附录四选型与典型设备设计

--过程设备的基本要 .-1-过程设备设计与选型的主要内容...................................................-1------板式塔的具体选择.................................................................6填料塔的具体选择.................................................................9--塔主要结构尺寸的确定.................................................................12反应精馏塔的设计.........................................................................13----------溢流装 .-50---------塔设备选型一览表.........................................................................17反应器选型原则.............................................................................19----偶联反应器设计-----机械强度的计算和校核.................................................................25-----气体分布板设计.............................................................................26--分布板的压 .-26-------壳程换热.........................................................................................28--------封头的设计.....................................................................................30支座的设计.....................................................................................30偶联反应器计算结果强度设计.....................................................31-加氢反应特点-----气液分离器类 .-43V101...............................................................................43V201...............................................................................46气液分离器设计结果一览表.........................................................50换热器选型设计依据.....................................................................51换热器类型简介.............................................................................51换热器选型原则.............................................................................56换热器选型.....................................................................................59---换热器设计软件.............................................................................66换热器结构设计.............................................................................66---K及传热面积.................................................-67--换热器选型结果.............................................................................73----概 .-98--各类泵的性能参数.........................................................................99------------立式平底筒形储罐的选型方法........................................-144球形储罐的选型方法........................................................145--乙苯储 .-146----草酸二甲酯精馏塔（T102）回流罐...............................148亚硝酸甲酯提馏塔（T103）回流罐...............................148第一甲醇回收塔（T104）回流罐...................................149第二甲醇回收塔（T201）回流罐...................................149脱轻组分塔（T202）回流罐...........................................149脱轻组分塔（T202）回流罐...........................................149MG、DMO（T203）回流罐150乙二醇、乙苯共沸精馏塔（T301）回流罐...................150乙苯回收塔（T302）回流罐...........................................150--

设备选型与典型设备过程设备的基本要过程设备设计的作产品或手册中查到其规格及型号，可直接从设备生产厂家；另一类是非过程设备设计与选型的主要确定设备的材质。根据工艺操作条件（温度、压力、介质的性质）些设备包括换热器系列、容器系列、搪玻璃设备系列以及圆泡罩、F1型浮阀和设计规HG/T20583-20581-SH3030-塔设备设计目塔设备选型基本原塔类型的选表2.1填料塔和板式塔的项填料塔板式塔较性，同时操作维修也较为方便，但T0203DMO、DMC收塔，压降不大，而2.2塔设备初选结板式塔的具体选（即最大负荷与最小负荷之比效率较高，比泡罩塔效率可高出15%左右。对于普通分馏塔来说，长期以来最常用的塔盘是F1型浮阀塔盘。其基ADV高性能浮阀塔盘，正是在F1型浮阀塔板的基础上，吸取其有利因素，图ADV流区，使液流分布均匀，从而提高效率（见图4.2、图4.3。图4.2ADV微分浮阀和传统浮阀鼓泡状图4.3塔盘上液体的流动塔板的操作弹性由5提高至10；氧解吸塔板效率较F1增加5～15%。因此，所有板式塔的塔盘选用ADV浮阀塔盘，而设计时仍采用F-填料塔的具体选表2.3常用填料的分类与填料类型填料名称散装填料规整填料Glitsch古德洛形斜交错排列。它与相应的水平格栅(如EF-25A)相比,通量更大，压力降更低，图2.4MG系列填料实物图2.5MG系列性能 SurfaceMaterial0.5toAISI410Sor316L,othermaterials2.5塔设备选型方站主编中国AspenPlusAspenTech模拟水力学参数SulzerChemtechKG-SW6-塔主要结构尺 物料的起泡 易起泡物料的塔板间距应选得大些操作弹 要求操作弹性较大时，可选较大的塔板间距安装和维修要 例如开人孔处的塔板间距不小于600mm塔径塔板间距*塔的顶部空间高度塔的顶部空间高度是指塔顶第一层塔板到塔顶封头切1.2~1.5m料系统有15分钟的缓冲时间时，釜液的停留时间可取3~5分钟，否则须取15分钟。但对釜液流量大的塔，停留时间一般也取3~5分钟。出料管中心线的高度U和出料管中心线至基础环的高度V两部分组孔通常为长圆形，其尺寸为600*（1000~1800）mm，以方便进出。【总述】反应精馏塔的精馏段的计

HThL

s 58591.4225.917 2.7联C20 C

σ0.2

17.594uf

0.14 20733.748-733.748-u'(0.6~u'0.6uf 0.61.51340.909m/4360043600lw0.5~D

Af

0.0524

D

故堰长lw0.65Af0.09AT0.092.83Wd 0.115AfHT

0.98170.82

46.04s取hL

122.806/360033ow El 0.002841.0 0.0213m 2w 23 33堰高hwhL 0.10.0213小液体流动阻力和考虑到固体杂质可能在底隙处沉积，所以h0不可过小。但若取uOL0.103msh0则

36002

hwh00.080.0550.025 D900mm，采用分块Wc=100mm=0.1m；降液管宽Wd=0.55mF1d00.039m。取F013 u

0

5.344m/N

0.232

0.232

2543.62545 1

22r 122rAa2xr 180rsin

-

180

sinrr

Wc2

50.12

xD2

50.552

x W 0.080.23m1 aa取t t,则

AaN

2545

D=5m，采用分块式塔板四块（其中两块弓形板、通道板和矩形值要小于t=0.0302m现按t0.05m、tu0

4

0.03924

5.3m/F0 5.3 u

塔板的流体力学hp hL阀全开前(u0hd

u00阀全开后(u0uoc)00hd5.34 0.045m取h1 0.40.080.0215hp 由于一般h都很小，可忽略，故塔板Pf 733.7499.810.1032

