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文檔簡介
第一章總 項目概 設(shè)計依據(jù)和原 設(shè)計依 設(shè)計原 工藝特 原料規(guī)格、消耗及產(chǎn)品方 產(chǎn)品方 主要原料規(guī)格消 主要品防 廠址概 第二章總圖.....................................................................................................設(shè)計依 設(shè)計范 廠址概 總平面布 總平面布置的要 廠區(qū)總體布局概 廠區(qū)面積計 第三章生產(chǎn)工藝與方 項目概 項目原 生產(chǎn)規(guī) 工藝流程的選 基本工藝的比 工藝方案的選 工藝路 工藝路線概 乙烯氧化工 環(huán)氧乙烷精制工 二氧化碳脫除工 環(huán)氧乙烷直接催化水合工 乙二醇精制工 工藝創(chuàng)新 工藝的高度集成,綠色環(huán) 三效蒸餾脫除乙二醇中的 催化劑選 流程模 概 乙烯氧化工段模 環(huán)氧乙烷精制工 二氧化碳脫除工 環(huán)氧乙烷直接催化水合工 乙二醇精制工 模擬優(yōu) T0203環(huán)氧乙烷精餾塔優(yōu) T0302二氧化碳解析塔優(yōu) T0501乙二醇脫水塔優(yōu) T0502乙二醇精餾塔優(yōu) 優(yōu)化結(jié)果匯 第四章物料衡算說明 概 物料衡算原 物料衡算的任 物料衡 全流程物料衡 乙烯氧化工 環(huán)氧乙烷精制工 二氧化碳脫除工 環(huán)氧乙烷直接催化水合工 乙二醇精制工 第五章能量衡算說明 概 能量衡算原 能量衡算任 能量衡 全流程能量衡 乙烯氧化工段能量衡 環(huán)氧乙烷精制工 二氧化碳處理工 環(huán)氧乙烷直接催化水合工 乙二醇精制工 第六 熱量集 換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計概 流程節(jié)能設(shè)計思 物料流股提 最小傳熱溫差ΔTmin的確 夾點技術(shù)簡 投資費用與溫差關(guān)系 能量分析與公用工程的選 全廠換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與優(yōu) 第七章設(shè)備選型與設(shè) 總 化工設(shè)備的基本要 化工設(shè)備的工藝設(shè) 設(shè)備選型與設(shè)計的原 設(shè)備選型與設(shè)計的主要內(nèi) 換熱器選 換熱器選型依 換熱器類型簡 換熱器選型原 換熱器設(shè)計軟 以換熱器E167為例的詳細(xì)計 換熱器E167的強度校 其他換熱器的選 泵的選 概 選型原 典型化工用泵的特點和選用要 泵的選型示 壓縮機選 概 選型原 壓縮機選型介 塔設(shè)備設(shè) 設(shè)計標(biāo) 塔設(shè)備設(shè)計的主要要 塔型的比較與選 塔主要結(jié)構(gòu)尺寸的確 乙二醇精制塔T0502的工藝設(shè) 利用CUP-TOWER對乙二醇精餾塔T0502進(jìn)行設(shè) 乙二醇精餾塔T0502的機械設(shè) 塔機械強度校 反應(yīng)器設(shè) 概 反應(yīng)器選型原 環(huán)氧乙烷直接催化水合動力學(xué)研 環(huán)氧乙烷直接催化水合反應(yīng)器的工藝條 反應(yīng)器物料衡 反應(yīng)器的計 催化劑的選 氣液分離器設(shè) 氣液分離器的類 氣液分離器設(shè)計示 儲罐選型與設(shè) 儲罐選型依 儲罐選型原 儲罐的具體選型與設(shè) 第八章車間設(shè)備與管道布 設(shè)計依 布置要 本工廠車間布 概 布置原 廠房布 設(shè)備布 具體設(shè)備布置方 車間設(shè)備 管道設(shè)計與布 概 管道設(shè) 管道布 泵的管道布 換熱器的管道布 塔的管道布 管廊的管道布 其他管道布 第九章土建工 設(shè)計范 設(shè)計依 建筑工 設(shè)計原 設(shè)計標(biāo) 設(shè)計方 結(jié)構(gòu)工 設(shè)計原 設(shè)計標(biāo) 設(shè)計方 第十章給排水工 概述及設(shè)計范 設(shè)計原 設(shè)計規(guī)范及標(biāo) 設(shè)計基礎(chǔ)資 氣象資 暴雨強度計算水 可依托外部系統(tǒng)情 給水系統(tǒng)設(shè) 生活給水系 生產(chǎn)給水系 高壓消防水系 循環(huán)水系 排水系統(tǒng)設(shè) 生活污水排水系 生產(chǎn)廢水排水系 污染雨水排水系 清凈雨水排水系 事故排 節(jié)水及安全環(huán) 給排水管道設(shè) 管道材 管道防 管道防滲 總 第十一章供電工 設(shè)計范 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、規(guī) 設(shè)計原 供電電 現(xiàn)有電源情 本項目供電電源選 供電方案選 供配電系 供電方 供配電系 負(fù)荷分 變電所布置方 變電要 裝置配電方 節(jié)電措 應(yīng)急情 區(qū)劃分與設(shè)備選 11.8.1區(qū)劃 11.8.2區(qū)域電氣設(shè)備選 電氣設(shè) 防雷及接 防雷系 接地系 第十二章通信系 設(shè)計范 設(shè)計依 電信方 電信現(xiàn) 系 火災(zāi)系 擴音對講系 閉路電視監(jiān)視系 信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 無線通信系 第十三章公用工 概 設(shè)計依 供熱能力的要 供熱方 供熱系統(tǒng)配套設(shè) 蒸汽管 阻氣排水 汽-水分離 疏水 二次蒸發(fā) 減壓 制冷方 鍋爐給水系 第十四章采暖通風(fēng)和空氣調(diào) 設(shè)計說 概 設(shè)計目 采暖方 設(shè)計概 設(shè)計方 通風(fēng)方 設(shè)計概 設(shè)計方 空氣調(diào)節(jié)方 設(shè)計概 設(shè)計方 第十五章與維 概 維修體 維修途 維修內(nèi) 設(shè)計說 設(shè)計概 TPM定 TPM特 維修車間布 第十六章儲運系 設(shè)計依 16.2區(qū)設(shè) 罐區(qū)儲罐類 