皖西學院亞砜團隊作品集設(shè)備設(shè)計

第一章塔設(shè)備設(shè)計說 1.1塔設(shè)備設(shè)計概 塔設(shè)備設(shè)計原4塔設(shè)備的設(shè)計目標4塔型選擇原51.2精餾塔第一章塔設(shè)備設(shè)計說 1.1塔設(shè)備設(shè)計概 塔設(shè)備設(shè)計原4塔設(shè)備的設(shè)計目標4塔型選擇原51.2精餾塔T202的設(shè) 設(shè)計條件匯8塔設(shè)備設(shè)計方8流體力學數(shù)9填料段初步設(shè)計塔徑圓整與水力學校核液體分布裝置的選擇塔設(shè)備條件圖塔體強度校核塔設(shè)計選型一覽表第二章?lián)Q熱器設(shè)計說 2.1換熱器選型設(shè)計概 2.1.1設(shè)計依 22.1.2換熱器類 2.1.3換熱器的選型軟 2.2換熱器選型示例 換熱器選型參數(shù)設(shè)計換熱器型式的選擇換熱2.1.2換熱器類 2.1.3換熱器的選型軟 2.2換熱器選型示例 換熱器選型參數(shù)設(shè)計換熱器型式的選擇換熱器條件圖技術(shù)特性設(shè)備校換熱器設(shè)計選型一覽表第三章反應器設(shè)計說 3.1反應器設(shè)計目 3.2VAM合成反應器設(shè) 反應器的計算反應器的質(zhì)量反應器設(shè)計小結(jié)反應器強度校核3第一章塔設(shè)備設(shè)計說塔設(shè)備是化工、石第一章塔設(shè)備設(shè)計說塔設(shè)備是化工、石油化工和煉油等生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一，可以使氣液相或者液液相之間進行緊密接達到較為良好的相際質(zhì)及傳熱的目在塔設(shè)備中常見的單元操作有：吸收、精餾、解吸和萃取等。此外業(yè)氣體的冷卻與回收、氣體的濕法凈制和干燥，以及兼有氣液兩相質(zhì)和傳熱的增濕和減濕等效果1.11.1.1塔設(shè)備設(shè)計具有適宜的流體力學條件，可使氣液兩相結(jié)構(gòu)簡單，處理能力大（3）強化質(zhì)量傳遞和能量傳1.1.2塔設(shè)備的設(shè)計作為主要用于傳質(zhì)過程的塔先必須使氣液兩相能充觸，以獲得較高的傳質(zhì)效率。此外，為滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，塔設(shè)還得考慮下列各項（1）生產(chǎn)能力大。在較大的氣（汽）液流速下，仍不致發(fā)生霧沫夾帶、攔液、或液泛等破壞正常操作的現(xiàn)象4（2）操作穩(wěn)定、彈性大。當塔設(shè)備的氣（汽）液負荷量有較時，仍能在較高的傳質(zhì)效率（2）操作穩(wěn)定、彈性大。當塔設(shè)備的氣（汽）液負荷量有較時，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進行穩(wěn)定的操作，并且塔設(shè)備應保證長期穩(wěn)定（3）流體流動的阻力小，即流體通過塔設(shè)備的壓降小。這將省生產(chǎn)中的動力消耗，以降低正常操作費用。對于減壓蒸餾操作，大的壓力降還將使系統(tǒng)無法維持必要的真（4）結(jié)構(gòu)簡單、材料耗用量小，制造和安裝容易。這可以減過程中的投資（5）耐腐蝕和不易堵塞，方便操作、調(diào)節(jié)和檢修事實于現(xiàn)有的任何一種塔器都不可能完全滿足上述所有但是我們可以在某些方面做到獨特之處。以此來達到較大的率，提高企業(yè)的生產(chǎn)效1.1.3塔型選擇1.1.3.1填料塔與板式塔塔主要有板式塔和填料塔兩都可以用作蒸餾和吸收液傳質(zhì)過程，但兩者各有優(yōu)缺點，要根據(jù)具體情況1-1填料塔和板式塔相5大小1.1.3.2塔型選擇一般選擇時應考慮的因素有：物料性質(zhì)、操作條件、塔設(shè)備性能的1.1.3.2塔型選擇一般選擇時應考慮的因素有：物料性質(zhì)、操作條件、塔設(shè)備性能的制造、安裝、運轉(zhuǎn)、維修等（1）下列情況優(yōu)先選用b.含固體顆粒，容易結(jié)垢，有結(jié)晶的物料，因為板式塔可選用液流道較大的塔板，堵塞的危險c.在操作過程中伴隨有放熱或需要加熱的物料，需要在塔內(nèi)設(shè)置內(nèi)換熱組件，如加熱盤管，需要多個進料口或多個側(cè)線出料口板式塔的結(jié)構(gòu)上容易實現(xiàn)，此外，塔板上有較多的滯液以便與加熱冷卻管進行有效地d.在較高壓力下操作的蒸餾塔仍多采用板(2）下列情況優(yōu)先選用填料a.在分離程度要求高的情況下，因某些新型填料具有很高的傳質(zhì)效率，故可采用新型填料以降低塔的高度；6應高b.對于熱敏性物料的蒸餾分離，因新型填料的持液量較小，壓降小故可優(yōu)先選擇真空操作下的填料c.具有腐蝕性且易發(fā)泡的物b.對于熱敏性物料的蒸餾分離，因新型填料的持液量較小，壓降小故可優(yōu)先選擇真空操作下的填料c.具有腐蝕性且易發(fā)泡的物料，可選用填綜上，塔設(shè)備的選型可以依照下列順序1-塔型選用71.2精餾塔T202的設(shè)塔設(shè)備選型設(shè)計需要對本次廠區(qū)使用的 個塔1.2精餾塔T202的設(shè)塔設(shè)備選型設(shè)計需要對本次廠區(qū)使用的 個塔進行選型設(shè)計并有較好的傳質(zhì)性能。