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第一章設(shè)計(jì)總 過(guò)程設(shè)備的選型目的和基本要 過(guò)程設(shè)備類 過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)與選型原 過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)與選型的主要內(nèi) 第二章塔設(shè)備設(shè) 設(shè)計(jì)依 設(shè)計(jì)要 塔設(shè)備的選 常見塔類 塔類型的選 板式塔的塔板類型選 使用列 塔板物性參數(shù)與塔徑的計(jì) 溢流裝 塔板結(jié)構(gòu)設(shè) 塔板流體力學(xué)校 塔板負(fù)荷性能 塔機(jī)械工程設(shè) 塔高的計(jì) 接管的計(jì) 塔體和封頭設(shè) 裙座的設(shè) 塔設(shè)備附 T0101塔設(shè)備條件 塔機(jī)械強(qiáng)度校 塔設(shè)備計(jì)算說(shuō)明 第三章?lián)Q熱器設(shè) 換熱器概 換熱器類 換熱器選型依 換熱器選 選型原 選型步 原料冷卻器(E0402)設(shè)計(jì)示 換熱器結(jié)構(gòu)選 物流的安 溫 壓 傳熱系 折流板、殼體及換熱管設(shè) 接管尺寸及方 數(shù)學(xué)計(jì) 換熱器設(shè)備條件圖及詳細(xì)尺 換熱器性能 計(jì)算結(jié) MMA精制塔冷凝器(E0407)設(shè)計(jì)示 換熱器結(jié)構(gòu)選 物流的安 溫 壓 傳熱系 折流板、殼體及換熱管設(shè) 接管尺寸及方 數(shù)學(xué)計(jì) 換熱器設(shè)備條件圖及詳細(xì)尺 換熱器性能 設(shè)備校 第四章反應(yīng)器設(shè) 反應(yīng)器概 反應(yīng)器類 釜式反應(yīng)器(反應(yīng)釜 管式反應(yīng) 固定床反應(yīng) 流化床反應(yīng) 反應(yīng)器的選擇經(jīng) 反應(yīng)器的設(shè)計(jì)要 反應(yīng)特 反應(yīng)動(dòng)力 催化 反應(yīng)器類型選 反應(yīng)器的數(shù)學(xué)計(jì) 設(shè)備強(qiáng)度校 第五章泵的選 概 選型依 工業(yè)常用泵情況介 選型原 設(shè)計(jì)參 液體流 摩擦系 泵的揚(yáng)程計(jì) 選型結(jié) 第六章壓縮機(jī)選 概 選型依 選型原 壓縮機(jī)類型及特 第七章氣液分離器的設(shè) 設(shè)計(jì)依 設(shè)計(jì)目 氣液分離器類 設(shè)計(jì)參 浮動(dòng)流 分離器直 筒體高 上下封 管 第八章儲(chǔ)罐的設(shè) 8,1儲(chǔ)罐選型依 儲(chǔ)罐的分 儲(chǔ)罐選型原 儲(chǔ)罐的選 MMA儲(chǔ)罐選型示 工藝參 選型結(jié) 第一計(jì)總過(guò)程設(shè)備的選型目的和基本要過(guò)程設(shè)備類過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)與選型原所選擇的設(shè)備和材料必須可靠,且盡可能,并注意解決好超限設(shè)備的制造和問(wèn)題;消防、衛(wèi)生及安全設(shè)施的設(shè)置必須國(guó)家關(guān)于環(huán)境保護(hù)、勞動(dòng)安全的和要求,符合石油化工行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn);過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)與選型的主要內(nèi)對(duì)設(shè)備的工藝要求確定符合要求的設(shè)備材質(zhì)這項(xiàng)工作應(yīng)與設(shè)備設(shè)計(jì)專業(yè)共對(duì)塔設(shè)備,需要確定物料的流量、組成、溫度、壓力、塔徑與塔的些成批、成系列生產(chǎn)的設(shè)備,即那些可以直接向生產(chǎn)廠家訂貨或的現(xiàn)成設(shè)備。對(duì)已有標(biāo)準(zhǔn)圖紙的設(shè)備,確定標(biāo)準(zhǔn)圖的圖號(hào)和型號(hào)。隨著工設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化的推進(jìn)有些本來(lái)用于非標(biāo)設(shè)備的化工裝置已逐步系列化定型化。F1型浮閥和浮閥塔塔盤系列等,它們已經(jīng)有了。對(duì)非標(biāo)設(shè)備,向化工設(shè)備專業(yè)設(shè)計(jì)提出設(shè)計(jì)條件和設(shè)備草圖,明第二設(shè)備設(shè)設(shè)計(jì)依(GB150-(GB/T25198-(SHT3098-(HG/T20583-(HG/T20570-(HG/T21639-(HG21594-(HG/T21514-(JB/T4710-(HG/T20592~20635-設(shè)計(jì)要塔設(shè)備的選常見塔類程,但兩者各有優(yōu)缺點(diǎn),要根據(jù)具體情況選擇。板式填料 2-12-1板式塔和填料塔的比大尺寸空塔氣速較大,小尺寸空塔氣速較大直徑在600mm以下的塔安裝困新型填料復(fù)雜造價(jià)高檢修清理,難塔類型的與物性有關(guān)的因與操作條件有關(guān)的因其他因①對(duì)于多數(shù)情況,塔徑大于800mm時(shí),宜用板式塔,小于800mm時(shí),2-2塔設(shè)備初步選型MALMMAMMA板式塔的塔板類型選2-3不同塔板性能比系板2-4主要塔板性能的量化比51.1-933浮閥塔的優(yōu)故其生產(chǎn)能力比泡罩塔高20%~40%,與篩板塔近似。整,閥孔氣速幾乎不隨氣體負(fù)荷的變化而變化,在較大的氣體負(fù)荷范圍內(nèi),可板效率較高,比泡罩塔高10%左右。60%~80%,但比篩板塔的造價(jià)貴,為篩板塔的120%~130%。原料預(yù)處理塔(T0101)的設(shè)計(jì)計(jì)使用列表2-5使用列AspenPlusAspenTechAutoAutodesk大學(xué)(華東塔板物性參數(shù)與塔徑的計(jì)物性參2-6塔板物性參數(shù)液相溫度氣相溫度量量/氣相粘度123456789Aspenplus47塊塔板進(jìn)行手工計(jì)算和校核,然后再用CUP-Tower進(jìn)行計(jì)算,通過(guò)比較來(lái)472-7:2-7浮閥塔塔板參液相溫度氣相溫度液相密度氣相密度塔徑的計(jì)若設(shè)氣體流通截面上的適宜氣速為,當(dāng)塔內(nèi)處理的氣體體積流量為塔板的計(jì)算中,通常是以泛點(diǎn)氣速作為2-1所示:2-1史密斯關(guān)聯(lián)液相表面張力為時(shí)的氣體負(fù)荷因子取,即,則可求得塔徑為沉降高度的確(1)塔板間距2-8塔板間距與塔徑的關(guān)200-300-350-450-600-2HT=600mm2、板上液層高高度,則液滴沉降高度為溢流裝以下幾種形式:U型流、單溢流、雙溢流、多溢流。弓形降液管尺2-2弓形降液管的參對(duì)于堰長(zhǎng)與塔內(nèi)徑D的比值,一般單流型可取,雙流型可3~5s留時(shí)間應(yīng)更長(zhǎng)些,為此必須進(jìn)行校核。由于停留時(shí)間>3s溢流堰尺溢流堰長(zhǎng)2-3液體收縮系數(shù)計(jì)可得E=1.05,則堰上液層高度可由下式計(jì)算塔板結(jié)構(gòu)設(shè)D<900mm2.5md.根據(jù)之前計(jì)算可知,降液管寬度為Wd=0.3m;e.F1do=0.039m浮閥N=380浮閥排取同一橫排的閥孔中心距=0.075m0.075mt=76mm的等邊三378個(gè)。