TVs Vs 58591.422 733.748F1

100%

0.7819.635

68.44%Vs

LS2 2

58591.422 733.748-360010.14

65.17%Hd(HTh0.153s h0.153s 3600230.055其 w0 故HdhLhdhp 0.10.016350.1032取层液泛因子 0.5(0.80.08)Hd(HTa.漏液线（气相负荷下限线 Vs

d0 ) 0.039

)6.238m3/标绘于塔板负荷性能图中得到直线1。代入下式，得到VsLs关系式VsVs 1.36LsZL

f19.635-0.981720.6719

(D2WdW,)d

50.5522

代入数据Vs21.108以平堰上液层高度how0.006m作为液相负荷下限标 E 330.002841.0 2 S代入数据(L 0.00512m3/S(L 0.80.98170.157m3/S 已知堰高hw

d3 3 E 2h 2cc

其中u04

2d0

2sVs21600 s440 0.020.030.04浮阀塔塔板操作性能523操作11、漏液线（气相负荷下限线3、液相负荷下限4、液相负荷上限5、溢流液泛操作塔板编号(实际)1#—塔板层数塔内径，板间距，液流程数1开孔率,%堰长堰高底隙/侧隙降液管宽受液盘宽受液盘深堰塔板形式塔板编号溢流强度停留时间，降液管液泛，%阀孔动能因子，单位塔板压降，降液管内线速度降液管底隙速度KG-TOWERKG-TOWER也可以用来计算塔盘，而且是不同类型的塔盘，在掌握了塔盘工HD塔顶空间高度的作用时安装塔板和开人孔的需要，也使气体这里取HD=1m。HT o

Hp设有人孔的上下两塔板间距应大于600mm，这里取Hp800mm。底人孔数进料段空间高度HFHTHF=1000mm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BH Vt B0.785

H (N2S)HSH HH H`22.5D2

取塔顶蒸汽流速uv25msAspen数据V=57725.058m³/hV0.785uvV0.785uvV0.785uv2取进料管气体流速为uv35m/s，气相体积流量为V=55915.431m³/h，则V0.785uv2塔体和封头选封头的材料，S30408作塔体材料。塔体和封头壁厚计算表2.9反应精馏塔机械强度计算结果核计算单位中航一航空动力控制系统计算条件塔板容器分段数（不包括裙2压力试验类型封上封头下封头材料名名义厚度腐蚀裕量22焊接接头系11封头形椭圆椭圆圆设计压设计温长度名义厚内径/外材料名称(钢号11213456789圆腐蚀裕纵向焊接头系环向焊接外压计算度试验压(立试验压(卧12110221103456789内件及偏心载荷介质密度塔釜液面离焊接接头的高度塔板分段数12345塔板型式浮浮塔板层数5每层塔板上积液厚度最高一层塔板高度最低一层塔板高度填料分段数12345填料顶部高度填料底部高度填料密度集中载荷数12345集中载荷集中载荷高度集中载荷中心至容器中线距离塔器附件及基础塔器附件质量计算系数基本风压基础高度塔器保温层厚度保温层密裙座防火层厚度防火层密管线保温层厚度最大管线外径笼式扶梯与最大管线的相对位置场地土类型场地土粗糙别B地震设防烈度8度设计分第二组影响系数最大阻尼比塔器上平台总个数5平台宽度塔器上最高平台高度塔器上最低高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℃裙座腐蚀裕量2裙座名义厚度裙座材料许用应力裙座与筒体连接段的裙座与筒体连接段在设计度下许用应裙座与筒体连接段长裙座上同一高度处较大孔个数2裙座较大孔中心高度径（或宽度裙座上较大孔引出管厚度裙座上较大孔引出管地脚螺栓及地脚螺栓座地脚螺栓材料名称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块盖板上地脚螺栓孔直径盖板厚度盖板宽度垫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计算结果容器壳体强度计算元件名称压力设计名义厚度直立容器校核取用厚度许用内压许用外压下封头第1第1段变径段第2第2段变径段第3第3段变径段第4第4段变径段第5段圆筒第5段变径段第6段圆筒第6段变径段第7段圆筒第7段变径段第8段圆筒第8段变径段第9段圆筒第9段变径段第10段圆筒上封头名义厚度取用厚度裙座与筒体连接1－1(筒体1－1(下封头操作质 m0m01m02m03m04m05ma最小质量m0m010.2m02m03m04ma压力试验时质量风弯矩MIIPl/2 (l /2) (l /2) Mca(I)Mca(2/T1)YT1mk(hkh)k1(hI kMca(II)M (2/T2)YT2mk(hkh)k2(hI k顺风向弯矩MII顺风向弯矩MII组合风弯矩 max(MII,(MII)2(MII)2 n弯矩MIIF(hh注:计及高振型时,B.24 k偏心弯矩Meme000000最大弯矩 max(MIIM,MII0.25MIIM 需横风向计算时 max(MIIM,MII0.25MIIM n垂 力FmhF00/mh(i1,2,..,n ii kk应力计算11PcDi/ (mIIgFII)/D 4MII/ (mIIgFII)/D i31PTDi/ mIIg/D i 4(0.3MIIM)/ iB组合应力校A1123(内压23(外压许用值许用值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:单位如下质量 弯矩 应力计算结果地脚螺栓及地脚螺栓座基础环板抗弯断面模 (D4D4Zb (D2D2基础环板面积Ab 4基础环板计算力矩max(MxCxbmaxb,MC l y基础环板需要厚度基础环板厚度厚度校核结果合 M00/Z(mgF00)/b max0 中大0.3M0M)/Zmg/ 地脚螺栓受风载时最大拉应力M00Mm e 地脚螺栓受地震载荷时最大拉应力M000.25M00MmgF 地脚螺栓需要的螺纹小径d4BAb 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 3 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校核对接接头横截面Dit对接接头抗弯断面模数D2it对接焊接接头在操作工况下最大拉应力4MJ mJJgFJmax it 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Aw0.7Dot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 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0.3MJJ mJJ e 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mminm010.2m02m03m04ma直立容器的最大质量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临界风速(第一振型临界风速(第二振型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上封头校核计算计算单中航一航空动力控制系统计算所依据的标计算条椭圆封头简材 (板材焊接接头系数压力试验时应压力试验类试试验压力PT1.25Pc[ (或由用户输入压力试验允许通过的应 试验压力下封头的应T=pT.(KDi0.5e)=校核条T校核结合厚度及重量计形状系1 D2K=622i= i计算厚h=2[]t0.5 =有效厚eh=nh-C1-C2=最小厚min=名义厚nh=结满足最小厚度要求重压力计最大允许工作压 KDi0.5e=结合下封头校核计算计算单中航一航空动力控制系统计算所依据的标计算条椭圆封头简材 (板材焊接接头系数压力试验时应压力试验类试试验压力PT1.25Pc[ (或由用户输入压力试验允许通过的应 试验压力下封头的应T=pT.(KDi0.5e)=校核条T校核结合厚度及重量计形状系1 D2K=622i= i计算厚h=2[]t0.5 =有效厚eh=nh-C1-C2=最小厚min=名义厚nh=结满足最小厚度要求重压力计最大允许工作压 KDi0.5e=结合计算单中航一航空动力控制系统计算所依据的标计算条筒体简材 (板材焊接接头系数厚度及重量计计算厚=2[]t =有效厚e=n-C1-C2=名义厚n 重压力试验时应压力试验类试试验压力PT1.25P[] (或由用户输入压力试验允许通 T=pT.(Die)=校核条T校核结合压力及应力计最大允许工作压 (Die)=设计温度下计t =校核条t结合2计算单中航一航空动力控制系统计算所依据的标计算条筒体简Mm材 (板材MMMmm焊接接头系数厚度及重量计计算厚=2[]t =有效厚e=n-C1-C2=名义厚n 重压力试验时应压力试验类试试验压力PT1.25P[] (或由用户输入压力试验允许通 T=pT.(Die)=校核条T校核结合压力及应力计最大允许工作压 (Die)=设计温度下计t =校核条t结合T202脱轻组分塔设AspenPlusAspenPlus精馏段的计

