【正文】 1） 四塔中預(yù)塔的有關(guān)數(shù)據(jù)2） 四塔中加壓塔的有關(guān)數(shù)據(jù)3） 四塔中常壓塔有關(guān)數(shù)據(jù)4） 四塔中回收塔有關(guān)數(shù)據(jù)表 通過回收塔各組分質(zhì)量分率與塔板的關(guān)系，來確定側(cè)線出料（廢液排出位置）位置，丁醇物料出峰的峰頂和甲醇物料出峰的峰谷所對應(yīng)的塔板位置即為側(cè)線采出位置，有圖可知回收塔側(cè)線在38快塔板出采出。 整個四塔甲醇的回收率甲醇進料質(zhì)量流率： = 。 32 = 。 32 = 。則甲醇的回收率回收率滿足要求。 加壓塔、常壓塔、回收塔采出甲醇的濃度加壓塔采出甲醇的濃度，%；常壓塔采出甲醇的濃度，%；回收塔采出甲醇的濃度，%。第三章 加壓塔二冷的設(shè)計兩流體溫度變化情況：精甲醇進口溫度71℃，出口溫度40℃；冷卻水進口溫度24℃，出口溫度42℃。該換熱器用循環(huán)冷卻水冷卻，冬季操作時進口溫度降低，考慮到這一因素，估計該換熱器的管壁溫和殼體壁溫之差較大，因此初步確定選用帶膨脹節(jié)的固定管板式換熱器。由Aspen Plus迷你流程得出的數(shù)據(jù)可知，常壓塔精甲醇冷卻器甲醇的流量為33436kg/h。[18]⑴流體平均溫度Tm和tmTm1＝（Ti＋To）/2＝（128＋40）/2＝84℃tm1＝（ti＋to）/2＝（30＋40）/2＝35℃⑵平均溫度下的物性數(shù)據(jù) 表31 各組分物性數(shù)據(jù)物料項目單位數(shù)據(jù)物料項目單位數(shù)據(jù)水密度kg/m3994甲醇密度kg/m3粘度pa?s粘度pa?s導(dǎo)熱系數(shù)W/(m?K)導(dǎo)熱系數(shù)W/(m?K)比熱容kJ/(kg?K)比熱容kJ/(kg?K)⑴熱負荷Q由Aspen Plus模擬流程得出的數(shù)據(jù)，可知加壓塔精甲醇二冷Q=106 kJ/h，考慮到實際情況Q取Aspen plus模擬3倍Q = m0 cp0 t0 =106kJ/h = ⑵平均傳熱溫差℃⑶冷卻水用量(4) 總傳熱系數(shù)K管程傳熱系數(shù)=(m2K)殼程傳熱系數(shù)假設(shè)殼程的傳熱系0 = 290W/(m2℃)；污垢熱阻Rsi = m2 ℃/W Rso = m2 ℃/W管壁的導(dǎo)熱系數(shù)λ= 45W/(m?K)== W/(m2℃)考慮15%的面積裕度，S=S39。== 工藝結(jié)構(gòu)尺寸(1) 管徑和管內(nèi)流速選用Φ25（碳鋼），去管內(nèi)流速ui=(2) 管程數(shù)和傳熱管數(shù)（根）按單程管計算，所需的傳熱管長度為L = S/(πd0ns) = (43) = (m)取傳熱管長L=6m，則該換熱器管程數(shù)為Np = L/l = ≈ 4(管程)傳熱管總根數(shù)N = 434 = 172（根）(3) 平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)平均傳熱溫差校正系數(shù)R = (12840)/(4030) = P = (4030)/(12830) = 按單殼程，多管程結(jié)構(gòu)，溫差校正系數(shù)查《化工原理（上冊）》第232頁圖419,可得平均傳熱溫差℃(4) 傳熱管排列和分程方法采用組合排列法，取管心距t = ，則t = 25 = ≈ 32 mm橫過管束中心線的管數(shù)(5) 殼體內(nèi)徑采用多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率η= ，則殼體內(nèi)徑為 圓整可取D = 500mm圓整后，換熱器殼體圓筒內(nèi)徑為D=500mm，殼體厚度選擇8mm。長度定為6000mm。殼體的標(biāo)記：筒體 DN500 δ=8 。筒體材料選擇為Q235A，單位長度的筒體重110kg/m,殼體總重為110()= 。(，見本設(shè)計設(shè)備圖)(1)熱量核算A. 殼程對流傳熱系數(shù)當(dāng)量直徑，由正三角形排列得=殼程流通截面積So ＝BD(1) ＝（1－）＝㎡殼程流體流速及雷諾數(shù)分別為uo＝Vs/So ＝Reo＝=普蘭特準(zhǔn)數(shù)Pr＝ ＝＝粘度校正（）1αo＝＝487 W/(m2℃)B. 