典型设备计算说明书

第一章设计总 过程设备的选型目的和基本要 过程设备类 过程设备设计与选型原 过程设备设计与选型的主要内 第二章塔设备设 设计依 设计要 塔设备的选 常见塔类 塔类型的选 板式塔的塔板类型选 使用列 塔板物性参数与塔径的计 溢流装 塔板结构设 塔板流体力学校 塔板负荷性能 塔机械工程设 塔高的计 接管的计 塔体和封头设 裙座的设 塔设备附 T0101塔设备条件 塔机械强度校 塔设备计算说明 第三章换热器设 换热器概 换热器类 换热器选型依 换热器选 选型原 选型步 原料冷却器（E0402）设计示 换热器结构选 物流的安 温 压 传热系 折流板、壳体及换热管设 接管尺寸及方 数学计 换热器设备条件图及详细尺 换热器性能 计算结 MMA精制塔冷凝器（E0407）设计示 换热器结构选 物流的安 温 压 传热系 折流板、壳体及换热管设 接管尺寸及方 数学计 换热器设备条件图及详细尺 换热器性能 设备校 第四章反应器设 反应器概 反应器类 釜式反应器（反应釜 管式反应 固定床反应 流化床反应 反应器的选择经 反应器的设计要 反应特 反应动力 催化 反应器类型选 反应器的数学计 设备强度校 第五章泵的选 概 选型依 工业常用泵情况介 选型原 设计参 液体流 摩擦系 泵的扬程计 选型结 第六章压缩机选 概 选型依 选型原 压缩机类型及特 第七章气液分离器的设 设计依 设计目 气液分离器类 设计参 浮动流 分离器直 筒体高 上下封 管 第八章储罐的设 8,1储罐选型依 储罐的分 储罐选型原 储罐的选 MMA储罐选型示 工艺参 选型结 第一计总过程设备的选型目的和基本要过程设备类过程设备设计与选型原所选择的设备和材料必须可靠，且尽可能，并注意解决好超限设备的制造和问题；消防、卫生及安全设施的设置必须国家关于环境保护、劳动安全的和要求，符合石油化工行业的相关标准；过程设备设计与选型的主要内对设备的工艺要求确定符合要求的设备材质这项工作应与设备设计专业共对塔设备，需要确定物料的流量、组成、温度、压力、塔径与塔的些成批、成系列生产的设备，即那些可以直接向生产厂家订货或的现成设备。对已有标准图纸的设备，确定标准图的图号和型号。随着工设备标准化的推进有些本来用于非标设备的化工装置已逐步系列化定型化。F1型浮阀和浮阀塔塔盘系列等，它们已经有了。对非标设备，向化工设备专业设计提出设计条件和设备草图，明第二设备设设计依（GB150-（GB/T25198-（SHT3098-（HG/T20583-（HG/T20570-（HG/T21639-（HG21594-（HG/T21514-（JB/T4710-（HG/T20592~20635-设计要塔设备的选常见塔类程，但两者各有优缺点，要根据具体情况选择。板式填料 2-12-1板式塔和填料塔的比大尺寸空塔气速较大，小尺寸空塔气速较大直径在600mm以下的塔安装困新型填料复杂造价高检修清理，难塔类型的与物性有关的因与操作条件有关的因其他因①对于多数情况，塔径大于800mm时，宜用板式塔，小于800mm时，2-2塔设备初步选型MALMMAMMA板式塔的塔板类型选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浮阀塔的优故其生产能力比泡罩塔高20%~40%，与筛板塔近似。整，阀孔气速几乎不随气体负荷的变化而变化，在较大的气体负荷范围内，可板效率较高，比泡罩塔高10%左右。60%～80%，但比筛板塔的造价贵，为筛板塔的120%～130%。原料预处理塔（T0101）的设计计使用列表2-5使用列AspenPlusAspenTechAutoAutodesk大学（华东塔板物性参数与塔径的计物性参2-6塔板物性参数液相温度气相温度量量/气相粘度123456789Aspenplus47块塔板进行手工计算和校核，然后再用CUP-Tower进行计算，通过比较来472-7：2-7浮阀塔塔板参液相温度气相温度液相密度气相密度塔径的计若设气体流通截面上的适宜气速为，当塔内处理的气体体积流量为塔板的计算中，通常是以泛点气速作为2-1所示：2-1史密斯关联液相表面张力为时的气体负荷因子取，即，则可求得塔径为沉降高度的确（1）塔板间距2-8塔板间距与塔径的关200-300-350-450-600-2HT=600mm2、板上液层高高度，则液滴沉降高度为溢流装以下几种形式：U型流、单溢流、双溢流、多溢流。弓形降液管尺2-2弓形降液管的参对于堰长与塔内径D的比值，一般单流型可取，双流型可3～5s留时间应更长些，为此必须进行校核。由于停留时间＞3s溢流堰尺溢流堰长2-3液体收缩系数计可得E=1.05，则堰上液层高度可由下式计算塔板结构设D<900mm2.5md.根据之前计算可知，降液管宽度为Wd=0.3m；e.F1do=0.039m浮阀N=380浮阀排取同一横排的阀孔中心距=0.075m0.075mt=76mm的等边三378个。8~12N378设计合理。由5% <15%得此开孔率符合要求塔板流体力学校塔板压降校式中：—气体通过每层板的压降，m液柱—干板压降，m—板上液层的阻力，m—克服液体表面张力的阻力，m浮阀由部分全开转变为全部全开时的临界速 此时干板压降由阀片全开前的公式进行计算，则取充气系数，则塔板上气液层有效阻力克服液体表面张力的阻力：一般很小，故忽略不计，即。Aspenplus溢流液泛校为，对一般液体取层相对于清液层的密度为0.5液体在降液管内的停留时3～5s，为此，必须进行校核。液沫夹带量校F作为间接衡量雾沫夹带量的指标。