醇醚设计计算书定稿

1、目 录第1章 物料及热量衡算21.1 物料衡算基准21.2 管道物料衡算及有关反应时间计算21.3 预反应、反应及熟化阶段的物料衡算61.4 阶段数据表格8第2章 设备计算92.1 反应回路换热器E0101的选型计算92.2 反应回路换热器E0102的选型计算152.3 反应回路换热器E0104的选型计算212.4 导热油加热器E0103的选型计算27第3章 泵的选择333.1 PC-0101反应回路循环泵扬程计算333.2 PC-0101反应回路循环泵的选型35第4章 中和釜体积及搅拌器功率计算364.1 中和釜体积计算364.2 搅拌器的功率计算36附 表38第1章 物料及热量衡算1.1

2、物料衡算基准说明：壬基酚（C15H24O）+9EO，年产量28800吨，日产量（按300天计）96吨，每批10吨=10000kg，每天9.6批 链起始剂分子量最终产品分子量每批起始剂的量：环氧乙烷EO的量：故：催化剂的量：NaOH 中和剂：CH3COOH 1.2 管道物料衡算及有关反应时间计算1.2.1 管线（2）由附录已知EO液体流速G=10000kg.h-1EO最快加料时间： 实际操作中管道内流体流速不能达到最大值对加料时间进行取整：此时管线内质量流速：1.2.2 管线（3）已知 链起始剂的流速 G=30000kg.h-1 起始剂最快加料时间： 对加料时间取整为：此时管内实际质量流速：kg

3、.h-11.2.3 管线（5）、（7）、（8）催化剂的质量流速 860 kg.h-1 其中：58%水质量流速 kg.h-1 42%NaOH质量流速 kg.h-1 42%NaOH最快加料时间： 取整为 则此时42%NaOH溶液在管道中实际质量流速：kg.h-1催化剂在管道内实际质量流速：kg.h-1因为：以PD101为衡算范围，输入=输出所以：（7）、（8）号管线质量流速相等。 管线（5）中催化剂NaOH的最大质量流速为 2860kg/h 则经验系数：由技术文件及装置操作手册知，加料时间定为5min则（5）中流速：kg.h-142%的NaOH kg.h-12%的H2O kg.h-11.2.4 管

4、线（6）、（9）、（10）管（9）中和剂的质量流速为 600 kg.h-1其中：98%CH3COOH 质量流速：kg.h-12%的 H2O的质量流速：kg.h-198% CH3COOH最快加料时间：取整为 则此时98%CH3COOH的实际质量流速：kg.h-1其中：98%CH3COOH kg.h-1 2%的 H2O kg.h-1以中和计量泵为衡算范围：输入=输出所以：（9）、（10）号管线质量流速相等。管（6）中和剂最大质量流速 2000 kg.h-1 经验系数：由技术文件及装置操作手册知，加料时间定为5min则（6）中流速：kg.h-198%CH3COOH kg.h-12%的 H2O kg.

5、h-11.2.5 管线（11）、（12）、（13）反应回路小循环泵PC-103每次循环量为10000kg , 每小时循环次数为6.5次，每小时质量流速G=6.510000=65000 kg.h-1流经管线（11）的物料通过反应循环泵PC-103之后，流经管线（12），最后经反应换热器E-102，流经管线（13）的连续过程中，泵和换热器内部都没有积累，即对每一个设备来说，输入=输出，故管线（11）、（12）、（13）的质量流速均为G=65000kg.h-11.2.6 管线（17）、（18）、（19）反应回路小循环泵PC-103每次循环量为 10000kg , 循环次数为36次/h , 每小时质量

