典型设备设计说明书

新型高新型高效3D圆阀塔板的运 设计依 新型塔板简 第二章换热器设 设计概 设计依 换热器简 换热器选用原 基本要 介质流 终端温 2.4.4流 压力 传热膜系 污垢系 换热 换热器型号表示方 换热器选型示例（以E0204为例 选型用软件一 工艺参数确 换热器结构参数的确 换热器结构校 换热器机械强度校 换热器工艺条件 换热器装配 新型换热器的使 新型换热器的使用背 双壳程管壳式换热器结构说 新型装置作用效 第三章第三章反应器设 设计概 设计依 设计基 反应器类型与选 反应器结构比 反应器选 新型反应器的使 催化剂选 催化剂组成选 催化剂活性组分分布方 催化剂物性参 反应过程分 反应方程 反应热力学分 反应机 反应动力学分 反应条件的选 3.7.1温 3.7.2压 3.7.3原料配 工艺计 物料平 基本参 设备选 催化剂填充 反应管长度计 反应管管束尺寸和管 列管筒体直 反应器反应器高 反应器壁 管口设 壳程换热面积校 催化剂床层压力降估 反应器封头设 支座的设 反应器计算结 反应器设计校 3.10.1反应 3.10.2筒 3.10.3上封 3.10.4下封 反应器工艺条件 反应器装配 第四章泵选 泵类型和特 泵选型原 具体泵的选 4.3泵扬程计 4.4具体选型以（P0103）选 数据导入与分 数据输 泵的工作曲 泵的尺寸 泵的安装信 第五章气液分离器的设 5.1概 5.2设计依 5.3气5.3气液分离器的分 5.4设计步骤（以V0106为例 气液分离器工艺参 计算方 尺寸设 5.4.5接管直 5.4.5丝网装 第六章储罐的选 6.1概 选型依 选型原 储罐的选型（以乙酸储罐V0404A/B为例 乙醇的基本性 工艺要 选型结 回流罐选 6.5.1T0101回流罐 6.5.2T0201回流罐 6.5.3T0203回流罐 6.5.4T0301回流罐 6.5.5T0302回流罐 缓冲罐选 6.6.1T0102塔底蒸汽缓冲罐 6.6.2T0102塔底蒸汽冷凝液缓冲罐 6.6.3T0301乙酸缓冲罐 第七章压缩机选 设计概 设计依 压缩机类型及特 选型原选型原 压缩机选 压缩机工艺参 压缩机选型实例（以C0201为例 工艺计 第一章塔设备设第一章塔设备设GB150-NB/T47041-GB/T25198-HG/T20553-JB/T4736-20021.3塔设备设计要11.4塔设备1.4塔设备21-填料塔与板式塔1-填料分类与1.4.2.13填料类填料名散装填环拉西环拉西环，十字环，内螺旋开孔环鲍尔环，改进型鲍尔环，阶1-填料塔与板式塔1-填料分类与1.4.2.13填料类填料名散装填环拉西环拉西环，十字环，内螺旋开孔环鲍尔环，改进型鲍尔环，阶鞍弧鞍形，矩鞍形，改进矩鞍环鞍金属环矩鞍形，金属双弧形其他新塑料球形，花环形，麦勒环规整填波纹垂直波纹网波纹型，板波水平波纹非波纹珊格Glitsch板片压延金属板，多孔金属绕圈古德洛形塔型项填料板式压小尺寸填料，压降较大，大尺整填料，压降较较空塔气（生产能力小尺寸填料气速较小，大尺填料气速较大较塔效传统填料，效率较低，新型整填料效率较高较稳定、效率较液-气对液体量有一适用范围较持液较较安装、检较较容材金属及非金属一般用金属材造新型填料，投资大直径时造价较1-1拉西1-2矩鞍1-31-1拉西1-2矩鞍1-3钢环鲍尔1-4瓷环鲍尔1-5金属矩鞍1-6特纳1-7阶梯1.4.2.2孔）板波纹片平行（波纹40~300mm，具有以下4（3）Z形曲线运动（如图1-8丝网1-9孔板1-常见波纹填5名类材比表面a水力直倾角孔隙率密纹填金属丝不锈（3）Z形曲线运动（如图1-8丝网1-9孔板1-常见波纹填5名类材比表面a水力直倾角孔隙率密纹填金属丝不锈5塑料丝聚丙烯/金属薄———塑料薄聚丙聚偏氯乙—陶瓷薄Karapak陶61-工业常用波纹填料性能以及应用1.4.31-5填料塔与板式塔的优先适用6填料板式在分离程度要求高的情况下，因某些新型填料具有高的传质效率，故可采用新型填料以1-工业常用波纹填料性能以及应用1.4.31-5填料塔与板式塔的优先适用6填料板式在分离程度要求高的情况下，因某些新型填料具有高的传质效率，故可采用新型填料以降低塔的高度塔内液体滞液量较大，操作负荷变化范围对于热敏性物料的蒸馏分离，因新型填料的持液量小，压降小，故可优先选择真空操作下的填料液相负荷较小具有腐蚀性的物料，可选用填料塔。因为填料塔可用非金属材料，如陶瓷、塑料等含固体颗粒，容易结垢，有结晶的物料板式塔可选用液流通道较大的塔板，堵塞的类气体负理论板滞留操作压填料适用范2要求处理量与理论板不的蒸54热敏性，难分离物系的空精6理论板的有机物蒸馏，制高度的塑料丝约60(约低温(＜80℃)下味物质，回收溶和高压吸收(解吸)——— 1.4.4.1板式塔的塔板1.4.4.2各种塔盘的性能比1-6几种主要 1.4.4.1板式塔的塔板1.4.4.2各种塔盘的性能比1-6几种主要塔板的性能比7塔盘类优缺适用场泡罩较成熟、操作稳结构复杂、造板阻力大、处特别容易堵塞的浮阀效率高、操作范浮阀易脱分离要求高、负化筛结构简单、造价塔板效率易堵塞、操作分离要求高、塔较舌型结构简单、塔板小操作弹性窄、效分离要求较低的塔险较小容易发泡的物料，宜选用填料塔效地传热在较高压力下操作的蒸馏塔仍多采用板式塔1-7几种主要塔板性能的量化1.4.4.3（1）（2）（3）塔板分离效率（4）气体压强降及液面落差较1-7几种主要塔板性能的量化1.4.4.3（1）（2）（3）塔板分离效率（4）气体压强降及液面落差较（5）8塔盘类塔板效处理能操作弹压结成泡罩5复筛3简浮阀9一舌型3简浮动喷射压降小、处理量浮板易脱落、分离要求较低的塔1.5塔设备设计（T0301VAC第一精馏塔为例1.5.1使用软1.5塔设备设计（T0301VAC第一精馏塔为例1.5.1使用软件1-8使用软件列 L59.15077341m3h3Vh62684.74364mLvV——平均气体9名用来AspenPlusV分离性能设SW6-塔体强度结构设全国化工设备设计技术中心精馏塔平面布Autodesk公Pl——平均液体密Pv——平均气体密1-9设计1-10精馏塔流股进塔顶出塔底出至相温C压摩尔汽相分00摩尔液相分11摩尔固相分000质量汽相分00质量液相分11Pl——平均液体密Pv——平均气体密1-9设计1-10精馏塔流股进塔顶出塔底出至相温C压摩尔汽相分00摩尔液相分11摩尔固相分000质量汽相分00质量液相分11质量固相分000摩尔--质量--摩尔cal/mol---质量cal/gm---摩尔密质量密焓流--平均分子设计温设计压塔板进料板位表1-精馏塔水力学分析模拟结塔板汽温液相质流汽相质流液相体流汽相体流液相质密汽相质密液相粘汽相粘C23456789摩尔流4.77E-3.40E-表1-精馏塔水力学分析模拟结塔板汽温液相质流汽相质流液相体流汽相体流液相质密汽相质密液相粘汽相粘C23456789摩尔流4.77E-3.40E-1.07E-1.95E-1.52E-GLYCE-0004.93E-5.57E-0004.98E-000FURFU-000Af若设气体流通截面上的适宜气速为u'，当塔内处理的气体体积流量为VSA'VS/塔板的计算中，通常是以泛点气速uf作为uu'(0.6~ufVCC计算,其中的 