HThL Vs 2.7联C

σ

0.1420

L-uf L-u'(0.6~u'0.6uf 0.73.892.273m/塔径D lwD

0.6

Af

0.0884

溢流装D

故堰长 0.73W查得

0.153Af

55.14s 2.9体收缩系数计算图

Ls El w堰高hwhLhow0.50.0204小液体流动阻力和考虑到固体杂质可能在底隙处沉积，所以h0不可过小。但若取uOL0.15msh0则

wOL

hwh00.050.03580.0142塔板布 D900mm，采用分块

筛孔数目Nd0=5mm,t/ 1xAa2xrx rsin rDWc2xDWdWs2

w1 W

0.08

aa(t (t)00N1158

0.907(dt

塔板的流体力学取

d0δ

2 ch 0.051(0c

(0

故

()

2)()2

au a

2.44m/T0

2.10.

m2查充气系数关联图，得1h

hp h1 e(5.710e(

0.0385V Vau aTuu

(0.00560.13hLh(0.00560.13hLhuK u0

Hd(HTdLd2l2dh0.153sd

其 w0故 L p 层液泛因子 0.7(0.50.03)Hd(HTa．漏液线（气相负荷下限线由

uu

(0.00560.13hL(0.00560.13hLh E 28.80940.293LS28.80940.293LS e 10eV(V

A w

000

EElw2f

2.L

2.w w)

Vs Vs 1.36LsZLF1

2Af

19.635-0.981720.6719

(D 2

50.5522

E

w代入数据(LS

0.0018m3/(L 0.0078m3/S hd w owhp h(HTw) wwp s2w E d

hh 2h 0.051(0)(chch

00h1

2l2dh 0.153sdw0

wp Vs

67675Ls标绘于塔板负荷性能 中得到直线5sAspenPlus软件的模拟结果，利用cup-tower的设计软件得到塔径、板间项数值备塔径3塔间距HT塔板形单溢分块空塔气速u/ms-溢流堰长lw板上液层高度hL降液管底隙高度ho筛孔个筛孔气速uo/ms-筛孔动能因数临界阀孔气速uoc/ms-距同一横排排孔距t相邻两横排中心单板压降PP/液体在降液管内的停留降液管内清液层高度Hd泛点率气相负荷上限(V /m3s-s气相负荷下限(V /m3s-sKG-TOWERKG-TOWER也可以用来计算塔盘，而且是不同类型的塔盘，在掌握了塔盘工输入工艺参数120%塔顶空间高HD1.0~1.5mHD=1m。HT o

设有人孔的上下两塔板间距应大于等于600mm，这里取Hp HFHTHF=1000mm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HB

