赛区-石油化工学院healer-5设计说明书附录

第1章物料衡 物料衡算的意 物料衡算遵循的原 物料衡算的步 物料衡 总物料衡 乙烯环氧化单 乙二醇生产单 乙二醇分离精制单 第2章能量衡 能量衡算的意 能量衡算的原 能量衡 乙烯环氧化单 乙二醇生产单 乙二醇分离精制单 第3章能量集 概 换热网络设计任 概 确定能量目 工艺换热网络设 第4章塔设备的选型和设 设计依 塔设备设计目 塔设备选型基本原 塔类型的选 填料塔的具体选 板式塔的具体选 塔设备选型方 塔主要结构尺寸的确 塔设备选型结 流体力学数 塔体工艺尺寸设 塔板工艺尺寸设 流体力学检 塔板负荷性能 设计计算结 塔附件设 塔体总高 塔体重量计 塔机械强度设 塔流体力学计算结 塔机械强度设 塔设备一览 第5章反应器的选型与设 概 反应器类 催化剂的选 反应方程 反应条 进料组 物料衡算及模拟结 催化剂的填充 反应管长的计 管束尺寸和反应管的排 反应床层压 机械强度的计算和校 气体分布板设 壳程换 管口设 封头的设 支座的设 反应器工艺及强度计算结 精馏段设 反应段设 提馏段设 塔设计结 反应条 反应动力学方 反应器内径及高度的计 上向反应隔室设 材料的选 壁厚的计 封头的设 水压试验及其强度校 反应器进口接管内径的计 反应器出口接管内径的计 支座的设 折流板反应器工艺及强度计算结 反应器一览 第6章换热器的选型和设 概 换热器类 选型原 换热器的选型计 换热器一览 第7章泵的选型和设 概 泵的类 选型依据及原 依 原 泵的选型计 泵的选 泵的一览 第8章压缩机的选型和设 概 压缩机类 选型原 选型计 CP201选 MC401选 CP402选 压缩机选型一览 第9章罐的选型和设 概 选型原 乙二醇产品罐（V-603）设 乙二醇性 储罐的选 乙二醇回流罐（V-501）的设 工艺基本参 回流罐体积计 气液分离罐(V201)设 罐的一览 第10章管道的选型和设 管道选型依 设计要 管道选型方 流速的确 管径的确 公称直径及管道壁厚的确 管道一览 第11章阀门的选型和设 控制 旁路阀和 放空 阀门的计 阀门一览 第1物料衡算的意程的经济效益、确定原材料消耗、确定生产过程的损耗量、对现有的工艺过程进行分物料衡算遵循的原则物料衡算的步物料衡算反应工段，乙二醇分离精制单元现对整个流程和3个单元进行物料衡算。总物料衡算 Temperature（℃11100MoleMass Temperature（℃100010MoleMass1-4-1-1乙烯环氧化单元PressureVapor11Mole Mass Volume Mass --00000000000000000000000000Pressure21010Mole Mass Mass ----000000000000000000000000000000000000000000000000000000Pressure0010Mole Mass Mass ----<<<000000000000000000000000000-00000000000000Pressure01010MoleMass Mass ------00000000000000000000000000000000000000000000000000000000-000000000000000000000Pressure11010MoleMass Mass 00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000002Pressure110Mole Mass Mass 00000000<000000000000000000000000000000000000000000000Pressure10Mole Mass Mass <100000000000000000-0000000000Pressure101Mole Mass Mass 00000000<000000000000000000000000000000000Pressure01001Mole Mass Mass <<<00000000<<0000000000000000000000000000000000000000Pressure0101Mole Mass Mass 00<<0000000000<0000000000000000000<0000000000000000000乙二醇生产单元PressureMole Mass Mass 000000000-000000PressureMole Mass Mass --00000000000000Pressure0Mole Mass Mass 00000000000000PressureMole Mass Mass 0000000000000 R405物料衡算结PressureMole Mass Mass 0000000000000乙二醇分离精制单元Pressure1001Mole Mass Mass ----<<000000000000<00000<0000000000Pressure00Mole Mass Mass 000000000000000000000000000000000000000000000000000000000Pressure000Mole Mass Mass 000000000000000000000000000000000001-4-4-4T502Pressure000Mole Mass Mass 000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001-4-4-5T503SPressure001Mole Mass Mass 000000000000000000000000000000000000000000000000000000000第2能量衡算的意能量衡算的原QinQout其中 Qin——表示输入设备热量的总和Qout——Ql——