6、流速为360000 kg.h-1 ，在连续操作过程中，PC-101和换热器E-101中不可有积累。所以管线（17）、（18）、（19）中质量流速都相等360000 kg.h-1。1.2.7 管线（16）、（22）、（23）管线（16）是小循环产品出料管线流速已知为40000 kg.h-1，管线（22）是大循环产品出料管线流速已知为150000 kg.h-1，若卸料只靠小循环回路泵，即只从管线（16）卸料，则10吨产品出料时间=10000/40000=0.25h=15min若卸料只靠大循环回路泵，即只从管线（22）出料时，则10吨产品出料时间=10000/150000=0.067h=4min。

7、而实际生产中卸料应先是大小循环回路同时卸料，即（22）、（16）同时卸料，达到一定程度，液位不再满足大循环回路时，就只能从（16）管线卸料。考虑上述原因，每批醇醚产品出料时间取=10min , 则管线平均每小时卸料kg.h-1，卸料只靠小循环泵时，（23）的实际流速G=40000 kg.h-1。卸料前期管线（23）的流速G>60000 kg.h-1。取：150000 kg.h-1。1.2.8 中和部分管线（13）、（14）管线（13）的流速为 35000 kg.h-1 卸料，取整 此时，实际流速kg.h-1因为以pv-104A/B为衡算范围，输入=输出所以管线（13）、（14）流速相等。

8、1.3 预反应、反应及熟化阶段的物料衡算1.3.1 预反应EO总量为4050 kg.h-1在预反应阶段加入5%220 396 616x 6428.6×5% y 所以，在预反应阶段反应链起始剂用量178.57kg , 得500.00kg产品。1.3.2 反应阶段加入剩余的EO，但只有95%参加反应，故220 396 616 x 6428.6×95%×95% y1.3.3 熟化阶段220 396 616 x 6428.6×95%×5% y因为原料中有0.1%的水，所以实际投料量： 其中预反应起始剂量：反应起始剂量：1.4 阶段数据表格反应时间/mi

9、nEO投料量/kg起始剂投量/kgCat用量/kg反应率/%产品量/kg预反应5321.43178.751.191100500.00反应305801.83226.4522.62959025.04熟化20/5475第2章 设备计算2.1 反应回路换热器E0101的选型计算根据工艺条件选择U型管式换热器，因反应产品的黏度较大且需要冷却，所以水走壳程，导热油走管程，设管程数为NP=2。2.1.1计算定性温度，确定物理常数 管程（导热油）壳程（产品）定性温度物理常数（定性温度下）2.1.2 初设总传热系数 2.1.3 计算对数平均温度 T1=180 T2=164.8 t2=86.20 t1= 60t1

10、=T1-t2=180-86.2=93.8t2= T2-t1=164.8-60=104.80 计算温度校正系数根据R、S值由P2-54图8-12（a）查得温度校正系数Ft=0.992.1.4 热负荷Q及导热油量W22.1.5计算所需的传热面积F12.1.6选定换热器的参数由P4-358表23-41选取换热器的面积119.40m2.管外径do=0.025，管内径di=0.02，管心距pt=0.032，折流板缺口为25%，管子为正方形45°排列，管长=6m，管子数Nt=F1/(·do·l)=233.54根，考虑到管子的排列问题，管子数取250根由P2-69图8-28查得

11、 根据加工原则取Ds=700mm2.1.7 计算给热系数2.1.7.1 管程： 管内质量流速 雷诺准数由P2-58图8-13查得柯尔因子Jh=0.0045由公式因液体被加热，黏度校正系数管内给热系数 2.1.7.2 壳程 相邻管间隙假定折流板间距B=0.30m横过管束的流动截面积质量流速当量直径雷诺准数由P2-59图8-14查得管子为正方形排列，折流板缺口为25%，管外膜给热系数Js=45.8液体被冷却： 2.1.8计算总传热系数K1由P2-86附表8-18查得管内污垢系数管外污垢系数 材质采用不锈钢，查得导热系数管壁热阻总传热系数储备系数 K计/K选=11.30时，可认为初选合适，K1/K0