8~12N378設(shè)計(jì)合理。由5% <15%得此開孔率符合要求塔板流體力學(xué)校塔板壓降校式中:—?dú)怏w通過(guò)每層板的壓降,m液柱—干板壓降,m—板上液層的阻力,m—克服液體表面張力的阻力,m浮閥由部分全開轉(zhuǎn)變?yōu)槿咳_時(shí)的臨界速 此時(shí)干板壓降由閥片全開前的公式進(jìn)行計(jì)算,則取充氣系數(shù),則塔板上氣液層有效阻力克服液體表面張力的阻力:一般很小,故忽略不計(jì),即。Aspenplus溢流液泛校為,對(duì)一般液體取層相對(duì)于清液層的密度為0.5液體在降液管內(nèi)的停留時(shí)3~5s,為此,必須進(jìn)行校核。液沫夾帶量校F作為間接衡量霧沫夾帶量的指標(biāo)。對(duì)于塔徑大于900mm的塔,F(xiàn)80%900mm的塔,F(xiàn)70%;對(duì)減壓操作的塔,F(xiàn)75%eV10%D=1400mm900mmF80%。泛點(diǎn)百分率F由經(jīng)驗(yàn)式或其中有:K2-9K2-9K無(wú)正常系中等起系統(tǒng)(如油吸收塔,胺及乙二醇再生塔多系統(tǒng)(如胺及乙二醇吸收塔嚴(yán)重系統(tǒng)(如甲乙酮裝置形成穩(wěn)定的系統(tǒng)(如堿再生塔2-4泛點(diǎn)負(fù)荷因子泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)由圖2-4查得=0.131,則80%,故可知液沫嚴(yán)重漏液校取動(dòng)能因數(shù)的下限值=塔板負(fù)荷性過(guò)量液沫夾帶F作為間接衡量霧沫夾帶量的指標(biāo)。對(duì)于塔徑大于900mm的塔,F(xiàn)80%900mm的塔,F(xiàn)70%;對(duì)減壓操作的塔,F(xiàn)75%eV10%D=1400mm900mmF泛點(diǎn)百分率F其中有:K2-9K泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)由圖2-4查得=0.131,則漏液對(duì)于F1型重閥,取閥孔動(dòng)能因子下限值=5,與之相應(yīng)的氣相流量溢流液泛由可求得溢流液泛線方程。液量下限由于堰上液層厚度為最小值時(shí)對(duì)應(yīng)的液相流量為最小故取平堰堰液層高度=0.006m作為液相負(fù)荷下限條件,則E=1.05液量上限3-5s,取3s作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限,則塔板負(fù)荷性能2-52-5負(fù)荷性能注:0現(xiàn)將浮閥塔(T0101)2-10:2-10浮閥塔(T0101)工藝設(shè)計(jì)結(jié)浮閥數(shù)/UOCm?s-泛點(diǎn)率液相負(fù)荷上限(VS)max/m3S-液相負(fù)荷下限(VS)min/m3S-AspenPlusCupTowerT0101塔徑為2000mm,選定塔間距為600mm,開孔率選用13%,溢流堰選用平口堰,降液管CupTower塔板信息輸工藝條件輸2-7工藝條件輸CupTower示意塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)輸2-8T0101塔板結(jié)果參數(shù)輸CupTower示意浮閥校核結(jié)

2-9T0101塔板平面總示意CupTowerT0101_2-10CupTowerT0101塔板工藝參數(shù)結(jié)2-11塔板結(jié)構(gòu)與工CUP-Tower進(jìn)行塔的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),2-11浮閥校核結(jié)塔板(實(shí)際#—121開孔率底隙/塔板#—降液管內(nèi)線速度降液管底隙速度通過(guò)CUPTower的設(shè)計(jì)得到了原料預(yù)處理塔的相關(guān)數(shù)據(jù)如下120%60%12345678相對(duì)kg液/100kg---9/mmm---mmmkg液/kg%msm/s123%455%5610%子5 單流程塔 雙流程塔 雙流程塔XY塔機(jī)械工程設(shè)塔高的計(jì)實(shí)際塔板AspenplusDrickaner-Bradford方AspenPlusN=47塔頂空間高塔頂空間高度的作用時(shí)安裝塔板和開人孔的需要也使氣體中的液體沉1.0~1.5m塔板間開設(shè)人孔的板間設(shè)有人孔的上下兩塔板間距應(yīng)大于等于600mm,這里取=0.8m人孔474個(gè)人孔(包括塔頂和塔底人孔數(shù)進(jìn)料段空間高進(jìn)料段高度取決于進(jìn)料口結(jié)構(gòu)形式和物料狀態(tài),一般要比大,取塔底空間高塔底空間高度具有槽的作用塔底釜液最好能在塔底有10~15min的儲(chǔ)2~5minAspenV=17.121m3/h塔筒體高裙座高 ,采用圓柱形裙封頭高2010 ,取直邊段h=25mm,曲面高度=500mm。接管的計(jì)塔頂蒸汽接取塔頂蒸汽流速提取Aspen數(shù)據(jù)V=14715.396m3/h,則管徑回流取回流液體流速,液相體積流量L=57.024m3/h,則回流管徑進(jìn)料取進(jìn)料管液體流速為,液相體積流量L=80.1654m3/h,則回塔底液體出料管取料液流速為,液相體積流量L=81.4946m3/h,則回流管徑塔體和封頭16MnDR塔體厚度計(jì)16MnDR6-16mmt=-9℃時(shí),許用應(yīng)力C10.6mm,C2封頭厚度計(jì)裙座的設(shè)Q345R裙座與筒體的連D=2000mms=6mm時(shí),h=86mm6~8mmK=70mm,半徑排氣100mm1900kg/m3。塔內(nèi)溫度約為-30℃50mm,300kg/m3。4φ89×4mm,180mm。引出管通125mmφ2196mm地腳螺2000mm20個(gè),螺M36×416Mn。人孔及排氣DN=80mm3.5m。裙座壁SW6-2011δ12mm塔設(shè)備附除沫吊T0101塔設(shè)備條件塔機(jī)械強(qiáng)度校

2-12T0101設(shè)備條件本設(shè)計(jì)采用機(jī)械強(qiáng)度常規(guī)設(shè)計(jì)SW6-2011,對(duì)塔的強(qiáng)度進(jìn)行常規(guī)設(shè)計(jì)。 2-12SW6-2011校核筒體參數(shù)輸塔設(shè)備計(jì)算說(shuō)明2-12輸入數(shù)據(jù)27SW6-20112-13核算內(nèi)容2-14計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果8882-15容器分段數(shù)(不包括裙座1名義厚度88腐蝕裕量3311設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)溫度長(zhǎng)度名義厚度8內(nèi)徑/外徑腐蝕裕量3外壓計(jì)算長(zhǎng)度011試驗(yàn)壓力(立(MPa)試驗(yàn)壓力(臥(MPa)表2-16風(fēng)載荷、載荷校風(fēng)載及載23操作質(zhì) m0m01m02m03m04m05ma最小質(zhì)量m0m010.2m02m03m04ma壓力試驗(yàn)時(shí)質(zhì)量風(fēng)彎矩MIIPl/2 (l /2) (l /2) n MII(2/T)2Ym(hh)(h kn MII(2/T)2 m(hh)(h T kk順風(fēng)向彎矩MII順風(fēng)向彎矩MII00000組合風(fēng)彎矩 max(MII,(MII)2(MII)2 n彎矩MIIF(hh)注:計(jì)及高振型時(shí),此項(xiàng)按B.24 