儲罐的安全防 防火間 防雷設(shè) 防靜電設(shè) 防爆設(shè) 防毒設(shè) 產(chǎn)品包 要 乙烯要 甲烷要 乙二醇要 第十七章消防專 概 遵循的設(shè)計依據(jù)與標(biāo) 物質(zhì)消防特性概 乙 甲 乙二 火災(zāi)性分 主要物質(zhì)性分 生產(chǎn)的火災(zāi)性及耐火等 消防系 概 消防給水系 消防供電系 消防栓的布 滅火系 干火系 消防滅火系 第十八章分 設(shè)計依 環(huán)境保護有關(guān)法律、環(huán)境評價有關(guān)技術(shù)規(guī) 與本規(guī)劃有關(guān)的資料及文 廠區(qū)環(huán)境概 環(huán)境保護措 施工期間環(huán)境保護措 運行過程中的環(huán)境保護措 環(huán)境保護結(jié) 第十九章工廠組織和勞動定 工廠組 經(jīng)營管 技術(shù)管 人力資源管 物流管 信息管 安全管 勞動定 定員原 生產(chǎn)班 定 第二十章勞動安全保護與衛(wèi) 設(shè)計依據(jù)及設(shè)計中采用的標(biāo) 主要職業(yè)、危害因素分 工藝綜 火災(zāi)毒性危害/窒息 化學(xué)灼傷及腐 噪聲危 觸電及機械其他危 工藝及生產(chǎn)安全措 防噪 防高溫、低 防 防 其它防 安全生產(chǎn)責(zé)任制 職工健康與職工安全教育和安全培 第一章總論項目概本項目是為化工茂名年產(chǎn)20萬噸EG項目設(shè)應(yīng)用于不飽和聚酯樹脂潤滑劑增塑劑非離子表面活性劑以及等的生產(chǎn)。設(shè)計依據(jù)和設(shè)計依1-《2015年“東華科技-三井化學(xué)杯”第九 化工設(shè)計競賽設(shè)計任務(wù)書《化工建設(shè)項目可行性論 內(nèi)容和深度規(guī)定》(國家計委2005年月設(shè)計原項目建設(shè)遵守國家的各項政策、和法令,符合國家的產(chǎn)業(yè)政策投資方向及行業(yè)和地區(qū)的規(guī)劃,有關(guān)部門的頒發(fā)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范合理安排建設(shè)施,切實“三同時”的規(guī)定,堅持“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”的方針,污染物的排放必須達(dá)到規(guī)定的指標(biāo),工廠安全運行和操作人員的健康不工藝特本項目采用茂名生產(chǎn)的乙烯氧化合成環(huán)氧乙烷并采用經(jīng)過適當(dāng)改進(jìn)后的S公司開發(fā)的環(huán)氧乙烷非均相催化水合法工業(yè)化技術(shù)生產(chǎn)環(huán)氧乙烷,促進(jìn)茂名下游產(chǎn)品的開發(fā)?;蕿?9%,環(huán)氧乙烷選擇性為84%。未反應(yīng)完全的乙烯、氧氣和甲烷經(jīng)純化處環(huán)氧乙烷催化水合乙二醇工藝在列管式固定床反應(yīng)器中以水比為5.5:1的摩爾比進(jìn)行反應(yīng),該反應(yīng)采用的交聯(lián)度為2%的強堿性陰離子交換樹脂S20199.5%95%。原料規(guī)格、消耗及產(chǎn)品方產(chǎn)品方20萬噸,產(chǎn)品指標(biāo)可達(dá)到國家優(yōu)等品規(guī)格要求。本項目所產(chǎn)的乙二醇全部作為產(chǎn)品同時有副產(chǎn)物三甘醇聚乙二醇等 5GB/T酸度(以乙酸計 GB水分 GB/T醛含量(以計 GB二乙二醇、三乙二醇 GB主要原料規(guī)格消1-2消耗量/茂名項目動力及消耗估計見表1-3所示516600茂名水38.7775茂名電90.1茂名主要品防表1-4主要品防護一覽物沸點閃點下限上限--廠址概省茂名工業(yè)區(qū)是經(jīng)省批準(zhǔn)、中國公司參股建設(shè)的工業(yè)區(qū),2006年通過國家發(fā)改委的核準(zhǔn);2008年科技部認(rèn)定為國家火炬計劃茂名產(chǎn)業(yè),規(guī)劃總面積45.2km2。工業(yè)區(qū)背靠大西南,面向東南亞地區(qū),展大工業(yè)的要求。破、滾動發(fā)展的思想和建設(shè)項目、公用輔助工程、物流傳輸一體化、環(huán)境保護、管理服務(wù)的開發(fā)理念,規(guī)劃用5-10年的時間,備制造)的產(chǎn)業(yè)體系,創(chuàng)國內(nèi)一流、世界知名的工業(yè)區(qū)。項目2000萬噸/年煉油擴改項目已獲國家發(fā)改委批準(zhǔn)20099月將動工建設(shè),2550萬噸/年。乙烯、煉油擴改完成后,60萬噸/年P(guān)X、11萬噸/MEG等液體化工產(chǎn)品可達(dá)到PTA、聚酯生產(chǎn)的經(jīng)濟規(guī)模,形成3大、7大,即以魯華、華粵公司為龍頭的碳五、碳九資源地,以眾和公司為龍頭的精細(xì)化工及塑料加工產(chǎn)業(yè)。至2009年已入園項目23252.835174可持續(xù)發(fā)展的世界一流的國家級產(chǎn)業(yè)。,總而言之茂名工業(yè)區(qū)將以完善的各項配套政策和“全程式”的優(yōu),第二章總圖設(shè)計依表2-1總圖設(shè)計規(guī)范《化工企業(yè)總圖設(shè)計規(guī)范GB50160-設(shè)計范廠內(nèi)總平面布置、橫向布置、交 設(shè)計、廠區(qū)綠化廠址概省茂名工業(yè)區(qū)是經(jīng)省批準(zhǔn)、中國公司參股建設(shè)的工業(yè)區(qū),2006年通過國家發(fā)改委的核準(zhǔn);2008年科技部認(rèn)定為國家火炬計劃茂名產(chǎn)業(yè),規(guī)劃總面積45.2km2。工業(yè)區(qū)背靠大西南,面向東南亞地區(qū),展大工業(yè)的要求。破、滾動發(fā)展的思想和建設(shè)項目、公用輔助工程、物流傳輸一體化、環(huán)境保護、管理服務(wù)的開發(fā)理念,規(guī)劃用5-10年的時間,備制造)的產(chǎn)業(yè)體系,創(chuàng)國內(nèi)一流、世界知名的工業(yè)區(qū)。項目2000萬噸/年煉油擴改項目已獲國家發(fā)改委批準(zhǔn)20099月將動工建設(shè),2550萬噸/年。