对于塔径大于900mm的塔，F80%900mm的塔，F70%；对减压操作的塔，F75%eV10%D=1400mm900mmF80%。泛点百分率F由经验式或其中有：K2-9K2-9K无正常系中等起系统（如油吸收塔，胺及乙二醇再生塔多系统（如胺及乙二醇吸收塔严重系统（如甲乙酮装置形成稳定的系统（如碱再生塔2-4泛点负荷因子泛点负荷系数由图2-4查得=0.131，则80%，故可知液沫严重漏液校取动能因数的下限值=塔板负荷性过量液沫夹带F作为间接衡量雾沫夹带量的指标。对于塔径大于900mm的塔，F80%900mm的塔，F70%；对减压操作的塔，F75%eV10%D=1400mm900mmF泛点百分率F其中有：K2-9K泛点负荷系数由图2-4查得=0.131，则漏液对于F1型重阀，取阀孔动能因子下限值=5，与之相应的气相流量溢流液泛由可求得溢流液泛线方程。液量下限由于堰上液层厚度为最小值时对应的液相流量为最小故取平堰堰液层高度=0.006m作为液相负荷下限条件，则E=1.05液量上限3-5s，取3s作为液体在降液管中停留时间的下限，则塔板负荷性能2-52-5负荷性能注：0现将浮阀塔（T0101）2-10：2-10浮阀塔（T0101）工艺设计结浮阀数/UOCm▪s-泛点率液相负荷上限（VS）max/m3S-液相负荷下限（VS）min/m3S-AspenPlusCupTowerT0101塔径为2000mm，选定塔间距为600mm，开孔率选用13%，溢流堰选用平口堰，降液管CupTower塔板信息输工艺条件输2-7工艺条件输CupTower示意塔板结构参数输2-8T0101塔板结果参数输CupTower示意浮阀校核结

2-9T0101塔板平面总示意CupTowerT0101_2-10CupTowerT0101塔板工艺参数结2-11塔板结构与工CUP-Tower进行塔的主体结构设计，2-11浮阀校核结塔板(实际#—121开孔率底隙/塔板#—降液管内线速度降液管底隙速度通过CUPTower的设计得到了原料预处理塔的相关数据如下120%60%12345678相对kg液/100kg---9/mmm---mmmkg液/kg%msm/s123%455%5610%子5 单流程塔 双流程塔 双流程塔XY塔机械工程设塔高的计实际塔板AspenplusDrickaner-Bradford方AspenPlusN=47塔顶空间高塔顶空间高度的作用时安装塔板和开人孔的需要也使气体中的液体沉1.0~1.5m塔板间开设人孔的板间设有人孔的上下两塔板间距应大于等于600mm，这里取=0.8m人孔474个人孔（包括塔顶和塔底人孔数进料段空间高进料段高度取决于进料口结构形式和物料状态，一般要比大，取塔底空间高塔底空间高度具有槽的作用塔底釜液最好能在塔底有10~15min的储2~5minAspenV=17.121m3/h塔筒体高裙座高 ，采用圆柱形裙封头高2010 ，取直边段h=25mm，曲面高度=500mm。接管的计塔顶蒸汽接取塔顶蒸汽流速提取Aspen数据V=14715.396m³/h，则管径回流取回流液体流速，液相体积流量L=57.024m3/h，则回流管径进料取进料管液体流速为，液相体积流量L=80.1654m3/h，则回塔底液体出料管取料液流速为，液相体积流量L=81.4946m3/h，则回流管径塔体和封头16MnDR塔体厚度计16MnDR6-16mmt=-9℃时，许用应力C10.6mm，C2封头厚度计裙座的设Q345R裙座与筒体的连D=2000mms=6mm时，h=86mm6~8mmK=70mm，半径排气100mm1900kg/m3。塔内温度约为-30℃50mm，300kg/m3。4φ89×4mm，180mm。引出管通125mmφ2196mm地脚螺2000mm20个，螺M36×416Mn。人孔及排气DN=80mm3.5m。裙座壁SW6-2011δ12mm塔设备附除沫吊T0101塔设备条件塔机械强度校

2-12T0101设备条件本设计采用机械强度常规设计SW6-2011，对塔的强度进行常规设计。 2-12SW6-2011校核筒体参数输塔设备计算说明2-12输入数据27SW6-20112-13核算内容2-14计算结果计算结果8882-15容器分段数（不包括裙座1名义厚度88腐蚀裕量3311设计压力设计温度长度名义厚度8内径/外径腐蚀裕量3外压计算长度011试验压力（立（MPa）试验压力（卧（MPa）表2-16风载荷、载荷校风载及载23操作质 m0m01m02m03m04m05ma最小质量m0m010.2m02m03m04ma压力试验时质量风弯矩MIIPl/2 (l /2) (l /2) n MII(2/T)2Ym(hh)(h kn MII(2/T)2 m(hh)(h T kk顺风向弯矩MII顺风向弯矩MII00000组合风弯矩 max(MII,(MII)2(MII)2 n弯矩MIIF(hh)注:计及高振型时,此项按B.24 k00000偏心弯矩Meme00000最大弯矩 max(MIIM,MII0.25MIIM 需横风向计算时 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耐压试验校A1123(内压23(外压许用值A223(内压123(外压许用值A312许用值A42许用值(pT9.81Hw)(Diei)/许用值校核结果合合合合合注1:ij中i和j的意义如下i=1操作工 j=1设计压力或试验压力下引起的轴向应力（拉i=2检修工 j=2重力及垂直力引起的轴向应力（压i=3试验工 j=3弯矩引起的轴向应力（拉或压[]t设计温度下材料许用应力B设计温度下轴向稳定的应力许用值注2:A1:轴向最大组合拉应 A2:轴向最大组合压应A3:试验时轴向最大组合拉应 A4:试验时轴向最大组合压应:试验压力引起的周向应力注3单位如下 2-18筒体壁厚校GB150.3-计算压力设计温度内径 (板材试验温度许用应力设计温度许用应力试验温度下屈服点腐蚀裕量焊接接头系数 =2[]t =e=n-C1-C2=n PT1.25P[ (或由用户输入[应力水平T0.90s 力T=pT.