由史密斯关联图Af若设气体流通截面上的适宜气速为u'，当塔内处理的气体体积流量为VSA'VS/塔板的计算中，通常是以泛点气速uf作为uu'(0.6~ufVCC计算,其中的 由史密斯关联图1-101-10史密斯关联L （1）1-101-10史密斯关联L （1）1-101-12塔间距参考（2）板上液层高度一般常压塔取hL50~100mm，减压塔取hL25~30mm高度hL100mm= −液相表面张力0.02Nm时的气体负荷因子C20=0.135m/s的液相表面张力为0.04987905378N/m0.1350.04987905378.0.162m/=.L915.3463613u0.1625.099m/fV液相表面张力0.02Nm时的气体负荷因子C20=0.135m/s的液相表面张力为0.04987905378N/m0.1350.04987905378.0.162m/=.L915.3463613u0.1625.099m/fV取u0.7uf，即u3.5694ms 462684.7436/3600D塔径圆整后，D=2.6m1.5.3溢流1-13塔板流型（1）弓形降液管尺降液管面积由《化工原理（下（叶世超等编.科学出版社）1-11塔径液体流量U单流双流阶梯流745970901-11弓形降液管的参对于堰长lD的比值，一般单流型可取lw=0.6~0.8wDD时间。本次可取lw=0.71-11弓形降液管的参对于堰长lD的比值，一般单流型可取lw=0.6~0.8wDD时间。本次可取lw=0.7D因此可查得Af=0.091，Wd=0.17,DD23.144.90625m244A0.091A0.0914.90625fT弓形降液管宽度Wd0.17D0.172.6Af0.44650.821.74s由于停留时间3s，故降液管尺寸设合（2）溢=0.7=0.7×2.6= 14.6w1-12液体收缩系数计可得，E=1.02，则堰上液层高度how22由于停留时间3s，故降液管尺寸设合（2）溢=0.7=0.7×2.6= 14.6w1-12液体收缩系数计可得，E=1.02，则堰上液层高度how2232.84E lw=−=0.1−0.0303==0.2/ 59.15/36001.75Olw1.5.4塔板结构3、分布区宽度WS'0.08m;脱气区宽度WS3、分布区宽度WS'0.08m;脱气区宽度WS1-13塔板结构示意（1）浮初取阀孔动能因数F0=25u26m/0V 62684.74364/3600N 0.7850.0392d 4（2）浮阀排=0. ，分布区宽度w's0.08m，脱气区宽度WSr2x2 r2sin1xAa=2r r2x2 r2sin1xAa=2r xDWW1.25-(0.425+0.08 2rDW1.25-0.05C2A2[0.7451.220.7452 1.22sin2a取同一横排的阀孔中心距t0.075m，则相邻两排间的距离为t = 561× D=2.5m，按同一横排的阀孔中心距t75mm1-131-14塔盘上浮阀0.7850.0392u25.995m/02oF0u025.9950.922957d2N 2D%0.7850.0392u25.995m/02oF0u025.9950.922957d2N 2D%1.5.5（1）= 11v026/䁖，大于其临界阀孔气速u0ch5.34v02d29.81L可取充气系数为04hl(hwhow)==0.030.00=0.07phflg0.0747915.3469.81（2）HTHdLs)20.153(式中h2lw则==0.07（2）HTHdLs)20.153(式中h2lw则==0.070.00611=取降液管中泡沫层相对密度为0.5Hd'(HTHw)0.5(0.70.0697)HdHd（3）Af0.44650.719s 59.15/（4）L1.36LVsSFFKCFVs或FL 0.78KCF =2.5−0.25=AA2A4.90625-20.44654.01325m f1-15泛点符合因CF0.140K=1.01.36LVsS100%=76.32%F1-15泛点符合因CF0.140K=1.01.36LVsS100%=76.32%F KCF（5）1.5.6塔板负荷性能（1）d 50.0392253.488m/i04 （2）塔，取泛点率F1=0.8，则：1.36LVssF 1KCFVs915.346s0.810.140=28.33−（3）2 1.36LVssF 1KCFVs915.346s0.810.140=28.33−（3）2 323600= 3/=0.0028×（4）3sHT0.70.44650.1042m3/(Ls3（5）溢HhwhowhHd(HTHw)0.5(0.70.0697)220.506LShowElwhfhd2hl(hwhow)0.027880.2024Ls0.922957Vh0.0006117Vvs29.81915.346(0.7850.039202dsL塔板不设进口堰时h0.15321.752hl(hwhow)0.027880.2024Ls0.922957Vh0.0006117Vvs29.81915.346(0.7850.039202dsL塔板不设进口堰时h0.15321.75slw23269.63−117.1-浮阀塔精馏段塔板工艺设计计算项数值及说备——塔板双溢流降液分块式塔适宜气速u’/m·s-——溢流堰出口高—板上液层高度—降液管底隙高度—浮阀数/等腰三角形叉—阀孔动能因数——同一排的中心线相邻二横排的中心线距单板压降—液体在降液管内停留时间—降液管内清液层高度—泛点率—1.5.7ASPEN1-16Interactivesizing水力学结水力学性能剖面表如表1-水力学性能剖面塔%液泛%降液管(充气侧壁降液管21.5.7ASPEN1-16Interactivesizing水力学结水力学性能剖面表如表1-水力学性能剖面塔%液泛%降液管(充气侧壁降液管23456789液相负荷上限（VS）max/m3·s-—液相负荷下限（VS）min/m3·s-—1.6塔机械工程设1.6.1（1）实际塔板数ET=0.17-塔顶空间高1.6塔机械工程设1.6.1（1）实际塔板数ET=0.17-塔顶空间高HT（4）开设人孔的板间距（5）人孔数（4）开设人孔的板间距（5）人孔数括塔顶和塔底人孔数Dg450。（6）进料段空间高进料段高度取决于进料口结构形式和物料状态，一般HF要比HTHT1m（7）塔底空间高度2~5minAspenD=2.2m，t=5minV=19.669m3hV 19.669605HB0.785 0.785（8）塔筒体高度（9）裙座高筒体高度大于10m，塔径>1m，故采用圆柱形裙座，裙座高度为：21.5D21.52.5H22（10）封头高高度H=550mm。（11）塔总高HOHHQHZ19.1343.80.591.6.2（1）=25/䁖AspenV=62684.74364m³/h高度H=550mm。