壬基酚課程設(shè)計(jì)化院

吉林化工學(xué)院化學(xué)與制藥工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)資料設(shè)計(jì)標(biāo)題：壬基酚醇醚制備工段車間生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：所在系別：化學(xué)與制藥工程學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)指導(dǎo)老師：職稱：二零一三年十二月六日#閃點(diǎn)（開杯）130Kmin凝固點(diǎn)-10Kmax酸值0.02mgKOH/gmax總硫0.12Wt%黏度（50℃）56m2/s毒性低毒餾程（50%）25K/min產(chǎn)品規(guī)格表3產(chǎn)品規(guī)格Table3ProductSpecification產(chǎn)品名稱指標(biāo)名稱期望值保證值外觀乳白色固體乳白色固體水分0.10.2%max皂化值75?8575?85mgKOH/gC17H35COO(CH2CH2)4H羥值重復(fù)性±1±2mgKOH/gPH（1%水溶液，25℃）5.0?7.05.0?7.0HLB12?1312?13聚乙二醇0.51APHA2050max生產(chǎn)方法論述工業(yè)上，EO縮合反應(yīng)是在一定溫度下（120?200℃）和壓力（0.2?0.6MPa）以及催化劑存在下進(jìn)行的，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法是在帶攪拌的釜式反應(yīng)器中進(jìn)行的間歇操作。埃索（ESSO）公司、殼牌（SHELL）公司和國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)方法都是如此。液態(tài)環(huán)氧乙烷從反應(yīng)釜下部通入，用攪拌器使其同鏈起始劑混合，由于反應(yīng)物間的接觸面積小，反應(yīng)不均勻，在同一反應(yīng)器中與鏈起始劑混合的環(huán)氧乙烷分子數(shù)相差較大，產(chǎn)品質(zhì)量較差，副產(chǎn)物較多、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，反應(yīng)不好控制，反應(yīng)熱不易導(dǎo)出，反應(yīng)器的生產(chǎn)能力受到限制，而且因溶解在反應(yīng)物中的環(huán)氧乙烷含量大，它與攪拌器機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生靜電往往會(huì)產(chǎn)生火災(zāi)，甚至發(fā)生爆炸事故。意大利PRESS公司的“汽液接觸法”生產(chǎn)技術(shù)，徹底改變了傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝，其反應(yīng)器的設(shè)計(jì)具有生產(chǎn)能力大、反應(yīng)速度快、產(chǎn)品質(zhì)量好、生產(chǎn)安全等優(yōu)點(diǎn)，位于世界前列。其特點(diǎn)如下：（1）提高了反應(yīng)器的反應(yīng)效率（通常是釜式反應(yīng)器的3?5倍）和生產(chǎn)能力，同時(shí)由于鏈起始劑與環(huán)氧乙烷的反應(yīng)面積增加，使反應(yīng)速度快而均勻，在反應(yīng)過程中反應(yīng)分子有著基本相同的增長(zhǎng)速度。因此，最終產(chǎn)品醇醚的分子量分布較窄，副產(chǎn)物也明顯減少。由于反應(yīng)速度快，生產(chǎn)周期短，制得的醇醚色澤好，無需進(jìn)行脫色處理，而且批量之間有著良好的重復(fù)性，從而保證了產(chǎn)品質(zhì)量。（2）PRESS生產(chǎn)工藝沒有機(jī)械傳動(dòng)部件，這就消除了釜式反應(yīng)器因機(jī)械傳動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)部件而產(chǎn)生的靜電以及在填料函處泄漏EO,從而提高了裝置安全性。（3）PRESS反應(yīng)器反應(yīng)速度提高很快，因此，生產(chǎn)成本大幅下降，工程消耗亦低于傳統(tǒng)方法。