【導讀】盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝中所羅列的內(nèi)容以外，論文中不包。含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢。獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由。申請畢業(yè)論文與資料若有不實之處，本人承擔一切相關(guān)責任。獨立完成年產(chǎn)年產(chǎn)萬噸乙醛生產(chǎn)工藝設計畢業(yè)設計；數(shù)據(jù)計算準確，設備選型適當。張，A2圖紙設備平面布置圖1張，A2圖紙。黃文煥.化工設計概論[M].吉林：吉林科學技術(shù)出版社,.馮伯華等.化學工程手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社.1989.賈紹義,柴誠敬.化工原理課程設計[M].天津：天津大學出版社.2020.醇氧化法、乙烯氧化法、烷烴直接氧化法。本設計主要采用乙烯一步氧化制乙醛，使。其達到設計出一套年產(chǎn)萬噸乙醛裝置目的。

　　

【正文】 ri(Ci))產(chǎn) ∑(︱ ri︱ ci)反 應用公式： ΔHofT=+∫ 查 171。物理化學 187。上冊 P365 得有關(guān)物理數(shù)據(jù)如下： 物質(zhì)名稱 aJmolk1 b*103Jmol1k2 c*106Jmolk3 ΔHfθ CH3CHO H2O N2 0 O2 0 C2H4 C2H6 0 CO2 CH3Cl 52 0 C2H5Cl 0 CH3COOH ＝ ＝ Δa=[(1 )+1/2 ]= Δb=[(1 )+1/2 ]= 北京化工大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計 (論文 ) 23 23 Δc=[(1 )+1/2 ()]= 反應熱的計算 ?t =Δ 0 + ? (Δa+ΔbT+ΔcT2)dT =Δa()+ Δb[()/2] +Δc[()/3] = 103 ΔHof298== ΔHof=ΔHθ298+ 103= Q 主 =nΔHθf= () 1000= 付反應熱的計算 反應方程式： 1/2 C2H4(g)+3/2O2(g) CO2(g)+H2O(c) C2H4(g)+O2(g) CH3COOH(c) ΔHor = ∑(riΔHof)產(chǎn) ∑(︱ ri︱ ΔHof)反 ΔHo==Δho2== kJ/mol 付反應（ 1)熱量衡算： ΔCp=CpCO2(g)+CpH2O(g)1/2CpC2H4(g)3/2CpO2(g) =103T+106T2 ΔHf1＝ ΔH10f+Δa()+ Δb/2() +Δc/3()= kJ/mol 付反應 Q1=1000= kJ/h 付反應（ 2）熱量衡算 ΔCp=CpCH3COOH(L)CpO2(g)CpC2H4(g) =+106T2 ΔHfr=ΔHi+Δa()+ Δb/2() +Δc/3() = kJ/mol 付反應 Q2=1000=Q 付 = Q1+ Q2=＝ 北京化工大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計 (論文 ) 24 24 原料乙烯從 50℃加熱到 125℃所需熱量 (1)QC2H4=F1％ ∫323398 (+106T2)dT = ％ [(398323)+ 103/2(39823232) 106 /3(39833233)] =(2)QC2H6=F1%∫323398(+106T2)dT ＝ %[(398323)+103/2(39823232)106 /3(39833233)] =(3） QC2H4+QC2H6=+＝ 原料從 O2從 20℃加熱到 125℃需熱量 (1） QO2=F299％ ∫323398(a+bT+cT2)dT =99％ [（ 398293） +1031/2（ 39822932） 106/3（ 39832933） ] =(2） QN2=1 ％ =(3） QO2+ QN2=+= 循環(huán)氣從 50℃加熱到 125℃所需熱量 QH2O=∫323398(a+bT+cT2)dT ==QN2==QO2==QC2H4==QC2H6==QCO2==QCH3Cl==QC2H5Cl==Q 總 = 將 HCl 從 20℃加熱到 125℃所需熱量 CHCl=℃ 北京化工大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計 (論文 ) 25 25 補加鹽酸量： HCl+H2O=+=補加鹽酸的摩爾百分數(shù)： yH2O=yHCl=平均分子量 MHCl=+= W