wng初步设计说明书附录

目录目录目录........................................................................................................................第章物料衡算说明书....................................................................................概述....................................................................................................衡算方法............................................................................................总项目核算.................................................................................................深度脱硫工段.............................................................................硫磺生产工段.............................................................................纤维素黄原酸酯生产工段目录目录目录........................................................................................................................第章物料衡算说明书....................................................................................概述....................................................................................................衡算方法............................................................................................总项目核算.................................................................................................深度脱硫工段.............................................................................硫磺生产工段.............................................................................纤维素黄原酸酯生产工段.........................................................能量衡算说明书....................................................................................概述....................................................................................................能量衡算原则....................................................................................热量衡算 0第章.........深度脱硫工段 0硫磺生产工段...........................................................................纤维素黄原酸酯生产工段.......................................................第章反应器设计..........................................................................................反应器概述......................................................................................反应器类型对比及选择............................................................................固定床反应器...........................................................................流化床反应器...........................................................................移动床反应器...........................................................................反应器类型选择.......................................................................反应器设计......................................................................................反应原理...................................................................................反应器操作条件 0催化剂.......................................................................................催化剂床层高度................................................................................目录............0反应器列管数...........................................................................反应器壳体内径.......................................................................折流板的设计...........................................................................核算换热面积...........................................................................反应器床层的降计算.......................................................