【導(dǎo)讀】丁辛醇是一種重要的基本有機(jī)化工原料。本設(shè)計(jì)是關(guān)于年產(chǎn)80000噸丁辛醇丁醛縮。查閱有關(guān)丁辛醇生產(chǎn)辛烯醛車間設(shè)計(jì)的資料后。然后進(jìn)行物料衡算、熱量衡算、關(guān)鍵設(shè)備的詳細(xì)計(jì)算以及其他設(shè)備的計(jì)算。對(duì)自動(dòng)控制、環(huán)境保。護(hù)及公用工程中的給排水、供熱、供電做了詳細(xì)的說明。之后繪制了帶控制點(diǎn)的流程圖，車間及設(shè)備的平立面布置圖和關(guān)鍵設(shè)備裝配圖，順利的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。

　　

【正文】 器熱量衡算如下表： 表 212 反應(yīng)器熱量衡算表 進(jìn)料熱量 kJ/h 出料熱量 kJ/h 反應(yīng)熱 kJ/h 107 107 106 辛烯醛精餾塔熱量衡算 已知比熱容 C1=K， C2=K， C4=K， C6=K，C3=K， C5=C7=K，質(zhì)量 m1=10638kg/h， m2=584kg/h， m3=15177kg/h，齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 m4=， m5=， m6=435kg/h， m7=9177kg/h，溫度 T1=， T2=， T3=， T4=， T5=， T6=， T7=。 圖 29 辛烯醛精餾塔簡(jiǎn)圖 所需熱量計(jì)算如下： Q1=C1m1T1= 10638 = 106kJ/h Q2=C2m2T2= 584 = 105kJ/h Q3=C3m3T3= 15177 = 107kJ/h Q4=C4m4T4= = 105kJ/h Q5=C5m5T5= = 106kJ/h Q6=C6m6T6= 435 = 105kJ/h Q7=C7m7T7= 9177 = 107kJ/h 辛烯醛冷凝器、再沸器熱負(fù)荷： Q 冷 =Q4+Q6Q2= 105+ 105= 104kJ/h Q 沸 =Q5+Q7Q3= 106+ 107= 106kJ/h 表 213 丁醛精餾塔熱負(fù)荷表 再沸器 冷凝器 Q 熱負(fù)荷 kJ/h 106 104 106 表 214 丁醛精餾塔熱量衡算表 進(jìn)料熱量 kJ/h 出料熱量 kJ/h Q1 106 Q2 105 Q4 105 Q3 107 Q5 106 Q6 105 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 化工軟件模擬 本設(shè)計(jì)所采用的化工模擬軟件是 Aspen軟件，用其對(duì)設(shè)計(jì)流程進(jìn)行模擬。在模擬中輸入工藝參數(shù)，計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算得出相應(yīng)結(jié)果，它在本設(shè)計(jì)中的重要作用是同手算進(jìn)行對(duì)比以此進(jìn)行校正修改。 丁醛精餾塔模擬結(jié)果： 圖 210 丁醛精餾塔模擬結(jié)果圖 丁醛精餾塔的模擬進(jìn)料情況如下表： 表 215 丁醛精餾塔物料進(jìn)出表 項(xiàng)目 流量 kg/h 溫度℃ 壓力 Mpa 進(jìn)料 正丁醛 異丁醛 塔頂出料 正丁醛 異丁醛 塔底出料 正丁醛 異丁醛 辛烯醛精餾塔模擬結(jié)果： 圖 211 辛烯醛精餾塔模擬結(jié)果圖 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 辛烯醛精餾塔的模擬進(jìn)料情況如下表： 表 216 辛烯醛精餾塔物料進(jìn)出表 項(xiàng)目 流量 kg/h 溫度℃ 壓力 Mpa 進(jìn)料 正丁醛 110 異丁醛 110 辛烯醛 110 水 110 塔頂 出料 正丁醛 異丁醛 辛烯醛 水 塔底 出料 正丁醛 193 異丁醛 193 辛烯醛 193 水 193 氫氧化鈉預(yù)熱器熱量模擬結(jié)果： 圖 212 氫氧化鈉預(yù)熱器模擬結(jié)果圖 氫氧化鈉模擬進(jìn)料情況如下表： 表 217 氫氧化鈉預(yù)熱器物料進(jìn)出表 項(xiàng)目 流量 kg/h 溫度 ℃ 壓力 Mpa 熱量 kJ/h 進(jìn)料 氫氧化鈉溶液 137 15 2169372 出料 氫氧化鈉溶液 137 60 2144277 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 第 3章 設(shè)備計(jì)算與選型 縮合應(yīng)器設(shè)備計(jì)算 確定反應(yīng)器及各種條件 選用連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器（ CSTR）， 選用螺旋導(dǎo)流板， Xf=，查資料可知反應(yīng)溫度為 120℃，反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程 rA=kCA2，（ k=()） (A 為正丁醛 )攪拌釜內(nèi)操 作壓力 pcr=；夾套內(nèi)為冷卻水，入口溫度為 20℃，出口溫度為 30℃， p= 反應(yīng)方程式： 2CH3CH2CH2CHO CH3CH2CH2CH=CCHO+H2O 反應(yīng)器體積 由于該反應(yīng)為液相反應(yīng)，物料的密度變化很小，故可近似的認(rèn)為是恒容過程。 