HCl=*= Q HCl= W HClC HClΔt=(12520) = 產(chǎn)物液相乙醛在 125℃蒸發(fā)所需熱量 Tc=461k 沸點 Tb= 正常沸點下汽化潛熱 ΔHr= kcal/mol 根據(jù)公式： （ ΔHr） 2/（ ΔH1） 1=[(1Tr2)/(1Tr1)] （ ΔHr） 2： 物質(zhì)在 398K 時的蒸發(fā)潛熱 （ ΔH1） 1：物質(zhì)在 293K 時的蒸發(fā)潛熱 Tr1=（ ΔHr） 2=[(1Tr2)/(1Tr1)]（ ΔHr1） = kcal/mol Q CH3CHO（蒸發(fā)） =F（ ΔHr） 21000 =1000 = 副產(chǎn)物液相醋酸在 125℃蒸發(fā)時所需熱量 查 171?；?187。上冊 P44P45 醋酸在 125℃時的汽化熱量為 410 kJ/h QCH3COOH（蒸發(fā)） = 60 410= 催 化劑中的水在 125℃蒸發(fā)時所需熱量 QH2O 水在 125℃蒸發(fā)時的蒸發(fā)潛熱為 2200kJ/kg QH2O（蒸發(fā)） =(+ ) 2200 = kJ/h 反應器塔底部加入的催化劑從 154℃降到 125℃放熱量 已知： CCT=℃ WCT=6m3/h=Q CT= WCT C CTΔT=（ 154125） = kJ/h 北京化工大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計 (論文 ) 26 26 水從 80℃加熱 到 125℃所需的熱量 CH2O=1kcal/kg℃ 設加水量 Mkol/h Q11=M CH2OΔT=M1（ 12580） = kJ/h 所加水量在 125℃汽化時所需熱量 Q12=M220018=39600M kJ/h 反應器的熱損失 Q 損 已知環(huán)境對空氣的對流傳熱系數(shù) k=15kcal/m2℃ h 反應器和除沫器表面積 S=300 m2 反應器外壁與空氣平均溫差Δ T=45℃ Q=kSΔT Q 損 ==1530045=846450kJ/h 計算反應器的加水量 M 格局熱量平衡方程 Q 放 =Q 吸 Q 主 +Q 付 +Q CT+Q 損 =QF1+QF2+QF4+QHCl+QCH3CHO+QH2O+QCH3COOH+Q11 +Q12 M= 反應器熱量平衡表 項目 溫度 Q吸 Q放 主反應熱 (Q主 ) 付反應熱 (Q付 ) 原料乙烯從 50℃加熱到 125℃所需熱量 50 原料從 O2從 20℃加熱到 125℃需熱量 20 循環(huán)氣從 50℃加熱到 125℃所需熱量 50 將 HCl從 20℃加熱到 125℃所需熱量 20 產(chǎn)物液相乙醛蒸發(fā)熱量 北京化工大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計 (論文 ) 27 27 副產(chǎn)物液相醋酸蒸發(fā)熱 催化劑中的水蒸發(fā)熱 加入的催化劑從 154℃降到 125℃放熱量 154 水從 80℃加熱到 125℃所需的熱量 80 水量在 125℃汽化時所需熱量 125℃ 54038160 反應器 的熱損失 Q 損 846450 ∑ 北京化工大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計 (論文 ) 28 28 第 4 章 設備計算 第 節(jié) 反應器 (1)已知： ρl=1095kg/m3 ρg=平均空塔線速度 uoq=(2)平均氣流量 M 均 =(M 進 +M 出 )/2=(F1+F2+F4+Fi 總 )/2 =（ +++） /2 =(3)進塔氣體體積流量 Vq，設平均壓力 X P均 =4atm T=398k 根據(jù)公式 4 qqVD u??? V=P0V0T/T0P=1398/(2734)=Vq=M 均 103V103/3600 =103103/3600=(4)塔內(nèi)徑計算： muVDdtq 44 57 ????? ? (5)靜床高 H? 的計算： 已知催化劑的生產(chǎn)能力 H0 =VC/T（ π/4D2） =444/（ π） = (6)校正壓力 P 均 ：設塔頂壓力 P 頂 = P 底 =(P 頂 +H? P 底 ρ)Lg=+1095103/ = P 均 =(P 頂 + P 底 )/2=(+)/2= (7)鼓泡塔床層“ε度”及 HGL計算 北京化工大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計 (論文 ) 29 29 校正系數(shù)Ω =（ 1000/1095） 1/3（ 72/80） 1/3= 氣泡的自由浮生速度 ut=[g（ ρtρg） 104/ρt2]=靜態(tài)氣含率的計算ε G εG =（ ）（ Ωuoq/+2Ωμoq） = 動態(tài)含率“ε G1”的計算： εG1=εG（ 1uot/uoqεG1/1ΣG） εG1= 床層高度 HGL=Ho/1εG=()=24m 第 節(jié) P3101 泵的計算 已知：平均溫度為 ℃，以水為計算基準，泵進口流速 u1=u2=泵前 5 個閥，甭后 5 個，泵前 5 個彎頭，閥門為標準截止閥全開彎頭為 90o，三通 3個 ℃ 時， ρ 水 =體積流量 Vs 的計算： Vs=一冷凝液量 M 水 /ρ=（ 18） /（ 3600) = 泵入口及出口管徑的計算： 入口： 11 ????? uvd s? 