QWHout-其中，Q——设备的热负荷∑Hout——离开设备的各物料焓之和∑Hin——进入设备的各物料能量衡算乙烯环氧化单 R101反应器热量平Pressure11Mole Mass R101反应器热负荷Heat R101反应器热量平衡计算一览 0 T201热量平Pressure21010Mole Mass T201热负荷Heat 0 T201热量平衡计算一览 00 T202热量平Pressure0010Mole Mass T202热负荷Heat T201热量平衡计算一览 0 T203热量平Pressure01010Mole 2Mass T203热负荷Heat 0 T203热量平衡计算一览 00 T204热量平Pressure11010Mole Mass T204热负荷Heat T204热量平衡计算一览 0 T205热量平2Pressure110Mole Mass T205热负荷Heat 0 T205热量平衡计算一览 00 T301热量平Pressure10Mole Mass T301热负荷Heat T301热量平衡计算一览 0 T302热量平Pressure101Mole Mass T302热负荷Heat T302热量平衡计算一览 0 T303热量平Pressure01001Mole Mass T303热负荷Heat T303热量平衡计算一览 0 T304热量平Pressure0101Mole Mass T304热负荷Heat 0 T304热量平衡计算一览 00乙二醇生产单元 R401热量平PressureMole Mass R401热负荷Heat R401热量平衡计算一览 0 R402热量平PressureMole Mass R402热负荷Heat R402热量平衡计算一览 0 R403热量平Pressure0Mole Mass R403热负荷Heat R403热量平衡计算一览 0 R404热量平PressureMole Mass R404热负荷Heat R404热量平衡计算一览 0 R405热量平PressureMole Mass R406热负荷Heat R407热量平衡计算一览 0乙二醇分离精制单元 T401热量平Pressure1001Mole Mass T401热负荷Heat T401热量平衡计算一览 0 T402热量平Pressure00Mole Mass T402热负荷Heat T402热量平衡计算一览 0 T501热量平Pressure000Mole Mass T501热负荷Heat T501热量平衡计算一览 0 T502热量平Pressure000Mole Mass T502热负荷Heat 0 T502热量平衡计算一览 00 T503热量平SPressure001Mole Mass T503热负荷Heat T503热量平衡计算一览 0第3概45万吨环氧乙烷/乙二醇生产装置，工艺流程比较复杂，运行成本利用，以减少损失，提高能量利用率。在设备投资和运行费用之间寻找平衡点。为此，我们利用AspenTech公司的AspenEnergyyzerV8.4进行计算机辅助换热网络的换热网络设计任务概 热负荷温度温度确定能量目标 yzer经济评估，获得总费用-温差关系曲线如图3-2-1。 总费用与ΔTmin关系曲算。此处选取最小传热温差为11℃。 组合曲1.622×109kJ/h，即450.55MW；最小换热数目为37个；3-2-3-3工艺换热网络设计3-2-3-1可行性-3-2-3-23-2-2第4设计依据塔设备设计目塔设备选型基本原则通常选择塔型未必能满足所有的原则，应抓住主要，最大限度满足工艺要求。塔类型的选择 较大T-303环氧乙烷精制塔，液气比波动较大，有侧线出料，故我们考虑用T-402T-206也选用板式塔，有效节能。填料塔的具体选择用填料的分类情况列于表4-4-1-1：4-4-1-1M125.X型号，该填料保M250.X型号。它具有比表面积大、孔隙率大、重量轻，气相通路倾角小、有规则、压降特点；适合生产能力大，理论级数较少的精密精馏。两种填料的特性数据如表4-4-1-2所示。4-4-1-2Fm-3板式塔的具体选择 少改造量、节省投资，通过借鉴国内企业装置对EO精制系统改造的经验，改造在维T－303NS－3倾斜立体长条复合塔板NS－3复合塔板)EO产品水含量偏高的问题。处理量大：NS－3复合塔板采用长条形开孔，使得塔板开孔率可以大幅度提高(50%)F12～3倍以上，提高塔的生产能力；另外以提高80-100%。分离效率高：吸取了新型垂直筛板NewVST)的立体结构型式并加以改进，采用3复合塔板与F1浮阀塔板操作负荷比较如下表： NS-3复合塔板与F1型浮阀塔板的操作负荷比较F1孔，因此其压降较F1浮阀塔降低。 板分离效率低的缺点，为降低EO产品水含量提供了可靠的硬性条件。而设计时仍采用F-1浮阀塔的参数。塔设备选型方个标准，四个软件”的选型方法进行选型。如表4-4-3-1所示；4-4-3-1（2003年AspenPlus塔主要结构尺寸的确定 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表4-5-1浮阀的塔板间距塔径塔板间距------------×离。为了减少塔顶出口气体中夹带的液体量，顶部空间一般取1.2~1.5m。塔的底部空间高度是指塔底最末一层塔板到塔封头切线处的距离。当进料系统有153~515分钟。但对釜液流量大的塔，停留时间一般也取3~5分钟。UV两部分组成。裙座上的人孔通常为长圆形，其尺寸为600*（1000~1800）mm，以方便进出。塔设备选型结乙烷吸收塔和T303环氧乙烷精制塔进行详细说明。环氧乙烷精制塔（T303）的设计流体力学数据大的第58块塔板进行手工计算和校核；kg/kg/塔体工艺尺寸设计根据流量公式可算塔径，即 C由CC

