脂肪醇聚氧乙烯醚车间工艺设计

TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第1章物料及热量衡算 1\o"CurrentDocument"L1物料衡算基准 1\o"CurrentDocument"L2管道物料衡算及有关反应时间计算 2\o"CurrentDocument"预反应、反应及熟化阶段的物料衡算 6\o"CurrentDocument"阶段数据表格 7\o"CurrentDocument"第2章设备计算 7\o"CurrentDocument"反应回路换热器E0101的选型计算 7\o"CurrentDocument"反应回路换热器E0102的选型计算 12\o"CurrentDocument"反应回路换热器E0104的选型计算 18\o"CurrentDocument"导热油加热器E0103的选型计算 23\o"CurrentDocument"第3章泵的选择 27\o"CurrentDocument"PC-0101反应回路循环泵扬程计算 27\o"CurrentDocument"PC-0101反应回路循环泵的选型 29\o"CurrentDocument"第4章中和釜体积及搅拌器功率计算 30\o"CurrentDocument"中和釜体积计算 30\o"CurrentDocument"搅拌器的功率计算 30附表 31第1章物料及热量衡算物料衡算基准说明：硬脂酸(C15H24O)+10EO,年产量60000吨,日产量(按300天计)200吨，每批10吨=10000kg,每天20批链起始剂分子量Mst=284.48最终产品分子量Mfp=284.48+10x44.05=724.98每批起始剂的量：Wst=x\0000=28448x10000=3923.97依Mfp 724.98环氧乙烷EO的量：Wox=Wstxnx44/Mst=3923.97xl0x44/284.486076.03依故：3923.97+6076.03=10000.00kg催化剂的量：NaOH10000x0.1%/42%=23.81kg中和齐IJ：CH3COOH10000X0.1%xMHAc/(MNaOH)=10000x0.1%x60/(40x98%)=15.31kg管道物料衡算及有关反应时间计算管线(2)111附录已知EO液体流速GzzlOOOOkg.h-1EO最快加料时间：t=Wox/G=6076.03/10000=36.5min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：r=40min此时管线内质量流速：G,=Wox/t=3923.97/30000=7.85min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：r=3923.97/30000=7.85min对加料时间取整为：r'=10min1.2.41.2.4管线(6)、(9)、(10)此时管内实际质量流速：G'=WstlT'=3923.977(10/60)=23543.82依//?管线(5)、(7)、(8)催化剂的质量流速860kg.h1其中：58%水质量流速860x58%=498.80kg.h-142%NaOH质量流速860x42%=361.20kg.lr142%NaOH最快加料时间：t=Wnuoh/Gnuoh=23.81/361.20=0.066h=3.95min取整为x'=5min则此时42%NaOH溶液在管道中实际质量流速：GNaOH'=23.81/(5/60)=285.72kg.h-1催化剂在管道内实际质量流速：GNaOH'/42%=285.72/42%=680.29kg.h"因为：以PD101为衡算范围，输入二输出所以：(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：＜7=2860/860=3.33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：G=axG'NaOH=3.33x680.29=2265.37kg-h-142%的NaOH2265.37x42%=951.46kg.h"2%的H2O2265.37x58%=1313.91kg.h-,管(9)中和剂的质量流速为600kg.h-1其中：98%CH3coOH质量流速：98%x600=588kg.h-12%的比0的质量流速：2%x600=12kg.h/98%CH3COOH最快加料时间：r=Wch3cooh/G=15.31/588=0.026h=1.56min取整为T'=5min则此时98%CH3COOH的实际质量流速：Gcu3cooh,=15.31/(5/60)=183.72kg.h'1其中：98%CH3COOH183.72x98%=180.05kg.h-12%的H2O183.72x2%=3.67kg.h-1以中和计量泵为衡算范围：输入二输出所以：(9)、(10)号管线质量流速相等。