【正文】 度。該除沫器有幾層小蛛絲網(wǎng)構(gòu)成，蒸氣通過時(shí)接觸機(jī)會(huì)較多，除沫效果較好。連接溫度計(jì)，壓力表，液位計(jì)的接管直徑很小，可以直接利用螺紋管焊接在管壁上，其余接管尺寸如下：甲醇入料管 DN50mm空氣入口管 DN250mm除沫器入口管徑 DN600mm原料氣入口管 DN200mm人孔 DN500mm④夾套。熱水出口管安裝在容器上部：DN50mm。它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造和安裝較方便，且不容易造成漏液。本設(shè)計(jì)采用礦渣棉作為保溫材料，厚度為70mm。溫度在46℃左右，選用碳鋼很合適。此外，厚度太薄時(shí)，可能導(dǎo)致剛度不夠，容易變形，滿足不了吊裝與運(yùn)輸?shù)囊?，因此設(shè)計(jì)時(shí)需考慮最小厚度加上腐蝕裕量，以滿足上述要求?？紤]到生產(chǎn)工藝上的要求，制造，運(yùn)輸，安裝，檢修時(shí)的需要，化工設(shè)備和管道零部件間?？墒褂每刹鹦兜姆ㄌm連接。最常用的有：懸掛式支座，支承式支座和鞍式支座。則有，VR =（D2H）/4=()/4=(m3)103kPa,反應(yīng)溫度為640℃，由物料衡算結(jié)果有：氣體體積：V=(nRT)/p=26214(m3/h)流速u=H/to=120000(m/s)密度=m/VR=(kg/m3)質(zhì)量流量G=（kg/s）表 氧化氣進(jìn)料三元?dú)怏w組成物料名稱質(zhì)量流量，kg/h摩爾流率，kmol/h摩爾分?jǐn)?shù)yi,%組分黏度，cPCH3OH2832H2O1888O21064N2合計(jì)100——壓力降計(jì)算公式：μm=i===32+18+32+32+18+32+28=?ph=GρGgdp?1???[1501?μmdP+]式中，△p氣體通過床層的壓力降，Pa； G質(zhì)量流速，kg/s。K)純組分（cP）純組分W/(mT=673(K)時(shí)，=。T=673(K)時(shí)，= W/（mK〕 T=673(K)時(shí)，cpm2=〔kJ/(kmolK）設(shè)計(jì)選用 25mm。②傳熱系數(shù)K的校核。 =〔kJ/(kmol按下式求得：1K0=1α2+bλ鋼d2dm+1α2d2d1=11000++11112520所以有K0=〔W/m2①計(jì)算管數(shù)及管長(zhǎng)。由N=3a(a+1)+1，計(jì)算出17個(gè)正六邊形設(shè)計(jì)可排管數(shù)則為931根。K〕ui=13345/3600π931/4=(m/s)雷諾系數(shù)Re=d?u?pμ=103=4482普蘭特系數(shù)：=cpm2μλ= =則有：a1== =〔W/(m2K〕； =（cP）Q=mscps△t所以， ms=106/(30)=14303(kg/h)uo=14303/(3600)=(m/s)Re=d?u?pμ=103=2130Pr=Cps?μλ=4195 =水的對(duì)流傳熱系數(shù)可由：α2?deλ=(μμm) 求得，對(duì)于低粘度的流體水(μμm)求得α2=264〔W/(m2K〕Ko=+25+2520 =〔W/(m2③計(jì)算管層壓力降。設(shè)計(jì)壓力：小于或等于10kgf/cm2.設(shè)計(jì)溫度：80～400℃.表 阻火器規(guī)格接管公稱直徑DN,mm結(jié)構(gòu)尺寸，mm質(zhì)量，kg圖號(hào)DL1H40042612500200～100HGS072020912（2）過濾器。 公稱直徑DN:400mm 一吸塔的物料平衡與相平衡由物料衡算可知：一吸塔甲醛吸收塔率為90%時(shí)，一吸收塔吸收甲醛量為2112kg，并假定甲醛在二吸收塔吸收，HCOOH量少，計(jì)算中忽略不計(jì)，工藝中各段的溫度如圖4所示。但因該壓力下的甲醛－水溶液的氣液相平衡數(shù)據(jù)難以獲取，加上實(shí)際吸收塔難以達(dá)到平衡狀態(tài)， kPa下甲醛－水溶液的氣液相平衡數(shù)據(jù)更為合理?；旌弦嘿|(zhì)量濃度：(molK），溫度為24℃。K），溫度t℃：（400+） = 24 + 40040 得到 t = （℃）（℃）。與實(shí)際情況存在很大差異，可能時(shí)混合熱較大，不能被忽略之緣故。 