生產(chǎn)工藝生產(chǎn)原理反應(yīng)原理：C17H35COOH+nC2H4O—C17H35COOH（CH2CH2O）nHn=6工藝參數(shù)【化學(xué)成分】壬基酚聚氧乙烯酯【類型】非離子【技術(shù)指標(biāo)】規(guī)格外觀色澤皂化值水?dāng)?shù)水分PH值HLB值/25℃/Pt-Co/mgKOH/g/mL/%/1%水溶液SG-10乳白色固體<4075?85<1.05.0?7.012?13設(shè)計(jì)基本要求壬基酚（C15H24O）+6EO,年產(chǎn)量30000噸，日產(chǎn)量（按300天計(jì)）100噸每批10噸=10000kg,每天10批鏈起始劑分子量Mst=220最終產(chǎn)品分子量Mfp=220+6x44=484生產(chǎn)工藝流程敘述100號(hào)單元和200號(hào)單元是兩套并列的反應(yīng)中和生產(chǎn)線，分別設(shè)置在兩個(gè)獨(dú)立的廠房?jī)?nèi)。反應(yīng)工序來自原料準(zhǔn)備單元（500）或原料罐區(qū)（800）的鏈起始劑，通過質(zhì)量流量計(jì)后進(jìn)入反應(yīng)收集器（R0102）,鏈起始劑的數(shù)量根據(jù)產(chǎn)品的配方由DCS軟件決定，達(dá)到規(guī)定數(shù)量時(shí)，送料泵停止，并關(guān)閉管線上的自動(dòng)閥，液體催化劑氫氧化鈉從催化劑計(jì)量罐（V0102）用催化劑計(jì)量泵（P0103）加入汽液反應(yīng)器（R0101），催化劑的數(shù)量用計(jì)量罐液位減少的方法自動(dòng)控制。在達(dá)到配方規(guī)定數(shù)量時(shí)，由DCS軟件自動(dòng)停止計(jì)量泵，鏈起始劑和催化劑溶液中含有水分，反應(yīng)也生成一些水分，這些水分在反應(yīng)器的循環(huán)和加熱過程中通過真空脫出，真空系統(tǒng)是由反應(yīng)真空泵"0204）和蒸汽噴射泵（P0202）串接組成，吸入壓力為1.33千帕（絕壓）。在鏈起始劑與EO反應(yīng)前，反應(yīng)器用氮?dú)庵脫Q，被催化了的鏈起始劑在反應(yīng)回路換熱器（E0101/E0102）中被加熱到反應(yīng)開始溫度120度。在流量、溫度、壓力控制下向汽液反應(yīng)器（口0101）通入EO開始反應(yīng)，反應(yīng)用導(dǎo)熱油通過反應(yīng)回路換熱器（E0101/E0102）移出，導(dǎo)熱油用導(dǎo)熱油循環(huán)泵（P0104）通過導(dǎo)熱油冷卻器（E0104）用冷卻水冷卻。反應(yīng)器操作壓力為400?500千帕，操作溫度為120?185攝氏度，反應(yīng)溫度自動(dòng)控制，通過來自導(dǎo)熱油加熱器（E0103）得到導(dǎo)熱油和導(dǎo)熱油冷卻器（E0104）冷卻導(dǎo)熱油的比率進(jìn)行調(diào)節(jié)。在EO加入量達(dá)到反應(yīng)要求時(shí)，EO進(jìn)料閥自動(dòng)關(guān)閉，此時(shí)仍有少量EO存在汽相以及溶于液相中，因此要保持物料循環(huán)熟化一段時(shí)間，直到氧化物全部反應(yīng)完畢。反應(yīng)結(jié)束后反應(yīng)器中剩余氣體首先排至廢氣處理單元，然后在真空下脫氣直到循環(huán)產(chǎn)品冷卻至120?140攝氏度，然后用反應(yīng)循環(huán)泵（P0101/P0102）卸入中和器，管道中剩余的產(chǎn)品用氮?dú)獯党?，以上全部操作均由DCS軟件自動(dòng)控制。第二章物料及熱量衡算2.1物料衡算基準(zhǔn)說明：壬基酚(C15H24O)+6EO,年產(chǎn)量30000噸，日產(chǎn)量(按300天計(jì))10噸每批10噸=10000kg,每天10批鏈起始劑壬基酚的分子量：M=12x15+24x1+16=220st最終產(chǎn)品醇醚的分子量：M=220+6x(2x12+4x1+16)=484fp每批起始劑的量：W=M/Mx10000=220/484x10000=4545kgststfp環(huán)氧乙烷EO的量：W=Wxnx44/M=4545x6x44/220=5455kgoxst st故：4545+5455=10000kg催化劑NaOH的量：10000x0.1%/42%=23.81kg中和劑CH3COOH的量：10000x0.1%xM/M=10000x0.1%x60/(40x98%)=15.31kgHACNaOH2.2管道物料衡算及有關(guān)反應(yīng)時(shí)間的計(jì)算1．管線（2）已知EO液體的質(zhì)量流量q,、=10000kg/h，則EO最快加料時(shí)間為:m\EO）t=W/q=5455+10000=0.5455h=32.7minoxm\EO）實(shí)際操作中管道內(nèi)流體流量不能達(dá)到最大值，對(duì)加料時(shí)間進(jìn)行取整：t'=30min，此時(shí)管內(nèi)實(shí)際質(zhì)量流量為：q'=W/t'=5455?（30/60）=10910kg/hm\EO） ox2．