赛区化工bay max团队设计集附录计算书

第⼆章反应精馏塔的设 反应精馏简 反应精馏的应 反应精馏的工艺条 模拟反应精馏制乙二醇新工 乙二醇精馏塔的设 塔内反应段的描 水力学参数获 工艺尺寸概 塔整体结构设 塔盘机械结构设 辅助装置及附 设计水力学校 设计强度校 超重力旋转床简 超重力旋转床的设备尺寸计 进出口管径的计 填充床的尺寸的计 转子转速与转子功率的计 转鼓的结构设计及强度校 总 第四章泵设 概 泵选择原 工业常用泵情况介 具体泵的选 泵的选型计 第五章典型储罐设 设计依 储罐类 储罐选型原 立式平底筒形储罐的选型方 球形储罐的选型方 贮罐设计的一般程 罐区基本情 罐区防护要 储罐计算举 概 设计依 塔型的选择原 填料塔与板式塔的比 板式塔塔型选择一般原 板式塔塔盘的类型与选 填料塔填料的选 塔型的结构与选 板式塔的设 水力学参数获 工艺尺寸概 设计强度校 第七章压缩 设计依 总体设计原 结构方案的选 压缩机的选型计 第八章换热 概 分类与特 换热器选 换热器类型的选 工艺条件的选 换热器的选型计 设计条件的确 确定主要物性数 EDR选 流股确 设计与调 设计结 25～式固定床反应器(1-4)，反应器之间设换热器或补充物料以调节温度，以便 流化床反应器是一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于系统时，又称沸腾床反应器。流化床反应器的结构有两种形式：1）有固体物以分离后进行再生；（2）无固体物料连续进料和出料装置，主要用于固体颗粒图8-10 EOAspen模拟，得到反应器的进出反应器主要物质进料情况 质量流量 反应器主要物质出料情况质量流量= YS-7型银催化剂外形查阅文献可知，YS-77孔环柱状颗粒,Φ9x8mm,性参数为，堆密度0.62g/cm3，比表面积0.913m2/g，孔体积0.597ml/g。V=16688.76·22.4=

A=3600u

H=AA=16688.76·22.4=8.91m23600·11.66 H=67.56=7.63m

di=30-2·2.5=25mm=0.025m

An=pd i

n=4

；DP

式中

rgg e DP

=179.538kg/ 7.136·9.81·

DP=179.538·7.63=1369.88kg/m2£t1.25-1.5d035mm45mm较为合nc其中，nc ，b' 1.5d0D=0.0451.1· 690MPaSA543来制造的，因此，选择该型钢材作为反应器材料。 为0.2mm，得到反应器外壁厚为15mm。升不超过1℃，则单位时间散热量为：kg℃1℃=材料，查得其导热系数为0.12W/(m2∙℃)，则厚度为：0.12W/(m2℃·p·5.5m·7.63m·q=FCpDT =9.57·10-45.7830%-60%，并且应当满足下式的要求方能保证换热效果：00