（11）塔总高HOHHQHZ19.1343.80.591.6.2（1）=25/䁖AspenV=62684.74364m³/hVd10.785uvV实际流速uv0.785d21（2）回=Vd20.785uvL1.34m/s实际流速v0.785d22（3）进=Ld30.785uvL实际流速u1.925m/sv0.785d23（4）=Ld40.785uvL实际流速u1.4m/sv0.785d24（5）1-16接管尺寸Ld40.785uvL实际流速u1.4m/sv0.785d24（5）1-16接管尺寸1.6.3塔体和封头选1.6.3.1筒体、封头厚pD2[]'δD[σ]′——钢板项目名外径壁厚材料型440.1121850.85-0.1121850.85-1.6.3.21.6.41.6.4.1选1.6.4.2（1）裙座筒体上端面至塔釜椭圆封头切线距离K100mm，半径R50mm（2）排塔内温度约100度，故设置保温层，保温层的厚度为50mm，密度为300kg/m3塔内丙烷等介质为易燃物质，故考虑裙座的防火问题，由于裙座直径大于（3）引出管通（4）塔内丙烷等介质为易燃物质，故考虑裙座的防火问题，由于裙座直径大于（3）引出管通（4）1.6.4.318mm机械工程设计1-机械工程设设计条设计温设计压设计结筒材高内壁封材公称直壁1.6.5（1）除（2）吊1.6.6塔机械强度校基本参数1.6.5（1）除（2）吊1.6.6塔机械强度校基本参数包括：设计压力、设计温度、设备直径及计算长度等输入如图所示深直边长裙材Q235-壁排气人2螺20高塔总高1-17SW6-2011校核筒体1-17SW6-2011校核筒体参数输1.7塔设备计算说明表1-18输入数据表1-19核算内容表1-20计算结果项计算结果备设备筒体壁见表表1-18输入数据表1-19核算内容表1-20计算结果项计算结果备设备筒体壁见表1-下封头壁见表1-上封头壁见表1-裙座壁见表1-地脚螺栓大小及20/见表1-核算内核算结备风载荷计合见表1-地震载荷计合见表1-项设计压力设计温度设备直径计算长度备输入数见表1-1-21输入数计算单合肥工业大学（宣城校区）键计算条塔板容器分段数（不包括裙座1压力试验类液封上封头下封头材料名名义厚度腐蚀裕量22焊接接头系11封头形椭圆椭圆圆设计压力设计温长度名义厚度材料名称(即钢号11-21输入数计算单合肥工业大学（宣城校区）键计算条塔板容器分段数（不包括裙座1压力试验类液封上封头下封头材料名名义厚度腐蚀裕量22焊接接头系11封头形椭圆椭圆圆设计压力设计温长度名义厚度材料名称(即钢号1圆腐蚀裕量接头系试验压力(卧12110内件及偏心载荷介质密度塔釜液面离焊接接头的高塔板分段数12345塔板型式浮塔板层数每层塔板上积液厚最高一层塔板高最低一层塔板高塔器附件及基础塔器附件质量计算系数基本风基础高度塔器保温层厚度保温层密度裙座防火层厚度防火层密度管线保温层厚度5最大管线外笼式扶梯与最大管线的相对场地土类型场地土粗糙度类别A地震设防烈地震影响系数最大值低于73.28545e-设计地震分阻尼第一0塔器上平台总个2平台宽塔器上最高平台高塔器上最低平台高计算结容器壳体强度计算元件名称压力设计直立容器校核取用厚度许用内压许用外压下场地土类型场地土粗糙度类别A地震设防烈地震影响系数最大值低于73.28545e-设计地震分阻尼第一0塔器上平台总个2平台宽塔器上最高平台高塔器上最低平台高计算结容器壳体强度计算元件名称压力设计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变径第2圆第2变径第3圆第3变径第4圆第4变径第5圆第5段变径第6圆第6段变径第7圆第7段变径第8圆第8段变径第9圆第9段变径上封头名义厚度取用厚度表1-风载荷、地震载1－1(筒体1－1(下封头操作质 m0m01m02m03m04m05ma最小质量m0m010.2m02m03m04表1-风载荷、地震载1－1(筒体1－1(下封头操作质 m0m01m02m03m04m05ma最小质量m0m010.2m02m03m04ma压力试验时质风弯矩MIIPl/2 (l /2) (l /2) nMca(I)MII(2/T)2Ym(hh)(h T knMca(I)MII(2/T)2 m(hh)(h T kk顺风向弯矩MII顺风向弯矩MII组合风弯矩 max(MII,(MII)2(MII)2 n地震弯矩MIIF(hh)注:计及高振型时,B.24 k00000n垂直地震力Fmh mh(i1,2,..,n ikkk00000应力计11PcDi/(mIIgFI)/D0vi4MI/i(mIIgFI)/D0vi31PTDi/n垂直地震力Fmh mh(i1,2,..,n ikkk00000应力计11PcDi/(mIIgFI)/D0vi4MI/i(mIIgFI)/D0vi31PTDi/ mIIg/D i 4(0.3MIIM)/weiB组合应力校偏心弯矩Meme00000最大弯矩 max(MIIM,MII0.25MIIM 需横风向计算时 max(MIIM,MII0.25MIIM A1123(内压23(外压许用A223(内压123(外压许用A3A1123(内压23(外压许用A223(内压123(外压许用A312许用A42许用(pT9.81Hw)(Diei)/许用校核结合合合合合注1:ij中i和j的意义如i=1操作工 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 j=2重力及垂直地震力引起的轴向应力（压i=3液压试验工 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2:A1:轴向最大组合拉应 A2:轴向最大组合压应A3:液压试验时轴向最大组合拉应 A4:液压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1-23内压圆筒校内压圆筒校计算单合肥工业大学（宣城校区）键酯未来团计算所依据的标计算条筒体简C材 (板材1-23内压圆筒校内压圆筒校计算单合肥工业大学（宣城校区）键酯未来团计算所依据的标计算条筒体简C材 (板材厚度及重量计计算厚 = =有效厚e=n-C1-C2=名义厚n 重压力试验时应力压力试验类液压试试验压力pT1.25p[] (或由用户输入的应力水平T T=pT.(Die)=T校核结合压力及应力计最大允许工作压设计温度下计算 (Die)=t =e校核条t结合表1-24下封头校下封头校核计算单合肥工业大学（宣城校区）键酯未来团计算所依据的标计算条椭圆封头简C表1-24下封头校下封头校核计算单合肥工业大学（宣城校区）键酯未来团计算所依据的标计算条椭圆封头简C材 (板材压力试验时应力压力试验允许通过的应试验压力下封液压试pT1.25p[]= (或由用户输入 T=pT.(KDi0.5eh)=校核条T校核结合厚度及重量计形状系1 D2K 2 i=6 2h i计算厚 h=2[]t0.5 =有效厚eh=nh-C1-C2=名义厚min=nh=结满足最小厚度要重 力计最大允许工作压 KD = 结合表1-25上封头校上封头校核计算单合肥工业大学（宣城校区）键酯未来团计算所依据的标计算条椭圆封头简C表1-25上封头校上封头校核计算单合肥工业大学（宣城校区）键酯未来团计算所依据的标计算条椭圆封头简C材 (板材压力试验时应力压力试验允许通过的应试验压力下封液压试pT1.25p[]= (或由用户输入 T=pT.