(Die)=T2e[]t (Die)=t =et2-19GB150.3-计算压力设计温度内径曲面深度 (板材设计温度许用应力试验温度许用应力腐蚀裕量焊接接头系数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=压 计2[]t KDi0.5e=2-20下封头校GB150.3-计算压力设计温度内径曲面深度 (板材设计温度许用应力试验温度许用应力腐蚀裕量焊接接头系数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=压 计2[]t KDi0.5e=2-21裙座结构形式圆筒裙座底部截面内径裙座与壳体连接形式对裙座高度裙座材料名称裙座设计温度℃0裙座腐蚀裕量2裙座名义厚度裙座材料许用应力裙座上同一高度处较大孔个数1裙座较大孔中心高度裙座上较大孔引出裙座上较大孔引出管厚度6地脚螺栓及地脚螺栓座地脚螺栓材料名称30地脚螺栓材料许用应力地脚螺栓个数地脚螺栓公称直径全部筋板块数7相邻筋板最大外侧间距筋板内侧间距筋板厚度筋板宽度盖板类型分盖板上地脚螺栓孔直径盖板厚度盖板宽度垫板有垫板上地脚螺栓孔直径垫板厚度垫板宽度基础环板外径基础环板内径基础环板名义厚度2-22地脚螺栓校地(D4D4Zb (D2D2Ab 4max( l2合 M00/Z(mgF00)/ b 0.3M00M)/Zmg/ M00Mm min 地 螺栓受载荷时最大拉力M000.25M00MmgF 0 d 地脚螺 校核结合筋板压应力 nl1G合 3Fl 1 4(l'd)2(l'd) 合第三热器换热器概各种类型的换热器作为工艺过程必不可少的设备广泛用于石油化工、换热器类3-13-1换热器的结构分≤50℃U管内外均能承受高压，管内及检修式式板束类似于管束，可抽出检修，压力不能太3-23-2管壳式换热器优缺点对高20%；结构复杂低20%以上；没有内漏。壳体和管子壁温差一般宜小于等于50℃，50℃报废，壳体部件决定于管子，故设备相对较低；不适用于壳结U形管作，一般适用于温度≦500℃严重的场合；可用于管腐蚀U形处冲蚀应控制管内流速；换热器选型依《U（JB/T4717-（JB/T4719-换热器选选型原本工艺通过ExchangerDesignandRating压力较高的场合使用U形管式换热器。5~10%，如果设计10%左右，考虑到圆整参数的影响，最多不超过20%。3-3所示。3-3换热器压力降允许范1-2.5m/s8-3-43-4换热器流速范围应采用正方形管子排列，并采用可拆式（U形管式）换热流量较小的物流应走壳使物流形成湍流状态，从而增加传热系数传热膜系数较小的物流（如气体）应走壳于提高传热膜系数的管径，例如再沸器、锅炉，多采用32mm的管径。直接火加热时多采用76mm来，因此一般选用的管长为4～6m。对于大面积、或无相变的换热器可以选用8～9m的管长。配布有利于壳程物流的湍流正方形配布有利于壳程为了弥补各自的缺点，1.25～1.5d（d为管外径。3-53-5换热管规格和排列形外径×壁厚管心距管程数有1、24管程。管程数增加，管内流速增加、给热系数3m/s；气体和蒸汽的流速可在8～30m/s型号：AES500-1.6/0.8-54-6/25-4其中：A——S——500——表示公称直径为1.61.854——6——25——4——I——I这个型号代表平盖管箱，公称直径500mm，管程和壳程设计压力均为1.6MPa54m25mm6m，4选型步第一步，在AspenPlus中用HeatX模块进行简捷计算，关键是传热系数的估计，有关物系的K3-6所示：3-6K值的经验数K水水水水水水水水水蒸气冷凝（加压水水蒸气冷凝（常压或负压水溶液(μ<0.002水溶液(μ<0.002水水第二步，在AspenPlus中用HeatX模块进行详细核算，此处冷热流3-7。3-7常见流体的污垢m2参照预选换热器几何尺寸进行详细计算查看换热器的各项计算结第三步，新建EDR文件，将AspenPlus的相关计算数据及几何尺寸EDR中的警告对换热器结构略作改动以得到更准确、原料冷却器（E0402）设计示以原料冷却器器(E0402)Aspen中的换热器数据导入EDR中，并输入压降及污垢热阻，processdata如下所示。换热器结构选

