【正文】 全貯存、運輸和使用的目的。乙炔在被工業(yè)生產(chǎn)大量應用時，它的來源主要依靠使用電石的發(fā)生裝置來供給。干法乙炔發(fā)生是對濕法乙炔發(fā)生的改進。在 20 世紀 60 年代前，乙炔是有機合成的最重要原 料，現(xiàn)仍為重要原料之一。在當今迅猛發(fā)展的國民經(jīng)濟中占有及其重要的地位，是國家大力發(fā)展和推廣的一項新工藝。 電石 ………………………………………………………………… 錯誤 !未定 義 書 簽 。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。 Abstract …………………………………………………………………………錯誤 ! 未 定 義 書 簽 。設計的內(nèi)容包括主要反應和后續(xù)處理生產(chǎn)工藝流程及設備的設計和選型，主要設備包括乙炔發(fā)生器、換熱器、凈化塔、以及計量罐、各工序貯罐、接收罐、壓縮機等附加設備。通過取代反應和加成反應，可生成一系列極有價值的產(chǎn)品。 新興乙炔化工生產(chǎn)方法與舊法的比較 新興的乙炔生產(chǎn)方法主要是天然氣部分氧化法和煤的等離子體法。 溶解乙炔的概念與由來 溶解乙炔是將碳化鈣與水作用制得粗乙炔氣，經(jīng)凈化、壓縮，干燥、再充裝 4 至填有多 孔填料 [4]并含溶劑 (一般采用丙酮 )的鋼瓶內(nèi)，使乙炔氣體溶解于丙酮液體中，當使用時將乙炔氣體再從丙酮釋放出來。電石渣又難以集中利用，于是人們開始研究用其它方法來貯存、運輸和使用乙炔氣。 我國溶解乙炔的發(fā)展 溶解乙炔在我國也已經(jīng)有了 九十 多年的歷史，早在 1920 年法商在上海蘆家灣徐家匯路開設氧氣廠，引進 了法國溶解乙炔的技術和設備及乙炔瓶。工業(yè)電石的主要成份是碳化鈣，其余為游離氧化鈣，碳以及硅、鎂、鐵、鋁的化合物及少量的磷化物、硫化物。 丙酮 丙酮的化學性質 丙酮是脂肪族酮類有代表性的化合物，具有酮類典型反應，丙酮對氧化劑比較穩(wěn)定。微溶于水，易溶于 乙醇 、苯、 丙酮 等 有機 溶劑。 乙炔的化學性質： 化學性質很活潑，能起加成、 氧化 、聚合及 金屬 取代等反應。 在發(fā)生器中，電石與水反應，主要生成乙炔氣和氫氧化鈣，并放出大量的熱，因此要不斷往發(fā)生器中加水或廢次氯酸鈉液，維持恒溫。干燥系統(tǒng)一般有兩臺以上的干燥器，一臺吸附，一臺再生，輪換使用。 （ 5）消耗電石的計算： CaC2 + 2H2O Ca(OH)2 + C2H2 ?每小時消耗電石： ?每日消耗電石： ?每年消耗電石： （ 6）丙酮充裝量：按《溶解乙炔氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程》 [7]的規(guī)定，丙酮充裝量按下式計算： W=＆ V 式中 W丙酮充裝量， kg； ＆ 填料孔隙率， %； V鋼瓶實際容積， L； 由《溶解乙炔氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程》 [7]可知 ＆ =91% V= 由此可得 W= kg （ 7）丙酮補加量 丙酮補加量 =（乙炔瓶始重） +（剩余乙炔量） （實重） 10 ?剩余乙炔量的確定 在充裝乙炔前，要先測定瓶內(nèi)剩余的乙炔壓力，以便確定剩余乙炔量有多少，計算公式如下： Gs=＆ ɑVPa(PS+1)103 式中： Gs乙炔在瓶中剩余的乙炔量 kg ＆ 填料孔隙率 % V鋼瓶實際容積 L ɑ乙炔在丙酮中溶解度 Pa乙炔密度 kg/m3 PS乙炔瓶中余壓 MPa 其中， ＆ =91% V= ɑ=237g/L Pa=P0 10 t? P0=此可計算出乙炔在瓶中的剩余量，以及丙酮補加量。由于它采用的是全密封加料，所以在加料過程中沒有任何電石粉塵產(chǎn)生，操作環(huán)境相當好。浮頭式換熱器由于管束的膨脹不受殼體的約束，因此不會因管束之間的差脹而產(chǎn)生溫差熱應力，另外浮頭式換熱器的優(yōu)點還在于拆卸方便，易清洗。由已知設計條件知冷卻水走 管程 ，乙炔走殼程 ，故可取較小的管徑。 