赛区-师范伐木小组-集2.初步设计说明书

第一章总 项目概 设计依据和原 设计依 设计原 项目规模及工 项目规 工 原料来 项目建设意 辅助设计软件的应 第二章总图..............................................................................设计依 设计范 厂址概 总平面布 规范及......................................................................................总平面布置的一般原 厂区总体布局概 总平面布置的各项技术指 工艺装置的布 辅助生产及公用工程设 仓储设施的布 设施的布 生产管理及生活服务的设 竖向布 基本要 布置方 场内设 厂内设计要 本厂设 第三章原料供应和产品销 原料、辅助材料的供 原料、辅助材料的规格和用 原料、辅助材料的来 产品销 产品规 产品销 第四章生产工艺与流程模 项目背 生产工艺选 工艺方案比 工艺方案选 工艺路线介 酯化单 羰化单 耦合回收单 加氢单 精制单 催化剂选 CO羰化偶联制草酸二甲酯催化 草酸酯加氢催化剂 Aspen工艺流程模拟与优 DMO精馏塔的优 第五章物料衡算及能量衡 物料衡 物料衡算的意 物料衡算的任 物料衡算遵循的原 系统物料衡 能量衡 能量衡算的目 能量衡算可以解决的问 能量衡算遵循的原 系统能量衡 第六章换热网络设 概 换热网络的集 构建优化换热网 错误!未定义书签构建优化换热网 错误!未定义书签节能效果汇 错误!未定义书签第七章设备选型及设 设计标准与依 换热 概 分类与特 换热器选 概 选用要 选型依 泵选型案 压缩 概 选用要 选型示例——碳化循环压缩 选型结 塔设 概 塔型比 设备选型及其原 板式塔设计案例——甲醇分离 填料塔设计案例——酯化 设计结 反应 概 羰化单元反应器设 加氢单元反应器设 储 概 储罐选型案例—甲醇储 选型结 气 概 气柜选型案例——O2气 7.816选型结 回流 概 回流罐设计案例—V0102回流 7.12.16选型结 闪蒸 闪蒸罐概 闪蒸罐设计案 第八章自动控制及仪 设计依 概 自动控制系 生产安全保 动力供 仪表用压缩空 仪表用电 主要仪 设备控制方 第九章车间布置与配 设计依 车间布 概 车间厂房整体布 车间设备布 车间划 设备配 管道设 管道布 配管结 第十章与......................................................................设计概 设计标 系 原料...................................................................................产品...................................................................................系 原料...................................................................................产品...................................................................................第十一章供电配电工 设计依 电力负荷的分 一级负 二级负 三级负 本厂各级负荷说 供电电 变电所和配电 高压供电系统设 总压变电所设 继电保护的选择与整 车间变电所设 厂区高压配电系统的设 照明系 第十二章防雷防静电工 设计概 设计标 化工厂防雷防静电措 厂区建筑物防 厂区户外装置防 输送管道的防 化工厂防静电设施布 第十三章通信工 设计概 设计原 通信系统方 行政管理系 生产调度系 火灾自动系 可燃气、毒气系 扩音呼叫/对讲系 无线对讲............................................................................头控制系 综合布线系 全厂电信网 第十四章土建工 设计概 设计依 项目特 厂区自然条 选址情 气候条 水文地 地形条 建筑工 设计原 设计标 设计方 结构工 设计原 设计标 设计方 安全疏 第十五章给排水工 设计概 编制依 设计原 设计范 给水系统设 总 生活用水系 工艺用水系 冷却用水系 消防用水系 其他用水系 排水系统设 生活污水排放系 生产污水排放系 冷却水排放系 雨水排放系 第十六章采暖通风与空气调 厂址所在地气候条 设计概 设计原 设计范 设计目 设计标 通风系 设计概 设计方 空气调节系 设计概 设计方 采暖系 设计概 设计方 第十七章维 设计说 设计概 TPM定 TPM特 设计原 维修体 维修途 维修的基本内 化工设备检 人员的要 人员工作职 第十八章消 设计概 设计依 工程概 主要 事故发生可能性及性分 18.5.1 燃烧的原 消防安全措 各物特 基础消防措 厂区消防布 生产过程的防火防 消防系 稳高压消防给水系 灭火系 干火系 其他灭火系 第十九章环境保 设计概 设计原 建设项目的环保状 园区大气环境质量现 园区水环境质量现 园区声环境质量现 环境治理措 废 废 废 三废处理岗位责任 噪声控 意外和容器................................................................人身安全预防措 厂区绿 第二十章劳动保护与安全卫 设计概 设计原 生产过程中职业危害因素分 自然条 总体布 生产过程的危害因 有害物质对的危 错误!未定义书签应急处理处置方 防火防爆安 安全卫生防护措 第二十一章工厂组织和劳动定 组织结 机构职 管理机 公司管理策 公司激励策 生产班 企业文化——七元 员工培 公司放假制 第二十二章概 工程概 设计依 项目总概 项目概