Vt0.785D2

H (N2 H

H` 21.5D2

取塔顶蒸汽流速uv25msAspen数据V=57725.058m³/hV0.785uvV0.785uvV0.785uv取进料管液体流速为uv1m/s，液相体积流量为L=44.173m³/h，则进料管径为dV0.785uv计算单位中航一航空动力控制系统计算条件塔板容器分段数（不包括裙座1压力试验类型封上封头下封头材料名Q235-Q235-名义厚度88腐蚀裕量00焊接接头系封头形椭圆椭圆圆设计压设计温度长度名义厚内径/外材料名(即钢号123456789圆腐蚀裕纵向焊接环向焊接头系外压计算度试验压力(立试验压(卧1211023456789内件及偏心载荷介质密度3塔釜液面离焊接接头的高度塔板分段数12345塔板型式筛筛塔板层数每层塔板上积液厚度mm最高一层塔板高度mm最低一层塔板高度mm填料分段数12345填料顶部高度mm填料底部高度mm填料密度3集中载荷数12345集中载荷集中载荷高度mm集中载荷中心至容器中心线距mm塔器附件及基础塔器附件质量计算系基本风压2基础高度mm塔器保温层厚度mm保温层密度裙座防火层厚度mm防火层密度管线保温层厚度mm最大管线外径笼式扶梯与最大管线的相对位场地土类型场地土粗糙度类别B地震设防烈度8度设计地震分组第二阻尼比塔器上平台总个数4平台宽度塔器上最高平台高度mm塔器上最低平台高度裙座结构形式圆筒裙座底部截面内径mm裙座与壳体连接形式对裙座高度mm裙座材料名称裙座设计温度℃裙座腐蚀裕量2裙座名义厚度mm裙座材料许用应力a裙座与筒体连接段的裙座与筒体连接段在设裙座与筒体连接段长裙座上同一高度处较大孔个数2裙座较大孔中心高度mm裙座上较大孔引出管内径（或宽度）裙座上较大孔引出管裙座上较大孔引出管度地脚螺栓及地脚螺栓座地脚螺栓材料名称力a地脚螺栓个数地脚螺栓公称直径mm全部筋板块数距mm筋板内侧间距筋板厚度筋板宽度mm盖板类型分径mm盖板厚度盖板宽度mm垫有径mm垫板厚度垫板宽度mm基础环板外径基础环板内径mm基础环板名义厚度计算结果容器壳体强度计算元件名称压力设计名义厚度直立容器校核取用厚度许用内压许用外压下封头88第1第1段变径段第2第2段变径段第3第3段变径段第4第4段变径段第5段圆筒第5段变径段第6段圆筒第6段变径段第7段圆筒第7段变径段第8段圆筒第8段变径段第9段圆筒第9段变径段第10段圆筒上封头88名义厚度取用厚度裙座与筒1－1(筒体1－1(下封头操作质 m0m01m02m03m04m05ma最小质量m0m010.2m02m03m04ma压力试验时质量风弯矩MIIPl/2 (l /2) (l /2) Mca(I)Mca(2/T1)YT1mk(hkh)k1(hI kMca(II)M (2/T2)YT2mk(hkh)k2(hI k顺风向弯矩MII顺风向弯矩MII组合风弯矩 max(MII,(MII)2(MII)2 n弯矩MIIF(hh注:计及高振型时,B.24 k偏心弯矩Meme00000最大弯矩 max(MIIM,MII0.25MIIM 需横风向计算时 max(MIIM,MII0.25MIIM n垂 力FmhF00/mh(i1,2,..,n ii kk应力计算11PcDi/(mIIgFII)/D 4MII/ (mIIgFII)/D i31PTDi/mIIg/D i4(0.3MIIM)/ B组合应力校A1123(内压23(外压许用值许用值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:单位如下质量 弯矩 应力计算结果地脚螺栓及地脚螺栓座基础环板抗弯断面模 (D4D4Zb (D2D2基础环板面积Ab 4基础环板计算力矩max(MxCxbmaxb,MC l y基础环板需要厚度基础环板厚度厚度校核结果合 M00/Z(mgF00)/b max0 中大0.3M0M)/Zmg/ 地脚螺栓受风载时最大拉应力M00Mm e 地脚螺栓受地震载荷时最大拉应力M000.25M00MmgF 地脚螺栓需要的螺纹小径d4BAb 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 3 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校核对接接头横截面Dit对接接头抗弯断面模数D2it对接焊接接头在操作工况下最大拉应力4MJ mJJgFJmax it 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Aw0.7Dot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 搭接焊接接头在操作工况下的剪应力搭接焊接接头在试验工况下最大剪应力0.3MJJ mJJ e 搭接焊接接头在试验工况下的剪应力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mminm010.2m02m03m04ma直立容器的最大质量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临界风速(第一振型临界风速(第二振型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上封头校核计算计算单中航一航空动力控制系统计算所依据的标计算条椭圆封头简材Q235- (板材焊接接头系数压力试验时应压力试验类试试验压力PT1.25Pc[ (或由用户输入压力试验允许通过的应 试验压力下封头的应T=pT.(KDi0.5e)=校核条T校核结合厚度及重量计形状系1 D2K=622i= i计算厚h=2[]t0.5 =有效厚eh=nh-C1-C2=最小厚min=名义厚nh=结满足最小厚度要求重压力计最大允许工作压 KDi0.5e=结合下封头校核计算计算单中航一航空动力控制系统计算所依据的标计算条椭圆封头简材Q235- (板材焊接接头系数压力试验时应压力试验类试试验压力PT1.25Pc[ (或由用户输入压力试验允许通过的应 试验压力下封头的应T=pT.(KDi0.5e)=校核条T校核结合厚度及重量计形状系1 D2K=622i= i计算厚h=2[]t0.5 =有效厚eh=nh-C1-C2=最小厚min=名义厚nh=结满足最小厚度要求重压力计最大允许工作压 KDi0.5e=结合内压圆筒校核计算单中航一航空动力控制系统计算所依据的标计算条筒体简材 (板材焊接接头系数厚度及重量计计算厚=2[]t =有效厚e=n-C1-C2=名义厚n 重压力试验时应压力试验类试试验压力PT1.25P[] (或由用户输入压力试验允许通 T=pT.(Die)=校核条T校核结合压力及应力计最大允许工作压 (Die)=设计温度下计t =校核条t结合塔设备选型一序 位 设备名 型号规格 封头 塔 压力 温度 材 设备量状型层板间距操设操设壳内1 1浮56塔应精馏圆2 甲醇吸收 1填--56圆3 1浮2 塔 塔圆R4 1筛塔圆5 1浮56塔6 第二甲醇 1浮塔收圆7 脱轻组分 1筛1塔圆8DMO1圆填--1R 共沸精馏 标准8DMO1圆填--1R圆R乙苯回收1填 1圆R1填 1圆51筛 圆2圆浮 2塔反应器选型原固定床反应应的反应器。固体催化剂通常呈颗粒状，粒径2～15mm，堆积成一定高度（或例如：当反应热效应大或需分段控制温度时，可将多个绝热式固定床反应器串联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流化床反应点：输送，在各行业中也得到广泛应用；而且易于控制，特别适用于放热反应；CO偶联反应器COCO题之一,由于该反应系统是一个高度非线性的复杂反应系统,用现代非线性分叉理论对其进行研究.CO了动态模拟,模拟计算结果与模拟实验数据吻合较好,为反应器的模拟控制及反应系统的非线性行为分析奠定了基础.通过对偶联反应器（固定床）拟及非线性分岔分析,基本上确定了该体系的动态特性及其非线性特性,并分别CO.Da通常对于反应体系的稳定是有利的;能导致出口温度较低的操作通常是确保体系稳定运行的方法.气相流量、操作压力及换热介质温度是再生反应的敏感参数,且随气相流量的减小,操作压力及换热介质温度增大NO.CO与再生反应的动态模拟与非线性分析研究工作为进一步建立CO根据CO偶联反应特点并且参考多方文献，我们选择列管式固定床反应器进行3.10CO反应器模拟结R102CO偶联反应R102-MassFlow00CH3O-000000000001,2-000000TotalFlowTotalFlowTotalFlowPressure55Vapor1Liquid0Enthalpy--Enthalpy--Enthalpy--Entropycal/mol---Entropycal/gm---DensityDensityRRVS—体积空速h-1V催化剂质量：催化剂体积：原料气流量：56755.38体积空速：8000h-空隙率有效反应体积：23.375 9.85则截面积：3600 H VRHRR