L 20L 1/L1/ 1/图的横坐标为h L VhV 5.431 史密斯关联HThL0.60.07查图得C20=0.1210

20.718CC L2020

0.1210 20

838.844umax 1.51838.844u0.7umax0.71.511.05m/43.14所以D 2.63m，按43.14 AT 4

0.7853.026.15mu

0.925m/0.170.616logm塔效率依据经验算法求算：选用ET0.170.616log 0.17-0.616log0.2190.58N

N

69

118（块Z(N实际1）HT（1181）0.6塔板工艺尺寸设计取堰长lW0.6D0.63.0②溢流堰高度由hWhLhOW2.84L2 0.036436002/ Eh 1 0.038m38mm1000lW hL70mmhWhLhOW0.070.0380.032m③弓形降液管宽度Wd和截面积由D

A查图得

0.0560，D

图4-7-3-1弓形降液管参数图所 Af0.05606.152Wd0.1153.00.322m根据3600AfHT3600AfH

36000.3440.0364

5.7s5s，符合h ，取u0.15m 3600lu

3600h

0.0036436001.80.150.018mWhWh00.0320.0180.014m 塔径34567取破沫区宽度：WSWS0.1m，取边缘区宽度：WCAa

r2r2x

r

x2

WS

2

0.10.322r2

2

0.06

0.978 Aa2

arcsin 1.34

取阀孔动能因子F010 u0

0 4.29m/ 所以，一块塔板上浮阀数为N

0.7855.692 d0 4按下式估算排间距t，即

75mm0.075m，则t

1111

0.055m部分鼓泡区面积，因此排间距不宜采用55mm，因小于此值，取t50mm按t75mm，t50mm1222 塔盘阀孔排N=1222u0

0.7850.0392

3.90m/F03.90 塔板开孔率

0.645

流体力学检验①干板阻力先求 1

4.16m/因为uOuOC，按下式计算u 19.9CL

19.9

0.030m②板上充液层阻力hlO所以取充气因数O0.5所 hlOhL0.50.070.035m液③液体表面张力所造成阻力浮阀塔的hhPhChlh0.0300.0350.065m液柱则单板压降PPhPLg0.065838.8449.81535Pa为了防止液泛现象的发生，要求控制降液管中清液层高度Hd(HThWHd可用下式计算，即

hPhLhPhP0.065mhdL 0.0364h S 0.153 0.0366mdlWhO 1.80.014hLhL则 Hd0.0650.070.0366取0.4HT0.6mhW所以，HhW0.40.60.032THdHThW，符合防止液泛的泛点率

1.36LSZ

泛点率

S S

ZLD2Wd3.020.322Ab

6.1520.3445.462m取K1.0HT=0.65.431ms4-7-4-1由泛点负荷系数图查的CF0.140 1.360.0364泛点率 838.844 1.00.140

泛点率 838.8445.4310.781.00.140

塔板负荷性能T303其中，X为液相体积流量 Y为气相体积流量

设计计算结果 N块mDm----mmmmmmmTN孔ϕ%K-1S塔附件设计43.14，取uF2m/s，则D 43.14查标准系列取127443.1420取出口气速u20m/s，D 0.059m查系列标准取704 3.142.0取uR2.0m/s4 3.142.0查系列标准取159④塔釜出料管4 3.142.0取uW2.0m/s4 3.142.0查系列标准取10843.1425取气速u25m/s，则43.1425查系列标准取530设计压力P1.2PW1.20.325设计温度tt15d d

