赛区-农业工程学院cy初步设计说明书

第一章项目总 项目概 项目设计依据、标准及原 项目设计依 项目使用的专业.....................................................................................项目设计原 产品及原料方 产品方 原料方 主要品防 技术经 第二章总图..................................................................................厂址概 选址原 方案选 省茂名市园区基本情 总平面布 编制依 平面布置的一般原 厂区总体布 厂区布置主要技术经济指 功能区介 生产区布置概 罐区的布 变电所的布 三废处理设备的布 仪器修理车间的布置概 化验室的布 中心控制室的布 厂前区以及相邻建筑的布 停车场的布 厂区出的设 围墙设 绿化设 第三章工艺说 设计目 工艺路线分 3.2.1路制乙二 非石油路制乙二 模拟过 环氧乙烷水合反应流 乙二醇提纯与分离流 全流程模拟优 工艺创新 第四章物料衡算与热量衡 概 物料衡 物料衡算方 物料衡算任 系统物料衡 能量衡 能量衡算原 能量衡算任 系统能量衡 第五章节 换热网络设 概 换热网络的集 热泵精 第六章设备选 概述及选型依 概 选型依 塔设备设计选 设计依 概 塔型的选 环氧乙烷热泵反应精馏塔的详细设 乙二醇分馏主塔的详细设 换热器选型及设 概 换热器选 换热器设 泵设备设 概 选泵原 具体泵的选 泵选型计算举 P101泵详细参 第七章自动控制及仪 概 自动控制系统设计的依 常用工业自动控制系统类型简介及选 仪表基本类型及选 化工生产过程设计的基本仪表类 仪表选型原 控制方 储 离心 塔设 第八章布置与配 设计依 车间布 概 厂房布 单元设备布置方 管道设计与布 管道设 管道布 管道布置典型设 第九章土 设计依 建筑设计范厂区地理情 厂址简 气象条 地形条 情 建筑工 设计原 设计方 结构工 设计原 设计标 设计方 安全疏 第十章给水排水工 设计概 设计依 给水系 生水系 工艺用水系 生活用水系 循环冷却水系 消防用水系 杂用水系 排水系 工业排水系 生活排水系 雨水排放系 第十一章供电与配电工 设计依 设计范 负荷分级及用电要 电力负荷的分 本厂各级负荷说 本厂用电要 全厂用电估 供配电系统的组 变电 防雷、防静电及接 防 防静电与接 第十二章公用工程建 热公用工程系 热公用工程设计依 热公用工程设计原 热公用工程概 冷公用工程系 冷公用工程设计依 冷公用工程概 第十三章通信系 设计原 设计范 设计依 电信方 电信现设计范 有线广 会议、直通.............................................................................生产扩音通信、信 火灾系 第十四章空气站、氮氧 设计依 空压 氮气 第十五章分析检 设计依 检验项 原料检 辅助物料和公用工程检 产品检 环境监 第十六章采暖通风及空气调 设计概 设计标准依 厂区所在气象条 采暖方 设计概 设计方 第十七章与维 设计说 概 TPM定 TPM特 设计依 设计原 维修体 维修途 注重平时的保 采用先进的检测技 适时适量采购配件，保证配件的供 建立专业化、系统化的维修队 努力做到“绿色 维修的基本内 维修人员的工作职 第十八章储运系 设计依 18.2系 罐区设置方 罐区自控技术方 装车栈台说 罐区安全防 18.3系 物料............................................................................................................18.3.2要 18.3.3线路布 第十九章消防专 概 遵循的主要.............................................................................设计执行标准及规 消防建 厂房防火防 储罐区防火防 消防系 概 给水系 供电系 水消防系 灭火系 干火系 移动式灭火系 日常消防管 第二十章劳动保护和安全卫 设计概 设计依 国家、地方和主管部门的有关法律、规 采用的主要规范、规程、标准和其他规 项目及危害因 自然............................................................................................................生产过程.............................................................................................工业毒 燃烧与.................................................................................................噪声危 项目及危害的预防措 防自然措 电气安全保障措 事故的预 防火防爆措 噪声控制措 化学灼伤与腐蚀防护及应急措 厂区绿 劳动保护和安全措 工业卫 工作场 辅助用 项目概我国乙二醇产业发展迅速，但还缺乏拥有自有知识的技术。计思路符合原子经济性和绿色化学的原则，环氧乙烷利用率接近100%。该工艺项目设计依据、标准及项目设计依化工、机械、环保的等方面相关项目使用的专《中民安全生产法《建设项目（工程）劳动安全卫生监察规定》原劳动部第3〔1996《工业企业设计卫生标准》GBZ1-《工作场所有害因素职业接触限值》GBZ2.2-《石油化工企业设计防火规范》GB50160-《建筑设计防火规范》GB50016-《建筑物防雷设计规定》GB50057-《和火灾环境电力装置设计规范》GB50058-《石油化工企业可燃气体和气体检测设计规范》SH3063-《化工企业安全卫生设计规定》HG20571-《建筑照明设计标准》GB50034-《工业粉尘排放标准执行》GB16297-《工业企业厂界噪声标准执行》GB12348-《污水综合排放标准执行》GB8978-《大气污染物综合排放标准》GB16297-《废物污染控制标准》GB18484- 项目设计原项目建设遵守国家的各项政策、和法令，符合国家的产业政策、 产品方原料方2万吨/月。随着聚酯、表面活性剂等下们原料来源主要选择来自镇海和。1-1规格（元/吨GB4649-（质量分数SH/T1056-（质量分数表1- 未来两年内拟、在建环氧乙烷项7主要品防表1- 主要物一览物℃极限技术经表1- 项目主要经济技术指1万吨/24小时/567万元/8人9万元/万元/万元/%%%年9投资净现值（税后万元/ 总图厂址概选址原化工厂的厂址对于企业的成败有重大的影响。厂址选择不仅影响到生产成司品成本，提高市场竞争能力。厂址有良好的交通条件，具有公路路方案选茂名园区具体情况如下表表2- 茂名园区具体情况一览27件7自件1527.32125园区已建成110KV变电站，供电线路已接通，供电负条优优省茂名市园区基本情茂名园区简临港条件，重点发展中下游产业。依托茂名港水东港区及14个各类3万吨级及以下码头泊位，完全满足特色产图2- 茂名园区地理位置厂址自然地理概地理位置茂名市位于省西南部，地理坐标为东经110°19′-111°41′，北纬北距广州362公里，西南距湛江121公里。厂址地形、地貌概况图2- 茂名工业区重工业格局地质、水文情况为三大玉矿之一，盛产唯一的“南方碧玉”，银岩锡矿居第三，东坑水8亿m3，水38.7亿m3。目前，茂名水利体系已具有相当的基础和规模，水资源配置供水系统气候、气象条件茂名市位于省西南部，地理坐标为东经110°19′-111°41′，北′4地，充，—1%。各月的平均相对湿度为73%~92%，年雾日平均4.8天，多在1—3月年平均降水量为1265mm，年最多降水量2169.5mm，最少降水量为1009.9表2- 厂址情况一览气温：年平均气最热月平均气最平均气降雨：公共设施、资源现状及发展趋1交通的出海口之一。而茂名工业区地处茂名市城区东南方15公里处，交通十分图2- 茂名园区铁路规2供水力6000吨/日，可满足企业需求。39条（最大的河流为鉴江，其次为袂花江、罗江等）3.茂名园区的社会环境资源①现有的实力储备②未来发展趋势展望未来十年，根据、省把茂名建设成为“世界级”建1500万吨/年炼100万吨/4000万吨/200万吨/业超5000万吨、产值超5000亿、创税超500亿的“国内一流，世界领先”基4.经济状况①经济社会2012年，茂名全市上下继续凝心聚力，紧紧围绕“做大经济总量、加快滨海发展”的任务，以大气魄谋划发展、加快发展，大办工业、办大工业。在政②工业经济20121785.0432.922%13.65186.2848.050.3%项目建设实施“园镇互动”管理创新后的茂名高新区，2012年实现超常规发①交流合作平台9万标立方米/时氧气的空分装置；世界化工行业的龙头——德国巴斯夫公司落户茂名高新区，与中国合资2.88亿美②政策服务的优势以政策引导为，大力发展地方工业。2012年市出台了《茂名市扶持民营和中小微企业发展若干政策措施》，从市财政拿出约2000万元，于（市、区）工业园区建设。另外，面对国内外复杂经济形势，2012年茂名市实市出台《关于做好减轻企业负担工作》，暂停征收中小微企业及民营2012712月应缴纳的堤围防护费、价格调节基金，减轻企业负担8000③产业基础公司、国内最大的炼化企业——茂名的2000万吨/年炼油和，等公共工程设施，承接下游项目可以做到“建设最快、投资最省、经营成本编制依《工企业总图设计规范》GB50489-GB50187-GB50016-GB50160-GB50187-SH/T3053—SHT3007—HG20546—GB/T50103-GB50187-SHT3007-SH3060-GBJ12-GBJ22-《化工工厂总图施工图设计文件编制深度规定》HG/T2056-SH3071-平面布置的一般工厂总平面布置应满足生产和要求符合生产和要求，实际上工厂总平面布置必须节约用地原则节约用地是我国的基本国策。陷性黄土区的影响；城市规划的影响等；厂区总体布148500m2。整个厂区分为五个部分：生活区，辅助生产区，生产图2- 厂区总平面布置为3.5m/s，有利于释放的污染物及时散去，因此内部污染区应设置在生活区的厂区布置主要技术经济 450330148500m2805010030403010080603001502003020010045000m2