管(6)中和剂最大质量流速2000kg.h」经验系数：a=2000/600=3.33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：G=axCxh3cwh,=3.33x183.72=611.79kg.h-198%CH3coOH611.79x98%=599.55kg.lr12%的H2O611.79x2%=12.24kg.h」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=6,5x10000=65000kg.h/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，输入二输出，故管线(11)、(12)、(13)的质量流速均为G=65000kg.h-1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,每小时质量流速为360000kg.M,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360000kg.hL管线(16)、(22)、(23)管线(16)是小循环产品出料管线流速已知为40000kg.hL管线(22)是大循环产品出料管线流速已知为150000kg.hL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T=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t=10000/150000=0.067h=4mino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，每批醇酸产品出料时间取工=10min,则管线平均每小时卸料G=10000x60/10=60000kg.h/，卸料只靠小循环泵时，(23)的实际流速G=40000kg.h'o卸料前期管线(23)的流速G>60000kg.h-1o取:150000kg.hL中和部分管线(13)、(14)管线(13)的流速为35000kg.h1卸料1：=10000/35000=0.29h=17min,取整t=25min此时,实际流速G=10000/(25/60)=24000kg.h1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。6428.6X6428.6X95%X5% y预反应、反应及熟化阶段的物料衡算预反应EO总量为4050kg.lr1在预反应阶段加入5%CisHiyOH+9EO—>CisHa12cHiO\)H220 396 616x6428.6X5% yJx=220x6428.6x5%/396=178.57攵gy=616x6428.6x5%/396=500.00心所以，在预反应阶段反应链起始剂用量178.57kg,得500.00kg产品。反应阶段加入剩余的EO,但只有95%参加反应，故Cl3H230H+9EO-Cl3H23O(CH£H?O)9H220 396 616x6428.6X95%X95%yx=220x6428.6x95%x95%/396=3223.23kgy=616x6428.6x95%x95%/396=9025.04Ag熟化阶段Ci3H230H+9EOfCi3H"(CH2cH?O)9H220 396 616x=220x6428.6x95%x5%/396=l69.644y=616x6428.6x95%x5%/396=475.00依因为原料中有0.1%的水，所以实际投料量：(178.57+3223.23)x(1+0.1%)=3405.20kg其中预反应起始剂量：178.57x(l+0.1%)=l78.75kg反应起始剂量：3223.53x(1+0.1%)=3226.45小阶段数据表格反应时间/minEO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。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 t=（60+86.2%=73,10℃t=+1"SO）/?=172,40℃p2=3mpa.s=10.8kg/(m'h)pl=lOmpa.s=136kg/(m•h)物理常数 Cp2=2.01kj/(kg*℃)Cpl=2.72k]/(kg*℃)(定性温度下) 入=O.lOkcal/(h-nv℃)pl=1000kg/m3p2=960kg/m3初设总传热系数%=321.43kcal/(m2h•℃)=1350kJ/(n?