第一章2016年我国乙二醇的总生产能力能够达到950万吨/年，需求量将达到1300万吨，产不足需，仍需通过21万吨乙二醇项目以神华乌海能源西来峰焦化厂排放的的焦炉气尾气和氮氧化物及甲醇厂提供的甲醇作为原料，乙二醇21万吨/年，同时辅助生3万吨/3×96万吨/年将来自神华乌海能源公司西来峰甲醇厂的甲醇和错误!未找到源。在氧化酯化塔中亚硝酸甲酯，亚硝酸甲酯和总厂提供的工业级CO在高压羰化反应器设计依据和原（1）2015“东华科技-三井化学杯”第九届大学生化工设计竞赛设计任务书认真国家基本建设的有关政策、，合理安排建设周期注重环境保护，设计中选用清洁生产工艺，在生产过程中减少“三废”坚持体现“社会经济效益、环保效益和企业经济效益并重”项目规模及工21万吨年操作时数：8000小时（MN塔、脱水塔、甲醇回收塔。羰化单元的作用是进行CO和MN之间的催化偶联反器、换热冷却器、甲醇洗涤塔、甲醇精馏塔、DMO加氧单元的作用是将DMO第一步加氢得到乙醇酸甲酯乙醇酸甲酯经过再次EG原料厂的转化、精华工序制得合成气。随着常规能源煤、石油、天然气的开采项目建设意20137500万吨/年，20121097.82016生产能力能够达到950万吨/年，需求量将达到1300万吨，产不足需，仍需通过（为研究及项目开发热点。目前我国在合成气制乙二醇的工艺开发上走在世界前20万吨级的工业化生产装置。以煤为原料的工艺，主要2，因此开发和利用工业排放气的合成乙二醇技术将是一条资源合理利用，解决环境保护的创新型公益路线。辅助设计软件的应AspenPlus用AspenEnergyyzer进行热集成优化用AspenProcessEconomicyzer进行过程经济评价分析ASPENExchangeDesignandRating用CUP-TOWER用SW6-2011Auto-CAD用SmartPlant3D用SketchUp用Lumion设计依