4003018050900030000m24006200560606050306056045056048082040330306088030 围积

1300001458080%4500014850030%3000014850020%30000148500防止易燃及毒性物质的释放对人造成。区，主要生产区之间设有绿化带。变电所的布在易、可燃腐蚀性气体及粉尘生产、储运和装卸设施的全年最小频率风向的同时，变电站设计应当远离强振源，并与易、可燃气体、腐蚀性气体以及粉三废处理设备的 仪器修理车间的布置概于厂区内交通主线以应对突况，实现快速抢修的目的。化验室的布中心控制室的布厂前区以及相邻建筑的时将医疗站布置旁边，有效地提高了土地利用率。停车场的布厂区出的设设计规范要求厂区的出不少于两个，并且将人流和物流分开布置，主要人流出设置在工厂主干道通往生活区一侧，主要货流应位于西门，并与厂外线路连接方便。设计中共设置四个主要出，分别为南门、北门、西门、东门。其中南门主要为辅助研究人员，西门主要为原料，北门主要为行政办公，西门主要为产品出口。在各个出同时设置门卫室，方便人围墙设绿化设室之间，工厂大门处设计浓厚的绿化带。厂前区是绿化重点，为员工提先和的理念，在不影响车流、人流、管道布置、交通、设备维修、 设计目升趋势，我国环氧乙烷年产量于2014年已达到600万吨。图3- 本工艺流程简工艺路线分路制乙二EOEOEO直接水合法是目前国内外工业化生产EG的主要方法，该生产技术基本 )、Halcon—SD以及联碳(UCC)三家公司所。它甲烷或氮气致稳剂、氯化物抑制剂存在下，乙烯直接氧化生成EO，EO进一步与水以一定物质的量比在管式反应器内进行水合反应生成EG，EG溶液经蒸发提浓、脱水、分馏得到EG及其他副产品。以UCC的生产工艺为例，水和EOMPa，EO转化率100%，水合收率91.3%。S 和SD工艺的反应条件类似，高EG的选择性，但是同时会加大能耗，并增加分离。EO催化水合--EG的选择性，世界各国的研究人固载的大环螯合化合物作为非均相催化剂。树脂型催化剂催化的反应，EG的选择性超过94%。但是，树脂型催化剂具有一些缺点，例如短、热稳定性和EG的选择性可以达到95%。EG99。据称，使用该工艺建同等规模的生105。此外，国外还有多家公我国国内多家企业和研究机构也对EO的催化水合进行了研究。例如，大连理工大学开发了一种铜催化的EO水合EG的方法，以微粒骨架铜、块状骨架铜或者负载型单质铜为催化剂，在水合比为5∶1至20∶1、常压至几个大气压、80℃至150℃的温度和条件下，高效催化EO水合EG，EO的转化率化剂方法简单，重复性好，长，易再生，具有一定的工业生产潜力。中 EO非催化水合反应水比尽管许多公司在EO催化水合生产EG技术方面做了大量的工作，大大降低了水比，提高了EO的转化率和EG的选择性，但在催化剂、再生和方面还EC碳酸乙烯酯(EC)法生产EG主要有两种工艺路线：EC水解法和酯交换法(EGDMC联产法)EC开发了EC水解法制EG的方法。其反应为：EOEC中间前者在同一个反应器内进行不同的反应，操作复杂，难以使两个反应都达到最佳条件；后者因需要分离并增加一个反应器，增加了设备投资。目前，DOW的一步法工艺和MCC二步法工艺都已经进入了工业化研究阶段。酯交换法(EGDMC联产法EC与甲醇发生酯交换反应，可以同时得到两种重要的工业产品：碳酸二甲DOW公司首先获得了这一工艺方面的专利。以碱金属及其化合物作为催化DOW公司在研究中发现，通过及时移走反应生成DMC和甲醇共沸物，可以ECDMCEG可以通过冷却结晶和萃取精馏的方法进耳公司开发了碱金属催化剂、碱土金属催化剂以及其它一些催化剂；Toxaco公司开发了季铵盐型离子交换树脂催化剂和沸石催化剂以及聚合物负载的季鏻盐催化剂；美孚石油公司(MobilOil)开发了氧化铝催化剂；埃克森美孚公司(ExxonMobilChemical)开发了沸石催化剂；的三菱公司开发了锌、锰兰州化物所已经完成了EOCO2EC并与甲醇酯交换合成EG，联DMC的全流程工艺开发。该项目已经进入中试开发阶段。EGDMC联产法具有以下优点：1.EOCO2资源。2.EC低毒、免了水作为原料带来的高能耗和杂质问题。4.EGDMC两种产品，的非常有的工艺路线。除EO法和EC法，还有其它一些方法可以通过石油产品制EG。例如氯乙此外，乙烯直接水合也可以得到EG，但该路线无论从选择性还是反应活性EOEG，如非石油路制乙二当前，石油资源日益短缺，石油价格居高不下。石油路线生产EG，其效益受石油价格的影响很大。研究非石油路线合成EG合成气合成合成气来源广泛，价格低廉，是理想的合成原料。