12、=1.29所以选型合理2.1.9 压力降的计算管程 由P2-63图8-21查得摩擦因子管内流体流速：按公式式中m-黏度系数:取允许压降 ( 4348.77<11428.57)壳程 由P2-63图8-22查得当Res=8277.4时壳程压降摩擦因子，壳内流体流速允许压降2.1.10 列出计算结果如下选单管程U型管式换热器，管程数NP=2壳径Dsmm700公称压力Pgatm16传热面积F1m2119.40管程数NP2管根数Nt250管长lm6管径dmm板间距Bm0.3管子排列：正方形旋转452.2 反应回路换热器E0102的选型计算根据工艺条件选择U型管式换热器，因反应产品的黏度较大且需要冷

13、却，所以水走壳程，导热油走管程，设管程数为NP=2。2.2.1计算定性温度，确定物理常数 管程（导热油）壳程（产品）定性温度物理常数（定性温度下）2.2.2 初设总传热系数 2.2.3 计算对数平均温度T1 =180 T2=165.8t2 =8 0 t1= 60t1=T1-t2=180-80=100t2=T2-t1=165.8-60=105.80 计算温度校正系数根据R、S值由P2-54图8-12（a）查得温度校正系数Ft=0.992.2.4 热负荷Q及导热油量W2 2.2.5计算所需的传热面积F12.2.6选定换热器的参数由P4-358表23-41选取换热器的面积26.1 m2.管外径do=

14、0.025，管内径di=0.02，管心距pt=0.032，折流板缺口为25%，管子为正方形排列，管长=3m，管子数Nt=F1/(·do·l)=87.05根，考虑到管子的排列问题，管子数取100根。由P2-69图8-28查得根据加工原则取Ds=500mm2.2.7 计算给热系数2.2.7.1 管程： 管内质量流速雷诺准数为：由P2-58图8-13查得柯尔因子Jh=0.0058由公式因液体被加热，黏度校正系数管内给热系数 2.2.7.2 壳程 相邻管间隙假定折流板间距B=0.30m横过管束的流动截面积质量流速当量直径雷诺准数由P2-59图8-14查得管子为正方形排列，折流板缺口

15、为25%，管外膜给热系数Js=20液体被冷却： 2.2.8计算总传热系数K1由P2-86附表8-18查得 管内污垢系数管外污垢系数 材质采用不锈钢，查得导热系数管壁热阻总传热系数储备系数 K计/K选=11.30时，可认为初选合适，K1/K0=1.145所以选型合理2.2.9 压力降的计算管程 由P2-63图8-21查得摩擦因子管内流体流速：按公式式中m-黏度系数:取允许压降 ( 3799.29<4081.6)壳程由P2-63图8-22查得当Res=1756.44时壳程压降摩擦因子，壳内流体流速允许压降2.2.10 列出计算结果如下选单管程U型管式换热器，管程数NP=2壳径Dsmm500公

16、称压力Pgatm16传热面积F1m226.1管程数NP2管根数Nt100管长lm3管径dmm板间距Bm0.3管子排列正方形旋转452.3 反应回路换热器E0104的选型计算根据工艺条件选择浮头式换热器，因反应产品的黏度较大且需要冷却，所以水走管程，导热油走壳程，设管程数为NP=2。2.3.1计算定性温度，确定物理常数管程（导热油）壳程（产品）定性温度物理常数（定性温度下）2.3.2 初设总传热系数 2.3.3 计算对数平均温度T1=60 T2=84t2=40 t1=30t1=T1-t2=60-30=30t2=T2-t1=84-40=44计算温度校正系数根据R、S值由P2-54图8-12（a）查