h£171d由于塔高为7.63m，共需要的折流板数为：n=7630-1= 某些流体在管中的常用流速范 低压空 一般气体（常压 根据上表给出的流速参考值，混合气在管内的流速取30m/s。反应要求在反应器顶部加入。根据生产要求，可知进料体积流量为28483.474m3/h，于是d= =2 =化碳和水，及甲醛和乙醛。根据流程模拟，得到出口混合气的体积流量为d= =2 =根据设计手册和相关国标，封头采用标准椭圆形封头，其截面图为1-6 查得许用应力，计算得到壁厚为d=12.59mm，取腐蚀余量为2mm，钢板负偏差为0.2mm，得到反应器外壁厚为15mm。可设置1个人孔，人孔直径为600mm。本风压q≥0.5KN/m2或地震烈度≥8度时，采用圆锥形裙座，半锥角≤15°。D5500mm，H/D值为Q345R16mm。由于容器的高径比较小，裙座高度设计为2米，质量约为3.3t。500mm温度压力1密度管道公称直径表1- 反应器体积 反应器直径 反应器高度 反应器段 筒体壁厚 反应器材 SA543钢封头类 标准椭圆封头直径 封头厚度 封头材 SA543钢裙座高度 裙座厚度 裙座材 Q345R人孔数 人孔直径 ASPANTECH公司,该公司开发的过程模拟软件，具有强大的单元和全过程的酯化((例如苯二甲酸二甲醋与乙二醇油的达依赛尔法以及甲醇与异丁烯合成甲基叔丁基醚的过程均得到了较好的经:l程的开发除进行必要的研究外，还必须在现有理论的基础上对过程进行数学模Badcock和Clump根据反应物和产物的相对挥发度不同将精馏塔内的可逆反应精馏的主要优点是内外大型乙二醇装置都采用直接水合法(或称加压水合法)将水与环氧乙烷按摩尔比为（20-2）:1()aO生成的乙二醇混合液含量约在10%左右，然后经过多效蒸发器脱水提浓和减压在环氧乙烷水合反应体系中，产物乙二醇和反应物环氧乙烷挥发度相差294℃11块，两股进料，原料水从塔顶进料（模拟时为第二R401的详细计算过程如下文所述。C2H4O+H2OfiC2H6O2(EG)(2- exp(-E)

r1=-k1CEOCH22根据文献提供数据，本项目采用表2-1中动力学方程进行模拟研究. 乙二醇动力学方反应 速率方 DH(KJ/ EOH2O 6.3·109exp-9.547x EOEG AspenPlusR401TraySizingGlitschBallast型塔板，通 AspenPlus模拟的T0103工艺要

Massflowliquidfrom

Massflowvaporto Volumeflowliquidfrom

Volumeflowvaporto

Densityvaporto/（kg/m3）Viscosity Viscosityvapor Surfacetension

-初选塔板间距HT板上液层高度hlHT-hl=0.

=Ls

=0.6199m/取较高的安全系数。本项目中，取安全系数为0.83，则适宜的操作气速uop=0.83uf=0.5145m/D= =以下几种形式：U型流、单溢流、双溢流、多溢流，其各自特点如下：2-3液流型 特单溢流2.2m的塔中双溢流降液管分别设在塔截面的中部与两侧，结构比较复杂，液体流动U型流降液和受液装置安排在同一侧，液体流动路径长，可以提高板效多溢流塔板上有多根长条形降液管，堰长和液流路径短，可以大大降低 流型选择UE=0.49(am- 得到ET0.4114；N=NT-1=H=tLs= H=2.0+ =故EO吸收塔总 H=14 +1.2+2 度取10mm。10，降液板下部设置支撑筋。降液板采用不锈钢制作，厚度3mm。厚度取3mm。设人孔，人孔直径500mm。转盖带颈对焊法兰人孔。人孔直径为450mm。 R401的Cup-tower校核输入界 R401的Cup-tower校核输入界 R401的CUP-tower核算283945/6//1m6#2m738/249/5%1 2 3 4 5 6 10111213141534