傳統(tǒng)的計算塔徑的方法，是根據(jù)液泛氣速的經(jīng)關(guān)聯(lián)式，算出泛點氣速，再取一定的系數(shù)得出操作氣速，從而算出徑1.2.1設(shè)計條件根據(jù)上一章節(jié)的說明，選擇塔型為填1-3塔設(shè)計條件一1.2.2塔設(shè)備設(shè)計塔徑的確定應當根據(jù)液氣處證塔的操作條件既不會液泛，也有較好的傳質(zhì)性能。傳統(tǒng)的計算塔徑的方法，是根據(jù)液泛速的經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式，算出泛點氣速，再取一定的系數(shù)得出操作氣速，而算出塔徑為提高設(shè)計效率和準確性，我們采用的是ASPENRadfrac中的InteractiveRating功能中初步設(shè)計使用了sizing功能，圓整后使Rating功能8設(shè)計壓 填料高度1.2.3流體力學當精餾塔的精餾段、提餾段的塔徑按照各自段內(nèi)上升蒸行計算，由于進料熱狀況的不同，致使兩段塔徑會有一些差異，若異不大，圓整后尺寸相同，則全塔采用等徑塔，反之，兩段塔徑差很大，則用變流體力學數(shù)據(jù)如下1-塔流體力學數(shù)。9CC1234567891.2.3流體力學當精餾塔的精餾段、提餾段的塔徑按照各自段內(nèi)上升蒸行計算，由于進料熱狀況的不同，致使兩段塔徑會有一些差異，若異不大，圓整后尺寸相同，則全塔采用等徑塔，反之，兩段塔徑差很大，則用變流體力學數(shù)據(jù)如下1-塔流體力學數(shù)。9CC1234567891.2.4填料段初步T0301選填料塔的填料大體分為散裝填1.2.4填料段初步T0301選填料塔的填料大體分為散裝填料和規(guī)整填散裝填料又稱亂堆填料。在填料塔內(nèi)隨意堆放的填料。散裝按填料的形狀結(jié)構(gòu)主要分為環(huán)型、鞍型、環(huán)鞍型三類，此外尚有球以及其他形狀的填料;按其用途可分為工業(yè)填料和實驗室填料前者尺寸較大，用于工業(yè)生產(chǎn)的大塔中，后者尺寸較小，但傳質(zhì)效高，用于高效實驗規(guī)整填料是一種在塔內(nèi)按均勻幾何圖形排布，整齊堆砌的填料由于具有比表面積壓降流體分均傳質(zhì)傳熱效率高等因此得到了廣泛的應用。最早開發(fā)的是金屬規(guī)整填料，以后相繼開的有塑料規(guī)整填料、陶瓷規(guī)整填料和碳纖維規(guī)整填規(guī)整填料根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點可以分為兩大類：波紋型和非波紋型前者又分垂直波紋型和水平波紋型；后者又分柵格型和板片規(guī)整填料中應用最廣的是垂直波紋填料。垂直波紋填料又分紋型和網(wǎng)波紋型。波紋填料的規(guī)格型號表示方式中，數(shù)字一般代表比表面積數(shù)值，字母X、Y分別代表其波紋傾角為30℃，45℃。例如400X示此種波紋填料其比表面積為400m2/m3，波紋傾角為30℃X型填料壓降??；Y型填料傳質(zhì)性能較好新型波紋填料可采用不銹鋼、、鋁、純鈦、鉬五鈦、等材制作。在香料、農(nóng)藥、精細化工、石油化工等領(lǐng)域得到廣泛應用。整填料分為網(wǎng)孔、絲網(wǎng)、孔板、壓延孔板其中金屬規(guī)整填料有整填料分為網(wǎng)孔、絲網(wǎng)、孔板、壓延孔板其中金屬規(guī)整填料有孔板波紋填料、板網(wǎng)波紋填料、刺孔板填料、絲網(wǎng)波紋填料及環(huán)形波紋填料。孔板波紋填料具有阻力小，液分布均勻，效率高，通量大、放大效應不明顯等常壓和加壓操作。絲網(wǎng)波紋填料是規(guī)整填料發(fā)展的一個重要里程碑這種填料由壓成波紋的絲網(wǎng)片排列而成波紋片30相鄰兩波紋片方向相反，在塔內(nèi)填裝時，上下兩人盤填料交疊放，具有高效、壓降低和通量大的優(yōu)點，產(chǎn)品BX、于難分離和熱敏性物系的真空精餾、常壓精餾和吸收過程。刺孔波填料是斜金屬薄板先碾壓出密度很高的小刺孔再壓成波紋板而成的規(guī)整填料于表面特殊等刺孔結(jié)構(gòu)提高了填料等潤滑性能并能保持金屬絲網(wǎng)波紋填料等性綜上所述，我們選擇金屬板波紋型的進階版填填料（由蘇爾壽公司制造與常規(guī)Mellapak填料相比，每米理論數(shù)值相同，性能卻提高了50%之為保證填料塔的性能一直處在高效4～6米填料必須分段并在段間設(shè)計液體分布器與液體再分填料塔設(shè)置如下圖所示，塔徑為軟件自動優(yōu)化給出的塔徑通過文獻值輸1-11Interactivesizing水力學結(jié)果如1-2Interactivesizing水力學水力學性能剖面表表1-水力學性能234567581-11Interactivesizing水力學結(jié)果如1-2Interactivesizing水力學水力學性能剖面表表1-水力學性能234567589觀察填料模擬結(jié)果，可以看出，塔徑為默認塔徑時，全塔的Capacity0.4～0.8之間，說明處于填料的良觀察填料模擬結(jié)果，可以看出，塔徑為默認塔徑時，全塔的Capacity0.4～0.8之間，說明處于填料的良好操之內(nèi)，符合要求；壓降也不大，進一步表明操作狀態(tài)良好，則填料的填料選擇較為合適，因此填料的設(shè)置是合理的 填料塔具體設(shè)計如圖1-3rating據(jù)各段填料層的高度均為5m，總填料高度再分布器，所得水力學校核10m，段間設(shè)置51-4水力學校核水力學性能剖面表1-水力學性可以看到，每一塊塔板的能力因子都在該填料塔的負荷性能符合標準以內(nèi)，因 為了減少由于液體不良分布所引起的放大揮填%Capacity(Constant2341-4水力學校核水力學性能剖面表1-水力學性可以看到，每一塊塔板的能力因子都在該填料塔的負荷性能符合標準以內(nèi)，因 為了減少由于液體不良分布所引起的放大揮填%Capacity(Constant2345675895效率，必須在填料塔中安裝液體分布器，把液體均勻地分布效率，必須在填料塔中安裝液體分布器，把液體均勻地分布于填料頂部。