H2.407 2.4070.4 dLV

1.701

n

间阵列而成。取不布管区域直径为200mm。0按正三角形排列取管心距为t 1.25d0.04375，采用三角形排列03则单管所占的面积为s t232

1.6610369711.66103 69711.66103Di Pf sds——流体密度——床层空f150

ReM

1-

3.27机械强度的计（化工设备设计基础OCr18Ni9C11,C22

（2-

C，气压试

58

，气压试验：，

pTp0.1 0.6 1.150.50.T两者之间取大值，所以

20.29Mpa0.8205径为3900mm。气体分布板设气体分布板的形分布板的压Pd

uρ——气体密度m3/kg均匀布气压Richardson100 Agarwal 3500Pa

pdmin 0.1pb3500 a)这里均匀布气压因为 u

2

0.63m/所 u2 2u2 25.0892板孔数和孔径的确N

3560.43s

取椎帽外径为40mm，实际排孔 3435个，此3435(

)2，

25.089 4370papd,min20.02152

壳程换采用结的结构。换热介aspen应器中放出的热量为3.421012w取安全系数为1.1，则壳层Q21.1Q1 KJ/pp V 0.684m3/ 595.294kg/tt 1管口设56755.38m3/h=15.77m3/s 速度为25m/s并管的直径为

