附录三设备选型与计算

设计依 第一章反应器设 反应器设计选 反应器选择的原 本厂反应器的选择类 甲醇催化制乙烯反应器的设 反应器类型的选 流化床反应器的总体结 反应方程 催化剂参数 反应器的设计过 流化床反应器的基本参 乙烯氧化制环氧乙烷反应器的计算结 反应方程 反应器相关参 环氧乙烷制碳酸乙烯酯反应器的计算结 反应方程 反应器相关参 碳酸乙烯酯醇解制乙二醇反应器的计 反应方程 反应器相关参 第二章塔设备计 塔型选择原 板式塔的选 塔板种 各种塔盘性能比 填料塔的选 本厂塔的选择类 塔设备计 对EG精馏塔T0402设计计 1筛孔校核_EG精馏塔-提留段T10：（实际板号：1＃— 对CO2吸收塔T0202设计计 第三章泵的设 概 泵选型设计依 工业用泵的分类和适用范 具体泵的选 泵选型方 选型依 泵选型计 P0101号泵计 用智能选泵软件选 本厂泵选型结 第四章换热 选型依 换热器选 换热器分 壳式换热器的类型与特 工艺条件选 换热 选型步 设计实 第五章储 概 分 选型示例——碳酸二甲酯储 储罐一览 第六章管 管道设 管径确 管路压降计 管路阀门和管件的选 管路绝热设 绝热的功 绝热结 配管式

《压力容器》GB150-《钢制塔式容器》JB4710-《钢制压力容器用封头标准》JB/T4746-《碳钢、低合金钢制填料塔式压力容器技术要求》QSY-GDJ-JS121-《碳素钢、低合金钢人孔与手孔类型与技术条件》HG21514-《中国动参数区划图》GB18306-《建筑结构荷载规范》GB50009-1反应器选择的操作稳定，调节方便，能适应条件的变化本厂反应器的选择表1- 反应器选型一览反应器编反应器名设备类EOEC软件对其进行强度校核（见源文件）甲醇催化制乙烯反应器的设反应器类型的并采用有效改进流化床的结构，以确保生产的顺利高效进行。（1000），应及热敏.性物料。30~100μm了上述这些优缺点，并结合反应的动力学特性加以斟酌后才能正确决定的。Sr-SAPO-34有一定的差距。ZSM-5分子筛具有良好的稳定性,催化剂积碳量少,使用长,且已经实现工业化生产。但使用ZSM-5催化剂副产物多。SAPO-34分子甲醇转化为烯烃是放热反应,而且小孔分子筛易结焦失活,需要进行连续反应再生,因此除了在初期尝试过固定床装置外,成MTO工艺均采用类似催化流化床反应器的总体结21.2345扩大段64l部装置、换热装置、气固分离装置等组成,它们各自的作用如下:最基本的作用。）固体颗粒在床中的停留时间分布等。流化床反应器的内部构件主要形式过程,为抑制气固体返混，减少颗粒的带出和需要对行热交换等过程,应放大的需要,管数数倍于传热面所需的管子的例子。a本身的热效应大小决定。b旋5μm99%以上。在反应器上部反应方程 2CH3OH-->C2H4＋2H2O副反应：3CH3OH-->C3H6＋3H2O副反应：4CH3OH-->C4H8＋4H2O副反应：2CH3OH-->CO＋2H2副反应：CO＋H2O-->颗粒密度：1500填装密度：750反应器的设计Aspen停留时间表1-2PFD23TemperaturePressureVapor11MoleFlowMassFlowVolume--MoleFlowC3H6-00C4H8-2.42E-003.06E-00000000Mole3.81E-C3H6-00C4H8-9.17E-3.02E-2.96E-003.81E-00000000流化床反应器的基本参来，此时流体的流速称为起始流化速度，记作Umf起始流化速度仅与流体和颗粒