用合成气法制EG原子经合成气直接合成合成气直接制EG的净反应式为早在1947年，的杜邦公司(DuPont)就提出了合成气直接制EG的工艺路线，并于年获得了专利。但是该路线需要高达MPa到500MPa的高压。此十篇有关合成气直接EG的专利高(340MPa)GulfResearchandDevelopment公司使用钌配合物作为催化剂，并加入吡啶碱作为配体，产物中EG的含量最高可达66%。这一工艺需要的压力为率可达77%。合成气间接合成由于合成气直接合成E法的难度很大，采用合成气合成甲醇、，再合成G的间接方法，就成为目前研究开发的重点之一，尤其是。作为直接法合E活，是们究的点。Electrosynthesis公司开发了电化学加氢二聚法合成EG的工艺，反大，产物EG浓度低。HlcnSD公司也开发了电化学法从制EG的工艺。在典型例中，电能效率可以达到93。以(H3)O(H3)3为剂，在1,3二氧杂环戊烷存在下，将加氢生成E，同时生成甲酸甲酯。随温度降低753E的选择性为44.9。为78%[88]。GoetzRW等采用与孟山都公司类似的催化剂，研究了各种溶剂对78。聚EG，也将具有一定的。但是，由于甲醇中的碳氢键属于惰性键，这一过程EG的选择性较高，达97%以上，但是需要的反应条件很苛刻，需该过程采用浸渍了金属硝酸盐的MgO和硅胶，在450oC焙烧制成氧化偶联催化剂。在200oC,1.6MPa下反应。DME转化率为10.8，二甲氧基乙烷选EG，但目前尚未能大规模实现工业应用，故还是选择工艺较为成环氧乙烷模拟过环氧乙烷水合反应流图3- 环氧乙烷水合反应流程操作压力0.8-2.0Mpa的条件下进行反应。水从精馏段上部进料，环氧乙烷采用乙二醇提纯与分离流3-3汽相回流。利用完全热耦合塔分离，最终目标产物乙二醇主要由主塔侧线采出利用热泵反应精馏的过程强化．实现了高温高压水合反应和低温低的乙二醇离开反应区，有助于减小副反应的发生和提高乙二醇的选择性不需移走水合反应热，反应热可以直接用于精馏，实现了反应热的最大产品分离阶段间组分乙二醇含量高，而轻组分水和重组分二乙二醇 概25AspenPlus对全流程进行模拟，并在此基础上完成物料衡算、能量衡算，Aspenplus4-1和图图4- 环氧乙烷水合反应全流程模图4- 乙二醇提纯与分离全流程模精馏塔、汽提塔、预分馏塔、分馏塔等，涉及到的物料主要有环氧乙烷、乙二物料衡物料衡算方稳定操作时，系统积累的质量输入物料的质量－输出物料的质量－反应消耗的质量＋反应生成的质量非稳定操作时，系统积累的质量不为物料衡算任系统物料衡能量衡能量衡算原Q+W=ΣHout式中Q——设备的热负荷；能量衡算任系统能量衡 节换热网络设概环氧乙烷热泵反应精馏工段热AspenEnergyyzer的自动导入功能对换热物流信息进行提取，手动图5- 环氧乙烷水合反应流程冷热流股的总复合曲T-H图可以看出，系统在较大的焓值区间有很好的换热潜力，通过AspenEnergyyzer确定出夹点温度，以及所需的最小公用工程。图5- 环氧乙烷水合反应流程换热网络能量集成需要交换的热量以及热容流率等信息，可以用最终产品EG的高温流体来预热EO原料，用反应后的高温水来预热进入反应器的反应用水，其他物流就用公用工程处理。这样可以在换热器个数比较少的情况下，节约大量的能量。利用AspenEnergyyzer软件可以得到换热网络的换热面积，换热器数量等其它参数。热泵精馏塔塔顶物流温度为133℃，塔釜物流温度为134.6℃（温差1.6℃）。其他节能措 概全厂主要设备包括，塔设6座，储罐设20台，泵设20台，热交14767选型依SH3030-1990-5-GB150-GB151-HG20519.38-HG20559.4-《钢制管法兰》SH3406-设计依《筛板塔》JBT《钢制压力容器》GB150-《钢制塔式容器》JB4710-《碳素钢、低合金钢人孔与手孔类型与技术条件》HG21514-《钢制压力容器用封头标准》JB/T4746-《中国动参数区划图》GB18306-《建筑结构荷载规范》GB50009-概行业是国民经济中能耗较高的门，其能耗占工业能耗接近1/5，能耗占主要部分，塔设备的投资费用占整个工艺设备费用的25.93%。塔设备所压减压炼油装置中耗用的钢材重量占62.4%，在年产60-120万吨催化裂化装置的塔板，堵塞的较小；表6- 浮阀塔与板式塔比比较见表6-3。压力为0.3MPa。6-2塔板性能的比较型小表6- 主要塔板性能的量化比511393环氧乙烷热泵反应精馏塔的详细设计算，详细计算过程见AspenPlus源文件。塔主体部分工艺HThL680m