乙烯、煉油擴改完成后,60萬噸/年P(guān)X、11萬噸/MEG等液體化工產(chǎn)品可達(dá)到PTA、聚酯生產(chǎn)的經(jīng)濟規(guī)模,形地,以眾和公司為龍頭的精細(xì)化工及塑料加工產(chǎn)業(yè)。至2009年已入園項目23252.835174可持續(xù)發(fā)展的世界一流的國家級產(chǎn)業(yè)。,總而言之茂名工業(yè)區(qū)將以完善的各項配套政策和“全程式”的優(yōu),總平面布2-1所示。2-1總平面布置的要2.1工廠總平面布置應(yīng)該滿足生產(chǎn)和要求工廠總平面布置必須節(jié)約用地的原則廠區(qū)總體布局概相鄰為當(dāng)?shù)?0m寬的主要公路;其他方向均為當(dāng)?shù)卮我?;廠區(qū)總面積①行政區(qū)(包括行政樓、研發(fā)樓、等②生活區(qū)(包括宿舍樓、醫(yī)療室③生產(chǎn)區(qū)(包括工藝生產(chǎn)三大車間、三廢處理區(qū)等輔助生產(chǎn)區(qū)(包括配電間、公用工程站、設(shè)備維修區(qū)、倉庫、供氫站、;(吸收液1儲罐、吸收液2儲罐、乙二醇儲罐、二乙二醇儲罐、灌裝用地及儲罐檢行政區(qū)靠近當(dāng)要公路,與廠外主要公路的距離為20m,該區(qū)域內(nèi)有行政要公路一側(cè)外墻設(shè)置9個6×3m的室外停車位,而一側(cè)則設(shè)有室內(nèi)停車庫生活區(qū)位于廠區(qū)東南部,與東側(cè)次要公路相距15m,該區(qū)域內(nèi)有、由于產(chǎn)品生產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)的均是甲類有機化學(xué)品故要保證其他建筑物和它EOEO直接水合及EG精30m21m18m以15m,靠近生產(chǎn)區(qū)便于廢物的收集處理,也靠近廠區(qū)東北門,方便廠內(nèi)廢物的。18m。35m26m。17m45m,方便設(shè)備的檢查與維修。及,倉庫設(shè)于生產(chǎn)區(qū)西面20m,罐區(qū)西北面55m處,離配電站距離27m,70m。12m70m。設(shè)置消防水池是為了給廠區(qū)消防提供足 量,且設(shè)有兩個消防水池2h用量他的事故,而且也符合環(huán)保要求。消防水池距離配電站85m,離罐區(qū)23m。事故12m.灌裝臺。該裝卸場地與次要道路距離為16m,與罐區(qū)直線距離20m。12儲罐、乙二醇儲罐、二乙二醇儲罐和原料泵棚等。罐區(qū)分為原料罐區(qū)和產(chǎn)品灌區(qū)兩塊場地,兩塊場地罐區(qū)相距26m。原料罐區(qū)離事故處理池22m,產(chǎn)品灌區(qū)離廠外空地距離為29m。儲罐區(qū)設(shè)有防火堤,防火5m10m的地方設(shè)置罐區(qū)泵房。13616m2。3.4.2.3北邊設(shè)消防通道大門,供火災(zāi)或事故時消防車的進(jìn)入廠內(nèi)人員的安全.2-2廠區(qū)面積計2-.2規(guī)格面積121111111111-21乙烯氧化及EO11EO直接催化水合及EG111113--第三章生產(chǎn)工藝與方法項目概項目原甲烷來自于省茂名工業(yè)區(qū)生產(chǎn)裝置下游產(chǎn)品。進(jìn)料組成如表3-1所示。3-1質(zhì)量流量1234水生產(chǎn)規(guī)、,根據(jù)茂名目前的生產(chǎn)規(guī)模,同時考慮到乙二醇在遠(yuǎn)期的需求量。根據(jù)市場預(yù)測,結(jié)合市場的供不應(yīng)求的行情以及行業(yè)國家現(xiàn)行政策。本項目從產(chǎn)品的目標(biāo)市場定位、技術(shù)的可靠性、項目的經(jīng)濟合理性、設(shè)備的制造和條件、當(dāng)?shù)氐馁Y源條件籌措能力等方面綜合考慮,以乙二醇(EG)為目標(biāo)產(chǎn)物,依據(jù)綠色工藝的要求節(jié)能減排、提高經(jīng)濟效益的原則,并盡量采取可行的、,3-2所示。3-21萬工藝流程的選基本工藝的比。和高溫高壓條件。此方法最早是在杜邦公司于1947年提出來的,該工藝技UCC。1966年,一家石油公司公布了CO、醇和氧氣在以PdCl2-CuCl2為催化
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性差,很難實現(xiàn)工業(yè)化。之后,宇部興產(chǎn)公司和UCC公司聯(lián)合開發(fā)了合成6000t/a草酸二丁酯的工業(yè)裝置,但該20MPa以上進(jìn)行。1977年宇部興產(chǎn)提出常壓氣相合成草酸酯技術(shù),該技術(shù)以Pd/Al280-150.5PaO和亞硝酸甲酯或亞硝酸98%3P22595%。20世紀(jì)80CO催化合成草酸酯及其衍生物產(chǎn)品草酸、乙二醇的研究。中國福建物構(gòu)所與南靖合成氨廠合作,利用合成氨裝置回CO,在常壓、150Cu/Cr為催化劑,95%-100%80%-90%3-1碳酸乙烯酯法主要包括 三菱化學(xué)開發(fā)的碳酸乙烯酯直接水合法和CO2為原料,該工藝可分為一步法和兩步法一步法實際上經(jīng)過了生成碳酸乙烯酯的過鹽等。兩步法則是將環(huán)氧乙烷與CO2酯化反應(yīng)和碳酸乙烯酯的水解反應(yīng)分別在CO2和環(huán)氧乙烷在120-160℃后190-20030min,操作壓力約為2.23P過程為放熱反應(yīng)生成的乙二醇水溶液中乙二醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)大10%由S、lco-SD以及CC三家公司他們的工藝技術(shù)和工藝流程基本上相似三家公司的專利技術(shù)主要區(qū)別是在一些技術(shù)細(xì)節(jié)上由于反應(yīng)液中的水需要設(shè)置多個蒸發(fā)器脫水,造成工藝流程長,設(shè)備多,能耗高,直接影響乙二醇的生產(chǎn)成本。和非均相催化水合兩大類,其中有代表的是S UCC公司(聯(lián)碳公司,后被Dow兼并)的均相催化水合法。其中在有S2000第一代水合催化劑S100400kt/a規(guī)模EO水合裝置的本裝置上實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),并將引入國外其他EO/EG項目上。由UCC開發(fā)的水94.1%-97.0%。