k00000偏心彎矩Meme00000最大彎矩 max(MIIM,MII0.25MIIM 需橫風(fēng)向計(jì)算時(shí) max(MIIM,MII0.25MIIM nFmhF00/mh(i1,2,..,n ii k垂直 k00000 (mIIgFII)/D i 4MII/ i (mIIgFII)/D i31PTDi/ mIIg/D i 4(0.3MI M)/ iB2-17耐壓試驗(yàn)校A1123(內(nèi)壓23(外壓許用值A(chǔ)223(內(nèi)壓123(外壓許用值A(chǔ)312許用值A(chǔ)42許用值(pT9.81Hw)(Diei)/許用值校核結(jié)果合合合合合注1:ij中i和j的意義如下i=1操作工 j=1設(shè)計(jì)壓力或試驗(yàn)壓力下引起的軸向應(yīng)力(拉i=2檢修工 j=2重力及垂直力引起的軸向應(yīng)力(壓i=3試驗(yàn)工 j=3彎矩引起的軸向應(yīng)力(拉或壓[]t設(shè)計(jì)溫度下材料許用應(yīng)力B設(shè)計(jì)溫度下軸向穩(wěn)定的應(yīng)力許用值注2:A1:軸向最大組合拉應(yīng) A2:軸向最大組合壓應(yīng)A3:試驗(yàn)時(shí)軸向最大組合拉應(yīng) A4:試驗(yàn)時(shí)軸向最大組合壓應(yīng):試驗(yàn)壓力引起的周向應(yīng)力注3單位如下 2-18筒體壁厚校GB150.3-計(jì)算壓力設(shè)計(jì)溫度內(nèi)徑 (板材試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn)腐蝕裕量焊接接頭系數(shù) =2[]t =e=n-C1-C2=n PT1.25P[ (或由用戶輸入[應(yīng)力水平T0.90s 力T=pT.(Die)=T2e[]t (Die)=t =et2-19GB150.3-計(jì)算壓力設(shè)計(jì)溫度內(nèi)徑曲面深度 (板材設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力腐蝕裕量焊接接頭系數(shù)PT1.25Pc[ 力T0.90s T=pT.(KDi0.5e)=TK=1 D2=2i6 2h i h=2[]t0.5 =eh=nh-C1-C2=min=nh=壓 計(jì)2[]t KDi0.5e=2-20下封頭校GB150.3-計(jì)算壓力設(shè)計(jì)溫度內(nèi)徑曲面深度 (板材設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力腐蝕裕量焊接接頭系數(shù)PT1.25Pc[ 力T0.90s T=pT.(KDi0.5e)=TK=1 D2=2i6 2h i h=2[]t0.5 =eh=nh-C1-C2=min=nh=壓 計(jì)2[]t KDi0.5e=2-21裙座結(jié)構(gòu)形式圓筒裙座底部截面內(nèi)徑裙座與殼體連接形式對(duì)裙座高度裙座材料名稱裙座設(shè)計(jì)溫度℃0裙座腐蝕裕量2裙座名義厚度裙座材料許用應(yīng)力裙座上同一高度處較大孔個(gè)數(shù)1裙座較大孔中心高度裙座上較大孔引出裙座上較大孔引出管厚度6地腳螺栓及地腳螺栓座地腳螺栓材料名稱30地腳螺栓材料許用應(yīng)力地腳螺栓個(gè)數(shù)地腳螺栓公稱直徑全部筋板塊數(shù)7相鄰筋板最大外側(cè)間距筋板內(nèi)側(cè)間距筋板厚度筋板寬度蓋板類型分蓋板上地腳螺栓孔直徑蓋板厚度蓋板寬度墊板有墊板上地腳螺栓孔直徑墊板厚度墊板寬度基礎(chǔ)環(huán)板外徑基礎(chǔ)環(huán)板內(nèi)徑基礎(chǔ)環(huán)板名義厚度2-22地腳螺栓校地(D4D4Zb (D2D2Ab 4max( l2合 M00/Z(mgF00)/ b 0.3M00M)/Zmg/ M00Mm min 地 螺栓受載荷時(shí)最大拉力M000.25M00MmgF 0 d 地腳螺 校核結(jié)合筋板壓應(yīng)力 nl1G合 3Fl 1 4(l'd)2(l'd) 合第三熱器換熱器概各種類型的換熱器作為工藝過(guò)程必不可少的設(shè)備廣泛用于石油化工、換熱器類3-13-1換熱器的結(jié)構(gòu)分≤50℃U管內(nèi)外均能承受高壓,管內(nèi)及檢修式式板束類似于管束,可抽出檢修,壓力不能太3-23-2管殼式換熱器優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)高20%;結(jié)構(gòu)復(fù)雜低20%以上;沒有內(nèi)漏。殼體和管子壁溫差一般宜小于等于50℃,50℃報(bào)廢,殼體部件決定于管子,故設(shè)備相對(duì)較低;不適用于殼結(jié)U形管作,一般適用于溫度≦500℃嚴(yán)重的場(chǎng)合;可用于管腐蝕U形處沖蝕應(yīng)控制管內(nèi)流速;換熱器選型依《U(JB/T4717-(JB/T4719-換熱器選選型原本工藝通過(guò)ExchangerDesignandRating壓力較高的場(chǎng)合使用U形管式換熱器。5~10%,如果設(shè)計(jì)10%左右,考慮到圓整參數(shù)的影響,最多不超過(guò)20%。3-3所示。3-3換熱器壓力降允許范1-2.5m/s8-3-43-4換熱器流速范圍應(yīng)采用正方形管子排列,并采用可拆式(U形管式)換熱流量較小的物流應(yīng)走殼使物流形成湍流狀態(tài),從而增加傳熱系數(shù)傳熱膜系數(shù)較小的物流(如氣體)應(yīng)走殼于提高傳熱膜系數(shù)的管徑,例如再沸器、鍋爐,多采用32mm的管徑。直接火加熱時(shí)多采用76mm來(lái),因此一般選用的管長(zhǎng)為4~6m。對(duì)于大面積、或無(wú)相變的換熱器可以選用8~9m的管長(zhǎng)。配布有利于殼程物流的湍流正方形配布有利于殼程為了彌補(bǔ)各自的缺點(diǎn),1.25~1.5d(d為管外徑。3-53-5換熱管規(guī)格和排列形外徑×壁厚管心距管程數(shù)有1、24管程。管程數(shù)增加,管內(nèi)流速增加、給熱系數(shù)3m/s;氣體和蒸汽的流速可在8~30m/s型號(hào):AES500-1.6/0.8-54-6/25-4其中:A——S——500——表示公稱直徑為1.61.854——6——25——4——I——I這個(gè)型號(hào)代表平蓋管箱,公稱直徑500mm,管程和殼程設(shè)計(jì)壓力均為1.6MPa54m25mm6m,4選型步第一步,在AspenPlus中用HeatX模塊進(jìn)行簡(jiǎn)捷計(jì)算,關(guān)鍵是傳熱系數(shù)的估計(jì),有關(guān)物系的K3-6所示:3-6K值的經(jīng)驗(yàn)數(shù)K水水水水水水水水水蒸氣冷凝(加壓水水蒸氣冷凝(常壓或負(fù)壓水溶液(μ<0.002水溶液(μ<0.002水水第二步,在AspenPlus中用HeatX模塊進(jìn)行詳細(xì)核算,此處冷熱流3-7。3-7常見流體的污垢m2參照預(yù)選換熱器幾何尺寸進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算查看換熱器的各項(xiàng)計(jì)算結(jié)第三步,新建EDR文件,將AspenPlus的相關(guān)計(jì)算數(shù)據(jù)及幾何尺寸EDR中的警告對(duì)換熱器結(jié)構(gòu)略作改動(dòng)以得到更準(zhǔn)確、原料冷卻器(E0402)設(shè)計(jì)示以原料冷卻器器(E0402)Aspen中的換熱器數(shù)據(jù)導(dǎo)入EDR中,并輸入壓降及污垢熱阻,processdata如下所示。換熱器結(jié)構(gòu)選