液體初始分布的質(zhì)量不僅影響著填料的傳質(zhì)效率，而且還會填料的操作彈性產(chǎn)生影響。因此，液體分布器是填料塔內(nèi)極為關(guān)鍵布器的種類比較多擇的依據(jù)主要有分布質(zhì)操作處理量、氣體阻力、對水平度等許多液體分布裝置可分為1、按分布器流體動力分：重力型液體分布器（孔型、堰力型液體分布器，噴淋式、多孔管式2、按分布器的形狀分：管式、雙層排管、槽式、盤式、沖擊式噴嘴式、寶塔式、蓮蓬式、組合3、按液體離開分布器的形式分：孔流型、溢流型4、按液體分布的次數(shù)分：單級、5、按分布器組合方式分:管槽式、孔槽式、液體分布器的作用是把液體在填料頂部或某一高度上進行均始分布或再分布，用來提高傳質(zhì)、傳熱的有效表面，改善相間接觸從而提高塔的實驗在填料層內(nèi)液體的流動不是均勻的注塞流而是存在溝流偏流、壁流象。這將造成填料塔的放大效應及端效應，合選用液體初始分布器及再分布器目的的是減少和防止填料塔效應，從而減塔高和塔徑，降低造價或操怍費液體在填枓塔內(nèi)的不良分布分為大規(guī)模和小規(guī)規(guī)模不良分由填料層內(nèi)液體溝流引起，大規(guī)模不良分布由液本由填料層內(nèi)液體溝流引起，大規(guī)模不良分布由液本分布器引起，會整個塔的效率嚴重下降。試驗表明：填料效率越高，液體分布質(zhì)量%時，毎米填料論板數(shù)等20的填料，實際理論板數(shù)只有11.5塊，而每米填料理板數(shù)8的填料，實際理論板數(shù)只塊從下圖可以看出各種類型分布器的優(yōu)1-5分布器類型及優(yōu)缺因為在該塔中壓降不大，因此無需特別大的動力，腐蝕性不塔中也不含有已有堵塞的物質(zhì)，因此，綜合考慮，選用盤式孔流分器對于較小的塔徑，其裝置圖如下，寬度1-6布器裝1.2.7T0202結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)根據(jù)水力學校驗以及圓整的結(jié)果可以得計算結(jié)果1-塔體計算設(shè)計壓力塔直徑1-6布器裝1.2.7T0202結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)根據(jù)水力學校驗以及圓整的結(jié)果可以得計算結(jié)果1-塔體計算設(shè)計壓力塔直徑4裙座厚度1.2.8塔設(shè)備1.2.8塔設(shè)備條1.2.9塔體強度使SW6-校核軟件對塔體進行強度細計算說下表1-塔體強度計塔設(shè) 核計算條件塔型）2壓力試驗類型上封頭下封頭33111.2.9塔體強度使SW6-校核軟件對塔體進行強度細計算說下表1-塔體強度計塔設(shè) 核計算條件塔型）2壓力試驗類型上封頭下封頭3311設(shè)計壓力 名義厚度內(nèi)徑/外徑材料名稱(即12腐蝕裕量環(huán)向焊接接頭外壓計算(立)130230接頭的高度12345積液厚度板高度板高度1234500000012345集中載荷中心至容器中心線距離0厚度厚度00厚度外徑B接頭的高度12345積液厚度板高度板高度1234500000012345集中載荷中心至容器中心線距離0厚度厚度00厚度外徑B7分組第一地震影響系數(shù)最大值max3.28545e-總個數(shù)3平臺高度7分組第一地震影響系數(shù)最大值max3.28545e-總個數(shù)3平臺高度平臺高度裙座結(jié)構(gòu)形式圓筒內(nèi)徑裙座與殼體連接形式對裙座高度裙座材料名稱裙座設(shè)計溫度℃裙座腐蝕裕量3裙座名義厚度裙座材料許用應裙座與筒體連接裙座與筒體連接段在設(shè)計溫度下裙座與筒體連接裙座上同一高度處較大孔個數(shù)2心高度（引出管厚度裙座上較大孔引地腳螺栓及地腳螺栓座地腳螺栓材料名許用應力地腳螺栓個數(shù)直徑全部筋板塊數(shù)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整栓孔直徑蓋板厚度蓋板寬度墊板有栓孔直徑墊板厚度墊板寬度基礎(chǔ)環(huán)板外徑裙座結(jié)構(gòu)形式圓筒內(nèi)徑裙座與殼體連接形式對裙座高度裙座材料名稱裙座設(shè)計溫度℃裙座腐蝕裕量3裙座名義厚度裙座材料許用應裙座與筒體連接裙座與筒體連接段在設(shè)計溫度下裙座與筒體連接裙座上同一高度處較大孔個數(shù)2心高度（引出管厚度裙座上較大孔引地腳螺栓及地腳螺栓座地腳螺栓材料名許用應力地腳螺栓個數(shù)直徑全部筋板塊數(shù)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整栓孔直徑蓋板厚度蓋板寬度墊板有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)板名義厚元件名壓力設(shè)計名義厚度直立容器校核取用厚度許用內(nèi)壓許用外壓 1段圓筒 1段變徑段 2段圓筒名義厚度取用厚度元件名壓力設(shè)計名義厚度直立容器校核取用厚度許用內(nèi)壓許用外壓 1段圓筒 1段變徑段 