kg/100kg

78-

-

作-101112131415161718 2021222324

mkg液/kg%m

536 %% 6XY 16MnR(Q345R)，据经验，大型化工容器采用16MnR制造，质量可比碳钢减轻1/3。 上封头校核计算北京化工大学化学工程学院 Max团队GB150.3-MCmmmm M力Mmmmm焊接接头系数fPT=1.25Pc[s]= [s入压力试验允许通过的应力 试验压力下封头的K=1 D2=62+2i id = 计[Pw]=KDi+0.5de=2-6北京化工大学化学工程学院 Max团队GB150.3-C 力f焊接接头系数PT=1.25Pc[s]=[s入压力试验允许通过的应力 试验压力下封头的K=1 D2=62+2i id = 计[Pw]=KDi+0.5de=2-7北京化工大学化学工程学 BayMax团GB150.3-C (板材d=2[s]tf-Pc=dn=PT1.25P[s] sT=pT.(Di+de)=2de (Di+de)=st = 力气液传质强化技术。所谓超重力是指在比地球重力加速度(9.8m/s2)大很多的1-3个数量级，微观混合和传质过程也得到极大的强化。同时，率也会得到1-2个数量级的提高。地球上，实现超重力环境是通过旋转产生的。207080年 旋转填料床结构示意泡形式通过填料层(错流接触)等不同的结构形式，但以气液逆流接触式最为常与化学反应的。2.5%（摩尔分数）7.29%，摩尔分数为4.22%。理论板是4块，吸收塔温度是67.3℃，压力是2MPa。DG——气体流量；—Dl——液体进出口管径；L——R1R1可以通过气体的流量来确定。同时考虑到对于气液反应体系，气体因反应而消耗，床层内半径可以适当减小。因此取内半径为250mm。R2R2=R1+H=HOLHOL0.125mR2=R1+H=0.25+0.125·4=b代入数据得到b986mm，

b=甩液功率N1 气体阻力损 机械损失功

N1 L——N=s'=(1-y)r su2——u2wR2R3s'' R3s=(1-y)rw2R2 此引入开孔削弱系数f

t其中，t——孔的轴向或斜向中心距（取两者最小值R3(1-y)rw2R2 因此取S=18mmR3s=(1-y)rw2R2 = 3-1气体进出料管直径液体进出料管直径填充床内径填充床外径转筒壁厚转速功率第四章泵设计AFB不锈钢耐腐蚀Q是指工艺装置生产中，要求泵输送的介质的量，一般应给出正H指工艺装置所需的扬程值，也称计算扬程。一般要求泵的额定扬程为装置所需扬程的1.05-1.1倍。T指泵的进口介质温度，一般应给出工艺过程中泵进口介质的正PZ、海拔高度、环境温度操作是间隙的还是连续的、泵的位置是固见表8-5-1：4-1泵名 特 选用泵要

度也可大于100℃

为30～60℃

大于100℃态，NPSH小泵入口温度低（塔顶量

（3）100%；对连续操作的产品泵，备用率为50%～ ）泵入口温度一般不高为

般比密封腔压力高0.05～

NPSH以及泵的耐温、耐压能力等都必须满足ρ：液体密度 kg/m3；功率可写成Ne=QHρg由电机输入离心泵的功率称为泵的轴功率，以 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进料状态：液相进料，101.1oC，1.8MPa；进料量：83794.1116kg/hH=Dz+Dp+Du2+ 截面处动压头之差，Hf为直管阻力，管件、阀门局部阻力以及流体流经设备Q=w=83794.1116=112.1m3/ d= = 149mm150mm，外径为160mm，壁厚为9.5mm的管道，对此，进行流速校核如下：u=pd

=1.995m/ ed

=

=22 22

=18

·+ =87.47m Hp=nHe=1.2·87.47Qe=nQ=1.1·112.1=119.87m3/IS100-65-315，其具体工艺参数4-2IS100-65-315《石油化工企业球罐基础设计规范 《石油库设计规范 《固定式压力容器安全技术监察规程 《道路危险货物运输安全技术要求 《汽车运输危险货物规则 《工业企业厂内铁路、道路运输安全规程》GB4387-《液化石油气储运 《危险货物运输包装通用技术条件 贮罐根据形状来划分，有方形贮罐、圆筒形罐、球形罐和特殊形贮罐（如80-85%。回流罐一般考510分钟左右的液体保有量，做冷凝液封之用。缓冲罐的目的是使气0.1MPa时，可以选用立式平底筒形储罐，否运输能力的限制，单台卧式圆柱形储罐容积一般不宜大于150m3，当总的储存150m3500m3时，可以选用几台卧罐组成一个卧罐群，也可以选用一台或二球罐；如总容量大于500m3时，建议选用球罐或球罐群。120m3的容积计算7米的消防用地。两罐组之间防火墙外脚线间隔7.5m。1.1米的防火堤，且还应建有防火堤步，方便人致死剂量约为1.6g/kg。30℃。本厂储存温度20℃0.1Mpa57.994m3/h6天，V=57.994·24·6=考虑充装系数为0.9，则所需的储罐体积为8351.136HG20502.2-92-127钢制立式圆筒形内浮顶储罐系列， ，占全国总能耗的4%左右。在目前占有工业能耗接近五分之一的石化行业中，较大的能耗主要来源于化学原料及化学制品制造业能耗、石油天然气开采业能5010。因此，塔设备的设计和研究，是本项目工作的重点。EOEOEGEG《压力容器 GB150-《钢制塔式容器 JB/T4710-《钢制压力容器用封头标准 JB/T4746-

