【正文】 b)提餾段：CF泛點負(fù)荷因素由 查表得 K=根據(jù)經(jīng)驗值， 控制其泛點率為80%代入上式∵lL=D2Wd==A,b=A,T2A,f==K物性系數(shù)查表得K=1, CF泛點負(fù)荷因素，查表得CF=代入計算式，整理可得：由上式知霧沫夾帶線為直線，則在操作范圍內(nèi)任取兩個LS值，依式算出相應(yīng)的VS值列于下表中。LSVS由上式知霧沫夾帶線為直線，則在操作范圍內(nèi)任取兩個LS’值，依式算出相應(yīng)的VS’值列于下表中LS39。VS39。⑤液泛線為了防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管高度應(yīng)大于管內(nèi)泡沫層高度。聯(lián)立以下三式：由上式確定液泛線。忽略式中項，將以下五式代入上式，得到：因物系一定，塔板結(jié)構(gòu)尺寸一定，則、、及φ等均為定值，而與又有如下關(guān)系，即： 式中閥孔數(shù)N與孔徑亦為定值。因此，可將上式簡化成與的如下關(guān)系式： 其中 ： 帶入數(shù)據(jù)： 由得精餾段：LSvs提餾段：LS，VS，⑥操作負(fù)荷線由以上各線的方程式，可畫出圖塔的操作性能負(fù)荷圖。根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)規(guī)定的氣液負(fù)荷，可知操作點P’(,)在正常的操作范圍內(nèi)。過圓點連接OP’作出操作線.由塔板負(fù)荷性能圖可以看出：（1）在任務(wù)規(guī)定的氣液負(fù)荷下的操作點P’（設(shè)計點），處在適宜操作區(qū)內(nèi)的適中位置。（2）塔板的氣相負(fù)荷上限完全由霧沫夾帶控制，操作下限由漏液控制。（3）精餾段：操作彈性Vmax=, Vmin=操作彈性=Vmax/ Vmin =3提餾段：操作彈性Vmax=, Vmin=操作彈性=Vmax/ Vmin =3∴此設(shè)計符合要求。人孔孔徑R=每七塊塔板開一個人孔共四個人孔精餾塔Ⅰ的設(shè)計參數(shù)匯總表類型篩板塔精餾塔材料Q235(內(nèi)鍍0Cr18Ni9)塔板數(shù)30進(jìn)料塔板12全塔設(shè)計溫度（℃）100全塔設(shè)計壓力（atm）1塔高（m）塔徑（m）封頭形狀標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭保溫層（mm）50沉降器長期與水接觸，容易被腐蝕，故采用不銹鋼（0Cr18Ni9）為材料。沉降器臺數(shù)1材料0Cr18Ni9高度6m底部直徑2上部直徑2m（參照《化工工藝設(shè)計手冊》選擇標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備）回流罐參數(shù)表個數(shù)3類型常壓平底，平蓋容器材料20R公稱容積1m3公稱直徑900mm高度1600mm序號設(shè)備底部放料口公稱直徑（mm）頂部進(jìn)料口公稱直徑（mm）蒸汽進(jìn)口公稱直徑（mm）凝水出口管徑（mm）1催化劑反應(yīng)釜80Ⅰ： 125Ⅱ：6525251催化劑反應(yīng)釜80Ⅰ： 125Ⅱ：6525503乙酸乙酯儲罐2002004乙醛儲罐2002005管式反應(yīng)器50050050506精餾塔Ⅰ505050507精餾塔Ⅱ505050508精餾塔Ⅲ50505050IH型化工泵輸送介質(zhì)溫度為20℃～105℃，可輸送介質(zhì)溫度為20℃～+280℃。適用于化工、石油、冶金、電力、造紙、食品、制藥、環(huán)保、廢水處理和合成纖維等行業(yè)用于輸送各種腐蝕的或不允許污染的類似于水的介質(zhì)。所選離心泵全部為上海上久泵業(yè)制造有限公司的IH型不銹鋼化工離心泵。序號用途泵型號流量(m3/h)轉(zhuǎn)速(r/min)汽蝕余量(m)揚程(m)軸功率(kw)電機功率（kw）效率%泵外形（長寬高）材料1制催化劑進(jìn)料5032125A290040465190252304鋼2乙醛進(jìn)料5032125A290040465190252304鋼3管式反應(yīng)器進(jìn)催化劑5032125A290040465190252304鋼4粗乙酸乙酯進(jìn)精餾塔Ⅰ503212529002343465240340304鋼5精餾塔Ⅲ進(jìn)料泵503212529002343465240340304鋼6精餾塔Ⅰ塔頂組分回流泵50321602900333465240292304鋼7精餾塔Ⅱ進(jìn)料泵503212529002343465240340304鋼8精餾塔Ⅱ回流泵50321602900333465240292304鋼9精餾塔Ⅰ塔頂冷凝水用泵50321602900333465240292304鋼10精餾塔Ⅱ塔頂冷凝水用泵50321602900333465240292304鋼11精餾塔Ⅲ塔頂冷凝水用泵50321602900333465240292304鋼 概述在對MTO 的工藝中的換熱器的設(shè)計和選型中，針對特定的換熱任務(wù)，確定合適的換熱工藝參數(shù)，并進(jìn)行換熱費用的優(yōu)化，再根據(jù)國家相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，進(jìn)行換熱設(shè)備的選取和校核。 