反应器设计计算.......................................................................章目录............0反应器列管数...........................................................................反应器壳体内径.......................................................................折流板的设计...........................................................................核算换热面积...........................................................................反应器床层的降计算.......................................................反应器设计计算.......................................................................章反应器设计结果汇总......................................................................设备条件图......................................................................................塔设备设计..........................................................................................设计依据..........................................................................................工艺参数..........................................................................................设备选型..........................................................................................第.............塔设备选型...............................................................................塔板选型...................................................................................塔设备设计方法.......................................................................Cup-tower塔盘计算..................................................................Kg-tower塔盘设计....................................................................塔整体结构设计..............................................................................介质与选材................................................................................................设计...................................................................................设计温度...................................................................................塔设备壁厚的设计...................................................................塔高计算...................................................................................塔盘机械结构设计...................................................................辅助装置及附件 0塔设备设计数据汇总...............................................................塔设备强度设计及稳定校核..........................................................塔设备质量载荷.......................................................................接管规格........................................................................................目录....载荷计算...........................................................................风载荷计算.................................................................................章-设备条件图 0目录....载荷计算...........................................................................风载荷计算.................................................................................章-设备条件图 0换热器设备设计 0换热器概述 0选型依据 0换热器类型简介 0选型原则 0换热器选型 0第.........................0..流体流速的选择.....................................................................换热管规格选择.....................................................................工艺条件选择.........................................................................换热面积.................................................................................