第二章2.1采用名《化工企业总图设计规范SH/T3007—HG/T20673—HG/T20546—设计本章主要介绍厂内总平面布置、场内交通设计规范及特点厂址发区(西来峰工业园区)始建于2001年,位于乌海市海南区,是内20路、京藏高速公路、109仅40公里,交通条件便利;周边地区富集优质焦煤、石灰岩、石英砂等矿产资源,开采条件及综合配用优势明显;园区西临不足10公里,水资源充裕。开路铺装里程达50公里,铺设给排水72公里,尤其是2008年以来,园区加大基础设施建设力度,相继开工建设了道路改扩建和排水中水工程;其中道路改1.315313000万元,铺设排水14.9公里,中水22公里,供水21.7公里3000总平面布2.1厂区平面布置图规范及《石油化工企业设计防火规范 《化工企业安全卫生设计规定 《化工企业建设节约用地若干规定(1988年)《和火灾环境电力装置设计规范 《化工企业总图设计规范 GB50489-《化工工厂总图施工图设计文件编制深度规定》HG/T20561-《企业厂区总平面布置设计规范 《石油化工储运系统灌区设计规范 《化工装置设备布置设计工程规定 《厂矿道路设计规范 GBJ22-工厂总平面布置应该满足生产和要①厂区布置应符合生产工艺流程的合理要求，应使工厂各生产环节具有良②供水、供电、供热及其他公用工程设施，在注意其对和厂外管③厂区铁路、道路要径直短捷。不同货流之间，人流与货流之间都应该尽④当厂区较平坦方整时，一般采用矩形街区布置方式，以使布置紧凑，用工厂总平面布置应该满足安全和卫生要①火灾性较大以及散发大量烟尘或有害气体的生产车间装置和场所，②经常散发可燃气体的场所应远离各类明火源，并应布置在火源的下风侧③大量可燃液体或比空气重的可燃气体储罐和使用车间，一般不宜布液体灌区，应采取有效安全措施，如设置、导流墙或导流沟。④火灾、性较大的和散发有害气体的车间、装置或设备，应⑤空压站、空风车间及其吸风口等处理空气介质的设施，应布置在空气较⑥厂区消防道路布置一般宜使机动消防设备能从两个不同方向迅速到达危⑦⑧厂区应考虑合理的绿化，以减轻有害烟尘、有害气体和噪声的影响，改⑨环境洁净要求较高的的工厂总平面布置，洁净车间应布置在上风侧或平建设问题①分期建设时，总平面布置应使前后各期工程项目尽量分别集中，使前期②③考虑远期近期的关系应坚持“远近结合以近为主近期集中远期，④在预留发展用地时，总平面布置至少应有一个方向可供发展的可能，并工厂总平面布置必须节约用地的原工厂总平面布置应该考虑各种自然条件和周围环境的影①重视风向和风向频率对总平面布置的影响，布置建、构筑物位置时要注 区、湿陷性黄土区的工厂布置还应遵循有关规范的规定从全体，注意与城市规划的协调。工厂总平面布置应该为施工安装创造有利条 ２１.５万m2。行政生活区：包括行政办公楼、、休息室、运动场、停车场整个厂区有３1个物料流入大门，一个物料流出大门和一个辅助辅助生产行政生活2.2总平面布置交通及对外联络便利。行政大楼前面有花坛，喷水池，东面有和休息室、值班室员工生活区还配备运动场供员工们休闲行政生活区四周被树木、2.3行政生活区布置①②草酸酯合成车间主要是ｃｏ③加氢制乙二醇车间主要是草酸酯和Ｈ２④2.4生产区布置①②③公用工程站、消防水池、污水处理站、紧急事故池都靠近厂区边缘，有④综合楼(控制分析化验)、行政办公楼、操作检修场地均合理布置，有利⑤区包括：仓库和化学药品仓库，区旁边是装卸区。Ｈ２气柜、Ｑ２气柜、ＣＯ气柜图 罐区布置图 气柜区布置2.1化工厂总平面布置设计的各项技术编指标名单数1厂区总面2构筑物占地面3绿化面4道路占地面5建筑系6绿化系7利用系仓储设备的设计依据的规范是《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008（1）区，包括：仓库和化学药品仓库，区旁边是装卸区8000m³，所以中间添加防火堤和隔堤，防火堤1.4GB50160-2008执行。货物停车场的布置应该靠近货流出或者仓储区布置，减少空车程设计规范要求厂区的出不少于2个，人流和货流出应该分开布置；消 均设置门5（构筑物自最外边轴线算起。本设计中建构筑物与围墙的最小间距为5米，符合确定全厂建构筑物的设计标高，与厂外线路相互衔接0.5%，以利于场地的排水。输和敷设条件较差，需设护坡或挡土墙，适用于在山区、丘陵地带的布置场内设厂内设计要本厂设12米，作为主要的物流，度为12m，其中2米为人行道，10米为车道，支干道宽度为6，其中2米为人行第三章料供应和产品销原料、辅助材料的供HAT-100催化剂、RIC-200型催化剂、环丁砜萃取剂、PDEB脱附剂等。3.1原料和产物的用量和规类名纯度沸点本项目的主要原料合成气主要来源于神华乌海能源西来峰焦化厂的转化精华焦炉气装置甲醇来源于神源西来峰甲醇厂，304产品3.2产品产量一序产品名单数备1乙二万吨/2万吨/33万吨/2理质量保品牌提价格优多层网，。。上日益深化的商业化过程中作为企业组织的标识作用日显突出，虽然目前还不能从中获取商业利润，但越来越多企业纷纷上网的商业作用和识有限的推广是一种按效果，。。第四章产工艺与流程模项目93.0%。20137500万吨/年，20121097.8能力能够达到950万吨/年，需求量将达到1300万吨，产不足需，仍需通过进口（C的合成乙二醇合成工艺，以其原料来源广泛低廉、技术经济系高等优点，已经成为20煤转化成合成气，而我国炼钢、冶金、化工企业的工业排放尾气中富含CO和，因此开发和利用工业排放气的合成乙二醇技术将是一条资源合理利用，解决环境保护的创新型公益路线。生产工艺选乙二醇生产技术主要氛围路线、生物质资源路线、煤化路线石油路线工EO)EG)EC)EO)①直接水合国内外大型乙二醇生产均采用直接水合法工艺。C2H2O+H2O→、HOCH2CH2OH1∶20～22)，在列管150～2000.8～1.0MPaEO100%EG88%～91%。目前国内外工业化生产乙，②催化水合、从事环氧乙烷催化水合法具有代表性的有荷兰壳牌公司UCC公司和DowAl2O31401.0MPa，5∶1EO80%，EG70%;KI/K3PMO1·7H2O100～1500.8～2.1MPa4～8)、1下EO转化率为95%～99.9%，EG选择性96%。石油化工研发的固体酸非均相催化剂，在反应温度150℃，反应压力1.5MPa，水比8∶1下EO转化率为100%，EG选择性90%。催化水合法优点比较明显，但也存在不少 ③碳酸乙烯酯DMC)醇(EG)联产法。碳酸乙烯酯水C2H4O+ →C3H4O3C3H4O3+ →HOCH2CH2OH+碳酸二甲酯DMC)和乙二醇EG)联产C2H4O+CO2C3H4O3+2CH3OH→HOCH2CH2OH+(乙烯氧化制环氧乙烷的选择性较低，理论选择性为85.7%，而且不可避免70%左右。