【文章內(nèi)容簡介】 設(shè)備位號名稱數(shù)量型號規(guī)格流量（m3/h）揚(yáng)程（m）軸功率(kW)效率(kW)轉(zhuǎn)速(r/min)1P1001A/BDMO進(jìn)料泵2ISG65160(I)3276029002P1002A/B粗產(chǎn)精餾進(jìn)料泵2IS150125315B256014503P1003A/B精餾回流泵224SA10J19730 壓縮機(jī) 概述 設(shè)計(jì)依據(jù)本車間設(shè)計(jì)依據(jù)如下《》《》《》由本設(shè)計(jì)工藝要求選擇，確定了氫氣進(jìn)出口流量、溫度、壓力。通過計(jì)算得總壓力比，確定氫氣壓縮機(jī)的級數(shù)。氫氣壓縮機(jī)進(jìn)出口物料性質(zhì)由Aspen Plus 化工模擬軟件對物料進(jìn)行模擬，結(jié)果見下表410。表410 壓縮機(jī)技術(shù)指標(biāo)一覽表項(xiàng)目氫氣入口流量Vs（m3/s）排出流量Vd（m3/s）入口壓力Ps（MPa）入口溫度Ts(oC)25出口壓力Pd(MPa)出口溫度Td( oC)60氫氣壓縮機(jī)的實(shí)際排氣量為氫氣壓縮機(jī)的總壓縮比為，根據(jù)排氣壓力，排氣流量以及介質(zhì)的性質(zhì)，本車間設(shè)計(jì)選用離心式三級氫氣壓縮機(jī)機(jī)組。型號為BCL603。表411 壓縮機(jī)一覽表序號設(shè)備位號設(shè)備名稱類型型號1C1001氫氣壓縮機(jī)離心壓縮機(jī)BCL603其中氫氣壓縮機(jī)的各項(xiàng)規(guī)格參數(shù)為：氫氣的出口排氣量為、額定氫氣排氣壓力、壓縮機(jī)電機(jī)軸功率、電機(jī)功率、壓縮機(jī)排氣管、氫氣壓縮機(jī)工藝尺寸、出水管、放空管。 反應(yīng)器 概述反應(yīng)器是化工工業(yè)生產(chǎn)過程中的核心設(shè)備，在反應(yīng)器中不僅有著化學(xué)催化反應(yīng)過程，與此同時還伴隨著許多物理變化過程。這些物理變化過程與化學(xué)反應(yīng)過程相互滲透、影響，一定會影響反應(yīng)器中反應(yīng)過程的特性和催化反應(yīng)的結(jié)果，使得在反應(yīng)器中的化學(xué)反應(yīng)過程變得復(fù)雜。 DMO加氫反應(yīng)器設(shè)計(jì)DMO催化加氫反應(yīng)反應(yīng)器為固定床列管式反應(yīng)器，反應(yīng)為氣液相反應(yīng)。反應(yīng)在HEG1型催化劑上進(jìn)行，主要反應(yīng)有DMO催化加氫。 反應(yīng)機(jī)理DMO催化加氫制乙二醇(EG)是一個聯(lián)串反應(yīng)，第一步是DMO與新鮮氫氣催化反應(yīng)生成中間產(chǎn)物乙醇酸甲酯(MG)，第二步是乙醇酸甲酯再次催化加氫生成乙二醇，乙二醇過度催化加氫會生成副產(chǎn)物乙醇。其反應(yīng)方程式如下總反應(yīng)方程式如下乙二醇過度催化加氫反應(yīng)方程式如下 催化劑的選擇研究結(jié)果表明HEG1型催化劑的活性好，工業(yè)粒度210℃與205℃時，原料DMO轉(zhuǎn)化率分別為99%＞98%，產(chǎn)物EG選擇性分別為95%＞93%，此時HEG1型催化劑達(dá)到最佳活化性能，EG的收率最高，副反應(yīng)產(chǎn)率最低。同時HEG1型催化劑由國內(nèi)自主研發(fā)，超過了時國內(nèi)外文獻(xiàn)報道的CuSi系、CuCr系的草酸二甲酯加氫催化劑活性數(shù)據(jù)水平。 反應(yīng)條件的選擇 （1）反應(yīng)溫度的影響 反應(yīng)溫度對DMO催化加氫的影響如下圖7所示。由圖7中能看出，氫酯比為80，原料DMO的液空速一定時，在催化反應(yīng)溫度190～210℃內(nèi)，原料中DMO的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物乙二醇的選擇性隨著反應(yīng)溫度的增加有明顯升高，當(dāng)DMO轉(zhuǎn)化率在210℃%；由圖可知，升高催化反應(yīng)溫度對DMO催化加氫反應(yīng)有利，但是當(dāng)催化溫度達(dá)到210℃以上時，生成物中開始出現(xiàn)少量的乙醇，說明催化副反應(yīng)開始發(fā)生。