折流板.....................................................................................裕量.........................................................................................换热器设计举例.....................................................................初选换热器规格.....................................................................计算总传热系数.....................................................................换热面积的裕度...................................................................压强降核算...............................................................................章换热器设计结果汇总....................................................................EDR软件计算及型号确定...............................................................-设备条件图....................................................................................泵的选型............................................................................................概述................................................................................................化学用泵的选用要求....................................................................相关标准........................................................................................第...目录....章泵的类型选择................................................................................泵系列及型号选择 0选型示例 0其他泵设备选型结果....................................................................压缩机选型........................................................................................概述................................................................................................选型原则目录....章泵的类型选择................................................................................泵系列及型号选择 0选型示例 0其他泵设备选型结果....................................................................压缩机选型........................................................................................概述................................................................................................选型原则........................................................................................压缩机选型计算............................................................................压缩机选型结果............................................................................其他压缩机选型结果....................................................................储罐选型设计....................................................................................储罐概述........................................................................................选型依据........................................................................................其他储罐选型结果........................................................................设备选型一览表................................................................................标准设备选型一览表....................................................................第.....章第...章第...............换热器.....................................................................................泵 0压缩机.....................................................................................原料与储罐(罐区流程储罐(非罐区管道.........................................................................................加热炉.....................................................................................非标准设备选型一览表 0塔设备 0反应器..........................................................................................