C

0.39 221130.8

根据C10.8mm及钢板厚度规格，取 设计压力P1.2PW1.20.325设计温度tt1564℃ C 0.39 2.0 21130.80.5根据C10.8mm及钢板厚度规格，取 由公称直径DN3000mm，查得封头总深度H790mmA10.1329m2，容积V3.8170m主要支座形式，为了制作方便，一般采用圆筒形。由于裙座内径800mm裙座壁厚基础环内径Dbi(3000216)0.33000基础环外径Db0(3000216)0.33000Dbi2200mmDb0塔体总高度①人孔板间距

Z(N实际1）HT（1181）0.6取HD1.5HT1.50.6间为8分钟，则H V 55.892 0.785D 600.785H1取裙座高度H2HZHDHWH1H2700.91.10.796塔体重量计算 为191486kg4-7-9-2塔机械强度设4-7-10-1T303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义厚度腐蚀裕量22焊接封头椭圆形椭圆形圆设计压力设计长度名义厚度内径/外径材料名称(即钢号123456789圆腐蚀裕量纵向焊接环向接头外压试验压力(立试验12023456789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塔板型式浮塔板层数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心线距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0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场地土类型I场地土粗糙度类A地震设防烈度低于7设计分第一组3.28545e-6阻尼比塔器上平台总个数2平台宽度塔器上最高平台高度塔器上最低平台高度裙座结构形式圆筒形裙座底部截面内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材裙座与筒体连接段长度裙座上同一高度处较大孔个2裙座较大孔中心高度裙座上较大孔引出管内裙座上较大孔引出管厚度6裙座上较大孔引出管长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圆第1段变径段第2圆第2段变径段第3圆第3段变径段第4圆第4段变径段第5段圆第5段变径段第6段圆第6段变径段第7段圆第7段变径段第8段圆第8段变径段第9段圆第9段变径段第10上封头名义厚度(取用厚度(裙座与筒连接1－1(筒1－1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) nMca(I)MII(2/T)2Ym(hh)(h knMca(II)MII(2/T)2Ym(hh)(h T kk顺风向弯矩MII顺风向弯矩MII00000 max(MII,(MII)2(MII)2 n弯矩MIIF(hh)注:计及高振型时,此项按B.24 k00000Meme00000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 kk00000应力计算11PcDi/ (mIIgFII)/D i 4MII/ i (mIIgFII)/D i31PTDi/mIIg/D i4(0.3MIIM)/ iB组合A112323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1ij中i和j的意义如下i=1操作工况 j=1设计压力或试验压力下引起的轴向应力（拉）i=2检修工况 j=2重力及垂直力引起的轴向应力（压）i=3试验工况 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A1:轴向最大组合拉应 A2:轴向最大组合压应A3:试验时轴向最大组合拉应 A4: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 基础环板面 (D2D2 4基础环板计算力矩max(MC b2,MC l2 x ym基础环板需要厚度基础环板厚度厚度校核结果合 M00ZmgF00 b 0.3MwMe)/Zbmmaxg/地脚螺栓受风载时最大拉应力M00Mm 地脚螺栓受载荷时最大拉应M000.25M00MmgF 地脚螺栓需要的螺纹小径d 4BAb 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D2/it对接焊接接头在操作工况下最大拉应力4MJ mJJgFJD D it it对接焊接接头拉应力对接接头拉应力校核结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 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载荷对直立容器总的横推力N0操作工况下容器顶部最大挠度容器许用外压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GB150.3-计算筒体材 板材厚度及重量计算计算=2[]tPc=有效e=n-C1-C2=名义n=重压力试验时压力试试验压力PT1.25P[]= (或由用[压力试验允许通T0.90s=T=pT.(Die)=2e校核T校核合压力及应力计算最大允许工作压2e[]t(Die)设计温度下t2e=校核t结合内压椭圆封头校核计算中航一航空动力控制系统计算所依据的标GB150.3-计算椭圆材 (板材)压力试验时压力试试验压力PT1.25Pc[]0.4200[压力试验允许通过的应力T0.90s=试验压力下封头的应力T=pT.(KDi0.5e)=校核T校核合厚度及重量计算形状 1 D2=622i= i计算h=2[]t0.5Pc=有效eh=nh-C1-C2=最小min=名义nh=结满足最小厚度要求重压力计最大允许工作压2[]t[Pw]=KDi0.5e=结合下封头校核计算计算中航一航空动力控制系统计算所依据的标GB150.3-计算椭圆材 (板材)压力试验时压力试试验压力PT1.25Pc[]0.4500[压力试验允许通过的应力T0.90s=试验压力下封头的应力T=pT.(KDi0.5e)=校核T校核合厚度及重量计算形状 1 D2=622i= i计算h=2[]t0.5Pc=有效eh=nh-C1-C2=最小min=名义nh=结满足最小厚度要求重压力计最大允许工作压2[]t[Pw]=KDi0.5e=结合环氧乙烷吸收塔(T203)的设计塔流体力学计算结果