HG21514-《中国地震动参数区划图 GB18306-《建筑结构荷载规范 GB50009- 精馏塔的主要类型及特 板式 填料 式的气液接触元件或特殊

操作特 气液逆流逐级接 微分式接触，可采用逆流 力）高，效率高且稳定；

安装困难，安装程序较简单，检修清理困难，可采用非金属材适用场

安装困难，安装程序较简单，检修清理困难，可采用非金属材适用场

工业上需分离的物料及其操作条件多种多样，为了适应各种不同的操作要6-3系小6-45119393 5

6a表示，其单m2/m3。填料的比表面积愈大，所提供的气液传质面积愈大。因此，比表空隙率单位体积填料中的空隙体积称为空隙率，以表示，其单位为6-51234 678 9图6- 板式

图6- 填料7—卸填料人孔；8—支撑装置；9—进气口；10—11—12—6-6塔设备编 塔设备名 设备类 备 EO吸收 斜孔 双溢 EO解吸塔填料 环鞍 反应精馏塔浮阀 双溢 反应精馏塔浮阀 双溢 EG精制塔浮阀 单溢 EG精制 浮阀 单溢 EOT20125bar48℃，塔底温18块塔板下进料，T201的详细AspenPlusT201TraySizingGlitschBallast型塔板，通 AspenPlus模拟的T0103工艺要 Temperatureliquid

Temperaturevapor

Massflowliquidfrom

Massflowvaporto6VolumeflowVolumeflowvaporMolecularDensityliquidfromfromDensityvaporto ViscosityvaporSurfacetensionliquid-

HT=hl=HT-hl=0.

查泛点关联图得CF200.092m

=0.492m/取较高的安全系数。本设计中，取安全系数为0.83，则适宜的操作气速uop=0.83uf=0.409m/D= =以下几种形式：U型流、单溢流、双溢流、多溢流，其各自特点如下：6-8液流型 特 降液管结构简单，加工制造方便，在塔板直径小于2.2m的塔中 的路径短，从而可降低液面落差，适用于大型塔及液气比大的U型流 堰上的液流强度，减小液面落差，因而可使气液分布均匀。适6-9 液体流量UHptotal=57.6kmol/(m3mPaZ=40·0.6=为了减少塔顶出口气体中夹带的液体量，取塔顶部空间高度H12·HT=1.2m度H=tLs=

H=2.0+ =故EO吸收塔总 H=24+1+2+0.6=4.度取10mm。10，降液板下部设置支撑筋。降液板采用不锈钢制作，厚度3mm。厚度取3mm。设人孔，人孔直径500mm。盖带颈对焊法兰人孔。人孔直径为450mm。 T201的Cup-tower校核输入界图6-4 T201的Cup-tower校核输入界面6-10T201CUP-tower际7明EO889kkcp/7量2489量子/子/度数式m6##m78/2平9/堰%%比 m m mm012m3m4m5mK/5型678