入一吸塔與出一吸塔富液中各組分的量及組成組分入塔貧液流量入塔貧液組成出塔貧液流量入塔貧液組成二塔來kmol/h回流來kmol/h混合液kmol/h質(zhì)量流量kg/h摩爾分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)輸出產(chǎn)品量出塔總量摩爾分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)kmol/hkg/hkmol/hHCHOCH3OHHCOOH000H2O3835總計(jì)用水吸收甲醛制取甲醛的水溶液獲得成品甲醛，應(yīng)嚴(yán)格控制吸收劑（水）的量。 入一吸塔氣相混合物的密度為： 選用不銹鋼絲網(wǎng)波紋規(guī)整填料，其幾何性參數(shù)見表7 絲網(wǎng)波紋規(guī)整填料特性參數(shù)填料名稱類型比表面積（α）m2/m3空隙率ε，%水力半徑dH，mm密度kg（kgh）考慮。h）。h)]由此可看出：實(shí)際的噴淋密度L噴之值比適宜的噴淋密度L適宜要小很多，這主要是出于提高出塔吸收液濃度的考慮?，F(xiàn)選用下式說明其計(jì)算處理方法： （12） (13) （14）同理： （15） kya和kxa分別為對(duì)流擴(kuò)散時(shí)氣膜和液膜的對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)，k’ya和k’xa分別為等摩爾相互擴(kuò)散（分子擴(kuò)散）時(shí)氣膜和液膜的分子傳質(zhì)系數(shù)。a求出操作線方程。塔頂組成：xa2 = ，ya2 = 。將氣相濃度范圍十等分，按式7計(jì)算各分點(diǎn)組成見表8的第2行。b． 計(jì)算各分點(diǎn)截面處氣、液兩相。a． 計(jì)算各分點(diǎn)截面處氣、液兩相的摩爾流率。s)]（kmol/h）。s)]。為消除濃度對(duì)傳質(zhì)系數(shù)的影響，因此傳質(zhì)系數(shù)的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)通常在低濃度下進(jìn)行，即所獲取的對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)只適用于低濃度的氣體吸收，對(duì)高濃度的氣體吸收式采用式3進(jìn)行轉(zhuǎn)換。（3）計(jì)算填料層高度 根據(jù)相關(guān)已知條件選用相應(yīng)填料層高度計(jì)算式，不同填料層高度計(jì)算式，其計(jì)算方法略有差異。a = 700 = [m3/（m2a （11）式中 L適宜 —— 適宜的噴淋密度，m3/（m2（2）校核噴淋密度 噴淋密度與填料的特性有關(guān)，特別是與填料的比表面積有關(guān)。）氣體負(fù)荷m吸收流程示意如圖7所示。本設(shè)計(jì)中。見表5，甲醛－。K），溫度40℃。K) 。 甲醛－水溶液的氣液相平衡數(shù)據(jù) kPa氣相%（摩爾分?jǐn)?shù)）液相%（摩爾分?jǐn)?shù)）溫度℃氣相%（摩爾分?jǐn)?shù)）液相%（摩爾分?jǐn)?shù)）溫度℃氣相%（摩爾分?jǐn)?shù)）液相%（摩爾分?jǐn)?shù)）溫度℃氣相%（摩爾分?jǐn)?shù)）液相%（摩爾分?jǐn)?shù)）溫度℃.利用表中( kPa)作圖,如圖5所示,用origin作圖，經(jīng)擬合（紅色線為擬合線），有： y = －（~℃，p = （kPa））圖5 甲醛－（y – x圖及t – x）假設(shè)一吸塔的循環(huán)液量為L(zhǎng)R1，現(xiàn)出塔氣的濃度為y = ，℃，對(duì)應(yīng)入塔液相平衡濃度依相平衡關(guān)系為： = *— 得到 x* = 于是有：。物料名稱入塔濕氣流量入塔濕氣組成%（摩爾分?jǐn)?shù)）被吸收量摩爾流率kmol/h出塔濕氣含量出塔濕氣組成%（摩爾分?jǐn)?shù)）摩爾流率kmol/h質(zhì)量流率kg/h摩爾流率kmol/h質(zhì)量流率kg/hHCHOCH3OH0HCOOH000H2OCO2—CO—CH4—O2—H2—N2—合計(jì)—∑惰性組分—————— 入、出一吸塔氣體中各組分的量及組成 進(jìn)塔氣中惰性組分（可視為扣除甲醛、甲醇、甲酸和凝結(jié)水后所剩的組分）總摩爾分?jǐn)?shù)為44. 23%，100% = %， = (kPa)。 濾網(wǎng)：銅絲或不銹鋼絲表 過濾器規(guī)格公稱直徑DN,mm結(jié)構(gòu)尺寸，mm質(zhì)量，kg圖號(hào)DLH140042612600～120HGS073110316 （3）過熱器。=(kg/m3)△Pi = λldiu2ρ2==(Pa)△Pr =3u2ρ2=3=(Pa)△Pt =(+)3=(Pa)（1）阻火器。值求所需傳熱面積為：A。K〕。