【正文】 2122596 168 44 /178 35 ( 5 )4G k g m h???? ? ?? 50 .0 0 5 1 4 0 0 3 1 1 1 9 .6 71 .7 3 7 1 0 3 6 0 0pedGR ???? ? ??? 床層對壁總給熱系數(shù)： 北京化工大大學(xué)北方學(xué)院 （論文） 27 3 0 . 7 25 5 . 2 1 1 0 0 . 0 0 53 . 5 1 3 4 6 . 8 3 e x p ( 4 . 6 ) 4 7 5 . 2 1 /0 . 0 2 5 0 . 0 2 5t k J m h???? ? ? ? ? ? ? ?℃ 總傳熱系數(shù)：20111 tttmK dddd? ?? ? ? ??? ? ? 垢壁鋼 垢 查得碳鋼管的導(dǎo)熱系數(shù)為 λ=(mh℃ ) 251 412 .43 /1 1 5 25 5 10315 .12 271 7 167 .5 75K k J m h?? ? ? ??? ? ? ? ?? ℃ 整個(gè)反應(yīng)器床層可近似視為等溫，為 325℃，則 傳熱推動(dòng)力為： ( 3 2 5 2 7 5 ) ( 3 2 5 2 8 0 ) 4 7 . 52mt ? ? ?? ? ? ℃ 需要傳熱面積： 7 25 . 7 4 8 1 0 2 9 3 4 . 0 94 1 2 . 4 3 4 7 . 5c mQA A mKt ?? ? ? ???需 需 實(shí)際傳熱面積為 23. 1 4 0. 0 25 4. 8 27 38 9 10 32 0. 17tA d Ln A m?? ? ? ? ? ? ?實(shí) 實(shí) AA需實(shí) ＞ ，故能滿足傳熱要求。 反應(yīng)床層壓力降的計(jì)算 修正雷諾數(shù)： 11( ) 1 3 4 6 . 8 1 ( ) 2 5 9 0 . 2 0 1 0 0 01 1 0 . 4 8peM dGR ??? ? ? ??? ＞ 固定床壓降計(jì)算公式為 223 2 3(1 ) 11 5 0 1 . 7 5 fs c s cuPuL d g d g?? ? ???? ? ??? 當(dāng) 1000eMR ＞ 時(shí)，為充分湍流，計(jì)算壓降時(shí)可以略去第一項(xiàng)，因此 2 233111 . 7 5 ( ) 1 . 7 5 ( )fs c s fu GP L Ld g d? ??? ? ???? ? ? ? 23( 1 6 8 4 4 / 3 6 0 0 ) 1 0 . 4 81 . 7 5 ( ) 4 . 8 8 9 9 9 6 8 9 . 9 9 60 . 0 0 5 1 . 3 2 8 0 . 4 8P P a k P a?? ? ? ? ? ? ?? 第二氧化反應(yīng)器的計(jì)算方法與第一氧化反應(yīng)器的計(jì)算方法相同。 第一、第二氧化反應(yīng)器的各數(shù)值如表 所示： 北京化工大大學(xué)北方學(xué)院 （論文） 28 表 第一、第二氧化反應(yīng)器換熱面積核算及床層壓力降值 項(xiàng)目 第一氧化反應(yīng)器 第二氧化反應(yīng)器 床層對壁總給熱系數(shù) 2 1 1/t kJ m h? ? ? ?? ? ?℃ 總傳熱系數(shù) 2 1 1/K kJ m h? ? ?? ? ?℃ 需要傳熱面積 2/Am需 實(shí)際傳熱面積 2/Am實(shí) 床層壓力降 /P kPa? 反應(yīng)器零部件選用與設(shè)計(jì) （ 1）容器法蘭：選用 JB470292 乙型平焊法蘭，公稱壓力 ，公稱直徑 DN3200；法蘭材料選用 20（鍛） ，質(zhì)量為 kg；螺栓材料選用 40Cr；螺母材料選用 35，凹凸密封面，配 60 個(gè) M24 螺栓。 （ 2）人孔：選用 JB58079 回孔蓋人孔，公稱壓力 Pg10，公稱直徑 Dg500，采用一類材料， A 型密封面，人孔標(biāo)記為 AIPg10Dg500JB58079。 （ 3）視鏡：選用 4 個(gè) HGJ50186Pg10Dg100 碳鋼視鏡，設(shè)在反應(yīng)器蓋上，用于觀察反 應(yīng) 器內(nèi)物料變化情況。 （ 4）儀表測量口：測溫口一般設(shè)在反應(yīng)器底部，溫度計(jì)要插入反應(yīng)液中，為保護(hù)溫度計(jì)，可將溫度計(jì)放入金屬套管中；測壓口設(shè)在反應(yīng)器釜蓋上，安裝螺紋 為 M272。 （ 5）安全裝置口：由于反應(yīng)器一般為密閉式操作，反應(yīng)器過程有時(shí)帶正壓或負(fù)壓，有時(shí)有氣體產(chǎn)生，為了安全操作，需要在釜蓋上設(shè)置安全閥口或放空口。 （ 6）開孔補(bǔ)強(qiáng)：在人孔、加料和出料管口以及蒸汽進(jìn)出口設(shè)置補(bǔ)強(qiáng)圈，補(bǔ)強(qiáng)圈按 JB120773 選用，即人孔處補(bǔ)強(qiáng)圈 Dg50012，加料和出料口 Dg10012，蒸汽進(jìn)出口 Dg808。 （ 7）支座：選用懸掛式支座， JB116581，共 4 個(gè)。配 M30 地腳螺栓，設(shè)置加強(qiáng)墊板。 北京化工大大學(xué)北方學(xué)院 （論文） 29 輔助設(shè)備的設(shè)計(jì) 冷凝器的設(shè)計(jì)選型 [30] 需要設(shè)置 反應(yīng)器 外傳 熱，設(shè)計(jì)列管式冷凝器，其傳熱系數(shù)為 370~730kcal/ m2h℃ ， 熔鹽 在其中 的 流速為 3m/s。 （ 1）計(jì)算依據(jù)： ① 進(jìn)口溫度 275℃ ，出口溫度 280℃ ； ② 熱負(fù)荷為 106kJ/h=106J/s （ 2）計(jì)算換熱面積： ① 總傳熱系數(shù)：管殼式換熱器作加熱器時(shí)，設(shè)計(jì)取 W/m2℃ ② 對數(shù)平均溫差：熱端溫差為 325－ 275=50℃ ，冷端溫差為 325－ 280=45℃ 5 0 4 5 4 7 .550ln45mt?? ? ?℃ ③ 換熱面積 A=106/()= m2，取安全系數(shù)為 ， 則需換熱面積為 210 m2 （ 3） 換熱 器的選型： 選用管殼式換熱器， JB114571233，換熱面積為 210 m2，公稱直徑為Dg800mm，管長 6000 mm，管程數(shù) Ⅵ ，管數(shù) 444，設(shè)備型號為 G800Ⅵ 16200 動(dòng)力設(shè)備的選型 循環(huán)氣壓縮機(jī) 本設(shè)計(jì)選用的是 D29/4953 型。 吸入壓力為 ， 吸入溫度為 25℃ ；排出壓力為 ， 排出溫度為25℃ ； 容積流量： m3/min（ 吸入狀態(tài) ） ； 活塞行程為 240mm， 轉(zhuǎn)速： 375r/min. 丙烯原料氣壓縮機(jī) 本設(shè)計(jì)選用的是 M155/55 型（ 2 臺）。 最初吸氣壓力為 （表壓） ， 最初吸氣溫度為 ≤40℃ ： 最終排氣壓力為 （表壓）； 容積流量為 90m3/min（ 一級吸氣狀態(tài) ） ；轉(zhuǎn)速為 333r/min； 活塞行程為 360mm；壓縮級數(shù)為四級。 