管線（3）已知鏈起始劑壬基酚的質(zhì)量流量為q=30000kg/h，則鏈起始劑最快加料時(shí)間為：mt=W/q=4545+30000=0.1515h=9.1minstm對(duì)加料時(shí)間取整，有t'=15min,此時(shí)管內(nèi)實(shí)際質(zhì)量流量為：q'=W/t'=4545+（15/60）=18180kg/hmst3．管線（5）（7）（8）已知管線（7）中催化劑的質(zhì)量流量為860kg/h，其中：58%的水質(zhì)量流量860義58%=498.8kg/h42%的NaOH質(zhì)量流量860義42%=361.2kg/h則42%的NaOH最快加料時(shí)間為：t=W/q =23.81+361.2=0.066h=3.95minNaOHmNaOH取整，有t'=5min，此時(shí)42%的NaOH溶液在管線中實(shí)際質(zhì)量流量為：q'=W /t'=23.81式5/60）=285.72kg/hmNaOHNaOH催化劑在管道內(nèi)實(shí)際質(zhì)量流量為q=q /42%=285.72+42%=680.29kg/hmcatmNaOH因?yàn)橐訮D101為衡算范圍，輸入等于輸出，所以（7）、（8）號(hào)管線質(zhì)量流量相等。管線（5）中催化劑NaOH的最大質(zhì)量流量為2860kg/h，則經(jīng)驗(yàn)系數(shù)a=2860/860=3.33由《技術(shù)文件及裝置操作手冊(cè)》知，加料時(shí)間定為5min，則管線（5）中液體的實(shí)際質(zhì)一、一一‘________ _量流量為q=axq =3.33x680.29=2265.37kg/hm5 mcat其中：42%的NaOH 2265.37x42%=951.46kg/h58%的H2O 2265.37x58%=1313.91kg/h4．管線（6）（9）（10）已知管線（9）中中和劑的質(zhì)量流量為600kg/h，其中：98%CqCOOH質(zhì)量流量 98%x600=588kg/h2%的H2O質(zhì)量流量 2%x600=12kg/h98%CH3cOOH最快加料時(shí)間為t=W/q =15.31+588=0.026h=1.56minCH3COOHmCH3COOH取整，有t'=5min，則此時(shí)98%CH3COOH的實(shí)際質(zhì)量流量為q'=W /t'=15.31式5/60）=183.72kg/hmCH3COOH CH3COOH其中， 98%CH3COOH 183.72義98%=180.05kg/h2%的H2O 183.72*2%=3.67kg/h以中和劑計(jì)量泵為衡算范圍，輸入等于輸出，則（9）、（10）號(hào)管線的質(zhì)量流量相等。管線（6）中中和劑最大質(zhì)量流量為2000kg/h,則經(jīng)驗(yàn)系數(shù)a=2000/600=3.33由《技術(shù)文件及裝置操作手冊(cè)》知，加料時(shí)間定為5min，則管線（6）中液體的實(shí)際質(zhì)一、一.‘量流量為 q=axq =3.33x183.72=611.79kg/hm6 mCH3COOH其中： 98%CH3COOH 611.79x98%=599.55kg/h2%的H2O 611.79x2%=12.24kg/h5．管線（11）（12）（13）反應(yīng)回路小循環(huán)泵P0103每次循環(huán)量為10000kg，每小時(shí)循環(huán)次數(shù)為6.5次，每小時(shí)質(zhì)量流量qm=6.5x10000=65000kg/h，流經(jīng)管線（11）的物料通過反應(yīng)循環(huán)泵P0103之后，流經(jīng)管線（12），流經(jīng)反應(yīng)換熱器E0102,最后流經(jīng)管線（13），在這個(gè)連續(xù)過程中，泵和換熱器內(nèi)部都沒有積累，即對(duì)每一個(gè)設(shè)備來說，輸入等于輸出，所以管線（11）、（12）、（13）的質(zhì)量流量均為65000kg/h。管線（17）（18）（19）反應(yīng)回路大循環(huán)泵P0101每次循環(huán)量為10000kg，每小時(shí)循環(huán)次數(shù)為36次，每小時(shí)質(zhì)量流量qm=36x10000=360000kg/h，在連續(xù)操作過程中，泵和換熱器E0101中不可有積累，所以管線（17）、（18）、（19）中質(zhì)量流量都相等，均為360000kg/h。管線（16）（22）（23）管線（16）是小循環(huán)產(chǎn)品出料管線，已知其質(zhì)量流量為40000kg/h，管線（22）是大循環(huán)產(chǎn)品出料管線，已知流速為150000kg/h，若卸料只靠小循環(huán)回路泵，即只從管線（16）卸料，則15噸產(chǎn)品出料時(shí)間t=10000?40000=0.25h=15min若卸料只靠大循環(huán)回路泵，即只從管線（22）出料，則15噸產(chǎn)品的出料時(shí)間為：