17、得温度校正系数Ft=0.982.3.4 热负荷Q及导热油量W2 2.3.5计算所需的传热面积F12.3.6选定换热器的参数由P4-358表23-41选取换热器的面积350 m2.管外径do=0.025，管内径di=0.02，管心距pt=0.032，折流板缺口为25%，管子为正方形45°排列，管长=6m，管子数Nt=F1/(·do·l)=743根，考虑到管子的排列问题，管子数取750根。由P2-69图8-28查得 根据加工原则取Ds=1000mm2.3.7 计算给热系数2.3.7.1 管程： 管内质量流速 雷诺准数由P2-58图8-13查得柯尔因子Jh=0.0061

18、由公式因液体被加热，黏度校正系数管内给热系数 2.3.7.2 壳程：相邻管间隙假定折流板间距B=0.60m横过管束的流动截面积质量流速当量直径：雷诺准数由P2-59图8-14查得管子为正方形排列，折流板缺口为25%，管外膜给热系数Js=29液体被冷却： 2.3.8计算总传热系数K1由P2-86附表8-18查得管内污垢系数管外污垢系数 材质采用不锈钢，查得导热系数管壁热阻总传热系数储备系数 K计/K选=11.30时，可认为初选合适，K1/K0=1.16所以选型合理2.3.9 压力降的计算管程 由P2-63图8-21查得摩擦因子管内流体流速：按公式式中m-黏度系数:，取允许压降 ( 1729.72

19、<12857.14)壳程 由P2-63图8-22查得当Res=2364时壳程压降摩擦因子，壳内流体流速允许压降2.3.10 列出计算结果如下选浮头式列管换热器，管程数NP=2壳径Dsmm1000公称压力Pgatm16传热面积F1m2350管程数NP2管长lm6管径dmm板间距Bm0.6管子排列：正方形2.4 导热油加热器E0103的选型计算根据工艺条件选择浮头式换热器，导热油走壳程，水走管程，设管程数为NP=2。2.4.1计算定性温度，确定物理常数管程（导热油）壳程（产品）定性温度物理常数（定性温度下） 2.4.2 初设总传热系数 2.4.3 计算对数平均温度T1 =203 T2=203

20、t2=160 t1=150t1=T1-t2=203-160=43t2= T2-t1=203-150=53计算温度校正系数由于T1=T2，所以R=0，Ft=1不需要校正，所以2.4.4 热负荷Q及蒸汽量W22.4.5计算所需的传热面积F12.4.6选定换热器的参数由P4-358表23-41选取换热器的面积25.30m2. 管外径do=0.025，管内径di=0.02，管心距pt=0.032，折流板缺口为25%，管子为正方形排列，管长=4.5m，管子数Nt=F1/(·do·l)=70.7根，考虑到管子的排列问题，管子数取75根。由P2-69图8-28查得根据加工原则取Ds=40

21、0mm2.4.7 计算给热系数2.4.7.1 管程管内质量流速 雷诺准数：由P2-58图8-13查得柯尔因子Jh=0.003查图8-16 得2.4.7.2 壳程 相邻管间隙假定折流板间距B=0.30m横过管束的流动截面积质量流速当量直径雷诺准数由P2-59图8-14查得管子为正方形排列，折流板缺口为25%，管外膜给热系数Js=90液体被冷却： 2.4.8计算总传热系数K1由P2-86附表8-18查得 管内污垢系数管外污垢系数 材质采用不锈钢，查得导热系数管壁热阻总传热系数储备系数 K计/K选=11.30时，可认为初选合适，K1/K0=1.20所以选型合理。2.4.9 压力降的计算壳程 ，由P2

22、-63图8-21查得摩擦因子管内流体流速：按公式：式中m-黏度系数:，取允许压降 ( 6428.57<7142.86)2.4.10 列出计算结果如下选浮头式列管换热器，管程数NP=2壳径Dsmm400公称压力Pgatm16传热面积F1m225.6管程数NP2管长lm4.5管径dmm板间距Bm0.3管子排列：正方形第3章 泵的选择3.1 PC-0101反应回路循环泵扬程计算 用途：把（17）号管线的液体输送到SA-0101管路上有三个90弯头，三个阀门，一个换热器E0101，二个三通，PC-0101液体流速360000，密度1000，温度180，入口压力450，排出压力855，转速1450