設(shè)計依據(jù)根據(jù)乙醛縮合的工藝衡算和工藝物料的要求，掌握物料流量、溫度、壓力、化學(xué)性質(zhì)、物性參數(shù)等特性，并根據(jù)物料衡算和熱量衡算得出有關(guān)設(shè)備的負(fù)荷、流程中的位置、與流程中其他設(shè)備的關(guān)系等來明確設(shè)計任務(wù)，設(shè)計換熱流程以及選擇換熱器型式。 選型原則（1）換熱器類型按照換熱的方式和原理不同，換熱設(shè)備分為直接式、蓄熱式和間壁式。間壁式換熱器又分為夾套式、管式、管殼式和板式。根據(jù)MTO 生產(chǎn)工藝的特點，我們選擇管殼式換熱器，管殼式換熱器主要有以下主要形式：①固定管板式換熱器當(dāng)冷熱流體溫差不大時，可采用固定管板式換熱器，即兩塊管板和殼體是連在一起的。特點是結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低，但由于殼程不易清洗或檢修，殼程必須走潔凈且不易結(jié)垢的流體。當(dāng)兩流體溫差較大時，可采用具有膨脹節(jié)的殼體。但是不宜用于兩流體溫差過大（一般要70℃）和殼程壓力過高（可通過改變材料、殼體厚度、封頭與管板的設(shè)計來增加其可承受壓力）的場合。②U 形管式換熱器這種換熱器殼程易于清洗，但清洗管子困難，損壞管子難以調(diào)換，且管板的有效利用率低。③浮頭式換熱器兩端管板只有一端與殼體以法蘭實行固定連接，稱為固定端。另一端管板不與殼體連接而可相對滑動，稱為浮頭端。因此，管束的熱膨脹不受殼體的約束，檢修和清洗時只要將整個管束抽出即可。適用于冷熱流體溫差較大，殼程介質(zhì)腐蝕性強、易結(jié)垢的情況。本工藝選用的換熱器均為間壁式換熱器，主要選用了固定管板式換熱器。（4）物流為了節(jié)省保溫層和減少殼體厚度，高溫物流一般走管程，但如果為了物料的冷卻，也可使高溫的物料走殼程。（5）換熱管A 換熱管內(nèi)徑為了使傳熱效果好些，通常選用ф19mm 的管子；對于易結(jié)垢的物料（如立式熱虹吸式再沸器），為方便清洗，采用外徑ф25mm 或ф38mm 的管子；對于有氣液兩相流的工藝物流，一般選用較大的管徑。B ～ 倍。表410管子直徑與管心距管子直徑(mm)管心距192525323848C、管長在滿足換熱面積和設(shè)計要求的條件下，盡量選用較短的管子，以降低壓降。D、管程數(shù)管程數(shù)增加，管內(nèi)流速增加，傳熱系數(shù)增加，但不選用過高的管程數(shù)，以免壓力降過大，一般選在1～2。E、排布方式正三角形排布，相同的面積可以排布最多的換熱管，管外傳熱系數(shù)增加，但流動阻力相對較大。正方形排布，排布的管數(shù)較少，但清洗方便。正方形旋轉(zhuǎn)45 度，可獲得兩者折中的效果。一般來說，固定管板式換熱器采用正三角形排布，浮頭式換熱器采用正方形旋轉(zhuǎn)45 度和三角形排布。（6）換熱面積有些物流所需的換熱面積大，采用多個換熱器并聯(lián)，而不采用串聯(lián)，避免壓力降過高，影響傳熱系數(shù)。（7）裕量對于工藝物流間的換熱，留有40～50%的裕量；對于工藝物流與公用工程間的換熱，留有20～35%的裕量。（8）密封條數(shù)按照換熱器設(shè)計建議，每五排管設(shè)置一對密封條。（9）折流板折流板數(shù)目和間距按照《化工工藝設(shè)計手冊》的推薦值設(shè)定。例：塔3塔頂換熱器的計算（列管式全凝器） 全凝器置于塔下部適當(dāng)位置，用泵向塔頂送回流冷凝水，在全凝器和泵之間需設(shè)回流罐，這樣可以減少臺架，且便于維修、安裝，造價不高。(2)全凝器的傳熱面積和冷卻水的消耗量乙酸乙酯走殼程，冷凝水走管程，采用逆流形式①．乙酸乙酯冷凝蒸汽的數(shù)據(jù)℃冷凝蒸汽量：②．冷凝水始溫為30℃，取全凝器出口水溫為42℃，在平均溫度物性數(shù)據(jù)如下 ρ（kg/m3）Cp(KJ/k.℃)μ[kg()]λ(w/(m.℃))r（KJ/mol）乙酸乙酯105③a. 設(shè)備的熱參數(shù)：b．水的流量：c．平均溫度差：根據(jù)“傳熱系數(shù)K估計表”取K=2000W/(m2.