板上液层高度hLL 0.1320882.580s L 41.70561.63图6- 史密斯关联C200 CC20 0.092 uf 0.08829 1.3566m/u'(0.6~u'0.82uf0.821.35661.0853m/A'Vs41.7056 lw0.5~DlwDAf0.05，D8.0mAT0.7858.0250.24m实际空塔气速u'4Vs441.70561.4593m/s 3.14图6- 弓形降液管参数lw0.66D故堰长lw0.667.0Af0.0878AT0.0550.24dWd查得 DWd0.17.2Af

2.5120.540.34s5s取hL0.1m则Ls 9.414

)2

(4.8)2图6- 液体收缩系数计算E由弗朗西斯，堰上液层高 Ls 0.1320/23600 how

E

lw

：1.0 用平直 堰高hwhLhow0.10.027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uOL0.25m/s则h

0.1320/2l0wl0

4.8hwh00.0620.0550.007m校核 ，故该塔降液管底隙高度因塔径D7000mm800mm，故应采用分块式塔板，塔板可分为7块。b.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。边缘宽度取Wc100mm0.1m；安定区宽度均取Ws0.16m；降液管宽Wd0.8mxD(WW)8.0(0.80.16) rDW8.00.1 xAa2

r3.923.143.92 23.04

3.9排列，取筛孔中心距t3.5d0n1.155Aa1.15542.03t d 0.0050.9070 0.907 t 0.01750uVs0

42.03

8.0233m/塔板的流体力学hphchl由d0541.25，查图得C00.79u2 6.839 3.20ch0.0510V 0.0161(m液柱cC0L 0.79 758.66au 0.9224m/saAT2 50.242Fa