(KDi0.5eh)=校核条T校核结合厚度及重量计形状系1 D2K 2 i=6 2h i计算厚 h=2[]t0.5 =有效厚eh=nh-C1-C2=名义厚min=nh=结满足最小厚度要重 力计最大允许工作压 KD = 结合表1-裙座、地脚螺栓及地脚螺栓座计算结地脚螺栓及地脚螺栓座地脚螺栓材料名地脚螺栓个数地脚螺栓材料许用应力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筋板宽度盖板类整盖板上地脚螺栓孔直径盖板厚垫有盖板宽度表1-裙座、地脚螺栓及地脚螺栓座计算结地脚螺栓及地脚螺栓座地脚螺栓材料名地脚螺栓个数地脚螺栓材料许用应力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筋板宽度盖板类整盖板上地脚螺栓孔直径盖板厚垫有盖板宽度垫板上地脚螺栓孔直径0垫板厚垫板宽度基础环板外径基础环板名义厚基础环板内计算结地脚螺栓及地脚螺栓基础环板抗弯断面模 (D4D4 (D2D2基础环板面积Ab 4基础环板计算力矩max(MC b2,MC l2 x y基础环板需要厚度基础环板厚度厚度校核结果合裙座结构形圆筒裙座底部截面内径裙座与壳体连接形对裙座高裙座材料名Q235-裙座设计温度℃裙座腐蚀裕2裙座名义厚度裙座材料许用应裙座与筒体连接段的材Q235-裙座与筒体连接段长裙座上同一高度处较大孔个数2裙座较大孔中心高裙座上较大孔引出管内径（或宽度）裙座上较大孔引出管厚裙座上较大孔引出管长1-27主要尺寸设计参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 mJJgF1-27主要尺寸设计参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 mJJgFJmax it it-对接焊接接头拉应力许可混凝土地基上最大压应力M00/Z(mgF00)/ 中大b 0.3M00M)/Zmg/ 受风载时基础环板与基础表面间虚拟的最大拉应M00Mm min 受地震载荷时基础环板与基础表面间虚拟的最大拉应力M000.25M00MmgF 0 -地脚螺栓剪应地脚螺栓需要的螺纹小径d 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 n1Gl2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)2 盖板许用应力盖板校核结果合裙座与壳体的焊接接头校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空塔重心至基础环板底截面距离直立容器自振周期s对接接头拉应力校核结合搭接接头校核搭接接头横截面Aw0.7Dot搭接接头抗剪断面模数Z0.55D空塔重心至基础环板底截面距离直立容器自振周期s对接接头拉应力校核结合搭接接头校核搭接接头横截面Aw0.7Dot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许可值搭接焊接接头在试验工况下最大剪应力0.3MJJ mJJ eZ 搭接焊接接头在试验工况下的剪应力许可值搭接接头拉应力校核结主要尺寸设计及总体参数计算结裙座设计名义厚度容器总容直立容器总壳体和裙座质量附件质量内件质量保温层质平台及扶梯质量操作时物料质量液压试验时液体质吊装时空塔质量直立容器的操作质m0m01m02m03m04m05ma直立容器的最小质mminm010.2m02m03m04ma直立容器的最大质mmaxm01m02m03m04mamw精馏塔工艺条件1-18精馏第二振型自振周期s第三振型自振周期s临界风速(第一振型临界风速(第二振型雷诺设计风载对直立容器总的横推力N精馏塔工艺条件1-18精馏第二振型自振周期s第三振型自振周期s临界风速(第一振型临界风速(第二振型雷诺设计风载对直立容器总的横推力N地震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偏心质量计入直立容器的操作质量、最小质量、最大质量中精馏塔装配1-19精精馏塔装配1-19精馏1.10新型高效圆阀塔板的运1.10.1设计该新型塔板通过参考文献——周三平.新型高效3D圆阀塔板的实验研究过程工程学报，2008，7(4)：657-660.ZL01265985.11.10.2新型塔板1.10.2.1设计目1.10.2新型塔板1.10.2.1设计目浮阀十分必要，以便于对老式F1浮阀塔进行改造。1.10.2.23D浮阀简3DF1型浮阀在阀孔中旋转、导致浮1.10.2.3新型塔板结SolidWorks三维软件对其三维1.10.2.3新型塔板结SolidWorks三维软件对其三维1-1-圆阀鼓泡状态示第二章换热器设（1）（2）（3）（4）第二章换热器设（1）（2）（3）（4）（5）TSG21-GB150-GB/T151-HG20553-SH/T3405-（2009-2.3换热器换热器的结2-换热器型（2009-2.3换热器换热器的结2-换热器型换热器热管管壳固定管板刚性结构：用于管壳温差较小的情况（一般≤50℃，管间不能清带膨胀节：有一定的温度补偿能力，壳程只能承受较低浮头管内外均能承受高压，可用于高温高压场管内外均能承受高压，管内清洗及检修困填料函外填料函：管间容易漏泄，不宜处理易挥发，易燃易爆及压力较高的内填料函：密封性能差只能用于压差较小的场套管釜壳体上都有个蒸发空间，用于蒸汽与液相双套管结构比较复杂，主要用于高温高压场合，或固定床反应套管能逆流操作，用于传热面积较小的冷却器、冷凝器、或预热螺浸没用于管内流体的冷却、冷凝、或者管外流盘管喷淋只能用于管内流体的冷却或2-管壳式换热器优缺点对种优缺换热2-管壳式换热器优缺点对种优缺换热可用于结垢比较严重的场小浮头易发生内换热不适用于壳程易结垢场U管式管束可抽出来机械清洗可用于壳程结构结垢比较严重的场合可用于管程易单管程换热器不适用于内导流筒，故死区函式金属耗量较浮头低10%适用温度可达200℃，压力可达密封处易漏不适用于有毒易爆、易挥发及贵重介质场板板拆洗方便，传热面能调整，主要用于粘性较大的液体间螺旋可进行严格的逆流操作，有自洁作用，可回收低温热伞板伞形传热板结构紧凑，拆洗方便，通道较小，易堵，要求流体干板壳板束类似于管束，可抽出清洗检修，压力换热传热效率提高适用于换热传热效率提高适用于串联台适用于高温、壳程压降约提高4倍换热进出口压降降低90%以上积7%以上；在 范围内，可增加5%~16%传热面积总传热效率相应提高100%射线探换热不易发生诱导振动损失适用于换热器大型化，特别是核电换热应液相传热Re<600，气相传热Re<3000，传热效率提高以上抗垢性能优良适用于低温位重沸有自清洁作用给热系数比光管提高3.3~10倍以上适用于化工、制冷系统重沸器或再沸器抗腐蚀性能良10%~15%；不适用于有湿硫化氢场2.4换热器选用原2.4.1基本2.4.22.4换热器选用原2.4.1基本2.4.2介质（1）（2）（3）（4）腐蚀性较强的物流应走管程，可以降低对外壳材料的要求（5）（6）2.4.3终端2.4.4流2-3常见流速流体在直2.4.3终端2.4.4流2-3常见流速流体在直管内常见适宜流壳程内的常见物流速物流速冷却水（淡水水及水溶冷却用海低粘度油低粘度油高粘度油高粘度油油类蒸油类蒸气液混合流气液混合流——2-4常见压降2.4.6传热膜系传热面两侧的传热膜系数2-4常见压降2.4.6传热膜系传热面两侧的传热膜系数1、2如相差很大时，值较小的一侧将增加值的方法有（1）（2）增设挡板或促进产生湍流的插入物（3）（4）2.4.7污垢压力降真空（0~0.1MPa绝压0~0.7(MPa表压下同0.035(MPa下同2-常见化工流体污垢热阻系2-6国内常用换热管材钢管标碳GB8163-流体名污垢热流体名污垢热2-常见化工流体污垢热阻系2-6国内常用换热管材钢管标碳GB8163-流体名污垢热流体名污垢热流体名污垢热有机化合物蒸有机化合石脑溶剂蒸盐煤天然熔汽焦炉植物重水蒸原沥青空柴液化二氧化甲醇及乙制冷碳酸碱溶加氢循环轻循环天然气烟道制冷剂蒸工厂废可以选用8~9m的管长。