乙烯是以石油为原料生产的，目前原油由于国家粮食政策的保护目前仅有长春金宝特生物化工开发一家煤化路乙烯又是塑料及许多重要产品的基本原料。从今后我国石油资源日趋减少对，合成气合成乙二醇进行了大量研究，近十年来了许多有关的专利和论乙烯合成法、CO合成气一步合成法、合成气氧化偶联法(草酸酯合成法)。①C1－乙烯合成C1－乙烯合成法是以碳一化学合成法合成乙烯，然后沿用传统的乙烯氧料，采用催化剂偶联或等离子体技术一步合成乙烯;二步法是天然气经过合成气合成乙烯;三步法的路线有:天然气经合成气生成甲醇然后制得乙烯;天然气经合成气生成二甲醚制乙烯;天然气经合成气生成乙醇再反应生成乙烯。②CO合成气一步合成合成气一步合成乙二醇是DoPont公司最先是原子利用率最高2CO+3H26.60104J/molDoPon公司早期的钴催化剂，即使在高温、高压的反应条件下，EG来UCC公司开发了铹催化剂由合成气制乙二醇，但反应条件依然苛刻，同2080③合成气氧化偶联法(草酸酯合成法公司1966提出，1978年宇部兴产对该技术进行了改进。其工艺路线分两CO偶联反应:2CO+2ＲONO→(COOＲ)2+再生反应:2NO+2ＲOH+1/2O→22ＲONO+总反应为:2CO+2ＲOH+1/2O→2(COOＲ)2+加氢反应:(COOＲ)2+4H2→cat.(CH2OH)2+好的一种工艺路线。1966年，UOP公司的Fenton公布了CO、醇在CuCLCOPd/CARCO化学公司和宇部兴产公司最初采用采用活性炭作载体的Pd6000宇部兴产公司成功地开发了液相法一氧化碳氧化偶联制草酸的工艺，1978600090~100℃80~10atmCO生成草酸二丁酯。此工艺催化剂体系单一，回收、循环容易，催化剂活性高、选择性好，产品纯度高，生产过程连续化，污染少。但是，该法需在高压下进行，对设备要求较高。1977年宇部兴产常压气相合成草酸酯技术以Pd/AL2O3为催化100℃98%。甲醇和尾气中的氧化氮在高温下用氧气氧化，合成亚硝酸甲酯，循环使用。2080开始了C0催化合成草酸酯及其衍生物产品草酸、乙二醇的研究。中国福C0，在常压、150℃下催95%~100%，80%~90%。2005年中国福建物构所与江苏丹化合作建成了300吨/年合成气20071开发的煤制乙二醇技术在催化剂和工艺等方面有所突破,建成的千吨级中型示44个工序构成;二是所用催化剂为铜硅催化剂,不含铬,活性高,预期长;三是采用纯氮氧化物作为酯化工序的开车和补CO2000μg／g10μg／g工艺技术的研究，先后参与了模试装置、30015～750%；二是大型化装置各反应催化剂装填系数大于60%，易调整流场分布，有效避免了多应器并联使用时30%以上，降低系统压缩功耗幅度降低运行费用，提高投资收益。采用新型羰化、加氢催化剂比原来选择性提高1～2%，使用大于二年，吨耗催化剂费用小于150元；四是运行40204025%左右。降15%以上。其大型化技术具备先进性、经济性和长效稳定性。工艺方案选本项目选择煤化路线中的合成气氧化偶联法(草酸酯合成法)：以合成气装NOO2羰化单元：该单元采用气相法高压羰化工艺，将羰化反应压力从原0.3~0.5MPa1.8~2.0MPa，CO4~62～2.5耦合回收单元：酯化反应的废酸和羰化反应的驰放气经耦合回收处理循环效果显著。（EG工艺的反应原NO，CO，O2，H2NO与3步反应。①亚硝酸甲酯生2NO+2CH3OH+0． →2CH3ONO+②CO与亚硝酸酯羰化氧化偶联制草酸2CO+2CH3ONO→(COOCH3)2+CONO，其中NO可以循环使用。③草酸酯加3DMO+2H2→MG+CH3OHMG+2H2→EG+CH3OH总反应为2CO+4H2+0.5O2→(CH2OH)2+CO，O2H2来合成乙二醇CO和H2源于合成气的分离、提纯，以分工艺路线介3.（MNCOMN塔、DMO收，包括硝酸浓缩塔、NO回收塔、MN回收塔和变压吸附附罐。加氧单元：将DMO第一步加氢得到乙醇酸甲酯，乙醇酸甲酯经过再次加氢精制单元：将粗产品精制获得聚酯级EG和冷冻级EG产品，由闪蒸罐、脱C0201（N252.94wt％,N014.01wt％）NOT0204（CH4O92.66wt％，MN4.44wt％、来自甲醇精馏塔T0101回收的甲醇和亚硝酸甲酯混合物(CH4O76.24wt％、来自MN回收塔T0203塔釜的含亚硝酸甲酯的醇溶液以75wt％则进入分子筛干燥器D010160ppm来自酯化单元分子筛干燥器D0101的干燥气、来自变压吸附罐V0202的气体、与总厂提供的来自CO气柜的工业级CO(99v％)与作为惰性气源的氮气混合羰化产物然后进低压蒸汽加热器F0101与进料换热后进入换热器冷却器E0103，DMO74.39wt％、CH4O13.77wt％、DMC4.6%wt％)T010152.94wt％、CO26.35%wt％、NO14wt％）T0201，通过纯甲醇DMCDMOT0201组分(N252.94wt％,CO26.36wt％N014.01%C0201R0101，将羰化反应生成的氮氧化物进行循环利用；少部分不凝气作为驰放气进入NO回收塔T0202T0201CH4O85.2wt％、DMC10.54wt％、MN2.56wt％)T0101T0101（CH4O76.24wt％）R0101DMCDMODMOT0102DMOT0102DMC（DMC96.2wt%）作为副产品进行收集；塔釜重组分（DMC99.9wt％、DMC0.1wt％）全部作为加氢工段的原料。 T0101DMO硝酸浓缩塔T0205对来自酯化单元甲醇回收塔T0204塔釜的含酸废水(HNOSBR38%wt％NOT0202NOT0202T0205（HN0338%wt％）和来自羰甲醇罐的甲醇逆流接触发生酯化再生反应。NOT0202COCO2MN2CH4O)MNNOT0202CH4OT0204(CH4O54.77%wt％)进行NOMNT0203NOT0202T0204CO2、N2)V0202，塔釜中的物料(含甲醇、MN)则进入酯R0101MN回收塔的塔顶气相经变压吸附罐变压吸附，N2、CO)D0101R0102，并将0.95v％气体(主要为CO2)排放至界区行处理。来自界区外的工业级H2H299.9v％2/31/3，来自羰化单元的草酸二甲酯R0304，经Cu-Zn/SiO2催化剂催化加氢后生成的第一反应流出物(MG39.66wt%、CH4O2213wt%、H2wt%35.17)，该物流以乙醇酸甲酯为主要产物的反应物流，同时包R0304，Cu-Co/SiO2催化剂催化加氢后生成的第二反应流出物（EG22.22wt%、CH4O32.75wt%、H242.05wt%）是以乙二醇为主要产物的反应物流。