【正文】 選泵（ 150F56B 型號(hào)） 流量為 揚(yáng)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(jì)算 （ 1）已知條件： 進(jìn)料為壓縮機(jī)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(jìn)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。P64 得當(dāng)量長(zhǎng)度 le 彎頭的選取 ：選用 10 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎頭入泵前管路 5個(gè)， 5le=5 =，出口泵管路 5個(gè)， 5le=5 =5m 得當(dāng)量長(zhǎng)度 le 20m 和 13m 三通的選取補(bǔ)加軟水一個(gè)， AB 泵互換 2 個(gè)，其它作用 2個(gè) 5le揚(yáng)程的計(jì)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(duì)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(jìn) =（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。上冊(cè) P44P45 醋酸在 125℃時(shí)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(shí)所需熱量 QH2O 水在 125℃蒸發(fā)時(shí)的蒸發(fā)潛熱為 2200kJ/kg QH2O（蒸發(fā)） =(+ ) 2200 = kJ/h 反應(yīng)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(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 26 26 水從 80℃加熱 到 125℃所需的熱量 CH2O=1kcal/kg℃ 設(shè)加水量 Mkol/h Q11=M CH2OΔT=M1（ 12580） = kJ/h 所加水量在 125℃汽化時(shí)所需熱量 Q12=M220018=39600M kJ/h 反應(yīng)器的熱損失 Q 損 已知環(huán)境對(duì)空氣的對(duì)流傳熱系數(shù) k=15kcal/m2℃ h 反應(yīng)器和除沫器表面積 S=300 m2 反應(yīng)器外壁與空氣平均溫差Δ T=45℃ Q=kSΔT Q 損 ==1530045=846450kJ/h 計(jì)算反應(yīng)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(yīng)器熱量平衡表 項(xiàng)目 溫度 Q吸 Q放 主反應(yīng)熱 (Q主 ) 付反應(yīng)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(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (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(shí)所需熱量 125℃ 54038160 反應(yīng)器 的熱損失 Q 損 846450 ∑ 北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 28 28 第 4 章 設(shè)備計(jì)算 第 節(jié) 反應(yīng)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(jìn) +M 出 )/2=(F1+F2+F4+Fi 總 )/2 =（ +++） /2 =(3)進(jìn)塔氣體體積流量 Vq，設(shè)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(jì)算： muVDdtq 44 57 ????? ? (5)靜床高 H? 的計(jì)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(shè)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(jì)算 北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (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(jì)算ε G εG =（ ）（ Ωuoq/+2Ωμoq） = 動(dòng)態(tài)含率“ε G1”的計(jì)算： εG1=εG（ 1uot/uoqεG1/1ΣG） εG1= 床層高度 HGL=Ho/1εG=()=24m 第 節(jié) P3101 泵的計(jì)算 已知：平均溫度為 ℃，以水為計(jì)算基準(zhǔn)，泵進(jìn)口流速 u1=u2=泵前 5 個(gè)閥，甭后 5 個(gè)，泵前 5 個(gè)彎頭，閥門為標(biāo)準(zhǔn)截止閥全開(kāi)彎頭為 90o，三通 3個(gè) ℃ 時(shí)， ρ 水 =體積流量 Vs 的計(jì)算： Vs=一冷凝液量 M 水 /ρ=（ 18） /（ 3600) = 泵入口及出口管徑的計(jì)算： 入口： 11 ????? uvd s? 出口： 92 22 ????? uvd s? 根據(jù) 171。