;,國內(nèi)也有一些研究機構(gòu)和科研院校對EO國石油化工對環(huán)氧乙烷直接催化水合制乙二醇進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究開發(fā),并在2005年發(fā)明了一系列關(guān)于環(huán)氧乙烷催化水合乙二醇的固并且了催化劑活性乙二醇選擇性等大連理工大學(xué)和撫順石化院共同研究開發(fā)的雜多酸復(fù)合催化劑,在水與EO5:196%的EG收率對催化水合法進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究開發(fā)了一種固體酸催化劑并申請了專利工業(yè)大學(xué)主要研究了環(huán)氧乙烷制乙二醇的均相催化水合法工藝了催化劑用量進(jìn)料水烷比反應(yīng)溫度及壓力等對反應(yīng)的影響此外燕山江蘇工業(yè)學(xué)院等都對催化劑方面進(jìn)行了研究工作。;,工藝方案的選3-33-3消耗低,不需要高催化劑過程較復(fù)烷直接催化水合法工藝目標(biāo)產(chǎn)物乙二醇。工藝路工藝路線概EG合成采用環(huán)氧乙烷直接催化水合工藝,并從乙烯氧化環(huán)氧乙烷。本項目工藝路線簡單,設(shè)備投資少,能耗低,乙二99%3-2所示。3-23-33-3乙烯氧化工乙烯氧化環(huán)氧乙烷,為消除運行中出現(xiàn)的局部過熱,延長催化劑,甲烷的濃度為67%,采用中國研制的YS-8520銀催化劑,使乙烯在231℃,2MPa下被氧氣氧化。該反應(yīng)同時副產(chǎn)少量二氧化碳和水,所得產(chǎn)物冷凝后進(jìn)入環(huán)氧乙烷精制工氧乙烷從混合氣體中分離出來,催化水合乙二醇。(E)直接水合法的工藝首先要在環(huán)氧乙烷吸收塔中通過環(huán)氧乙烷吸收劑將混合氣中的環(huán)氧乙烷吸收下碳酸乙烯酯(EC)的比熱是水的40%,并且碳酸乙烯酯對環(huán)氧乙烷的吸附239℃,可以有效減少生產(chǎn)過程中揮EO含量,克服二氧化碳脫除工H2S的清除工藝和為提高氣體熱值除去CO2環(huán)氧乙烷直接催化水合工5.5:1的水烷比,采用交聯(lián)度2%S201100℃,0.9MPa下進(jìn)行催化乙二醇精制工38.4%粗乙二醇送至乙二醇脫水塔中,使含水量降至0.062%以上的乙二醇產(chǎn)品從塔頂上部采出。工藝創(chuàng)新工藝的高度集成,綠色環(huán)本工藝采用S公司的非均相催化水合法乙二醇的清潔生產(chǎn)工藝,與三效蒸餾脫除乙二醇中的本工藝所采用的反應(yīng)乙烯氧化環(huán)氧乙烷以及環(huán)氧乙烷直接催化水合制取產(chǎn)品乙二醇,反應(yīng)后的反應(yīng)液中的水,因此在后續(xù)分離中首先應(yīng)將水二氧化碳回收利用,創(chuàng)建物盡其用的循環(huán)經(jīng)本項目乙烯氧化環(huán)氧乙烷工段乙烯在銀催化劑的作用下直接氧化生成本項目廠址選在茂名,廠內(nèi)自2009年3月完成環(huán)氧乙烷/乙二醇裝10日正式與乙二醇裝置二氧化碳脫除系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)試產(chǎn),11日出產(chǎn)品,達(dá)到國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),標(biāo)志著環(huán)氧乙烷/乙二催化劑選本項目第一步反應(yīng)采用的乙烯氧化催化劑YS-8520是由中國化工燕山分院(簡稱燕山分院)開發(fā)的具有自主知識的以銀為活性組分Al2O3為載體經(jīng)改進(jìn)后的乙烯氧化制環(huán)氧乙烷催化劑用該催化19%84%。流程模AspenPlus對整個工藝流程進(jìn)行了較為精確的計AspenPlus擬計算但在敘述時為了敘述方便這里將模塊進(jìn)行分工段敘述獻(xiàn)調(diào)研,NRTL作為全局物性方法。概本乙烯氧化環(huán)氧乙烷以及環(huán)氧乙烷直接催化水合項目可分為5個工段:Plus軟件完成了全流程模擬,達(dá)到了如下目的:在循環(huán)收斂的過程中引入了物流,手動迭代至物流兩側(cè)結(jié)果接乙烯氧化工段模3-43-4
2CO22H2O(副反應(yīng)極限的問題所以反應(yīng)氣體的混合至關(guān)重要為控制氧氣乙烷的濃度在極2Pa3-4所示。3-4溫度壓強22乙烯氧氣環(huán)氧乙烷0甲烷二氧化碳0水019%84%環(huán)氧乙烷精制工3-540℃,塔體壓力為1.3MPa,碳酸乙烯酯與水的質(zhì)量比為7:3,并通過對塔進(jìn)環(huán)氧乙烷汽提塔的功能是將來自吸收塔富含環(huán)氧乙烷的吸收水中的環(huán)EO60198.41.5Pa塔底汽提后的貧EO吸收液加熱后返回吸收塔塔頂,作為吸收劑循環(huán)使用。DSTWU模塊進(jìn)行初步計算,確定EO精餾塔T0203最小回流比,理烷純品。EO精制塔T02033-5所示。3-5EOT0203溫度壓力310摩爾流率總質(zhì)量流率體積流率焓變摩爾流率水二氧化碳脫除工3-6所示。
3-6閃蒸出大部分C2H4和CH4,極少量CO2CO2在解吸塔中被解析出來。108℃,汽提后的液體作為貧吸收液再次引入吸收塔去吸收CO2二氧化碳解析塔T03023-63-6T0302二氧化碳解析塔2塔頂采出量塔頂溫度塔底溫度操作壓力1環(huán)氧乙烷直接催化水合工3-73-7C2H4H2OC2C2H4OC2H6O2C43-73-7溫度壓強99乙烯氧氣0環(huán)氧乙烷甲烷0二氧化碳碳酸乙烯酯乙二醇0二乙二醇0水99%95%乙二醇精制工3-8所示。
