環境溫度操作是間隙的還是連續的、泵的位置是固見表8-5-1：4-1泵名 特 選用泵要

度也可大于100℃

為30～60℃

大于100℃態，NPSH小泵入口溫度低（塔頂量

（3）100%；對連續操作的產品泵，備用率為50%～ ）泵入口溫度一般不高為

般比密封腔壓力高0.05～

NPSH以及泵的耐溫、耐壓能力等都必須滿足ρ：液體密度 kg/m3；功率可寫成Ne=QHρg由電機輸入離心泵的功率稱為泵的軸功率，以 M點。這就應從泵樣本或系列性能M并不落在任一個工作區的進料狀態：液相進料，101.1oC，1.8MPa；進料量：83794.1116kg/hH=Dz+Dp+Du2+ 截面處動壓頭之差，Hf為直管阻力，管件、閥門局部阻力以及流體流經設備Q=w=83794.1116=112.1m3/ d= = 149mm150mm，外徑為160mm，壁厚為9.5mm的管道，對此，進行流速校核如下：u=pd

=1.995m/ ed

=

=22 22

=18

·+ =87.47m Hp=nHe=1.2·87.47Qe=nQ=1.1·112.1=119.87m3/IS100-65-315，其具體工藝參數4-2IS100-65-315《石油化工企業球罐基礎設計規范 《石油庫設計規范 《固定式壓力容器安全技術監察規程 《道路危險貨物運輸安全技術要求 《汽車運輸危險貨物規則 《工業企業廠內鐵路、道路運輸安全規程》GB4387-《液化石油氣儲運 《危險貨物運輸包裝通用技術條件 貯罐根據形狀來劃分，有方形貯罐、圓筒形罐、球形罐和特殊形貯罐（如80-85%。回流罐一般考510分鐘左右的液體保有量，做冷凝液封之用。緩沖罐的目的是使氣0.1MPa時，可以選用立式平底筒形儲罐，否運輸能力的限制，單臺臥式圓柱形儲罐容積一般不宜大于150m3，當總的儲存150m3500m3時，可以選用幾臺臥罐組成一個臥罐群，也可以選用一臺或二球罐；如總容量大于500m3時，建議選用球罐或球罐群。120m3的容積計算7米的消防用地。兩罐組之間防火墻外腳線間隔7.5m。1.1米的防火堤，且還應建有防火堤步，方便人致死劑量約為1.6g/kg。30℃。本廠儲存溫度20℃0.1Mpa57.994m3/h6天，V=57.994·24·6=考慮充裝系數為0.9，則所需的儲罐體積為8351.136HG20502.2-92-127鋼制立式圓筒形內浮頂儲罐系列， ，占全國總能耗的4%左右。在目前占有工業能耗接近五分之一的石化行業中，較大的能耗主要來源于化學原料及化學制品制造業能耗、石油天然氣開采業能5010。因此，塔設備的設計和研究，是本項目工作的重點。EOEOEGEG《壓力容器 GB150-《鋼制塔式容器 JB/T4710-《鋼制壓力容器用封頭標準 JB/T4746-

HG21514-《中國地震動參數區劃圖 GB18306-《建筑結構荷載規范 GB50009- 精餾塔的主要類型及特 板式 填料 式的氣液接觸元件或特殊

操作特 氣液逆流逐級接 微分式接觸，可采用逆流 力）高，效率高且穩定；

安裝困難，安裝程序較簡單，檢修清理困難，可采用非金屬材適用場

安裝困難，安裝程序較簡單，檢修清理困難，可采用非金屬材適用場

工業上需分離的物料及其操作條件多種多樣，為了適應各種不同的操作要6-3系小6-45119393 5

6a表示，其單m2/m3。填料的比表面積愈大，所提供的氣液傳質面積愈大。因此，比表空隙率單位體積填料中的空隙體積稱為空隙率，以表示，其單位為6-51234 678 9圖6- 板式

圖6- 填料7—卸填料人孔；8—支撐裝置；9—進氣口；10—11—12—6-6塔設備編 塔設備名 設備類 備 EO吸收 斜孔 雙溢 EO解吸塔填料 環鞍 反應精餾塔浮閥 雙溢 反應精餾塔浮閥 雙溢 EG精制塔浮閥 單溢 EG精制 浮閥 單溢 EOT20125bar48℃，塔底溫18塊塔板下進料，T201的詳細AspenPlusT201TraySizingGlitschBallast型塔板，通 AspenPlus模擬的T0103工藝要 Temperatureliquid

Temperaturevapor

Massflowliquidfrom

Massflowvaporto6VolumeflowVolumeflowvaporMolecularDensityliquidfromfromDensityvaporto ViscosityvaporSurfacetensionliquid-

HT=hl=HT-hl=0.