d0 44u

4

24.80m/25m/s4242，

u42

20.50m/15-30m/s44d DN=700mm（GB/T1057-1995）校核：根据选取的内径为700mm，则15-30m/s

u4

18.72ms0

0.856m44校核：u 4

22.63ms折流折流板材料为16MnR。封头的30mm，查表得直边高度为h030mm所以椭圆形封头外径为3960mm，厚度为30mm，直边高度为975mm，直边高度为30mm，质量为9130kg支座的规格为M80×6，个数为30个。2个人孔方便检查，选择公称直径为450mm的人孔（层（容积密度约为50mm。偶联反应器计算结果偶联反应器校核计算单中航一航空动力控制系统筒体设计条内1材料名许用应压力试验温度s1焊接接头系1压力试验类筒体上封筒体下封封头形椭圆椭圆材料名设计温度下的许用应力11焊接接头系数11主内圆筒内筒上封校核结校核合格校核合格校核 量搅拌轴计算轴径备注内筒体内压计算计算单中航一航空动力控制系统计算所依据的标计算条筒体简Mm材 (板材MMMmm焊接接头系数厚度及重量计计算厚=2[]t =有效厚e=n-C1-C2=名义厚n 重压力试验时应压力试验类试试验压力PT1.25P[] (或由用户输入压力试验允许通 T=pT.(Die)=校核条T校核结合压力及应力计最大允许工作压 (Die)=设计温度下计t =校核条t结合内筒上封头内压计算计算单中航一航空动力控制系统计算所依据的标计算条椭圆封头简材 (板材焊接接头系数压力试验时应压力试验类试试验压力PT1.25Pc[ (或由用户输入压力试验允许通过的应 试验压力下封头的应T=pT.(KDi0.5e)=校核条T校核结合厚度及重量计形状系1 D2K=622i= i计算厚h=2[]t0.5 =有效厚eh=nh-C1-C2=最小厚min=名义厚nh=结满足最小厚度要求重压力计最大允许工作压 KDi0.5e=结合内筒下封头内压计算计算单中航一航空动力控制系统计算所依据的标计算条椭圆封头简材 (板材焊接接头系数压力试验时应压力试验类试试验压力PT1.25Pc[ (或由用户输入压力试验允许通过的应 试验压力下封头的应T=pT.(KDi0.5e)=校核条T校核结合厚度及重量计形状系1 D2K=622i= i计算厚h=2[]t0.5 =有效厚eh=nh-C1-C2=最小厚min=名义厚nh=结满足最小厚度要求重压力计最大允许工作压 KDi0.5e=结合DMO加氢反应器设DMO加氢反应特C1化学具有重要的和经济意义。目前以天然气或煤替代石油EG的方法受聚法和电化加氢二聚法[5-7]。宇部兴产开发出氧化偶联法生产乙二醇80～1500.5MPa3.0MPa22595%，副产物可循环CO将会对EG生产工艺的革新产生重大的影响。催化剂装填量热负荷：KW气体粘度：1.39*10-表4.11DMO加氢反应器模拟结果MassFlow2.16E-05.77E-0004.09E-0CH3O-2.69E-01.02E-1.02E-1,2-4.60E-00TotalFlowTotalFlowTotalFlowPressureVapor11Liquid00Enthalpy--Enthalpy--Enthalpy--Entropycal/mol---Entropycal/gm---DensityDensity（1）催化剂设计粒径平均粒径0催化剂的颗粒密度：1200静床空隙率加氢反应器校核计算单中航一航空动力控制系统筒体设计条内3材料名许用应压力试验温度下的屈服点s2焊接接头系 压力试验类筒体上封筒体下封封头形椭圆椭圆材料名设计温度下的许用应力22焊接接头系数内圆筒内筒上封校核结校核合格校核合格校核 量 搅拌轴计算轴径 内筒体内压计算计算单中航一航空动力控制系统计算所依据的标计算条筒体简Mm材 (板材MMMmm焊接接头系数厚度及重量计计算厚=2[]t =有效厚e=n-C1-C2=名义厚n 重压力试验时应压力试验类试试验压力PT1.25P[] (或由用户输入压力试验允许通 T=pT.(Die)=校核条T校核结合压力及应力计最大允许工作压 (Die)=设计温度下计t =校核条t结合内筒上封头内压计算计算单中航一航空动力控制系统计算所依据的标计算条椭圆封头简材 (板材焊接接头系数压力试验时应压力试验类试试验压力PT1.25Pc[ (或由用户输入压力试验允许通过的应 试验压力下封头的应T=pT.(KDi0.5e)=校核条T校核结合厚度及重量计形状系1 D2K=622i= i计算厚h=2[]t0.5 =有效厚eh=nh-C1-C2=最小厚min=名义厚nh=结满足最小厚度要求重压力计最大允许工作压 KDi0.5e=结合内筒下封头内压计算计算单中航一航空动力控制系统计算所依据的标计算条椭圆封头简材 (板材焊接接头系数压力试验时应压力试验类试试验压力PT1.25Pc[ (或由用户输入压力试验允许通过的应 试验压力下封头的应T=pT.(KDi0.5e)=校核条T校核结合厚度及重量计形状系1 D2K=622i= i计算厚h=2[]t0.5 =有效厚eh=nh-C1-C2=最小厚min=名义厚nh=结满足最小厚度要求重压力计最大允许工作压 KDi0.5e=结合反应器选型结果一览1反应精馏标准椭圆形封馏图 数 类 1反应精馏标准椭圆形封馏 固定床反应

22固定床反应 标准椭圆形封头、标准椭圆形封（热轧DMO加氢反应

标准椭圆形封头、

304不锈

-42设计依《工艺系统工程设计技术规定气-液分离器设计》HG/T20570.8-气液分离器类间的最小距离100mmV101设计物流参参进口物料气体出料液体出料温度压力气相分率10质量流量体积流量m3密度4gd*(Vt[ G]0.53CWG33首先取直径0.3mm，Re30000Re与阻力系数图得CW0.45V49.80.0003(830.344.562)051.538msVtRe 30.45 Re

最终Vt=0.89，Re=140D0.0188VGmax D D0.0188( Gmax

H VLt

84.23047.1

D—容器直径LL两 接管的直径应符合

2G——气体密度，kg/m3cV)D3.34 O.5 3.34103(21.73383.23)0.52.007V) 液体出口接管应使液体流速小于等于1m/s。S

84.23m3/36001m/

强度校设计温度 设计压力查得：65℃下，16MnR的[]t170MPa,s 选0.85,C10.3mm,C2pcpgL0.55873.79.87.5106pc

0.61 21700.85

dC26.352nC1C28.350.3(8.65P1.25p[]1.250.55170 PT(Die)0.69(30006.7)TT

2所以壁厚设计n9mm满足要V201设计物流参参进口物料气体出料液体出料温度/℃压力气相分率110质量流量体积流量m3密度类型选尺寸设Vt

4gd*(3CW

G33首先取直径0.3mm，Re30000Re与阻力系数图得CW0.45V49.80.0003(830.344.562)051.538msVtRe 30.45 Re