第章物料衡算说明书.概述且，化学工程的开发与放大都是以物料衡算为基础的。进行.衡算方法的过程。系统中物料衡算一般表达式为：=输入-输出+生成-消耗式中生成或消耗项是由于化学反应而生成或消耗的量；积累量可以是正值，也可以是负值，当系统中积累量不为零时称为非稳定状态过程；积累量为零时，称为稳定状态过程。稳定状态过程时，可以简化为：输出-生成+第章物料衡算说明书.概述且，化学工程的开发与放大都是以物料衡算为基础的。进行.衡算方法的过程。系统中物料衡算一般表达式为：=输入-输出+生成-消耗式中生成或消耗项是由于化学反应而生成或消耗的量；积累量可以是正值，也可以是负值，当系统中积累量不为零时称为非稳定状态过程；积累量为零时，称为稳定状态过程。稳定状态过程时，可以简化为：输出-生成+消耗对无化学反应的稳定过程，又可表示为：=输出如下表所示：衡算方法类别料衡算形式无化学反应有化学反应总衡算式总质量衡算式适用适用出每种物料组分的质量流量便于查找和计算。.总项目核算本工艺从原料入厂到硫磺生产工段、纤维素黄原酸酯生产工段。总工艺流程图见下图所示：总工艺流程图..深度脱硫工段深度脱硫工段的工艺流程如下图所示：总物质的量衡算式适用不适用组分衡算式组分质量衡算式适用不适用组分物质的量衡算式适用不适用式元素原子质量衡算式适用适用元素原子物质的量衡算式适用适用出每种物料组分的质量流量便于查找和计算。.总项目核算本工艺从原料入厂到硫磺生产工段、纤维素黄原酸酯生产工段。总工艺流程图见下图所示：总工艺流程图..深度脱硫工段深度脱硫工段的工艺流程如下图所示：总物质的量衡算式适用不适用组分衡算式组分质量衡算式适用不适用组分物质的量衡算式适用不适用式元素原子质量衡算式适用适用元素原子物质的量衡算式适用适用深度脱硫工段工艺流程深度脱硫工段总物料衡算如下表所示：深度脱硫工段输出物料衡算表GASHO-HO-温度/℃00 /MPa ..气相分率0.0/(kmol/hr).000.E+00.E+0/(cum/hr)0...0E+0焓/(Gcal/hr)-.-.-0./(kg/hr）N.E+000O.00CO0.00SO0.000HO+0.0.E+0HCO-0.00HO0.0000HSO-.00质量分率N0.00O0.000深度脱硫工段工艺流程深度脱硫工段总物料衡算如下表所示：深度脱硫工段输出物料衡算表GASHO-HO-温度/℃00 /MPa ..气相分率0.0/(kmol/hr).000.E+00.E+0/(cum/hr)0...0E+0焓/(Gcal/hr)-.-.-0./(kg/hr）N.E+000O.00CO0.00SO0.000HO+0.0.E+0HCO-0.00HO0.0000HSO-.00质量分率N0.00O0.000深度脱硫工段输出物料衡算表GAS-OUTHO-OUTHO-OUTSO温度/℃.0../MPa0.0.0.0.气相分率00.00摩尔流量/(kmol/hr)......E+0../(cum/hr)0..0..焓/(Gcal/hr)-.-00.-.-./(kg/hr）N0.00.0O.000.00CO.0.0SO.0.0.HO..E+0.00HO+0.00HSO-00.00SO-00.0000质量分率N0.000O0.0000CO0.00.000CO0.00SO0.0000HO+0.0HCO-000000HOHSO-000深度脱硫工段输出物料衡算表GAS-OUTHO-OUTHO-OUTSO温度/℃.0../MPa0.0.0.0.气相分率00.00摩尔流量/(kmol/hr)......E+0../(cum/hr)0..0..焓/(Gcal/hr)-.-00.-.-./(kg/hr）N0.00.0O.000.00CO.0.0SO.0.0.HO..E+0.00HO+0.00HSO-00.00SO-00.0000质量分率N0.000O0.0000CO0.00.000CO0.00SO0.0000HO+0.0HCO-000000HOHSO-000..硫磺生产工段硫磺生产工段的工艺流程如下图所示：硫磺生产工段工艺流程硫磺生产工段总物料衡算如下表所示：硫磺生产工段输入物料衡算表SOHF0CO-IN温度/℃.-.0/MPa0...0气相分率0/(kmol/hr).0.00...E+0.00E+0/(cum/hr)...E+0.00焓/(Gcal/hr)-.0-0.-./(kg/hr）H0.00SO.00.00E+000SO0000.00.0HOHO+0000HSO-0000SO-0000..硫磺生产工段硫磺生产工段的工艺流程如下图所示：硫磺生产工段工艺流程硫磺生产工段总物料衡算如下表所示：硫磺生产工段输入物料衡算表SOHF0CO-IN温度/℃.-.0/MPa0...0气相分率0/(kmol/hr).0.00...E+0.00E+0/(cum/hr)...E+0.00焓/(Gcal/hr)-.0-0.-./(kg/hr）H0.00SO.00.00E+000SO0000.00.0HOHO+0000HSO-0000SO-0000..纤维素黄原酸酯生产工段的工艺流程如下图所示：纤维素黄原酸酯生产工段工艺流程纤维素黄原酸酯生产工段总物料衡算如下表所示：纤维素黄原酸酯生产工段输入物料衡算表SCHNAOHCH0O温度/℃./MPa..气相分率000/(kmol/hr)...00..0000/(cum/hr).0..0.焓/(Gcal/hr)0.0.000.00./(kg/hr）CH0.00S.000HS000.0000.00E+0HO质量分率000HSO000000HSHO000..纤维素黄原酸酯生产工段的工艺流程如下图所示：纤维素黄原酸酯生产工段工艺流程纤维素黄原酸酯生产工段总物料衡算如下表所示：纤维素黄原酸酯生产工段输入物料衡算表SCHNAOHCH0O温度/℃./MPa..气相分率000/(kmol/hr)...00..0000/(cum/hr).0..0.焓/(Gcal/hr)0.0.000.00./(kg/hr）CH0.00S.000HS000.0000.00E+0HO质量分率000HSO000000HSHO000纤维素黄原酸酯生产工段输出物料衡算表F0OUTSXWSHO-OUT温度/℃00-./MPa..气相分率0.000/(kmol/hr).0.00.00....0/(cum/hr).0.0000焓/(Gcal/hr)0.000..0.0/(kg/hr）HS.00.0CS0..00S.00<0.00HO000.CH0O00.0CHONA00.0S.000S.000HO0000NaOH0000CH0O00000质量分率CH000S0.0000S0.000S0.000HO000.0NaOH000.0CH0O000纤维素黄原酸酯生产工段输出物料衡算表F0OUTSXWSHO-OUT温度/℃00-./MPa..气相分率0.000/(kmol/hr).0.00.00....0/(cum/hr).0.0000焓/(Gcal/hr)0.000..0.0/(kg/hr）HS.00.0CS0..00S.00<0.00HO000.CH0O00.0CHONA00.0S.000S.000HO0000NaOH0000CH0O00000质量分率CH000S0.0000S0.000S0.000HO000.0NaOH000.0CH0O000SXWS00.0质量分率HS0.00000.000.000CSS0.00PPB0000.HOCH0O000.0CHONA000.00SXWS000.0SXWS00.0质量分率HS0.00000.000.000CSS0.00PPB0000.HOCH0O000.0CHONA000.00SXWS000.0第章能量衡算说明书.