d2

dp

g

p p

dpp为气体的粘假设颗粒的雷诺数Rep20，将已知数据代人pd2p

6105215000.54

msmsRep

dpUmf

将Umf代入费鲁德准数作为判断流化形式的依据散式流化

0.13

0.13

U2U mf

dp

6.0105颗粒的带出速度出，此时流体的速度成为颗粒的带出速度Ut。其计算如下式：

dpUt0.4U

d2

当0.4

dpUt500

U

2g2

t t

dpUt5001p2p

粒的带出速度Ut,因此用dp60m计算带出速度。

tU t

2g2

0.399m

0.5320.4

R300-1000，1000，代入计算U0

10000.00131.3m187.5t/h421793.05m3/h根

DT

4117.16

700，则：U0

7000.00130.91m将流速代 （6）

DT

445）流化床床高确定密相段高度3h-162.5t750kg/m3H

m催化4TT

1.2m床层的膨胀比Rhf的床层高度hmf之比。一般情况下，粗颗粒床（dp>100dpm）,R=1.2~1.7；（dp<100dpm），R=1.65用静床高hhmf计算稀相段高度稀相段高度的估算一般根据Dh2/D20~1500m从图中可以估计得到，在我们的操作气速和床径下，h2/D0.35，故取稀相段高度h2=3.745h3=6.5m.120°，

DDT0.6m2tan30o40°，1.2m，H4=4.6m。6）流化床的压降 pL1

式中：ΔPpa；Lf为床层高度，m；εfs分别是固体颗粒和流体的密度，kg/m3;g，9.81m/s2。取εf=0.5，代入(7)得：ΔP=5.4kPa4750.12Mpa，设计温度5000.2Mpa，OCr18Ni9探伤，取流化床体焊接接头系数为φ=1，c=2mm。流化床壁td

c

0.221001

2体的有效厚度为te=tn-c1-c2=13.7mm。t

pDte0.21070013.7 2

c

0.221001

216mm。16mm。0.15Mpa，5002mm，封头焊缝系数为1mOCr18Ni9100Mpa。K=1.0tn

Kp

210010.5

13000/4=3250mm；封头执行标准是：GB/T25198-200mm200mm 2000mm直边高度是40mm。13000mm，3250mm，16mm，40mm。水压试验的试验压力有pt=p+0.1=0.3Mpa，pt=1.25p=0.25Mpa，取两者中大值，即pt=0.3Mpa。扩大段机械强度校核TpTDte0.31070013.7T 2PTD0.5te

.21MpaTT

2

0.9s0.91205根据T0.9s反应段械强度校核 T

.34MpaTT

TPTKD0.5te0.31128000.513.7T

213.70.9s0.91205根据T

2.

3计算为经验方法：U 开孔率

21 U

Pd2g2229.810.012本装置气体处理量为117.165m3/s，取进气管内流速为30m/s，由于进料量比较大，本反应器采用两个进料管，计算得到进气管管径为1.577m，取1.6m。12）催化剂流出速率与补充速率的计算62500kg/a7.8125kg/h，24×24189.6kg，190kg.13）床内传热过程计算通过AspenPlus可以计算得到，本反应放热量为 kcal/h，而1cum的25℃、0.12MPa的甲醇加热到反应温度475℃所需能量为890775kcal/h，故冷态甲醇进料量为16.22cum/h，即0.00045cum/s.0.01m/s，0.045m2。冷2m1m，与筒体为同心1.69%0.003m，则开孔数63690.03m。旋风分离器的结构4旋风分离器的计算、选型取ui=20m/s。30bhDd LbD,h3D,dD,LD,HD D 5 8.3,DD2 由qbhuq1.5m3su20ms,bDh3D CLG800mm，600mm。支座采用裙座，材质为Q345，裙座与塔体的采用对接式接，裙座筒体10700mm，16mm，8000mmDboDso30010700162(200~400)DbiDsi30010700162(200~400)10500bQ235[]b140MpabDobDos11000105002162b