-h•℃)2.L3计算对数平均温度T1=18O℃ T2=164.8CCt2=86.2O℃ tl=60℃△tl=Tl-t2=180-86.2=93.8℃△t2=T2-tl=164.8-60=104.80℃(At-At)/ 104.80-93.80/；空=]而8。=9-，nAtl-93go计算温度校正系数(T1-T2)/ _180-164.80_R- 86.20-60-0-58(t2-tl)/ _86,20-60_S=/'(Tl-tl)=180-60=0,22根据R、S值由P2-54图8-12(a)查得温度校正系数Ft=0.99△tm=Ft,Atm=0.99x99.20=97.20热负荷Q及导热油量W2Q=Wl-Cpl-Atl=360000X2.72X(180-164.80)=1.49X10?kI/h川Q/ 1-49X10/ ku.lw2=(Cp2,At2)= [2.01x(86.2-60)]=282629.6kg,h

计算所需的传热面积Flq, 1.49X107F1=(K-Atm)=1350X97.20=112170m2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=O.O2,管心距pt=O.O32,折流板缺口为25%,管子为正方形45°排列，管长=6m,管子数Nt二Fl/(n・do・1)=233.54根,考虑到管子的排列问题，管子数取250根(Ds-do)/由P2-69图8-28查得/Pt-1815,Ds-do=592mm, Ds=617mm根据加工原则取Ds=700mm计算给热系数管程：管内质量流速4-W2•Nd.1 4X2X282629.6 ?Gi= ZNt・干3.14x(0。1)2x25。、7200754.14kg/(m,h),w,Rei雷诺准数,w,Rei雷诺准数=13334.733= 10.80IIIP2-58图8-13查得柯尔因子Jh=0.00452由公式Jh=[%3脾%)出口f[l\X014(pH=— =1.05因液体被加热，黏度校正系数Id

管内给热系数hi=Jh.CpG（Cp,m入2尸（%卬-0.14/ 10.80\-3-0.14=0.0045x2.01x7200754.14x2.01x—=6353.69kj/(m-h•℃)壳程相邻管间隙C=Pt-do=0.032-0.025=0.007m假定折流板间距B=0.30m质量流速Gs=Ws//as360000/0046=7826086.96kg/(m2■h)横过管束的流动截面积as=Ds・C,B/Pt=0.70X质量流速Gs=Ws//as360000/0046=7826086.96kg/(m2■h)当量直径29一荻%.呵=4x(0.0322-3.14 /29一荻%.呵=4x(0.0322-3.14 /4x0.0252,/(3.14X0.025)=0.02715md_d_Des,Gs/雷诺准数R"= /|/10,8=19673-90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=45.80.14液体被冷却:pw=0.95h。6%烂"）明0.1445.8X液体被冷却:pw=0.95h。6%烂"）明0.1445.8X0.42//0.02715X2.72X36/1//30.42X0.95=4142.61kJ/(m2•h•℃)2.L8计算总传热系数K1由P2-86附表8-18查得管内污垢系数钦=0.0002m-h-℃/kcal=0.0000478mh℃/kj管外污垢系数丫。=0.0002n9.h・℃/kcal=0.0000478n?•h•℃/kJ材质采用不锈钢，查得导热系数入w=167.50kj/(m.h.℃)Iw/ 0.0025/ 厂uop\s管壁热阻2=，入w= 167.50=149x10-5(m2・h・C)/kjKI=总传热系数1/ 1do/ , ,(yi,do)/,(yw-do)/ho+J(hi・di)+Y°+di+ dam_rl/,0.025/ ,nnnnn47Q(0.0000478x0.025)/=[4142.61+ /(6353.69x0,02)+0-0000478+ /q.02「/c“r0.025/ -1+1.4Jx10-5x/0.02251=1747.17储备系数"=(1747.17-1350)/i35Q=02942=2942%(10%<乙<30%)K计/K选=1—1.30时，，可认为初选合适，Kl/K0=L29所以选型合理2.1.9压力降的计算管程Rei=13334.73由P2-63图8-21查得摩擦因子段=0,0。