原料處理量： Q0= 反應(yīng)物濃度： CA0= 1 4 9 .9 5 0 .0 0 9 3 31 6 .0 6 4nV ??kmol/L 反應(yīng)器出料口物料濃度： CA=CA0(1Xf)= 0. 00 93 3 (1 0. 8 ) 0. 00 18 66? ? ?kmol/L 反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)速率： rA=kCA2= 2 = 10??kmol/ 空時(shí)： 0 500 . 0 0 9 3 3 0 . 8 1 0 8 . 3 3( ) 6 . 8 9 1 0AA A o AAAV cc cxv rr?? ?? ? ? ??min 理論體積： 0 t= 108 .33=2 900 ?? 取裝填系數(shù)為 ，則反應(yīng)器的實(shí)際體積為： r 2 9 0 0 3 . 23 4 1 2 1 . 4 1 3 4 . 1 20 . 8 5 0 . 8 5VV ? ? ? ?m3 筒體直徑和高度的計(jì)算 反應(yīng)釜的 H/D值如表 31所示 表 31 不同種類反應(yīng)釜的 H/D值 種類 設(shè)備內(nèi)物料類型 H/D 一般 攪拌釜 液固相或液液相物料 氣液相物料 12 發(fā)酵 罐類 氣液相物料 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 本反應(yīng)為液相反應(yīng)，故取 H/D 值 = 筒體的直徑 3 4 DHVD ??= 3 4 3 4 .1 2 3 .1 4 1 .3? ?= 圓整： D=3m 高度： H== 3000=3900mm 查得 DN=3000mm時(shí)，橢圓形封頭曲面高度 h1=750mm[13]，直邊高度 h2=50mm，內(nèi)表面積 Ah=，容積 Vh= 內(nèi)筒的壁厚 選 Q235A 為筒體材料， 120℃時(shí) Q235A 材料的彈性模量為 E1= 105，取有效壁厚為 15mm，負(fù)偏差為 ，腐蝕裕度為 2mm，因此名義厚度： d=15++2= 外徑 D0=3000+2 = 臨界壓力 Pcr=2. 5 2. 550015 . 59 2. 59 2. 03 10 0. 693900 ed DE HD? ? ? ? ?Mpa Pc= = 故設(shè)計(jì)合理 夾套的內(nèi)徑和高度 表 32夾套直徑與筒體直徑關(guān)系表 由于 Di=3000， Dj=3000+200=3200mm 夾套高度 Hj=4（ ηV－ Vh） /πDj2 通常裝料系數(shù) η= 至 ，因此計(jì)算得： Hj=4（ ηV－ Vh） /πDj2 =229 .00 87 7 = 4 4?m 取夾套高度為 3100mm 查得 DN=3200mm 時(shí)，橢圓形封頭曲面高度 h1=800mm，直邊高度 h2=50mm，內(nèi)表面積 Ah=，容積 Vh= Di mm 500600 7001800 20203000 Dj mm Di+50 Di+100 Di+200 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 夾套的壁厚 許用應(yīng)力 σ=113MPa，因?yàn)閵A套有安全閥，所以設(shè)計(jì)壓力 P== 焊接系數(shù) Φ=，偏差 C2=2mm。根據(jù)公式： PDPd ???? ?2 +C2= 7 3200 22 113 7? ?? ? ?=11mm 所以設(shè)計(jì)厚度 d1=d+= 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形夾套封頭厚度 PDPa ???? ? = 0 .5 1 7 3 2 0 0 22 1 1 3 0 .8 0 .5 0 .5 1 7? ?? ? ? ?= 所以設(shè)計(jì)厚度 a1=a+= mm 圓整至鋼板規(guī)定尺寸，選取夾套和封頭壁厚均取 12mm 附屬結(jié)構(gòu)的選擇 釜體法蘭的選?。? 