设计-附录计算说明书

物料衡算说明 物料衡算的意 物料衡算遵循的原 物料衡 环氧乙烷反应系统物料衡 二氧化碳脱除系统物料衡 EC反应系统物料衡 EG反应及精制系统物料衡 能量衡算说明 能量衡算的意 能量衡算应遵循的原 热量衡算任 热量衡 环氧乙烷反应系统能量衡 二氧化碳脱除系统能量衡 EC反应系统能量衡 EG反应及精制系统能量衡 第三章设备设计选 第四章设备设计方 塔设备设 概 设 换热器选型说 概 选型范 泵选型说 概 选型计 环氧乙烷反应系统物料衡1-1ASPENPLUS23 11Mole Mass VolumeFlow --Mass 00000000000000000000Mass0000000000000000000000Mole 00000000000000000000Mole0000000000000000000000主反应：2C2H4 O2→2 △H=-副反应：C2H4 3O2→2CO2 2 反应器的物料衡反应的工艺参数 乙烯转化率： 1-3反应部分计算⑴10kmol/h进料为基准，根据已知原料气组成，计算每小时各组分进入反应器的摩尔⑵10%80%3.61mol。0000二氧化碳脱除系统物料衡CO2吸收ASPENPLUS2-1ASPENPLUS 0101Mole Mass VolumeFlow --Mass 000000000000000000000000000000Mass00000000000000000000000000000000000000000000000Mole 0000000000000000000000000000000000Mole000000000000000000000000000000000000000000000000物料衡ASPENPLUS14K2CO320LG’=5424.11kmol/hrCO2CO2x1CO2y1CO2含量L所以液气 G

吸收率CO2解析ASPENPLUS2-2ASPENPLUS 001Mole Mass VolumeFlow --Mass 00000000000000000000000000000Mass000000000000000000000000000000000000000Mole 000000000000000000000000000000Mole00000000000000000000000000000000000000000物料衡ASPENPLUS软件计算结果中查得：R=3，且为泡点进料。TF=57.5℃，F=2410.692kmol/hTW=105.6℃，W=1935.827kmol/hL’=L+qF=4060.692kmol/hV’=V=(R+1)2-3物流0塔设塔板选工艺参数32基本水力学数据如下vapor1234567892525（进口26（出口 00Mole Mass VolumeFlow --EC反应系统物料衡EC反应ECASPENPLUS模拟图3-1ECASPENPLUS模拟结果Mass 00000000000000000Mass0000000000000000000000000Mole 0000000000000000000Mole0000000000000000000000000反应式：EOCO2 3-3反应部分计算⑶10kmol/h进料为基准，根据已知原料气组成，计算每小时各组分进入反应器的摩尔⑷100%91.87%0.66kmol。-0.60634=001366kmlEG反应及精制系统物料衡EG反应ASPENPLUS4-1ASPENPLUS36（出口 0Mole Mass VolumeFlow --Mass 000000000000000000000Mass000000000000000000000000000Mole 00000000000000000000000Mole000000000000000000000000000反应式：EC+ 反应温度: 4-3反应部分计⑸10kmol/h进料为基准，根据已知原料气组成，计算每小时各组分进入反应器的摩尔⑹100%100%3.61mol。未反应的水量：6.01-3.26 0对于连续生产，系统积累的能量为0，所以有：Q+W=ΣHout -ΣHin环氧乙烷反应系统热量衡口物料带走的热量为Q3Q2Q4。各组分的比pC0=A+BT+CT2+pA---------pppp6①1-2