3-1E0402processdata数据物流的安垢，应使冷却水走管程，热物流应走壳程，便于散热。温37.02~25℃，管程工作温度为20~22℃。设计+（15℃~30℃60℃40℃。压0.11MPa0.11MPa0.25MPa。EDR中换热器的压降设置为自动默认值，也可自己设置压降，出口绝压小0.1MPa（真空条件40%0.1MPa，20%。传热系数与污垢热和固壁热阻为EDR自动默认值。0.00053m2▪K/W，管程为冷却水，污垢热阻为0.00035m2▪K/W。折流板、壳体及换热管设200mm4.76mm6。其余参数为EDR默认值。②壳程公称直径（内径）450mm10mm6000mm，排列方式为正三角形。接管尺寸及S1φ80×5mmS2φ80×5mm；管程接原料冷却器（E0402）选型结用EDR3-2E0402计算结果1.3倍，符合设计要求；0.25m/s0.16m/s，满足经济流速范围，流态分布合0.003MPa3%，管程压降351.9W/(m2·K)247.9W/(m2·K)。45mm。冷热侧法兰类型均为整体法兰。参考《化工工艺手册（下册E0402数学计t下的有关物性数据如下：比热：t比热：NB为：筒体壁厚用手工计算，再用SW6进行强度校核焊接方式选为双面焊对接接头，100%Φ＝1，C10.3mmC22mm16～36mm，150℃3mmGB151600mm16~36mm焊接方式选为双面焊对接接头，100%Φ＝1，C10.3mmC22mm16～36mm，70℃3mm16~36mm换热器设备条件图及详细尺3-3换热器设备条件换热器性能

3-4换热器管板3-8换热器性能一览设计温度工作温度2211实际面积/设备校SW6-2011表3-9固定管板换热器设计计设 计 管程设计温度C设计温度tC简图3-10前端管箱筒体计GB150.3- (板材试验温度许用应力设计温度许用应力试验温度下屈服点腐蚀裕量焊接接头系数 =2[]t =e=n-C1-C2=n PT1.25P[ (或由用户输入[应力水平T0.90s 力T=pT.(Die)=T2e[]t (Die)=t =etGB1517.00mm,3-11前端管箱封头计GB150.3-计算压力设计温度内径曲面深度 设计温度许用应力试验温度许用应力腐蚀裕量焊接接头系数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=压 计2[]t KDi0.5e=3-12后端管箱筒体计GB150.3-计算压力设计温度内径 (板材试验温度许用应力设计温度许用应力试验温度下屈服点腐蚀裕量焊接接头系数 =2[]t =e=n-C1-C2=n PT1.25P[ (或由用户输入[T0.90s T=pT.(Die)=T2e[]t (Die)=t =etGB1517.00mm,后端管箱封头计GB150.3-计算压力设计温度内径曲面深度 设计温度许用应力试验温度许用应力腐蚀裕量焊接接头系数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=压 计2[]t KDi0.5e=GB150.3-计算压力设计温度内径 (试验温度许用应力设计温度许用应力试验温度下屈服点腐蚀裕量焊接接头系数 =2[]t =e=n-C1-C2=n PT1.25P[ (或由用户输入[T0.90s 力T=pT.(Die)=T2e[]t (Die)=t =etGB1517.00mm,延长部分兼作法兰固定式管设计计算条件简图设计压 设计温 平均金属温度0C装配温 C设计温度下许用应力量系数mm/mm壳程圆筒内径壳体法兰设计温度下弹性模量A=0.25As=sDi+sC设计温度下弹性模量平均值管箱法兰设计温度下弹性模量管子平均温度0C设计温度下管子材料许用应力t设计温度下管子材料屈服应力tt设计温度下管子材料弹性模量平均金属温度下管子材料热膨胀系数mm/mm管子外径管子壁厚2管子根数换热管中心距一根管子金属横截面积at(dt管子有效长度(两管板内侧间距管束模数Kt=Et管子回转半径i0.25d2d2t管子受压失稳当量长度系数Cr=2Et/ lcr管子稳定许用压应力 2Cr [] 管子稳定许用压应力(Clcr) t i [ s1 2 2Cr设计温度C设计温度下许用应力tr设计温度下弹性模量管板腐蚀裕量4管板输入厚度管板计算厚度(包括拉杆和假管区面积0管板强度削弱系数管板刚度削弱系数 Ena/E K 焊胀接许用拉脱应力焊接许用拉脱应力管箱法兰厚度f法兰外径兰力矩Mp比值h/比值"/ ,图 2E"b2"旋转刚度K" fffE"] 12DibfDi 壳体法兰厚度f法兰外径法兰宽度bfDfDi比值s/比值'/ ,,系数 按/D,”/D,查<<GB151-1999>>图 i 3旋转刚 12E'b2'K' ff fE' 12DibfDi 法兰外径与内径之比KDfY(K查<<GB150－2011>>7-旋转刚度无量纲参数 KKf4t膨胀节总体轴向刚度0~管板第一弯矩系数(KKf查<<GB151-1999>>~KK~系数(KtKf查<<GB151－98>>29)换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比QEtEs Etna(EsAsKex EsAsKex管板第二弯矩系数(K,Q或Qex查<<GB151-1999>>系数（带膨胀节时Q代替Q）M 2K(QG2(K,QQex30) 法兰力矩折减系数Kf(KfG3管板边缘力矩变化系数 M K 法兰力矩变化系数MfM K AlA0.25nd A0.866nS2 AnS2 管板布管区当量直径Dt4At系数Al/系数na/系数s0.40.61Q系数(带膨胀节时Qex代替 t0.4(1)(0.6Q)/管板布管区当量直径与壳体内径之比tDt/管板周边不布管区无量纲宽度kK(1-仅有壳程压力Ps作用下的组合工况(Pt==t(tt-t0)-s(ts-t00当量压力组合Pc有效压力组合PasPs兰力矩系数 4MmMmD3i 