V0301甲酯共同进入第二乙醇酸酯合成反应器R0301进行反应，生成第三反应流出物(EG22.21wt%、CH4O32.75wt%、H241.97wt%)和第四股氢气再进入第二乙二醇 CH4O48.89wt%)，气相为未反应掉的氢气，和补充的新鲜氢V040197.4wt%H21.37wt%,)（CH4O48.19wt%EG46.57wt%）进入进入脱醇塔，塔顶组分（CH4O99.08wt%）主要是回收甲醇进入甲醇储罐最90.57%，甲醇质量分数0.1%以下。脱醇塔液相组分然后进入乙二醇精馏塔，经过精馏后塔釜采99.981%0.02%左右，乙二醇满足聚酯级产催化剂选CO三代草酸酯合成催化剂20.15%wt，第三代催化剂由戊正公司研发是国内公的性价比最好的催化剂其高选择性及转化率为装置长期稳定运行和低能耗、物耗提供技术保障，并可以实现大幅度降低运行费用，提高投资收益。在第三代煤制乙二醇催化剂研发(DMO)98%，93%，DMO780g/kg·h。羰化工艺催化剂的选故CO高压羰化偶联制草酸二甲酯工艺选用戊正公司的第三代催化剂，其市三代草酸酯合成催化剂高活性、高选择性、高稳定性的Cu/SiO2催化剂原粉的工业规模；第二代条形加氢催化剂（工业使用催化剂，经过4700小时评价，催化剂1.5上述催化剂均以实现工程放大及生产，拥有百吨级催化剂生产线1条催化加氢工艺催化剂的选乙二醇工艺选金属催化剂Cu-Zn/SiO和Cu-Zn/SiO2，其中两个乙醇酸酯Cu-Zn/SiO2催化剂，两个两个乙二醇合成反应器装填Cu-Co/SiO2所选催化剂的配置方法如下Cu-Zn/SiO2剂的配Cu-Zn/SiO2Cu20％，Zn5％。Cu以(Cu+CuO+Cu2O)形式存在于催化剂中，Zn以(Zn+ZnO)形式存在于催化剂中。催化剂方法如下：首先称取比表面积215m2/g的氧化硅载体200g，称2412120C24小时，然后在400℃6小时后制得催化剂前驱体。在使用前，采用纯氢还原，体积空速2000/h，2℃/min3508小时后制得活性催Cu-Co/SiO2剂的配Cu-Co/SiO2Cu30％，Co1％Cu(Cu+CuO+Cu2O)CoCo2O3催化剂方法如下：首先称取比表面积215m2/g的氧化硅载体145g，称取一16小时120℃24450℃4.5小时后制得催化剂前驱2000/h，2C/min升到450℃，6小时后制得活性催化剂。Aspen工艺流程模拟与优DMODMO其他常规塔的优化过程与这类似。先跟据DSTWU简捷精馏模型的模拟结果，0.61.取板效率0.6，分别算出实际塔板数。简捷法计算得出最小回流比 分离出塔底组分，DMO99.9%，DMC99%的纯从以上曲线知，取理论塔板数为12则实际塔板数12/0.6=20NQ曲线AspenPlus中SensitivityDMO精馏塔进料板位置进51.7DMO得出水力学参数，交由CUP-TOWER第五章料衡算及能量衡物料副产品的产率，确定原材料消耗系统中的积累=输入-输出+生成-消耗输入=输出-生成+消耗输入=输5.1能量持一定反应温度所需的移出的热传递速率，为反应器的设计及根据能量守恒定律，任何均相体系在t时间内的能量平衡关系，表述如下Q入Q出Q 式 Q入：输入设备热量的总和Q损：损失热量的总和。QWHout- ∑Hout：离开设备的各物料焓之和∑Hin：进入设备的各物料焓之和5.1(KMOL/HR进出第六章热网络设概在大型过程系统中，存在大量需要换热的流股，一些物流需要被加热，一些物流需要被被冷却。大型过程系统可以提供的外部公用工程种类繁多，如不同压力等级的蒸汽，不同温度的冷冻剂、冷却水等。为提高能量利用率，节约资源与能源，就要优先考虑系统中各流股之间的换热、各流股与不同公用工程使系统中所有需要加热和冷却的物流都达到工艺流程所规定的出口温度，使得基于热集成网络运行费用与换热设备投资费用的系统总费用最小。Aspen能量分析器软件采用过程系统最优化的方法进行过程热集成的设因此，夹点技术不仅可以用于热回收换热网络的优化集成，而且可用于合理设置热机和热泵、确定公用工程的等级和用量，去除瓶颈分离设备的集成，减少生产用水消耗，减少废气污染排放等。换热网络的集采用冷却水。创建apsenHIprojectaspen导入数据inletouletSP37-2_To_G37-HEAT-ME_Feed_To_COLD-G40-2_To_G40-ToReboiler@37_TO_G42-ToCondenser@50_TO_G57-ToToReboiler@34_TO_G40-ToToCondenser@37_TO_G42-ToToReboiler@25_TO_G32-ToCondenser@52_TO_G58-ToCondenser@32_TO_G38-ToToReboiler@36_TO_G43-To0ToToCondenser@31_TO_G37-Toinletoulet做出温焓图,130输入经济数据,参考往年优秀作品的经济数据，每年操作时间为8000利用软件的推荐换热网络功能，对比几个推荐方案的成本,换热面积，采用Cost%Cost%Cost%Cost%7.75E-7.75E-7.75E-2.63E-numberofnumberofstotal负荷E-E-E-E-1E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-3E-3E-2E-E-E-E-E-3E-E-2E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-1E-E-E-E-E-E-E-第七章备选型及设设计标准与依名（合订本JB/T4730.1～6-SH/T3030-GB151-换热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、医药、动力、冶金、交通、制冷、轻工等部门。随着工业的迅速发展，能源消耗量不断增加，能源紧张已成为一个世界性问题。为缓和能源紧张的状况，世界各国竞相采取节能措施，大力发展节能技术，已成为当前工业生产和人民生活一是在生产工艺流程中使用着大量的换热器，提高这些换热器效率，显然可以减少能源的消耗；另一方面，用换热器来回收工业余热，可以显著地提高设备的热效率。(1)它是化工生产中采用最多的一种，温度不同的两种流体隔着液体流过的器（管壁这种类型换热器使用十分广泛，型式多样，适用于化工生产的几乎各种条件各种场合。7.1间壁式换热器的分类与分名特相费耗用金/120℃。120U形不易更换和不易机械。150，，1.2MPa150℃。