殼體內(nèi)徑 采用二管程結構，取管板利用率 ?? ，則殼體內(nèi)徑： 4 8 6 ?? ?TNSD mm 圓整取 D=1000mm 折流板的選擇 常用的折流板和支撐板有弓形和圓盤兩種。 所以 18 ? ? ? ?2 2 20 0 23 1 .7 3 2 3 .1 44 4 0 .0 2 5 0 .0 1 9 3 .1 4 0 .0 1 9 0 .0 1 7 32 4 2 4ed t d md? ??? ??? ? ? ? ? ? ? ? ??? ?????? 322 30 . 0 1 7 3 1 0 . 9 3 1 . 2 6 1R e 0 . 2 9 8 1 00 . 8 1 0edu ?? ???? ? ? ??22 0. 1413 222P r 17wuNu u?? ?? ????? 33222 1 . 2 2 2 1 0 0 . 8 1 0P r 1 . 8 3 40 . 5 3 3pc ???? ? ?? ? ? 乙炔被冷卻，取 wu u ???????= （ 3）總傳熱熱阻 2 2 2212 1 1 11= b1++ddmK d d dRRd d d? ? ???計 式中 0 0 .0 1 9 0 .0 1 5 0 .0 1 722im ddd m m? ?? ? ? 計算得 0= 3 4 2 .3 4 W /(m . C )K 計 （ 4）傳熱面積 23 mtK QA M ?? ???? 計計 %%100 ????? 計 計A AA 即傳熱面積有 %的裕量 。 根據(jù)設計要求采用 19 2??的無縫鋼管 ， 管子總數(shù)為 630 根。 實驗壓力值 ? ?? ? ??tT pp ??MPa 壓力試驗下允許通過的應力水平 ??t? ? ? ? ? 2 9 ?? st ?? MPa 實驗壓力下圓筒的應力 T? ? ? ? ? 0 ??? ????? ?? ?? e eirT DPMPa 校核 ? ?tT??? 所以 符合要求 。 已知條件：計算壓力 ?p MPa，內(nèi)徑 1000 毫米，板材 Q345R. 設計溫度許用應力 163MPa 焊接接頭系數(shù) 標準 橢圓形封頭的形狀系數(shù)公式： K 2ii1K = 2 = 1 . 062Dh??????? ?????? 求封頭的曲面高度 hi 25041 ??ii DHmm 則封頭的計算厚度 ? ? ????? ????? ct ic pDKp???mm 封 頭的有效厚度 ??????? CCne ?? mm 允許最大工作壓力 23 ? ? ? ? ???? ?????? eitew KDp ????MPa 比較可知 :合格 浮頭設計計算 根據(jù) GB1511999《管殼式換熱器》 [12]選用鉤圈式浮頭，浮頭端蓋選用球冠形封頭，根據(jù)換熱器筒體內(nèi)徑 1000?iD mm 查 GB1511999《管殼式換熱器》表 46[8]可得封頭球面內(nèi)半徑 800?iR mm 浮頭簡圖如下。結構如 GB1511999 圖 18 a[12]型管板所示。 管板布管區(qū)內(nèi)開孔后的面積為： 221 2 8 2 1 74 ???? dnAA t ? 一根換熱管管壁金屬橫截面積為： ? ? 6??? tt da ??? 式中 t?? 換熱管壁厚， mm。 圖 7 鞍式支座圖 28 在本換熱器設計過程中，令 mm3000?BL 且令 mm15001 ?? cc LL 查 JB/ 標準 [13]，在 D N 1 5 0 0 m m ~ 2 0 0 0 mm、 120o 包角重型帶墊板或不帶墊板鞍式支座結構： 臥式設備一般采用兩個鞍座。在此次設計中我們對注滿水時的靜重情況進行校核計算。壓力容器的法蘭分類種類很多。因為本設計管內(nèi)水流速為sm1?u ，所以不需要設計防沖擋板。 （ 2） 根據(jù)地形、主導風向等條件進行設備布置，有效的利用車間建筑面積（包括空間）和土地（盡量采用露天布置及建筑物能合并者盡量合并）。 車間設備平面布置的原則 車間平面布置首先必須適合全廠總平面布置的要求，應盡可能使個車間的平面布置在總體上達到協(xié)調(diào)、整齊、緊湊、美觀，相互融合，渾成一 體。多層廠房占地少但造價高，而單層廠房占地多但造價低。