【正文】 .............................................................. 54 典型設(shè)備布置方案 ......................................................................................... 57 反應(yīng)器的布置 ...................................................................................... 57 塔的布置 .............................................................................................. 58 換熱器的布置 ...................................................................................... 58 泵的布置 .............................................................................................. 59 車間及設(shè)備平立面布置圖 繪制 .................................................................... 59 車間及設(shè)備布置概述 ........................................................................... 59 車間及設(shè)備布置圖 .............................................................................. 60 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................... 60 第 9 章 管道布置設(shè)計(jì) .............................................................................................. 61 管道布置設(shè)計(jì)依據(jù) ...................................................................................... 61 管道布置設(shè)計(jì)范圍 ...................................................................................... 61 管道布置原則 .............................................................................................. 61 管道布置方案 .............................................................................................. 62 管道布置圖設(shè)計(jì)及繪制 ............................................................................ 62 管道布置圖概述 ................................................................................ 62 T201 及其附屬設(shè)備管道布置圖 .................................................... 62 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................... 62 第 10 章 設(shè)計(jì)總結(jié) .................................................................................................... 63 致 謝 ............................................................................................................................ 66 附錄 .............................................................................................................................. 67 1 第 1 章 總論 項(xiàng)目概況 近年來(lái) , 在國(guó)內(nèi)化工文獻(xiàn)中 , 二甲醚 (DME) 和碳酸二甲酯 ( DMC) 倍受關(guān)注。二甲醚裝置大型化的步伐比較緩慢 , 是由于二甲醚用作清潔燃料使用還有一些問題 , 而不是合成方法的問題。合理利用國(guó)家資源和財(cái)產(chǎn)，最大限度的發(fā)揮硬件設(shè)施的內(nèi)在潛力，節(jié)約土地，減少投資，降低成本。 能量利用與環(huán)境保護(hù) 在項(xiàng)目的建設(shè)和管理方面都要注意采取高效節(jié)能措施，措施主 要包括： （ 1）優(yōu)化全廠總工藝流程，設(shè)計(jì)好需用公用工程最少的熱交換網(wǎng)絡(luò)，節(jié)省蒸汽量與冷卻水量。 （ 6）選用高效變壓器和電器設(shè)備，合理選則機(jī)泵和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的容量。 （ 3）工廠 綠化 在廠區(qū)進(jìn)行綠化設(shè)計(jì)， 一是能治理污染，凈化空氣，調(diào)節(jié)溫度、吸附灰塵，隔離噪音等；二是將廠區(qū)綠化的非常漂亮，建成花園式的工廠，使環(huán)境清新優(yōu)美，冬暖夏涼，增進(jìn)員工的身體健康，使他們一進(jìn)廠區(qū)，就有一個(gè)好心情，忘掉不快，減輕壓力，干勁倍增。 依據(jù)：（ 1） 化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè) （ 2） 化工管道設(shè)計(jì)手冊(cè) （ 3） 化工建筑概論 （ 4） 化工設(shè)計(jì)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 工藝技術(shù)方案比較和選擇理由 二甲醚的生產(chǎn)方法主要有如下三種： （ 1）合成氣一步法 以合成氣（ CO+H2）為原料，合成甲醇反應(yīng)和甲醇脫水反應(yīng)在一個(gè)反應(yīng)器中完成，同時(shí)伴隨 CO 的變換反應(yīng)。反應(yīng)平反應(yīng)衡常數(shù)大，合成氣單程轉(zhuǎn)化率高，達(dá) % %。 4）未找到同時(shí)對(duì)兩個(gè)反應(yīng)均有較好催化作用，且穩(wěn)定性好的催化劑。