附錄二重要儀器選型與計(jì)算

反應(yīng)器的計(jì)算選 反應(yīng)器的計(jì) 催化劑填充量 反應(yīng)管長度計(jì)算 管道排 反應(yīng)床層壓降 設(shè)計(jì)的選 穩(wěn)定性壓 孔數(shù)和孔 殼程換熱 封頭的設(shè) 支座的設(shè) 反應(yīng)器工藝及強(qiáng)度計(jì)算結(jié) 精餾塔的計(jì) 塔板工藝尺寸計(jì) 塔板主要尺寸計(jì) 溢流裝置計(jì) 降液管尺 浮閥數(shù)及排列方 排列方 塔板流體力學(xué)驗(yàn) 氣相通過浮閥塔板的壓力 液 霧沫夾 塔板負(fù)荷性能 進(jìn)口管設(shè) 出口管設(shè) 筒體厚度設(shè) 壁厚設(shè)計(jì) 封頭的選 支座的設(shè) 塔的塔 浮閥塔工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié) 浮閥塔強(qiáng)度計(jì)算結(jié) 反應(yīng)器的計(jì)算選型MoleMassVolume--MoleMassVolume--體積空速為：3000h由下面的公式可求出催化劑填充 VR

VON

273 101.32528.11 取空床速度為1.4m/s，則床層截面積ARVou

1.4

35.78m則催化劑床層高度HRVR根據(jù)化工原理取床層空隙率為0.3，則反映管長為選取工業(yè)上所用的?35×2.5的列管，則單管催化劑體積為ddl3.140.0320.7868.88103 則管數(shù)為n=35.78/0.00888=4030與普通換熱器有很大不同。首先，管束水循環(huán)受阻，傳熱，30℃劃分為12個(gè)區(qū)間，整個(gè)管板由一個(gè)30°區(qū)間陣列而成。取不按正三角形排列，取管心距為t1.25d01.250.0350.04375m，用三角形排列，則單管所占的面3s t232

30.0437521.66103。40300.00166則每個(gè)反應(yīng)器的直徑為40300.00166雷諾數(shù)為Red0.00151.44161.4修正摩擦系數(shù)fmu21b 1p 0 p mp

根據(jù)流體溫度，選擇流體的設(shè)計(jì)溫度400，設(shè)計(jì)壓力0.20MPa由于本操作是在高溫下進(jìn)行，所選材料為耐高溫0Cr18Ni10Ti。（化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)焊接方式：選為雙面焊對接接頭，100%無損探傷，故焊接系數(shù)材料的許用應(yīng)力為58MPa,則厚度可計(jì)d C0.2

3.42t

258

，圓整后取為再經(jīng)氣壓試驗(yàn)校正后可知滿足強(qiáng)度要故取反應(yīng)器筒體直3000mm，厚度為25mm，內(nèi)徑為 ，穩(wěn)定性壓降應(yīng)不小于列管式固定床層壓降10％，即

pd,s所以 取pd=3500pau 4 4.752u2u221.44162

0.94m/

D=2950mm，取孔徑為d=10mm，則N 1654孔數(shù)

(d/D)

對于反應(yīng)器的殼程換熱，為了降低流體的橫向流速，消除流體誘發(fā)的管子振動(dòng)，采用外導(dǎo)流筒式的結(jié)構(gòu)。換熱介質(zhì)選工業(yè)用水于固定床反應(yīng)器進(jìn)行換熱，反應(yīng)器中放出的熱量由ASPEN模擬5.5107w，取安全系數(shù)為1.1，則得殼層熱量Q1.1Q11.15.51076.05107選用橢圓形封頭，取形狀系數(shù)K=1，則其深度為1150mm，壁厚為反應(yīng)器厚度25mm，查表得直邊高度為：h00所以橢圓形封頭外徑為3100mm50mm1150mm，直邊高度為50mm850kg于反應(yīng)器中間不排管，最好選用環(huán)盤型折流板，板間距為1m0mm。折流板材料為16MnR。工業(yè)應(yīng)用的氣體分布板形式很多，主要有用側(cè)縫式錐帽分布板。支座采用裙座，材質(zhì)為16MnR，裙座與塔體的鏈接采用對接式焊接，裙座筒體外徑為3100mm，厚度為36mm，地腳螺栓的結(jié)構(gòu)選擇外螺栓作結(jié)構(gòu)形式，螺栓規(guī)格為M80×630因?yàn)榉磻?yīng)器筒體大、高，需要在裙座設(shè)置梯子裙座上開設(shè)2個(gè)人孔方便檢查，選擇公稱直徑為450mm的人火材料為石棉水泥層厚度為50mm反應(yīng)器的工藝計(jì)算及強(qiáng)項(xiàng) 參反應(yīng)溫度反應(yīng)壓力設(shè)計(jì)溫度設(shè)計(jì)壓力反應(yīng)類固定床反催化劑類SiO2Al2空速h1催化劑填充量（m3催化劑填充高度反應(yīng)長度尺材個(gè)數(shù)（根排正三角形形標(biāo)準(zhǔn)橢圓封材厚度深度直邊高度筒材內(nèi)徑高度2厚度裙類材內(nèi)徑厚度高度4人孔螺防火材料及石棉水泥層厚度為排氣4精餾塔的計(jì)算Aspen擬得相關(guān)數(shù)據(jù)后可對其做出相應(yīng)的計(jì)算得出對二塔底W=1214.327kmol/h回流比為1.05工藝上的輕重關(guān)鍵組分在塔頂、塔底的控制情況見表3-3控制序關(guān)鍵1對二2甲塔頂氣相平均摩爾質(zhì)量MvmxD1M1xD2M20.39121060.816192116.55kg/氣相負(fù)荷V(R1)D(1.051)235.4940kmol/h氣相平均密TINPTMPM（kg/M平均mPm