2段圓筒名義厚度取用厚度筒體連11操作質(zhì) m0m01m02m03m04m05ma最小質(zhì) m0m010.2m02m03m04ma筒體連11操作質(zhì) m0m01m02m03m04m05ma最小質(zhì) m0m010.2m02m03m04ma壓力試驗時質(zhì)量風彎矩MIIPl/2 (l /2) (l /2) nMca(I)MII(2/T)2Ym(hh)(h knMca(II)MII(2/T)2Ym(hh)(h T kk順風向彎矩MII順風向彎矩MII組合風彎矩 max(MII,(MII)2(MII)2 n地震彎矩MIIF(hh)B.24 k000000偏心彎矩Meme000000n垂直地震力FmhF00mhi1,2,..,n ii kk00000011PcDi/ (mIIgFIIn垂直地震力FmhF00mhi1,2,..,n ii kk00000011PcDi/ (mIIgFII)/D i 4MII/ i (mIIgFII)/D i31PTDi/ mIIg/D i 4(0.3MIIM)/ iB最大彎矩 max(MIIM,MII0.25MIIM 需橫風向計算時 max(MIIM,MII0.25MIIM 許用值許用值A(chǔ)31許用值許用值A(chǔ)312許用值A(chǔ)42許用值(pT9.81Hw)(Diei)/許用值校核結(jié)果合合合合合合1:ijiji=1操作工況 j=1設(shè)計壓力或試驗壓力下引起的軸向應力（拉）i=2檢修工 j=2重力及垂直地震力引起的軸向應i=3液壓試驗工況 j=3彎矩引起的軸向應力（拉或壓）[]t設(shè)計溫度下材料許用應力B設(shè)計溫度下軸向穩(wěn)定的應力許用值注2:A1:軸向最大組合拉應 A2:軸向最大組合壓應A3:液壓試驗時軸向最大組合拉應力 A4:液壓試驗時軸向最大組合壓應力:試驗壓力引起的周向應力3:單位如下質(zhì)量:3:單位如下質(zhì)量: 彎矩: 應力:基礎(chǔ)環(huán)板抗彎斷面模(D4D4Z (D2D2基礎(chǔ)環(huán)板面 基礎(chǔ)環(huán)板抗彎斷面模(D4D4Z (D2D2基礎(chǔ)環(huán)板面 4 max(MC b2,MC l2 x y合混凝土地基上最大壓應力 M00/Z(mgF00)/b max0 中大0.3M0M)/Zmg/ 地腳螺栓受風載時最大拉應力MwMemmin 拉應力M000.25M00MmgF 0 -地腳螺栓需要的螺紋小徑d4BAb 地腳螺 校核結(jié)合筋板壓應力 Gnl1G合 3Fl 1 4(l'd)2(l'd) 蓋板校核結(jié)果合焊接接頭截面上的塔器操作質(zhì)量對接接頭橫截面Dit對接接頭抗彎斷面模D2/it最大拉應力4MJ mJJgFJ對接接頭橫截面Dit對接接頭抗彎斷面模D2/it最大拉應力4MJ mJJgFJ 0D2it it合A0.7D ot搭接接頭抗剪斷面模Z0.55D2 ot最大剪應力MJ mJJgFJmax 的剪應力許可值最大剪應力0.3MJJ mJJ e 的剪應力許可值0m0m01mm0m01m02m03m04m05mamminm010.2m02m03m04mammaxm01m02m03m04mamw距離sssN推力F1KN0操作工況下容器頂部最大撓距離sssN推力F1KN0操作工況下容器頂部最大撓所GB150.3-計算壓力設(shè)計溫度C內(nèi)徑曲面深度 設(shè)計溫度許用應力t試驗溫度許用應力鋼板負偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù)PT=1.25Pc]=0.1500所GB150.3-計算壓力設(shè)計溫度C內(nèi)徑曲面深度 設(shè)計溫度許用應力t試驗溫度許用應力鋼板負偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù)PT=1.25Pc]=0.1500T0.90s=T=pT.(KDi0.5e)=TK=1 D2=62i i = 2[]t0.5eh=nh-C1-C2=min=nh=壓 所GB150.3-計算壓力設(shè)計溫度C內(nèi)徑曲面深度 設(shè)計溫度許用應力t試驗溫度許用應力鋼板負偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù)PT=1.25Pc]=0.2534所GB150.3-計算壓力設(shè)計溫度C內(nèi)徑曲面深度 設(shè)計溫度許用應力t試驗溫度許用應力鋼板負偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù)PT=1.25Pc]=0.2534T0.90s=T=pT.(KDi0.5e)=TK=1 D2=62i i = 2[]t0.5eh=nh-C1-C2=2[]t[Pw]=KDi0.5e=GB150.3-計算壓力設(shè)計溫度C內(nèi)徑 鋼板負偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù) =2[GB150.3-計算壓力設(shè)計溫度C內(nèi)徑 鋼板負偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù) =2[]t =e=n-C1-C2=n=min=nh=壓 2[]t[Pw]=KDi0.5e=GB150.3-計算壓力設(shè)計溫度C內(nèi)徑 PT1.25P[]t= GB150.3-計算壓力設(shè)計溫度C內(nèi)徑 PT1.25P[]t= 的應力水平TT0.90s=pT.