3-1E0402processdata數(shù)據(jù)物流的安垢,應(yīng)使冷卻水走管程,熱物流應(yīng)走殼程,便于散熱。溫37.02~25℃,管程工作溫度為20~22℃。設(shè)計(jì)+(15℃~30℃60℃40℃。壓0.11MPa0.11MPa0.25MPa。EDR中換熱器的壓降設(shè)置為自動(dòng)默認(rèn)值,也可自己設(shè)置壓降,出口絕壓小0.1MPa(真空條件40%0.1MPa,20%。傳熱系數(shù)與污垢熱和固壁熱阻為EDR自動(dòng)默認(rèn)值。0.00053m2?K/W,管程為冷卻水,污垢熱阻為0.00035m2?K/W。折流板、殼體及換熱管設(shè)200mm4.76mm6。其余參數(shù)為EDR默認(rèn)值。②殼程公稱直徑(內(nèi)徑)450mm10mm6000mm,排列方式為正三角形。接管尺寸及S1φ80×5mmS2φ80×5mm;管程接原料冷卻器(E0402)選型結(jié)用EDR3-2E0402計(jì)算結(jié)果1.3倍,符合設(shè)計(jì)要求;0.25m/s0.16m/s,滿足經(jīng)濟(jì)流速范圍,流態(tài)分布合0.003MPa3%,管程壓降351.9W/(m2·K)247.9W/(m2·K)。45mm。冷熱側(cè)法蘭類型均為整體法蘭。參考《化工工藝手冊(cè)(下冊(cè)E0402數(shù)學(xué)計(jì)t下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下:比熱:t比熱:NB為:筒體壁厚用手工計(jì)算,再用SW6進(jìn)行強(qiáng)度校核焊接方式選為雙面焊對(duì)接接頭,100%Φ=1,C10.3mmC22mm16~36mm,150℃3mmGB151600mm16~36mm焊接方式選為雙面焊對(duì)接接頭,100%Φ=1,C10.3mmC22mm16~36mm,70℃3mm16~36mm換熱器設(shè)備條件圖及詳細(xì)尺3-3換熱器設(shè)備條件換熱器性能

3-4換熱器管板3-8換熱器性能一覽設(shè)計(jì)溫度工作溫度2211實(shí)際面積/設(shè)備校SW6-2011表3-9固定管板換熱器設(shè)計(jì)計(jì)設(shè) 計(jì) 管程設(shè)計(jì)溫度C設(shè)計(jì)溫度tC簡(jiǎn)圖3-10前端管箱筒體計(jì)GB150.3- (板材試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn)腐蝕裕量焊接接頭系數(shù) =2[]t =e=n-C1-C2=n PT1.25P[ (或由用戶輸入[應(yīng)力水平T0.90s 力T=pT.(Die)=T2e[]t (Die)=t =etGB1517.00mm,3-11前端管箱封頭計(jì)GB150.3-計(jì)算壓力設(shè)計(jì)溫度內(nèi)徑曲面深度 設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力腐蝕裕量焊接接頭系數(shù)PT1.25Pc[ 力T0.90s T=pT.(KDi0.5e)=TK=1 D2=2i6 2h i h=2[]t0.5 =eh=nh-C1-C2=min=nh=壓 計(jì)2[]t KDi0.5e=3-12后端管箱筒體計(jì)GB150.3-計(jì)算壓力設(shè)計(jì)溫度內(nèi)徑 (板材試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn)腐蝕裕量焊接接頭系數(shù) =2[]t =e=n-C1-C2=n PT1.25P[ (或由用戶輸入[T0.90s T=pT.(Die)=T2e[]t (Die)=t =etGB1517.00mm,后端管箱封頭計(jì)GB150.3-計(jì)算壓力設(shè)計(jì)溫度內(nèi)徑曲面深度 設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力腐蝕裕量焊接接頭系數(shù)PT1.25Pc[ 力T0.90s T=pT.(KDi0.5e)=TK=1 D2=2i6 2h i h=2[]t0.5 =eh=nh-C1-C2=min=nh=壓 計(jì)2[]t KDi0.5e=GB150.3-計(jì)算壓力設(shè)計(jì)溫度內(nèi)徑 (試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn)腐蝕裕量焊接接頭系數(shù) =2[]t =e=n-C1-C2=n PT1.25P[ (或由用戶輸入[T0.90s 力T=pT.(Die)=T2e[]t (Die)=t =etGB1517.00mm,延長(zhǎng)部分兼作法蘭固定式管設(shè)計(jì)計(jì)算條件簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)壓 設(shè)計(jì)溫 平均金屬溫度0C裝配溫 C設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力量系數(shù)mm/mm殼程圓筒內(nèi)徑殼體法蘭設(shè)計(jì)溫度下彈性模量A=0.25As=sDi+sC設(shè)計(jì)溫度下彈性模量平均值管箱法蘭設(shè)計(jì)溫度下彈性模量管子平均溫度0C設(shè)計(jì)溫度下管子材料許用應(yīng)力t設(shè)計(jì)溫度下管子材料屈服應(yīng)力tt設(shè)計(jì)溫度下管子材料彈性模量平均金屬溫度下管子材料熱膨脹系數(shù)mm/mm管子外徑管子壁厚2管子根數(shù)換熱管中心距一根管子金屬橫截面積at(dt管子有效長(zhǎng)度(兩管板內(nèi)側(cè)間距管束模數(shù)Kt=Et管子回轉(zhuǎn)半徑i0.25d2d2t管子受壓失穩(wěn)當(dāng)量長(zhǎng)度系數(shù)Cr=2Et/ lcr管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力 2Cr [] 管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力(Clcr) t i [ s1 2 2Cr設(shè)計(jì)溫度C設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力tr設(shè)計(jì)溫度下彈性模量管板腐蝕裕量4管板輸入厚度管板計(jì)算厚度(包括拉桿和假管區(qū)面積0管板強(qiáng)度削弱系數(shù)管板剛度削弱系數(shù) Ena/E K 焊脹接許用拉脫應(yīng)力焊接許用拉脫應(yīng)力管箱法蘭厚度f(wàn)法蘭外徑蘭力矩Mp比值h/比值"/ ,圖 2E"b2"旋轉(zhuǎn)剛度K" fffE"] 12DibfDi 殼體法蘭厚度f(wàn)法蘭外徑法蘭寬度bfDfDi比值s/比值'/ ,,系數(shù) 按/D,”/D,查<<GB151-1999>>圖 i 3旋轉(zhuǎn)剛 12E'b2'K' ff fE' 12DibfDi 法蘭外徑與內(nèi)徑之比KDfY(K查<<GB150-2011>>7-旋轉(zhuǎn)剛度無(wú)量綱參數(shù) KKf4t膨脹節(jié)總體軸向剛度0~管板第一彎矩系數(shù)(KKf查<<GB151-1999>>~KK~系數(shù)(KtKf查<<GB151-98>>29)換熱管束與不帶膨脹節(jié)殼體剛度之比QEtEs Etna(EsAsKex EsAsKex管板第二彎矩系數(shù)(K,Q或Qex查<<GB151-1999>>系數(shù)(帶膨脹節(jié)時(shí)Q代替Q)M 2K(QG2(K,QQex30) 法蘭力矩折減系數(shù)Kf(KfG3管板邊緣力矩變化系數(shù) M K 法蘭力矩變化系數(shù)MfM K AlA0.25nd A0.866nS2 AnS2 管板布管區(qū)當(dāng)量直徑Dt4At系數(shù)Al/系數(shù)na/系數(shù)s0.40.61Q系數(shù)(帶膨脹節(jié)時(shí)Qex代替 