所以DMO催化加氫反應(yīng)溫度要控制在205～210℃內(nèi)，本車間設(shè)計(jì)DMO催化反應(yīng)溫度為210℃。圖7 溫度對DMO催化加氫反應(yīng)的影響（2） 反應(yīng)壓力 本設(shè)計(jì)乙二醇合成車間實(shí)際生產(chǎn)操作中，DMO催化加氫溫度與壓力是同時考慮的，但為了保持設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的恒定，在升高加氫反應(yīng)溫度時，必須同時增加加氫反應(yīng)壓。催化反應(yīng)溫度與反應(yīng)壓力在加氫反應(yīng)中直接影響了產(chǎn)物中乙二醇的選擇性、濃度、原料中草酸二甲酯的轉(zhuǎn)化率。催化反應(yīng)壓力對DMO催化加氫反應(yīng)的影響如下圖8所示。由圖8能看出，當(dāng)催化反應(yīng)溫度為210℃，氫酯比為80，DMO的液空速一定時，～，隨著催化反應(yīng)壓力的逐步升高，原料液中DMO的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物乙二醇的選擇性都略有增加；，原料中DMO的轉(zhuǎn)化率與產(chǎn)物乙二醇的選擇性已保持不變。圖8 壓力對DMO催化加氫反應(yīng)的影響（3）氫酯比影響氫酯比是指原料中新鮮氫氣與原料中DMO的摩爾比，氫酯比對DMO催化加氫反應(yīng)的影響如下圖9所示。由圖9可以看出，當(dāng)加氫反應(yīng)溫度為210℃，原料液DMO的液空速一定時；催化反應(yīng)氫酯比為40～80時，原料液中DMO的轉(zhuǎn)化率隨著氫酯比的增加而升高，當(dāng)催化反應(yīng)氫酯比高于80以后，催化反應(yīng)中DMO的轉(zhuǎn)化率隨著氫酯比的升高已保持不變；產(chǎn)物中乙二醇的選擇性隨著氫酯比的增加略有升高，但是當(dāng)催化反應(yīng)氫酯比高于100以后，乙二醇的選擇性保持不變，此時反應(yīng)中過量的氫氣會加劇DMO催化加氫的副反應(yīng)。所以本工藝設(shè)計(jì)氫酯比選擇為80。圖9 氫酯比對DMO催化加氫反應(yīng)的影響本工藝設(shè)計(jì)以HEG1草酸二甲酯加氫催化劑。采用列管式固定床反應(yīng)器，DMO催化加氫反應(yīng)的操作條件是：催化反應(yīng)溫度210℃，氫烴比80~100。本設(shè)計(jì)車間DMO催化加氫反應(yīng)器采用固定床反應(yīng)器，催化劑采用國產(chǎn)HEG1型催化劑。在DMO催化加氫反應(yīng)器溫度為210℃，氫酯比為80時，依據(jù)文獻(xiàn)[16]查的，當(dāng)DMO加氫反應(yīng)時間為1s的時候，原料草酸二甲酯的轉(zhuǎn)化率將達(dá)到100%，%。此后，若再延長DMO催化反應(yīng)時間，催化反應(yīng)基本保持平衡狀態(tài)，因此可取加氫反應(yīng)停留時間為1s，由下面公式可以求出反應(yīng)器的體積。該體積為HEG1型催化劑體積，由此來求得反應(yīng)器體積為 V床=()= (1)、HEG1型催化劑床層直徑u為空床操作氣速，；床層直徑 圓整后，(2)、HEG1型催化劑床層高度催化劑平均粒徑取4mm，；床層高度 V床——反應(yīng)器催化劑床層體積 m3L——催化劑床層高度，管長取 (3)、反應(yīng)器裝填HEG1型催化劑的量反應(yīng)器床層裝有Φ3~6mm 中空類球形HEG1型催化劑，堆密度ρ為500 kg/m3，催化劑導(dǎo)熱系數(shù)λ為，催化劑的適宜使用溫度為 193~250 ℃?？讖綖?mm，則反應(yīng)器所需催化劑的總質(zhì)量為——HEG1型催化劑的堆積密度(4)、反應(yīng)器管數(shù)DNO加氫反應(yīng)器管道有φ25，故管內(nèi)徑dt為20mm，；，管心距40mm。因此故DMO加氫反應(yīng)器管數(shù)為5017根，呈正三角形排列。(5)、反應(yīng)器殼體內(nèi)徑DMO加氫反應(yīng)器總反應(yīng)管數(shù)為5017根，加氫反應(yīng)器采用了錯列正三角形排列。焊接法連接，則反應(yīng)器管心距為圖10 反應(yīng)管排列方式橫過管束中心線的管數(shù)為反應(yīng)器殼體的內(nèi)徑為 本反應(yīng)器設(shè)計(jì)取則反應(yīng)器殼體內(nèi)徑為所以DMO加氫反應(yīng)器殼體內(nèi)徑為D=。