(DieT 2e =T2e[]t[Pw]=(Die)=Pc(Diet 2 =t1.2.8塔設(shè)計選型一見附錄3《設(shè)備設(shè)計及選型一覽表鋼板負偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù) =2[]t 1.2.8塔設(shè)計選型一見附錄3《設(shè)備設(shè)計及選型一覽表鋼板負偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù) =2[]t =ce=n-C1-C2=n PT1.25P[]= 的應力水平TT0.90s=T=pT.(Die)=2eT2e[]t[Pw]=( =iet =et第二章?lián)Q熱器設(shè)計說2.1換熱器選型設(shè)計概2.1.1《化工設(shè)備設(shè)計全書—換熱2003-《石油化第二章?lián)Q熱器設(shè)計說2.1換熱器選型設(shè)計概2.1.1《化工設(shè)備設(shè)計全書—換熱2003-《石油化工設(shè)備選型手冊—換熱2009-《化工工藝設(shè)計手（第四版2009-《壓力容GB150-《熱交換151-《化工配管用無縫及焊接鋼管尺寸選用系HG20553-《石油化工企業(yè)鋼管尺寸系列3405-《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程21-《U形管式換熱器型式與基本參JB/T4717-《固定管板式換熱器型式與基本參數(shù)JB/T4715-2.1.2換熱器類2-1熱器類50），管間不能清洗2-管殼式換熱器優(yōu)缺點等于50℃，大于50℃時應在殼2-管殼式換熱器優(yōu)缺點等于50℃，大于50℃時應在殼2.1.3換熱器的選型2-3換熱器設(shè)計軟件使用AspenEnergyAnalyzerAspenPlusAspenExchangerDesignandRatingSW6-2.1.3換熱器的選型2-3換熱器設(shè)計軟件使用AspenEnergyAnalyzerAspenPlusAspenExchangerDesignandRatingSW6-壓力可達2.5Mpa進出口壓降降低90%以上；進出口處流可增加5%～16%傳熱面積；總傳熱效率相應提高12%～23%金屬耗量增加10%（按相同直徑筒處焊縫要求100%射線探傷在低雷諾數(shù)Re<6000（液相、造價提高3%～5%備無應用歷史；造價上升10%～在對工藝流程的換熱器設(shè)計和選實際工業(yè)實施及成本因素AspenEnergyAnalyzerV10，對車間進行了熱成，優(yōu)在對工藝流程的換熱器設(shè)計和選實際工業(yè)實施及成本因素AspenEnergyAnalyzerV10，對車間進行了熱成，優(yōu)化了換熱網(wǎng)絡(luò)，然后利用AspenPlusV10，針對特定的換熱任務(wù)，確定合適的換熱工藝參數(shù)，再根據(jù)國家GB/T151-1999《熱交換《化工工藝設(shè)計（下AspenDesignandRatingV10進行換熱設(shè)備的詳細設(shè)計，以此為參考藝手冊上選取換熱器，最后利用SW6-械強度的設(shè)計和校核對設(shè)計的換熱器進行2.2換熱器選型示例 2.2.1.1利用AspenPlusV10E105進行簡捷計算，可以得到該器所需換熱面積為25.3m2以及各流股參數(shù)如下2-4流股壓質(zhì)量流量氣相質(zhì)10012.2.2換熱器型式的該換熱器選擇工業(yè)上最常見的管殼式換熱2.2.2換熱器型式的該換熱器選擇工業(yè)上最常見的管殼式換熱固定管板換熱器結(jié)構(gòu)簡單；在相同的殼體直徑內(nèi)，排管最多，較緊湊；在有折流板的殼側(cè)流動旁路最小，管程可以分偶數(shù)由于兩管板被換熱管互相支其他管殼式換熱器相比管板最薄，不僅造價低而且沒跟管子內(nèi)側(cè)都能進行清洗。所以選擇殼式換熱器中最常見的固定管板式換在換熱器具體形式上E型前端封頭管箱，單型殼體以及常用型后端管箱2-1processdata據(jù)12.2.2.1類型選選擇工業(yè)上最常見的管殼式換熱器。由于換2.2.2.1類型選選擇工業(yè)上最常見的管殼式換熱器。由于換熱溫差不超選擇固定管板式換熱器。封頭為橢圓形封頭，單管程，后管箱也為圓形2.2.2.2該換熱器的作用是用反應器出料的熱工藝氣體來給原料熱工藝氣體降低溫度進入閃由于工藝物料為被加熱為了加快冷卻使其走殼方面能與管程的熱工藝氣體另一方面殼程外的空氣也能與之換熱轉(zhuǎn)移走部分熱2.2.2.3該換熱器的殼程工作溫度為100-140℃，管程工作溫度為20-80℃，進出口最小溫10℃，符合工業(yè)實際。設(shè)計溫度以作溫度為依據(jù)，一般為工作溫度+（15℃~30℃。這里取殼程的設(shè)溫度90℃，管程設(shè)計溫度502.2.2.4該換熱器的操作壓力為殼程10.9bar，管程0.89bar。換熱設(shè)計壓力為設(shè)計溫度下的最大工作壓力，一般為正常工作壓倍。這里取殼程設(shè)計壓13bar，管程設(shè)計壓力為3bar。公為1.5MPa中換熱器的壓降設(shè)置為自動默認為1.5MPa中換熱器的壓降設(shè)置為自動默認值，也可自己設(shè)置壓降，口絕壓小0.1MPa（真空條件，壓降不大于進口壓40絕壓大于0.1MPa，壓降不大于進口壓強的202.2.2.5傳熱系傳熱系數(shù)基于傳熱膜系數(shù)、固壁熱阻和垢層熱阻計算得到。