t0.4(1)(0.6Q)/管板布管區(qū)當(dāng)量直徑與殼體內(nèi)徑之比tDt/管板周邊不布管區(qū)無(wú)量綱寬度kK(1-僅有殼程壓力Ps作用下的組合工況(Pt==t(tt-t0)-s(ts-t00當(dāng)量壓力組合Pc有效壓力組合PasPs蘭力矩系數(shù) 4MmMmD3i 管板邊緣力矩系數(shù)MMmM~管板邊緣剪力系數(shù)管板總彎矩系數(shù)mm11系數(shù)G1e僅用于m0時(shí)G1e3m系數(shù)當(dāng)m0時(shí),Km31(a)實(shí)線當(dāng)m0時(shí),Km31(b)系數(shù) m>0,G1=max(G1e,G1i)m< G1=~r=1(14Q數(shù)QQ~=3m(14K(QG2~p=114Q MwsMm(Mf) Dr i a1.5r3tP~'D2 k 'ari1 (2 m 1.5r3t0.5rPa~ pr'Y P(Di) Mws f1.5r3t1PG2QP Q a tt3tt殼程圓筒軸向應(yīng)力A(1) A(QG)a tc3cqt(Ps=不計(jì)溫差應(yīng)計(jì)溫=t(tt-t0)-s(ts-t00 PcPt(1--有效壓力組合PatPt-- 4MMpD3i-8.039e--8.039e- 管板邊緣力矩系 MM-8.039e--8.039e-~管板邊緣剪力系數(shù)--管板總彎矩系數(shù)mm11系數(shù)G1e僅用于m0時(shí)G1e3m系數(shù)當(dāng)m0時(shí),K和m31(a)實(shí)線當(dāng)m0時(shí),K和m31(b)系數(shù) m>0,G1=max(G1e,G1i)QQ~r=1(14Q數(shù)~'=3m(1r4K(QG2數(shù)=11~ 4Q2殼體法蘭力矩系 MwsMp-- D i rar3t1.5mm3rP~'D2'ari k 2m(2rPa~ p--r殼體法蘭應(yīng)力' ~MP(Di) fr3t1PG2QP Q a tt3tt殼程圓筒軸向應(yīng)力A[P(1)P (QG)a tc3cqt管板名義厚度管板校核通計(jì)算壓力設(shè)計(jì)溫度內(nèi)徑 (試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力腐蝕裕量焊接接頭系數(shù) =2[]t =e=n-C1-C2=n 2e[]t(Die)力t2e=t位計(jì)算壓力設(shè)計(jì)溫度內(nèi)徑 (材試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力腐蝕裕量焊接接頭系數(shù)=e=n-C1-C2=n 外壓計(jì)算長(zhǎng)度 外徑Do=Di+2n=A B [P]=B=Do/ 設(shè)計(jì)壓力計(jì)算壓力設(shè)計(jì)溫度N外力矩N殼體力f力b公稱直徑螺栓根徑d數(shù)量個(gè)DDhNmbb0>b=b=2.53 DGD外+D內(nèi)b0 DGD外螺栓受力 Wa=πbDGy=NWp=Fp+F=N所需螺栓總截面積Am=max(Ap,Aa)=Abnd2=4力矩計(jì)算FD=0.785D2i=NLD=LA+=-MD=FD=-NFG==NLG=0.5(Db=MG=FG=NFT=F-=-NLT=0.5(LA+1=MT=FT=-N外壓:Mp=FD(LD-LG)+FT(LT-LG ==NW=N Ma=WLG=NMoMpMa[]ft/[]fMo=N螺 間 L Lmin Lmax形常 h0Di0h/ho=K=Do/DI=10K9-5ZY9-39-eFIh09-59-eFLh01/of=d1Uho =d1Uho =f==4fe13=核計(jì) 許 結(jié)論W Di校核合Wp Di 校核合δf60.0mm時(shí),質(zhì)計(jì) 許 結(jié)論力HfMo 1.5[]t=271.5f(n n校核合力(1.33fe1)M0 f[]t=f校核合力M0YZ 2 f[]t=f校核合力=[]t=f校核合數(shù)J52.14VIMoE2Ko1校核合校核合其他換熱器均可按照上述流程逐個(gè)選型計(jì)算參照附錄換熱器選型一MMA精制塔冷凝器(E0407)設(shè)計(jì)示MMA精制塔冷凝器(E0407)Aspen中的換熱器數(shù)據(jù)導(dǎo)入EDR中,并輸入壓降及污垢熱阻,processdata如下所示。換熱器結(jié)構(gòu)選

3-5E0407process物流的安垢,為便于水垢,應(yīng)使冷卻水走管程,熱物流應(yīng)走殼程,便于散熱。溫157.62-146.82℃20~50℃,進(jìn)10℃,符合工業(yè)實(shí)際。設(shè)計(jì)溫度以工作溫度為依據(jù),一般為(15℃~40℃壓7bar1bar。換熱器的設(shè)計(jì)壓力為設(shè)計(jì)溫度下的最大工作壓力,一般為正常工作壓力的1.1倍。這里取殼程設(shè)計(jì)壓力為7.7bar1.1bar1MPaEDR0.1MPa20%。傳熱系EDR自動(dòng)默認(rèn)值。0.00035m2?K/W,管程為冷卻水,污垢熱阻為0.00053m2?K/W。折流板、殼體及換熱管設(shè)根據(jù)EDR的設(shè)計(jì)方案,選擇其中較為合理的一組。結(jié)合JB/T4715-6。②殼程公稱直徑(內(nèi)徑)800mm12mm度4500mmEDR默認(rèn)值。接管尺寸及殼程接管S1規(guī)格為φ280×10mm,殼程接管S2規(guī)格為φ220×10mm;管程接管T1規(guī)格為φ220×10mm,T2規(guī)格為φ220×10mm。接管方位見設(shè)備條件圖3-7原料冷卻器(E0407)選型結(jié)EDR3-6E0407計(jì)算結(jié)果1.3倍,符合設(shè)計(jì)要求。18.61~4.75m/s0.65m/s,滿足經(jīng)濟(jì)流速范圍,流0.0207MPa,壓降降低系數(shù)(含污垢熱阻)657.6W/(m2·K)486.6W/(m2·K)。參考《化工工藝手冊(cè)(下冊(cè)E0407數(shù)學(xué)計(jì)t下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下:比熱:t比熱:NB為:筒體壁厚用手工計(jì)算,再用SW6進(jìn)行強(qiáng)度校核焊接方式選為雙面焊對(duì)接接頭,100%Φ=1,C10.3mmC22mm16~36mm,150℃3mmGB151600mm16~36mm焊接方式選為雙面焊對(duì)接接頭,100%Φ=1,C10.3mmC22mm16~36mm,70℃3mm16~36mm換熱器設(shè)備條件圖及詳細(xì)尺3-7E0407設(shè)備條件換熱器性能