3-83個,為順流逐步降壓操作,采用低壓蒸汽進(jìn)行蒸60%以上。DSTWU模塊進(jìn)行初步計算,確定EG脫T0501RadFrac模塊詳細(xì)計算,99%的乙二醇。EGT05013-83-8EGT0501溫度壓力111000摩爾流率總質(zhì)量流率體積流率焓變---摩爾流率1.5678e-1.5678e-1.3817e-0003.1812e-0001.0404e-1.0404e-2.9004e-1.4953e-2.9143e-8.8384e-水行精制并將聯(lián)產(chǎn)副產(chǎn)物得以利用DSTWU模塊進(jìn)行初步計算確定EG精餾塔T0502的最小回流比理論塔板數(shù)再經(jīng)RadFrac模塊詳細(xì)計算,99.9%的乙二醇純品。EGT0502主要物流進(jìn)出表如3-9所示。3-9EGT0502溫度壓力111000摩爾流率總質(zhì)量流率體積流率焓變摩爾流率0000000000水模擬優(yōu)AspenPlus中的Sensitivity靈敏度分析模塊的結(jié)果在Sensitivity/ResultSummary頁面上以表的形式輸出,用戶還可以利用繪圖向?qū)В≒lotWizard)將結(jié)果繪成曲線,以便直觀地觀察不同變12、標(biāo)識變量345、輸入可選的Fortran下面通過靈敏度分析對本項目部分精餾塔進(jìn)行模擬優(yōu)化T0203環(huán)氧乙烷精餾塔優(yōu)環(huán)氧乙烷精餾塔T02033-9T0203由上圖可知,當(dāng)塔板數(shù)99塊。T0203物流進(jìn)料位置進(jìn)行優(yōu)化,靈敏度分析圖如3-10所示。橫軸代表進(jìn)料板位置,縱軸由外到內(nèi)分別代表塔頂乙烯、氧氣、3-10T02032塊塔板作為進(jìn)料板。經(jīng)優(yōu)化后,T02033-11所示。塔內(nèi)液相中主要成分3-11T02033-12T0203T0302二氧化碳解析塔優(yōu)二氧化碳解析塔T0302的作用主要是將二氧化碳從吸收液中解析再生。在對T0302的塔頂餾出量、塔板數(shù)、進(jìn)料板位置等操作參數(shù)進(jìn)行靈敏度分析,得到3-13所示。橫軸代表塔板數(shù),縱軸由外到內(nèi)分別代3-13T030214塊。T03023-143-14T03022~82塊塔板作為進(jìn)料板。經(jīng)優(yōu)化后,T03023-15所示。塔內(nèi)液相主要成分的3-16所示。從上到下依次為碳酸鉀、水、二氧化碳。3-15T03023-16T0302T0501乙二醇脫水塔優(yōu)乙二醇脫水塔T05013-17所示。橫軸代表塔板數(shù),縱軸由外到內(nèi)分別代表塔頂水和塔底3-17T050117塊。T0501物流進(jìn)料位置進(jìn)行優(yōu)化,靈敏度分析圖如3-18所示。橫軸代表進(jìn)料板位置,縱軸由外到內(nèi)分別代表塔頂水和塔底乙二3-18T05015~14塊之間,各物流質(zhì)量分率基本不變,因13塊塔板作為進(jìn)料板。,在其他條件不變的條件 ,流比是由精餾塔塔頂返回塔內(nèi)的回流液流量L與塔頂產(chǎn)品流量D3-19橫軸代表回3-19T05013-20T05013-20T0501經(jīng)優(yōu)化后,T05013-21所示。塔內(nèi)液相主要成分的3-22所示。從上到下依次為水、乙二醇、二乙二醇。3-21T05013-22T0501T0502乙二醇精餾塔優(yōu)T0502的作用主要是將來自乙二醇脫水塔中的乙二醇和二3-233-23T050232性,選擇T050232塊。T05023-243-24T05023-2425~31塊之間時,塔頂乙二醇和塔底二乙25塊塔板作為進(jìn)料板。3-253-263-253-26橫軸代3-25T05023-26T0502由上圖可知,當(dāng)回流比1.8時,塔頂乙二醇和塔底二乙二醇的質(zhì)量流率基1.8。3-28所示。從上到下依次為乙二醇、二乙3-28T05023-29T0502優(yōu)化結(jié)果匯3-103-10922第四章物料衡算說明書概本項目以茂名近百萬噸的乙烯為原料生產(chǎn)其下游產(chǎn)品乙二醇制得純度99.9%20S-8520催化乙烯生成環(huán)氧乙烷,2%的苯乙烯-S201AspenPlus對全過程進(jìn)行模擬,并在此基礎(chǔ)上完成物料衡算和能量衡物料衡算原4-1所示:4-1式物料衡算的物料衡全流程物料衡4-24-2℃Pressure11111Vapor11101001TotalMoleFlow5TotalMassFlowTotalVolumeFlowcum/hrEnthalpyFlow6MassFlow000000000000000000000000Total4-34-3℃Pressure111111Vapor00011000TotalMoleTotalMassTotalVolumeFlowcum/hrEnthalpyFlowMassFlow0000000000000000000000000000000000000000Total4-4MassFlow4.4乙烯氧化工4-1AspenPlusV7.2(1)V01044-5V0104TemperaturePressure111Vapor111TotalMoleTotalMassTotalVolumeEnthalpyFlowMassFlow00Total(2)冷凝器E01014-6E0101TemperaturePressureVapor11TotalMoleFlowTotalMassFlowTotalVolumeEnthalpyFlowMassFlowTotal(3)冷凝器E01024-7E0102TemperaturePressureVapor11TotalMoleFlowTotalMassFlowTotalVolumeEnthalpyFlowMassFlowTotalV01054-8V0105℃PressureVapor1111TotalFlowTotalFlowTotalFlowEnthalpyMassFlow000000000Total反應(yīng)器R01014-9R0101TemperaturePressureVapor11TotalMoleFlowTotalMassFlowTotalVolumeFlowEnthalpyFlowMassFlowTotal環(huán)氧乙烷精制工4-2AspenPlusV7.2環(huán)氧乙烷吸收塔T02014-10T0201℃PressureVapor010TotalFlowTotalFlowTotalFlowEnthalpyMassFlow000000Total環(huán)氧乙烷解析塔T02024-11T0202℃PressureVapor110TotalFlowTotalFlowTotalFlowEnthalpyMassFlow000000Total環(huán)氧乙烷精餾塔T02034-12T0203TemperaturePressure3Vapor10TotalMoleTotalMassTotalVolumeEnthalpyMassFlowTotal二氧化碳脫除工4-3AspenPlusV7.2V03024-13混合器V0302℃Pressure311Vapor1111TotalFlowTotalFlowTotalFlowEnthalpyMassFlowTotal(2)二氧化碳吸收塔T03014-14T0301℃PressureVapor0110TotalFlowTotalFlowTotalFlowEnthalpyMassFlow00000Total(3)二氧化碳再生塔T03024-15T0302TemperaturePressure111Vapor010TotalMoleTotalMassTotalVolumeEnthalpyMassFlow000Total環(huán)氧乙烷直接催化水合工4-4AspenPlusV7.2V04024-16混合器V0402TemperaturePressure11Vapor00TotalMoleTotalMassTotalVolumeEnthalpyMassFlow000000Total反應(yīng)器R04014-17R0401TemperaturePressure99Vapor00TotalMoleFlowTotalMassFlowTotalVolumeEnthalpyFlowMassFlow0000Total乙二醇精制工4-5AspenPlusV7.24-18TemperaturePressureVapor0110TotalMoleTotalMassTotalFlowEnthalpyMassFlow000000Total冷凝器E05044-19E0504TemperaturePressure11Vapor00TotalMoleFlowTotalMassFlowTotalVolumeEnthalpyFlowMassFlowTotal乙二醇脫水塔T05014-20T0501TemperaturePressure111Vapor000TotalMoleTotalMassTotalVolumeEnthalpyMassFlowTotal乙二醇精餾塔T05024-21T0502TemperaturePressure111Vapor000TotalMoleTotalMassTotalVolumeEnthalpyMassFlow0000Total第五章能量衡算說明書概擬建一套年產(chǎn)20萬噸的乙二醇裝置,在全工藝段中伴隨著物料從一系能量衡算原QWHOUTHOUTHIN能量衡算任34能量衡PlusV7.2),因而計算基準(zhǔn)溫度及熱力學(xué)數(shù)據(jù)直接采用軟件內(nèi)嵌的物性數(shù)據(jù)庫對全流程能量衡全流股焓變計算表如表5-1所示表5-1全流股焓變計算℃Pressure11111Vapor11101001TotalΣHΣHin=-℃Pressure111111Vapor00011000TotalΣH乙烯氧化工段能量衡5-15-1(1)V01045-2V0104TemperaturePressure111Vapor111TotalMoleTotalMassTotalVolumeEnthalpyΣH5-3V0104QWΣHinΣHout00ΣHout-冷凝器E01015-4E0101TemperaturePressureVapor11TotalMoleFlowTotalMassFlowTotalVolumeEnthalpyFlowΣHΣHout5-5E0101QWΣHinΣHout0ΣHout-ΣHin=-0冷凝器E01025-6E0102TemperaturePressureVapor11TotalMoleFlowTotalMassFlowTotalVolumeEnthalpyFlowΣH5-7E0102QWΣHinΣHout0ΣHout-ΣHin=-0V01055-8V0105 ℃ PressureVapor1111TotalFlowTotalFlowTotalFlowEnthalpyΣH5-9V0105QWΣHinΣHout00ΣHout-ΣHin=-反應(yīng)器R01015-10R0101TemperaturePressureVapor11TotalMoleFlowTotalMassFlowTotalVolumeEnthalpyFlowΣH5-11R0101QWΣHinΣHout0Q+W=-36.538761 ΣHout-ΣHin=-36.53876 0.000001環(huán)氧乙烷精制工5-25-2環(huán)氧乙烷吸收塔T02015-12T0201 ℃PressureVapor010TotalFlowTotalFlowTotalFlowEnthalpyΣH5-13T0201QWΣHinΣHout00 ΣHout- 環(huán)氧乙烷解析塔T02025-14T0202 Temperature PressureVapor110TotalMoleTotalMassTotalFlowEnthalpyΣH5-15T0202QWΣHinΣHout00 ΣHout-ΣHin=0.0003 0.0003環(huán)氧乙烷精餾塔T02035-16T0203 Temperature Pressure3Vapor10TotalMoleTotalMassTotalVolumeEnthalpyΣH5-17T02035-18T0203QWΣHinΣHout0--ΣHout-ΣHin=2.225806二氧化碳處理工5-35-3V03025-19混合器V0302℃Pressure311Vapor1111TotalFlowTotalFlowTotalFlowFlowΣHΣH 5-20混合器V0302QWΣHinΣHout00 ΣHout-ΣHin=0.00001二氧化碳吸收塔T03015-21T0301℃PressureVapor0110TotalFlowTotalFlowTotalFlowEnthalpyΣH5-22T0301QWΣHinΣHout00 ΣHout-ΣHin=-0.00001 0.00001二氧化碳再生塔T03025-23T0302TemperaturePressure111Vapor010TotalMoleTotalMassTotalVolumeEnthalpyΣH 5-24T0302HeatDutyQ=-13.941646 5-25T0302QWΣHinΣHout0Q+W=-13.941646 ΣHout-ΣHin=-13.941375 0.000271環(huán)氧乙烷直接催化水合工5-45-4V04025-26混合器V0402TemperaturePressure11Vapor00TotalMoleTotalMassTotalVolumeEnthalpyΣH 