t=10000?150000=0.067h=4min在實(shí)際生產(chǎn)中卸料應(yīng)先是大小循環(huán)回路同時(shí)卸料，即（16）、（22）兩管線同時(shí)卸料，達(dá)到一定程度（液位不再滿足大循環(huán)回路時(shí)），就只能從管線（16）卸料。綜合上述各因素，每批產(chǎn)品出料時(shí)間取t=10min,則管線平均每小時(shí)卸料的質(zhì)量流量為： q=10000+（10/60）=60000kg/hm卸料只靠小循環(huán)泵時(shí)，（23）的實(shí)際質(zhì)量流量為40000kg/h，卸料前期管線（23）的質(zhì)量流量大于60000kg/h，取值為150000kg/h。中和部分管線（13）（14）已知管線（13）的質(zhì)量流量為35000kg/h，則卸料時(shí)間t=10000?35000=0.29h=17min取整，有t=30min，此時(shí)管線（14）內(nèi)液體的實(shí)際質(zhì)量流量q=10000?（25/60）=24000kg/h

m因?yàn)槭且灾泻推鳛楹馑惴秶?，所以輸入等于輸出，即管線（13）（14）的質(zhì)量流量相等。2.3預(yù)反應(yīng)、反應(yīng)和熟化反應(yīng)階段的物料衡算1．預(yù)反應(yīng)階段EO總量為5455kg，在預(yù)反應(yīng)階段加入5%CHOH+ 6EO —CHO(CHCHO)H15 23 15 23 2 2 6220 264484x 5455x5% y5455義5%*5455義5%*220264=227.3kg5455義5%*484264二500kg所以，預(yù)反應(yīng)階段鏈起始劑的反應(yīng)量為227.3kg，能夠得到500kg產(chǎn)品。2．反應(yīng)階段加入剩余的EO，但參與反應(yīng)的只有95%CHOH+CHOH+ 6EO-15 23CHO(CHCHO)H15 23 2 2 62202644842205455x95%x95%5455義95%*95%*220264=4102.6kg5455義95%*95%*484264=9025.75kg所以，反應(yīng)階段鏈起始劑的反應(yīng)量為4102.6kg，能夠得到9025.75kg產(chǎn)品。3．熟化階段因?yàn)樵诜磻?yīng)階段中，有少量EO存在汽相以及溶于液相中，所以要保持物料循環(huán)，熟化一段時(shí)間，直到EO反應(yīng)完全。CHOH+ 6EO—CHO(CHCHO)H15 23 15 23 2 2 6220 264484x 5455X95%X5% y5455義95%義5%*220264二215.93kg5455義95%義5%*484264=475.04kg所以，熟化階段鏈起始劑的反應(yīng)量為215.93kg，能夠得到475.04kg產(chǎn)品。因?yàn)樵现杏?.1%的水分，所以實(shí)際投料量為m=(4102.6+227.3)x(1+0.1%)=4334.23kg其中：預(yù)反應(yīng)階段起始劑的投料量為m=227.3x(1+0.1%)=227.5kg1反應(yīng)階段起始劑的投料量為 m=4102.6x(1+0.1%)=4106.7kg2階段反應(yīng)時(shí)間/minEO投料量/kg起始劑投料量/kgcat.用量/kg反應(yīng)率/%所得產(chǎn)品量/kg預(yù)反應(yīng)5272.75227.31.191100500反應(yīng)304923.144102.621.488959025.75熟化20——1.13154754．各階段數(shù)據(jù)第三章熱量衡算及主要設(shè)備計(jì)算反應(yīng)回路換熱器E0102的選型計(jì)算根據(jù)工藝條件選擇U型管式換熱器，因反應(yīng)產(chǎn)品的黏度較大且需要冷卻，所以產(chǎn)品走殼程，導(dǎo)熱油走管程，設(shè)管程數(shù)為N=2。p初選換熱器的尺寸規(guī)格1.計(jì)算定性溫度，確定物理常數(shù)殼程（產(chǎn)品）管程（導(dǎo)熱油）殼程（產(chǎn)品）定性溫度定性溫度t=(60+86.20)/2=73.10。CT=&80+164.80)/2=172.4。C|H=3mPa,s=10.8kg/(m?h)i從=5mPa-s=18kg/(m-h)0物理常數(shù)（定性溫度下）C=2.01kJ/(kg.。C)p1C=2.72kJ/(kg.。C)p0p=960kg/m3i九二0.1kcal/p=1000kg/m30「J?°C-h73.1.2.初設(shè)總傳熱系數(shù)取總傳熱系數(shù)K=取總傳熱系數(shù)K=400W/(m2-oC)03.13.計(jì)算對(duì)數(shù)平均溫差已知T1=180℃,已知T1=180℃,T2=164.8℃,t1=86.20℃,t2=60℃At=T-1=180—86.20=93.8。CAt=T-1=164.8—60=104.8。C1 1 2 2 2 1???AtAt-At???At=—# 1=—f \=99.20。CmlnAt/At)ln(104.80/93.8)2 1