150℃，使用压力不大1.5MPa。使用面积不宜大于20m25受热时间短方便效率高5高导热性和导温性，热流密度（2）1块管板和壳体是连在一起的。特点是结构简单、制造成本低，但由于壳程不易或检修，壳程必须走洁净且不易结垢的流体。当两流体温差较大时，可采（一般要70℃和壳程压（的场合。冷却水的出口温度不宜高于50℃，以免结垢严重，对于华东地区，冷却水进口温度可按33℃计，冷却水两端温度差不应低于5℃，故冷却水出3843℃。高温端的温差不应小于20℃，低温端的温差不应小于5℃。当在两工艺物20℃。在冷却或者冷凝工艺物流时冷却剂的温度应高于工艺物流中易结冻5℃。5℃。增加工艺物流流速，可增加传热系数，使换热器结构紧凑，但增加流速将因此通常有一个允许的压力降范围，最大允许的压力降范围一般限制如下表。7.2允许的压力降范工艺物流的压力允许压力降9.8104~16.73.9103~换热管内径为了使传热效果好些通常选用错误!未找到源19mm的，用外径错误!未找到源。25mm或错误!未找到源。38mm的管1.25～1.51～6。45度，可获得两者折中的效果。一般来说，固定45度40～50%的裕量；对于工艺物流与公用工程20～35%的裕量。7.3折流板间公称直径管折流板间—4500~—600~1500~—900~<——7500,1400~——7500,—17007500,———7.3.3.2根据热集成得出的换热网络结果在aspen上用HeatX模块进行模拟coldin到hotinhotout温度做设计规定，调节hotin流量，使得coldout180运行结束后查看结果，看温度是否达到要择再沸器EDRSI0.0002单位m2hC/kal0导出设计图的数据为*.dxfJB/T4715-922，换热管规格为Ø25×2n=605根，中间排管数277.2.3.3设计示例——苯产品冷却器7.5操作条操作条参热物流（液体质量流量进口温度出口温度进口压力300W/(m2·℃)12.1m224010kWSS0.17m2·K/kW0.2m2·K/kW。由所需换热面积查固定管板式换热器（JB/T4715-1992）系列，初选换热器型号：BEM325-0.35/0.35-12.7-3/25-2Ι，即封头管箱形式为BEM3253m25mm2.5mm9.5m212.7m2新建EDR文件，将AspenPlus软件的相关计算数据及几何尺寸导入，核对5个警告，根据警告调整相应的几何结构，将折正方形，重新运行，只剩1个警告，提示按的ETMA标准，管板上应布置358根管，与我国标准不同，可以忽略。由EDR软件计算结果可知，管程压降2.6kPa，壳程压降2.8kPa，裕量20.8%，说明EDR校核通过。泵泵属于通用机械，在国民经济中用来输送液体的泵种类繁多，用途很广，利工程、农田灌溉、化工、石油、采矿、造船、城市给排水和环境工程等。另外，泵在火箭供给等高科技领域也得到应用。为了满足各种工作的不同需要，就要求有不同形式的泵。应当着重，化工生产用泵不仅数高温等，对泵有一些特殊的要求，这些泵往往比一般的水泵复杂一些。在各种泵中，尤以离心泵应用最为广泛，因为它的流量、扬程及性能范围均较大，并具有结构简单、体积小、重量轻、操作平稳、维修方便等优点。1 范围2 3 45 高 路调速和行 没 部分型号 6HQ 、如磁力驱动泵、隔膜泵、泵；对输送腐蚀性介质的泵，要求对流部件AFB不锈钢耐腐蚀泵，CQF工程塑料磁力驱动泵；、泵的设计一般至少为10年。特选用要特选用要较大或含固体颗粒；泵温度一般为常温，但某些中间给料泵的100100% 高，一般为30~60℃；工作可靠性要求50%~100%量较大泵温度较高一般大于液体一般处于气液两相态，NPSHa50%~ 的备用率100%；对连续操作50%~50%~100%1.1～1.5倍作为最大流量。在本设计中取正常1.1倍作为最大流量。例：氧化酯化塔进料泵通过使用智能选泵系统软件，对泵进行了设计和选型。以设计氧化酯化塔4.63L/s28.4m。选泵结果如下图：图图图7-设备位设备名流量 扬程氧化酯化塔进料 转速总效率 轴功率型 使用台备用台备用率11压缩压缩机是用来压缩气体借以提高气体压力的机械，也称为“压气机”或“气泵”.Ma.Ma时称为“容积式”和“动力式”的种类和形式很多，不同压缩机的结构和特点差别巨大，因而其适用的场合、性能、造价、尺寸重量等指标也相差甚远。等级应符合性环境的区域等级。本厂一共有压缩机两台，分别是氢气循环压缩机、碳化循环氢压缩机。下C1的进口气..MaMa,出口气.m3mi/.=.，根据排气压力，排气流量及介质，本项目采用型号SS-3,8kg×0×5mm塔设的较大比例；它所耗用的钢材重量在各类工艺设备中也属较多。因此，塔设备25.93%。塔设备所耗用的钢材料重量在各类工艺设备中所占的比例也较多，例如在年产250万吨常压减压炼油装置中耗用的钢材重量占62.4%60～12048.9%。因此，塔设备的设计和塔型项压空塔气液-气安装、检材造低板式1如下：1几种主要塔板的性能比塔盘类优缺适用场筛22几种主要塔板性能的量化比塔盘类塔板效处理能操作弹压结成511筛393由上面两个表可知，浮阀塔兼有泡罩塔和筛板塔的优点，现在已成为国内应用广泛的精馏塔塔型之一，并且在石油、化学工业中使用最为普遍。因此本F1型和-4F1型浮阀的结果简单、制造方便、节省材料、性能良好，广泛应用在化工及炼油生产中，现已列入部颁标准（J-）内，F1型浮阀又分轻阀和重阀两种，但一般情况下都采用重阀，只有处理量大且要求压强降很低的系统中，才用轻阀。20%~40%，与筛板塔近似。7～9。10%左右。有复杂的物，所以塔板上的气流分布较均匀，气液流过浮阀塔板时所遇到80%120%～130%。因为结焦或黏度大的流体会妨碍浮阀升降的灵活性。但对于黏度稍大或有一般聚合现象的系统，浮阀塔尚能正常操作。填料气液传质设备；液体在填料表面呈膜状自上而动；气体呈连续相自下而上料公称直径比值D/d。用率，气体阻力小，液体分布均匀。与拉西环相比，其通量可增加50%左右。弧鞍填料。弧鞍填料属鞍形填料的一种，其形状如同马鞍，一般采用瓷质材料制成。弧鞍填料的特点是表面全部敞开，不分内外，液体在表面来那个侧工业生产应用不多。矩鞍填料。将弧鞍填料两端的弧形面改成矩形面，且两面大小不等，即成下列情况优先选用填料塔结合本项目实际情况，甲醇洗涤塔、NO回收塔、MN回收塔、硝酸浓缩塔NO回收塔、MN回收塔、硝酸下列情况优先选用板式塔都比泡罩塔优越，结合本项目实际情况，甲醇精馏塔、DMO精馏塔、脱醇塔、——设计 HGT21628- 塔板的选物性参提取Aspenplus403浮阀塔塔板气相流量液相流量气相密kg/液相密度kg/L混合液表面张力气相体积流量