3-8E0407管板布置3-16E0407換熱器性能設(shè)計(jì)溫度工作溫度2211實(shí)際面積/設(shè)備校SW6-2011表3-17固定管板換熱器設(shè)計(jì)計(jì)設(shè) 計(jì) 管程設(shè)計(jì)溫度C設(shè)計(jì)溫度tC簡(jiǎn)圖前端管箱筒體計(jì)GB150.3-Q345R(試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn)腐蝕裕量焊接接頭系數(shù) =2[]t =e=n-C1-C2=n PT1.25P[ (或由用戶輸入[力水平T0.90s T=pT.(Die)=T2e[]t (Die)=t =etGB1519.00mm,前端管箱封頭計(jì)GB150.3-計(jì)算壓力設(shè)計(jì)溫度內(nèi)徑曲面深度Q345R板材設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力腐蝕裕量焊接接頭系數(shù)PT1.25Pc[ 力T0.90s T=pT.(KDi0.5e)=TK=1 D2=2i6 2h i h=2[]t0.5 =eh=nh-C1-C2=min=nh=壓 計(jì)2[]t KDi0.5e=后端管箱筒體計(jì)GB150.3- (試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn)腐蝕裕量焊接接頭系數(shù) =2[]t =e=n-C1-C2=n PT1.25P[ (或由用戶輸入[T0.90s T=pT.(Die)=T2e[]t (Die)=t =etGB1519.00mm,后端管箱封頭計(jì)GB150.3-計(jì)算壓力設(shè)計(jì)溫度內(nèi)徑曲面深度 設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力腐蝕裕量焊接接頭系數(shù)PT1.25Pc[ 力T0.90s T=pT.(KDi0.5e)=TK=1 D2=2i6 2h i h=2[]t0.5 =eh=nh-C1-C2=min=nh=壓 計(jì)2[]t KDi0.5e=GB150.3-計(jì)算壓力設(shè)計(jì)溫度內(nèi)徑 (試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn)腐蝕裕量焊接接頭系數(shù) =2[]t =e=n-C1-C2=n PT1.25P[ (或由用戶輸入[T0.90s 力T=pT.(Die)=T2e[]t (Die)=t =etGB1519.00mm,延長(zhǎng)部分兼作法蘭固定式管設(shè)計(jì)計(jì)算條件簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)溫度平均金屬溫度C裝配溫度C設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力量系數(shù)mm/mm殼程圓筒內(nèi)徑殼體法蘭設(shè)計(jì)溫度下彈性模量A=0.25As=sDi+sC設(shè)計(jì)溫度下彈性模量平均值管箱法蘭設(shè)計(jì)溫度下彈性模量管子平均溫度C設(shè)計(jì)溫度下管子材料許用應(yīng)力t設(shè)計(jì)溫度下管子材料屈服應(yīng)力tt設(shè)計(jì)溫度下管子材料彈性模量平均金屬溫度下管子材料熱膨脹系數(shù)mm/mm管子外徑管子壁厚2管子根數(shù)換熱管中心距一根管子金屬橫截面積at(dt管子有效長(zhǎng)度(兩管板內(nèi)側(cè)間距管束模數(shù)Kt=Et管子回轉(zhuǎn)半徑i0.25d2d2t管子受壓失穩(wěn)當(dāng)量長(zhǎng)度系數(shù)Cr=2Et/ 比值lcr管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力 2Cr [] 管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力(Clcr) t i [ s1 2 2Cr設(shè)計(jì)溫度C設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力tr設(shè)計(jì)溫度下彈性模量管板腐蝕裕量4管板輸入厚度管板計(jì)算厚度(包括拉桿和假管區(qū)面積0管板強(qiáng)度削弱系數(shù)管板剛度削弱系數(shù) Ena/E K 焊3脹接許用拉脫應(yīng)力焊接許用拉脫應(yīng)力管箱法蘭厚度f(wàn)法蘭外徑蘭力矩Mp比值h/比值"/ 系數(shù)C(按h/Di,f”/Di,查<<GB151-1999>>圖 2E"b2"旋轉(zhuǎn)剛度K" fffE"] 12DibfDi 殼體法蘭厚度f(wàn)法蘭外徑法蘭寬度bfDfDi比值s/比值'/ ,系數(shù)'按/D,”/D,查<<GB151-1999>> i 3旋轉(zhuǎn)剛 12E'b2'K' ff fE' 12DibfDi 法蘭外徑與內(nèi)徑之比KDfY(K查<<GB150-2011>>7-旋轉(zhuǎn)剛度無(wú)量綱參數(shù) KKf4t膨脹節(jié)總體軸向剛度0~管板第一彎矩系數(shù)(KKf查<<GB151-1999>>~KK~系數(shù)(KtKf查<<GB151-98>>29)換熱管束與不帶膨脹節(jié)殼體剛度之比QEtEs Etna(EsAsKex EsAsKex管板第二彎矩系數(shù)(K,Q或Qex查<<GB151-1999>>系數(shù)(帶膨脹節(jié)時(shí)Q代替Q)M 2K(QG2系數(shù)(K,QQex30) 法蘭力矩折減系數(shù)Kf(KfG3管板邊緣力矩變化系數(shù) M K 法蘭力矩變化系數(shù)MfM K AlA0.25nd A0.866nS2 (正方形布管)AnS2 管板布管區(qū)當(dāng)量直徑Dt4At系數(shù)Al/系數(shù)na/系數(shù)s0.40.61Q系數(shù)(帶膨脹節(jié)時(shí)Qex代替 t0.4(1)(0.6Q)/管板布管區(qū)當(dāng)量直徑與殼體內(nèi)徑之比tDt/管板周邊不布管區(qū)無(wú)量綱寬度kK(1-(Pt==t(tt-t0)-s(ts-t00當(dāng)量壓力組合Pc有效壓力組合PasPs蘭力矩系數(shù) 4MmMmD3i MMm(M)M~管板邊緣剪力系數(shù)管板總彎矩系數(shù)mm11系數(shù)G1e僅用于m0時(shí)G1e3m系數(shù)當(dāng)m0時(shí),按K和m31(a)當(dāng)m0時(shí),Km系數(shù)G1m0G1max(G1e,G1im<0,G= ~r=1(14Q數(shù)QQ~=3m(14K(QG2~p=114Q MwsMm(Mf) Dr i atr3trP~'D2 k 'ari1 (2 m 1.5r3tPa~ p0.5r1.5r'Y P(Di) Mws f1.5r3t1PG2QP Q a -tt-3tt殼程圓筒軸向應(yīng)力A(1) A(QG)a tc3cqt僅有管程壓力Pt作用下的組合工況(Ps=不計(jì)溫差應(yīng)計(jì)溫差應(yīng)=t(tt-t0)-s(ts-t00--有效壓力組合PatPt-- 4MMpD3i-- 管板邊緣力矩系 MM--~管板邊緣剪力系數(shù)--管板總彎矩系數(shù)mm11--系數(shù)G1e僅用于m0時(shí)G1e3m系數(shù)當(dāng)m0時(shí),K和m31(a)實(shí)線當(dāng)m0時(shí),Km3(b)系數(shù)G1m>0,G1max(G1e,G1iQQ~r=1(14Q數(shù)~'=3m(1r4K(QG2--數(shù)=11~ 4Q2殼體法蘭力矩系數(shù) MwsMp--管板徑向應(yīng) D i rar3tP~'D2kk 'ari1 (2 m 1.5mm3rrPa~ p--r殼體法蘭應(yīng)力'Y P(Di Mws 'fr3t1PG2QP Q a tt3tt殼程圓筒軸向應(yīng)力A[P(1)P (QG)a tc3cqt管板名義厚度管板校核通計(jì)算壓力設(shè)計(jì)溫度內(nèi)徑20(GB9948)(管材試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力腐蝕裕量焊接接頭系數(shù) =2[]t =e=n-C1-C2=n 2e[]t (Die)=t =et計(jì)算壓力設(shè)計(jì)溫度內(nèi)徑20(GB9948)管材試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力腐蝕裕量焊接接頭系數(shù)=e=n-C1-C2=n 外壓計(jì)算長(zhǎng)度 外徑Do=Di+2n=AA=BB=[P]=B=Do/ 設(shè)計(jì)壓力計(jì)算壓力設(shè)計(jì)溫度N外力矩N力f力b公稱直徑螺栓根徑d數(shù)量個(gè)DDhNmb