管板边缘力矩系数MMmM~管板边缘剪力系数管板总弯矩系数mm11系数G1e仅用于m0时G1e3m系数当m0时,Km31(a)实线当m0时,Km31（b）系数 m>0,G1=max(G1e,G1i)m< G1=~r=1(14Q数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壳程圆筒轴向应力A(1) A(QG)a tc3cqt(Ps=不计温差应计温=t(tt-t0)-s(ts-t00 PcPt(1--有效压力组合PatPt-- 4MMpD3i-8.039e--8.039e- 管板边缘力矩系 MM-8.039e--8.039e-~管板边缘剪力系数--管板总弯矩系数mm11系数G1e仅用于m0时G1e3m系数当m0时,K和m31（a）实线当m0时,K和m31（b)系数 m>0,G1=max(G1e,G1i)QQ~r=1(14Q数~'=3m(1r4K(QG2数=11~ 4Q2壳体法兰力矩系 MwsMp-- D i rar3t1.5mm3rP~'D2'ari k 2m(2rPa~ p--r壳体法兰应力' ~MP(Di) fr3t1PG2QP Q a tt3tt壳程圆筒轴向应力A[P(1)P (QG)a tc3cqt管板名义厚度管板校核通计算压力设计温度内径 (试验温度许用应力设计温度许用应力腐蚀裕量焊接接头系数 =2[]t =e=n-C1-C2=n 2e[]t(Die)力t2e=t位计算压力设计温度内径 (材试验温度许用应力设计温度许用应力腐蚀裕量焊接接头系数=e=n-C1-C2=n 外压计算长度 外径Do=Di+2n=A B [P]=B=Do/ 设计压力计算压力设计温度N外力矩N壳体力f力b公称直径螺栓根径d数量个DDhNmbb0>b=b=2.53 DGD外+D内b0 DGD外螺栓受力 Wa=πbDGy=NWp=Fp+F=N所需螺栓总截面积Am=max(Ap,Aa)=Abnd2=4力矩计算FD=0.785D2i=NLD=LA+=-MD=FD=-NFG==NLG=0.5(Db=MG=FG=NFT=F-=-NLT=0.5(LA+1=MT=FT=-N外压:Mp=FD(LD-LG)+FT(LT-LG ==NW=N Ma=WLG=NMoMpMa[]ft/[]fMo=N螺 间 L Lmin Lmax形常 h0Di0h/ho=K=Do/DI=10K9-5ZY9-39-eFIh09-59-eFLh01/of=d1Uho =d1Uho =f==4fe13=核计 许 结论W Di校核合Wp Di 校核合δf60.0mm时,质计 许 结论力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校核合数J52.14VIMoE2Ko1校核合校核合其他换热器均可按照上述流程逐个选型计算参照附录换热器选型一MMA精制塔冷凝器（E0407）设计示MMA精制塔冷凝器（E0407）Aspen中的换热器数据导入EDR中，并输入压降及污垢热阻，processdata如下所示。换热器结构选

3-5E0407process物流的安垢，为便于水垢，应使冷却水走管程，热物流应走壳程，便于散热。温157.62-146.82℃20~50℃，进10℃，符合工业实际。设计温度以工作温度为依据，一般为（15℃~40℃压7bar1bar。换热器的设计压力为设计温度下的最大工作压力，一般为正常工作压力的1.1倍。这里取壳程设计压力为7.7bar1.1bar1MPaEDR0.1MPa20%。传热系EDR自动默认值。0.00035m2▪K/W，管程为冷却水，污垢热阻为0.00053m2▪K/W。折流板、壳体及换热管设根据EDR的设计方案，选择其中较为合理的一组。结合JB/T4715-6。②壳程公称直径（内径）800mm12mm度4500mmEDR默认值。接管尺寸及壳程接管S1规格为φ280×10mm，壳程接管S2规格为φ220×10mm；管程接管T1规格为φ220×10mm，T2规格为φ220×10mm。接管方位见设备条件图3-7原料冷却器（E0407）选型结EDR3-6E0407计算结果1.3倍，符合设计要求。18.61～4.75m/s0.65m/s，满足经济流速范围，流0.0207MPa，压降降低系数（含污垢热阻）657.6W/(m2·K)486.6W/(m2·K)。参考《化工工艺手册（下册E0407数学计t下的有关物性数据如下：比热：t比热：NB为：筒体壁厚用手工计算，再用SW6进行强度校核焊接方式选为双面焊对接接头，100%Φ＝1，C10.3mmC22mm16～36mm，150℃3mmGB151600mm16~36mm焊接方式选为双面焊对接接头，100%Φ＝1，C10.3mmC22mm16～36mm，70℃3mm16~36mm换热器设备条件图及详细尺3-7E0407设备条件换热器性能