4-8-1-11646SulpakColumnDataSheetLoadBed1(top)Bed2Diameter 55PackingTypeMaterial1.03301.033066NTSMexpectedHeight Foamfactor11Liquidholdup Pressuredrop Bottom BottomGasload 899367Liquidload Gasdensity 12.474Liquiddensity 981.43Surfacetension 70.195Liquidviscosity 0.718Gasviscosity 0.012Capacity F-Factor Spec.liquid dp/dz SulpakColumnDataSheetLoadBed3Bed4(bottom)Diameter 55PackingMaterial1.03301.033066NTSMexpectedHeight Foamfactor11Liquidholdup Pressuredrop Bottom BottomGasload Liquidload Gasdensity Liquiddensity Surfacetension Liquidviscosity Gasviscosity Capacity F-Factor Spec.liquidload dp/dz 塔机械强度设4-8-2-1T203计算单位中航一航空动力控制系统计算条件塔填容器分段数（不包括裙座1压力试验类型封上封头下封头材料名义厚度腐蚀裕量22焊接封头椭圆形椭圆形圆设计压力设计长度名义厚度内径/外径材料名称(即钢号123456789圆腐蚀裕量纵向焊接环向接头外压试验压力(立试验120223456789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塔板型式塔板层数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心线距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场地土类型I场地土粗糙度类A地震设防烈度7度设计分第一组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平台高度裙座结构形式圆筒形裙座底部截面内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材裙座与筒体连接段长度裙座上同一高度处较大孔个2裙座较大孔中心高度裙座上较大孔引出管内裙座上较大孔引出管厚度裙座上较大孔引出管长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圆第1段变径段第2圆第2段变径段第3圆第3段变径段第4圆第4段变径段第5段圆第5段变径段第6段圆第6段变径段第7段圆第7段变径段第8段圆第8段变径段第9段圆第9段变径段第10上封头名义厚度(取用厚度(裙座与筒连接1－1(筒1－1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) nMca(I)MII(2/T)2Ym(hh)(h knMca(II)MII(2/T)2Ym(hh)(h T kk顺风向弯矩MII顺风向弯矩MII max(MII,(MII)2(MII)2 n弯矩MIIF(hh注:计及高振型时,此项按B.24 kMeme00000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 kk00000应力计算11PcDi/ (mIIgFII)/D i 4MII/ i (mIIgFII)/D i31PTDi/ mIIg/D i 4(0.3MIIM)/ iB组合A112323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1ij中i和j的意义如下i=1操作工况 j=1设计压力或试验压力下引起的轴向应力（拉）i=2检修工况 j=2重力及垂直力引起的轴向应力（压）i=3试验工况 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A1:轴向最大组合拉应 A2:轴向最大组合压应A3:试验时轴向最大组合拉应 A4: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 m基础环板面 (D2D2 4m基础环板计算力矩max(MC b2,MC l2 x yN基础环板需要厚度mm基础环板厚度厚度校核结果合 M00ZmgF00 b 0.3MwMe)/Zbmmaxg/M地脚螺栓受风载时最大拉应力M00Mm M地脚螺栓受载荷时最大拉应M000.25M00MmgF M地脚螺栓需要的螺纹小径d 4BAb mm地脚螺栓实际的螺纹小径mm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D2/it对接焊接接头在操作工况下最大拉应力4MJ mJJgFJDmax0D2it it-对接焊接接头拉应力对接接头拉应力校核结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 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0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GB150.3-计算筒体材 板材厚度及重量计算计算=2[]tPc=有效e=n-C1-C2=名义n=重压力试验时压力试试验压力PT1.25P[]= (或由用[压力试验允许通T0.90s=T=pT.(Die)=2e校核T校核合压力及应力计算最大允许工作压2e[]t[Pw]=(Die)=设计温度下t =e校核t格格论上封头校核计算计算中航一航空动力控制系统计算所依据的标GB150.3-计算椭圆材 (板材)压力试验时压力试试验压力PT1.25Pc[]2.3422[压力试验允许通过的应力T0.90s=试验压力下封头的应力T=pT.(KDi0.5e)=校核T校核合厚度及重量计算形状 1 D2=622i= i计算h=2[]t0.5Pc=有效eh=nh-C1-C2=最小min=名义nh=结满足最小厚度要求重压力计最大允许工作压2[]t[Pw]=KDi0.5e=结合下封头校核计算计算中航一航空动力控制系统计算所依据的标GB150.3-计算椭圆材 (板材)压力试验时压力试试验压力PT1.25Pc[]2.3422[压力试验允许通过的应力T0.90s=试验压力下封头的应力T=pT.(KDi0.5e)=校核T校核合厚度及重量计算形状 1 D2=622i= i计算h=2[]t0.5Pc=有效eh=nh-C1-C2=最小min=名义nh=结满足最小厚度要求重压力计最大允许工作压2[]t[Pw]=KDi0.5e=结合塔设备一览表可行性- 规格℃℃量CO2吸收HC/CO2/1CO2解吸水1水1水111111111111第5概反应器是石油化工生产的设备，其主要作用是将反应物通过化学反应转化为目的反应器类型 反应器分 调节列管式固定床反应器（R101）设计催化剂的选择为Ф1.9mm，边孔直径为Ф1.5mm，结构如图所示。 YS-7型银催化剂外形YS-7型银催化剂基本物理特性参数如下表 0.620.913反应方程式