甲醇脫水反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)式為： 8 2CH3OH=== H3COCH3+ H2O 反應(yīng)條件為 、 230400℃。從甲醇提濃塔塔釜排出含醇廢水。反應(yīng)產(chǎn)物加熱汽化送出反應(yīng)器，經(jīng)冷卻，反應(yīng)產(chǎn)物部分冷凝。 2）由于反應(yīng)溫度低，甲醇在反應(yīng)器中的反應(yīng)速度慢，甲醇在反應(yīng)器中需有很長(zhǎng)的停留時(shí)間，反應(yīng)器容積很大。 6）裝置占地大。設(shè)定反應(yīng)器的入口溫度為 250 ℃ , 出口溫度為 300 ℃。因?yàn)榧状挤磻?yīng)生成的二甲醚所用的催化劑在 250℃ ~300℃左右時(shí)活性最大，所以 原料進(jìn)入反應(yīng)器時(shí)最好被加熱到250℃。氣相為二甲醚氣體，液相為甲醇水溶液。 分離系統(tǒng) 本系統(tǒng)包括了二甲醚精餾塔 T201，冷凝器。 本章 是物料平衡的計(jì)算，正確的物料衡算結(jié)果為正確的設(shè)備熱量衡算和設(shè)備工藝設(shè)計(jì)提供可靠的保證，在整個(gè)設(shè)備設(shè)計(jì)過(guò)程中具有重要的意義。 能量衡算任務(wù) （ 1）確定流程中機(jī)械所需的功率，為設(shè)備設(shè)計(jì)和選型提供依據(jù)。本次設(shè)計(jì)主要借助于 ASPEN 模擬得到的數(shù)據(jù)為基本數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)備選型，有得直接從 ASPEN 模擬軟件得到數(shù)據(jù)。 C，等溫床反應(yīng)器 80~100 目的 yA1203 催化劑，空速為 21~25h1，本項(xiàng)目取空速 為 24 h1。 2）反應(yīng)器厚度計(jì)算 設(shè)計(jì)溫度 310℃的許用應(yīng)力 =159MPa 設(shè)計(jì)壓力 Pc=25bar。 ? TTENN? ??lN ??RN 171936 ????? lS NNN 全塔需要 36 塊塔板（不包括再沸器），從第 19 塊開始進(jìn)料。校核之后會(huì)得到塔的直徑、板間距、和開孔率等參數(shù)，并且可以得到一個(gè)塔板負(fù)荷性能圖。 根據(jù)以上原則， T201 塔進(jìn)行人孔選擇如下：由于 T201 塔徑為 800mm，故只需設(shè)人孔。 裙座的設(shè)計(jì) 塔設(shè)備的裙座分為圓筒形和圓錐形兩種。 （ 2）回流管管徑 dR 本塔回流方式為泵回流，選擇回流流速： uR=，則根據(jù)公式（ 54）進(jìn)行計(jì)算如下所示： 4 SRRLd u?? （ 54） LS—— 塔頂回流體積流量， m3/s （ 3）進(jìn)料管管徑 dF 本塔為高壓操作， 采用泵輸送料液， 選取料液速度： uv 2m/s,則根據(jù)公式（ 55）進(jìn)行計(jì)算如下所示： 4 FFVVd ue?? （ 55） VF—— 為進(jìn)料中的氣相流量， m3/h e—— 汽化分率 （ 4）塔底出料管徑 dw 取塔底出料速度 uw=1m/s,則根據(jù)公式（ 56）進(jìn)行 計(jì)算如下所示： 4WwwLd u?? （ 56） LW—— 塔底液相出料體積流速， m3/h (5) 塔底至再沸器的接管管徑 dL 一次通過(guò)式再沸器，接管內(nèi)速度取 uL=, 則根據(jù)公式（ 57）進(jìn)行計(jì)算如下所示： 32 4 LLLLd u?? （ 57） LL—— 塔底再沸器液體循環(huán)體積流速， m3/s， (6)再沸器返塔連接管管徑 db 對(duì)于熱虹吸式重沸器，選取經(jīng)驗(yàn)氣速 ub=30m/s, 則根據(jù)公式（ 58）進(jìn)行計(jì)算如下所示： 4 bbbVd ue?? （ 58） bV—— 塔底再沸器液體循環(huán)體積流速， m3/s 吊柱的設(shè)計(jì) 安裝在室外，無(wú)框架的塔設(shè)備，為了安裝及拆卸內(nèi)件，更換或補(bǔ)充填料，往往在塔頂設(shè)置吊柱。 接管的設(shè)計(jì) （ 1）塔頂蒸汽出口管的直徑 dv 本塔為高壓操作，查《化工原理課程設(shè)計(jì)》 P104表 35,選擇導(dǎo)管中蒸汽流速： uv=17m/s,Vs=： 31 4SvvVd u?? （ 53） Vs—— 塔頂蒸汽體積流量， m3/h 算得內(nèi)徑為 ，根據(jù) 《化工原理課程設(shè)計(jì)》 p104表 38，選擇此管為公稱直徑 65mm，外徑 73mm，厚度 6mm的接管。因此選定： HF= （ 3）塔底空間高度 HB 由塔底第一塊塔板到塔底封頭接線的距離稱為塔底空間。 （ 3） 塔頂、塔底進(jìn)料處必須設(shè)人孔。 （ 4） 塔的總高（有人孔的地方，板間距 800mm） 實(shí)際塔板數(shù)為 36 塊， 19 塊板進(jìn)料。 精餾塔設(shè)計(jì) 在石油化工中，塔設(shè)備是一種重要的分離設(shè)備，本裝置在產(chǎn)品分離過(guò)程中，主要用到了二甲醚精餾塔和甲醇回收塔，二甲醚精餾塔生產(chǎn)出滿足要求的產(chǎn)品，二甲 醚的摩爾分?jǐn)?shù) 99%，甲醇回收塔回收了 99%以上的未反應(yīng)的甲醇，大大的提高了原料的利用率。 （ 2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1）反應(yīng)器材料選擇 由于反應(yīng)體系無(wú)強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)，但反應(yīng)是高壓下進(jìn)行，所以反應(yīng)器筒體材料無(wú)需強(qiáng)抗腐蝕能力，但是要求抗氧化能力強(qiáng)，抗張強(qiáng)度高。 通過(guò) Aspen 模擬得到工藝條件下物流狀況： 進(jìn)反應(yīng)器體積流量： qv= 。換熱網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化使能量能得到最大的利用，節(jié)省資金，同時(shí)也保護(hù)了環(huán)境。 19 參考文獻(xiàn) [1]陳聲宗 .化工設(shè)計(jì) .北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020. [2]米鎮(zhèn)濤 .化學(xué)工藝學(xué) .北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020. [3]李陽(yáng)初，劉雪暖 .石油化學(xué)工程原理（下冊(cè)） .北京：中國(guó)石化出版社， 2020. [4]周軍，張秋利 .化工 .化學(xué)工業(yè)出版社 .2020. 20 第 4 章 熱量衡算 能量衡算 基本原理 系統(tǒng)的能量衡算能量守恒為理論 基礎(chǔ)，研究某一系統(tǒng)內(nèi)各類型的能量的變化，即： 輸入系統(tǒng)的能量 =輸出系統(tǒng)的能量 +系統(tǒng)積累的能量 對(duì)于連續(xù)系統(tǒng)，有： Q+W=ΣHOUT－ ΣHIN （ 41） 注： Q— 設(shè)備的熱負(fù)荷； W— 輸入系統(tǒng)的機(jī)械能； ΣHOUT— 離開設(shè)備的各物料焓之和； ΣHIN— 進(jìn)入設(shè)備的各物料焓之和。廢水