（4）可以选用8~9m的管长。（4）1~2.5m/s；不锈GB2270- 换热器型号表示方ⅠA——表示 换热器型号表示方ⅠA——表示前端管箱为平盖S——表示后端结构型式为浮头式—表示公称直径为500mmI——表示管束为I级，采用较高级冷拔钢2.6换热器选型示例（E0204为例2.6.1选型用软件一2-7软件一览名用AspenPlus换热器工艺参数AspenDesignandRating换热器结构设SW6-换热器机械强度设计与校2.6.2工艺参数2.6.2.12-8表2-9冷热流体组成2.6.2.2热流体主要物质质量分乙乙氧氮水冷流体主要物质质量分2.6.2工艺参数2.6.2.12-8表2-9冷热流体组成2.6.2.2热流体主要物质质量分乙乙氧氮水冷流体主要物质质量分乙乙氧水氮流股名压力温度质量流量气相分主要介质名称和组成（Mole壳程入1VAC、乙酸、乙壳程出VAC、乙酸、乙管程入1乙酸、乙烯、氧管程出1乙酸、乙烯、氧（15~302.6.2.3（15~302.6.2.37.8bar0.9869bar8.6bar，管程设计压力为1.1bar。于0.1MPa（真空条件，压降不大于进口压强的40%，出口绝压大于0.1MPa，压降不大于进口压强的20%。2.6.2.4热阻均为0.00017m2KW2.6.2.52.6.2.6EDR数据输2-1EDR工艺数据输 换热器结构形式选 换热器结构形式选2-换热器结构形式换热器的壳体选用使用最广泛的壳体型式，E（3）2.6.3.2EDR初步设计结2-3EDR2.6.3.2EDR初步设计结2-3EDR初步设计结2.6.3.32-排列方式分类和应用场2-排列方式分类和应用场6~10（对直4~6EDR初步设计的结果，本换热器采用的管长5200mm。排列方特点及应用场正三角形排流体方向与正三角形的顶点垂直，应用最普于处理，以及允许压力降较高转角三角形排与上述正三角形排列相同正方形排常用于要求流体压力降较低和需要机械转角正方列的高2.6.3.4壳530mm。壁厚为10mm。2.6.3.52-常见折流板折流板类优缺2.6.3.4壳530mm。壁厚为10mm。2.6.3.52-常见折流板折流板类优缺单弓形折流传热效率高；价廉；易于生压力降最高；不适用于高粘度流双弓形折流压力降较单弓形折流板传热效率比单弓形折流板三弓形折流压力降较双弓形折流板传热效率比双弓形折流板弓形区不排振动；比单弓形折流板更加有孔式折流流体穿过折流板孔和管子之间的隙流动，以增加传热效压力降较大，仅适用于较清折流支要求流量大，管子排列方式螺旋形折流盘环形折流方式不常见；管子径向排列时，靠近2-12折流板于壳为直径的15%~25%。2-12折流板于壳为直径的15%~25%。2-13圆缺率与壳径的最最一般范最佳圆缺率/壳<壳径的0~壳径的一0.25（单相流0.40~0.45（多相流0.15（弓形区不排管项最最一般范最佳折流板间距/壳最大无支撑束长度的一1/3（单相流径向排2.6.3.6接管尺寸及方2.6.3.6接管尺寸及方2.6.42.6.4.12-4圆整后结构参选型结果及校选型结果及校2-5计算结果2-6计算结果2-7校核结果展2-7校核结果展2-8校核过程雷诺数2-9校核结果2-9校核结果总10.84~18.77m/s22.23~22.34m/s，满足经参考化工工艺手册（下册E0204−122 −BEM530参考化工工艺手册（下册E0204−122 −BEM5302.6.4.32-11管板布置换热器机械强度校固定管板换热器设计计计算单合肥工业大学（宣城校区）键酯未来换热器机械强度校固定管板换热器设计计计算单合肥工业大学（宣城校区）键酯未来团设计计算条 设计压 设计压 设计温 设计温 管箱圆筒内径材料名材料名 壳程圆筒校前端管箱圆筒校核管板设计计前端管箱封计算单合肥工业大学（宣城校区）键酯未来团计算所依据的标计算条椭圆封头简C材 (前端管箱封计算单合肥工业大学（宣城校区）键酯未来团计算所依据的标计算条椭圆封头简C材 (板材焊接接头系数压力试验时应力压力试验允许通过的应试验压力下封液压试PT1.25Pc[] (或由用户输入 T=pT.(KDi0.5e)=校核条T校核结合厚度及重量计形状系1 D2K=62i= i计算厚 h=2[]t0.5 =有效厚eh=nh-C1-C2=名义厚min=nh=结满足最小厚度要重 力计最大允许工作压2[]t KDi0.5e=结合后端管箱封计算单合肥工业大学（宣城校区）键酯未来团计算所依据的标计算条椭圆封头简C材 (后端管箱封计算单合肥工业大学（宣城校区）键酯未来团计算所依据的标计算条椭圆封头简C材 (板材压力试验时应力压力试验允许通过的应力试验压力下封液压试PT1.25Pc[] (或由用户输入 T=pT.(KDi0.5e)=校核条T校核结合厚度及重量计形状系1 D2K=62i= i计算厚 h=2[]t0.5 =有效厚eh=nh-C1-C2=名义厚min=nh=结满足最小厚度要重 力计最大允许工作压2[]t KDi0.5e=结合壳程圆筒计计算单合肥工业大学（宣城校区）键酯未来团计算所依据的标计算条筒体简C材 (板材壳程圆筒计计算单合肥工业大学（宣城校区）键酯未来团计算所依据的标计算条筒体简C材 (板材厚度及重量计计算厚 =2[]t =名义厚e=n-C1-C2=n 重压力试验时应力压力试验类液压试试验压力PT1.25P[] (或由用户输入的应力水平T T=pT.(Die)=T校核结合压力及应力计最大允许工作压设计温度下计算 (Die)=t =校核条t结筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度7.00mm,合延长部分兼作法兰固定式设计单合肥工业大学（宣城校区）键酯未来团设设计压计计算条件简图设计温0装配温材料名壳设计温度下许用应力平均金属温度下弹性模程平均金属温度下热膨胀系1.076e-圆壳程圆筒名义厚度壳程圆筒有效厚壳体法兰设计温度下弹性筒壳程圆筒内直径横截面积A=0.252壳程圆筒金属横截延长部分兼作法兰固定式设计单合肥工业大学（宣城校区）键酯未来团设设计压计计算条件简图设计温0装配温材料名壳设计温度下许用应力平均金属温度下弹性模程平均金属温度下热膨胀系1.076e-圆壳程圆筒名义厚度壳程圆筒有效厚壳体法兰设计温度下弹性筒壳程圆筒内直径横截面积A=0.252壳程圆筒金属横截筒材料名管箱圆筒名义厚度(管箱为高颈法兰取法兰颈部大小端平均值h”Et材料名0换设计温度下管子材料许用[t设计温度下管子材料屈服应力s设计温度下管子材料弹性模量热t平均金属温度下管子材料弹性模平均金属温度下管子材料热膨胀系数1.076e-管子壁厚管S一根管子金属横截面积at(dt换热管管板管子有效长度(两管板内侧间距)KtEt管子回转半径i0.25d2d2tCr=2Et 