C2H4+3O2 2CO2+2H2OC2H4O+2O2

C2H4+ 反应条件经查阅大量的文献资料，发现最优反应温度范围为210℃∼270℃，最优反应压强范1.7MPa∼2.3MPaC2H414.00%~31.00%，O2摩尔分数为和AR。空速约为4000~10000h-1经过综合考虑本工艺的特点和国内乙二醇的市场。年操作时间:8000h反应压力：1.72MPa乙烯转化率：8.33%进料组成 物料衡算及模拟结果化率与选择性接近100%，则：37500kgh44gmol18750kgh45363kg62g/45363 mol/1.03106mol/

1.03106mol/ 1.39107mol/0.0833

1.39107mol/

1.39107mol/0.831.39107molh1.15107mol

1.15107mol/

1.16107mol/ R-101模似结Pressure11Mole Mass Mass Mass38Mole Mole89690757257919催化剂的填充S根据空速算得催化剂的填充量为：VSRVVR—催化剂的填充量由

90245.52273.15

947888.3157

165.14反应管长的计1.2m/s A

20.890 1.20VHR

0.5，则反应管长为H7.917.910.511.86管束尺寸和反应管的排列V1

1d4

0.7850.04527.911.26102n

1.26

13141器列管的布置与普通换热器有很大不同。首先，管束水循环受阻，传热，温度个管板由一个30°区间阵列而成。取不布管区域直径为200mm。

330.284444反应床层压降

P

Lu2f

1-BBpL—Bp

d

R

Re

dpu

1-dp—催化剂颗粒的当量直径Rdpu

1-

0.0091.210.2131.610-

1-

f

1.75P1.777.911.2210.2131-0.591513.10.009机械强度的计算和校核设计的选材壳体、列管、管板、封头、法兰、支座、折流板材料为0Cr18Ni10Ti。板厚的计算设计压力1.721.051.81焊接方式：选为双面焊对接接头，100%无损探伤，故焊接系数GB6654GB3531《低温压力容器用低合金钢板》规定可知对OCr18Ni10Ti钢板C1=1.3，C2=2材料的许用应力t114d Cd2t-

1.81 3.350.58mm55mm。21141气压试验0Cr18Ni10Ti的屈服极限为t114MPas205MPa。PTP0.11.82MPaPT1.15P1.151.81 PDT2.085921

2e则T 120.15MPa＜0.8205164251.7气体分布板设气体分布板的形式分布板的压降 P g—气体密度，kg/m3均匀布气压降Richardson100Pd，c稳定性压降Pd，c b bPb=91.51KPa，所以取Pd 0.88422板取板厚10mm孔数和孔径的确定Di=6000mm，取孔径=10，则孔数为N 0.0475 i

s

10

210.2132

3958.25＞壳程换热采用结构换热介质aspen出的热量为9.42107w1.1Q21.1Q11.03108w3.71冷流体（水）30aspen918.663kg/m3，Cp=4485.371J/kg pa w/(m取流体进口管流速为u1=1.2m/s，管为:8646，则进口管内径为852mm，则Vd2u0.684m3/s W1=918.663 .046kg/