5Gi/_7200754,14/ _OAom，管内流体流速：UI=1(3600pi)= /(3600x960)=2-08m，sAPI=Np按公式0.816时/祖)(%认,卜】+0.255pui〃式中m-黏度系数:m=0.14(Rei>2100,m=0.14)取(%W厂°"=%。5△Pi=2x0.816x/(0020x1.05)+0.255x960x2.08/2=4348.77kg/m2允许压降=(25。-138)x1000/9.8=11428.57kg/m2(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饵=。・。52,TT_Gs/ _10975609.76/壳内流体流速”!(3600pl)= /(3600x1000)=APs=0.816Jfs(D7Des)(7B)pUS/2(7RW)=0.816x0,052x(°-5/o,O2715)(7o,3O)x1000'允许压降=(950-865)X1000=85000Pa2.1.10列出计算结果如下3.0铲/1/“X.0.95=76519.08Pa(76519.08<85000)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Flnr119.40管程数NP2管根数Nt250管长1in6管径dmm025x2.5板间距Bm0.3管子排列：正方形旋转45。2.2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却，所以水走光程，导热油走管程，设管程数为NP=20计算定性温度，确定物理常数

壳程（产品）管程（导热油）壳程（产品）定性温度 t=(60+80%=70OCt=(180+16580)/⑺皿物理常数（定性温度下）[i2物理常数（定性温度下）[i2=3mpa.s=10.8kg/(m•h)Cp2=2.01kj/(kg*℃)A=0.10kcal/(h-m-℃)p2=960kg/m3pl=5pa,s=18kg/(m•h)Cpl=2.72kJ/(kg»℃)pl=1000kg/m3初设总传热系数Ko=1200kJ/(n?JT℃)计算对数平均温度T1=180℃ T2=165.8℃t2=8O℃tl=60℃△tl=Tl-t2=180-80=100^C△t2=T2-tl=165.8-60=105.80C⑷2-%)/ 105.80-100△2 1加2= 10/0 =102£7K*Me计算温度校正系数rri一12)/ 180—165.80R=( )/(t2Tl)=F^=0,71(t2-tl)/ 80-60_根据R、S值由P2-54图8-12(a)查得温度校正系数Ft=0.99Atm'=Ft•Atm=0.99x102.87=101.84

W?=108529.38kg/h热负荷QW?=108529.38kg/hQ=2.51xIO6M/h计算所需的传热面积Flqt 2.51xIO6 2"=(K-Atm)=1200x101.84=20,5m226选定换热器的参数lilP4-358表23-41选取换热器的面积26.1nr.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=3m,管子数Nt=Fl/(ir-do-1)=87.05考虑到管子的排列问题,管子数取100根。=11.8(Ds-do)=11.8由P2.69图8-28查得/Pt,Ds-do=352mm,Ds=403mm根据加工原则取Ds=500mm计算给热系数管程：管内质量流速4x2x108529.38=6912699kg/(m3.14x(0.02/x1003.14x(0.02/x100雷诺准数为:G.di.. 6912699x0.020Rei= 十:一io^b—=1280129由P2-58图8-13查得柯尔因子Jh=0.0058

2由公式2由公式Jh=[%…(%J0.14(niX0-14(pji=— =1.00因液体被加热，黏度校正系数2管内给热系数M=Jh.Cp・Gi・(Cp・W入2尸,(%)2/ 10.80\-3=0.0058x2.01x6912699x2.01x x1.00\ 0.43)=5809.8kl/(m-h•℃)2.2.7.2壳程相邻管间隙C=Pt-do=0.032-0.025=0.007m假定折流板间距B=O.3Om横过管束的流动截面积as=DsCB/Pt=0.50x0.007x0.30/0.032=0.033m2质量流速Gs=Ws/质量流速Gs=Ws/360000/0033=1981707.32k&(m2.h)当量直径雷诺准数以,2 3.144x(0.032--4x0.025/(3.14X0,025)=0-02715mDesGs/0.02715x1980952.32//18=雷诺准数以,2 3.144x(0.032--4x0.025/(3.14X0,025)=0-02715mDesGs/0.02715x1980952.32//18=2987.44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=2OJ\0.14液体被冷却:=0.95his.