5-27混合器V0402QWΣHout00ΣHout-反應(yīng)器R04015-28R0401TemperaturePressure99Vapor09TotalMoleFlowTotalMassFlowTotalVolumeEnthalpyFlowΣH5-29R0401QWΣHinΣHout0 ΣHout-ΣHin=- 乙二醇精制工5-55-55-30℃PressureVapor0110TotalFlowTotalFlowFlowcum/hrFlowΣH5-31HeatDuty285-32QWΣHinΣHout0ΣHout-ΣHin=0.0002(2)冷凝器E05045-33E0504TemperaturePressure11Vapor00TotalMoleFlowTotalMassFlowTotalVolumeEnthalpyFlowΣH5-34E0504QWΣHinΣHout0 ΣHout-ΣHin=-5.96035 (3)乙二醇脫水塔T05015-35T0501TemperaturePressure111Vapor000TotalMoleTotalMassTotalVolumeEnthalpyΣH5-36T0501HeatDuty 5-37T0501QWΣHinΣHout0 ΣHout-ΣHin=4.31244 乙二醇精餾塔T05025-38T0502TemperaturePressure111Vapor000TotalMoleTotalMassFlowTotalVolumeEnthalpyFlowΣH5-39T0502HeatDuty 5-40T0502QWΣHinΣHout0 ΣHout-ΣHin=-0.015359 第六 換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計概本項目為茂名設(shè)計一生產(chǎn)乙二醇(EG)的分廠,運行成本是其中一個流程節(jié)能設(shè)計本項目采用乙烯氧化乙二醇工藝該工藝分為五個工段工物料流股提Aspenplus流程模擬提示“noerrorandwarning”,通過AspenEnergyyzer的自動導(dǎo)入功能對換熱物流信息進(jìn)行全廠換熱物流的基礎(chǔ)數(shù)6-1、圖6-2所示。圖6- 6-2最小傳熱溫差ΔTmin的確夾點技術(shù)簡換熱網(wǎng)絡(luò)綜合設(shè)計技術(shù)常用的方法是Linnhoff教授為首的研究小組“夾點技術(shù)”(PinchPointechnology利用該方法可以夾點位置的確定可以用H圖法或問題表格法,在溫-焓圖(-H上分別將換熱網(wǎng)絡(luò)中所有冷熱物流按照溫度高低順序首尾相接畫出各自的溫度-焓變化曲線,然后將各個公共溫度空間內(nèi)的熱焓變化圖上我們可以很清楚的看出夾點的位置以及所需的最小公用工程加1、夾點處不能有熱量2、夾點上方只能有公用工程3、夾點下方只能有公用工程如果了這三條原則將造成熱量浪費但是在實際的生產(chǎn)中,min,由此出現(xiàn)了偽夾點的概念和雙溫差法。偽夾點的設(shè)計和夾點的設(shè)計相似,不同之處是—允許偽夾點以下的網(wǎng)絡(luò)傳遞靜物流,法設(shè)計的簡單。雙溫差法就是采用溫差,即網(wǎng)絡(luò)熱回收的傳熱溫差(RT)以及劃分溫度段溫差(I=換熱器允許的最小傳熱溫差MRTITMT投資費用與溫差關(guān)系最小傳熱溫差Δminmin取值Δmin取值較大,系但冷、熱公用工程能量費用增大。由spennegyyzer(能量分析器)自帶的經(jīng)濟衡算數(shù)據(jù)庫(otalCos與最低溫差關(guān)系,如圖63所示。6-3從上圖傳熱溫差為12℃時,總費用投資較少,綜合考慮后,選擇最小溫差為12℃。能量分析與公用工程的選采用ASPENENERGYYZERV7.2進(jìn)行總流程系統(tǒng)能量消耗分析,設(shè)定最小傳熱溫差為12℃時,得出冷熱流股溫焓組合曲(CompositeCurve、總組合曲線(GrandCompositeCurve)和應(yīng)用物流溫焓組合曲線(UtilityCompositeCurve)如圖6-4~6-7所示。6-46-5從而可以得到該工段的夾點溫度為198.8℃、186.8℃,186.0℃、174.0108.796.713.725.7線來看溫位較高的部分有一個面積比較大的區(qū)域是可以通過工藝流65℃液氨可以滿足制冷需求。全廠換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與優(yōu)據(jù)夾點原理,系統(tǒng)可以實現(xiàn)最大程度的熱量集成。換熱網(wǎng)絡(luò)eatxchangeetwok)的主要作用就是在各種條件允68所示。6-8(和所有運行費用因素(公用工程耗量等)及相互關(guān)系的綜合目標(biāo)函數(shù)。spennegyyzer自帶的優(yōu)化功能網(wǎng)絡(luò)可供選擇,如表61所示。TotalCostSCap.CostOp.CostSimulationBase優(yōu)化后的換熱網(wǎng)絡(luò)如圖69所示。6-91、E0401作為T0501塔頂、E0501、E05032、E0503作為E0401、E04023、E0402作為E0502、E0503、E05044、T0501塔頂作為E0202、E04015、T0502塔頂作為T05016、T0203塔底作為E02037、E0201作為E0302熱流主要換熱流股具體見圖6-106-106-116-12所示。可見通過換熱網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化本44.741%34.369%64.915%成本。第七章設(shè)備選型與設(shè)計總化工設(shè)備的基本要化工設(shè)備的工藝設(shè) 可直接從設(shè)備生產(chǎn)廠家;另一類是非標(biāo)設(shè)備或稱非定型設(shè)備,是根據(jù)工藝要設(shè)備選型與設(shè)計的原免高溫高壓高空作業(yè),盡量不用有害的設(shè)備附件、附料。Ⅳ經(jīng)濟性設(shè)備投資節(jié)省易于加工維修更新沒有特殊的要求,設(shè)備選型與設(shè)計的主要內(nèi)參數(shù)。