有時因受建設場地的限制或者為了節(jié)約用地，也有設計成多層的。便于排除雨水，不受洪水，海潮的影響或大型水壩潰壩的威脅。 廠址選擇的基本原則 [15]：廠址選擇必須遵守國家法律法規(guī)，貫徹執(zhí)行國家方針、政策，堅持基本建設程序，符合國家長遠規(guī)劃及行政布局、國土開發(fā)整治規(guī)劃、城鎮(zhèn)發(fā)展規(guī)劃。 車間設備布置 車間設備平面布置 車間平面布置按其外形一般分為長方形、 L 形、 T 形和 Ⅱ 形等。即要全面妥善的解決防火、防爆、防毒、防腐、衛(wèi)生等方面的問題，符合國家的各項有關規(guī)定。 （ 6） 留有發(fā)展的余地 （ 7） 所采取的勞動保護、防火要求、防腐蝕措施要符合有關標準、規(guī)范的 35 要求。 勞動定員的原則 三項原則： “能省則省 ”，及精簡機構，保持高效運行；注重人才的吸納； 注重工人的生活品質。本設計采用對焊法蘭。其作用是使不同的受壓元件組合在一起，同時保證連接部位不產(chǎn)生泄露。如圖所示： δ 4Ⅰ型Ⅱ型 圖 8 鞍式支座 JB/,鞍座 BI 600S 材料 Q345R 置于對稱分布的鞍座上臥式容器所受的外力包括載荷和支座反力。開孔以后，除削弱器壁的強度外，在殼體和接管的連接處，因結構的連續(xù)性被破壞，會產(chǎn)生很高的局部應力，給容器的安全操作帶來隱患，因此壓力容器設計必須充分考慮開孔的補強問題。n? 沿隔板槽一側的排管根數(shù)。由于管板受力情況復雜，影響管板強度因素很多，有管內(nèi)、外壓力，溫度產(chǎn)生的力，法蘭力矩和換熱管的支撐力等影響，因此正確地進 行管板分析是比較復雜的。 圖 3 橢圓封頭簡圖 橢圓形封頭是由半個橢球面和短圓 筒組成。 前端管箱筒體計算 （ 1）由給定條件知、管程的設計壓力 ?p MPa；焊接接頭系數(shù) ?? ；設計溫度 065tC? ；腐蝕裕量 2= 。殼體? ? 1 0322 322 0 . 5 3 31 7 P r 1 7 1 4 . 4 0 . 9 5 1 2 0 0 W /( m . C )0 . 0 1 7 3we u ud? ? ???? ? ? ? ? ????? 19 分程采用縱向隔板。常用的折流板形式有弓形和圓盤 圓環(huán)形兩種，在這里選用弓形折流板。各種排列方式都有其各自的特點： ① 正三角形排列：排列緊湊，管外流體湍流程度高； ② 正方形排列：易清洗，但給熱效果較差； ③ 正方形錯列：可以提高給熱系數(shù)。 s 乙炔 普 朗特數(shù)： Pr1= 核算換熱器傳熱面積 有效平均溫差計算 14 由于逆流的傳熱效果比并流好，故在此選用逆流操作 逆流平均溫差 n( ) lnNtttCtt? ? ? ?? ? ? ? ???大 小大 小 參數(shù) R: 11221 1 6 . 7 4 0 7 6 . 7 9 . 0 2 43 8 . 5 3 0 8 . 5ttR tt? ??? ?? ? ? ??? ??? 參數(shù) P： 22123 8 . 5 3 0 8 . 5 0 . 0 9 81 1 6 . 7 3 0 8 6 . 7ttP tt?? ?? ?? ? ? ????? 查 GB151 圖 F2（ b） [12],可得溫差校正系 數(shù)： =? ，則有效平均溫差0 . 9 5 3 0 . 1 2 3 2 8 . 6 1 7mNt t C?? ? ? ? ? ? ? ?在此溫度下水的密度為： 3kg= m?水水的比熱容： Cp2=℃ 由于溫差校正系數(shù) ，同時殼程流體流量亦較大，故取單殼程較合適。表 3為各種型號溶解乙炔設備 的技術參數(shù)表。由此所產(chǎn)生的畢業(yè)設計的不規(guī)范希望指導老師理解和諒解。 (1) 標 m3： ， 20℃ 空氣一標準立方米 =。 由冷卻塔來的乙炔氣，經(jīng)乙炔壓縮機加壓后，依次進入清凈 1 塔，清凈 2 塔[6]，在清凈塔內(nèi)用次氯酸鈉溶液洗滌。經(jīng)一斗、二斗和電磁震蕩加料器進入乙炔發(fā)生器。 乙炔的化學性質和物理性質 乙炔的物理性質： 純乙炔為無色無味味的易燃、有毒氣體。