【正文】 供氣液分離空間和緩沖區(qū)。圖32 臥式熱虹吸式再沸器優(yōu)缺點(diǎn)：循環(huán)推動(dòng)力：釜液和換熱器傳熱管氣液混合物的密度差。再沸器選擇再沸器有立式和臥式兩種形態(tài)。換熱器設(shè)計(jì)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(jì)方案。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。包角輕型帶墊板鞍座。校核筒體水壓試驗(yàn)強(qiáng)度，根據(jù)式：因?yàn)镼345R的屈服極限，所以，取， ，代入得：故水壓試驗(yàn)滿足強(qiáng)度要求。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。（過原點(diǎn)和設(shè)計(jì)點(diǎn)的直線）。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。操作范圍窄操作彈性小，塔板效率低分離要求較低的場合。表232 塔板比較表塔類型結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用范圍篩板塔結(jié)構(gòu)簡單易于加工，造價(jià)低；處理能力大塔板效率高；安裝容易，清理檢修方便。表231 板式塔和填料塔比較表項(xiàng)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(jià)一般比板式塔便宜，直徑增大，造價(jià)顯著增加直徑大時(shí)一般比填料塔造價(jià)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。并且塔設(shè)備應(yīng)保證能長期連續(xù)操作。塔設(shè)備的設(shè)計(jì)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。， 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。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)。常用的有耳式支座和鞍式支座。與前計(jì)算的筒體壁厚一致。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。故選用Q235A。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。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。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)。:料液泵設(shè)計(jì)計(jì)算：流程計(jì)算及選型。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。 氯醇法、共氧化法、異丙苯法、過氧化氫法技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)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(diǎn)對比見表22。分子式：C3H6O，分子量：；；℃；；；閃點(diǎn)37℃。 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。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(shí)現(xiàn)。流化床反應(yīng)器是利用固體流態(tài)化技術(shù)進(jìn)行氣固相反應(yīng)的裝置。固定床反應(yīng)器雖有缺點(diǎn)，但可在結(jié)構(gòu)和操作方面做出改進(jìn)，且其優(yōu)點(diǎn)是主要的。適宜于高溫高壓條件下操作。 設(shè)計(jì)要求環(huán)氧丙烷環(huán)氧化是生成環(huán)氧丙烷產(chǎn)品最重要的環(huán)節(jié)，直接決定了環(huán)氧丙烷的產(chǎn)量。 在進(jìn)行全廠熱量衡算時(shí)，是以單元設(shè)備為基本單位，考慮由機(jī)械能轉(zhuǎn)換、化學(xué)反應(yīng)釋放和單純的物理變化帶來的熱量變化。再根據(jù)設(shè)備的熱負(fù)荷大小、所處理物料的性質(zhì)及工藝要求選擇恰當(dāng)?shù)脑O(shè)備。精餾塔T02002物料衡算如表13所示。R01001和R01002反應(yīng)投料和反應(yīng)條件相同。圖14 甲醇精餾塔Aspend模擬示意圖表16 甲醇精餾塔物料衡算DFWTemperature CPressure barVapor FracLiquid FracSolid FracEnthalpy kcal/molEnthalpy kcal/kgEnthalpy Gcal/hrEntropy cal/molKEntropy cal/gmKSubstream: MIXEDMole Flow kmol/hrC3H6C3H8C3H6OCH4OH2OH2O2C4H10O2C3H8O2O2MoleFracC3H6C3H8C3H6OCH4OH2OH2O2C4H10O2C3H8O2O2Mass Flow kg/hrC3H6C3H8C3H6OCH4OH2OH2O2C4H10O2C3H8O2O2Mass FracC3H6C3H8C3H6OCH4OH2OH2O2C4H10O2C3H8O2O2Total Flow kmol/hrTotal Flow kg/hrTotal Flow cum/hr 雙氧水分解器R03001物料衡算經(jīng)蒸餾塔T0103將反應(yīng)器R01003生成的產(chǎn)物粗分離塔底混合液送入雙氧水分解器R03001，雙氧水分解后的產(chǎn)物送入相分離器R0304將分解后的氧氣和甲醇分離，甲醇混合液送入甲醇回收精餾塔進(jìn)行精餾提純回收，氧氣進(jìn)入雙氧水反應(yīng)器R0401反應(yīng)生成雙氧水作為環(huán)氧丙烷的原料。其中一個(gè)主要依據(jù)是能量平衡方程： 其中——表示輸入設(shè)備熱量的總和；——表示輸出設(shè)備熱量的總和；——表示損失熱量的總和。 