(%/4)看「20x0.42/ Z10.8x2.01/ \hnnr= /0.02715X( 『042)X0.95=2574.65kJ/(m2•h℃)2.2.8计算总传热系数KlIIIP2-86附表8-18查得管内污垢系数yi=0.0002m2-h•℃/kcal=0.0000478m2-h•℃/kJ管外污垢系数丫°=°・00°2m2-h-℃/kcal=0.0000478m2•h-℃/kJ材质采用不锈钢，查得导热系数入w=167.50kj/(m,h.℃)管壁热阻'入w=0002^167.50=149X10J(m2-h-℃)/kJ总传热系数9=1/ ,do/.। ।(yi•血)/-do)//ho+/(hi,di)+)'°+di+ /dami.of=[/257，l+' /(5809x0.02)+°，°°°°478+(0,0000478x0.025)//0.02..A-50.025/ 】i+L4Jx10X,0,02251=1374.56M/(m•h•℃)_(1374.56-1200)/ _八 匚。/储备系数n= ；1200=02942=14.54(10%<”30%)K计/K选二1一1.30时，可认为初选合适,K1/K0T.145所以选型合理2.2.9压力降的计算管程Rei=12801.29IIIP2-63图8-21查得摩擦因子用=0,0。6Gi/_6912699/ _om<管内流体流速：U1= (3600pi)= (3600X960)=2"按公式API=Np0.816Jftf/dJ%w)m+0.255Pui/2式中m-黏度系数:m=0.14(Rei>2100,m=0.14)%w)-014=1APi=2xF0.816X0.0006x3/ ,nnrrl… 、,(0020)+0,255x960x42=3799.29kg/m允许压降=(250-210)x1000/9.8=4081.60k^m2(3799.29<4081.6)壳程IIIP2-63图8-22查得当Res=1756.44时壳程压降摩擦因子饵=0,055,TIGs/_1980952.32/ ncr壳内流体流速加="(3600pl)= /(3600x1000)=655sAPs=O.816Jfs(D7Des)(7B)PU72(VMW)-014si\/3； \ o55/=0.816x0.07x(/o.O2715)(/o.3O)x1000*,/2又1=1919.8kg/m2允许压降=(950-890)x1000/9.8=6122.45kg/m2(1919.8<6122.45)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Ds mm 500公称压力Pg atm 16传热面积Fl m2 26.1管程数NP 2管根数Nt100管长1管径dmm025x2.5板间距B0.3管子排列正方形旋转45。管子排列2.3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=20计算定性温度，确定物理常数壳程（产品）管程（导热油）壳程（产品）定性温度t=(3°^°)/2=350Ct=(84+6。)/[12=3.6kg/(m•h)pl=16.2kg/(m•h)物理常数Cp2=4.2kJ/(kg.℃)Cpl=1.98kJ/(kg-℃)（定性温度下）A2=0.538kcal/(h-nr℃)pl=1000kg/m3p2=1000kg/m3XI=0.1kcaI/(h-m•℃)初设总传热系数^=1300^/(111•!!•℃)233计算对数平均温度Tl=60℃T2=84℃Tl=60℃T2=84℃t2=40℃tl=3O℃t2=40℃tl=3O℃△tl=Tl-t2=60-30=30℃△t2=T2-tl=84-40=44℃2.3.7.12.3.7.1管程:z44-30Atm= ad= TT~=36.55℃/aiz 44m而哧计算温度校正系数D_(T1-T2), _84-60_R= ，(t2—tl)=和面=24化2-tl) 40-307(Tl-tl)=ra=0.185根据R、S值由P2-54图8-12(a)查得温度校正系数Ft=0.98Atm=Ft•Atm=0.98x36.55=35.5℃热负荷Q及导热油量W2Q=1.59x107Q=1.59x107W/hWz=380031.3^计算所需的传热面积Flq.. 1.59xlO7Fl=/(K-Atm)=1300x35.5=34L8m2236选定换热器的参数由P4-358表23-41选取换热器的面积350m2.