比值lcr热管管板管子有效长度(两管板内侧间距)KtEt管子回转半径i0.25d2d2tCr=2Et 比值lcr管子稳定许用压应 (Crcr 管子稳定许用压应 (Clcr i []crs1 2 2Cr材料名设计温度下许用应力r4管板输入厚度管板计算厚度隔板槽面积(包括拉杆和假管区面积0管板强度削弱系数管板刚度削弱系数管子加强系数K21.318 Ena/E K 管板和管子连接胀接，开管板和管子胀接(焊接)高度4管箱法材料名f法兰外径f基本法兰力矩m管程压力操作工况下法兰力M法兰宽度bfDfDi比值" 系数计~管板第一弯矩系数(KKf查<<GB151-1999>>27)系数~KK~系数(KtKf查<<GB151－98>>29)换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比QEtEs换热管束与带膨胀节壳体刚度之比 Etna(EsAsK系数计~管板第一弯矩系数(KKf查<<GB151-1999>>27)系数~KK~系数(KtKf查<<GB151－98>>29)换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比QEtEs换热管束与带膨胀节壳体刚度之比 Etna(EsAsKex EsAsKex管板第二弯矩系数(K,Q或Qex查<<GB151-1999>>28(a)或(b))系数（带膨胀节时Q代替Q）M1 2K(QG2(K,QQex30) Kf(KfG3兰 2E"b2"旋转刚度K" ff fEh" 12DibfDi 壳体法兰材料名壳体法兰厚度f法兰外径f法兰宽bfDfDis比值' '3旋转刚度K'12Efbf2'fE 12DibfDi 法兰外径与内径之比KY(K查<<GB150－2011>>7-旋转刚度无量纲参数 KKf4t0有效压力组合PasPs基本法兰力矩系 4MmMmD3i 管板边缘力矩系数MMmM~管板径向应有效压力组合PasPs基本法兰力矩系 4MmMmD3i 管板边缘力矩系数MMmM~管板径向应力系QQ~r=1(1)G4QG管板布管区周处径向应力系~'r=3m(1 4K(QG2不计温差应计温差应换热管与壳程圆筒热膨胀变0当量压力组合Pc算管板边缘力矩变化系数 M K 法兰力矩变化系数 ~ KM 管数管板布管区面(三角形布管 A0.866nS2 (正方形布管 AnS2 管板布管区当量直径Dt4At系数Al/系数na/系数s0.40.61Q系数(带膨胀节时Qex代替 tDt管板周边不布管区无量纲宽度k=K(1-管板总弯矩系数mm1m1系数G1em0时G1e3m系数m0时,Km31(a)实线当m0时,Km管板总弯矩系数mm1m1系数G1em0时G1e3m系数m0时,Km31(a)实线当m0时,Km系数 m< G= ~=11 4QG 计算许用计算许用 D管板径向应力r i a1.5r3t管板布管区周边处径向应P~'D2 'ari1 (2m) m 1.5r3t管板布管区周边剪切应力Pa~ p '0.5r1.5r壳体法兰应力 i 4YMwsPa('f 1PG2QP Q a 1.5rt3t3tA(1) As(QGc4c3[q]焊[q]胀4不计温差应计温差应换热管与壳程圆筒热膨胀变0当量压力组 PcPt(1有效压力组合PatPt操作当量压力组 PcPt(1有效压力组合PatPt操作情况下法兰力矩系数 4MMp D3i 管板边缘力矩系 MM~管板边缘剪力系数管板总弯矩系数mm11------------系数G1em0时G1e系数m0时,Km31（a）实线当m0时,Km31（b)系数 m>0,G1=max(G1e,G1i)m<0,G1= 1(1= 4Q~'= m(1r4K(QG2-- 11p=4Q2壳体法兰力矩系 MwsMp--计算许用计算许用管板径向应 Dr i a管板布管区周边处径向应 P~'D2k 'ari1( m 1.5rm3t3r管板布管区周边剪切应力Pa~ p-0.5r-1.5r换热管内压计算单合肥工业大学（宣城校区）键酯未来团计算条换热管简C材 (管材厚度及重量计计算厚 换热管内压计算单合肥工业大学（宣城校区）键酯未来团计算条换热管简C材 (管材厚度及重量计计算厚 =2[]t =有效厚e=n-C1-C2=名义厚n 重压力及应力计最大允许工作压 (Die)=设计温度下计算t =壳体法兰应力' Di f1.5r3t 1PG2QP Q a t3tAP(1)P (QGcc换热管与管板连接拉脱应力qt 43[q]焊[q]胀4计算结管板名义厚度管板设计计算成换热管外压计算单合肥工业大学（宣城校区）键酯未来团计算条换热管简-C材料名 (管材换热管外压计算单合肥工业大学（宣城校区）键酯未来团计算条换热管简-C材料名 (管材厚度及重量计计算厚=有效厚e=n-C1-C2=名义厚n A B值重 压力计许用外压结 =Do换热管外压校核条t结换热管内压位管箱法兰计合肥工业大学（宣城校区）键酯未来团简图pCNtF壳体材料名[]法材料名力兰f材料名力螺b栓d个垫DDh材料类压紧面形软垫Nmbb0>片b=b0>位管箱法兰计合肥工业大学（宣城校区）键酯未来团简图pCNtF壳体材料名[]法材料名力兰f材料名力螺b栓d个垫DDh材料类压紧面形软垫Nmbb0>片b=b0>DGD外+D内DGD外-螺栓受力算预紧状态下需要的最小螺栓载Wa=πbDGy=N操作状态下需要的最小螺栓载Wp=Fp+F=NAm=max(Ap,Aa)=21Abd=4 矩计预紧FD=0.785D2i=NLD=LA+=MD=FD=FG==NLG=0.5(Db-DG=预紧FD=0.785D2i=NLD=LA+=MD=FD=FG==NLG=0.5(Db-DG=MG=FG=FT=F-=NLT=0.5(LA+1+LG=MT=FT=外压:Mp=FD(LD-LG)+FT(LT-LG 内压:Mp= Mp=W= LG Ma=WLG=计算力矩Mo=Mp与Ma[]f/[]f中大 Mo=t螺栓间距校实际间 =Ln最小间Lmin 最大间Lmax形状常数确h0 Di0h/ho=K=Do/DI=10K9-5得ZYeFIh0松式法eFLh0查图9-f= d1U = d1U =f3ψ=δ =4fe13=操作状 算W iWp i 用 结输入法兰厚度δf160.0mm时,性 算许用结应H fM 1.5[]t=235.5f(n n校核合换热管外压计算单合肥工业大学（宣城校区）键酯未来团计算条换热管简-C材料名 (管材换热管外压计算单合肥工业大学（宣城校区）键酯未来团计算条换热管简-C材料名 (管材厚度及重量计计算厚=有效厚e=n-C1-C2=名义厚n A B值重 压力计许用外压结 =Do换热管外压应(1.33fe1)M0 f[]t=f校核合应M0YZ 2 f[]t=f校核合应=[]t=f校核合系J52.14VIMoo1校核合法兰校核结校核合位管箱法兰计合肥工业大学（宣城校区）键酯未来团简图pCNtF壳体材料名[]法材料名力兰f材料名力螺b栓d个垫DDh材料类压紧面形软垫Nmbb0>片b=b0>DGD外+D内DGD外-位管箱法兰计合肥工业大学（宣城校区）键酯未来团简图pCNtF壳体材料名[]法材料名力兰f材料名力螺b栓d个垫DDh材料类压紧面形软垫Nmbb0>片b=b0>DGD外+D内DGD外-螺栓受力算预紧状态下需要的最小螺栓载Wa=πbDGy=N操作状态下需要的最小螺栓载Wp=Fp+F=NAm=max(Ap,Aa)=21Abd=4 