45116.557.47kg/塔頂氣相流量VVMvm482.76116.552.092m3/ 3600 塔底液相平均摩爾質(zhì)量MLmxw1M1xw2M20.60881060.18399281.45kg/塔底液相負(fù)液相平均密Lmxw1L1xw2

0.6088758.80.1839775.2604.52kg/塔底液相流LLMLm247.2781.450.00925m3/ 3600 欲求塔徑應(yīng)先求出適宜空塔氣速u，其中u(0.6~L液泛氣速：uf ，式中，蒸汽L關(guān)聯(lián)圖查得。橫坐標(biāo)值為：

取板間距HT0.45m，板上液層高度hL則圖中參變量HThL0.450.07根據(jù)以上數(shù)值由下面關(guān)聯(lián)圖查得：C200.087。因物系表面張力為20.10mN/m,接近20mN/m，故無需校正。即CC200.087，故液泛氣速為LufL取安全系數(shù)為0.7，則u0.7uf0.70.77830.5448m4由下式計(jì)算4按標(biāo)準(zhǔn)塔徑尺寸圓整，取D2.3m實(shí)際塔截面積AD23.142.324.15m 實(shí)際空塔速度u

2.0920.504m/實(shí)際安全系數(shù)：u

0.64（處0.6～0.8間，合適L12h LVhV圖3—4關(guān)聯(lián)因塔徑D=2.3m,可選用單溢流弓形降液管，采用凹型受溢盤。堰長lw0.7D1.6m溢流高度hwhLhow，選用平直堰，并取液流收縮系數(shù)E=12 LS 2.840.00925360022 E 0.0215m6mm lw

堰高為hwhLhow0.070.0215弓形降液管寬度W和弓形降液管A

w0.7查

的F0.09, 0.150， WD0.15D0.152.3驗(yàn)證液體在降液管停留的時(shí)間HT

0.450.373518.17s5s，所以降液管設(shè)計(jì)合理。u'0.15ms，u0

:

lwlh 1.6

初取閥孔動(dòng)能因素F010，則閥孔氣0uF0 0

3.659m/

，每層塔板上的浮法個(gè)數(shù)：Nd

0.00392

0 WD0.35m，取無效邊緣區(qū)寬度WC0.06m，破沫區(qū)Ws則塔板上鼓泡區(qū)面積， 2R2xAa2 R2xD RR W 0.06 x

2.30.350.11.0921.092A

1.542arcsin0.70 20.70

t

AVS2.092 ，其

t

（75mm～125mm所以采用等腰三角形叉排。按N=479重新核算孔速及閥孔動(dòng)能因u

23.601m/ 4F0 閥孔動(dòng)能因素F0基本沒有變化，仍在9～12范圍u塔板開孔率為：

0.504100%hphch1h0計(jì)算塔板壓板阻

73.13.49msu因u0uoc，故可按h5.34 v0計(jì)算干板阻力，c

2Lhc5.342604.529.810.0436m液充氣液層阻力，取00.5，h10hL0.50.070.035m液③液體表面張力所造浮閥塔的h很小，可以忽略不計(jì)。因此，氣相通過浮閥塔板的壓力降所相當(dāng)?shù)囊褐遠(yuǎn)phch10.04360.0350.0786m液柱則單板壓降PphpLg0.0786604.529.81466.12為了防止液泛現(xiàn)象的發(fā)生，要求控制降液管中清液層高度H h，而 Hh h S0.153 0.00345m液w0 lw0

板上液層高度hL0.07m，HdhphLhd0.07860.070.00345取0.5，又HT0.45mhw則HThw0.50.450.0485可見，

，符合防止液泛要 LS泛點(diǎn) V泛點(diǎn)率

1.36L KCF

板上流體流經(jīng)長度ZLD2WD2.320.345板上液流面積AbAT2AF4.1520.3735甲苯和對二甲苯為正常系統(tǒng)，取物性系數(shù) 1.0，又由《化原理.（下冊》圖3—13查得泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù) 0.125，VS泛點(diǎn)

1.36LVLVLKCF

100%泛點(diǎn)