概述一些过程则可艺条件的确定、设备的设计是不可缺少的一种化工基本计算。化工体积）的能统的能耗是否符合设计合同的要求。.能量衡算原则与实际l其中，in——表示输入设备热量的总和；out第章能量衡算说明书.概述一些过程则可艺条件的确定、设备的设计是不可缺少的一种化工基本计算。化工体积）的能统的能耗是否符合设计合同的要求。.能量衡算原则与实际l其中，in——表示输入设备热量的总和；out——表示输出设备热量的总和；l——表示损失热量的总和。对于连续系统：Q＋W＝∑Hout－∑Hin其中，Q——设备的热负荷；∑Hout——离开设备的各物料焓之和；∑Hin——进入设备的各物料焓之和。学反应量平衡计算，进而用于指导节能降耗设计。.热量衡算..深度脱硫工段深度脱硫工段进料流股焓变计算表深度脱硫工段出料流股焓变计算表0GAS-OUTHO-OUTHO-OUTSO温度/℃.0../MPa0.0.0.0.气相分率00.00摩尔流量/(kmol/hr)......E+0../(cum/hr)0..0..焓/(Gcal/hr)-.-00.-.-.ΣHoutGcal/hr-0.GASHO-HO-温度/℃00 /MPa ..气相分率0.0/(kmol/hr).000.E+00.E+0/(cum/hr)0...0E+0焓/(Gcal/hr)-.-.-0.ΣHinGcal/hr-0.学反应量平衡计算，进而用于指导节能降耗设计。.热量衡算..深度脱硫工段深度脱硫工段进料流股焓变计算表深度脱硫工段出料流股焓变计算表0GAS-OUTHO-OUTHO-OUTSO温度/℃.0../MPa0.0.0.0.气相分率00.00摩尔流量/(kmol/hr)......E+0../(cum/hr)0..0..焓/(Gcal/hr)-.-00.-.-.ΣHoutGcal/hr-0.GASHO-HO-温度/℃00 /MPa ..气相分率0.0/(kmol/hr).000.E+00.E+0/(cum/hr)0...0E+0焓/(Gcal/hr)-.-.-0.ΣHinGcal/hr-0.深度脱硫工段设备能量衡算位号说明T00SO吸收塔0T00解吸塔0T00解吸塔-.T000SO吸收塔T00解吸塔0T00解吸塔-.T00SO吸收塔0T00解吸塔0T00解吸塔-.T00SO吸收塔0T0解吸塔0T0解吸塔-.E00贫富液预热器.E00贫液冷却器-.00E00SO冷却器-.E00贫富液预热器.E00贫液冷却器-.00E00SO冷却器-.E00贫富液预热器.E0贫液冷却器-.00E0SO冷却器-.E0贫富液预热器.E0贫液冷却器-.00E0SO深度脱硫工段设备能量衡算位号说明T00SO吸收塔0T00解吸塔0T00解吸塔-.T000SO吸收塔T00解吸塔0T00解吸塔-.T00SO吸收塔0T00解吸塔0T00解吸塔-.T00SO吸收塔0T0解吸塔0T0解吸塔-.E00贫富液预热器.E00贫液冷却器-.00E00SO冷却器-.E00贫富液预热器.E00贫液冷却器-.00E00SO冷却器-.E00贫富液预热器.E0贫液冷却器-.00E0SO冷却器-.E0贫富液预热器.E0贫液冷却器-.00E0SO冷却器-.P00循环缓冲液输送泵0.000P00循环缓冲液输送泵0.000P00循环缓冲液输送泵0.000P00循环缓冲液输送泵0.000能量平衡一览表..硫磺生产工段硫磺生产工段进料流股焓变计算表硫磺生产工段出料流股焓变计算表HO-OUTSHO-OUTHO-OUT温度/℃0..0./MPa...0气相分率000.00/(kmol/hr)...00...0/(cum/hr)..0..焓/(Gcal/hr)0.0.0.00.ΣHout/（Gcal/hr）.SOHCO-IN温度/℃.-.0/MPa0...0气相分率0/(kmol/hr).0.00...E+0.00E+0/(cum/hr)...E+0.00焓/(Gcal/hr)-.0-0.-.ΣHin/(Gcal/hr)-.QGcal/hrWGcal/hrΣHin能量平衡一览表..硫磺生产工段硫磺生产工段进料流股焓变计算表硫磺生产工段出料流股焓变计算表HO-OUTSHO-OUTHO-OUT温度/℃0..0./MPa...0气相分率000.00/(kmol/hr)...00...0/(cum/hr)..0..焓/(Gcal/hr)0.0.0.00.ΣHout/（Gcal/hr）.SOHCO-IN温度/℃.-.0/MPa0...0气相分率0/(kmol/hr).0.00...E+0.00E+0/(cum/hr)...E+0.00焓/(Gcal/hr)-.0-0.-.ΣHin/(Gcal/hr)-.QGcal/hrWGcal/hrΣHinGcal/hrΣHoutGcal/hrError%-.-.-0.-0..E-总计-.硫磺生产工段热量衡算计算表能量平衡一览表QGcal/hrWGcal/hrΣHinGcal/hrΣHoutGcal/hrError%.0.-...0E-位号说明C00氢气压缩机0.0C00二氧化硫压缩机0.0C00气体循环压缩机.00E00-0.0SO冷却器E00氢气预热器0.000E00废热锅炉.0E00气体冷却器-0.E00克劳斯一级冷却器-.0E00克劳斯二级预热器.E00克劳斯二级冷却器-.E00克劳斯三级预热器.E00克劳斯三级冷却器-.E0气体循环预热器.F-0加热炉.R00热反应器.R00热反应器-.00R00一级克劳斯-0.R00二级克劳斯-0.R00硫磺生产工段热量衡算计算表能量平衡一览表QGcal/hrWGcal/hrΣHinGcal/hrΣHoutGcal/hrError%.0.-...0E-位号说明C00氢气压缩机0.0C00二氧化硫压缩机0.0C00气体循环压缩机.00E00-0.0SO冷却器E00氢气预热器0.000E00废热锅炉.0E00气体冷却器-0.E00克劳斯一级冷却器-.0E00克劳斯二级预热器.E00克劳斯二级冷却器-.E00克劳斯三级预热器.E00克劳斯三级冷却器-.E0气体循环预热器.F-0加热炉.R00热反应器.R00热反应器-.00R00一级克劳斯-0.R00二级克劳斯-0.R00三级克劳斯0.000V00气液分离罐-0.总计.0..纤维素黄原酸酯生产工段进料流股焓变计算表-位号说明热负荷/(Gcal/hr)P00输硫泵.E-0P00塔底釜液泵. E-0C00甲烷压缩机0.00C00硫化氢压缩机0.0F00加热炉0.F0OUTSXWSHO-OUT温度/℃00-./MPa..气相分率0.000/(kmol/hr).0.00.0/(kg/hr)0....0/(cum/hr).0.0000焓/(Gcal/hr)0.000..0.0ΣHout/(Gcal/hr).SNAOHCH0O温度/℃. /MPa ..气相分率000/(kmol/hr)...00..0000/(cum/hr).0..0.焓/(Gcal/hr)0.0.000.00.ΣHin/(Gcal/hr)...纤维素黄原酸酯生产工段进料流股焓变计算表-位号说明热负荷/(Gcal/hr)P00输硫泵.E-0P00塔底釜液泵. E-0C00甲烷压缩机0.00C00硫化氢压缩机0.0F00加热炉0.F0OUTSXWSHO-OUT温度/℃00-./MPa..气相分率0.000/(kmol/hr).0.00.0/(kg/hr)0....0/(cum/hr).0.0000焓/(Gcal/hr)0.000..0.0ΣHout/(Gcal/hr).SNAOHCH0O温度/℃. /MPa ..气相分率000/(kmol/hr)...00..0000/(cum/hr).0..0.焓/(Gcal/hr)0.0.000.00.