0.9224 1.65(kg1/2s1m1/2查图得0.69，已知h0.1mh'h0.690.1006

m液柱 h4L Ld

416.27877758.679.81

0.00175(m液柱hphchlh0.01610.0690.001750.0869(m液柱phpLg u0,min4.4

6.94m/K'u08.02331.93u0,

取hf2.5hL2.50.10.25m5.7106 3eV HH

hf 5.7

1) kg1 0.50.25 故本设计中精馏塔的液沫夹带量eV在允许范围内二甲苯-均三甲苯属一般物系，取安全系数0.5Hdhw0.50.50.0620.281m，HdhphL h0.153uO0.1530.250.00956(m Hd0.08690.10.009560.1965(m液柱Hd(HThw。Vs,minA0u0, ，u0,min4.4C0，其hh

，

2/L EhL 0.0560.0560.13hwlwhVs,min4.4C0SS整理得Vs,min以eV0.1kg液kg气 为限，计算气相流量和液相流量之间的函数关系 3600LS2 2/已知hf2.5hL2.5hWhOWhOW1000

hW0.062m，故

2.5hW

0.1550.586LS23au 0.02212V，Hha

0.3450.586L2/3AT2

50.242

5.7106 3 5.7 3故eV

Hh 16.278771030.345

2/ f整理得：VS91.2966155.072LS0HdHThWHdhphLhdhphchlhhlhLhLhWhOW hchdWW忽略h，将hOW与LS、hc与LS、hc与VS的关系式代入上式，整理aV2bcL2dL2/ 0.051V L其中aAC2，bHT1h L0

36002/c0.153lh20.153uL，d2.84103E1 W a0.074042.03

b0.50.50.50.6910.062c0.1536.839/0.1320236002/ d2.84 110.69

故3.5663105V20.17622410.704L20.08536L2/3 V4941.26 22393.571L2/31 对于平直堰，取堰上液层高度hOW0.006m 3600L2/hOW1000 S 0.00610003/ LS,min 0

液体在降液管中停留时间的下限取10s，计LAfHT2.5120.50.4187m3 0—操作1—液相下限2—液相上限3—漏液4—液沫夹带5—液泛图6- 环氧乙烷水合反应精馏塔塔板性能负荷用sw6-2011进行强度校核图6- 强度校核输入界表6- 强度校核结果中航一航空动力控制系统GB150.3-计算压力设计温度内径 (板材试验温度许用应力设计温度许用应力试验温度下屈服点钢板负偏差腐蚀裕量 2[]tc=e=n-C1-C2=n PT=1.25P (或由用户输入 T=pT.(Die)=T (D)= Pc(Diet =表6- 上封头计算说明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GB150.3-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K=1 D2=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=结合表6- 下封头计算说明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GB150.3-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K=1 D2=622i i计算厚 h=2[]t0.5 =c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=结合表6- 反应精馏塔选型结相对kg液/100kg---/mmm---mmmkg液/kg%msm/s乙二醇分馏主塔的详细物性参表6- 精馏段理论板上的流量及物性数据列Cup-tower软件设对热泵反应精馏阶段环氧乙烷水合反应精馏塔用cuptower进行浮阀塔设计，表6- 浮阀主塔选型结m/s(kg/m3)0m/s(kg/m3)0相对kg液/100kg---/mmm---mmmkg液/kg%msm/s表6- 裙座计算数据列裙座结构形式裙座底部截面内径mm式裙座高度mm裙座材料名称裙座设计温度℃裙座腐蚀裕量mm3裙座名义厚度mm裙座材料许用应力a料a裙座与筒体连接段长度mm裙座上同一高度处较大孔个数0裙座较大孔中心高度mm管内径（或宽度）裙座上较大孔引出管厚度6裙座上较大孔引出管mm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M地脚螺栓个数地脚螺栓公称直径mm全部筋板块数相邻筋板最大外侧m间距m筋板内侧间距mm筋板厚度mm筋板宽度mm盖板类型盖板上地脚螺栓孔直径mm盖板厚度mm盖板宽度mm0垫板有垫板上地脚螺栓孔直径mm垫板厚度mm垫板宽度mm基础环板外径mm基础环板内径mm基础环板名义厚度mm表6- 地脚螺栓及地脚螺栓座计算数据列计算结果地脚螺栓及地脚螺栓座基础环板抗弯断面模 (D4D4Z 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混凝土地基上最大压应力 M00/Z(mgF00)/b 0.max0bM0Zvmgb 中大3M 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0 0 0 0.25MwMem0g 地脚螺栓需要的螺纹小径d 0地脚螺栓实际的螺纹小径地脚螺栓校核结果用筋板压应力 nl1G筋板许用应力筋板校核结果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换热器选型及设概选型依《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-AspenEnergyyzer得出的有关设备负荷、传热面积、流程中的位置等来明确换热器的选型说要形式大致可分为固定管板式、浮头式、U型管式、外浮阀函式、滑动管板式、其优缺点如表6-13所示。表6- 换热器优缺耗用金属固定管板壳侧不易或检修，所以壳程必须走清洁流体温差过大（一般要<70℃）和壳程压力浮头式换装时浮头端不好控制。适用于冷热流体U型管式外浮阀函修和，适合于壳程压力不高、较严重腐根据工艺条件，热蒸汽使用125℃（2.5bar）和175℃（9bar）的饱和蒸汽，作为热公用工程。同时，选择温度为35℃的冷却水作为冷公用工程。高温端的温差不应小于20℃，低温端的温差不应小于5℃。当采用多管程、单壳程的管壳式换表6- 换热管规格管子规格铝铜钛者4管程，不宜选用太高的管程数，以免压力降过大。表6- 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DN500～1000mmDN＞1000mm，选择三对以上。间的换热，留有15%−25%的裕量。换热器的选型计EGP102EG进软水，热EG，有利于能量的利用。表6- 换热器设计条进口温度出口温度T1961472t251332热导率：c0.115W/(mK)粘度：c4.93104Pa802.5kg/m密度：热导率：b0.634W/(mK)6.53104Pa粘度：密度b1000kg/m热流量由换热网络可以确定此换热器所通过的热流量为Qt'(T1t2)(T2t1)(196133)(14725) lnT1T2