0②1-30温度-热量衡①Q2主反应：2C2H4 O2→2 △h=-副反应：C2H4+ 3O2→2CO2+ 2H2O 总反应热②，出口物料带走的热量 1Gcal/h=10^6kcal/h1cal=4.18J1可直接确定③Q4=6.38×10^8+8.69×10^8-9.9×10^8=5.17×10^8kJ/h二氧化碳脱除系统热量衡EC反应系统热量衡EG反应及精制系统热量衡设备一3.1板间距塔高EO（3F113EOF136无CO2F112CO2F12无EOF1181EGF1无3.211213器14器1516器17181911111111113.3L/KWKW12233.4507Mn07Mn34Q235-3.5m3h压力KCC140-AV50-3.6序号1SV-3SV-4SV-5SV-6SV-7SV-8SV-概设下面以EOT01024.1泡罩板较成熟、操作稳定特别容浮阀板效率高、操作范围宽浮阀易脱落分离要求高、负荷变化大 舌型板结构简单、塔板阻力 操作弹性窄、效率低分离要求较低的闪蒸浮动喷射板压降小、处理量大 4.2塔板类 塔板效 处理能 操作弹 压 结 成1.0511393flowliquidflowliquidliquidliquidvaporliquid1234567890液相体积气相体积液相体积气相体积液体表面3.5501510-1.303510-L12V1V2

2251.8462 28519652

液相密度

2

0.8923142

气相密度S1S4

011610.0013915L1L液相粘度 2

0.4720952

0.355015cp=3.55015×10^-气相粘度=S1S40.0127870.0132830.013035cp=1.3035×10^- 液体表面张力L1L458924155.44948

4.5液相体积气相体积液体表2.272043液相体积流率=L9L432121.54

2气相体积流率V9V42

559742

液相密度

L9L40.942514

S8S气相密度 2

2

液相粘度=L9L40.2164740.2379340.227204cp=2.2720410^- 气相粘度=S8S40.0134090.0132830.013346cp=1.334610^-2L9L 2

53.657122

概E0102HTRI4.634 11Mole Mass VolumeFlow --Mass 000000000000000000Mass00000000000000000000Mole 000000000000000000Mole00000000000000000000HTRI概选型计ASPENPLUS1-1ASPENPLUS89 00Mole Mass VolumeFlow --Mass 000000000000000000000000000000Mass0000000000000011000000000000000000Mole 000000000000000000000000000000Mole0000000000000011000000000000000000泵流ASPENPLUS泵扬程计H表示，单位为米（m）。P2压力用kg/m2作单位，则式中P2表示出口压力，P1表示压力ASPENPLUS模拟数据可得，P2=1.44MPa=1.44

1.72106

1.441052.2

由上数据进行软件选型结果如下1-2ASPENPLUS2-1ASPENPLUS出 00Mole Mass VolumeFlow --Mass 0000000000000000Mass00000000000000000000000000Mole 000000000000000000Mole00000000000000000000000000泵流ASPENPLUS泵扬H表示，单位为米（m）。压力用kg/m2作单位，则

P2式中P2表示出口压力，P1表示压力ASPENPLUS模拟数据可得，P2=3.55MPa=3.55

P1=0.064MPa=6.4

3.551056.4

由上数据进行软件选型结果如下2-2反应器设计说EO反应器EOaspen反应器选择：列管式固定床反应23 23 11Mole Mass VolumeFlow --Mass 00000000000000000000Mass0000000000000000000000Mole 00000000000000000000Mole0000000000000000000000主反应：2C2H4 O2→2 △H=-副反应：C2H4 3O2→2CO2 2 反应器的物料衡反应的工艺参数 乙烯转化率： 1-3各组分的分子量各组分的分子量均取自《石油化工基础反应部分计算⑺10kmol/h进料为基准，根据已知原料气组成，计算每小时各组分进入反应器的摩尔⑻10%80%3.61mol。00实际装置中每小时生成的环氧乙烷可计算为4.125800044.054

1300.46

ω（数000000001111反应器热量衡算Q3Q2Q4。各组分的比（2）pC0=A+BT+CT2+p表1-7各组分的定压比热系数A---------pppp6③

1-8各组分的C0001-9温度-摘自开封中仪流量仪表技术文热量衡④Q2主反应：2C2H4 O2→2 △h=-副反应：C2H4+ 3O2→2CO2+ 2H2O 总反应热⑤，出口物料带走的热量ASPENPLUS1- 1Gcal/h=10^6kcal/h1cal=4.18J1可直接确定⑥Q4=6.38×10^8+8.69×10^8-9.9×10^8=5.17×10^8kJ/h反应器的设计生产能力：41.25万吨/1.05；年操作时间：8000小时；已知：（1）47400kmol/hΦ44.9×3mm210220℃,水对管外壁给热系数α25631.54KJ/（m^2·h·℃）6130催化剂的用Sv——空速,/h

