【正文】 于可采用細(xì)粉顆粒，并在懸浮狀態(tài)下與流體接觸，流固相界面積大（可高達(dá)3280~16400m2/m3），有利于非均相反應(yīng)的進(jìn)行，提高了催化劑的利用率。這使得一些反應(yīng)—再生、吸熱—放熱、正反應(yīng)—逆反應(yīng)等反應(yīng)耦合過程和反應(yīng)—分離耦合過程得以實現(xiàn)。所以流態(tài)化技術(shù)的操作彈性范圍寬，單位設(shè)備生產(chǎn)能力大，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、造價低，符合現(xiàn)代化大生產(chǎn)的需要。 催化劑顆粒間相互劇烈碰撞，造成催化劑的損失和除塵的困難。綜上所述，流化床反應(yīng)器比較適用于下述過程：熱效應(yīng)很大的放熱或吸熱過程；要求有均一的催化劑溫度和需要精確控制溫度的反應(yīng)；催化劑壽命比較短，操作較短時間就需更換（或活化）的反應(yīng)；有爆炸危險的反應(yīng)，某些能夠比較安全地在高濃度下操作的氧化反應(yīng)，可以提高生產(chǎn)能力，減少分離和精制的負(fù)擔(dān)。分子式：C3H6O，分子量：；；℃；；；閃點37℃。主要用于聚醚多元醇、非離子表面活性劑、碳酸丙烯酯和丙二醇的生產(chǎn)。 氯醇法、共氧化法、異丙苯法、過氧化氫法技術(shù)優(yōu)缺點對比氯醇法、共氧化法、異丙苯法、過氧化氫法技術(shù)優(yōu)缺點對比見表22。1）原料品種多；工藝流程長：3）丙烯純度要求高；4）工藝操作壓力高；5）設(shè)備造價高(設(shè)備材質(zhì)多采用合金鋼）；6）聯(lián)產(chǎn)2.~，受市場因素制約；7）廢水含COD高。過氧化氫氧化法(HPPO法）1）工藝流程簡單；2）產(chǎn)品收率高，無副產(chǎn)品；3）無污染，屬清潔工藝。設(shè)計要求： 工藝條件：1條 工藝路線由第一工段兩個并聯(lián)反應(yīng)器，第二工段一反應(yīng)器完成年產(chǎn)15萬噸環(huán)氧丙烷的生產(chǎn)任務(wù)，兩條工藝路線完成年產(chǎn)30萬噸的生產(chǎn)任務(wù)。:料液泵設(shè)計計算：流程計算及選型?；瘜W(xué)反應(yīng)主反應(yīng)： 平行反應(yīng)：表28 反應(yīng)中涉及到的物質(zhì)的相對分子質(zhì)量CH3OHH2O2C3H6C3H8 H2OC3H6O3234424418583 物料衡算過程催化合成甲醛過程是一個連續(xù)流動反應(yīng)，在定態(tài)下，其物料衡算基本公式：。反應(yīng)液體于，常壓下進(jìn)入反應(yīng)器，在催化劑作用下進(jìn)行恒溫反應(yīng)。 催化劑容積的計算 催化劑用量的計算合成環(huán)氧丙烷的反應(yīng)是一個氣固相催化反應(yīng)，催化劑的用量需要根據(jù)反應(yīng)工程上通過單位催化劑列物料衡算的動力學(xué)方程才能得出。故反應(yīng)所需的體積: 列管根數(shù)的確定由催化劑所算得反應(yīng)器體積太小，反應(yīng)物流量過大。對該反應(yīng)器：，因此，所設(shè)計的反應(yīng)器符合實際情況。取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%，則切去的圓缺高度為：（mm）故可取h=175（mm）取折流板間距:（mm）折流板數(shù)：根據(jù)本換熱器殼體的內(nèi)徑，故按標(biāo)準(zhǔn)取拉桿直徑為，拉桿數(shù)量28根。使用溫度為50℃，故筒體和封頭都選擇Q345R，Q345R鋼是屈服強(qiáng)度為340MPa級的壓力容器專用板，它具有良好的綜合力學(xué)性能和工藝性能。故選用Q235A。焊縫系數(shù)＝（雙面對接焊，100%無損探傷）。