溫度校正系數(shù)溫度校正系數(shù)86.20-60 =0.22180—6018086.20-60 =0.22180—60 =0.58P= 186.20-60 T-111根據(jù)R、P查圖得溫度校正系數(shù)中=0.99>0.8,可行。所以，修正后的傳熱溫度' 差為At=9At=0.99x99.20=97.20差為3.1.4．計(jì)算熱負(fù)荷和導(dǎo)熱油用量熱負(fù)荷Q=qCT-T)=65000x2.01x103x(180-164.80)/3600=551633.3Wm1p1 1 2忽略換熱器的熱損失，則導(dǎo)熱油用量Q 551633.3x3600qm1——盧 \= f \=37709.9kgqm1Ct-1)2.01x103x86.2—60)p12 13.1.5．計(jì)算所需傳熱面積551633.3 二14.19m2400x97.203.1.6．選定換熱器的參數(shù)根據(jù)規(guī)定，取傳熱面積為20.00m2。管外徑d=0.025m,管內(nèi)徑d=0.020m,管心距p=0.032m,折流板缺口為01t25%,管子為正方形旋轉(zhuǎn)45°排列，管長(zhǎng)L=3m,則所需管子數(shù)N=A/(Ti-d-L)=20.00/(Jix0.025x3)=84.900考慮到管子的排列問題,管子數(shù)取N=100根。因?yàn)闅んw的內(nèi)徑應(yīng)等于或大于管板的直徑,所以,從管板直徑的計(jì)算可以決定殼體的內(nèi)徑，有 D=p(n-1)+2eitc其中，橫過管束中心線的管數(shù)n=1.19+N=1.19xv100=11.9c管束中心線最外層管中心至殼體內(nèi)壁的距離e=(1~1.5)d=0.03m0.??D=0.032xG1.9-1)+2x0.03=0.409m=409mmi將D按殼體直徑標(biāo)準(zhǔn)系列尺寸進(jìn)行圓整，取D=500mmii

3.1.7.計(jì)算對(duì)流傳熱系數(shù)①.計(jì)算管程對(duì)流傳熱系數(shù)管程的流通截面積為管內(nèi)導(dǎo)熱油的實(shí)際流速A二三*0.0202義100=0.0157m管程的流通截面積為管內(nèi)導(dǎo)熱油的實(shí)際流速4 2=0.70=0.70m/s960*3600義0.0157dup0.020x0.70x960雷諾數(shù) Re=ii= =44801N 3x10-3普朗特準(zhǔn)數(shù)2.01x普朗特準(zhǔn)數(shù)2.01x103x3x10-3043=14.02流體被加熱，對(duì)流傳熱系數(shù)流體被加熱，對(duì)流傳熱系數(shù)a=0.0231九 M—Re0.8Pr0.4=0.023d1 11x-043-x(4480%8xa=0.0231九 M—Re0.8Pr0.4=0.023d1 11②.計(jì)算殼程對(duì)流傳熱系數(shù)根據(jù)規(guī)定，取擋板間距為B=(0.2~1.0)D=0.3x0.5=0.15m