管程對流傳熱系數(shù)αi＝ 管程流通截面積Si＝＝172/4＝㎡管程流體流速ui=Vs/Si=＝Rei＝＝＝15960普蘭特準(zhǔn)數(shù)Pr＝＝＝αi＝＝3268 W/(m2℃)C. 傳熱系數(shù)K== W/(m2℃)D. 傳熱面積S該換熱器的實際傳熱面積SPSo＝=（）(17216) =55㎡該換熱器的面積裕度為：F=＝100％＝％傳熱面積裕度合適，該換熱器能完成生產(chǎn)任務(wù)。(2) 換熱器內(nèi)流體的流動阻力A. 管程流動阻力∑ΔPi=(ΔP1+ΔP2)FtNpNs (315) 其中，ΔP1，ΔP2——分別為直徑及回彎管中因摩擦阻力引起的壓強降，pa Ft——結(jié)垢校正因數(shù)，無因次， Np——管程數(shù)， Ns——串連的殼程數(shù)。管程流通面積SI=㎡， m/s，（湍流）。設(shè)管粗糙度 , 查關(guān)系圖得 = = === ＜10 kPa管程流動阻力在允許范圍之內(nèi)B. 殼程阻力 其中，ΔP1‘——流體橫過管束的壓降，pa ΔP2‘——流體流過折流板缺口的壓強降，pa Fs——殼程壓強降的結(jié)垢正因數(shù)，無因次， Ns——串連殼程數(shù)。 其中，F(xiàn)——管子排列方式對壓強降的校正因數(shù) fo——殼程流體的摩擦系數(shù)，當(dāng)Re500，f= Nc——橫過管束中心線的管子數(shù) NB——折流擋板數(shù)管子為三角形排列，F(xiàn)=，NB=39，nc=16，u0=所以 =∴ 由式（），得： =2582 Pa (318) =39（－） =1142Pa ＜10kPa殼程和管程的壓力降幾乎都能滿足要求。 確定折流擋板形狀和尺寸選擇折流擋板為有弓形缺口的圓形板，直徑為490mm,厚度為6mm。缺口弓形高度為圓形板直徑的約1/4，本設(shè)計圓整為120mm。，共有13214=118個；，每個折流擋板上有4個。選擇折流擋板間距h=150mm。折流擋板數(shù)NB =L/h1=6000/1501=:,每個管程47根換熱管(圖中各個小菱形的頂點表示換熱管橫截面的中心).圖中8個”十”字形表示拉桿的開孔,拉桿直徑為16mm. 波形膨脹節(jié)冷流體循環(huán)水的定性溫度為(40℃+30℃)/2=35℃熱流體廢液的定性溫度為（128+40）/2=84℃.該換熱器用循環(huán)水冷卻，冬季操作時進口溫度會降低?？紤]到這一因素，估計該換熱器的管壁溫度和殼體壁溫之差較大，因此確定選用帶波形膨脹節(jié)的固定管板式換熱器。波形膨脹節(jié)的壁厚與殼體相同，為8mm。根據(jù)換熱器殼體的公稱直徑500mm，可知波形膨脹節(jié)的公稱直徑也是500mm，根據(jù)公稱直徑，查《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》(化學(xué)工業(yè)出版社，2008)書中表169的對應(yīng)條目，獲得波形膨脹節(jié)的具體尺寸(見換熱器設(shè)備圖) 設(shè)備主要附件的選擇[17] 接管及法蘭的選型（1）管口A管口A為循環(huán)水出口。 ①接管管徑的確定：流量為36740kg/h，密度為995 kg/m3，相當(dāng)于q=36740/995/3600=。循環(huán)水為低粘度流體，在接管中的合理流速u=1——2m/s。本設(shè)計取u=1m/s。則接管的內(nèi)徑===93mm。接管的外徑選擇為90mm，材質(zhì)為20鋼，（GBT 173951998 無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差）。 ②接管長度的選擇：接管的長度L選擇90mm。接管的標(biāo)記：接管 Φ90 L=125 ③接管法蘭的選擇： 查《大學(xué)工程制圖》（華東理工大學(xué)出版社，2005）表145，接管外徑dH=159mm的板式平焊鋼制管法蘭的公稱通徑DN=150mm。選擇公稱壓力PN=，材料為Q235A，標(biāo)記為：HG20592 法蘭 PL 150(B) RF Q235A。 該法蘭有8個均布在外周的螺孔，使用8個M16螺栓、螺母、墊片與工藝管道連接。（2）管口B管口B為廢水出口。，密度為975 kg/m3，相當(dāng)于q=。廢水在接管中的合理流速u=1——2m/s。本設(shè)計取u=1m/s。則接管的內(nèi)徑== = 45mm。 （3）管口C管口C為排氣口。 ①接管管徑的確定：接管的外徑選擇32mm，材質(zhì)為20鋼，（GBT 173951998 無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差）。 ②接管長度的選擇：接管的長度L選擇125mm。接管的標(biāo)記：接管 Φ32 L=100 ③接管法蘭的選擇： 查《大學(xué)工程制圖》（華東理工大學(xué)出版社，2005）表145，接管外徑dH=32mm的板式平焊鋼制管法蘭的公稱通徑DN=25mm。選擇公稱壓力PN=，材料為Q235A，標(biāo)記為：HG20592 法蘭 PL 25(B) RF Q235A。 該法蘭有4個均布在外周的螺孔，使用4個M10螺栓、螺母、墊片與配套的法蘭蓋裝配。（4）管口D管口D為廢水進口。接管、法蘭與管口A和B的完全相同。（5）管口E管口E為排污口。 1 接管長度的選擇：接管的長度L選擇90mm。接管的標(biāo)記：接管 Φ57 L=100 2 接管法蘭的選擇： 查《大學(xué)工程制圖》（華東理工大學(xué)出版社，2005）表145，接管外徑dH=57mm的板式平焊鋼制管法蘭的公稱通徑DN=50mm。選擇公稱壓力PN=，材料為Q235A，標(biāo)記為：HG20592 法蘭 PL 50(B) RF Q235A。 該法蘭有4個均布在外周的螺孔，使用4個M12螺栓、螺母、墊片與配套的法蘭蓋裝配。（6）管口F管口F為循環(huán)水進口。接管、法蘭與管口A、B和D的完全相同。 左管板的選型（1）管板厚度：《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》(化學(xué)工業(yè)出版社，2008)中有表168 管板厚度表。管板的設(shè)計壓力為管、殼程設(shè)計壓力中的大者。當(dāng)設(shè)計壓力小于1MPa時，取為1MPa；表中的設(shè)備殼體內(nèi)徑壁厚最接近本課程設(shè)計值的是6008；管、殼程的溫度差==℃；根據(jù)上述的設(shè)計壓力、殼體內(nèi)徑壁厚以及溫度差，查表得管板的厚度δ=42mm。管板材料為16Mn（鍛件）。（2）管板形狀：管板同時起到法蘭的作用，密封面為凸面，可以和管箱的法蘭(密封面為凹面)連接。管板直徑與管箱法蘭的相同，為665mm。外周均布24個Φ18螺孔。（3）管板的開孔① 開孔和管程隔板密封槽分布情況：左管板共有188個安裝換熱管的開孔和8個拉桿安裝孔以及2道管程隔板密封槽（見設(shè)備圖）。② 安裝換熱管的開孔尺寸：為了便于在管板上焊接換熱管， mm, mm。開孔形狀見設(shè)備圖。（或者:為了便于在管板上脹接換熱管， mm,。開孔內(nèi)表面有兩道環(huán)向的槽。管板開孔形狀和內(nèi)表面環(huán)向槽的位置、尺寸見下圖： 、尺寸③拉桿安裝孔和管程隔板密封槽的尺寸見設(shè)備圖。 換熱管的選擇(1) 選擇20鋼材質(zhì)的無縫鋼管，規(guī)格：Φ25。(2) 換熱管的長度為6000mm。(3) 換熱管與管板連接采用焊接。(或者:換熱管與管板連接采用脹接。)具體見設(shè)備圖。 左管箱短節(jié)的選擇(1）左管箱短節(jié)的內(nèi)徑與壁厚：左管箱短節(jié)為圓柱筒體，內(nèi)徑與壁厚選擇與設(shè)備殼體相同。(2）左管箱短節(jié)的長度： 左管箱短節(jié)連接A和F管口。選擇左管箱短節(jié)的長度為管口接管公稱直徑的兩倍，即1502=300mm。選擇Q235A材料制作。左管箱短節(jié)的標(biāo)記：筒體 DN550 δ=8 L=300。(3）左管箱短節(jié)的材質(zhì)選擇材質(zhì)選擇與換熱器殼體相同：Q235A 左管箱封頭的選擇選擇公稱直徑為500mm的標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭。壁厚與殼體相同，也是8mm。材質(zhì)也是Q235A。標(biāo)記：EHA 5508Q235A JB/T 47462010。 左管箱隔板的選擇(1）材質(zhì)選擇普通的碳素鋼：Q235A。(2）管箱隔板厚度的選擇：由于管程壓強降較小，用公式計算隔板厚度會小于GB151規(guī)定的隔板最小厚度（換熱器公稱直徑=600時，碳鋼隔板的最小厚度為8mm），所以直接選擇隔板厚度為10mm。(3）數(shù)量：左管箱需要2塊相同的隔板。面積: ，厚度：10mm。(4)重量：單個左管箱隔板重=（10mm）103103kgmm3=17kg。 左管箱法蘭和密