ln196147t1℃t2管程冷物流出口温度，℃tm—对数平均传热温476.9m2DN1200mm，传热管规格为192mmL4500mmNT1816根，中心排管数为47，折流板间距为600mm。RT1T2196147t2

133Pt2t1133

196由于t0.8，换热器取单壳程较为合适。则平均传热温差tm t'22.040.45 传热管按正三角形排列，如图所示。根据192mm的传热管规格，取常用的管心距t为25mm。图6- 传热管正三角形排列方h30%D0.301200360

B0.5DN0.51200N传热管长 45001 折流板间距

0.36cRe0

Pr1/

0(0 d 式中——W/(mKde——当量直径mRe0——管外流动雷诺数Pr——流体在定性温度下的普朗特数——流体在定性温度下的Pasw——流体在壁Pas。4[3t2d2 4[3 0.0192 ed 0 0.0112me

壳程的流通截面)SBD(1d0)0.61.2(10.019) 壳程流量mcAspenPlus模拟得mc120219kg/h33.39kg/壳层流速

u

0.2408m/s992.20则壳程流体的雷诺数ReRedeu0c0.01120.2408802.5 4.9310-前式中Re的适应范围为2(103~106)，符合前式要求普朗特数Pr

Cp 1.7591034.9310-粘 Pr 矫 0

( 0.36cRe0 1/3 ( de 0.36

4390.340557.541/31730.5W/m20.023iRe08Pr i

2.0103PasRe100000.6Pr160

l 管程流体的流通截面积SiS2 2 管程流量mb

4

0.015

2m 148.77b管程流体流速ui

t1 4.174103(45-

程流体的雷诺数Re

7

0.0150.9344992.221297.75管程流体的雷诺数Re10000普朗特数Pr

Cp 4.1741036.5310-Pr

bb

Re0i

Pr0.0230.63421297.75084.30045055.26W/(m2对于有机物流体，污垢热阻一般取0.176m2K/KW。 R0.000176m2K/W0 R0.00026m2K/i

R

0.0024.010-5m2K/WKc

R R 0 i0 w0R0 0.000260.0194.01050.0191.76104 5055.26460.93W/(m2

A

Q Kt换热器所需要的换热面积c可用 m估算传热面A6209.64 460.93

换热器型号 BEM12001.6476.94.5 ApHApAc487.5374.2 AspenExchangeDesign&Rating进行辅助设计，所得结果如下表表6- 换热器计算结果一览HeatExchangerSpecification/e11)S1PERFORMANCEOFONEFluid TubeFluid Vapor000000F FDensity(Vap//1///9///9/Molecularwt,Molecularwt,Specific//7//6Thermal////Latent 3Foulingresist.000dHeatF 2CONSTRUCTIONOFONESTube////Fs12In14/-12/-14/-1/-/-/-OD-ginSCarbonIDODin -Channelor-Tubesheet-Tubesheet-- -ImlH-Supports-eU-Bypass- Jacket-Floating-CodeASMECodeSecVIIIDivR-refinery7 s筒体、封头、管板的厚度计根据厚 = 确定筒体的计算厚度=0.673mm。c标准，取最小厚度为冷却器的筒体厚度。则名义厚度n=10mm。表6- 管壳式换热器筒体最小厚>>868选 sTs

式中：pT1.25pc 则T=0.072mm0.9s=179.775mm，所以满足上头厚度计

pc =0.672mm2t0.5c设计中常用。尤其适用于浮头式、U形管式及带膨胀节的固定管板式换热器。p=Kp 式 δp——管板计算厚度（不包括附加厚度K——结构系数，对固定管板式换热器而言，K=1.0—设计压力（取壳程、管程压力的较大值代入数据得p=18.52mm