3-8E0407管板布置3-16E0407换热器性能设计温度工作温度2211实际面积/设备校SW6-2011表3-17固定管板换热器设计计设 计 管程设计温度C设计温度tC简图前端管箱筒体计GB150.3-Q345R(试验温度许用应力设计温度许用应力试验温度下屈服点腐蚀裕量焊接接头系数 =2[]t =e=n-C1-C2=n PT1.25P[ (或由用户输入[力水平T0.90s T=pT.(Die)=T2e[]t (Die)=t =etGB1519.00mm,前端管箱封头计GB150.3-计算压力设计温度内径曲面深度Q345R板材设计温度许用应力试验温度许用应力腐蚀裕量焊接接头系数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=压 计2[]t KDi0.5e=后端管箱筒体计GB150.3- (试验温度许用应力设计温度许用应力试验温度下屈服点腐蚀裕量焊接接头系数 =2[]t =e=n-C1-C2=n PT1.25P[ (或由用户输入[T0.90s T=pT.(Die)=T2e[]t (Die)=t =etGB1519.00mm,后端管箱封头计GB150.3-计算压力设计温度内径曲面深度 设计温度许用应力试验温度许用应力腐蚀裕量焊接接头系数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=压 计2[]t KDi0.5e=GB150.3-计算压力设计温度内径 (试验温度许用应力设计温度许用应力试验温度下屈服点腐蚀裕量焊接接头系数 =2[]t =e=n-C1-C2=n PT1.25P[ (或由用户输入[T0.90s 力T=pT.(Die)=T2e[]t (Die)=t =etGB1519.00mm,延长部分兼作法兰固定式管设计计算条件简图设计压力设计温度平均金属温度C装配温度C设计温度下许用应力量系数mm/mm壳程圆筒内径壳体法兰设计温度下弹性模量A=0.25As=sDi+sC设计温度下弹性模量平均值管箱法兰设计温度下弹性模量管子平均温度C设计温度下管子材料许用应力t设计温度下管子材料屈服应力tt设计温度下管子材料弹性模量平均金属温度下管子材料热膨胀系数mm/mm管子外径管子壁厚2管子根数换热管中心距一根管子金属横截面积at(dt管子有效长度(两管板内侧间距管束模数Kt=Et管子回转半径i0.25d2d2t管子受压失稳当量长度系数Cr=2Et/ 比值lcr管子稳定许用压应力 2Cr [] 管子稳定许用压应力(Clcr) t i [ s1 2 2Cr设计温度C设计温度下许用应力tr设计温度下弹性模量管板腐蚀裕量4管板输入厚度管板计算厚度(包括拉杆和假管区面积0管板强度削弱系数管板刚度削弱系数 Ena/E K 焊3胀接许用拉脱应力焊接许用拉脱应力管箱法兰厚度f法兰外径兰力矩Mp比值h/比值"/ 系数C(按h/Di,f”/Di,查<<GB151-1999>>图 2E"b2"旋转刚度K" fffE"] 12DibfDi 壳体法兰厚度f法兰外径法兰宽度bfDfDi比值s/比值'/ ,系数'按/D,”/D,查<<GB151-1999>> i 3旋转刚 12E'b2'K' ff fE' 12DibfDi 法兰外径与内径之比KDfY(K查<<GB150－2011>>7-旋转刚度无量纲参数 KKf4t膨胀节总体轴向刚度0~管板第一弯矩系数(KKf查<<GB151-1999>>~KK~系数(KtKf查<<GB151－98>>29)换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比QEtEs Etna(EsAsKex EsAsKex管板第二弯矩系数(K,Q或Qex查<<GB151-1999>>系数（带膨胀节时Q代替Q）M 2K(QG2系数(K,QQex30) 法兰力矩折减系数Kf(KfG3管板边缘力矩变化系数 M K 法兰力矩变化系数MfM K AlA0.25nd A0.866nS2 (正方形布管)AnS2 管板布管区当量直径Dt4At系数Al/系数na/系数s0.40.61Q系数(带膨胀节时Qex代替 t0.4(1)(0.6Q)/管板布管区当量直径与壳体内径之比tDt/管板周边不布管区无量纲宽度kK(1-(Pt==t(tt-t0)-s(ts-t00当量压力组合Pc有效压力组合PasPs兰力矩系数 4MmMmD3i MMm(M)M~管板边缘剪力系数管板总弯矩系数mm11系数G1e仅用于m0时G1e3m系数当m0时,按K和m31(a)当m0时,Km系数G1m0G1max(G1e,G1im<0,G= ~r=1(14Q数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壳程圆筒轴向应力A(1) A(QG)a tc3cqt仅有管程压力Pt作用下的组合工况(Ps=不计温差应计温差应=t(tt-t0)-s(ts-t00--有效压力组合PatPt-- 4MMpD3i-- 管板边缘力矩系 MM--~管板边缘剪力系数--管板总弯矩系数mm11--系数G1e仅用于m0时G1e3m系数当m0时,K和m31（a）实线当m0时,Km3（b)系数G1m>0,G1max(G1e,G1iQQ~r=1(14Q数~'=3m(1r4K(QG2--数=11~ 4Q2壳体法兰力矩系数 MwsMp--管板径向应 D i rar3tP~'D2kk 'ari1 (2 m 1.5mm3rrPa~ p--r壳体法兰应力'Y P(Di Mws 'fr3t1PG2QP Q a tt3tt壳程圆筒轴向应力A[P(1)P (QG)a tc3cqt管板名义厚度管板校核通计算压力设计温度内径20(GB9948)(管材试验温度许用应力设计温度许用应力腐蚀裕量焊接接头系数 =2[]t =e=n-C1-C2=n 2e[]t (Die)=t =et计算压力设计温度内径20(GB9948)管材试验温度许用应力设计温度许用应力腐蚀裕量焊接接头系数=e=n-C1-C2=n 外压计算长度 外径Do=Di+2n=AA=BB=[P]=B=Do/ 设计压力计算压力设计温度N外力矩N力f力b公称直径螺栓根径d数量个DDhNmb