北京化工大大學(xué)北方學(xué)院 （論文） 30 泵和管路的選型 泵的選型 （ 1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 輸送介質(zhì)：丙烯 操作溫度： 25℃ 流量 ： 7950 m3/h 考慮 倍的安全系數(shù) ，則 V=7950=9540 m3/h 入口液面到泵中心距離 ： 出口液面到泵中心距離 ： 吸入管管長： 30m； 管徑 φ200mm6mm，閥門 1 個(gè)，止回閥 1 個(gè)，三通 2 個(gè)， 90176。彎頭 5 個(gè) 排出管管長： 150m； 管徑 φ150mm，閥門 1 個(gè)，止回閥 1 個(gè)，三通 2 個(gè)， 90176。彎頭 10 個(gè) （ 2） 選泵 連續(xù)操作，要求流量均勻且易調(diào)節(jié)，流量大，揚(yáng)程不太大時(shí)，選擇離心泵。 根據(jù)流量、揚(yáng)程及性質(zhì)，確定選擇 IS 型單級單吸離心泵。 具體型號查《化工原理》上冊附表，確定為 IS80— 50— 315 型。有關(guān)性能如表 ： （ 3） 計(jì)算軸功率 、電機(jī)功率 ① 有效功率 Pe=QvHeρg =9540/3600125103= ② 軸功率 Pa=Pe/? =（齒輪傳動(dòng)時(shí)， ? 取 ~；皮帶輪傳動(dòng)時(shí)， ? 取 ~，設(shè)計(jì)取 ） ③ 電機(jī)功率 P=K?Pa=（ K 為電機(jī)富裕系數(shù)，當(dāng) Pa在 至 17 范圍內(nèi)時(shí)， K 取 ） （ 4） 選電機(jī) 配套電機(jī)功率 37kW，軸功率為 kW。 泵臺數(shù) 2 臺（正常生產(chǎn) 1 臺，備用 1 臺），兩者并聯(lián)在管路中，以便于發(fā)生故障時(shí)切換使用。 （ 5） 風(fēng)機(jī)的選擇 北京化工大大學(xué)北方學(xué)院 （論文） 31 主要依據(jù)是氣體性質(zhì)、氣體流量、出口壓強(qiáng)或壓縮比、輸送條件等決定；綜合考慮，選擇壓縮機(jī)，其壓縮比小于 4。 表 離心泵的性能表 序號 項(xiàng)目 單位 數(shù)據(jù) 1 轉(zhuǎn)速 r/min 2900 2 流量 m3/h 9540 3 揚(yáng)程 m 125 4 效率 η 54% 5 葉 輪直徑 mm 280 6 葉輪出口寬度 mm 7 功率 軸功率 kw 電機(jī)功率 8 允許氣蝕余量 m 9 質(zhì)量（泵 /底座） kg 125/160 管路的設(shè)計(jì) （ 1） 管材的選擇 按管子的材質(zhì)可將管子分為以下兩類：金屬管和非金屬管。根據(jù)輸送介質(zhì)的溫度、壓力、腐蝕性、價(jià)格及供應(yīng)等情況選擇所用的管材。選擇 GB816387 無縫鋼管，所用材料為 16Mn。 （ 2） 管道工藝計(jì)算 管徑的計(jì)算：以經(jīng)濟(jì)性為原則，管徑大，管壁厚，管道及閥門費(fèi)用增加，因此投資費(fèi)用高；管徑 小，管道內(nèi)的流速增加，流體阻力增加，動(dòng)力消耗增加，因此操作費(fèi)用高 。 實(shí)際設(shè)計(jì)中，由于工作量及進(jìn)度的限制，不可能對所有管道進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，一般用常用流速的經(jīng)驗(yàn)值估算管徑。 ① 流速的選擇： 考慮輸送流體的特性、狀態(tài)和操作要求等，為了防止流體過高引起管道磨損、北京化工大大學(xué)北方學(xué)院 （論文） 32 振動(dòng)和噪聲等現(xiàn)象，液體的流速一般不超過 3m/s，氣體流速一般不超過 100 m/s，設(shè)計(jì)取 90m/s。 ② 管徑的計(jì)算： 根據(jù)選定的流速計(jì)算管子的內(nèi)徑， 4 1 .1 2 9VVduu???=； 其中 d 為管子內(nèi)徑， m； V 為流體在操作 條件下的體積流量， m3/s； u 為平均流速， m/s。 ③ 管子壁厚的選擇： 根據(jù)設(shè)計(jì)壓力、管材、材料允許壓力等因素計(jì)算最小壁厚，再考慮腐蝕余量后，選取標(biāo)準(zhǔn)中對應(yīng)的壁厚，管徑尺寸 φ150mm4mm。 物料進(jìn)、出料管徑確定 33 6 3 . 1 6 4 2 . 0 8 2 . 2 1 8 /1 . 9 1 4 3 6 0 0mV m s? ?? ? ??丙 烯 33 5 3 5 .0 9 2 8 .9 5 2 1 .9 8 /1 .2 9 3 3 6 0 0mV m s? ?? ? ??空 氣 32 7 6 .0 0 1 8 .0 2 1 .3 8 2 /1 3 6 0 0mV m s? ?? ? ??水 蒸 氣 則丙烯進(jìn)料管徑 4 1 . 4 7 21 . 1 2 9 1 . 1 2 9 0 . 1 4 490VVd uu?? ? ? ?，經(jīng)圓整后，其尺寸為 φ150mm3mm； 空 氣進(jìn)料管徑 4Vdu??= 2 1 .9 81 .1 2 9 0 .5 5 890 m??，經(jīng)圓整后，其尺寸為φ560mm10mm； 水蒸氣 進(jìn)料管徑 4Vdu??= 1 .3 8 21 .1 2 9 0 .1 3 9 990 m??，經(jīng)圓整后，其尺寸為φ140mm3mm。 工藝設(shè)備一覽表 工藝設(shè)備一覽表如表 所示： 北京化工大大學(xué)北方學(xué)院 （論文） 33 表 丙烯酸氧化 工段工藝設(shè)備一覽表 序號 設(shè)備名稱 規(guī)格 設(shè)備型號 材料 數(shù)量 1 第一氧化反應(yīng)器 直徑 4700 mm 高 5000mm Q235A 2 2 第二氧化反應(yīng)器 直徑 4200 mm 高 5500mm Q235A 2 3 封頭 DN47003 DN42003 JB/T473795 Q235A 2 4 減速機(jī) 減速 X 系列行星擺線針輪 XLD5511 5 電動(dòng)機(jī) 功率 120kW X11YB280M6 6 容器法蘭 DN3200 JB470292 20（鍛） 7 螺栓 M24130 JB/T47072021 40Cr 8 螺母 凹凸密封面 M24 GB/T61702021 35 9 墊片 2101763 石棉橡膠 10 人孔 Pg10 Dg500 A型密封面 JB58079 一類材料 11 視鏡 Pg10Dg100 HGJ50186 碳鋼 12 溫度計(jì) 016/6 組合件 13 支座 懸掛式支座 JB116581 組合件 14 地腳螺栓 M30 GB/T57822021 15 機(jī)械密封 MS2021060BAUVFE HG2157195 組合件 16 泵 IS 型單級單吸離心泵 IS8050315 組合件 17 風(fēng)機(jī) 鼓風(fēng)機(jī) 組合件 18 接管 φ56010 GB/T816387 20 號鋼 19 接管 φ1503 GB/T816387 20 號鋼 20 接管 φ1403 GB/T816387 20 號鋼 21 冷凝器 列管式冷凝器 北京化工大大學(xué)北方學(xué)院 （論文） 34 6 車間布置設(shè)計(jì) 概述 車間布置設(shè)計(jì)包