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=Fl/C-do・1)=743根，考虑到管子的排列问题，管子数取750根。(Ds-do)/由P2.69图8-28查得 PL”,Ds-do=928mm,Ds=953.6mm根据加工原则取Ds=1000mm计算给热系数管内质量流速c4・W2・Np/Gi=x/c4・W2・Np/Gi=x/区=/n-Nt-dj4x2X380031.33.14x(0.02)x750=3227442.03kg/(m2•h)G,dl/雷诺准数Re1= /="930.23IIIP2-58图8-13查得柯尔因子Jh=0.00612由公式(力2由公式(力0.14(pH因液体被加热，黏度校正系数管内给热系数hi=hCpG(CpW入2户(%w)■,2=0.0061X4.2X3227442.03xC，2.25)x1=23249.7kJ/(m-h•℃)壳程：相邻管间隙C=Pt-do=0.032-0.025=0.007m假定折流板间距B=0.60m横过管束的流动截面积as=Ds・C・B/Pt=1x0.007x0.60/0.032=0.13m2质量流速Gs=Ws/as=36。。。％13=2400000kg-(m2-h)、与量直径:TOC\o"1-5"\h\zTT 2 3.144g/ 4X(0.032J1 )/n八24do2,/ _ 4x0,025/ nnnr7.rDes一 ，(n,do)一 /(3.14x0,025)=°-02715mDrcDes-Gs/0.02715x2400000/ 3八””雷诺准数侬= m2= '16.2=4022.22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:<PM=pw0.14=10.14液体被冷却:<PM=pw0.14=10.1429x0.42/ fl.974X16.2/ 一= 0.02715 /0.42)'I=3234.5kl/(m2•h•℃)算总传热系数KI由P2-86附表8-18查得管内污垢系数yi=0.0002m-h•℃/kcal=0.0000478m-h•℃/kJ管外污垢系数丫°=0.0002m2•h•℃/kcal=0.0000478n?•h•℃/kJ材质采用不锈钢，查得导热系数入w=167.50kJ/（m.h"C）Iw/ 0.002S/ —5Uo「、h,管壁热阻2='入w= 167.50=L49x10(m2・h・C)/kJ总传热系数Kl=1/ .do/tt(yi-do)/,(yw-do)/Kl=ho+/(hi,di)+Y°+di+dam1/ 0.025/ nnnnA7Q工(0.0000478x0.025)/；23249+ /(32345x0.02)+°*0000478+ 0.02n-50.025/J+L4JX1Ux/0.02251=1516.7k]/(m-h-℃)(10%<??<30%)(1516.7-1300)/(10%<??<30%)储备系数11= /1300=16.6%K计/K选=1—1.30时,可认为初选合适，Kl/K0=1.16所以选型合理力降的计算

管程Rei=17930由P26图8-21查得摩擦因子1=0008Gj/ 3227442/管内流体流速：Ui=/(3600pi)= ，(3600xl000)=0・89m，s按公式APi=Np0,816Jftf/di)%w)m+0-255Pui/2按公式6,APi6,APi=2x0.816X0.008X+0.255]x1000X0吗2=1729.72kg}1允许压降=(400-274)x1000/9,8=12857.14kg/m2(1729.72<12857.14)壳程由P2-63图8-22查得当Res=2364时壳程压降摩擦因子作=。。52,.._Gs/_2400000/ _n,Qm/壳内流体流速出=(3600pl)= '(3600x1000)=668/sAPs=O.816Jfs(D7Des)(7B)pU72(%w)-0,142=0.816x0.076x(1/o.O2715)(6/o,6O)x1000x0，684=8804.65Pa允许压降=(385-290)x1000=9693.87Pa (8804.65<9693.87)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Fl7nr350管程数NP