ΣHin/(Gcal/hr).能量平衡一览表QGcal/hrWGcal/hrΣHinGcal/hrΣHoutGcal/hrError%-.0....0E-F00加热炉0.R00硫化反应器.R00硫化反应器-.T00精馏塔-0.E00气体冷却器-0.0E00HS能量平衡一览表QGcal/hrWGcal/hrΣHinGcal/hrΣHoutGcal/hrError%-.0....0E-F00加热炉0.R00硫化反应器.R00硫化反应器-.T00精馏塔-0.E00气体冷却器-0.0E00HS预热器0.00总计-.0第章反应器设计.反应器概述度的变化、反应速率的不稳定等，这都将影响 R00行反应器的设计计算。一级克劳斯反应器为例，进.反应器类型对比及选择床反应器。..固定床反应器成和催化重整等化工流程。固定床反应器的优点有：（）返混小固定床反应器的催化剂床层内反应流股的较小。（）催化剂机械损耗小对移动，使催化剂颗粒间的机械能损失达到最小化。（）便于控制第章反应器设计.反应器概述度的变化、反应速率的不稳定等，这都将影响 R00行反应器的设计计算。一级克劳斯反应器为例，进.反应器类型对比及选择床反应器。..固定床反应器成和催化重整等化工流程。固定床反应器的优点有：（）返混小固定床反应器的催化剂床层内反应流股的较小。（）催化剂机械损耗小对移动，使催化剂颗粒间的机械能损失达到最小化。（）便于控制控制反应原料的停留时间，特别有利于提高反应的选择性与转化率。固定床反应器的缺点如下：（）传热差，容易飞温产生严重后果。（）催化剂更换催化剂。固定床反应器有种基本形式。（）轴向绝热式。流体沿轴向自上而经床层，床层同外界无热交换。或向心形式，的距离较短，流道截面积较大，流体的降较小，但结构较复杂。场合。（）列管式固定床反应器。由多根反应管并联构成，适用于热效应较大的反应。此外尚有由上述基本形式串联组合而成的反应器，称为多级固定床反应器。成多级绝热式固定床反应器，在反应器之间设置换热器或补充物料以调节温度，以便在接近最佳温度条件下操作。..流化床反应器00年代，催化裂化(FCC)控制反应原料的停留时间，特别有利于提高反应的选择性与转化率。固定床反应器的缺点如下：（）传热差，容易飞温产生严重后果。（）催化剂更换催化剂。固定床反应器有种基本形式。（）轴向绝热式。流体沿轴向自上而经床层，床层同外界无热交换。或向心形式，的距离较短，流道截面积较大，流体的降较小，但结构较复杂。场合。（）列管式固定床反应器。由多根反应管并联构成，适用于热效应较大的反应。此外尚有由上述基本形式串联组合而成的反应器，称为多级固定床反应器。成多级绝热式固定床反应器，在反应器之间设置换热器或补充物料以调节温度，以便在接近最佳温度条件下操作。..流化床反应器00年代，催化裂化(FCC)实现工业化后，流化系统中的重要反应装置。流化床反应器的优点有：（）传热效果好气-固、固-固和料-壁之间的有效接触和混合，使它们之间有着较高的传热速率。温”现象。所以流化床反应器十分适合强放热和热敏感的流程。可实现同体物料连续进出流化床呈现拟流体应和再生操作。此外，这种特性也可以通过固体颗粒携走大量的反应热。（）压降低状态下的压降要低很多。流化床反应器的缺陷如下：（）返混严重流化床反应器中颗粒的更接近全混流，气体又容易发生“旁路”现象，象。×0-m系统中的重要反应装置。流化床反应器的优点有：（）传热效果好气-固、固-固和料-壁之间的有效接触和混合，使它们之间有着较高的传热速率。温”现象。所以流化床反应器十分适合强放热和热敏感的流程。可实现同体物料连续进出流化床呈现拟流体应和再生操作。此外，这种特性也可以通过固体颗粒携走大量的反应热。（）压降低状态下的压降要低很多。流化床反应器的缺陷如下：（）返混严重流化床反应器中颗粒的更接近全混流，气体又容易发生“旁路”现象，象。×0-m颗粒都由于无法流化而无法采用。（）易造成催化剂损失..移动床反应器器的优点有：（）反应器中固体和流体的停留时间改变范围比较大；（）由于反应器中物料接近活塞流，故可以避免返混现象。但是为了定床反应器的一些缺点，比如传热效率差等。..反应器类型选择为目标，力图通过列管式固定床反应器的设计来完成反应和换热的目标。.反应器设计程换热器，反应气体走管程，载热体走壳程。..反应原理...反应方程式均匀通过固体催化剂，于一定温度和下，发生氧化还原反应生成硫磺和水，反应方程式如下所示：𝐻𝑆+𝑆𝑂↔..移动床反应器器的优点有：（）反应器中固体和流体的停留时间改变范围比较大；（）由于反应器中物料接近活塞流，故可以避免返混现象。但是为了定床反应器的一些缺点，比如传热效率差等。..反应器类型选择为目标，力图通过列管式固定床反应器的设计来完成反应和换热的目标。.反应器设计程换热器，反应气体走管程，载热体走壳程。..反应原理...反应方程式均匀通过固体催化剂，于一定温度和下，发生氧化还原反应生成硫磺和水，反应方程式如下所示：𝐻𝑆+𝑆𝑂↔𝑆+𝐻𝑂...化学反应动力学根据相关文献，动力学方程可用下式表示：−. −. /r=𝑒𝑥𝑝( )𝑃𝑃𝑆𝑆𝑂−0𝑒𝑥𝑝(𝐻𝑂𝑅𝑇𝑅𝑇..反应器操作条件...操作温度确定0℃。...操作确定操作过小也会出mm的情况下，最终选定反应物料进口0.MPa。...操作空速确定-。.h...反应器参数汇总Plus对硫磺反应进行模拟，得到各物料的数据如下图所示：反应器参数汇总表0项目反应器进口（F ）反应器出口（F ）温度/℃00−. −. /r=𝑒𝑥𝑝( )𝑃𝑃𝑆𝑆𝑂−0𝑒𝑥𝑝(𝐻𝑂𝑅𝑇𝑅𝑇..反应器操作条件...操作温度确定0℃。...操作确定操作过小也会出mm的情况下，最终选定反应物料进口0.MPa。...操作空速确定-。.h...反应器参数汇总Plus对硫磺反应进行模拟，得到各物料的数据如下图所示：反应器参数汇总表0项目反应器进口（F ）反应器出口（F ）温度/℃00 /MPa 0.0.气相分率摩尔流量/(kmol/hr)../(kg/hr）../(cum/hr)0..焓/(Gcal/hr)-.0-.摩尔流量/(kmol/hr)H0.0..0.SOHS..0.SS0.0StracetraceHO..摩尔分率H0.00.00.0.0SOHS0.0.0S00.0S00.0S0PPBPPB/(kg/hr）H.0.0SO0.000.0HS.0.0S00.S000.S<0.00<0.00HO..0质量分率H0.000.00SO0.0.0HS0.0.S00.S00.SPPBPPBHO0.0.H0.0..0.SOHS..0.SS0.0StracetraceHO..摩尔分率H0.00.00.0.0SOHS0.0.0S00.0S00.0S0PPBPPB/(kg/hr）H.0.0SO0.000.0HS.0.0S00.S000.S<0.00<0.00HO..0质量分率H0.000.00SO0.0.0HS0.0.S00.S00.SPPBPPBHO0.0...催化剂...催化剂的选择程中因催化剂选择性下降和反应温度上升的速率快慢。现有类催化氧化催化剂用于二氧化硫氧化生产硫磺装置：（）TiO催化剂，该类催化剂对原料中杂质的要求较低，成本低、应中催化剂失活较快需反复再生，工业操作相对麻烦。（）AlO催化剂，该催化剂具有颗粒均匀、磨损小、使用长、型的催化剂分层填装使用。通过对催化剂由齐鲁自有催化剂氧化铝LS-00催化剂。其相关性质如下表所示：选用催化剂的物理参数特性表...催化剂用量计算VR（m）是决定反应器主要所示：的基本依据，计算公式如下V0VV..催化剂...催化剂的选择程中因催化剂选择性下降和反应温度上升的速率快慢。现有类催化氧化催化剂用于二氧化硫氧化生产硫磺装置：（）TiO催化剂，该类催化剂对原料中杂质的要求较低，成本低、应中催化剂失活较快需反复再生，工业操作相对麻烦。