bb

C=2mm，b27mmQ235[]bt170MPa，HG20652-19984.5.2（推荐值），裙座底部筒体直径为10700mm，n=80，根据 D

C

3440.785110002105002M42×4.5，2600mm的人孔（HG21515-95）1-3甲醇气，Sr-SAPO-操作流量操作压力操作温度密相段气速密相段直径密相段高度稀相段气速稀相段直径稀相段高度过渡段高度锥形 裙座22人孔直径基础环的内径基础环的外径乙烯氧化制环氧乙烷反应器的计算结反应方程主反应 C2H4+0.5 -- 副反应 +3 -- 2CO2+2反应器相关参2床层高度直径4460h-环氧乙烷制碳酸乙烯酯反应器的计算结反应方程C2H4OCO2C3H4反应器相关参3床层高度直径118h-(µ-2碳酸乙烯酯醇解制乙二醇反应器的计反应方程主反应：2CH4O C3H4O3-- EG 副反应：2EG-- DEG 反应器相关参床层高度直径406h-季铵强碱性硼离子交换树第二章塔设备计算塔型选择原板式塔的选 塔板种各种塔盘性能表2- 塔板性能的比塔盘类优缺适用场大筛多2-2塔板类生产能塔板效操作弹压结成5111.2-90.7-筛1.2-30.4-1.3-30.5-填料塔的选am2/m3是评价填料性能优劣的一个重要指标。空隙率单位体积填料中的空隙体积称为空隙率，以a表示，其单位为填料因子填料的比表面积与空隙率三次方的比值，即a/3，称为填料因子，以1/m。它表示填料的流体力学性能，值越小，表明流2-3123456789本厂塔的选择类表2- 塔设备选型一览塔设备编塔设备名设备类备C3C4125YCO2CO2DMCEGDEG本设计选择对填料塔CO2吸收塔T0202和筛板塔EG精馏塔T0402进行精确计算，利用Cup-tower软件分别进行校核，并利用SW6-2011软件对其进行强度塔设备EG精馏塔T0402设计计进料状248℃，1725AspenPlus2-表2- T0402EG精馏塔物料数TemperaturePressureVapor010MoleMassVolume---Mole000000C3H6-000C4H8-0000000000000000000000000水力学数利用AspenPlus对塔EG精馏塔T0402进行模拟得到水力学数（从塔设计表2- AspenPlus对T0402模拟水力学数liquidvaportoMassflowMassflowvaportovaportoCC3wtvaporliquidfromvaportovaporto3