查泛點關聯圖得CF200.092m

=0.492m/取較高的安全系數。本設計中，取安全系數為0.83，則適宜的操作氣速uop=0.83uf=0.409m/D= =以下幾種形式：U型流、單溢流、雙溢流、多溢流，其各自特點如下：6-8液流型 特 降液管結構簡單，加工制造方便，在塔板直徑小于2.2m的塔中 的路徑短，從而可降低液面落差，適用于大型塔及液氣比大的U型流 堰上的液流強度，減小液面落差，因而可使氣液分布均勻。適6-9 液體流量UHptotal=57.6kmol/(m3mPaZ=40·0.6=為了減少塔頂出口氣體中夾帶的液體量，取塔頂部空間高度H12·HT=1.2m度H=tLs=

H=2.0+ =故EO吸收塔總 H=24+1+2+0.6=4.度取10mm。10，降液板下部設置支撐筋。降液板采用不銹鋼制作，厚度3mm。厚度取3mm。設人孔，人孔直徑500mm。蓋帶頸對焊法蘭人孔。人孔直徑為450mm。 T201的Cup-tower校核輸入界圖6-4 T201的Cup-tower校核輸入界面6-10T201CUP-tower際7明EO889kkcp/7量2489量子/子/度數式m6##m78/2平9/堰%%比 m m mm012m3m4m5mK/5型678

子

子

子

kg /100kg

0

m

m

3

m液 5

m

6

m

7

kg/kg

8

m

s

m

45s標標##XYEO16MnR(Q345R),據經驗，大型化工容器采用16MnR制造，質量可比碳鋼減輕1/3。 上封頭校核報告北京化工大學化學工程學院 Max團隊GB150.3-MCmmmm M力Mmmmmf焊接接頭系數入PT=1.25Pc[s]=[s壓力試驗允許通過的應力 試驗壓力下封頭的K1 D262+2i i=dh= [Pw]=KDi+0.5de= 下封頭校核報告北京化工大學化學工程學院 Max團隊GB150.3-MCmmmm M力Mmmmmf焊接接頭系數入PT=1.25Pc[s]=[s壓力試驗允許通過的應力 試驗壓力下封頭的K1 D262+2i i=dh= [Pw]=KDi+0.5de= 內壓圓筒校核報告北京化工大學化學工程學 MaxGB150.3-Mm (板材試驗溫度許用應M設計溫度許用應M試驗溫度下屈服Mmm焊接接頭系數 = PT1.25P[s] 壓力試驗允許通過 sT=pT.(Di+de)=2de最大允許工作壓力 =設計溫度下計算Pc(Di+dest =第七章壓縮機進料量：18671.5166到11bar，假設壓縮指數K=1.4。

= P1K-1=137.3·5.19·

K

2

CP200的選型結壓縮機,制冷壓縮機,油田用壓縮機天然氣加氣站用,鑿巖機用,風動工具,車輛制動用,門窗啟閉用,紡織機械用,輪胎充氣用塑料機械用壓縮機,礦用壓縮機,船用壓縮機,醫用壓縮機,

2980第八章換熱器8-160℃U于1.2MPa，，使用溫度不大于150℃。使用壓力不大于1.5MPa。20m2。U形管式換熱器這種換熱器殼程易于清洗，但清洗管子困難，損壞管子①50℃，以免結垢嚴重，對于東南地32℃5℃，故冷卻水出口溫度通常取37℃或42℃。在兩工藝物流之間進行換熱時，低溫端的溫差不應小于20℃。5℃。在對反應物進行冷卻時，為了控制藝物料的露點，一般低5℃。因此通常有一個允許的壓力降范圍，最大允許的壓力降范圍一般限制如表5-2。8-2 <9.89.8·104~16.7>16.7·10

9.83.9·103~<9.8 19mm的管子；對于易結垢的物料(如立式熱虹吸式再沸器)，為方便清洗，采用外徑25mm或②1.25～1.5③管長在滿足換熱面積和設計要求的條件下，盡量選用較短的管子，以降④管程數管程數增加，管內流速增加，傳熱系數增加，但不選用過高的管程數，以免壓力降過大，一般選在1～6。⑤排布方式：正三角形排布，相同的面積可以排布最多的換熱管，管外傳40～50%的裕量；對于工藝物流與公用工程間的換熱，留有20～35%的裕量。 折流板間—4500~—600~1500~—900~<——7500，1400~——7500，—17007500，———8.4.18-4To出口溫度進口壓力表8- 項 殼 管

53.32+T2

=38.79

22+t2

=22.47lc=0.0127W/(m lb=0.597W/(m

hc=1.0·105Pascpc=1.636kJ/(kg

hb=9.55·10-4Pascpb=4.193kJ/(kg mDt'=(T1-t2)-(T2-t1)=(53.32-22.97)-(24.26-22)=8.428mlnT1-t2 ln53.32-T2- 24.26-T1——殼程熱物流進口溫度T2——殼程熱物流出口溫度t1——管程熱物流進口溫度t2——管程熱物流出口溫度Dtm——對數平均傳熱溫差cp520W/(m2 A= =

m=(8)管長L=3m；管程數2；選定F25· PT=1.25·0.025= ；采用三角形排列；CL= ，CTP=0.85PR=1.25

傳熱管正三角形排列方CL·APRd0 CL·APRd0 ·所以殼體內徑D0

= 3.14150.0

pd0

D N=0.785·· =666>637 P2d 0.851.252 30%，切去的圓缺h=25%·D=0.25·900=N傳熱管長L3000-1 由克恩法計算可得a=0.36lc