表219筒體參數(shù)公稱直徑Dg(mm）一米高的容積V(m3）一米高的內(nèi)裹面積Fg(m2）壁厚S(mm）一米高筒節(jié)鋼板理論重量(kg）3200201588封頭包括有橢圓形、碟形、錐形、球冠形封頭、平板封頭等多種類型。選釜體的封頭選標(biāo)準(zhǔn)橢球型，代號EHA、標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746—2002。與前計算的筒體壁厚一致。（2) 進(jìn)料管：體積流量：，取進(jìn)料速度取進(jìn)料管徑：選的流體輸送用無縫鋼管(《GB/T81632008流體輸送用無縫鋼管》）標(biāo)記：查《GB/T173952008無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差》，具體參數(shù)見表31。常用的有耳式支座和鞍式支座。其中：換熱器內(nèi)的物料質(zhì)量約為（以水裝滿釜體計算）。反應(yīng)氣體于，常壓下進(jìn)入反應(yīng)器，在催化劑作用下進(jìn)行恒溫反應(yīng)。列管式固定床反應(yīng)器的殼程走冷凝水，移走反應(yīng)放出的熱量，使冷凝水從20 ℃升溫到40℃。， 表228 與的關(guān)系0則：因此，催化劑所需質(zhì)量：反應(yīng)采用的催化劑為鈦硅分子篩：催化劑成粒狀，粒度為6mm，堆密度為?！?一般取 ，mm ， 管子采用正三角形排列 ，故帶入公式得： ，標(biāo)準(zhǔn)化后核算過程：管長和殼徑應(yīng)相適應(yīng)，一般取L/D為4—6。塔設(shè)備的設(shè)計是建立對合成工段、精制工段流程的模擬、優(yōu)化的基礎(chǔ)上。T0203 設(shè)計要求T0203 是為了對產(chǎn)品進(jìn)行精制精餾，得到純度大于99%的精品環(huán)氧丙烷，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，塔設(shè)備還要考慮下列要求：（1）生產(chǎn)能力大。并且塔設(shè)備應(yīng)保證能長期連續(xù)操作。（4）結(jié)構(gòu)簡單、材料耗用量小、制造和安裝容易。表231 板式塔和填料塔比較表項目板式塔填料塔壓力降壓力降一般比填料塔大壓力降小，適于要求壓力降小的場合空塔氣速空塔氣速大空塔氣速小重量較輕較重安裝維修較容易較困難材質(zhì)要求一般用金屬材料可用非金屬耐腐蝕材料持液量較大較小液氣比對液體噴淋量有一定要求適應(yīng)范圍較大生產(chǎn)能力較大大造價一般比板式塔便宜，直徑增大，造價顯著增加直徑大時一般比填料塔造價低塔效率塔徑φ= 以下效率高；塔徑增大，效率通常會下降效率較穩(wěn)定，大塔效率比小塔有所提高2．塔設(shè)備的選擇（1）蒸餾過程多選用板式塔，而吸收過程多選用填料塔。（5）對于宜發(fā)泡物系的分離，因填料層具有破碎泡沫作用，宜選擇填料塔。表232 塔板比較表塔類型結(jié)構(gòu)優(yōu)點缺點適用范圍篩板塔結(jié)構(gòu)簡單易于加工，造價低；處理能力大塔板效率高；安裝容易，清理檢修方便。泡罩塔結(jié)構(gòu)復(fù)雜在較寬的負(fù)荷范圍內(nèi)可穩(wěn)定操作；彈性好。操作范圍窄操作彈性小，塔板效率低分離要求較低的場合。由下圖，所以降液管高度由圖22有效傳質(zhì)區(qū)面積取篩孔直徑，取篩孔中心距開孔率篩孔總截面積篩孔氣速篩孔個數(shù)選取塔板厚度為δ=去堰高由，查弓形降液管的高度和寬度故由堰上方液頭高度公式可得，近似取E=1，故堰上方液頭高度考慮到物料比較清潔，且液相流量不大，取底 塔板校核（1）液膜夾帶量22夜沫夾帶關(guān)聯(lián)圖則：所以符合要求。1 過量液沫夾帶線所以表234 q1sqvs關(guān)系表15010015015095376047498435274019637223 2液相下限線由得氣體流道截面積：據(jù)此可作出液沫夾帶線2。