V47400

=H2

2

根据传热要求决定选择Φ44.9×3mm的不锈作为反应器的反应（根《化工原理上》附表7.2<热轧无缝 >GB8163-87选择）n=4An=dr4

dr2 VR：催化剂床层体积 所以n= 4床层压降计P gg g gg：重力加速度， dp：催化剂颗粒直径 μ：气体粘度，pa/s或mAASPENPLUSm=1.09106G=29.86

=15.354.2610-5pas

1 15010.54.26 7.179.8

1.7515.355.27传给水的热传给水的热量即为核算传热面⑴床层对壁面的给热系数1 dpu

0

g

u:气体的线速度 线速度V

36009.86

所以α3.50.03040.005

=1124.68

⑵总传热系数11d2d2lnd2

1 1

2

44.9

2

⑶平均温差t1t△2m△t=235-200235-210m2⑷传热面

A需

KA需

5.171081033600724.11

1.32104A实=π·dA实=3.14×0.0449×8301×12.190=1.43×104A实A需

Dtnc1 nc：横穿过管中心线管 一般取b’=(1～1.5)d2，取n管子按正三角形排列。所以取ncn则nc=1.1

设计结果氧化41.25万吨/28301储罐设计说 乙烯的物理性1.256g/L，比空气的密度略外观与性状：无色气体，略具烃类特有的臭味。少量乙烯具有淡淡的甜味。上限下限 方式简介目标

1合考虑每日消耗量、安全、弹性等因素，乙烯1天，所需总容积为39000m3个数为13个，使用3000m3乙烯球罐。设置罐区氧气的物理性无色无味气体，218.8℃，沸点-183.1℃，（-164℃），临界温度-118.95℃5.08MPa，辛醇/水分配系数：0.65。大气中体积分数：20.95%（21%）。同素异形体：臭氧（O3），四聚氧（O4），红氧（O8）克/千克/气体空气升/千焦/千焦/℃立方厘米/平方厘米/伏.1.320℃，133.3Pa正离子平方厘米/伏.21.3千焦/ 目标：本厂每小时耗氧气1600m3，日耗氧气38400m3，天数为1天。使用立式储罐， 氧气1天，所需总容积为m3，个数为15个，使用3000m3立式储罐。设置罐区甲烷的物理性--临界温度-临界压力上限下限闪点-引燃温度H—C—HC—HCASSC3.5mg/100mL(1716.0425目标 产物乙二醇储中文名乙二 英文 Ethylene别称甘醇，EG，甘醇型防冻液，MEG化学式分子 CAS登录 21-1EINECS登录号203-473- 点-沸密 闪溶解氯化钙/氯化锌/氯化钠/碳酸钾/氯化钾/碘化钾/氢氧化钾等无机物。表面张力：46.49mN/m 百 目标：储罐个数为53000m3球罐。碳酸钾特碳酸钾，白色结晶粉末。密度2.428g/cm3。891℃，沸点时分解，相对分子量138.21。51.12066m31227m3，停留天数为2罐综合考虑每日消耗量安全弹性等因素乙烯2天所需总容积为3000m331000m3混合器设计说本项目所有混合器均选用静态混合器静态混合、、流体流动和内部单元实现各种流全的混合以及结构特殊的设计合理性。静态混合器与孔板产静态合器泛应用塑料化工矿冶食品化电缆、、、分SV液液相及气气相不均匀度系数为：sX≤1～5%。适用于粘度≤102厘泊的液—液、液—气、气—气的混合，反应、吸收、萃取、强化传热过程。dh≤3.5适用于粘度≤102厘泊清洁介质dn≥5应用介质可伴有少量非沾结性杂质。SK拌有杂质或粘度≤106厘泊的高粘性介质成为适用。SXXsX≤1～SH流体再分配室。技术特性为：最高分散程度为：1-2mm，液－液相的不均匀度为：sX≤1～热等过程，对流量小、混合要求高的中高粘度（≤106厘泊）的清洁介质尤为适合。SLsX≤5%。适用于化工、石油、油脂等行业粘度量≤106厘泊