傳熱膜系數(shù)和固壁熱阻為EDR該換熱器管程為冷卻水，根據(jù)《化工工藝設(shè)計手冊（第四版上冊667查得手冊上的有機物工業(yè)液體的污垢系數(shù)m2*K/W，同樣查得手冊上的工業(yè)氣體有機化合物的污垢系數(shù)為0.000172m2*K/W2-2冷卻水的污垢2-3工藝物料污垢熱阻2-3工藝物料污垢熱阻經(jīng)驗2.2.2.6尺根據(jù)推薦的設(shè)計選擇其中較為合理的一組。結(jié)合4715-92規(guī)定換熱管內(nèi)徑為19mm2mm管心排列方式為正三角（內(nèi)徑為630mm12mm，熱管長度2000mm折流板間距為450mm換熱管數(shù)量為222根。其余參數(shù)為EDR默認值2.2.2.7選型結(jié)2-計算結(jié)果2-計算2-計算結(jié)果2-計算結(jié)果31%，符合設(shè)計要求；流體雷諾數(shù)大于6000，可以判斷為湍流，合設(shè)計要求，流態(tài)合理；殼程壓降為0.10136bar，小0.2bar，程壓0.05682bar，小0.2bar，壓降均在可接受范圍內(nèi)?？偀嵯禂?shù)（含污垢熱程壓0.05682bar，小0.2bar，壓降均在可接受范圍內(nèi)?？偀嵯禂?shù)（含污垢熱阻）為313W/(m2·K)校核結(jié)果均符合要求參考151-規(guī)，的型號為BEM630-1.1/0.1-25.3-2.0/19-I2.2.3換熱器條換熱器設(shè)備圖和管板布置圖如下2.2.4換熱器的技術(shù)特性見換熱面 設(shè)計溫2.2.4換熱器的技術(shù)特性見換熱面 設(shè)計溫 設(shè)備質(zhì) 工作溫 6Q345-腐蝕裕 112.2.5設(shè)備校設(shè) 設(shè)計壓力設(shè)計溫度2.2.5設(shè)備校設(shè) 設(shè)計壓力設(shè)計溫度殼程圓筒內(nèi)徑Di管箱圓筒內(nèi)Di GB150.3-計算壓力設(shè)計溫度C內(nèi)徑 鋼板負偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù) =2[GB150.3-計算壓力設(shè)計溫度C內(nèi)徑 鋼板負偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù) =2[]t =ce=n-C1-C2=n PT1.25P[]= 的應力水平TT0.90s=T=pT.(Die)=2eT2e[]t[T2e[]t[Pw]=( =iet =et筒體名義厚度大于或等于GB151中規(guī)定的最小厚度所GB150.3-計算壓力設(shè)計溫度C內(nèi)徑曲面深度 設(shè)計溫度許用應力t試驗溫度許用應力鋼板負偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù)PT=1.25Pc]=0.1270所GB150.3-計算壓力設(shè)計溫度C內(nèi)徑曲面深度 設(shè)計溫度許用應力t試驗溫度許用應力鋼板負偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù)PT=1.25Pc]=0.1270T0.90s=T=pT.(KDi0.5e)=TK=1 D2=62i i = 2[]t0.5eh=nh-C1-C2=min=nh=壓 中航一集團航空動力控制系GB150.3-計算壓力設(shè)計溫度C內(nèi)徑 試驗溫度許用應力設(shè)計溫度許用試驗溫度下屈服點鋼板負偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù) 中航一集團航空動力控制系GB150.3-計算壓力設(shè)計溫度C內(nèi)徑 試驗溫度許用應力設(shè)計溫度許用試驗溫度下屈服點鋼板負偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù) =2[]t =ce=n-C1-C2=n 2[]t[Pw]=KDi0.5e=所GB150.3-計算壓力設(shè)計溫度C內(nèi)徑曲面深度 設(shè)計溫度許用應力t試驗溫度許用應力鋼板負偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù)PT=1.25P[ 所GB150.3-計算壓力設(shè)計溫度C內(nèi)徑曲面深度 設(shè)計溫度許用應力t試驗溫度許用應力鋼板負偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù)PT=1.25P[ 壓力試驗允許T0.90s=T=pT.(Die)=2eT2e[]t[Pw]=( =iet =et筒體名義厚度大于或等于GB151中規(guī)定的最小厚度GB150.3-計算壓力設(shè)計溫度C內(nèi)徑 PT=1.25Pc]=0.1270T0.90sGB150.3-計算壓力設(shè)計溫度C內(nèi)徑 PT=1.25Pc]=0.1270T0.90s=T=pT.(KDi0.5e)=TK=1 D2=62i i = 2[]t0.5eh=nh-C1-C2=min=nh=壓 2[]t[Pw]=KDi0.5e=不帶法蘭固定式管板計設(shè)計單中航一集團航空動力控制系統(tǒng)研究鋼板負偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù) =2[]t =ce=n-C1-C2=不帶法蘭固定式管板計設(shè)計單中航一集團航空動力控制系統(tǒng)研究鋼板負偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù) =2[]t =ce=n-C1-C2=n PT1.10P[]= 的應力水平TT0.80s=T=pT.