5 降液管液泛線令；聯(lián)立上式得：忽略，將、式中： 將有關(guān)的數(shù)據(jù)代入，得：列表計算如下表235：表235 液泛計算結(jié)果15010015020010881101378932778229866589由上表數(shù)據(jù)即可做出液泛線。（過原點和設(shè)計點的直線）。設(shè)計表合理。C工作介質(zhì)環(huán)氧丙烷混合物其它要求100%無損檢測筒體材料的選擇根據(jù)環(huán)氧丙烷的特性，查GB1501998選擇Q345R。鋼管材料的選擇根據(jù)JB/T4731，鋼管的材料選用20號鋼，根據(jù)GB8163，其許用應(yīng)力筒體封頭結(jié)構(gòu)設(shè)計最大操作壓力為，本設(shè)計取設(shè)計壓力；設(shè)計溫度T，；根據(jù)筒體設(shè)計壓力和設(shè)計溫度選擇材料：Q345R，許用應(yīng)力為。校核筒體水壓試驗強(qiáng)度，根據(jù)式：因為Q345R的屈服極限，所以，取， ，代入得：故水壓試驗滿足強(qiáng)度要求。2400640查JB/T 47462002《鋼制壓力容器用封頭》，由表B、2 EHA橢圓形封頭質(zhì)量得：m=。包角輕型帶墊板鞍座。它的主要功能是保證工藝過程對介質(zhì)所要求的特定溫度，同時也是提高能源利用率的主要設(shè)備之一。按其傳熱方式和作用原理：可分為混合式換熱器、蓄熱式換熱器、間壁式換熱器等。具有結(jié)構(gòu)簡單牢固、制造簡便、使用材料范圍廣、可靠程度高等優(yōu)點，是目前應(yīng)用最為廣泛的一種換熱器。換熱器設(shè)計依據(jù)根據(jù)工藝要求掌握物料流量、溫度、壓力、化學(xué)性質(zhì)、物性參數(shù)等特性等初步確定設(shè)計方案。（2） 滿足經(jīng)濟(jì)上的要求既能滿足工藝操作的要求，又使施工簡便，材料來源容易，價格低。再沸器選擇再沸器有立式和臥式兩種形態(tài)。結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、傳熱系數(shù)高。圖32 臥式熱虹吸式再沸器優(yōu)缺點：循環(huán)推動力：釜液和換熱器傳熱管氣液混合物的密度差。（4）釜式沸器其結(jié)構(gòu)形態(tài)如圖34 所示圖34 釜式再沸器。塔釜提供氣液分離空間和緩沖區(qū)。塔釜提供了汽液分離空間和緩沖區(qū)。（1）立式熱虹吸式再沸器立式熱虹吸式再沸器結(jié)構(gòu)形態(tài)如圖31 所示。（3）保證生產(chǎn)安全在工藝流程和操作中若有爆炸，中毒等危險性，要考慮安全措施。（1）滿足工藝和操作的要求設(shè)計出來的流程和設(shè)備首先要保證質(zhì)量，操作穩(wěn)定，這就必須配置必要的閥門和計量儀表等。表31管殼式換熱器的性能 分類特性相對費用耗用金屬kg/m2固定管板式適用廣泛，已系列化，殼程不易清洗，管程溫差不宜過大30浮頭式殼程易清洗，內(nèi)墊片易滲透，溫差允許較大浮動46填料函式優(yōu)缺點同浮頭式，進(jìn)價高不宜制造大直徑46U型管式制造安裝方便，造價低，管程耐高壓，管子不易更換不變清洗，結(jié)構(gòu)緊湊46表32換熱器的優(yōu)缺點管式管殼式固定管板式剛性結(jié)構(gòu)：用于管殼溫差較小的情況(一般≤50176。它按傳熱面形狀可分為管式換熱器、板面式換熱器、擴(kuò)展表面換熱器等。2換熱器的分類換熱器的種類劃分方法很多，方法也各不相同。換熱器的應(yīng)用廣泛，日常生活中取暖用的暖氣散熱片、汽輪機(jī)裝置中的凝汽器和航天火箭上的油冷卻器等，都是換熱器。 人孔選擇查HG/T 215182005《水平蓋帶勁對焊法蘭人孔》，人孔數(shù)量為4個，每6m一個表33，選擇公稱壓力為1MPa的MFM型人孔，其尺寸如下：圖26 人孔示意圖表240 人孔數(shù)據(jù)表密封面型式凹凸面MFMD6403424公稱壓力PN158536螺柱數(shù)量20公稱直徑DN450320A375螺母數(shù)量2048010121B175螺柱尺寸D456b34L250總質(zhì)量kg245鞍座選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計該臥式容器采用雙鞍式支座，材料選用Q235B。