出口： 92 22 ????? uvd s? 根據(jù) 171?；?187。熱軋無縫鋼管表 圓整后入口管選用Φ 60 出口管選用Φ 42 內(nèi)徑 ： d1= 2=53mm 內(nèi)徑： d2= 2=37mm 校正假定的流速是否正確 北京化工大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計 (論文 ) 30 30 入口 u=4Vs/лd12=4 [（ 53） 2] 106=出口 u=4Vs/лd22=4 [（ 37） 2] 106=假定流速可以認為是確定的管路中閥門的選?。涸?P101進 V102管路中設在測壓閥測溫閥，則流量閥各泵進口閥一個，泵出口閥一個，進 V102 閥一個出 E101 閥一個，共 10 個查 171?；?187。P64 得當量長度 le 彎頭的選取 ：選用 10 個標準彎頭入泵前管路 5個， 5le=5 =，出口泵管路 5個， 5le=5 =5m 得當量長度 le 20m 和 13m 三通的選取補加軟水一個， AB 泵互換 2 個，其它作用 2個 5le揚程的計算泵輸送液體的平均溫度 t=℃，查該溫度下的各種物理參數(shù)如下： μ=105MPaS 取ε =（絕對粗糙度） Re=d1u1ρ/μ= 53 103/ 105 = 105 ε / d1=l2=l1=25m ξ = Σ le 入 =5 20++7/2=113 Σ hf 進 =（λ 入 （Σ le 入 + l1） / d1+ξ） u12/2=泵出口管路阻力 b=50m Re= d2u2ρ/μ =37103105 =105 ε/ d2=查 171?；?187。λ 出 = ξ e=1 Σle 出 =513+5+7/2= Σhf 出 （ λ 出 （ Σle 出 + l1） / d2+ξe） u 22/2=Σhf=Σhf 進 +Σhf 出 = J/kg 列白努力方程選 E101 出口為 11 截回 V102 入口為 22 截回 Z1+u12/2g+P1/ρg+We=Z2+u22/2g+P2/ρg+Σhf We=ΔE+（ u22u12） /2g+ （ P2P1） /ρg+Σhf =20++（ ） 103/ρg+Σhf =北京化工大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計 (論文 ) 31 31 有效壓頭 He=We/g=有效功率 Ne =WeWs=一冷凝液量 18/3600 =18/3600= 泵的軸功率 設泵的效率η =50% N=Ne/η=查 171。手冊 187。選泵（ 150F56B 型號） 流量為 揚程為 轉(zhuǎn)速為 2900r/min 汽蝕余量為 6 泵效率為 67% 功率為 29kw（軸）、 40kw（配帶功率） 第 節(jié) E3104 管板換熱器的計算 （ 1）已知條件： 進料為壓縮機循環(huán)水，入口溫度為 60℃，出口溫度為 37℃，冷卻上水為 30℃ ，回水42℃，進料質(zhì)量流率 W=5786kg/h 體積流量 v=6m/h， p=4bar 定性溫度：循環(huán)水 t=（ 60+37） /2=℃ 冷卻水 t=（ 30+42） /2=36℃ 由定性溫度查表 171?；?187。P403 附錄各物性參數(shù)如下： 流體 比熱 粘度 密度 導熱系數(shù) 普特系數(shù) 循環(huán)水 *105 *102 冷卻水 *105 *102 平均溫度差：按逆流計算的對數(shù)平均溫差 60℃ 37℃ Δ t1=7 42℃ 30℃ Δ t2 =18 Δtm=（Δ t2Δ t1） /lnΔ t2/Δ t1= 北京化工大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計 (論文 ) 32 32 換熱量 Q的計算： Q 循 =WCΔt 循 =5786 (6037)= Q 冷 =W 冷 CΔt 冷 = W 冷 (4230)= Q 循 = Q 冷 W 冷 =傳熱面積的計算： 設 k=1000w/m