82023.33m382.9611m33v1.6642kg33v916.1586kg3

0.013LL23.6875mNHT0.8m，板上液层高度hL0.08mHThL0.80.08Lh(L)05VhC204C

(L)02(L(LVu

0.8

105335.5m3281.6225m33v2.029kg33v1034.123kg3

LL取塔板间距HT0.8m，板上液层高度hL ，HThL0.80.1Lh(L)05VhC20C

(L)02(L(LVuD

0.8

D由于液体流量

堰长lw0.8D 2.48E(Lh)23w whwhL lw0.8D

图 弓形降液管参数WdDho

3600lwuo

查资料可知，塔顶空间Hd1.2~1.5m，Hd塔底空间应至少满足人孔直径，本塔取t=3min，1.14m3/min，h4Vst塔底总空间6，60.8m

Z(n2)HTHdHBH1H2 进料管液体体积流量V=134.04m3/h，u 4VF/4VF/

取进料管规格 塔顶出料管体积流量V=80304.87m3/h，u 4VD/4VD/

取出料管规格 塔顶回流体积流量V=79.69m3/h，u 4VL/4VL/

取回流管规格 塔釜出料体积流量V=281.62m3/h，u

取出料管规格塔釜再沸器进料VV=105335m3/h，dV

Q345R200℃，1atm[σ]t=183MPa取焊接系数φ=0.85，C=3mmS cc

CCup-tower校Cup-tower塔板编号塔板层塔内径板间距液流程1底隙/侧隙降液管宽受液盘宽受液盘深堰塔板形孔塔板编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2降液管内线速度降液管底隙速度1_EGT10：（实际板号：1＃—基本信1项目名72装置名8日3塔的名EG9说4塔板编号1#—10计算选用的理论#5塔板层11塔板编号#—6塔板形12分段说工艺设计条液气1质量流7质量流h2密88密3体积流9体积流h4粘10粘5表面张11安全因/6体系因/12充气因/塔板结构参1塔m6孔#02m7开孔密23塔截面8溢流程/14开孔区面9堰的形/5%溢流区尺两中1降液管面积%2%3降液管顶部宽m4弯折距m5降液管底部宽m6受液盘深m7受液盘宽m8堰m9降液管底m10降液管顶部面11降液管底部面12顶部堰m13底部堰m14进口堰高m15进口堰宽m普通筛孔参1筛孔孔m52m63748工艺计算结正常操150%操60%操1空塔气2空塔动能因3空塔容量因4孔5孔动能因6气7动能因8相对kg液---9溢流强10流动参/11板上液层高m12堰上液层高m13液面梯m14板上液层阻m15干板压m16总板压m17雾沫夹kg/kg18降液管液%19降液管内液体高m20降液管停留时s21降液管内线速22降液管底隙速23降液管底隙阻m24稳定系/25降液管最小停留间s负荷性能图参1操作点横坐2操作点纵坐3操作上限百分-%4操作下限百分-55%漏液因动610%漏液时因动-X液相体积流量ABABA Y气相体积流量单流程塔双流程塔双流程塔1-液相下0-操作线2-液相上限3-漏液4-雾沫夹带5-液泛CO2吸收塔T0202设计计进料状CO22.1MPa，CO288℃，15K2CO389℃，115AspenPlus2-表2- T0202CO2吸收塔物料结CPressureVapor1010MoleMassVolume----Mole00000C3H6-0000C4H8-0000000000000000000000000000000000000000000000000000CO3-0000水力学AspenPlusCO2T0202（从塔设计表 AspenPlus对T6模拟水力学数liquidvaportoMassflowliquidMassflowvaportoVolumeflowliquidvaportoCCwtvaporliquidfromvaportoliquidvaporto

Lh1226.29m3wV1784932.5kgwL148795646kg3v12.21kg33v1213.38kg3

LL ta125m2 t利用贝恩(Bain)—霍根(Hougen)u2 lg[F(t)(V)02]AK(L LV LVuF

0.95，得uD u

2.07m/u2.0710090.79（在允许范围内 所以，D=5mU 62.49m3(m2·h)填料层计算及分段（等板高度法15，0.6，取ZHETP·NTZ'1.5Z5m，5液体喷淋密度U=62.49 F=3m·[s(kg/m3)0.5]-FPZ查得