子

子

子

kg /100kg

0

m

m

3

m液 5

m

6

m

7

kg/kg

8

m

s

m

45s标标##XYEO16MnR(Q345R),据经验，大型化工容器采用16MnR制造，质量可比碳钢减轻1/3。 上封头校核报告北京化工大学化学工程学院 Max团队GB150.3-MCmmmm M力Mmmmmf焊接接头系数入PT=1.25Pc[s]=[s压力试验允许通过的应力 试验压力下封头的K1 D262+2i i=dh= [Pw]=KDi+0.5de= 下封头校核报告北京化工大学化学工程学院 Max团队GB150.3-MCmmmm M力Mmmmmf焊接接头系数入PT=1.25Pc[s]=[s压力试验允许通过的应力 试验压力下封头的K1 D262+2i i=dh= [Pw]=KDi+0.5de= 内压圆筒校核报告北京化工大学化学工程学 MaxGB150.3-Mm (板材试验温度许用应M设计温度许用应M试验温度下屈服Mmm焊接接头系数 = PT1.25P[s] 压力试验允许通过 sT=pT.(Di+de)=2de最大允许工作压力 =设计温度下计算Pc(Di+dest =第七章压缩机进料量：18671.5166到11bar，假设压缩指数K=1.4。

= P1K-1=137.3·5.19·

K

2

CP200的选型结压缩机,制冷压缩机,油田用压缩机天然气加气站用,凿岩机用,风动工具,车辆制动用,门窗启闭用,纺织机械用,轮胎充气用塑料机械用压缩机,矿用压缩机,船用压缩机,医用压缩机,

2980第八章换热器8-160℃U于1.2MPa，，使用温度不大于150℃。使用压力不大于1.5MPa。20m2。U形管式换热器这种换热器壳程易于清洗，但清洗管子困难，损坏管子①50℃，以免结垢严重，对于东南地32℃5℃，故冷却水出口温度通常取37℃或42℃。在两工艺物流之间进行换热时，低温端的温差不应小于20℃。5℃。在对反应物进行冷却时，为了控制艺物料的露点，一般低5℃。因此通常有一个允许的压力降范围，最大允许的压力降范围一般限制如表5-2。8-2 <9.89.8·104~16.7>16.7·10

9.83.9·103~<9.8 19mm的管子；对于易结垢的物料(如立式热虹吸式再沸器)，为方便清洗，采用外径25mm或②1.25～1.5③管长在满足换热面积和设计要求的条件下，尽量选用较短的管子，以降④管程数管程数增加，管内流速增加，传热系数增加，但不选用过高的管程数，以免压力降过大，一般选在1～6。⑤排布方式：正三角形排布，相同的面积可以排布最多的换热管，管外传40～50%的裕量；对于工艺物流与公用工程间的换热，留有20～35%的裕量。 折流板间—4500~—600~1500~—900~<——7500，1400~——7500，—17007500，———8.4.18-4To出口温度进口压力表8- 项 壳 管

53.32+T2

=38.79

22+t2

=22.47lc=0.0127W/(m lb=0.597W/(m

hc=1.0·105Pascpc=1.636kJ/(kg

hb=9.55·10-4Pascpb=4.193kJ/(kg mDt'=(T1-t2)-(T2-t1)=(53.32-22.97)-(24.26-22)=8.428mlnT1-t2 ln53.32-T2- 24.26-T1——壳程热物流进口温度T2——壳程热物流出口温度t1——管程热物流进口温度t2——管程热物流出口温度Dtm——对数平均传热温差cp520W/(m2 A= =

m=(8)管长L=3m；管程数2；选定F25· PT=1.25·0.025= ；采用三角形排列；CL= ，CTP=0.85PR=1.25

传热管正三角形排列方CL·APRd0 CL·APRd0 ·所以壳体内径D0

= 3.14150.0

pd0

D N=0.785·· =666>637 P2d 0.851.252 30%，切去的圆缺h=25%·D=0.25·900=N传热管长L3000-1 由克恩法计算可得a=0.36lc