0.309De

a式中d——管孔直径，mm；a——管心距，mm；De——最外圈管子当量中心圆直径，mmD4A0eeA0——顺次联结最外圈管子中心所得的多边形面积L0从上述多边形的周长减去其上所有管孔的直径后的长度，mm。代入数据得p=1.21mm表6-18。表6- 管板最小胀接厚板槽深为4-6mm，一般不小于4mm。因此，取管板厚度p=24mm管板与管子的连壳体与管板、管板与法兰的连管程、壳程接管及开孔选择合适的接管材料，其接管内径计算式 Wc——冷却水流量，kg/s规定选择合适的无缝作为管程接管，材料 Q235B，规格325×8选择合适的接管材料，计算式如上，代入数据得di=120mm140×10①设计压力2③接管公称外径表6- 接管最小厚表6- 开孔补强计算结中航一航空动力控制系统接管A1,: 条件 计算压力℃数壳体内直径壳体开孔处名义厚度壳体厚度负偏差壳体腐蚀裕量3壳体材料许用应力1凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角12补强圈材料名称接管厚度负偏差补强圈厚度负偏差接管材料许用应力补强圈许用应力1壳体计算厚度接管计算厚度补强圈强度削弱系数开孔补强计算直径补强区有效宽度接管有效外伸长度接管有效内伸长度壳体多余金属面积接管多余金属面积补强区内的焊缝面积补强圈面积结论:GB1506.1.3节的规定,带补强圈接管L

图6- 壳程接管位(b-4)2因此，无补强圈L1≥116mm。图6- 管箱接管位

L L

hfhf式中，C径。法兰的选用主要参照JB/T4701~4703-2000和HG20592-2009。壳程接管法兰：HG/T20592PL125-2.5RF管程接管：HG/T20592PL300-6RF拉杆和定距管的表6- 拉杆数量选取径直径表6- 拉杆直径选用拉杆直径表6- 拉杆连接尺图6- 拉杆连接尺靠近折流板缺口处应布置适当数量的拉杆，任何折流板应不少于3个支点。量为10个。折流板的选6-246-25，折流板和支撑板的最小厚度见表6-26。表6- 折流板和支持板的最大无支承间距--表6- 折流板和支持板最小厚度换热管无支撑跨距34580456>0568>>->-表6- 折流板和支持板的外DN--DN--DN--DN--DN--DN--DN--DN--00-000-差座BI1200-F。概选泵原AFB不锈钢耐腐蚀泵，CQF工程塑料磁力驱动泵。对输送含固体颗粒介质的泵，要求对流部件采量不小于装置的最大流量，或取正常流量的1.1-1.15倍。为装置所需扬程的1.05-1.1倍。PsPd指进、出口压力指泵进出接管法兰出的压力，侧容器压力PZ、海拔高度、环境温度操作是间隙的还是连续的、泵的位置是固具体泵的选将所需要的流量qV和扬程H画到该形式的系列型谱图其交点M落在M点。这就应从泵样本或系列性能M并不落在任一个工作区的表6- DFCZ卧式化工流程泵信息一DFCZ流量直径表6- IHH系列化工流程泵简流量3~1000直径流量：4.4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d