Z470Pa

FPZ所以P47025查资料可知，塔顶空间Hd1.2~1.5m，本塔取Hd塔底空间应至少满足人孔直径，本塔取5，6（4个），0.6m，Hc=1m，H2=6m

ZZ'HdHb2H1H24Hc 进气管气体流量V=133468.09m3/h，u 4Vv/4Vv/

取进气管规格 液体进料流量V=1242.12m3/h，u 4VL/4VL/

取液体进料管规格SVs=146288m3/h，uS4VS/4VS/

取塔顶出气管规格 塔底液出料流量V=1226m3/h，u 4VW/4VW/

取管子规格Cup-tower校cup-tower规整填料工艺参数详基本信1项目名2客户名7名3/5/20218:3438日4装置名95塔的名6说工艺设计条顶底1质量流2密3体积流4粘5质量流6密7体积流8粘9表面张工艺计算结1液泛分%71712气体动能3液体喷淋4单位填料5空塔气6泛点气7气体负荷8流动参/9填料层总塔的结构参1填料类/6塔m62材/7填料层高m3比表面8%4%989每米理论/05°经济F范1.0-操作负荷性能1操作点横坐/002操作点纵坐003备第三章泵的设计概泵属于通用机械，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量大、种泵选型设计依工业用泵的分类和适用范3-13-2具体泵的选泵选型方3-1编指123（最高点4动大，体积5节程有有6黏度较低的各特别适用于特别适用于压力的低黏度的清洁介特别适用于量的清洁介或要求完全无泄漏可用隔膜泵适用于中低量尤其适用于黏性高的7HQ率；N对输送易燃、易爆、或贵重介质的泵，要求轴封可靠或采用无泄漏泵，腐蚀性材料，如AFB不锈钢耐腐蚀泵，CQF工程塑料磁力驱动泵；对输送含固在室外环境温度低于-20℃对安装在区域的泵应根据区域等级采用防爆电动机对于要求每年一次大检修的工厂泵的连续运转周期一般不应小于8000h泵的设计一般10特选用要温度一般为常温，但某些中间给料泵的温度也可大特选用要温度一般为常温，但某些中间给料泵的温度也可大100℃；塔底回流泵30~60℃；50%~100%制流量）；流量较大；泵温100℃；液体100%50%~流量较小；扬程较低；泵温50%~50%~1.0~1.2MPa）；泵温度一般不0.1~0.2MPa；机械密封封力一般0.05~0.15MPa选型依1.1～1.55%—10%量后扬程来选型。装置系统的管路布置条件指的是送液高度送液距离送液，吸入侧最低泵选型P0101号泵计根据模拟结果，液体混合物的流量为物性参数：密度ρ=764.223kg/m3，黏度μ=4.23×10-为确定进料泵所需扬程H，M1其中，△Z为两截面处位头差，△P/ρg为两截面处静压头之差，△u2/2g为取流速u=2m/s，44选用规格为∅139×4.5mm的无缝u

436003.14

1.924m/Redu0.131.924764.223 取无缝的绝对粗糙度为

查莫狄图得摩擦系数为zzg2gp1.0131055.07764.223

u0

用智能选泵软件选(1)图3- 基本信息3-43-5GDF100-32A,3本厂泵选型结3-3序号泵型转m功备1GDF100--43213214IX180-65-125-4255IL200-150-216322748IX1100-80-21924SA-2IX140-32-2214SA-2IS150-125-21IX150-32-214IX1100-80-21IS150-125-23第四章换热器选型依《化工工艺设计手册》2003-《浮头式换热器和冷凝器型式与基本参数》JB/T4714—《固定管板式换热器型式与基本参数》JB/T4715—《立式热虹吸式重沸器型式与基本参数》JB/T4716—《管壳式换热器》GB151-《化工设备设计全书—换热器》2003-《石油化工设备选型手册—换热器》2009-《管径选择》HG/T20570.6-换热器换热器分4.1名 作冷却 冷却工艺物流的设加热 加热工艺物流的设再沸 用于蒸发蒸馏塔底物料的设冷凝 蒸馏塔顶物流的冷凝或者反应器冷凝循环回流的设 废热锅 由于工艺的高温物流或者废气中回收其热量而产生蒸汽壳式换热器的类型与4.2名 特 相对费