根據(jù) D=3000，選取平面乙型容器法蘭， D=3160mm， D1=3115mm， D2=3076mm，D3=3053mm， H=355mm。 攪拌器攪、拌軸的選擇： 根據(jù)工藝條件要求，選取平槳式攪拌器。 表 33 常用軸材料的許用應(yīng)力值表 結(jié)合工藝要求及表格選用 45 鋼軸材料 容器支座的選擇： 反應(yīng)釜因需另外保溫，故選用 B 型耳式支座。又因?yàn)槿萜鞯闹睆綖?3000mm，所以支座尺寸 H=400mm， 支座本體允許載荷 150KN，底板 l3=315mm， b1=230mm，厚度 20mm，s1=115。筋板 l2=380mm， b2=250mm，厚度 14mm。墊板 l3=580mm， b3=400mm，厚度12mm[14]. 手孔和工藝接管： 表 34 管口表 軸材料 Q235/20 Q275/35 45 許用應(yīng)力 MPa 1220 2030 3040 符號(hào) 連接尺寸及標(biāo)準(zhǔn) 密封面形式 用途及名稱 a DN25 HGJ451991 RF 冷卻水出口 b DN25 HGJ451991 TG 液堿入口 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 續(xù)表 34 關(guān)口表 辛烯醛精餾塔設(shè)備計(jì)算 塔板塔徑設(shè)計(jì) Aspen模擬氣液負(fù)荷計(jì)算 ： 根據(jù) Aspen模擬的結(jié)果可得到以下數(shù)據(jù)：取氣液兩相流量最大的板上的負(fù)荷量 3 1 3 1S 12 52 .44 m h 47 9 m sV ? ? ? ? 3v kg m? ?? m /h m /ssL ?? 3L g m? ?? 液相表面張力和黏度 ： 由 ASPEN 給出的液相表面張力數(shù)據(jù)，得： N m? ?? 由 ASPEN 給出的液相黏度數(shù)據(jù)，得： 42 .9 7 1 1 0 p a s? ?? ? ? 塔徑估算 ： 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可選塔板間距 HT=, L ? ，且根據(jù)已知條件可以算出兩相流動(dòng)參 c DN4000 HGJ451991 RF 人孔 d DN65 HGJ451991 RF 溫度計(jì)接口 e DN40 HGJ451991 RF 硝基苯入口 f DN25 HGJ451991 RF 壓縮空氣管 g DN40 HGJ451991 RF 壓料管 h DN100 HGJ451991 RF 壓料管套管 i DN40 HGJ451991 RF 出料管 j DN25 HGJ451991 RF 冷卻水入口 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 數(shù)： mHh?? SLLVSv0 . 0 1 6 6 9 4 . 8 1 6 0 . 3 0 5 90 . 3 4 7 9 2 . 3 0 6 2LF V ???? ??? ? ??? ?????? 由史密斯關(guān)聯(lián)圖查得 120 m sc ?? 則氣相負(fù)荷因子： 0 . 2 0 . 220 2 . 8 3 70 . 0 5 2 0 . 0 5 5 80 . 0 2 2 0cc ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? 則泛點(diǎn)氣速 1Lvf v 9 4 . 8 1 6 2 . 3 0 6 20 . 0 5 5 8 0 . 3 5 3 4 m s2 . 3 0 6 2uc ?????? ? ? ? ? 選取 1f0. 75 0. 26 51 m sopuu? ? ? 則塔徑： 4 4 0 . 3 4 7 9 1 . 6 7 2 m3 . 1 4 0 . 2 6 5 1SVD u? ?? ? ?? 按標(biāo)準(zhǔn)，塔徑圓整為 塔截面積 22T 1 π 2 .2 6 9 m4AD?? 實(shí)際空塔氣速 / m su ? ? ? 塔板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 流型選擇： 液體在塔板上的流動(dòng)路徑是由降液管的布置方式?jīng)Q定的。常用的布置方式有以下幾種形式： U型流、單溢流、雙溢流、多溢流。 本設(shè)計(jì)選擇單溢 流。 單溢流 的特點(diǎn) ：降液管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工制造方便，在塔板直徑小于 的塔中被廣泛應(yīng)用 [15]。 溢流裝置 詳細(xì)設(shè)計(jì) ： 降液管的計(jì)算 ： 堰長(zhǎng) Wl ：取堰長(zhǎng) W ??， 出口堰高 Wh ：采用平直堰，因?yàn)? .5 2 .5W 5 9 .7