u

419.853

3.207m/Re 0.04683.2072.9779 4.1510 取无缝的绝对粗糙度为

73.890 0.1176

Reu2

0.40340.005d0hf

2

0.04682

5.37流体流经设备阻力本工艺选用IS80-65-125系列标准化工流程泵，采用1台单泵工作，但考虑表6- 技术参数一览4.17-8.33表6- 进料泵参IS80-65-4.4P101泵详细参P101的详细参数如下，其与泵的选型可参见附录，详细参数图6- P101工作曲图6- P101结构示意图6- P101安装指示 概自动控制系统（automaticcontrolsystems）是指在无人直接参与下可使生产动化的主要，简称自控系统。主要由控制器，被控对象，执行机构和变送自动控制系统设计的依《化工厂初步设计文件内容和深度的规定》HG/T20688-《过程测量和控制仪表的功能标志及图形符号》HG/T20505-《自动化仪表选型设计规定》HG/T20507-常用工业自动控制系统类型简介及选DCS是分布式控制系统的英文缩写（DistributedControlSystem），在国内自控行业又称之为集散控制系统。DCS是计算机技术、控制技术和网络技术高站，通过网络与控制器连接，收集生产数据，传达操作指令。因此，DCS的主PLC是可编程逻辑控制器的英文缩写（Progr bleLogicController），FCS是现场总线技术与智能仪表管控的现场总线控制系统，在主要DS响整个系统的工作。系统的参数、、自诊断及其他管理功能高度集中在CT上示在打，控系在能和物上正散，个统的利用率至少为99.9％；系统平均无故障时间为10万小时，实现了核电、火电、热电、化、冶、材多领的整。仪表基本类型及化工生产过程设计的基本仪表仪表选型原现场仪表是工艺参数的主要工具，是确保自动控制系统正常运行控制方储图7- 储罐控离心 图7- 离心泵控塔设7-3浮阀塔（加压塔）凝器物料侧放空管道上设置背压阀。如图7-4所示：图7- 冷凝器的控制方调节塔底采出量及再沸器加热介质流量来实现对塔釜液位控制调节。如图7-5所图7- 再沸器的控制方图7- 回流罐控制方 设计依HG/T20549-GB50251-GB50253-SH3012-SH/T3052-SH/T3039-1996GB12158-车间布概方面的规范，目前常用的设计规范有：《建筑设计防火规范》GB50016-《石油化工企业设计防火规定》G850160-《化工企业安全卫生设计规定》HG20571-《工业企业厂界环境噪声排放标准》 月日起实生活行政设施包括车间、更衣室、浴室、厕所等厂房布平面布置有较大灵活性，有利于今后的发展，也有利于采光和通风。但有时由于厂房15m、18m，也有用24m的。根据厂设备布置及人流和物料的要求，单如12m、14.4m、15m、18m宽度的厂房，常分别布置成6-6，6-2.4-6，6-3-6，6-6-6的形式，(6-2.4-6表示三跨，跨度为6m，2.4m，6m，中间的2.4m是内走廊厂房垂直布在有高温及害性气体的厂，要适当加高建筑物的层高泄压面积应布置合理，并应靠近部位，不应面对人员集中的地方和主要交通道路。车间内防爆区与非防爆区(生活、辅助及控制室等)间应设分隔。如车间内要留有原料、、产品及、操作通道般控制在2.7m以内；备与墙间的净距应大于6008-1净安全距离123456789凡火灾单元设备布置方泵容廊立柱的净距可保持1.5m。切线对齐。卧式容器之间的可按0.7m考虑。容器下方需设通道时，容器底部配管与地面不应小于2.2换热换热器外壳和配管对于不保温外壳最小为50mm，对保温外壳最小为250mm。两个换热器外壳之间有配管，但无操作要求时其最小间距为750mm换热器之间无配管时最小距离为600mm。置受限制时，最少也不得小于0.6m。固定床反应器的催化剂可以由反应器的顶部加入或用真空抽入，装料口离操作台800mm左右，超过800mm时要设置工作平台。。当底部离地面大于1.5m时，应设置操作平台，底部离地面最小距离不得小于500mm。塔设备的布管道设管径确DN32，DN65和DN125管子式中d——管道直径（mm）；—管路流体的流量（m3/s）—流体选用的流速（m/s）管路压降计u P 2式中P————阻力系数，无因管路阀门和管件的选;闸阀密封性较好，;对含悬浮固体或有结晶析出的、用于一次投料和卸料的，旋塞阀比较合适;针形阀用于仪表和分析仪器的场合；管路绝热设管道布管道布置原管道布置设计首先必须符合管道仪表流程图（PID）的设计要求和有0.6m高出屋面2m以上；外表面的间距，上下并行时一般不应小于0.5m；交叉排列时，不应小于0.25m；当管道改变标高或时，应避免管道形成积聚气体的“气袋”或液体管道连称直径。最小不得低于100mm；100管道上两相邻对接焊缝间的净距应不小于3倍管壁厚，短管净长度应的净距离应不小于100mm；错开，且不小于100mm。坡度要流动方向相反的（根据工艺要求确定）。坡度一般为1/100～5/1000。输送物料8-2N2当管道敷设采用低管架时，其管底标高不小于0.3m；采用中管架时，不小于2m；采用高管架时，当排管下不布置机泵，其最下层管道一般不低于3.2m。而布置机泵一般不低于4m。上下两层排管的标高差可取1～1.4m。当管道通过厂区道路时，一般高度不小于4m；通过厂区铁路时，则不小于6m。管道净距应满足管子焊接、隔热层及组成件安装维修的应小于70mm。无法兰不隔热管道间距应满足管道焊接及检修的要求，一般不小于50mm，一般阀门的布置阀门应设在容易操作、便于安装、维修的地方。成排管道(如装置的立管上阀门的阀杆中心线的安装高度宜在地面或平台以上0.7～1.6m的范杆和手轮平台上方且高度小于2m时，应使其不影响操作人员的操作和通行安全。阀门相邻布置时，手轮间的净距不宜小于100mm。安装在管沟或阀门井内经常操作的阀门，当手轮低于盖板以下300mm时，应加装伸长杆，使其在盖板下100mm以内。管道布置典型设塔的配塔体侧面管道一般有回流、进料、侧线抽出、汽提蒸汽、再沸器换热器的配泵的配当泵处有变径时，应采用偏心异径管，即当弯头向下时，使异径泵的吸处水平布置的弯头时，应在吸和弯头之间设一段管廊上的配一般水平安装的调节阀其管底距地面或平台面的高度最低为450mm；200mm，也不应与本阀组的组成件相碰;调节阀组的切断阀手轮或阀杆〔对明杆式闸阀按全开考虑)与邻近设备或墙壁之间的最小维修用净距为700mm；相邻两手轮之间的最小净距为75件连接时，相邻环焊缝的最小间距应不小于5倍管壁厚，即不小于50mm；在调节阀前管道最低处应配置排液口及阀门，排液口距地面或楼面不小于150 土设计依GB50068-《建筑结构荷载规范（2006年版）GB50009-GB50003-GB50367-GB50017-GB50018-GB50011-《木结构设计规范（2005年版）GB50005-JGJ138-JGJ92-《建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-JGJ149-《民用建筑钢结构技术规程》JGJ99-JGJ145-《多孔砖砌体结构技术规范（2002年版）JGJ137-JGJ140-JGJ116-GB50016-JGJ61-GB50223-GB50223-GB50021-GB50040-GB50046-GB50069-GB14907-JGJ81-HG/T20670-HG/T20643-《石油化工企业建筑物设计规范》HS3076-《公用建筑节能标准》GB50185-《石油化工企业设计规范》GB50160-建筑设计范厂区地理情厂址