QW1C

30

3.7110.046

管口设计反应器进口22m/s并管的直径为43.14d043.143.14

反应器出口43.1443.14u=43.14

折流材料为16MnR。封头的设计055mmh=50mm。圆边高度HD0

支座的设计个数为30个。防火材料为石棉水泥层（容积密度约为PiPPrFNPnNs50mm t反应器工艺及强度计算结空速(h-长度50厚度1内径高度壁厚1内径壁厚高度4M804塔式反应器（R401）设精馏段设计物性参数在设计中使用AspenPlus进行模拟，计算得到精馏段为2~5块塔板，现将精馏段各个理℃2345V21004.25m3/hv vL104.1m3/hl794.775kg/m34.585dyne/塔径的计算L CCL 2020 L1/ 794.7751/ L VV 15.63 史密斯关联HThL0.60.07

34.585CC20 0.0870 20 20 794.775umax 0.685m794.775u0.8umax0.80.6850.55m/43.1443.14按标准塔径圆整后D塔径的核算 A

0.7852.625.31m取lW0.6D0.62.6

AfAT0.056m WG有

AT

5.31

0.565mv v G0.0057

HThf

0.6-0.07HTL

0.6

6.2根据以上两步核算的结果，可认为塔径D2.6m塔板布置设计形式：U型流、单流型、双流型、阶梯流型。5-1-4-4-2塔径U745--970--90-堰长lW0.6D0.62.61.56mL

232.84L 23

El

10001.0581.56

w 由于0.006mhow0.06m堰高hwhLhow0.070.03680.0332hw'所以板上清液层高度hLhWhow0.030.0368''因为hLh'所以hL的假设得弓形降液管管宽

则平均溢流宽度blw2

1.56

液体流道长度Z1D2Wd2.620.26塔板上鼓泡层高度hf2.5hL则液面梯度0.215250b

2

0.2152502.0810000.17520.33(36000.0288) 10002.080.1753 降液管的面积

0.056m20.297m降液管管宽Wd假设h0比hw少h0hw0.010.03320.01

t筛孔按正三角形排列，取筛孔直径d05mm则孔中心距t 得开孔率A0Aa取外堰前的安定区Ws0.1m，边缘区的宽度Wc D s

2

0.10.26r2

2

0.061.24mx

5-1-4-4-4开孔区面积得Aa= 所以开孔面积A=0.078A=0.0784.6 5-1-4-4-5得n,5000m所以筛孔数n

An,50004.623000流体力学计算与校取板厚d0得C0

u

22h0.05120 有 0有 2 V 2 A0C0

0.3680.8

F0

VA A

30.4得液层有效阻力hlhphlhc0.0460.0930.139m液 9810

4 9810794.775

0.00355m液uom4.4C4.49.35m/sKu0

L0.00560.00560.13hhhf2.5hL2.50.070.0057 e

hf0.0057 34.585 0.60.1750.00050kgkg0.1kgkg气 L hd0.1534lh

0.15341.560.0232

0.00606m液 w0 HdhLhdhp0.070.006060.1390.215m因为液的相对密度为H

0.03320.43m反应段设计得塔径D=2.6m，提馏段设计得塔径D=2.6m，塔设计结果 — 1.10.49 经计算得

所以实际塔板数 N/ET4/0.64596.2取7

0.785D

52.236600.785d4（2）HH1H2H3H4H5VL--mDm----mmmmmmm5TN孔ϕ%K-mSKg液体/kg折流板反应器（R405）设计反应条件能性以及反应过程中的死体积都得以最小化，从而强化了EC的水解，进一步提高了EC择性超过了99.7%，当停留时间或反应器体积最小化时EC便会最大化转化生成EG。温度压力空速/h-Pressure0Mole Mass Mole994594596868138138332131313131010000006320063200000000***LIQUIDPHASE反应动力学方 O+ HOCH2CH2OH+Or4.23106C0.5C1.5exp( 其中，A、B、C560.83kmol/h，由于水与其摩尔分率相差较近，为简化计算，设CA0CB0CA0CB0

560.83

9922.034由于CA0CB0CACB130℃=（273.15+110）k=383.15kr4.23106C2exp(49864.5)1.4633C R 反应器内径及高度的计算

A0

V XAFdX 0.997dX

0R dX 227.11 A0

A0

A R

R

(1XV=Vr/f确定。式f为装填系数，等0.4~0.85，一般由经验确定，也可以根据反应物料不沸腾的液体可取0.7~0.85。取f=0.45所以：V504.69设计反应器直径为D=6000mm则：L