(6)、折流板的設(shè)計(jì) 所以取即折流板間的距離為 折流板的數(shù)目為折流板數(shù)目為9塊，，。 DMO催化加氫反應(yīng)器內(nèi)裝填HEG1型催化劑，加氫反應(yīng)器底部設(shè)計(jì)有支撐板，可以支撐HEG1型催化劑的重量。為防止HEG1催化劑從管束中掉落，支撐板上可以鋪上一層耐高溫石棉球。由于DMO催化加氫反應(yīng)器為列管式反應(yīng)器，HEG1型催化劑失效后不能完全還原，所以設(shè)計(jì)加氫車間時設(shè)計(jì)有一臺備用加氫反應(yīng)器。在DMO加氫車間實(shí)際生產(chǎn)過程中只有一臺反應(yīng)器用于合成乙二醇，備用反應(yīng)器主要用于HEG1型催化劑失活后的接替操作。HEG1催化劑失活主要是長期使用后中毒，所以催化劑的再生需要脫硫脫碳處理，使催化劑再生。把HEG1催化劑從只做口下方取出，經(jīng)過再生處理后重新裝填使用。根據(jù)DMO加氫反應(yīng)器工藝參數(shù)以及相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，分別對反應(yīng)器的殼體、上下封頭等主要部件進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)及利用SW62011校核軟件進(jìn)行強(qiáng)度校核。其DMO加氫應(yīng)器校核結(jié)果如下表412。表412 SW62011DMO加氫反應(yīng)器校核計(jì)算176。 C dn[ s ][ s ] t s C1 C2 f dn3325Q245RQ345R [ s] t124170 C1 C222 f11mm 176。 C [s] [s]t ss C1 fd = =de =dn C1 C2= dn = PT = = [s]T[s]T163。 ss = sT = = sT163。 [s]T[Pw]= = st = = [s]tf[s]tf ≥st176。 C [s]t [s]焊接接頭系數(shù) fPT = = [s]t[s]T163。 ss = sT = = sT163。 [s]TK = = dh = = deh =dnh C1 C2= dmin = dnh = [Pw]= = 計(jì)算單位176。 C [s]t [s]焊接接頭系數(shù) fPT = = [s]t[s]T163。 ss = sT = = sT163。 [s]TK = = dh = =deh =dnh C1 C2= dmin = dnh = [Pw]= = ℃1δn C1 [σ]t 鍛件 C1t C1r [σ]t [σ]t δ δt frr fr d B h1 接 h2 A A1 A2 A3 mm2 ，小于A，需另加補(bǔ)強(qiáng)。 A4mm2℃δn C1[σ]t 鍛件 C1t C1r [σ]t [σ]t δ δt frr fr d B 1 h1 接 h2 A A1 8 A2 A3 mm2 ，大于A，不需另加補(bǔ)強(qiáng)。 A4mm2 本車間設(shè)計(jì)的DMO催化加氫反應(yīng)器裝備圖如下圖10所示。圖11 DMO加氫反應(yīng)器裝配圖 儲罐 概述在車間儲罐作用主要用于存儲DMO原料、新鮮氫氣、DMO催化加氫過程的中間產(chǎn)物以及EG成品等。儲罐是化工廠生產(chǎn)過程中最為常見的裝置設(shè)備。儲罐根據(jù)儲存物料介質(zhì)的溫度以及壓力分為低溫常壓儲罐、常溫壓力儲罐和低溫壓力儲罐。 分類 加氫粗產(chǎn)品儲罐儲罐操作條件如下表413表413 V1004進(jìn)料罐操作的條件60 選型結(jié)果表414 儲罐一覽表序號設(shè)備位號設(shè)備名稱數(shù)量型號規(guī)格流量（m3/h）設(shè)計(jì)壓力(MPa)設(shè)計(jì)溫度(℃)支座標(biāo)記1V1001DMO儲罐1D=2800,L=800090JB/T472592，耳座A82V1002加氫產(chǎn)物閃蒸罐1D=2300,L=60002125JB/T472592，耳座A83V1004加氫粗產(chǎn)品儲罐1D=2000,L=620060JB/T471292，鞍座BV1100F；間距14124V1005塔頂回流罐1D=1300,L=380080JB/T471292，鞍座BV1100F；間距14125 自動控制及儀表 設(shè)計(jì)依據(jù)DMO催化加氫車間