132273.73911.236m3/3600

0.052m3/温度112345678900计AT为塔板截面积，A为气体流通截面积，Af

1A' 0.6-0.85u(0.6

LL 4塔板间距和塔径的关取板间距HT0.6m，板上液层高度HL0.06m，则液滴沉降高度为HTHL0.54m图4液相表面张力0.02Nm时的气体负荷因子C20的液相表面张力为0.01648Nm

s，由于所处0 0.016480C

0.102

20 LLuf

u'1.0332m/s

u0.6~0.8)uf取u0.6ufL0.052m3/

A,

11.236由于

4m0.65

0.07，D

0.125A,A2AT1-0.072则可求得塔径为D D=3.8mTT

A(10.125)D2TT

u

11.2360.955m/u0.9550.621，在0.6-0.85之间，则塔径计算正确u 塔径流体流量-

0.07，D

0.125

Af0.07AT

Wd0.125D出，一般要求3～5s，而对于高压下操作的塔以及易起泡的物系，停3600AfHTAfHT10.217S 由于停留时间5s）堰长

LW0.65D

hwhLhow大于6mmhow也不宜过大，否则会增大塔板压降及雾沫夹带量。一般设计时，how不超过60~70mm，超过此时时可改溢流形

)w 2)w

19.54m液体收缩系数计算

LS3whow1000Elw

出口堰高hwhLhow0.060.0515ho

3600lu

lu取降液管底隙处液体流速u0

W Wh ho1.17

；Af计；边缘区：在塔壁边缘留出一定宽度的环形区域供固定塔板用安定区和出口安定区，通常宽度相；于此处考虑，有经验可知：塔径D>900mm，采用分块组装式；边缘宽度取WC=0.06m；安定区宽度取WS=0.08m；根据之前计算可知，降液管宽度为Wd=0.475m。浮阀选用F139mm。u0

11.06m/

N d

N=851

4 筛孔按正三角形排列，取筛孔直径

=3.9mm，

则孔中心距；5-32开孔面积与开孔区面得开孔率A0Aa取外堰前的安定区 边缘区的宽度则xDWW3.8/2 rDW3.8/2- x 开孔区面积A00.1Aa5-34筛孔数求取Nd0)210200.039)210.74 10%-13%浮阀塔精馏段塔板工艺设计计算结D-HT-适宜气速u/m-溢流堰长lw-溢流堰出口高hW-板上液层高度HL-降液管底隙高度h0-浮阀数/阀孔气速um0--开空 利用CUP-TOWER进行塔器水力条件校CUP-TOWER软件是一款可靠、易用、通用的塔设备水力学综合计算软件，本设计应用CUP-TOWER将ASPEN输出的物流中气液负荷比较大的40号塔板物流数据导入CUP-TOWER软件，选择浮阀校核项，在塔板结构参数中填入之前设计计算并经3.8。以及板间距和开孔率；在溢流区尺寸设计中由降液管尺寸键填入前述设计的降液管信息，如图5所示：图5：_（1乌728394版#51#—6圆形浮1702密 8 3体积流 9 4粘 5表面张 6体系因 1塔 6 2板间 3塔截面 8 4 9 平5开孔 1 2堰径 3 4弯折距 5 6 7 8堰 9 顶部堰 底部堰 1m526374812534556758相对kg液/100kg---9 流动参 mmm---m液m液m液kg液/kg msm液/s123-%4-5565X B

A

Y单流程塔 双流程塔盘双流程塔

（10）CUP-TOWER在塔盘工结构计算的运CUP-TOWER可以用于塔盘的计算，而且可设计不同类型的塔盘，在掌以上完成Aspen以得到以下结论：CUP-TOWER计算结果和详细设计计算结果都能够满足工艺要CUP-TOWER调整起来比较方便，通过反复调整可获得较CUP-TOWER软件进行塔器塔径的 实际塔板数N41HD：塔顶空间高度的作用时安装塔板和开人孔的需要，也使气体中的液体自由沉降，减少塔顶出口气中的液滴夹带，空间高度一般取1.0~1.5mHD=1.5m。③HTHT=0.6m

HTHT=0.6mH HF：进料段高度取决于进料口结构形式和物料状态，HFHTHF=1000mm。 塔底空间高度HB：塔底空间高度具有槽的作用，塔底釜液最好能10~15min2~5minAspen数据塔底料液出口体积流量V=56.564m3hH V 0.785D

HHD(N2S)HTSHTHFHB26.3m H` 封头选取标准椭圆形封头，根据JB/T4746-2002h=50mm，H=950mm 取塔顶蒸汽流速uv18ms，提取AspenV=40443.1863m³/hdl