4

上向反应隔室设计u 26

1.18mh0.33mm u 26

4.7m/h1.3mm/材料的选材0Cr18Ni9)，法兰、支座材料为0Cr18Ni10T。壁厚的计算304材料的许用应力为137Mpa。乙二醇、碳酸乙烯酯为轻微腐蚀性介质，取钢板厚度负偏差C1=1.0mm，腐蚀裕量C2=1mm。焊接方式采面焊对接接头，全部无损检测，故焊接接头系数为=1。反应器壁厚按下式计算：n C+Δ2t 2.2

1.0121371- 式 n—名义厚度P—设计压力Di—床层内径—焊接t—设计温度下材料的许用封头的设计 2.26000 50.37mm2t0.5p 213710.52.2设计壁厚 C2名义厚度 dC112EHA封头，DN=6000mmH=2040mm，直边h240mmA=25.6354m水压试验及其强度校核水压试验：PTP0.1PT1.25P1.252.2PD水压试验强度校核应满足公式：T2.75400055-

2e则T 105.15MPa＜0.9310279σT[σT]，故筒体厚度满足水压试验时强度要求反应器进口接管内径的计为1.5m/s，则进口接管内径为：43.1443.14反应器出口接管内径的计速为1.5m/s，则进口接管内径为：43.1443.14支座的设计SF型。SF型的区别仅在于底板上螺栓孔的形状不同。S型底板上的螺栓孔为长圆孔，以便使鞍座能在基础上自由滑动的弯矩值相等或相近。本反应器鞍座设置A=3000mm。折流板反应器工艺及强度计算结果反应器一览表可行性-5-6-1规格℃器1111-11第6概换热器类型 U选型原则6020℃，低温端剂的出口温度不应高于工艺流体的出口温度。在冷却或冷凝工艺流体时，冷却剂的温5℃；当冷凝带有惰性气体的工艺流体时，冷却剂的出口温度应该低于工艺流体的，一般低于5℃；响换热器的压力降，摩擦阻力变大，磨损和振动变大等。所以增大流速时衡两者的关换热器的选型计算换热器的选型以T-201进料预热器（固定管板式通过AspenExchangerDesign&RatingV8.4软件选型为例。氧气，最高温度为115℃，壳程通贫碳酸盐溶液，最高温度70℃，管程材料选择CS，壳程CSBM型标准椭圆封头管箱，单管程，单壳程，型号为BEM-600-2.1/2.3-43.6-2.5/19-1I。AspenExchangerDesign&RatingV8.4程序,HeatExchangerSpecificationServiceof OurItem Your Rev Job 600/ 2250mm Connectedin s/unit1 Fluidname

PERFORMANCEOFONE

Tubety,ty,Vapor000000TemperatureCDew/BubbleCDensity(Vap///14.913.33//.0128.0135Molecularwt,Molecularwt,Specific//1.0041.4545.4669 Latent//.028.031Pressure(abs)Pressuredrop,allow Fouling .00015AoHeat Transferrate,

CONSTRUCTIONOFONE

TubeDesign/vac/testpressureDesigntemperatureNumberpassespersCorrosionallowance

kgf/cm222.434C

1

20.394 1mm457.2-1/-1457.2-1/- Tube OD Tks-Avg mmLengt2250

Carbon

OD620

mm

Tube -ChannelorbonnetFloatinghead

CarbonSteelCarbon-

Channel Tubesheet- Imement Baffle-Carbon28.28Spacing:Baffle-Supports--SealU-Bypassseal

Exp.2RhoV2-InletBundleBundleGaskets-S-TubeFloating Code ASMECodeSecVIIIDiv R-refinery

Filledwithw 6-4-1从图6-4-1T-201进料预热器（E202）设计结果表可以看到，换热面积为43.5m2，所需593.8W/(m2·K)，实际传热系数（含污垢热阻）849.3W/(m2·K)，设计余ViewsonarrowA4531OvNozzleDesignSAspen&TubeDesign4579.5150ANSISlipDesignC4579.5150ANSISlipFullSettingPlanBEM600-22504069.5150ANSISlipCorrosion4579.5150ANSISlipTestNumberof11DesignASMESectionVIIIDiv.TEMAInternalDrawingCustomerWeight222432939236-4-2根据JB/T4715-92《固定管板式换热器型式与基本参数》对模拟数据进行圆整，并且换热管规格为φ19×2，管子根数n=360根，中间排管数20，排列方式为正三角形。 传热管排直径DN=700mm，曲面高度h1=