b=b0> b=2.53 DGD外+D內(nèi)b0 DGD外螺栓受力 Wa=πbDGy=NWp=Fp+F=N所需螺栓總截面積Am=max(Ap,Aa)=Abnd2=4力矩計(jì)算操FD=0.785D2iNLD=LA+MD=FDN作===FG==NLG=0.5(Db=MG=FG=NFT=F-=NLT=0.5(LA+1=MT=FT=N外壓:Mp=FD(LD-LG)+FT(LT-LG ==NW=N Ma=WLG=NMoMpMa[]ft/[]fMo=N螺 間 L Lmin Lmax形常 h0Di0h/ho=K=Do/DI=10K9-5ZY9-39-eFIh09-59-eFLh0查圖9-7得f=d1Uho =d1Uho =f==4fe13=計(jì)算許 結(jié)論W Di校核合Wp 校核合δf50.0mm時(shí),應(yīng)力計(jì) 許 結(jié)論性質(zhì)力HfMo 1.5[]t=271.5f(n n校核合力(1.33fe1)M0 f[]t=f校核合力M0YZ 2 f[]t=f校核合力=[]t=f校核合數(shù)J52.14VIMoE2Ko1校核合校核合第四應(yīng)器設(shè)反應(yīng)器概反應(yīng)器類4-1常用反應(yīng)器的形式與特相相釜式反應(yīng)器(反應(yīng)釜KF型兩類反應(yīng)釜列成標(biāo)準(zhǔn)。K型是有上蓋的釜,形狀偏于“矮胖型工化工設(shè)計(jì)可以提出個(gè)別的特殊要求在系列反應(yīng)釜的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)大,而且反應(yīng)結(jié)束后,出料容易,釜的方便,其機(jī)械設(shè)計(jì)亦十分成熟。管式反應(yīng)物料停留時(shí)間短,經(jīng)過(guò)一定的控制,可以使管式反應(yīng)器有一定的溫度梯度和固定床反應(yīng)設(shè)計(jì)和規(guī)劃床的結(jié)構(gòu)和內(nèi)構(gòu)件排布是近代化學(xué)工業(yè)使用較早又較普遍的反控制,加上化工工程的,因此固定床仍不能完全被流化床所取代。4-1絕熱式固定床反應(yīng)器示意4-2列管式固定床反應(yīng)器示意流化床反應(yīng)流化床反應(yīng)器的特點(diǎn)是細(xì)的或粗的固體粒子在床內(nèi)不是不動(dòng)而是在高反應(yīng)器的選擇經(jīng)液-液相反應(yīng)或氣-液相反應(yīng)一般選用反應(yīng)釜,盡量選用標(biāo)準(zhǔn)系列的反應(yīng)器,攪拌的形式根據(jù)工藝操作需要進(jìn)行選型設(shè)計(jì),以使充分接觸;某些液-固相反應(yīng)或氣-液-“反應(yīng)”可以加熱和冷卻而且是系列化生產(chǎn)的不需要設(shè)計(jì)可以直接對(duì)(吸熱和放熱)又很大的情況下,常采用管式反應(yīng)器。對(duì)于氣-固相反應(yīng)經(jīng)常采用的一般在物料放熱比較大,或停留時(shí)間短,不怕返混的情況下,主張使用流化床。反應(yīng)器的設(shè)計(jì)要在到具體問(wèn)題時(shí),要考慮到下列的設(shè)計(jì)要點(diǎn):異丁烯氧化反應(yīng)器(R0201)設(shè)計(jì)示反應(yīng)特(ΔH=﹣79.88KJ·mol﹣1330℃MoBi2~5S異丁烯98.7%,MAL97.1%。反應(yīng)動(dòng)力反應(yīng)方程MAL反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方2.3%(8.9,控制45%件下進(jìn)行動(dòng)力學(xué)測(cè)定。由動(dòng)力學(xué)方程(1)兩邊取對(duì)數(shù)可得方程(2,以為橫坐標(biāo),為(2速率常數(shù)與反應(yīng)活化能的關(guān)系為方程式(3)。以1/T為橫坐標(biāo) AE。根據(jù)以上方法得到的反應(yīng)指前因子和反應(yīng)活化能分別為7.37×1014催化CuO系催化劑,是異丁烯選擇性氧化生成甲基丙烯醛反應(yīng)研MoBi系復(fù)合氧化物催化劑,這也是目前應(yīng)用最為,6~10種元素的MoBiFeCoCe5.5mm,比表面為4.61m2/g,堆密度為0.5kg/m3,孔隙率為0.64-2催化劑物性參粒徑反應(yīng)器類型計(jì)和規(guī)劃床的結(jié)構(gòu)和內(nèi)構(gòu)件排布是近代化學(xué)工業(yè)使用較早又較普遍的反應(yīng)反應(yīng)器(R0201)設(shè)計(jì)條物料衡

4-3R0201物料衡Pressure1111MoleFlowMassFlow -000000000設(shè)計(jì)壓1.1倍。這里取殼程設(shè)計(jì)壓力為0.11MPa0.11MPa0.25MPa。設(shè)計(jì)溫該反應(yīng)器的殼程工作溫度為280~290℃,管程工作溫度保持在330℃,設(shè)計(jì)+(15℃~40℃度為310℃,管程設(shè)計(jì)溫度為350℃。4-4反應(yīng)器設(shè)計(jì)條成%/(mol)物料名稱及組4-5反應(yīng)器進(jìn)口物料8水4-6反應(yīng)器出口物料水8其他工藝參

4-7設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和工作8.8萬(wàn)噸/4-8相對(duì)分子質(zhì)水4-9相關(guān)物性參水反應(yīng)器的數(shù)學(xué)計(jì)催化劑填充體物料衡算表得反應(yīng)原料的質(zhì)量流量為64494.1846kg/h,催化劑堆密度為——————質(zhì)量空速,h-反應(yīng)管長(zhǎng)0.6反應(yīng)管直徑及管給定管 反應(yīng)器殼體內(nèi)e4600mm。反應(yīng)器殼程壁焊接方式為雙面焊對(duì)接接頭,100%13。3-16mm280℃160MPa。取C2=3mm,C1=0.6mm,其殼體名義厚度為GB151————————0.8————折流板設(shè)24mmL——摩擦系數(shù);,——————mm;—— ,15%。傳熱面積計(jì)3220根,則傳熱面積內(nèi)管換熱面積:,參考文獻(xiàn)《化學(xué)工手冊(cè)》,由ASPEN模擬結(jié)果Q=﹣16313.81KW。Δt150℃Δt2=反應(yīng)器接管設(shè)進(jìn)料口管4-11某些流體在管路中的常用流速范流速范圍20-40-10- 40-60DN=750mm壓力管口(GB/T1057-1995)40-60殼程出管殼蒸汽的質(zhì)量流量為殼蒸汽的體積流量為設(shè)蒸汽殼程接管的線速度 ,則接管內(nèi)徑為反應(yīng)器封頭設(shè)Q345R4600mm16mmho=50mm,曲1150mm.反應(yīng)器支座設(shè)16MnR,裙座與塔體的連接采用對(duì)為35oA;個(gè)數(shù)54個(gè),基礎(chǔ)環(huán)板厚度為30mm。裙座上開設(shè)圓形人孔方便4倍保溫層厚度的距離為止??紤]裙座的防火問(wèn)題,在裙座的內(nèi)外側(cè)均敷設(shè)防火層,防火層材料為石棉水泥層(1900kg/m350mm).反應(yīng)器管板、管箱、反應(yīng)列管的連接設(shè)殼體與管板的連接結(jié)管箱與管板的連接結(jié)列管和管板的為脹接。管板法蘭及管板的結(jié)構(gòu)設(shè)36Q345R異丁烯氧化反應(yīng)器(R0201)設(shè)備條件圖4-3異丁烯氧化反應(yīng)器(R0201)設(shè)備條件設(shè)備強(qiáng)度校設(shè) 計(jì) 設(shè)計(jì)溫度C設(shè)計(jì)溫度tCGB150.3-計(jì)算壓力設(shè)計(jì)溫度內(nèi)徑曲面深度 設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力腐蝕裕量焊接接頭系數(shù)PT1.25Pc[ T0.90s T=pT.