侧不易或检修，所以壳流体温差过大(一般要<70℃)但结构复杂，安装时浮头端U

工艺条件125℃（2.5bar）175℃（9.0bar）的饱和蒸同时，选择温度为20℃的冷却水作为冷公用工程。一般情况下冷却水出口60℃，20℃，低温端的温差5℃20℃。 换热表4-3管子规格GB/TGBGBGBGB/TGB/T铜GB/TGB/TGB/TΦ19mm洗，采用外径Φ25mmΦ38mm流量较大工艺物流，一般选用较大的管径。8~9m随着管程数增加，管内流速和传热系数均相应的增加，因此一般选在41.25～1.58-32表4-换热管中心距列的管束方便对易结垢流体更为适用如将管束旋转45℃放置也可提给热系数。表4- 折流板间距—4500-—600-1500-—900-———1400-———1700-6000-———DN500～1000mm，DN＞1000mm，选择三对以上。−15%−25%的裕量。选型步AspenPlusHeatX数的估计，有关物系的K4-6K的经验数管壳传热系数K水水水水水水水水水水溶液水溶液水水AspenPlusHeatX5-5。4-7流体的污垢热阻污垢热污垢热流污垢热流体名 流体名名06参照预选换热器几何尺寸进行详细计算查看换热器的各项计算结第三步，新建EDR文件，将AspenPlus的相关计算数据及几何尺寸导入，进行校核计算，根据EDR中的警告对换热器结构略作改动以得到更准确、更设计实E0402aaspen7.3E16E15HcurvesObjiectmanagernewAdditionalPropertiesE16E（3）AspenTechAspenPlusAspenPlusSimulation点enter出现如下在EAspenExchangerDesignandRatingV8.4文件E0402，将ProcessData中的温度改成换热网中的温度，A5824A5824PulingLength2Bolts2BoltsAspen &Tube BEM1000-Drawing换热器一览4-8热器览序号设备位 设备规

（ 材）

E0306dBEM800-1.0/1.0-310.7-6/19-1 5BJM1400-1.0/1.6-315.3-2/19-1I6BEM1000-1.2/1.2-403.2-5/19-1I7BEM1000-1.2/1688.1-4/25-238BJM1200-1./0.6-226.6-3/25-219BJM900-1.2/1.2-156.6-3/19-11BEM1000-1.0/1.0-403.2-5/19-1IBEM800-1.2/1.0-310.7-6/19-11BJM1000-1.2/1.2-241.9-4/25-1IBEM500-1.2/1.0-35.1-2/19-21BJM1200-0.25/1.6-437.4-5/25-1IBEM600-0.6/0.6-434.8-6/19-13BEM600-1.0/0.6-26-1/19-11BEM1800-0.25/1.6-1019-5/25-1I

概、储罐主要用于在化工生产中的原料或产品等，储罐是化工生产、分选型示例碳酸二甲酯储取碳酸二甲酯在罐的停留时间为7取安全系数为0.8，则计算得到碳酸二V0=(V×t)/ε=(94.965×7×4)/0.8=19942.6510000储罐的尺寸为储罐的封头尺寸为曲面高度H1=3368mm，储罐一表5.1设位设名类数尺寸封形介力度材保防1罐等温12-Q235-罐酯温22-酯温42-醇温管道设管径确1）综合权衡建设投资和操作费用。一套石油化工装置的管道投资一般占装置投资20%取其最佳值。4m/s;85%，100m/s;确定管径后应选用符合管材的标准规格艺用管道不推荐选用DN32，DN65DN1252)不可压缩流体的管径计算：状 流体速流速<4m/s，

流速<85%式中：d——管道直径U——流体选用的流速(m/s)管路压降35MPa(ε)选择不同的压降进行计算。P——阻力系数，无因次管路阀门和管件的选在化工管路中，为满足生产工艺和安装检修需要，管安装的各种阀门、70%管路绝热设绝热的功当设备管道内的介质温度低于周围空气温度时采用绝热可防止设备、绝热结1）管道选型一览6.1配管一览物管管隔流主管管道名管道代物顺材及代代号号号代声号PL0101-200-1H1BM0101PL0102-250-1H1BR0101PG0103-2200-H1B-1H1BPR0101PG0104-2600-H1B-1H1BPE0101PG0105-600-1K1BE0101PL0106-125-1K1BF0101PG0107-600-1K1BF0101PL0108-125-1K1BP0104PL0109-125-1K1BF0102PW0110-125-1H1BF0102PG0111-300-1H1BP0105PL0112-125-1H1BC0