管长1m6管径dmm025x2.5板间距Bin0.6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。计算定性温度，确定物理常数壳程（产品）管程（导热油）壳程（产品）定性温度 t=203℃定性温度 t=203℃t=(150+16。)/久物理常数（定性温度下）卜物理常数（定性温度下）卜i2=0.4824kg/(m•h)Cpg=0.58kcal/(m-h•℃)Cpl=1.07kcal/(mJv℃)Al=0.568kcal/QTnr℃)pg=840kg/m3pl=860kg/m3y=460.62kcal/kgpl=1.8kg/(m'h)Cpl=0.55k]/(kg*℃)

pl=900kg/m3XI=0.1kcal/(h-ni•℃)初设总传热系数^=2000^/(11?-h«℃)计算对数平均温度T1=203℃ T2=2O3℃t2=160℃ tl=15O℃△tl=Tl-t2=203-160=43℃

△t2=T2-tl=203-150=53℃(At2-At)/ 53-43Atm= ' 1/At2=—―=47.8℃'瓦ln43计算温度校正系数由于T1=T2,所以R=0,Ft=l不需要校正，所以Atm=47.80CW2=720kg/h热负荷Q及蒸汽量W2W2=720kg/hQ=1.4xIO6kJ计算所需的传热面积Fl,q, 1.4xIO6 2Fl=(K•Atm)=2000x47.8=14,6m246选定换热器的参数illP4-358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=Fl/(n-do・1)=70.7根，考虑到管子的排列问题，管子数取75根。(Ds-do)/由P2.69图8-28查得 Pt-JbJDs-do=313.6mm,Ds=338.6mm根据加工原则取Ds=400mm计算给热系数管程管内质量流速4x2X7203.14x(0.02)2x75=611464x2X7203.14x(0.02)2x75=61146kg/(m2•h)G「di/雷诺准数：Rei=U=2537IllP”8图8-13查得柯尔因子Jh=0.0031/2GE=G)+Gg(PL/pG)=1.42X105+1.42x105X(860/814)2=287957kg/hD.GEdi/0.02x287957/11QQQr9Re】=/川= /04824=11938.52查图8-16得<P=140/humdi/\zCpl-ul/.3140x2.38/ 4,494x0,4824；甲=(R(/A)= /0.02x( .2.38)=126890.02kg/(m2-h)壳程相邻管间隙C=Pt-do=0.032-0.025=0.007m假定折流板间距B=O.3Om横过管束的流动截面积as=Ds・C,B/pt=0.40x0.007x0.30/0.032=0.02625m2质量流速Gs=WS/as=360000/0.02625=1108x10?k^'(m2,h)当量直径TT4岫一破"TT4岫一破"4X(0,0322-Des= /(n-do)=3.14 /4x0,02521,(3.14x0,025)=0*02713mnDes-Gs/0.02715x1.05x10/雷诺准数Res= ,42= /L8=106400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:<PM=|IW0.14=1液体被冷却:<PM=|IW0.14=1ho=ho=Js-_90x0.42/ (2.72x36/ 「3.0.02715xI -0.42Jx1=5078.lM/(m2-h-℃)计算总传热系数KI由P2-86附表8-18查得管内污垢系数yi=0.0002m2-h•℃/kcal=0.0000478m2-h•℃/kJ管外污垢系数Y°=0.0002m2•h•℃/kcal=0.0000478m2•h•℃/kJ材质采用不锈钢，查得导热系数入w=167.50kj/(m・h・。0管壁热阻e入w=0002J/167.50=149x101(m"-h-℃)/kJlz1 4.do/、工、小Jyi'do)/(yw-do)/y1总传热系数KI一( +(hi,di)+)。+di+dam]_rl/x0,025/ 工0nnnn47Q,(0-0000478X0.025)/=[,5078.6+ /(126890.2x0.02)+°-0000478+ ,0.02A-50.025/ii+L4JX10x/0.02251=2383.57M/(m-h•℃)(2383.512。。。)/2ooo=o2o=2o%K计/K选=1—1.30时,可认为初选合适,Kl/K0=L20所以选型合理。压力降的计算壳程Rei=106400,由P?6图8-21查得摩擦因子母=。・。57管内流体流速：Ui=G1(3600pi)=L08xWZ(3600x960)=3ms.=0.816Jfs(Ds/Des)(7B)(7RW)pUi/2式中m-黏度系数:m=0.14(Rei>2100,m=0.14),取=APi=(0.816X0,05X4%3x°-4/o,O2715]x(%()**%=6428.57kg/m2允许压降=(385-315)x1。。。