b=b0> b=2.53 DGD外+D内b0 DGD外螺栓受力 Wa=πbDGy=NWp=Fp+F=N所需螺栓总截面积Am=max(Ap,Aa)=Abnd2=4力矩计算操FD=0.785D2iNLD=LA+MD=FDN作===FG==NLG=0.5(Db=MG=FG=NFT=F-=NLT=0.5(LA+1=MT=FT=N外压:Mp=FD(LD-LG)+FT(LT-LG ==NW=N Ma=WLG=NMoMpMa[]ft/[]fMo=N螺 间 L Lmin Lmax形常 h0Di0h/ho=K=Do/DI=10K9-5ZY9-39-eFIh09-59-eFLh0查图9-7得f=d1Uho =d1Uho =f==4fe13=计算许 结论W Di校核合Wp 校核合δf50.0mm时,应力计 许 结论性质力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校核合数J52.14VIMoE2Ko1校核合校核合第四应器设反应器概反应器类4-1常用反应器的形式与特相相釜式反应器（反应釜KF型两类反应釜列成标准。K型是有上盖的釜，形状偏于“矮胖型工化工设计可以提出个别的特殊要求在系列反应釜的基础上加以改进大，而且反应结束后，出料容易，釜的方便，其机械设计亦十分成熟。管式反应物料停留时间短，经过一定的控制，可以使管式反应器有一定的温度梯度和固定床反应设计和规划床的结构和内构件排布是近代化学工业使用较早又较普遍的反控制，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绝热式固定床反应器示意4-2列管式固定床反应器示意流化床反应流化床反应器的特点是细的或粗的固体粒子在床内不是不动而是在高反应器的选择经液-液相反应或气-液相反应一般选用反应釜，尽量选用标准系列的反应器，搅拌的形式根据工艺操作需要进行选型设计，以使充分接触；某些液-固相反应或气-液-“反应”可以加热和冷却而且是系列化生产的不需要设计可以直接对（吸热和放热）又很大的情况下，常采用管式反应器。对于气-固相反应经常采用的一般在物料放热比较大，或停留时间短，不怕返混的情况下，主张使用流化床。反应器的设计要在到具体问题时，要考虑到下列的设计要点：异丁烯氧化反应器（R0201）设计示反应特（ΔH=﹣79.88KJ·mol﹣1330℃MoBi2～5S异丁烯98.7%，MAL97.1%。反应动力反应方程MAL反应动力学方2.3%（8.9，控制45%件下进行动力学测定。由动力学方程（1）两边取对数可得方程（2，以为横坐标，为（2速率常数与反应活化能的关系为方程式（3）。以1/T为横坐标 AE。根据以上方法得到的反应指前因子和反应活化能分别为7.37×1014催化CuO系催化剂，是异丁烯选择性氧化生成甲基丙烯醛反应研MoBi系复合氧化物催化剂，这也是目前应用最为,6～10种元素的MoBiFeCoCe5.5mm，比表面为4.61m2/g，堆密度为0.5kg/m3，孔隙率为0.64-2催化剂物性参粒径反应器类型计和规划床的结构和内构件排布是近代化学工业使用较早又较普遍的反应反应器（R0201）设计条物料衡

4-3R0201物料衡Pressure1111MoleFlowMassFlow -000000000设计压1.1倍。这里取壳程设计压力为0.11MPa0.11MPa0.25MPa。设计温该反应器的壳程工作温度为280~290℃，管程工作温度保持在330℃，设计+（15℃~40℃度为310℃，管程设计温度为350℃。4-4反应器设计条成%/（mol）物料名称及组4-5反应器进口物料8水4-6反应器出口物料水8其他工艺参

4-7设计数据和工作8.8万吨/4-8相对分子质水4-9相关物性参水反应器的数学计催化剂填充体物料衡算表得反应原料的质量流量为64494.1846kg/h，催化剂堆密度为——————质量空速，h-反应管长0.6反应管直径及管给定管 反应器壳体内e4600mm。反应器壳程壁焊接方式为双面焊对接接头，100%13。3-16mm280℃160MPa。取C2=3mm，C1=0.6mm，其壳体名义厚度为GB151————————0.8————折流板设24mmL——摩擦系数；，——————mm；—— ，15%。传热面积计3220根，则传热面积内管换热面积：，参考文献《化学工手册》，由ASPEN模拟结果Q=﹣16313.81KW。Δt150℃Δt2=反应器接管设进料口管4-11某些流体在管路中的常用流速范流速范围20-40-10- 40-60DN=750mm压力管口（GB/T1057-1995）40-60壳程出管壳蒸汽的质量流量为壳蒸汽的体积流量为设蒸汽壳程接管的线速度 ，则接管内径为反应器封头设Q345R4600mm16mmho=50mm，曲1150mm.反应器支座设16MnR，裙座与塔体的连接采用对为35oA；个数54个，基础环板厚度为30mm。裙座上开设圆形人孔方便4倍保温层厚度的距离为止。考虑裙座的防火问题，在裙座的内外侧均敷设防火层，防火层材料为石棉水泥层(1900kg/m350mm).反应器管板、管箱、反应列管的连接设壳体与管板的连接结管箱与管板的连接结列管和管板的为胀接。管板法兰及管板的结构设36Q345R异丁烯氧化反应器（R0201）设备条件图4-3异丁烯氧化反应器（R0201）设备条件设备强度校设 计 设计温度C设计温度tCGB150.3-计算压力设计温度内径曲面深度 设计温度许用应力试验温度许用应力腐蚀裕量焊接接头系数PT1.25Pc[ T0.90s T=pT.