最终Vt=1.35，Re=135D0.0188VGmax D D0.0188( Gmax

H VLt

77.33647.1

LL两 接管的直径应符合

2G——气体密度，kg/m3cD3.34103(VV)O.5 3.34103(32680.2077.336)0.51.8250.25 液体出口接管应使液体流速小于等于1m/s。S 1m/

36001m/

强度校设计温度 设计压力查得：25℃下，16MnR的[]t170MPa,s 选0.85,C10.3mmC22mmpcpgL3.3830.349.86.9106c pc

c21700.85c

dC211.62P1.25p[]1.253.31170 TPT(Die)4.14(100011.7)T

2所以壁厚设计n14mm满足要气液分离器设计结果一览名类设计度设计力筒体规壁封头型进口管直径液体口管立式力分9标准圆形5闪蒸标准1圆形-50换热器选型设计依2003-2009-2003-1990-5-GB150-GB151- HG/T20570.6-《化工配管用无缝及焊接尺寸选用系列》HG20553- SH3405- JB/T7658.4- JB/T4712-换热器类型简中换热器占总设备数量的40%左右，占总投资的30%~45%。今年来随着节能技术按作用原理传热的方式分 其中间壁式换热器按传热面的形状和结构分类：( 膜式：升降膜式、括板薄膜式、离心薄膜式(5)其他 丙烯、冷却水(Chilledwater)或盐水(brine)。 加热器(Heater)：增加热函，通常没有相变化，用如Dowtherm或热油作boiler)：5.1换热器的结构分类固定管板力中热5.2管壳式换热器优缺点金属材料耗量大，成本高传热面积比浮头式换热器大20%以壳体和管子壁温差一般宜小于等于50℃，大于50℃时应管子腐蚀后造成连同壳体报子故备相较；适用于温度≦500℃，压力≦管束可抽出机械；金属耗量较浮头低10%左右；10%~30%；；压降降低90%以上；处流动死区，旁路漏流减小，可提高传热有效面积7%；缝要求100%射线探伤；在低雷诺数Re<6000（液相、Re<1000（造价提高3%~5%。液相传热Re<600气相传热Re<3000，传热效率提高25%以给热系数比光管提高3.3~10换热器选型原好的换热器，如果换到另一种场合可能传热效果和性能会有很大的改变。110型号：AES500-1.6-54-6/25-4 I级，采用较高级冷拔5℃；当两工艺流体之间进行热交换时，低温端的温差不应小于应维持反应流体和冷却剂之间的温差不小于10℃。表5.3换热器压力降允许工艺流体的压力允许的压力降1-2.5m/s8-表 换热器流速范围流体类型管流 液0.5-0.2-0.3-气5-2-3-换热器换热目故用来预热精馏塔进料。经AspenEnergyyser量集成，可用来预热第使用AspenPlus软件进行模拟，采用HEATX模块进行模拟设计，详见模拟5.5对二甲苯产品冷却器（E304）工艺参压力0（PRO-）0005.1AspenPlusHEATXAspenPlusHEATX块进行模拟后AspenExchangerDesign前官箱封头官箱类似。根据介质工作特点，选取M型后封头。污垢系数(m2.°C ——A—C—A———ACCAS或MCAS或CMASMMASCC MCAL可式—A——CAS—MAS固式—CAL(2)A：当管侧或壳侧腐蚀裕度为3.0mm时，首选封头型式。 型封头。(6) 时,可以使用不可拆端盖。(7)当(9)M或 N：常用型式，比L型经济。(10)L：当管侧腐蚀裕度为3.0mm时，首选封头型式。换热管算，将同直径换热器中的换热管由Φ25mmΦ19m40%约20%金属以上；但增加了制造难度，且小管子容易结垢，不易。Φ19mm×2mm材标外径×厚度GB8163-10x14x19x25x25x32x38x45x57xGB2270-10x14x19x25x32x38x45x57x5.8常用换热管中心距换热管外径24952857换热管中心距69520872长一点的管子(12.2m的碳，21.3m的铜合金管)通常只在可以得到。但压力降过大，一般选在1～2。折流板圆1045％，双圆缺型折流板的开口高度为直径的1525％。1/2TEMA0.8换热器设计软表7.9换热器设计使用软件列表AspenAspenTech Design&AspenTech换热器结构设定性温TTinTout

140.3902

壳程定性温度为：t 136.1352

密度（kg/定压比热 (KJ/kg热导率粘度(10-热流量及平均温9.20212969(140.390 则平均温差为（按逆流计算tt1tln

(136.12555.897)(140.390137.703)22.832 140.39总传热系数K传热系数KRe

0.021.58.02

3.6616

d11d

1 )1 0.023

29698.0210

2525.7077W/(m2

1539.5734W/(m2

1.719104W 37.8W k

rd21d2

1r221422.0355W/(m2S,

1422.0355

S71.0991.15工艺结构尺寸的Vn

s 0.0221.5 L

3.140.025

准设计，现取管长l=6m，则换热器的管程数为：

L

RT1t2

140.390137.703

1Pt2 1

137.703

T1 140.39按单壳程，单管程结构，查得：tm122.832t 1.252531.25则单管所占的面积为：A 3t22199.5898.86810199.5898.86810