V0.785V0.785uv圆整后选取管子规格为u

0.785d2

取进料管液体流速为uv ，进料口位置在4号板，液相体积流量径圆整后管径Φ200×3mmu

，液相体积流量 则圆整后取管子规格SW6是以GB150GB151GB12337JB4710及JB4731等一系列与压力容器、化工过程设备设计计算有关 、行业标准为计算模型的设计计算软件SW6-20111.2MP2006SW6塔器模块输入7-塔校核计算单位计算条件塔型容器分段数（不包括裙座1压力试验类 上封头下封头名义厚度腐蚀裕量22设计压力设计温度长度1纵向焊接接试验压力(立) (卧压力120塔设备塔设备核计算单位计算条件塔型容器分段数（1压力试验类 上封头下封头名义厚度腐蚀裕量22长度1(卧120内件及偏心载荷介质密度0塔釜液面离焊接接头的高0塔板分段数12345塔板型式塔板层数每层塔板上积液厚度最高一层塔板高 最低一层塔板高 填料分段数12345填料顶部高 填料底部高 填料密 集中载荷数12345集中载 集中载荷高 集中载荷中心至容器中心线距离塔器附件及基础塔器附件质量计算基本风压系数基础高度塔器保温层厚度0保温层密度0裙座防火层厚度防火层密度管线保温层厚度0最大管线外径0笼式扶梯与最大管线的相对位置场地土类型场地土粗糙度类B地震设防烈度8度设计地震分组阻尼比塔器上平台总个数0平台宽度0塔器上最高平台高0塔器上最低平台高度0裙座结构形式裙座底部截面内径裙座与壳体连接形裙座高度裙座材料名称Q235-裙座设计温度℃裙座腐蚀裕 2裙座名义厚度裙座材料许用应 度裙座上同一高度处较大孔个数8裙座较大孔中心高裙座上较大孔引 裙座上较大孔引出管厚度 地脚螺栓及地脚螺栓座地脚螺栓材料名 地脚螺栓材料许 应力地脚螺栓个数地脚螺栓公称直径全部筋板块数相邻筋板最大外侧间距筋板内侧间 筋板厚度筋板宽度盖板类型盖板上地脚螺栓孔直径盖板厚度盖板宽度0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n垂直地震力FmhF00/mhi1,2,..,n ii kk应力计算 (mIIgFII)/D i 4MII/ i (mIIgFII)/D i31PTDi/ mIIg/D i 4(0.3MIIM)/ iBA112323许用值A223123许用值A312许用值A42许用值(pT9.81Hw)(Diei)/许用值校核结果注1ij中iji=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重力及垂直地震力引起的轴向应力（压i=3液压试验工 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:液压试验时轴向最大组合拉应 A4:液压试验时轴向最大组合压应:试验压力引起的周向应力注3 n垂直地震力FmhF00/mhi1,2,..,n ii kk应力计算 (mIIgFII)/D i 4MII/ i (mIIgFII)/D i31PTDi/ mIIg/D i 4(0.3MIIM)/ iB计算结果地脚螺栓及地脚螺栓座 D4基础环板抗弯断面模数Zb ib对接接头核(D2D2基础环板面积Ab 4基础环板计算力矩max(MC b2,MC l2 x y基础环板需要厚度基础环板厚度厚度校核结果合混凝土地基上最大压应力 M00/Z(mgF00)/ b 0.3M00M)/Zmg/ 地脚螺栓受风载时最大拉应力MwMemmin 地脚螺栓受地震载荷时最大拉应力M000.25M00MmgF 0 地脚螺栓需要的螺纹小径d 地脚螺栓实际的螺纹小径地脚螺栓校核结果合筋板压应力 nl1G筋板许用应力筋板校核结果合3Fl盖板最大应力 1 4(l'd)2(l'd) 盖板许用应力盖板校核结果合裙座与壳体的焊接接头校核焊接接头截面上的塔器操作质量焊接接头截面上的最大弯矩对接接头横截面对接接头抗弯断面模数D2/it对接焊接接头在操作工况下最大拉应力4MJ mJJgFJ max Dit it对接焊接接头拉应力许可值对接接头拉应力校核结果合搭接接头校核搭接接头横截面Aw搭接接头抗剪断面模数Z0.55D2 ot搭接焊接接头在操作工况下最大剪应力MJ mJJgFJmax Zw 搭接焊接接头在操作工况下的剪应力许可值搭接焊接接头在试验工况下最大剪应力0.3MJJMmJJ Zw 搭接焊接接头在试验工况下的剪应力许可值搭接接头拉应力校核结果主要尺寸设计及总体参数计算结果裙座设计名义厚度容器总容积直立容器总高壳体和裙座质量附件质量内件质量保温层质量平台及扶梯质量操作时物料质量液压试验时液体质量吊装时空塔质量直立容器的操作质量m0m01m02m03m04m05ma直立容器的最小质量直立容器的最大质量mmaxm01m02m03m04mamw空塔重心至基础环板底截面距离直立容器自振周期s第二振型自振周期s第三振型自振周期s风载对直立容器总的横推力N地震载荷对直立容器总的横推力N操作工况下容器顶部最大挠度容器许用外压GB150.3-内径 PT1.25Pc[]0.6000力T0.90s=T=pT.(KDi0.5e)=TK=1 D2=2i6 2h i h=2[]t0.5Pc=eh=nh-C1-C2=min=nh=压力计2[]t[Pw]=KDi0.5e=GB150.3-内径 板材 =2[]tPc=e=n-C1-C2=n=PT=1.25P[]= [T0.90s=T=pT.(Die)=T2e[]t[Pw]=(Die)=t =etGB150.3-内