（）AlO催化剂，该催化剂具有颗粒均匀、磨损小、使用长、型的催化剂分层填装使用。通过对催化剂由齐鲁自有催化剂氧化铝LS-00催化剂。其相关性质如下表所示：选用催化剂的物理参数特性表...催化剂用量计算VR（m）是决定反应器主要所示：的基本依据，计算公式如下V0VVRS物理参数数值外观白色球形 外形 Φ~Φmm堆密度0.0g/cmsg≥00m/gεp0.孔径.mm式中V0——原料气流量，m/h；SV——空速，h-/h，反应的空速为.h -，则每个反应器催化剂0.m床层体积的体积为：所以=0.=.𝑚𝑉𝑅𝑆𝑉 .催化剂用量：=0.×0×.=Kg式中V0——原料气流量，m/h；SV——空速，h-/h，反应的空速为.h -，则每个反应器催化剂0.m床层体积的体积为：所以=0.=.𝑚𝑉𝑅𝑆𝑉 .催化剂用量：=0.×0×.=Kg..催化剂床层高度高度为：𝐿= 𝑉𝑅 =.=.𝑚𝜋(−𝜀)×，取L=.m 。(−0.)×..反应器列管数故：.n= 𝑉𝑅 =≈𝜋×𝑡×𝐿𝜋0.0×.反应器管数为根，呈正三角形排列。..反应器壳体内径每个反应器管数则管心距为：t=.𝑑0=.×=.𝑚𝑚管束的排列方式如下图所示：管束的排列方式横过管束中心线的管数为：𝑛𝑐=.×根壳体内径为：D=t(𝑛𝑐−)+e；管束的排列方式横过管束中心线的管数为：𝑛𝑐=.×根壳体内径为：D=t(𝑛𝑐−)+e；其中e为管束中心线最外层管的中心至壳体内壁的距离，一般情况下取e=(~.)𝑑考虑本工艺的实际情况，取：e=×𝑑0=×=𝑚𝑚则壳体内径为：D=t(𝑛𝑐−)+e=.×(−)+×=mm所以壳体内径为D=.m 。，0..折流板的设计%的圆缺高度为：0.D=0.×00=mm折流板间距：B=0.D=0.×00=0mm折流板数量为：=000−列管长=𝑁=−𝐵0折流板间距mm。..核算换热面积外加热的方式为反应提供反应热量。管程流通面积：A=(𝑁𝑇𝜋𝜋𝑁𝑃)(𝑑)=× 𝑖管程流体流速：= 𝑉𝑅 =0./u=0.𝑚/𝑠𝑖00𝜋𝑅00𝜋×0.0雷诺数：=𝑑𝑖𝑢𝑖𝜌𝑖=0.0×0.×.0=.Re𝑖𝜇𝑖.×0;mm。..核算换热面积外加热的方式为反应提供反应热量。管程流通面积：A=(𝑁𝑇𝜋𝜋𝑁𝑃)(𝑑)=× 𝑖管程流体流速：= 𝑉𝑅 =0./u=0.𝑚/𝑠𝑖00𝜋𝑅00𝜋×0.0雷诺数：=𝑑𝑖𝑢𝑖𝜌𝑖=0.0×0.×.0=.Re𝑖𝜇𝑖.×0;普兰特准数：;𝐶𝑝𝑖𝜇𝑖.×.×0Pr𝑖===0.𝜆𝑖0.0床层对壁总传热系数：λi0.00.0.0.α=0.0Re Pri 0.0× ×. 𝑡di0.0=.𝑊/(𝑚.℃)总传热系数：𝛿壁 𝛿垢×𝑑0+= +𝑑0+𝐾0 𝛼𝑡 𝛼𝑡𝑑𝑖 𝜆钢 𝑑𝑚 𝜆垢λ=.𝑊/(𝑚·℃)算得到K0=. 𝑊/(𝑚·℃)整个反应器床层可近似视为等温，为0℃，则传热推动力为：∆𝑡𝑚=℃Plus数据可知，Q=.需要传热面积：MW𝑄𝐾∆𝑡𝑚=.×0𝐴==.𝑚需.×实际传热面积：𝐴=𝑛𝜋𝑑0𝐿0=𝜋×0.0×=0.𝑚则反应器的换热面积裕度H为：−𝐴需−.H==×00%=.0%𝐴.需该传热面积裕度在0%~0%范围内，故传热面积能满足传热需要。..反应器床层的降计算...流速u= 𝑉 =0./=𝐴=𝑛𝜋𝑑0𝐿0=𝜋×0.0×=0.𝑚则反应器的换热面积裕度H为：−𝐴需−.H==×00%=.0%𝐴.需该传热面积裕度在0%~0%范围内，故传热面积能满足传热需要。..反应器床层的降计算...流速u= 𝑉 =0./=0.𝑚/𝑠00𝜋𝑅00𝜋×0.0...床层压降计算一般固定床反应器压降不宜超过床内 的%∆P=𝑓𝐿𝜌𝑢(−𝜀)𝑑𝑝𝜀式中：m/s；f—摩擦系数；𝜌—流体密度，kg/m；dp—催化剂颗粒的当量直径，m；ε—床层空隙率；L—床层高度，m。代入数据计算得：𝑑𝑝𝑢𝜌Re= =0.00×0.×.0=.𝜇(−𝜀) .×0×−.;00f=+.=+.=.0𝑅𝑒.所以床层压降为：∆P=𝑓𝐿𝜌𝑢(−𝜀) .0×.×.0×0.×(−0.)==0.𝑃𝑎𝑑𝑝𝜀0.00×0.=0.0000MPa<%×0.𝑀𝑃𝑎=0.0𝑀𝑃𝑎所以床层压降在合理范围内。..0反应器设计计算..0.∆P=𝑓𝐿𝜌𝑢(−𝜀) .0×.×.0×0.×(−0.)==0.𝑃𝑎𝑑𝑝𝜀0.00×0.=0.0000MPa<%×0.𝑀𝑃𝑎=0.0𝑀𝑃𝑎所以床层压降在合理范围内。..0反应器设计计算..0.由于反应器为内压容器，其壁厚的计算公式为：δ= 𝑃𝐶𝐷𝑖 𝜍]𝑡−𝐶δ—壳体厚度，mmP—操作时可能的最大 W，Pa；[ζ]t—材料在操作温度范围内的许用应力，Pa；φ—0.0.；mm之间选择；D—为壳体内径，mm。0℃0.QRGBC=mm《锅炉和，焊接方式选 面焊接，局部无损探伤，所以焊接系数φ=0.。操作时设计=.=.×=0.MPaT=0℃的许用 [ζ]t=MPaQR代入计算得：δ= 𝑃𝐶𝐷𝑖 =0.×00=.𝑚𝑚[𝜍]𝑡−𝐶 ××0.−.C=0.mmδ0=δ+C+C=.+0.+=δ0=mm0.mmδ0×%=×%=0.mmQR低合金钢制作。所以反应器外径：𝐷0=00+×=𝑚𝑚00mm。..0.试验及其强度校核低合金钢在设计温度为0℃下许用 [ζ]tQR=MPa，试验温度为0℃，则反应器的试验为：𝑃=.𝑃[𝜍]=.×0.×=0.0𝑀𝑃𝑎𝑇[𝜍]𝑡试验的校核公式：=𝑃𝑇(𝐷𝑖+𝛿𝑒)𝜍𝑇有效壁厚𝛿𝑒=𝛿0−𝐶𝐶=−0.−=00mm。..0.试验及其强度校核低合金钢在设计温度为0℃下许用 [ζ]tQR=MPa，试验温度为0℃，则反应器的试验为：𝑃=.𝑃[𝜍]=.×0.×=0.0𝑀𝑃𝑎𝑇[𝜍]𝑡试验的校核公式：=𝑃𝑇(𝐷𝑖+𝛿𝑒)𝜍𝑇有效壁厚𝛿𝑒=𝛿0−𝐶𝐶=−0.−=.𝑚𝑚将数据代入校核公式得试验条件下的计算为：=𝑃𝑇(𝐷𝑖+𝛿𝑒)=0.0×(00+.)=0.0𝑀𝑃𝑎𝜍𝑇×.查资料得𝑅𝑒𝐿=𝑀𝑃𝑎则0.φ𝑅𝑒𝐿=0.×0.×= .𝑀𝑃𝑎可见𝜍𝑇<0.𝜑𝑅𝑒𝐿，所以试验强度足够。..0.反应器接管设计设在封头顶部物料管程接管的线速度为0m/s，则管程接管内孔截面积流量为：0.𝑆==0.0𝑚00×0接管内径：𝑆×0.0𝑑𝑖=√=√ =0.𝑚𝜋𝜋因此选择∅00×0mm 的，此时其管内的线速度为：0.𝑢==.0𝑚/𝑠<0𝑚/𝑠00×0.×𝜋同理可得出口接管：𝑑=√×.=0.𝑚000×0𝜋因此选择∅00×0mm 的，此时其管内的线速度为：.𝑢==.0m/s<0𝑚/𝑠00×0.×𝜋..0.反应器封头设计𝐷0=，则有。𝐻𝑓=𝐷0=00𝐻𝑓=𝑚𝑚，封头的壁厚为反应器壁厚，材料QRh0=0mm00mm，壁厚为mm，圆边高度为因此选择∅00×0mm 的，此时其管内的线速度为：.𝑢==.0m/s<0𝑚/𝑠00×0.×𝜋..0.反应器封头设计𝐷0=，则有。𝐻𝑓=𝐷0=00𝐻𝑓=𝑚𝑚，封头的壁厚为反应器壁厚，材料QRh0=0mm00mm，壁厚为mm，圆边高度为mm0mm。..0.反应器支座设计00度时，短节长度按影响范围确钢，故在裙座顶部增设长00mm的短节。支座采用裙座，材质为QR，裙座与塔体的采用对接式焊接，裙座筒体外径为00mm，厚度为mm，地脚螺栓的结构选择外螺栓作结构形式，螺栓规格为M裙座高度：0个。.D.×.H=+=+=.m因反应器筒体大、高，需要在裙座内部设置梯子。个人孔方便检查，选择公称直径为0mm裙座上开设的人孔（根据HG层（容积密度约为iLriNpNsnNs0mm。..0.反应器高度筒体高度：𝐻=𝑚裙座高度：𝐻=.𝑚封头高度：𝐻=00=.𝑚反应器高度：𝐻=𝐻𝐻+𝐻=+.+×.=.𝑚。..0.，设计温度和公称直径等因素来确定。根据HG0-《钢制化工容器结构设0-00选用下面其中的合理的法兰 (mm)，如所示：选用法兰参数汇总表..0.壳体与管板的连接结构管箱与管板的连接结构0裙座高度：𝐻=.