0.78KCF

100%

S S 2.092 604.5

100%根據(jù)以上兩式計(jì)算出得泛點(diǎn)率均在80%以下，可知霧沫夾帶量能夠滿足ev0.1kg(液)/kg(氣)的要求。霧沫夾帶線泛點(diǎn)

1.36LZSS

V 按泛點(diǎn)率V V泛點(diǎn)率=

1.36LSZLKCFAb

100%代入相關(guān)數(shù)據(jù)整理Vs3.038 由式（1）知霧沫夾帶線為直線，則在操作范圍內(nèi)任取兩個(gè)Ls依式（1）算出相應(yīng)的VS值列于表1中。據(jù)此，可作出霧沫夾帶線（1Ls3Vs/（m液泛HThwhphLhdhch1hhL由上式確定液泛線，忽略式中 ， L

3600L2HThw v0 s10

s3w lwh0 w因物系一定，塔板尺寸一定，則HT、hw、h0、lw、v、L、0等均為定值，而u與V有如下關(guān)系，即u ，式中閥孔數(shù)目 4d0與孔徑d0也是定值，則上式可簡化成Vs與Ls的如下關(guān)系3aV2bcL23 即

V217.74048L273.44L3 3在操作范圍內(nèi)任取兩個(gè)Ls值，依式（2）算出相應(yīng)的Vs值列于表中 /液相負(fù)荷上限線流體的最大流量應(yīng)保證在降液管中停留時(shí)間不低 3—5s，液在降液管內(nèi)停留時(shí)間為：HT

35s，以5s作為液體在管內(nèi)停留時(shí)間的下限，則 ATHT0.37350.450.0336m3/ss 求出上限液體Ls值（常數(shù)。在Vs—Ls圖上液相負(fù)荷上限線為與氣體流量Vs無關(guān)的豎直線（3。漏液對于F1型重閥，依

5計(jì)算，則u0

。又知Vd2Nu則得Vd2 ，以F 作為規(guī)定氣體最 4 標(biāo)準(zhǔn)Vd2Nud2N 0.039479

1.048m/s據(jù)此作出與液體流量無關(guān)的水平漏液線（4液相負(fù)荷下限線 作為液相負(fù)荷下限條件，則Ls Ls下限值how

0.006，取E=1， 3L 0.00610003 0.00610003 0.00136m/ 3

s

根據(jù)以上兩個(gè)表及式（3（4（5）可分別作出塔板負(fù)荷圖上的（1（2（3（4）及（5）共5條線，如圖1示1板負(fù)荷性能由塔板負(fù)荷性能圖可以看出：①任務(wù)規(guī)定的氣、液負(fù)荷下的操作點(diǎn)P（設(shè)計(jì)點(diǎn)，處在適宜操作區(qū)內(nèi)的適中位置；②塔板的氣相負(fù)荷上限由霧沫夾帶控制，操作下由漏液線控制；③按照固定的液氣比，由以上圖查出塔板的氣相負(fù)荷上限(Vs)max=2.93m3/s,氣相負(fù)荷下限(Vs)min=1.048m3/s操作彈性=VSV

2.93S進(jìn)料管物料進(jìn)口流量為V1482.6m3h，則取進(jìn)口管流速為u=2m/s，則進(jìn)口管直徑為：44， 則內(nèi)徑為300mm。校核：根據(jù)選取的管口，則速度u 4 1.9m/s3600d 在0.5-2m/s范圍內(nèi)，可以選出口管物料出口流量為

174.1m3h，則取進(jìn)口管流速4u1=2m/s，則出口管直徑為4擇出口管取 （GB/T8163-2008）的無 ， 內(nèi)徑176mm校核：根據(jù)選取的管口，則速度u 4

1.99m/3600d 36003.14在0.5-2m/s范圍內(nèi)，可以選根據(jù)塔的操作壓力和溫設(shè)計(jì)TC1.1T1491.1該塔體焊接方式為雙面對焊接，100%無損探傷，取焊接系數(shù)1。所選用的材料為Q235-C，許用應(yīng)力t116MPa，取鋼材負(fù)偏差C10.25mm，腐蝕裕量C21mmS Pc CCc 2t c 0.11

0.251根據(jù) GB150-1998《鋼制壓力容器》中對容器最小厚度的規(guī)定，碳素鋼和低合金鋼制塔式容器的最小厚度為塔體內(nèi)直徑的 2/1000，且不4mm。因此

2300

4.6mm，最后按標(biāo)準(zhǔn)尺寸得Sn校核水壓試驗(yàn)強(qiáng)度：TPTDie P

0.125MPa

eSnC101.25 0.12523008.75 2s而0.90.91235211.5MPas可見T0.9s，所以水壓試驗(yàn)強(qiáng)度從工藝操作要求考慮，對封頭形狀無特殊要求。因橢圓形封頭制造比較簡單，受力狀況較好，故該塔體采用橢圓形封頭。根據(jù)規(guī)定取封頭和筒體選擇的材料一樣,為Q235-C,壁