计算FD=0.785D2L=L+M=Fi= 1 D=N操=作预紧FG==NLG=0.5(Db-DG=MG=FG=FT=F-=NLT=0.5(LA+1+LG=作预紧FG==NLG=0.5(Db-DG=MG=FG=FT=F-=NLT=0.5(LA+1+LG=MT=FT=外压:Mp=FD(LD-LG)+FT(LT-LG 内压:Mp= Mp=W= LG Ma=WLG=计算力矩Mo=Mp与Ma[]f/[]f中大 Mo=t螺栓间距校实际间 =Ln最小间Lmin 最大间Lmax形状常数确h0 Di0h/ho=K=Do/DI=10K9-5整体法ZYeh0松式法eFLh0查图9-f= d1U = d1U =f3ψ=δ =4fe13=操作状 算W iWp i 用 结输入法兰厚度δf160.0mm时,性 算许用结应H fM 1.5[]t=235.5f(n n校核合应(1.33fe1)M0 f[]t=f校核合换热器工艺条件2-12设备条件应换热器工艺条件2-12设备条件应M0YZ 2 f[]t=f校核合应=[]t=f校核合系J52.14VIMoo1校核合法兰校核结校核合换热器装配2-13换热 新型换换热器装配2-13换热 新型换热器的使 双壳程管壳式换热器结构说2-14双壳程管壳双壳程管壳式换热器结构说2-14双壳程管壳式换热器结构示2-15双壳程管壳式换热器2-15双壳程管壳式换热器内部结2-16模型2.10.3新型装置作用图2-17截面流场图2-17截面流场第三章反应器设第三章反应器设乙酸经氧化反应得到醋酸乙烯酯（VAc。显然，这种生物乙烯法恰当地的利GB150-HG/T20537.1-HG/T20570.2-HG/T20570.3-HG/T20570.9-2007GB150-HG/T20537.1-HG/T20570.2-HG/T20570.3-HG/T20570.9-2007HG/T20581-HG/T20582-HG/T20583-HG/T20584-2011根据化学反应有关流体力学、热量、质量传递过程综合的宏观反应动力（1）（2）（3）3.4反应器类型与选3.4.1反应器结构比3-1部分反应器3.4.2反应器选3.4反应器类型与选3.4.1反应器结构比3-1部分反应器3.4.2反应器选型适用的反优缺管气相、液返混小、所需反应器容积较小、比传热面但对慢速反应，管要很长，压降釜液相、液-液相、液-固适用性大、操作弹性大、连续操作时温度固定气-固（催化或非催化）返混小、高转化率时催化剂用量少，催化不易磨损；传热控温不易、催化剂装卸麻流化数大；粒子输送容易、但磨耗大；床内返大，对高转化率不利，操作条件限制较移动传热好、反应连续、返混小、催化剂不断图3-1固定床反应器3-2固定床图3-1固定床反应器3-2固定床列管式反应器示意3.4.3设备专利号：CN3.4.3.1新型反应器介2b2c19b，20a，20b11（1310（15化剂更方便还可以在所述的反应器筒体（1）下部设有废催化剂卸出口（14。筒体横截面的面积比为0.2~0.4。新型设备装置示意3-3列管式反应新型设备装置示意3-3列管式反应器方式示意3-4环状折流板正3-5环状折流板俯视3-6倒锥形折流盘正3-7倒锥形折流盘俯3.5催化剂3.5.1催化剂组成选PdPdPdPd上升，PdPd0.5wt%~3wt%。为了提高催化剂的选择性，在活性组份Pd中引入惰性物质Au，Au本身对PdAuPd中，AuPd互熔为合金，AuPd隔离开来，使心改变为-Pd-Au-Pd-Au-结构，形成了单个Pd活性中心，此时乙烯在Pd上进行单AuPdd带空穴更加适宜，吸附力更加适PdAu含量的增加而提高，通常催化剂中Au/Pd比例控制在0.25~1.0。 3.5.3催化剂物性参3.5.3催化剂物性参3-2催化剂粒传统的乙烯气相法工艺路线主要有由Bayer和Hoechst固定床工艺，技术流程也很相似，它们的区别主要在于两种方法的催化剂的化卸下来的催化剂中贵金属回收。反应压力为0.5~1.1MPa，而USI法催化剂以Pd-Pt为主体，采用α-Al2O3125~140℃，压平均粒外径×内径图3- 相同反应条件下不同Pd-基催化剂上乙酸乙烯转化率（TOF）与反应温Bayer法催化剂活性高，但操作条件较为苛刻；USI法操作条件缓和，催化剂寿命长，但活性较差。综合上述考虑，本项目优选Bayer法作为乙烯制醋图3- 相同反应条件下不同Pd-基催化剂上乙酸乙烯转化率（TOF）与反应温Bayer法催化剂活性高，但操作条件较为苛刻；USI法操作条件缓和，催化剂寿命长，但活性较差。综合上述考虑，本项目优选Bayer法作为乙烯制醋3-国内外乙烯气相Bayer法催化剂的综3-4催化剂物性催化剂颗Pd-催化剂颗粒形球催化剂活性组分蛋壳催化剂颗粒直催化剂床层空隙进口一国产一进口三国产三进口四国产四催化剂型Bayer-CT-KRV-CTV-Type-CTV-载硅胶/球硅胶/球硅胶/球硅胶/球硅胶/球硅胶/球活性组分分蛋白蛋白蛋壳蛋壳蛋壳蛋壳 选择3.6反应过程分3.6.1反应方程CHCHCHCOOH1OCHCOOCHCHH3.6反应过程分3.6.1反应方程CHCHCHCOOH1OCHCOOCHCHH22323 2CH2CH23O22CO22H3.6.2反应热力学分3-乙烯氧乙酰化反应中各物质的标准热力学G0150.56kJ/molG01314.38kJ/mol物ΔHi/KJ·mol-ΔGi/KJ·mol-00--------为1026为1026和10230数量级，因此这两个反应均为不可逆反应。同时，通过计算能够得到反应的焓变数据，主、副反应的ΔHɵ3.6.3反应（1）表面吸附的乙烯分子首先脱氢生成表面乙烯基（-CH-CH2）C2H42PdCH2CHHO22PdCH3COOHPdPdCH3COOHPdOOCOH3PdPdPdOHPdHPdPdH2OPdH酸乙烯的中间体AH（CH2CH2OCOCH3，再经过β-酸乙烯的中间体AH（CH2CH2OCOCH3，再经过β-Pd01O2AcOHOAcHO2222PdOAcAcOPd23PdOAc CHCHCH2AcOHPd0 3图3-9VAc合成的S-机理和M-机理图示及DFT计算得到各基元步骤活化能垒而对于本项目所选择的Pd-Au系催化剂而言，Pd-Au催化剂表面处于对角PdAuPd1Au4Pd1Au6的钯单原子形式。实验及模拟结果均表明：Pd-Au双金属催化剂经热处理后，Au(111)及原子对的原子排布。KoelAES、LEISS、XPSAu(111)上负载的超薄Pd膜在温度高于300K时便会有Pd/Au合金生成。Li等重点利用COAu/Pd(100)的可能活性中心进行了系统的研究。