℃) 傳熱面積的估計值為： 換熱面積A=1783=2140m2管子尺寸取25mm 水流速取ui=管數(shù)：個取整數(shù)為300根管長：取管心距殼體直徑取900m折流板：采用弓形折流板取折流板間距B=200mm臺數(shù)類型內(nèi)徑（mm）管長（mm）列管規(guī)格（mm）管數(shù)排列方式換熱面積Aeq/Aact（m2）公稱壓力（MPa）材料備注2管殼式9002000Φ25*300正三角形1453/2531304鋼精餾塔Ⅱ塔頂冷凝器，塔底再沸器1管殼式9002000Φ25*350正三角形1783/3410304鋼精餾塔Ⅰ塔頂冷凝器1管殼式8001500Φ25*400正三角形2571/5174304鋼精餾塔Ⅰ塔底再沸器1管殼式9002000Φ25*300正三角形1783/2501304鋼精餾塔Ⅲ塔頂冷凝器1管殼式8001500Φ25*380正三角形3049/4682304鋼精餾塔Ⅲ塔底再沸器1管殼式9002000Φ25*100正三角形594/830304鋼催化劑進(jìn)料冷卻器1管殼式8001500Φ25*330正三角形2361/3074304鋼原料乙醛進(jìn)料冷卻器六、控制系統(tǒng)設(shè)計本廠遵循“技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、運行可靠、操作方便”的原則，根據(jù)工藝裝置的生產(chǎn)規(guī)模、流程特點、產(chǎn)品質(zhì)量、工藝操作要求，并參考國內(nèi)外類似裝置的自動化水平，對主要生產(chǎn)裝置實施集中監(jiān)視和控制；對輔助裝置實施崗位集中監(jiān)視和控制。設(shè)置全廠中央控制室，采用集散控制系統(tǒng)（DCS），緊急停車系統(tǒng)（ESD）和先進(jìn)控制系統(tǒng)（APC）對全廠的生產(chǎn)裝置及與工藝生產(chǎn)裝置相配套的公用工程部分進(jìn)行監(jiān)控。 DCS 控制系統(tǒng)DCS 系統(tǒng)即DIstributed Control System,指的是分散控制系統(tǒng)。其控制原理為：現(xiàn)場檢測設(shè)備從現(xiàn)場采集來的信號經(jīng)I/O 單元的A/D 轉(zhuǎn)換，通過I/O 總線把數(shù)據(jù)傳到過程接口控制器(PIC)，在過程站(PCS)需要時，PIC 沿現(xiàn)場總線把數(shù)據(jù)發(fā)送到PCS 的現(xiàn)場總線控制器(FBC)，F(xiàn)BC 對接收到的信號進(jìn)行濾波和線性化，然后發(fā)送到PCS 的CPU。PCS 的CPU 依照系統(tǒng)組態(tài)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和運算，并發(fā)送所需的數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡(luò)連接單元(NCU)。網(wǎng)絡(luò)連接單元通過系統(tǒng)總線與其他站進(jìn)行通信。DCS 控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)對于溫度、壓力、流量、液位的檢測和控制，這些模擬量的數(shù)據(jù)采集和控制對于化工生產(chǎn)有著重要的指導(dǎo)輔助作用,而且它還具有人機界面友好、安全可靠、易于安裝、容易使用、便于維護(hù)、便于擴(kuò)展和升級換代等諸多優(yōu)點,在化工生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用,因此在我們這套工藝中也大量采用了這種控制思想,實現(xiàn)了DCS 控制系統(tǒng)對整體生產(chǎn)流程的覆蓋,建立了專門的中央控制室來實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化。 泵的控制通過控制離心泵的轉(zhuǎn)速來控制泵的出口流量。這種控制方式在液體輸送管道上不需要安裝調(diào)節(jié)閥，阻力損失小，機械效率高。每臺泵出口均設(shè)有壓力指示儀表。（1）輸送高溫液體時，為了防止熱量擴(kuò)散和工作人員不慎燙傷，在泵上和相應(yīng)管路上覆蓋40mm 保溫層（如精餾塔的回流泵）；同樣，輸送低溫液體時，為了防止空氣中水汽凝結(jié)在泵與管道上，加速腐蝕，泵與管道上覆蓋有冷保溫層。（2）泵進(jìn)出口設(shè)有排氣和排凈閥，并裝有切斷閥。（3）泵出口設(shè)有止回閥，防止液體回流，打碎葉片。（4）對于原料進(jìn)料泵、回流泵、循環(huán)泵、產(chǎn)品泵，參照《化工工藝手冊》的建議，均配有備用泵。 泵的控制 備用泵的系統(tǒng) 換熱設(shè)備的控制換熱器有工藝物流與公用工程換熱器、工藝物流間換熱器、冷凝器和再沸器四種。冷凝器和再沸器將在精餾塔控制中敘述。溫度的控制：該類換熱器的作用是將工藝物流加熱或冷卻到目標(biāo)值。由于物流