表239 封頭參數(shù)公稱直徑DN/mm總深度H/mm內(nèi)表面積A/m178。表237 焊接接頭系數(shù)φ無損檢測的長度比例焊接接頭形式全部局部雙面焊對接接頭或相當(dāng)于雙面焊的對接接頭單面焊對接接頭（沿焊縫根部全長有緊貼基本金屬的墊板）理論厚度由于精餾塔較高，故將理論厚度改為鋼板負(fù)偏差C1：，腐蝕裕量C2：C2=2mm（雙面腐蝕）。鋼板標(biāo)準(zhǔn)GB6645和“關(guān)于《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的實施意見”。 設(shè)計參數(shù)的確定表236設(shè)計參數(shù)表名稱環(huán)氧丙烷儲罐用途液化石油氣儲配站設(shè)計壓力1MPa工作壓力≤1MPa設(shè)計溫度140176。在給定的氣液負(fù)荷比條件下，塔板的氣（液）相負(fù)荷的上、下限分別有過量液膜夾帶和嚴(yán)重漏液所限制。操作點A 圖24篩板的負(fù)荷性能圖上圖為本設(shè)計的負(fù)荷性能圖。則：，所以：據(jù)此可做出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷下線。則：（液柱）（3）降液管液泛校核為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高Hd應(yīng)服從關(guān)系：因為環(huán)氧丙烷屬于一般物系，所以泡沫層相對密度取，則：而板上不設(shè)進(jìn)口堰，液體通過將夜管阻力，即：故不會發(fā)生液泛現(xiàn)象。以液體形式進(jìn)料。適用廣泛，板數(shù)少的場合更有利；要求彈性，好的特殊塔。適于變動少不析出固體的系統(tǒng)；分離要求高且塔板數(shù)多。3．塔板選擇塔板選用目前工業(yè)上廣泛使用篩板塔。（3）含有懸浮物的物料，應(yīng)選擇液流通道大的塔型，以板式塔為宜。（5）耐腐蝕和不易堵塞，方便操作、調(diào)節(jié)和檢修。這將大大節(jié)省生產(chǎn)中的動力消耗，以降低經(jīng)常操作費用。（2）操作穩(wěn)定、彈性大。 設(shè)計規(guī)范化工設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ)規(guī)定：HG/T 20643鋼制壓力容器焊接規(guī)程：JB/T 4709鋼制化工容器制造技術(shù)要求：HG 205801998鋼制化工容器設(shè)計基礎(chǔ)規(guī)定：205841998鋼制化工容器材料選用規(guī)定：205821998鋼制化工容器強(qiáng)度計算規(guī)定：205831998鋼制化工容器結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)定：205811998塔設(shè)備在發(fā)展過程中為了滿足各行業(yè)生產(chǎn)的需要，形成了形式繁多的各種結(jié)構(gòu)，可以從不同的角度對塔設(shè)備進(jìn)行分類。反應(yīng)催化劑實際用量：表229 第二工藝工段反應(yīng)器設(shè)計計算結(jié)果序號項目數(shù)據(jù)123456789101112 1314 1516列管式反應(yīng)器入口溫度列管式反應(yīng)器出口溫度反應(yīng)壓力原料甲醇的量原料丙烯的量原料水的量催化劑床層高度塔徑催化劑用量列管根數(shù) 列管規(guī)格 管子排列方式冷凝水冷凝水進(jìn)口管徑折流板間距折流板數(shù)50℃ 50℃9m9830kg1983根 Φ35三角形排列408236kg/h380mm880mm10由工