/9.8=7142.86kg/m2(6428.57<7142.86)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F1in225.6管程数NP2管长1m4.5管径dmm025x2.5板间距Bm0.3管子排列：正方形第3章泵的选择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,人口压力450,排出压力855,转速1450,黏度10。流体形态”•算ms/Vs=pTOC\o"1-5"\h\z360000/ —3ms/Vs=pd=200mm/1000=360m/hd=200mmVQ/ 36。(u=7a= / 2=3.18m/s'A/(3600x0.785x0.2z)ndup/(0.2x3.18x1000).. -in4Re=7“=' ，/ -3=6.4x10>40003 /(lOx10)•••湍流流动3.L2摩擦因数07543/入=0.01227+. /o38=0,0235/Re3.1.3泵的扬程2II=Az+ ，2g+P/pg+A叫由于M=8m(巳知)忽略动能变化，即%=。叫g=四-5。）x】。。。/we28mAhf=Ahfl+Ahf2名称阻力系数 数量管出口甲。二1管入口(Pj=0.590弯头(P=0.75 三个三角落<P=1 二个管通长 5m=3.27m中途经过E0101换热器，此处局部阻力为酊行E0101 Ds=1.0mNt=404 di=0.017 1=6mV1=V2 Alul=A2u2A1U1/fdi/V0.22x3.18/ Imu7= 'a= " ，U]= 9 =1.09m,s2A2Id2/ 1 /(0.017"x404)属于湍流区，取入=0.022,贝产以=制+闻'U/zg2/0.022x6/1c一八1.09/ nrrm<=( /0.017+°5+l)x ,(2x9,81)=0156sAhf=Ahfl+Ahf2=3.27+0.56=3.83mH=Az+加/2g+即/pg+Ahf=8+41.28+3.83=53.11m3.2PC-0101反应回路循环泵的选型查得泵型号200YG75流量Q360m3/h扬程H75m转数1450r/min效率n75%轴功率98kw配电机功率132kw允许气蚀余量Ah4.5m泵壳许用压力16kgf/cm2第4章中和釜体积及搅拌器功率计算4.1中和釜体积计算年产量W1=60000吨，一年工作日Tl=300天，物料比重(：P=lOOOkg/n/取装料系数S=0.8(反应物料为液相取0.75-0.8),日产量%=*=答=20批每日生产批数C=Wox/r'=6076.03/(40/60)=9114.05依/h贝IJ每小时的工作量明=K，2X10Q0=2000x1000=8333.4kg/h,T2=24hTOC\o"1-5"\h\zT? 24工作周期7；=马=*=12?3卬3 20每小时物料体积匕=-J-= =8.333W/hL1000 1000设备总容积Mv=SG=8333-4*L2=已⑤/S0.83实际设备总体积Va=13m4.2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d/取 /p=0.5D=2.4m所以 d=2.4x0.5=1.2m 取u=3m/sN=u'TTd=3/(3.14X1.2)=01796r，sDnpNd2/1000x0.796x1.22/ QRe=3= /(H)5=22924.8d/ 1/取 /B=5 B=1,2x,5=0,24m

C=10EXI^1.3-4x(B/d-O.s2)-1，14d/D=10,94A=14+C=10EXI^1.3-4x(B/d-O.s2)-1，14d/D=10,94A=14+%)卜70x%-0.6)2+1850.24=14+”xfl.2\2670xk^-06+185=33.17413,d/p=l.l+/d-2.5-</d-0.5)=1.5A[1000+L2Re°”]P/H\(0・35十b/d)Np_Re+C1000+3,2Re0-^W(sin0)1,2(取H/d=ih=90°),33.1722924.8+10.94X1000+1.2x22924.80661L5*十。.1)1000+3.2X22924.80,66xl1,2=4.56所以，p=NppN3d5=4.56x1000x0.7963x1.25=5722.8W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Mft(kg)备注总1R0101反应气液接触！器卧式①1200X10X7000：V=8/54M3外半管4>73/60.3X3：保温层厚度120mm