323

8.86810500mmh0.25500折流板数为：

139d d

3.140.0256199.58900H94.0064

表 乙二醇产品冷却器（E0407）设计结果123456 27 TypeConnected117Surf/unit(eff.)1515.9 18PERFORMANCEOFONE9FluidSTubeFluidFluidty,Vapor 000 00Temperature Dew/Bubble Density(Vap/ / / / Molecularwt,Molecularwt, /// Thermal // LatentLatent Pressure Pressuredrop, 3Foulingresist. 0 Heat MTD Transferrate,Service CONSTRUCTIONOFONE 50 Design Numberpassess12Corrosion 4 10 e Tube OD Tks-Avg 12 Tube CarbonSteel Channelor Channel Tubesheet- Tubesheet- Floatinghead Imement Baffle- Type Cut(%d)1 Spacing: Baffle- SealInlet Supports- U- Bypass RhoV2-Inlet Bundle Bundle Gaskets-S FlatMetalJacketF Floating CodeASMECodeSecVIIIDivTEMAR-refineryWeight/SFilledwith 从表5.10乙二醇产品冷却器（E0407）设计结果表可以看到，换热面积为71.099m2，所需传热系数为1141.855W/(m2·K)，实际传热系数（含污垢热阻）为1422.0355W/(m2·K)，设计余量为32.22%，换热面积满足。壳层液体流速为0.42m/s，管程液体流速为1.41m/s，满足表7.4图5.11乙二醇产品冷却器（E0407）设备图图5.12乙二醇产品冷却器（E0407）管束截面图换热器选型结换热器选型结果5.13换热器选型结果汇总序号编用型换热管数数目材1BFM800-0.6-210-4.5/19-12BEM1300-0.6-410-3/19-413BEM600-4-1841-9/19-114AKS-800-0.5/0.15-250-45BEM600-0.6-156-6/19-16BEM1800-0.6-964-4/19-27BEM1300-0.6-86-3/19-1Q245-8BEM600-0.6-131-4.5/19-19BEM600-1.6/0.6-56-3/19-1BEM600-0.6/1-104-4.5/19-3BEM700-0.6-106-3/19-4Q245-AKS-1000-0.15/0.45-145.2-/19-2BEM1200-1.0/0.6-311-3/19-2BEM1800-0.6-1055-4.5/19-1Q245-BFM1500-0.6-473-3/19-3BEM1100-0.6-120-3/19-1BEM1000-4/0.6-180-3/25-1BEM500-4/0.6-25-2/25-1BEM700-0.6-183-6/19-1BEM700-0.6-91-3/19-1AKS-700-0.35/0.35-106.8-19-1BEM800-4/0.6-46-2/25-1BEM1200-0.6-257-3/19-2BEM800-4/0.6-230-2/25-1BEM1200-0.6-293-3/19-2BEM900-4/0.6-96-2/25-1AKS-1000-0.83/0.35-185-9-1Q245-BEM1000-4/0.6-218-3/19-1BFM900-1.0-169-3/19-1BEM700-4/0.6-56-2/25-1各换热器选型结5.13E-0101结换热功率换热面积实际传热系数（不含污垢热阻壳管1壳内径管长计算压降计算压降2折流板/支持管外径7折流板间距折流板切割率直径管壁厚25.14E-0102结换热功率换热面积实际传热系数（不含污垢热阻壳管1壳内径管长计算压降计算压降4折流板/支持板管外径2折流板间距折流板切割率直径管壁厚25.15E-0103结换热功率换热面积实际传热系数（不含污垢热阻壳管1壳内径管长计算压降计算压降1折流板/支持板管外径折流板间距折流板切割率直径管壁厚25.16E-0104结换热功率换热面积实际传热系数（不含污垢热阻壳管1壳内径管长计算压降计算压降1折流板/支持板管外径7折流板间距折流板切割率直径管壁厚25.17E-0105结换热功率换热面积实际传热系数（不含污垢热阻壳管1壳内径管长计算压降计算压降2折流板/支持管外径折流板间距折流板切割率直径管壁厚25.18E-0106结换热功率换热面积实际传热系数（不含污垢热阻壳管1壳内径管长计算压降计算压降2折流板/支持管外径6折流板间距管壁厚25.19E-0107结换热功率换热面积实际传热系数（不含污垢热阻壳管1壳内径管长计算压降8计算压降2折流板/支持板管外径2折流板间距折流板切割率直径管壁厚25.20E-0108结换热功率换热面积实际传热系数（不含污垢热阻壳管1壳内径管长计算压降计算压降2折流板/支持板管外径折流板间距折流板切割率直径管壁厚25.21E-0109结换热功率换热面积实际传热系数（不含污垢热阻壳管1壳内径管长计算压降计算压降2折流板/支持板管外径6折流板间距折流板切割率直径管壁厚2表 E-0110选型结换热功率换热面积实际传热系数（不含污垢热阻壳管1壳内径管长计算压降计算压降4折流板/支持板管外径折流板间距折流板切割率直径管壁厚25.23E-0201结换热功率换热面积实际传热系数（不含污垢热阻壳管1壳内径管长计算压降计算压降2折流板/支持板管外径6折流板间距折流板切割率直径管壁厚25.24E-0202结换热功率换热面积实际传热系数（不含污垢热阻壳管2壳内径管长计算压降计算压降2折流板/支持管外径4折流板间距折流板切割率直径管壁厚25.25E-0203结换热功率换热面积实际传热系数（不含污垢热阻壳管1壳内径管长计算压降计算压降2折流板/支持管外径7折流板间距折流板切割率直径管壁厚25.26E-0204结换热功率换热面积实际传热系数（不含污垢热阻壳管1壳内径管长计