i流體通過管間的最大截面積A'=BDG-d/p)=0.15x0.5xG-0.025/0.032)=0.0164m2

i 0t殼程中產(chǎn)品的流速為當(dāng)量直徑 de65000=1.10m/s雷諾數(shù)Re0普朗特準(zhǔn)數(shù)殼程中產(chǎn)品的流速為當(dāng)量直徑 de65000=1.10m/s雷諾數(shù)Re0普朗特準(zhǔn)數(shù)Pr04p2一兀d2/4

1 0

兀d03600x1000x0.0164)4xG.0322-兀x0.0252/4),-= =0.027m兀x0.025dup0.027x1.10x1000=e-0-0-= N 5x10-30=59402.72x103x5x10-3

043=31.63([[\0.14由于殼程流體被冷卻，所以取 巴=0.95，則殼程流體的對(duì)流傳熱系數(shù)為九 (LL、0.14九 (LL、0.14=0.36—Re0.55Pr1/3-±-d0 0InJe WW7=0.36x-043x(5940%55x(31.63)/3x0.95=2050W/(m2-°C)0.027③.污垢熱阻管程與殼程的污垢熱阻取R=R=0.000172m2-。。/W。管程與殼程的污垢熱阻取s1s2④.計(jì)算總傳熱系數(shù)查表得不銹鋼的熱導(dǎo)率為管的平均直徑④.計(jì)算總傳熱系數(shù)查表得不銹鋼的熱導(dǎo)率為管的平均直徑d=0.0225m，以管m外表面積為基準(zhǔn)，有外表面積為基準(zhǔn)，有11185.5-1+R11185.5-1+Ra1d—0+d1+0.000172)6d0-^-十九dm+Rs025 0,0025義0.025 1X + + 20 17.45x0.0225 2050+0.000172=2.69x=2.69x10-3m2-oC/W，總傳熱系數(shù)K=374.7W/Cm2.oC)⑤.核算傳熱面積551633.3374.7551633.3374.7x97.2=15.27m2該換熱器的實(shí)際傳熱面積為 A，=N兀dL=100x兀x0.025x3=23.56m20換熱面積的裕度為(23.56/15.27)x100%=154.3%，故所選換熱器是可用的。3.18.壓力降的計(jì)算①.計(jì)算管程壓力降管程壓力降計(jì)算通式為A管程壓力降計(jì)算通式為Ap=(Ap+Ap)fNt 1 2tp式中，管程結(jié)垢校正系數(shù)f=1,4，管程數(shù)N=2，雷諾數(shù)Re=4480，可知管t p 1程流體呈湍流狀態(tài)。取管壁粗糙度8取管壁粗糙度8=0.1mm,相對(duì)粗糙度摩擦系數(shù)X=0.038，所以8/d=0.1/20=0.005,查入-Re關(guān)聯(lián)圖可知1Ap'r'

九——=Ap'r'

九——=0.038x3 960x0.72 X 0.02 2=1341Pa=3x960X0.72=706Pa?，?Ap=(Ap+Ap)fNt 1 2tp=(1341+?，?Ap=(Ap+Ap)fNt 1 2tp②.計(jì)算殼程壓力降殼程壓力降計(jì)算通式為,殼程壓力降計(jì)算通式為,[,，、.邸=Ap+Ap IftI1 2Js已知f=1.15，管子為正方形斜轉(zhuǎn)45°排列，F(xiàn)=0.4，橫過管束中心線的管子數(shù)sn=1.19,N=1.19x<100=11.9=12，折流擋板間距B=0.15m。c則，折流擋板數(shù) N=(L/B)—1=3/0.15-1=19B殼程流通截面積 A=B(D-nd)=0.15x(0.5-12x0.025)=0.03m20 ic0殼程流體實(shí)際流速650003600x1000x0.03=殼程流體實(shí)際流速650003600x1000x0.03=0.60m/s雷諾數(shù)Re0dpu