環(huán)氧丙烷環(huán)氧化第一工段能量衡算表18 反應(yīng)器R01001能量衡算精餾塔底混合液精餾塔頂混合物反應(yīng)器進(jìn)口原料反應(yīng)器出口產(chǎn)物Temperature C50505050Pressure bar13131313Vapor Frac0000Liquid Frac1111Solid Frac0000Enthalpy kcal/molEnthalpy kcal/kgEnthalpy Gcal/hrEntropy cal/molKEntropy cal/gmK 環(huán)氧丙烷環(huán)氧化第二工段能量衡算表19 反應(yīng)器R01003能量衡算 C3BOTC3TOPFEED3R3OUTTemperature C50506050Pressure bar1111Vapor Frac0Liquid Frac1Solid Frac0000Enthalpy kcal/molEnthalpy kcal/kgEnthalpy Gcal/hrEntropy cal/molKEntropy cal/gmK 產(chǎn)品精餾塔能量衡算表19 精餾塔T02002能量衡算Temperature C252560Pressure bar4Vapor Frac0100Liquid Frac1011Solid Frac0000Enthalpy kcal/molEnthalpy kcal/kgEnthalpy Gcal/hrEntropy cal/molKEntropy cal/gmK 甲醇精餾塔能量衡算表110 精餾塔T03001能量衡算 塔頂產(chǎn)品產(chǎn)品流量進(jìn)料流量塔底釜液Temperature C Pressure bar Vapor Frac Liquid Frac Solid Frac Enthalpy kcal/mol Enthalpy kcal/kg Enthalpy Gcal/hr Entropy cal/molK Entropy cal/gmK 雙氧水分解器R03001能量衡算表111 反應(yīng)器R0401能量衡算參數(shù) 蒸餾器底部混合物分解器出口產(chǎn)品原料進(jìn)料流量Temperature ℃ Pressure bar Vapor Frac Liquid Frac Solid Frac Enthalpy kcal/molEnthalpy kcal/kgEnthalpy Gcal/hrEntropy cal/molKEntropy cal/gmK附錄2 塔設(shè)備設(shè)計(jì)說明書 反應(yīng)器R01001設(shè)計(jì) 概述在完成了全流程模擬的基礎(chǔ)之上，我們得到了塔設(shè)備設(shè)計(jì)所需要的最基本的數(shù)據(jù)。表21 固定床、流化床反應(yīng)器的比較反應(yīng)器固定床流化床定義氣體流經(jīng)固定不動(dòng)的催化劑床層進(jìn)行催化反應(yīng)的裝置流體（氣體或液體）以較高流速通過床層，帶動(dòng)床內(nèi)固體顆粒運(yùn)動(dòng)，使之懸浮在流動(dòng)的主體流中進(jìn)行反應(yīng)，具有類似流體流動(dòng)的一些特性的裝置特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單、操作穩(wěn)定、便于控制、易實(shí)現(xiàn)大型化和連續(xù)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)代化工和反應(yīng)中應(yīng)用很廣泛的反應(yīng)器；床層溫度分布不均勻； 床層導(dǎo)熱性較差； 對放熱量大的反應(yīng)，應(yīng)增大換熱面積，及時(shí)移走反應(yīng)熱，但這會減少有效空間傳熱面積大、傳熱系數(shù)高、傳熱效果好。所以在放熱反應(yīng)時(shí)，通常在換熱式反應(yīng)器的軸向存在一個(gè)最高的溫度點(diǎn)，稱為“熱點(diǎn)”。 固定床反應(yīng)器的分類隨著化工生產(chǎn)的發(fā)展，已出現(xiàn)多種固定床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)形式，以適應(yīng)不同的傳熱要求和傳熱方式，主要分為絕熱式和換熱式兩大類。目前流態(tài)化技術(shù)作為一門基礎(chǔ)技術(shù)已經(jīng)滲透到國民經(jīng)濟(jì)的許多部門，在化工、煉油、冶金、能源、原子能、材料、輕工、生化、機(jī)械、環(huán)保等各項(xiàng)領(lǐng)域中都可以見到。 由于流—固體系中孔隙率的變化可以引起顆粒曳力系數(shù)的大幅度變化，以致在很寬的范圍內(nèi)均能形成較濃密的床層。流態(tài)化操作總的經(jīng)濟(jì)效果是有利的，特別是傳熱和傳質(zhì)速率快、床層溫度均勻、操作穩(wěn)定的突出優(yōu)點(diǎn)，對于熱效應(yīng)很大的大規(guī)模生產(chǎn)過程特別有利。環(huán)氧丙烷是除了聚丙烯和丙烯腈以外的第三大丙烯衍生物，是重要的基本有機(jī)化工原料。共氧化法(PO/SM法）(PO/TBA法）1）共氧化法克服了氯醇法腐蝕廢水量大缺點(diǎn)；2）產(chǎn)品成本低(聯(lián)產(chǎn)品分?jǐn)偝杀荆?）環(huán)境污染小。 反應(yīng)工段的具體計(jì)算以環(huán)氧丙烷環(huán)氧化第一工段反應(yīng)器設(shè)計(jì)為例詳細(xì)計(jì)算設(shè)計(jì)。進(jìn)入反應(yīng)器時(shí)，%，%（摩爾分?jǐn)?shù)）。各物質(zhì)熱流量的計(jì)算℃下的焓值：表211各物質(zhì)平均溫度為的焓值物質(zhì)C3H8 C3H6H2O焓值(KJ/Kmol）物質(zhì) CH3OHC3H6OH2O2NH3焓值(KJ/Kmol）186060熱流量的計(jì)算計(jì)算焓熱量是時(shí)在等溫條件下反應(yīng)的參考態(tài)：℃，:由得，℃，應(yīng)每小時(shí)從反應(yīng)器移走的熱量?！?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。在以強(qiáng)度設(shè)計(jì)為主的場合，應(yīng)根據(jù)壓力、溫度、介質(zhì)等使用限制，選用Q235。最大操作壓力為，~，本設(shè)計(jì)取設(shè)計(jì)壓力；設(shè)計(jì)溫度T，；根據(jù)筒體設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度選擇材料：Q345R，許用應(yīng)力為。半球形封頭受力最好，壁厚最薄，重量輕，但深度大，制造較難，中低壓小設(shè)備不宜采用：碟形封頭存在局部應(yīng)力，受力不如橢圓形封頭：標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭制造比較容易，受力狀況比碟形封頭好，綜合考慮該精餾塔設(shè)計(jì)內(nèi)壓、溫度等因素，最終確定采用標(biāo)準(zhǔn)橢