X 底 F+M=D+L+W 側(cè)線采出的 平均分子量 ：已知 M 高聚物 = M 均 = 44+ 18+ 70+ = L=解得 W= D= 北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 20 20 塔頂組分量 ： DCH3CHO= =DH2O= ()= 塔底組分量： WCH3CHO= = WCH3COOH= = W 高 = = W 水 == 側(cè)線組分量 LCH3CHO= = kmol/h LH2O= = kmol/h LC3H5CHO= = kmol/h L 高 = = kmol/h 純?nèi)┧? T— 3202 物料平衡表 物料衡算匯總表 組分 名稱 進(jìn) 料 塔頂出料 塔底出料 側(cè)線采出 Fi (kmol/h) Xi(%) Di (kmol/h) YiD Wi (kmol/h) Xi(%) Li (kmol/h) Li(%) CH3CHO H2 C2H5CHO 0 0 0 0 CH3COOH 0 0 0 0 高聚物 0 0 ∑ 100 100 100 100 北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 21 21 設(shè)備名稱 進(jìn) 料 塔 頂 出 料 總和 氣相 液相 氣相 液相 C3101 V3102 0 E3101 0 E3102 0 E3103 0 T3101 T3201 T3202 0 北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 22 22 第 3 章 熱量衡算 第 節(jié) 反應(yīng)器的熱量衡算 熱量衡算的目的：確定反應(yīng)器的加水量 反應(yīng)熱的計(jì)算： 已知： T=125℃ P=4bar 反應(yīng)方程式： C2H4(g)+1/2O2(g) CH3CHO(c)+ΔH 根據(jù)公式： Cp=a+bT+cT2 ΔCp=Δa+ΔbT+ΔcT2 其中 Δa=∑(ri*αi)產(chǎn) ∑(︱ ri︱ αi)反 Δb=∑(ri*bi)產(chǎn) ∑(︱ ri︱ bi)反 Δc=∑(ri(Ci))產(chǎn) ∑(︱ ri︱ ci)反 應(yīng)用公式： ΔHofT=+∫ 查 171。DC2H5CL=塔釜物料 : W(CH3CHO)= =W(H2O)= ++=W(C3H5CHO)=(高聚物 )=(CH3COOH)= 北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 19 19 脫輕組份塔 T3201物料平衡表 物料名稱 進(jìn) 料 塔 頂 出 料 塔 底 出 料 kmol/h % kmol/h % kmol/h % CH3CHO C O 2 0 0 CH3CL 0 0 C2H5CI 0 0 H2O 0 0 C3H5CHO 0 0 CH3COOH 0 0 高聚物 0 0 ∑ 100 100 100 第 節(jié) 純?nèi)┧?T— 3202 物料衡算 已知： X 頂 =% X 底 =% M=7000kg/h=L=側(cè)線采出： XCH3CHO=% XH2O=% XC3H5CHO=% X 高聚物 =% 列物料平衡方程： F 設(shè)計(jì)計(jì)算以摩爾為單位反應(yīng)工序物料衡算。從塔頂部流出約合 60％巴豆醛的有機(jī)相，進(jìn)入巴豆醛貯缶(V2405)定期用泵 (P2404)打入槽車，送焙燒爐燒掉。冷凝器 (E2203)排出的未凝氣體，經(jīng)壓力調(diào)節(jié)進(jìn)入吸收 塔 (T2401)用水吸收氣體中的乙醛，吸收液流入粗醛貯槽(V2402)塔頂廢氣送火炬。(C2201)塔在 的壓力下操作，直接蒸汽加熱控制塔頂溫度 60℃～ 71℃，塔底溫度 95106℃。將 的過(guò)熱中壓蒸汽經(jīng)增濕泵 (P2020)補(bǔ)入脫鹽水，再經(jīng)減壓，以 飽和蒸汽的形式供生北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 7 產(chǎn)使用。脫鹽水通過(guò)脫鹽水泵 (P2401)加壓后送往生產(chǎn)裝置。當(dāng)反應(yīng)器，除沫器發(fā)生故障時(shí)，可將觸媒放入觸媒收集坑。吸收液在塔釜匯同來(lái)自 (V2104)、 (E2103)的凝液一并經(jīng)過(guò)濾器 (F2102)過(guò)濾、粗醛冷卻器 (E2105)冷卻到 45℃以下，流入粗醛貯槽 (V2402)。為了保持反應(yīng)器液面穩(wěn)定，加入一定量的脫鹽水以補(bǔ)充工藝過(guò)程損失掉的水份。在反應(yīng)器內(nèi)乙烯和氧氣通過(guò)氯化鈀 — 氯化銅 — 鹽酸水溶液催化作用，在壓力 ，溫度 125135℃條件下生成乙醛。氣體由頂部出來(lái)與來(lái)自 104 廠的新鮮乙烯在管道中混合后進(jìn)入反應(yīng)器(R2101)底部。并用氮?dú)廪D(zhuǎn)換系統(tǒng)中氣體，將氣體排入火炬燒掉，為了確保安全裝置需配置自 動(dòng)報(bào)警聯(lián)鎖停車系統(tǒng)。 轉(zhuǎn)化率的控制和原料配比 乙烯直接氧化制乙醛，催化劑對(duì)羰化反應(yīng)具有良好的選擇性，但在氧的存在下，易發(fā)生連串副反應(yīng)，這副反應(yīng)的發(fā)生不僅使乙醛產(chǎn)率降低，且會(huì)影響催化劑溶液的活性，為了減少連串副反應(yīng)的發(fā)生，維持催化劑的活性，必須控制較低的轉(zhuǎn)化率，使生成的乙醛迅速離開(kāi)反應(yīng)區(qū)，轉(zhuǎn)化率的控制 也同時(shí)受到安全操作因素的限制及原料氣的配比要求，也與轉(zhuǎn)化率的控制有關(guān)。 第 節(jié) 本地區(qū)自然條件 平均氣壓： 最高溫度： +38℃ 最低溫度： 38℃ 平均相對(duì)溫度＞ 1％ 最深 凍土深度： 10cm 最大降雪量 平均風(fēng)速 松花江水溫 15℃ 最高水溫 25℃ 第 節(jié) 生產(chǎn)方法及原理 工業(yè)化乙醛的生產(chǎn)方法有四種，反應(yīng)方程式如下： (1)乙炔汞鹽水合法： 北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 3 HgS04H2S04 C2H2+H20——————— →CH3CHO 80℃ (2)乙醇氧化脫氫法： Ag 催化劑 CH3CH2OH+02——————— →CH3CHO+H2 460℃ (3)乙烯絡(luò)合氧化法 PdC12CuC12 C2H4+1／ 202——————— →CH3CH0 HCl(ag) (4)丙烷 — 丁烷氣相直