=—0—0—00.025x1000x0.605x10-3=3000>500殼體流體摩擦系數(shù)f=5.0Re殼體流體摩擦系數(shù)f=5.0Re-0.228=5.0x3000-0.228=0.81

0 0=Ffn(N0cB+1)U2=0.4x0.81x12x(19+1)x1000x0.62=13996.8Pa2=Nf3.5=Nf3.5-B二19xf3.5-I2x0.1511000x0.62

x 0.5J2二9918Pa,,，f,，，，Ap=Ap+Aptv1 227502Pa<0.101MPaf=(139968+9918)27502Pa<0.101MPa通過以上壓力降核算可知，管程和殼程壓力降都小于所要求的壓力，核算結(jié)果表明，所選換熱器可用。

3.1.9所選換熱器參數(shù)表4所選換熱器具體參數(shù)項(xiàng)目數(shù)值項(xiàng)目數(shù)值殼徑D/mmi500管子總數(shù)N100公稱壓力/MPa0.101管子排列方式正方形斜轉(zhuǎn)45°公稱傳熱面積/m223.56折流擋板形式圓缺形管程數(shù)Np2管子中心距pt/mm32殼程數(shù)1擋板間距B/m0.15管子尺寸/mmG25x2.5中心排管數(shù)12管長(zhǎng)L/m3管程流通面積/m20.0157第四章泵的選擇PC-0101反應(yīng)回路循環(huán)泵揚(yáng)程計(jì)算已知（17）號(hào)管線的液體輸送到SA-0101,管路上有三個(gè)90°彎頭，三個(gè)閥門，一個(gè)換熱器E0101，二個(gè)三通，P0101液體質(zhì)量流量為360000kg/h，密度為1000kg/m3，溫度為180℃，入口壓力為45（kPa，排出壓力為85&Pa，此溫度下液體的黏度為從=4義10-3Pa-s。．流體形態(tài)計(jì)算液體體積流量 q=q/p=360000/1000=360m3/hVm已知管路內(nèi)徑d=100mm，則液體流速為=3.18m=3.18m/su= ^——= 兀d2/4兀x0.22/4雷諾數(shù) Re=幽=0.2義1.59義1000=64000>4000日 5x10-3即流體做湍流流動(dòng)。．摩擦系數(shù)管路為新的鑄鐵管，其絕對(duì)粗糙度8=0.3mm，則相對(duì)粗糙度8/d=0.3/200=0.0015根據(jù)X-Re關(guān)聯(lián)圖，查得摩擦系數(shù)入=0.0235．泵的揚(yáng)程已知，對(duì)于任一穩(wěn)態(tài)輸送系統(tǒng)，根據(jù)機(jī)械能衡算得：ApAu2H=Az+—++EHPg2g f忽略動(dòng)能變化，即Au2/2g=0，已知Az=8m，做如下計(jì)算:Ap/pg=(855-450)x1000/(1000x9.81)=Ap/pg=(855-450)x1000/(1000x9.81)=41.28mAZH=AZH+AZHf f1 f2管路中各管件的阻力系數(shù)如下表所示：表5管路中各管件的阻力系數(shù)所以，局部阻力名稱阻力系數(shù)①當(dāng)量長(zhǎng)度與管徑之比le/d數(shù)量管出口1/1管入口0.5/190°彎頭0.75353三通1502管通長(zhǎng)l5m25/(/ 、u2 (AZH=入-+AQ—=0.02355 3x一+1+0.5+0.75x3+1x23.182x =3.27mf1IdJ2gI0.2 J2x9.81中途經(jīng)過換熱器E0101,已知：D=1.0m,N=404,d=0.017m,L=6m,N=2且Au=Au11122iPd￥Nu(0.22Au2x1.590.015404=1.09m/s雷諾數(shù)cdup0.017x1.09x1000Re= —= 1從 4x10-3=4633>4000屬于湍流區(qū)，取入=0.0465，則此處局部阻力AZHf2AZHf20.0465xI0.015)+1+0.5xJ1.092 =0.654m2x9.81...AZH=AZH+AZH=3.27+0.654=3.924mf f1 f2則揚(yáng)程H=Az+Ap+Au-+ZH=8+41.28+3.924=53.2mPg2gf反應(yīng)回路循環(huán)泵PC-0101的選型所選泵型號(hào)為200YG-75,其具體規(guī)格如下表所示：表6反應(yīng)回路循環(huán)泵P0101的規(guī)格項(xiàng)目數(shù)值流量360m3/h揚(yáng)程75m轉(zhuǎn)速1450r/min軸功率98kW電機(jī)功率132kW效率75%必須汽蝕余量4.5m泵殼許用壓力16kg/cm2