(Die)=2eT2e[]t[Pw]=( =iet =et筒體名義厚度大于或等于GB151中規(guī)定的最小厚度算位所設(shè) 設(shè)計溫度平均金屬溫度裝配溫度設(shè)計溫度下許用應力算位所設(shè) 設(shè)計溫度平均金屬溫度裝配溫度設(shè)計溫度下許用應力t平均金屬溫度下彈平均金屬溫度下熱1.693e-mm/mm殼程圓筒內(nèi)徑殼程圓筒名義厚度殼程圓筒有效厚度設(shè)計溫度管箱圓筒名義厚度管箱圓筒有效厚度管子平均溫度ts設(shè)計溫度下管子材料彈性模量Et平均金屬溫度下管子材料彈性模量E平均金屬溫度下管子材料熱膨脹系數(shù)1.649e-mm/mm管子外徑管子壁厚1s設(shè)計溫度下管子材料彈性模量Et平均金屬溫度下管子材料彈性模量E平均金屬溫度下管子材料熱膨脹系數(shù)1.649e-mm/mm管子外徑管子壁厚1管子根數(shù)換熱管中心一根管子金屬橫截面積at(dt換熱管長度換熱管有效長度(兩管板內(nèi)側(cè)間距)管束模數(shù)KtEtna/管子回轉(zhuǎn)半徑i0.25d2d2t管子受壓失穩(wěn)當量長度2系數(shù)Cr 2Et/ 管束模數(shù)KtEtna/管子回轉(zhuǎn)半徑i0.25d2d2t管子受壓失穩(wěn)當量長度2系數(shù)Cr 2Et/ 比值lcr管子穩(wěn)定許用壓應 (C []=2E2(lcri)管子穩(wěn)定許用壓應 (Clcr []=t icrs1 2 2Cr設(shè)計溫度r設(shè)計溫度下彈性模量Ep管板腐蝕裕量4管板輸入厚度管板計算厚度管子加強系 K21.318 Ena/Et K脹接，開管板和管子脹接(焊接)高度注4管箱法蘭厚度f0比值h比值注4管箱法蘭厚度f0比值h比值"/ 0系數(shù)(查<<GB151-1999>>25)<<GB151-1999>>26)旋轉(zhuǎn)剛度K"1Eh 殼體法蘭厚度'0管板延長部分凸緣外直徑0管板延長部分凸緣寬度bfDfDi0比值s/比值f/'i0C(按/D殼體法蘭厚度'0管板延長部分凸緣外直徑0管板延長部分凸緣寬度bfDfDi0比值s/比值f/'i0C(按/D”/D<<GB151-1999>>系數(shù)(查<<GB151-1999>>3旋轉(zhuǎn)剛 12E'b2'K' fffE' 12DibfDi cK"0)KK'K 旋轉(zhuǎn)剛度無量綱參 KKf4t膨脹節(jié)總體軸向剛度~管板第一彎矩系 m1,(按K,Kf<<GB151-1999>>系數(shù) m~KK~系數(shù)(按KtKf查<<GB151-1999>>29)換熱管束與不帶膨脹節(jié)殼體剛度之±QEtEsQEtna(EsAsKex EAKssm2K,QQex<<GB151-1999>>28(a)或AA0.25ndl(三角形布管)At0866nS2(正方形布管)AtnS2(三角形布管)At0866nS2(正方形布管)AtnS2管板布管區(qū)當量直徑Dt 4At/系數(shù)Al/系數(shù)na/系數(shù)0.40.6(1 系 (帶膨脹節(jié)時Qex代替0.4(1)0.6(1 管板布管區(qū)當量直徑與殼體內(nèi)徑之比tDt/管板周邊不布管區(qū)無量綱寬 k=K(1tPsPt=t(tt-t0)-s(ts-t0-當量壓力組合Pc有效壓力組合PasPsPt=t(tt-t0)-s(ts-t0-當量壓力組合Pc有效壓力組合PasPs-邊界效應壓力組合PbC' PbMb-管板邊緣力矩系數(shù)~ M-~-管板總彎矩系數(shù)mm1m1-系數(shù)G1e僅用 m0G1e3m系數(shù)m0時,按K和m查圖31(a)實線當m0時,按K和m31(b)系數(shù)m>0,G1=max(G1e,G1i)m<0,G= 管板徑向應帶膨脹節(jié)Q~r=1(14QG管板布管區(qū) 3m(1= 4K(QG2-處徑向應力管板布管區(qū)處剪切應力 =11 4QG2.725e-2.609e- 處徑向應力管板布管區(qū)處剪切應力 =11 4QG2.725e-2.609e- DrrPair3rP~'D2 k 'ari1 (2m) r3r Pa~ p3.205e-r-r換熱管軸向應力1PG2QP Q a tt換熱管軸向應力1PG2QP Q a tt3ttA(1) As(QG2)tc-3tc換熱管與管板連接拉脫應力qt3[q]PtPs=t(tt-t0)-s(ts-t0-當量壓力組PcPt(1--有效壓力組合PatPt-- --邊界效應壓力組合系數(shù) PbMbPa1.038e-1.037e- MM1.038e-1.037e-~2.434e-2.431e-管板總彎矩系數(shù)mm11系數(shù)G1e僅用于m0G1e3mm0時,按Km查G1e3mm0時,按Km查31(a)實線m0時,按Km查31(b)m>0,G=max(G,G) m<0,G1=管板徑向帶膨脹節(jié)QQ1(1~r=4Q2.222e-2.222e-管板布管處徑向應 =3m(14K(QG24.543e-4.542e-管板布管處剪切應1~=4Qp2.622e-2.622e- DrrPair3 DrrPair3rP~'D2 k 'ari1 (2 r3r Pa p-r-r 1PG2QP Q a tt3tt殼程圓筒軸向應A[P(1)P A (QG2)3.34e-tc-3tc換熱管與管板連接拉脫應 [q]4管板名義厚度管板校核計算單計算壓力設(shè)計溫度C內(nèi)徑 試驗溫度許用應力設(shè)計溫度許用應鋼板負偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù) =2[計算單計算壓力設(shè)計溫度C內(nèi)徑 