(KDi0.5e)=TK=1 D2=2i6 2h i h=2[]t0.5 =eh=nh-C1-C2=min=nh=压 计2[]t KDi0.5e=GB150.3-计算压力设计温度内径 (板材试验温度许用应力设计温度许用应力试验温度下屈服点焊接接头系数 =2[]t =e=n-C1-C2=n PT1.25P[ (或由用户输入[应力水平T0.90s T=pT.(Die)=T2e[]t(Die)t2e=tGB15115.00mm,设 计算 0CC设计温度下许用应力系数mm/mm壳程圆筒内径壳体法兰设计温度下弹性模量A=0.25As=sDi+sC设计温度下弹性模量平均值管箱法兰设计温度下弹性模量管子平均温度0C[t设计温度下管子材料屈服应力s设计温度下管子材料弹性模量Et平均金属温度下管子材料热膨胀系数mm/mm管子外径管子壁厚管子根数换热管中心距一根管子金属横截面积at(dt管子有效长度(两管板内侧间距管束模数Kt=Et管子回转半径i0.25d2d2t管子受压失稳当量长度系数Cr=2Et/ lcr管子稳定许用压应力 2Cr [] 管子稳定许用压应力(Clcr) t i [ s1 2 2Cr设计温度C设计温度下许用应力tr设计温度下弹性模量管板腐蚀裕量4管板输入厚度管板计算厚度(包括拉杆和假管区面积0管板强度削弱系数管板刚度削弱系数 Ena/E K 焊5胀接许用拉脱应力焊接许用拉脱应力管箱法管箱法兰厚度f兰法兰外径兰力矩Mp比值h/比值"/ 系数C(按h/Di,f”/Di,查<<GB151-1999>>图1.37e- 2E"b2"旋转刚度K" fffE"] 12DibfDi 壳体法兰厚度f法兰外径法兰宽度bfDfDi比值s/比值'/,系数 按/D,”/D,查<<GB151-1999>>图 i 3旋转刚 12E'b2'K' ff fE' 12DibfDi 法兰外径与内径之比KDfY(K查<<GB150－2011>>7-旋转刚度无量纲参数 KKf4t膨胀节总体轴向刚度0~管板第一弯矩系数(KKf查<<GB151-1999>>系数~KK~系数(KtKf查<<GB151－98>>图29)换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比QEtEs Etna(EsAsKex EsAsKex管板第二弯矩系数(K,Q或Qex查<<GB151-1999>>系数（带膨胀节时Q代替Q）M 2K(QG2(K,QQex30) 法兰力矩折减系数Kf(KfG3管板边缘力矩变化系数 M K 法兰力矩变化系数MfM K AlA0.25nd A0.866nS2 (正方形布管)AnS2 管板布管区当量直径Dt4At系数Al/系数na/系数s0.40.61Q系数(带膨胀节时Qex代替 t0.4(1)(0.6Q)/管板布管区当量直径与壳体内径之比tDt/管板周边不布管区无量纲宽度kK(1-仅有壳程压力Ps作用下的组合工况(Pt==t(tt-t0)-s(ts-t00当量压力组合Pc有效压力组合PasPs兰力矩系 4MmMmD3i 管板边缘力矩系数MMmM~管板边缘剪力系数管板总弯矩系数mm11系数G1e仅用于m0时G1e3m系数当m0时,K和m31(a)实线当m0时,K和m31（b）系数 m>0,G1=max(G1e,G1i)m<0,G= ~r=1(14Q数QQ~=3m(14K(QG2~p=114Q MwsMm(Mf)管板径向应 Dr i a1.5r3tP~'D2 k 'ari1 (2 m 1.5r3t0.5rPa~ pr'Y P(Di) Mws f1.5r3t1PG2QP Q a -tt-3tt壳程圆筒轴向应力A(1) A(QG)a tc3cqt(Ps=不计温差应计温差应=t(tt-t0)-s(ts-t00--PatPt-- 4MMpD3i-3.577e--3.577e- 管板边缘力矩系数MM-3.577e--3.577e-~管板边缘剪力系数--管板总弯矩系数mm11系数G1e仅用于m0时G1e3m系数当m0时,K和m31（a）实线当m0时,Km31（b）系数G1m>0,G1max(G1e,G1iQQ~r=1(14Q~'=3m(1r4K(QG2=11~ 4Q2壳体法兰力矩系数 MwsMp--值管板径向应 D i ra1.5r3tP~'D2kk 'ari1 (2 m 1.5mm3r0.5rPa~ p--r壳体法兰应力'Y P(Di) Mws f1.5r3t1PG2QP Q a ttcr3tt壳程圆筒轴向应力A[P(1)P (QG)a tc3c换热管与管板连接拉脱应 q=t管板名义厚度管板校核通计算压力设计温度内径 (管材试验温度许用应力设计温度许用应力腐蚀裕量焊接接头系数 =2[]t =e=n-C1-C2=n 2e[]t (Die)=t =et计算压力设计温度内径20(GB9948)管材试验温度许用应力腐蚀裕量焊接接头系数=e=n-C1-C2=n 外压计算长度 外径Do=Di+2n=A B [P]=B=Do/简图设计压力计算压力设计温度力f力b公称直径螺栓根径数量个b'40m5DD'D(d =螺栓受 Wa=πb'DbyNWp=F'+F'p+FR=NAb=nd2=4弯矩计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 间 L nLmin (GB150.3-20117-Lmax3dB2f计 结 6[](Dnd第五的选概泵属于通