23、，黏度10。3.1.1 流体形态计算 湍流流动3.1.2 摩擦因数3.1.3 泵的扬程，由于忽略动能变化，即名称阻力系数数量管出口管入口90弯头三个三角落二个管通长5 m 中途经过E0101换热器，此处局部阻力为E0101 Ds=1.0 m Nt=404 di=0.017 l=6 m V1=V2 A1u1=A2u2 属于湍流区，取，则 3.2 PC-0101反应回路循环泵的选型查得泵型号200YG75流量Q360 m3/h扬程H75 m转数1450 r/min效率75%轴功率98 kw配电机功率132 kw允许气蚀余量 4.5 m泵壳许用压力16 kgf/cm2 第4章 中和釜体积及搅拌器功率

24、计算 4.1 中和釜体积计算年产量W1=28800吨，一年工作日T1=300天，物料比重取装料系数 S=0.8，日产量 每日生产批数，T2=24 h则每小时的工作量工作周期每小时物料体积设备总容积实际设备总体积4.2 搅拌器的功率计算因为液体黏度不大，对溶介速度无要求可用浆式搅拌器，所以选浆式搅拌器取 所以 取 所以，附 表设 备 一 览 表序号位号设备名称技术规格介质数量单位材料重量(kg)备注单总1R0101反应气液接触器卧式1200×10×7000；V=8/54M3外半管73/60.3×3；保温层厚度120mm缩合物+EOH蒸气1台A240TP3154500

25、9000P.C.E2R0102反应收集器立式2400×15×2200；V=14.25外半管73×3/19/0.5×1.65保温层厚度120mm缩合物+EO蒸汽1台A240TP316.750015000P.C.E3R0103反应中和器立式2400×10×4540；V=17.8M3半管108×4L=180m醇醚蒸汽/冷却水2台OCr17Ni112-M2OCr19Ni19461018440吉化重机厂4V0102碱计量罐立式600×3×3428；V=17.6m3饱温层厚度60mm加热盘管25×3L=51

26、800m碱溶液蒸汽1台OCr19Ni1920450900吉化重机厂5V0109酸计量罐立式600×3×3428；V=17.6m3饱温层厚度60mm加热盘管25×3L=51800m醋酸蒸汽1台OCr17Ni14M-A0220450900吉化重机厂6V0101导热油膨胀罐立式1200×6×2756；V=2.26m3;保温层厚度100mm导热油1台Q235-A5501100吉化重机厂7V0104反应系统气液分离罐立式700×6×2718；V=0.86m3有机物、N2、蒸汽1台Q235-A370740吉化重机厂8V0105反应系统有

27、机物分离罐立式800×6×2600;V=0.85m3保温层厚度100mm外盘管25×3L=19980EO、N2蒸汽、有机物蒸汽1台OCr17Ni12Mo220420840吉化重机厂9V0107中和系统有机物分离罐立式800×6×2600;V=0.85m3保温层厚度100mm外盘管25×3L=26000EO、蒸汽、有机物、氮气1台OCr17Ni12Mo22038542.3770吉化重机厂10V0108气液分离罐立式700×6×2718v=0.86m3有机物、蒸汽1台Q235-A370740吉化重机厂11E0101反应

28、回路换热器BEU500×4730×6,A=119.4m2 n=250,25×2.5，保温层厚度120mm缩合物+EO导热油1台A240 TP.31627005400P.&.L12E0102反应回路换热器BEU267×4731×3460A=25.8 m2,n=10025×2.5,保温层厚度120mmV缩合物+EO导热油1台A240 TP.3165001000P.&.L13E0103导热油加热器BIU500×8×4210;A=25.6m2n=7525×2.5;保温层厚度120mm导热油蒸汽1台20R2017733546吉化重机厂14E0104导热油冷却器BE