試驗溫度許用應力設(shè)計溫度許用應鋼板負偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù) =2[]t =ce=n-C1-C2=n 最大允許工作壓2e[]t[Pw]=( =ie設(shè)計溫度下計算t =et 見附錄3《設(shè)備設(shè)計及選型一覽表計算單計算壓力-設(shè)計溫度C內(nèi)徑 試驗溫度許用應力設(shè)計溫度許用應力鋼板負偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù) 見附錄3《設(shè)備設(shè)計及選型一覽表計算單計算壓力-設(shè)計溫度C內(nèi)徑 試驗溫度許用應力設(shè)計溫度許用應力鋼板負偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù)=e=n-C1-C2=n 外壓計算長度L=外徑Do=Di+2n=AA=BB=[P]= =Do/第三章反應器設(shè)計說3.1反應器第三章反應器設(shè)計說3.1反應器是工程設(shè)計中典型的非標設(shè)備，是整個項目的核心內(nèi)故反應器的準確設(shè)計在工程設(shè)計中起著重要的次設(shè)計主要考《化工工藝設(shè)計手冊壓力容器手冊過程設(shè)備設(shè)計與選型《化工原等相關(guān)資料，對反應器進行了筒體壁管板厚度、法蘭復核、內(nèi)構(gòu)件設(shè)計、管口設(shè)計以及強度校核，并且出了反應器的設(shè)計壓力、設(shè)計溫度、設(shè)備直徑及計算長度反應器為工藝流程中反應進行的場所，主要需要滿（1）反應器有良好的傳熱能反應器內(nèi)溫度反應器有足夠的壁厚，能承受反應壓力反應器結(jié)構(gòu)滿足反應發(fā)生的要求，保證反應充分反應器材料滿足反應物保證原料有較高的轉(zhuǎn)化率，反應有理想的（7）降低反應過程中副反應發(fā)生的水3.2VAM合成反應器設(shè)3-1催化劑物性參3.2.11.C2H4+3O2=2CO2（生成的主要反應式）+3.2.11.C2H4+3O2=2CO2（生成的主要反應式）+=+燃燒反應3.2.21、乙烯、氧氣離解吸附于金屬鈀，醋酸（物理吸附于金屬鈀）解吸附的氧作用后，離解吸附于CH2＝CH2＋2Pd==CH2＝CH-Pd＋Pd-O2＋2Pd＝＝2Pd-顆粒密堆積密視密Pd-CH3COOH＋Pd-O＝＝Pd-OCOCH3＋Pd-2、離解吸附于鈀的乙烯與離解吸附于鈀的醋酸Pd-CH3COOH＋Pd-O＝＝Pd-OCOCH3＋Pd-2、離解吸附于鈀的乙烯與離解吸附于鈀的醋酸反應生成醋酸并脫離催化劑而逸出Pd-OCOCH3＋CH2＝CH-Pd-上述反應中，生成醋酸乙烯的反應是這些反應最緩慢的階段反應控制3、醋酸鉀作為助催化劑能促進反應（4）及（5）的進行,同時可鈀凝聚4、由反應（1（4）生成的Pd-HPd-OHPd-OH＋Pd-H＝＝Pd-Pd-金具有防止鈀凝聚并能使鈀分散狀態(tài)保持良好的效果?？烧J催化劑的活性和壽命都具有一定的效果3.2.3本次設(shè)計催化劑采用鈀金合金為活性組分，助催化劑為醋酸載體為硅膠本次乙3.2.3本次設(shè)計催化劑采用鈀金合金為活性組分，助催化劑為醋酸載體為硅膠本次乙烯氣相法合成醋酸乙烯酯的主要工藝條件如反應溫度反應壓力空間速度：1200-1600h-（摩爾比3.2.4反應器的（1）本次設(shè)計在考慮操作溫度、許用壓力、耐腐蝕、價格、況、及材料焊接性能等多方面因素，選用(2本物性3-2設(shè)計數(shù)據(jù)和工作1400-3-3反應器進口3-4反應器出口物料3-5相對分子質(zhì)量進料平均相對分子質(zhì)Minyi,inMi水甲基二乙醇胺0003-3反應器進口3-4反應器出口物料3-5相對分子質(zhì)量進料平均相對分子質(zhì)Minyi,inMi水甲基二乙醇胺000000出口混合平均相對分子質(zhì)量：Moutyi,outMi3-6各物質(zhì)的的密PM混合物的密度：inZRTPMout3Z（3）此反應選出口混合平均相對分子質(zhì)量：Moutyi,outMi3-6各物質(zhì)的的密PM混合物的密度：inZRTPMout3Z（3）此反應選用固定床列管式反應器，反應物、產(chǎn)物均為氣體，催劑為固體，此模型為擬均相1）動力學方K ElnklnAlnrlnkA:指前因CIB:異丁烯濃水E：反應活以1/T為橫坐標，lnk為縱坐標作圖，則直線的截距為斜率為-E/R，計算即可得反應E：反應活以1/T為橫坐標，lnk為縱坐標作圖，則直線的截距為斜率為-E/R，計算即可得反應指前因子A和反應活化能E據(jù)以上方法得到的反應指前因子和反應活化能分別9.78x10-06，最終得到該反應的動力學方程 -06-=9.7x10 物料FA0dXAB(rA)4FA0：任意位置上物質(zhì)的摩爾流量dxA：物質(zhì)的：催化劑的床層堆積密度，其中反應器直徑計算用Dr計算得dl0.21dx/A(rAB Dr4帶入數(shù)據(jù)積分得:l=m由于反應器內(nèi)存在內(nèi)構(gòu)件，約10%的面積、計算所用氣速以及考慮操作應有一定圖3-1反應管長度與反應物及產(chǎn)物濃度由 Plus模擬結(jié)果得，反應轉(zhuǎn)化率隨管長增加而上升，由 Plus模擬結(jié)果得，反應轉(zhuǎn)化率隨管長增加而上升，3-2設(shè)計規(guī)定結(jié)果可得反應器的長度為10m其