對塔設(shè)備,需要確定物料的流量、組成、溫度、壓力與塔的材質(zhì)、Ⅳ、確定定型設(shè)備(即標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備)(如防爆口、人孔、手孔、卸料口、液面計接口等Ⅵ換熱器選換熱器選型依表7- 換熱器類型簡40%30%~45%Ⅰ、按作用原理傳熱的方式分類(2)(3)管殼式:固定管板式、浮頭式、填料函式、U表7- 剛性結(jié)構(gòu):用于管殼溫差較小的情況(式≤50℃),合U管內(nèi)外均能承受高壓,管內(nèi)及檢修外填料函:管間容易,不宜處理易揮板束類似于管束,可抽出檢修,壓力表7- 類類換熱面溫度壓(最大材特點及應(yīng)----在兩股以上流體間進(jìn)行高彈性的結(jié)構(gòu)可以浮 -當(dāng)傳熱面積比較?。?0m2~20m2)時,一般選用-蛇管式換熱器經(jīng)常在罐中用以加熱或冷卻罐-結(jié)構(gòu)緊湊,易維修。在液~-≤500(空氣鋼-(鋁-面,因而大大提高了氣~器7烯59——————(UCC10~20———立2~5換熱器選型原對、維修的要價格、使用安全性和110°C;
表示后端結(jié)構(gòu)形式為固定管板(封頭) 表示管束為Ⅰ級,采用較高級冷拔700mm200m225mm9m,4管程,60°20°5°20°。在冷卻或者冷凝工藝物流時,冷卻劑的溫度應(yīng)高于工藝物流中易5°C。料的,一般低5°C。10℃。換熱器的設(shè)計溫度應(yīng)高于最大操作溫度,一般高10℃~30℃。表7- 工藝流體的壓力允許的壓力將0.1-不清潔或易結(jié)垢的流體,宜走容易的一側(cè)。對于直管管束,宜走管程,便于;對于U型管管束,宜走殼程。為增大對流傳熱系數(shù),需要提高流速的流體的宜走管程,因管通黏度大或流量小的流體宜走殼程,因有折流擋板的作用,在低Re下(Re>100)7-57-6表7- 流速表7- 流體黏度/(mPas1500-500-100-35-最大流速選取脫水塔T0501進(jìn)料冷卻器(E167)162、4、6程,其管殼式換熱器后端結(jié)構(gòu)主要有L、M型,L型與前管箱平蓋管箱類似,M型M型后封頭。Φ25mmΦ19mm40%左右,節(jié)約20%金屬以上;但增加了制造難度,且小管子容易結(jié)垢,不易。Φ19mm×2mm的管子是表7- 剛
圖7- 時還要留有進(jìn)行的通道。換熱管中心距一般不小于1.25倍的換熱管外徑,表7- 換熱管外徑換熱管中心距長一點的管子(12.2m的碳,21.3m的銅合金管)通常只在可以得到。但6m長的換熱管則是很普遍的。無相變換熱時,管子較長則傳熱系數(shù)也增加,每平方米傳熱面的比價低。但是管子過長給制造帶來,因此,一般選用4~6m8~9m的管長。在冷凝器系列標(biāo)準(zhǔn)長度有:1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.5、6.0、7.5、9和12m1~2。40~70%10~35%留有余量可相對較少。7-10表7- 折流板間距—4500-—600-1500-—900-— 7500-1400-——7500-—表7- 數(shù)量/1500-2換熱器設(shè)計軟表7- AspenAspenTechAspenAspenTech以換熱器E167為例的詳細(xì)計表7- 換熱器E167的換熱條溫度設(shè)計壓力水質(zhì)量流量體積流量00湍流,因此選擇熱流體走殼程,冷流體走管程。選用192mm的碳T=78.6+43.472t=20.19+25.692根據(jù)定性溫度分別查取殼程和管體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如表7-13所示表7- 定壓比熱容導(dǎo)熱系數(shù)液體表面張力Q=Wccpct2t1=3040004.18325.69=6.36105kJ/t'=t1t2=52.9123.28 ln ln
P=t2t1=25.6920.19 78.60t2 25.69按單殼程單管程結(jié)構(gòu),查有關(guān)溫差校正系數(shù)的圖,可得溫差校正系數(shù)t=0.96。則有效平均溫差為tm=ttm'查相關(guān)手冊,選取經(jīng)驗值總傳熱系數(shù)為K=165W/m2C
S K 165450mm的單殼程單管程的固定管板表7- Nn數(shù)面積度1oS=ndL=2373.140.0193o Ko =125W/mC
So 41
pip1p2FtNsNpFt=1.5Ns=1Np=1 通面積
Ai=4
Np
iu=Vsi
2.02m/ 3600998.2Rediui0.0152.02998.229743(湍流 取管壁粗糙度為0.1mmdi0.1/150.007,查圖得摩擦系數(shù) Lp1
2
998.2p23
2則pi10589
其中F1.15,N1,p'FfnN1 o
o F0.5nc取折流擋板間距h0.3m
n 通面積
NL1
1AohDncdouo
3600999.3
Redouo0.019 f5.0Re0228 p1'0.50.57179
20.3999.3p' 3.5 o
3.5 B D
0.45 po387315591.1517.2.5.5cp
Rei29743(湍流4.183103Pri
0.023Re08Pr040.0230.598929743087.1047624.34W/m2Cd di
du055
p1/3p
00.36
e
e w取換熱器列管之中心距t24mmA
do
0.019 hD1t0.30.4510.024 uV
3600999.3
0.536m/43t2d2 430.02420.7850.0192
o d o 3.14oRedeuo0.0140.536999.3oPro
cp
3.4733103
0殼程中工藝物流被冷卻,取 w
0.950.360.348413314.540555.611/30.952805.5W/m2Co
1.7197104m2C/1.7197104m2C/取管壁導(dǎo)熱系數(shù)45WmC1
RdobdoR
si i 1.7197104190.002191.7197104 0.006m2C/K166.67W/m2C由前面的計算可知,選用該型號換熱器時要求過程的總傳熱系數(shù)為W/m2C,故所選擇的換熱器是合適的,安全系數(shù)為166.67125100%因此,換熱器E167最終選擇的型號確定BEM450-0.1-41.0-3/19-1I換熱器
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