随着表Pd覆盖率的降低，CO由桥式吸附变为单个Pd原子上的顶位吸附，脱附温度逐渐3.6.4反应动力学分3.6.4.1反应动力学研Pd-Au别极大，比较典型的是：Wieland提出的工业催化剂在1.07~1.17Mpa3.6.4反应动力学分3.6.4.1反应动力学研Pd-Au别极大，比较典型的是：Wieland提出的工业催化剂在1.07~1.17Mpa1E4.22exp59.15(kJ/mol)/RTr21式中，rVAC为醋酸乙烯酯的反应生成速率，rCO2为二氧化碳的反应生成速率1212CTV-III 2.1838exp12CTV-III 2.1838exp56.85kJ/mol/RTO 1.968E6exp108.62kJ/mol/RTO0.5y n010.5y y 0.25y 0CO2C2C2C2 10.5y 0.51 P CO2 y 0.5y y CO2 d nV rCO1 E VAc TRgECO 2 HRTgBkH.VAc,EVAc,mV,kH.CO,mC2分别为反应器入口、出口和出口干基摩尔流率；y0i分数；yDrCO1 E VAc TRgECO 2 HRTgBkH.VAc,EVAc,mV,kH.CO,mC2分别为反应器入口、出口和出口干基摩尔流率；y0i分数；yD为出口干基各组份摩尔分数；y 2ABy 2By ; By AN0/Nt13y 3.5y /1 BND/Nt1/AAy y 3/2y yVAc、yCO2为系统的独立变量，通过物料衡算得到与其它变量关系的表达EVAck0,VAcr RgT dnCOkCO 2rP22R22gCkVAc,kCO,EVAc,ECO,mV,mC 以Marquardt-Causs-Newton法进行参数估值时的最优化目标函数yyMSObjCCO yCO2 10exp39092/RT 10exp32322/RT85gO2g3.6.4.2宏观动力学模的相关指数ρ2和F检验指标来检验模型的选定性。3-6宏观动力学模型统计指从上表可以看出 3.6.4.2宏观动力学模的相关指数ρ2和F检验指标来检验模型的选定性。3-6宏观动力学模型统计指从上表可以看出 3.6.4.3结通过以无梯度反应器对新型CTV-Ⅳ醋酸乙烯酯合成催化剂的宏观反应动al.vinylacetatefromethylene,aceticacidandoxygenindustrialplant k0.35p 1C2H kAexp(E1 A9.7103molVA/(kgCatseg1E115KJ/3.7反应条件的选3.7.1温由乙烯、氧气和乙酸合成醋酸乙烯酯是放热反应，主、副反应的ΔHɵ分别6图3- 反应温图3- 反应温度对空时收率的选择性的影3.7.2压表3- 操作压力和空时收率及反应选择性关798.675kPa（表压3.7.3原料3-8组表3- 操作压力和空时收率及反应选择性关798.675kPa（表压3.7.3原料3-8组分在空气中的爆炸极90~95%280~300kg/(m3·h。2（mol在乙烯-8.1：1~8.5：1（mol。3-9乙烯和氧气的操组在空气中的爆乙乙醋酸乙压MPa（表压空时收选择性压MPa（表压空时收选择性0—3-10乙酸的转换率和空时收3-10乙酸的转换率和空时收6%（mol）乙酸加料乙烯：氧气：乙酸乙酸转换率空时收操作压力，MPa（表压乙烯/氧气93.8.1物料3-物料平衡组分流出进3.8.1物料3-物料平衡组分流出进GLYCE-00003.8.2基本3-12设计数据和工作项数项数醋酸乙烯酯年产10原料配比（摩尔比乙烯：醋酸：氧气：氮00FURFU-00摩尔流质量流体积流3.8.2基本3-12设计数据和工作项数项数醋酸乙烯酯年产10原料配比（摩尔比乙烯：醋酸：氧气：氮00FURFU-00摩尔流质量流体积流温C压摩尔汽相分11摩尔液相分00摩尔固相分00摩尔-质量焓-摩尔cal/mol--质量cal/gm-摩尔密3.13E-质量密平均分子3.8.3设备3.8.4催化剂填VRSVSV——体积空 47898.3144432.57m3/3.8.3设备3.8.4催化剂填VRSVSV——体积空 47898.3144432.57m3/44432.57VR3.8.5反应管长度计44432.577.714mAR 1.6o年工作时8000空1200h-反应温140反应选择反应压催化剂活64.71HR RH4.84.80.4 V64.71HR RH4.84.80.4 V1d2l0.7850.0324.803.3910314nVR10923 3.3913.8.7列管筒体Dtb1。a1(12n3)1/26n——为列管数列管为2t1.250.03a1(12109233)1/2162b59.8421e10.03D0.0375(120.681)20.033.8.8反应器高D0.0375(120.681)20.033.8.8反应器高EHAJB/T4746—20023.8.9反应器壁pD2[]'δD[σ]′——钢板3-13焊接接头系数焊接接头形对接接100%无损检局部无损检焊接工艺特双面焊相当于双面焊的全焊透接单面焊（沿焊缝根部全长有紧贴0.79821800.85GB708C1=0.65mm0.79821800.85GB708C1=0.65mmC2=2mm，故名义厚度12.030.65214.68mm3.8.10管口Vin5730.719m3/h1.592m3/P8112~20m/s；绝对压力为6000~14000pa时，可取30~50m/s；绝对压小于6000pa时，可取43.14dof管法兰选用PL400-0.798RF，DN200×6-B-Q235-BJB/T4736Vin44439.93m3/h12.344m3/P8112~20m/s；6000~14000pa时，可取30~50m/s6000pa50~70m/s本金属的垫板43.14dof管法兰选用PL1200-0.798RF，DN400×6-B-Q235-BJB/T47363.8.11热量衡算43.14dof管法兰选用PL1200-0.798RF，DN400×6-B-Q235-BJB/T47363.8.11热量衡算aspen反应的传热系数为K=345.6核算换热T37.5 A 345.6A0dLn3.140.0306.7210923 Lu2pBReMdpu0 3.8.13选用椭圆形封头，取形状系数K=1，为焊接方便，壁厚和材料与反应器直Q345R4600mm16mm，总深度为3.8.14支座的设3.8.13选用椭圆形封头，取形状系数K=1，为焊接方便，壁厚和材料与反应器直Q345R4600mm16mm，总深度为3.8.14支座的设反应器计算结3-反应器计算项参反应温度反应压力设计温度设计压力反应器类固定床反应催化剂类Pd-空速(h-催化剂填充量催化剂填充高度反应管长度尺材个数（根排等腰三角折流板（单弓形，圆缺25%）间封形标准椭圆材反应管长度尺材个数（根排等腰三角折流板（单弓形，圆缺25%）间封形标准椭圆材厚度深度筒直边高度焊接系质量材焊接系质量裙类圆筒材壁厚高度螺栓规防火层材料及厚总长度全反应器质量3.10反应器设计校立式容器校计算单合肥工业大学（宣城校区）键酯未来筒体设计条内3.10反应器设计校立式容器校计算单合肥工业大学（宣城校区）键酯未来筒体设计条内内径Di许用应tt2液焊接接头系数试验压力pT22夹套封校核合校核结质搅拌轴计算轴备注3.10.2筒内筒体内压计计算所依据的标计算单合肥工业大学（宣城校区）键酯未来GB150.3-计算条筒体简C材 板材3.10.2筒内筒体内压计计算所依据的标计算单合肥工业大学（宣城校区）键酯未来GB150.3-计算条筒体简C材 板材厚度及重量计算厚 =2[]t =有效厚名义厚n=重压力试验时应力校压力试验类液压试试验压PT1.25P