(KDi0.5e)=TK=1 D2=2i6 2h i h=2[]t0.5 =eh=nh-C1-C2=min=nh=壓 計(jì)2[]t KDi0.5e=GB150.3-計(jì)算壓力設(shè)計(jì)溫度內(nèi)徑 (板材試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn)焊接接頭系數(shù) =2[]t =e=n-C1-C2=n PT1.25P[ (或由用戶輸入[應(yīng)力水平T0.90s T=pT.(Die)=T2e[]t(Die)t2e=tGB15115.00mm,設(shè) 計(jì)算 0CC設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力系數(shù)mm/mm殼程圓筒內(nèi)徑殼體法蘭設(shè)計(jì)溫度下彈性模量A=0.25As=sDi+sC設(shè)計(jì)溫度下彈性模量平均值管箱法蘭設(shè)計(jì)溫度下彈性模量管子平均溫度0C[t設(shè)計(jì)溫度下管子材料屈服應(yīng)力s設(shè)計(jì)溫度下管子材料彈性模量Et平均金屬溫度下管子材料熱膨脹系數(shù)mm/mm管子外徑管子壁厚管子根數(shù)換熱管中心距一根管子金屬橫截面積at(dt管子有效長(zhǎng)度(兩管板內(nèi)側(cè)間距管束模數(shù)Kt=Et管子回轉(zhuǎn)半徑i0.25d2d2t管子受壓失穩(wěn)當(dāng)量長(zhǎng)度系數(shù)Cr=2Et/ lcr管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力 2Cr [] 管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力(Clcr) t i [ s1 2 2Cr設(shè)計(jì)溫度C設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力tr設(shè)計(jì)溫度下彈性模量管板腐蝕裕量4管板輸入厚度管板計(jì)算厚度(包括拉桿和假管區(qū)面積0管板強(qiáng)度削弱系數(shù)管板剛度削弱系數(shù) Ena/E K 焊5脹接許用拉脫應(yīng)力焊接許用拉脫應(yīng)力管箱法管箱法蘭厚度f(wàn)蘭法蘭外徑蘭力矩Mp比值h/比值"/ 系數(shù)C(按h/Di,f”/Di,查<<GB151-1999>>圖1.37e- 2E"b2"旋轉(zhuǎn)剛度K" fffE"] 12DibfDi 殼體法蘭厚度f(wàn)法蘭外徑法蘭寬度bfDfDi比值s/比值'/,系數(shù) 按/D,”/D,查<<GB151-1999>>圖 i 3旋轉(zhuǎn)剛 12E'b2'K' ff fE' 12DibfDi 法蘭外徑與內(nèi)徑之比KDfY(K查<<GB150-2011>>7-旋轉(zhuǎn)剛度無(wú)量綱參數(shù) KKf4t膨脹節(jié)總體軸向剛度0~管板第一彎矩系數(shù)(KKf查<<GB151-1999>>系數(shù)~KK~系數(shù)(KtKf查<<GB151-98>>圖29)換熱管束與不帶膨脹節(jié)殼體剛度之比QEtEs Etna(EsAsKex EsAsKex管板第二彎矩系數(shù)(K,Q或Qex查<<GB151-1999>>系數(shù)(帶膨脹節(jié)時(shí)Q代替Q)M 2K(QG2(K,QQex30) 法蘭力矩折減系數(shù)Kf(KfG3管板邊緣力矩變化系數(shù) M K 法蘭力矩變化系數(shù)MfM K AlA0.25nd A0.866nS2 (正方形布管)AnS2 管板布管區(qū)當(dāng)量直徑Dt4At系數(shù)Al/系數(shù)na/系數(shù)s0.40.61Q系數(shù)(帶膨脹節(jié)時(shí)Qex代替 t0.4(1)(0.6Q)/管板布管區(qū)當(dāng)量直徑與殼體內(nèi)徑之比tDt/管板周邊不布管區(qū)無(wú)量綱寬度kK(1-僅有殼程壓力Ps作用下的組合工況(Pt==t(tt-t0)-s(ts-t00當(dāng)量壓力組合Pc有效壓力組合PasPs蘭力矩系 4MmMmD3i 管板邊緣力矩系數(shù)MMmM~管板邊緣剪力系數(shù)管板總彎矩系數(shù)mm11系數(shù)G1e僅用于m0時(shí)G1e3m系數(shù)當(dāng)m0時(shí),K和m31(a)實(shí)線當(dāng)m0時(shí),K和m31(b)系數(shù) m>0,G1=max(G1e,G1i)m<0,G= ~r=1(14Q數(shù)QQ~=3m(14K(QG2~p=114Q MwsMm(Mf)管板徑向應(yīng) Dr i a1.5r3tP~'D2 k 'ari1 (2 m 1.5r3t0.5rPa~ pr'Y P(Di) Mws f1.5r3t1PG2QP Q a -tt-3tt殼程圓筒軸向應(yīng)力A(1) A(QG)a tc3cqt(Ps=不計(jì)溫差應(yīng)計(jì)溫差應(yīng)=t(tt-t0)-s(ts-t00--PatPt-- 4MMpD3i-3.577e--3.577e- 管板邊緣力矩系數(shù)MM-3.577e--3.577e-~管板邊緣剪力系數(shù)--管板總彎矩系數(shù)mm11系數(shù)G1e僅用于m0時(shí)G1e3m系數(shù)當(dāng)m0時(shí),K和m31(a)實(shí)線當(dāng)m0時(shí),Km31(b)系數(shù)G1m>0,G1max(G1e,G1iQQ~r=1(14Q~'=3m(1r4K(QG2=11~ 4Q2殼體法蘭力矩系數(shù) MwsMp--值管板徑向應(yīng) D i ra1.5r3tP~'D2kk 'ari1 (2 m 1.5mm3r0.5rPa~ p--r殼體法蘭應(yīng)力'Y P(Di) Mws f1.5r3t1PG2QP Q a ttcr3tt殼程圓筒軸向應(yīng)力A[P(1)P (QG)a tc3c換熱管與管板連接拉脫應(yīng) q=t管板名義厚度管板校核通計(jì)算壓力設(shè)計(jì)溫度內(nèi)徑 (管材試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力腐蝕裕量焊接接頭系數(shù) =2[]t =e=n-C1-C2=n 2e[]t (Die)=t =et計(jì)算壓力設(shè)計(jì)溫度內(nèi)徑20(GB9948)管材試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力腐蝕裕量焊接接頭系數(shù)=e=n-C1-C2=n 外壓計(jì)算長(zhǎng)度 外徑Do=Di+2n=A B [P]=B=Do/簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)壓力計(jì)算壓力設(shè)計(jì)溫度力f力b公稱直徑螺栓根徑數(shù)量個(gè)b'40m5DD'D(d =螺栓受 Wa=πb'DbyNWp=F'+F'p+FR=NAb=nd2=4彎矩計(jì)FD==N活套:LD0.5(DbDiLD=F'0.785(Dd)2p =NL'0.25(Dd2b"D =F'6.28D'mp =NL'0.5(d ==ND(Dd)L bb= M0FRLR=N螺 間 L nLmin (GB150.3-20117-Lmax3dB2f計(jì) 結(jié) 6[](Dnd第五的選概泵屬于通

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