𝑚封头高度：𝐻=00=.𝑚反应器高度：𝐻=𝐻𝐻+𝐻=+.+×.=.𝑚。..0.，设计温度和公称直径等因素来确定。根据HG0-《钢制化工容器结构设0-00选用下面其中的合理的法兰 (mm)，如所示：选用法兰参数汇总表..0.壳体与管板的连接结构管箱与管板的连接结构0项目参数法兰类型板式平焊法兰密封面型式突面螺栓/螺母材质CrMoA法兰材质QR螺母规格M0垫片厚度/mm技术规格HG/T—00NB/T00 -0封求以及加工制造方便性，法兰之间采用平面密封形式。反应管与管板的连接结构本工艺考虑到反应器的密封性能要求较高且管板要承受管束振动及疲劳载轻度胀接。管板法兰及管板的结构设计管板法兰通过螺栓连接，螺栓数目为个。.反应器设计结果汇总脱氢氧化反应器设计结果汇总表项目内容设备名称R00 克劳斯一级反应器管程壳程介质混合气冷却水操作温度/℃0操作 /MPa0.内径/mm00高度/mm00列管数折流板数目折流板厚度/mm换热面积/m0.材质QR换热管长度/mm000换热管规格封求以及加工制造方便性，法兰之间采用平面密封形式。反应管与管板的连接结构本工艺考虑到反应器的密封性能要求较高且管板要承受管束振动及疲劳载轻度胀接。管板法兰及管板的结构设计管板法兰通过螺栓连接，螺栓数目为个。.反应器设计结果汇总脱氢氧化反应器设计结果汇总表项目内容设备名称R00 克劳斯一级反应器管程壳程介质混合气冷却水操作温度/℃0操作 /MPa0.内径/mm00高度/mm00列管数折流板数目折流板厚度/mm换热面积/m0.材质QR换热管长度/mm000换热管规格×.换热管根数管程流通面积/m.这里采用SW-0下表所示：校核结果表固定管板换热器设计计算计算容器 计算软件设计计算条件壳程管程设计 ps0.MPa设计 pt0.MPats0Ctt0C00mm管箱圆筒内径Di00mm材料名称QR材料名称QR简图计算内容壳程圆筒校核计算前端管箱圆筒校核计算前端管箱封头(平盖)校核计算设计结果前端管箱形式椭圆封头管箱后端结构形式固定管板结构壳体壁厚/mm封头壁厚/mm管板厚度/mm0保温层材料复合硅酸铝镁制品厚度00mm封头形式标准椭圆形封头直边高度/mm0圆边高度/mm进口φ00mm这里采用SW-0下表所示：校核结果表固定管板换热器设计计算计算容器 计算软件设计计算条件壳程管程设计 ps0.MPa设计 pt0.MPats0Ctt0C00mm管箱圆筒内径Di00mm材料名称QR材料名称QR简图计算内容壳程圆筒校核计算前端管箱圆筒校核计算前端管箱封头(平盖)校核计算设计结果前端管箱形式椭圆封头管箱后端结构形式固定管板结构壳体壁厚/mm封头壁厚/mm管板厚度/mm0保温层材料复合硅酸铝镁制品厚度00mm封头形式标准椭圆形封头直边高度/mm0圆边高度/mm进口φ00mm×0mmφ00mm×0mm 出口 管子排列方式正三角形前端管箱筒体计算计算容器 计算软件计算所依据的标准GB0.-0计算条件筒体简图计算 Pc0.MPat0.00C内径Di00.00mm材料QR ( 板材)试验温度许用应力.00MPa设计温度许用应力t.00MPa试验温度下屈服点s.00MPa钢板负偏差C0.0mmC.00mm焊接接头系数.00厚度及重量计算计算厚度 前端管箱筒体计算计算容器 计算软件计算所依据的标准GB0.-0计算条件筒体简图计算 Pc0.MPat0.00C内径Di00.00mm材料QR ( 板材)试验温度许用应力.00MPa设计温度许用应力t.00MPa试验温度下屈服点s.00MPa钢板负偏差C0.0mmC.00mm焊接接头系数.00厚度及重量计算计算厚度 =.mm有效厚度e=n-C-C=.0mm名义厚度n=.00mm重量.0Kg试验时应力校核试验类型气压试验试验 值PT=0P ]=0.00 (或由用户输入)[]MPa的应力水平T.0s =.00MPa试验 T=pT.(Die)=.e.MPa校核条件TT校核结果合格及应力计算最大允许工作[Pw]=(ie)=0.0MPa后端管箱圆筒校核计算后端管箱封头(平盖)校核计算膨胀节校核计算管板校核计算前端管箱封头计算计算容器 计算软件计算所依据的标准GB0.-0计算条件椭圆封头简图计算 Pc0.MPat0.00C内径Di00.00mm曲面深度hi.00mm材料QR ( 板材)设计温度许用应力t.00MPa试验温度许用应力.00MPa钢板负偏差C0.0mmC.00mm焊接接头系数.00试验时应力校核试验类型气压试验试验 值PT=0Pc ]=0.00(MPa试验允许通过的应力t.0前端管箱封头计算计算容器 计算软件计算所依据的标准GB0.-0计算条件椭圆封头简图计算 Pc0.MPat0.00C内径Di00.00mm曲面深度hi.00mm材料QR ( 板材)设计温度许用应力t.00MPa试验温度许用应力.00MPa钢板负偏差C0.0mmC.00mm焊接接头系数.00试验时应力校核试验类型气压试验试验 值PT=0Pc ]=0.00(MPa试验允许通过的应力t.0s =.00MPa试验 下封头的应力e.MPa校核条件TT校核结果合格厚度及重量计算形状系数K=D=.0000 i h 计算厚度 =.mm有效厚度eh=nh-C-C=.0mm最小厚度min=.mm名义厚度nh=.00mm结论满足最小厚度要求重量0.Kg计算最大允许工作[Pw]=i0e =0.MPa结论合格设计温度下计算应力t= =.eMPat.00MPa校核条件t≥t结论筒体名义厚度大于或等于GB 中规定的最小厚度.00mm,合格开孔补强计算计算容器 计算软件接管: N,φ00×0计算方法:GB0. -0 等面积补强法，单孔设计条件简图计算 pc0.MPa设计温度0℃壳体型式圆形筒体壳程圆筒计算计算容器 计算软件计算所依据的标准GB0.-0计算条件筒体简图计算 Pc0.MPat0.00C内径Di00.00mm材料QR ( 板材)试验温度许用应力.00MPa设计温度许用应力t.00MPa试验温度下屈服点s.00MPa钢板负偏差C0.0mmC.00mm焊接接头系数.00厚度及重量计算计算厚度 =.mm有效厚度e=n-C-开孔补强计算计算容器 计算软件接管: N,φ00×0计算方法:GB0. -0 等面积补强法，单孔设计条件简图计算 pc0.MPa设计温度0℃壳体型式圆形筒体壳程圆筒计算计算容器 计算软件计算所依据的标准GB0.-0计算条件筒体简图计算 Pc0.MPat0.00C内径Di00.00mm材料QR ( 板材)试验温度许用应力.00MPa设计温度许用应力t.00MPa试验温度下屈服点s.00MPa钢板负偏差C0.0mmC.00mm焊接接头系数.00厚度及重量计算计算厚度 =.mm有效厚度e=n-C-C=.0mm名义厚度n=.00mm重量.0Kg试验时应力校核试验类型气压试验试验 值PT=0P ]=0.00 (或由用户输入)[]MPa的应力水平T.0s =.00MPa试验 T=pT.(Die)=.e.MPa校核条件TT校核结果合格及应力计算最大允许工作[Pw]=(ie)=0.0MPa设计温度下计算应力t= =.eMPat.00MPa校核条件t≥t结论筒体名义厚度大于或等于GB 中规定的最小厚度.00mm,合格腐蚀后不带法兰固定式管板(b)计算设计容器 计算软件设计计算条件简图壳程圆筒设计 Ps0.MPat0Cts00C装配温度t0C材料名称QR设计温度下许用应力tsMPa平均金属温度下弹性模量s.e+0MPa平均金属温度下热膨胀系数s.e-0mm/mmC壳体材料QR板材壳体开孔处焊接接头系数φ壳体内直径Di00mm壳体开孔处名义厚度δnmmC0.mm壳体腐蚀裕量Cmm壳体材料许用应力[σ]tMPa接管轴线与筒体表面法线的夹角(°)0角(°)接管实际外伸长度00mm接管连接