h（1do/t）=(125/32)=(m2)平均溫度75℃下水的物性：質(zhì)量定壓熱容cps=〔kJ/(kg管內(nèi)氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量M=（g/mol）μm=(cP)； λm=〔W/(mK〕A0=QK??tm=10560 = （m2）V=103 =13345（m3/h）選用25mm，取管內(nèi)流速為u=13（m/s）,則管數(shù)為：ns=13345/3600π413 =908（根）去換熱管的外徑計(jì)算換熱面積，則所需換熱管長(zhǎng)度為：L=908 =(m)傳熱管排列采用正三角形排列，管子排列的面積是一個(gè)正六邊形，排在正六邊形內(nèi)的管數(shù)為N=3a(a+1)+1,其中，N為排列的管子數(shù)目，a為正六邊形的個(gè)數(shù)。③計(jì)算管程壓力降：△pt=（△pi+△pr）NSNP式中，NS 殼程數(shù)； NP 為一殼程的管程數(shù)，本設(shè)計(jì)中均為1.由Blasius公式計(jì)算摩擦因子 =、=、=，得：△pi =λld1μ2ρ2= =（Pa）△pr = 3μ2ρ2=3=（Pa）所以有，△pt =+=（Pa）（3）反應(yīng)器水冷段。K〕,不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)取17 W/（m λm= [W/（m采用正三角形排列，當(dāng)管子數(shù)超過127根，即正六邊形的個(gè)數(shù)大于6時(shí)，最外層六邊形和殼體間弓形部分空間較大，也應(yīng)配置傳熱管。①計(jì)算管數(shù)及管長(zhǎng)。 T=673(K)時(shí)，= W/（mK）；混合氣體中i氣體的導(dǎo)熱系數(shù)，W/（mK)CH3OHO2N2HCHOH2CO2COH2OHCOOHCH4注：①表21中的數(shù)據(jù)來自于《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)》，劉光啟主編，化學(xué)工業(yè)出版社2002.（1）混合氣體的性質(zhì)①混合氣體的粘度：式中，混合氣體粘度，cP。dP催化劑顆粒直徑，m，現(xiàn)有催化劑顆粒直徑取3mm； 催化劑孔隙率，當(dāng)dP=3mm時(shí)，；氣體粘度，cPg重力加速度，h催化劑床層總高度，m代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：?=[+]所以有△p=8775（Pa） 表 主要物料的物性數(shù)據(jù)組分摩爾分?jǐn)?shù)yi,%急冷段（160640℃），平均溫度400℃下水冷段（90160℃），平均溫度125℃下純組分（cP）純組分W/(m選擇的支座型號(hào)為B3JB116581,主要性能參數(shù)為：支座的允許負(fù)荷：3t支座的支承面積：支承面上單位壓力： 氧化工段根據(jù)物料衡算得到反應(yīng)器進(jìn)出氣體的數(shù)量，用空間速度或接觸時(shí)間數(shù)據(jù)來計(jì)算催化劑的用量。④設(shè)備支座。取腐蝕裕量C=2（mm），則， =min+C=+2=（mm）取整容器的厚度為8mm。綜上所述，蒸發(fā)器殼體及內(nèi)部用料選用不銹鋼，型號(hào)為16MnR；夾套選用鋼制作，型號(hào)為A3F。由于內(nèi)部壓力小于外界壓力，按《特種設(shè)備安全監(jiān)測(cè)條例》（國(guó)務(wù)院令373號(hào)文），該容器屬二類容器。⑥保溫層。⑤氣體分布裝置。③接管。②除沫器的選型和尺寸的確定。選擇橢圓形封頭，圓筒的高度與直徑之比為1：，封頭和圓筒的2/3表面積為傳熱面。綜合考慮選用空氣鼓泡（底部）的套管立式圓筒蒸發(fā)器，罐中設(shè)置加熱排管。風(fēng)機(jī)出口處靜壓等于4998500+1600=6098（mmH2O）風(fēng)機(jī)出口處全壓等于4998+1600=6598（mmH2O）風(fēng)機(jī)入口前的全壓為零，故所需的風(fēng)機(jī)全壓pt=6598(mmH2O)此全壓校正為“標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)”下的數(shù)值：因?yàn)? po/p=T/To=（273+30）/（273+20）=所以 p=pt=p( po/p)=6598=6796（mmH2O）查長(zhǎng)沙鼓風(fēng)機(jī)廠產(chǎn)品型號(hào)為ARF250的羅茨鼓風(fēng)機(jī)符合要求，特性參數(shù)為：Qs=100（m3/min）,rP=880(r/min),No=110（kW）