附表設(shè)備一覽表序位號(hào)設(shè)備名稱技術(shù)規(guī)格介質(zhì)數(shù)量單位材料重量(kg)備注單總1R0101反應(yīng)氣液接觸器臥式①1200X10X7000；V=8/54M3外半管473/60.3X3；保溫層厚度120mm縮合物+EOH蒸氣1臺(tái)A240TP31545009000P.C.E2R0102反應(yīng)收集器立式“2400X15X2200；V=14.25外半管473X3/419/0.5X1.65保溫層厚度120mm縮合物+EO蒸汽1臺(tái)A240TP316.750015000P.C.E3R0103反應(yīng)中和器立式“2400X10X4540；V=17.8M3半管4108X4L=180m醇醚蒸汽/冷卻水2臺(tái)OCr17Ni112-M2OCr19Ni19461018440吉化重機(jī)廠4V0102堿計(jì)量罐立式4600X3X3428；V=17.6m3飽溫層厚度60mm加熱盤管力25X3L=51800m堿溶液蒸汽1臺(tái)OCr19Ni1920450900吉化重機(jī)廠

5V0109酸計(jì)量罐立式4600X3X3428；V=17.6m3飽溫層厚度60mm加熱盤管力25X3L=51800m醋酸蒸汽1臺(tái)OCr17Ni14M-A0220450900吉化重機(jī)廠6V0101導(dǎo)熱油膨脹罐立式“1200X6X2756；V=2.26m3；保溫層厚度100mm導(dǎo)熱油1臺(tái)Q235-A5501100吉化重機(jī)廠7V0104反應(yīng)系統(tǒng)氣液分離罐立式4700X6X2718；V=0.86m3有機(jī)物、N2、蒸汽1臺(tái)Q235—A370740吉化重機(jī)廠反應(yīng)系立式4800X6XEO、N2OCr18V0105統(tǒng)有機(jī)物分離2600;V=0.85m3保溫層厚度100mm外盤管力25X蒸汽、有機(jī)物1臺(tái)7Ni12Mo2420840吉化重機(jī)廠罐3L=19980蒸汽20中和系立式4800X6XEO、蒸OCr19V0107統(tǒng)有機(jī)物分離2600;V=0.85m3保溫層厚度100mm外盤管力25X汽、有機(jī)物、1臺(tái)7Ni12Mo238542.3770吉化重機(jī)廠罐3L=26000氮?dú)?010V0108氣液分離罐立式4700X6X2718v=0.86m3有機(jī)物、蒸汽1臺(tái)Q235-A370740吉化重機(jī)廠反應(yīng)回BEU4500X4730X縮合物A24011E0101路換熱6,A=88m2n=345,412.7X+EO1臺(tái)TP.327005400P.&.L器1.24,保溫層厚度120mm導(dǎo)熱油16

12E0102反應(yīng)回路換熱器BEU4267X4X3460V=17.7m,n=93412.7X1.24，保溫層厚度120mmV縮合物+EO導(dǎo)熱油1臺(tái)A240TP.3165001000P.&.LBIU4500X8X導(dǎo)熱油4210;A=58m2導(dǎo)熱油20R吉化重13E0103加熱器力19X2;n=155保溫層厚蒸汽1臺(tái)2017733546機(jī)廠度120mmBEM4900X8X導(dǎo)熱油7443,V=236m2425X2.5導(dǎo)熱油20R吉化重14E0104冷卻器X600,冷卻水1臺(tái)20698913978機(jī)廠n=510反應(yīng)真BEM4325X8X3764,氮?dú)狻?0R15E0105空冷凝A=13.7m2^19X2X3000蒸汽、1臺(tái)206391278吉化重器保溫層厚度50mm冷卻水機(jī)廠BEM臥式4325X8X中和真3764,A=13.7m2氮?dú)狻?0R吉化重16E0106空冷凝“19X2X3000蒸汽、1臺(tái)206391278機(jī)廠器保溫層厚度50mm冷卻水反應(yīng)大8HNN194離心泵縮合物AISIWorting17P0101循環(huán)泵Q=360m3/h,H=45m+EO1臺(tái)31623404680tonAIST導(dǎo)熱油8HNN194