【正文】 mddtd e 3442 34 220202?? ???????? ?????????? ?? ???? 流通面積： A=BD(1d0/t)= （ 125/32） = 河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 35 1 3 8 6 ?????? smAqu mc? 雷諾數(shù)： Re=930955＞ 100 湍流 ? ? 2 4 3 9 3 0 9 5 6 7 4 ?? ??????????????????? Kmwdw????? ?1200 0212439 72512481 11 1 ?? ???????????? KmwRRAAKiii ??計(jì) K 計(jì) /K 選 =(K 計(jì) /K 選 = 時(shí)，符合要求 ) 故，所選的換熱器滿足要求。 K1） ρ = s Cp= K1） λ m= ● 管程給熱系數(shù)α i的核算 反應(yīng)器出口總物質(zhì)的量流量： s） 由 mtSKQ ???? ，則有： 26 mtK QS m ??????? ● 器前換熱器（ E0102）的選型（換算單位后取 Q0102= 107J℃）） 器后冷卻器 （ E0103） 熱流體 有機(jī)物 （μ＜ 103Pa 填料塔高度計(jì)算 ● 氣相總傳質(zhì)單元高度 HOG maPK qaK qH G vnY vnOG 20xx 53 2, ????????? 經(jīng)查文獻(xiàn)得，對(duì)于不同直徑的填料其對(duì)應(yīng)的理論板當(dāng)量高度如下： 表 不同直徑對(duì)應(yīng)的理論板當(dāng)量高度 填料直徑 (mm) 25 38 50 HETP(m) 河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 32 故，選經(jīng)驗(yàn)值理論板當(dāng)量高度為 。 h1) umin=（ Lw） min h1 Eckert 通用關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)為： 9 6 3 6 9 4 9 3 9 5 2 2 ???????????????? LVVLww ?? 查 Eckert 通用關(guān)聯(lián)圖得： ?LLVFF gu ????? 查散裝填料泛點(diǎn)填料因子平均值圖得：φ F=140m1 1 7 3 4 0 9 ?????? ???? smgu LVF LF ???? ? 河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 31 取 u== =39。 h1 h2） σ c=940896 kg h1） σ L— 液體的表面張力（單位： kg （ m2 m3 將所確定數(shù)據(jù)帶入式 (46)可得： kG= 103mol s） μ V= h1 s） v— 水的克分子容積（單位： cm3 mol1。 s1） MA— 混合氣分子量 MA= MB— 混合氣分子量 MB=44 河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 28 T— 絕對(duì)溫度（單位： K） T取吸收塔進(jìn)出口的算術(shù)平均溫度即 341K P— 氣體總壓強(qiáng)（大氣壓） P取 1820KPa vA— 混合氣的克分子容積（單位： cm3 反應(yīng)器床層符合設(shè)計(jì)要求 綜上計(jì)算我們可以 得出反應(yīng)器的最終計(jì)算結(jié)果：反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)管的長(zhǎng)度是 m. 4. 2 環(huán)氧乙烷吸收塔的計(jì)算 由圖 知從壓縮機(jī)出來(lái)的氣體一部分進(jìn)入混合器參加循環(huán)，另一部分從環(huán)氧乙烷吸 收塔底進(jìn)入，從塔頂進(jìn)入的純水（ X2=0）吸收環(huán)氧乙烷后，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 3%的環(huán)氧乙烷水溶液（摩爾分?jǐn)?shù)為 ）從塔底出，將進(jìn)入環(huán)氧乙烷解吸塔；從塔頂出的含微量環(huán)氧乙烷氣體的混合氣將進(jìn)入分離罐進(jìn)行氣液分離，設(shè)其氣體中環(huán)氧乙烷的摩 河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 27 爾含量為 105。 s，μ 出 = 103Pa 綜上，反應(yīng)器長(zhǎng)度為 。 ● 反應(yīng)管進(jìn)口段無(wú)催化劑，此時(shí)不進(jìn)行反應(yīng)即不放熱，對(duì)于殼程，由于移熱油管進(jìn)口稍靠下，進(jìn)油管口前段便可看作是殼程的死區(qū)，油的溫度基本不變?yōu)橛偷倪M(jìn)口溫度，由以上分析可把此段過(guò)程做如下簡(jiǎn)化：溫度不變的熱流體熱油 475K 加熱冷流體物料由 465K 加熱到 474K。 表 各物質(zhì)在 298K ?fH? 成 分 C2H4 C2H4O CO2 H2O N2 O2 Ar ?fH? （ 1??molkJ ） 9 0 0 0 11 0 24242 ?????????????? m o lkJHHHH OHCOHC fffR ???? a b c d C2H4 C2H4O O2 河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 21 1ffff29 1 3 2 4 1 . 8 1 8 )5 0 9 3(2322 2O42C2H2CO??????????????????m o lkJHHHHH HOR ????? ● 由 298K 升 到 T時(shí)的焓變 )( 121 ???? m o lkJHH RR 單位：、 493825129811 : 1 TTTTH dTCHHRTPRR??? ?????????????? ?代入數(shù)據(jù)得?39252 T102 . 0 7T101 . 2 5 ????? RH同理： ⑷ 熱油流量估算 根據(jù)燕山石化年產(chǎn) 8 萬(wàn)噸環(huán)氧乙烷的實(shí)際工藝設(shè)計(jì)方案及參數(shù)中可知其熱油的質(zhì)量流量為 5100 931=4748100 1??hkg ，則估算年產(chǎn) 6萬(wàn) 噸環(huán)氧乙烷工藝設(shè)計(jì)中熱油的質(zhì)量流量為 4748100 6／ 8=3560000 1??hkg 。 表 反應(yīng)器的總傳熱系數(shù)的確定的已知數(shù)據(jù) 反應(yīng)器的列管數(shù) 13500 反應(yīng)器的列管長(zhǎng)度（ m） 反應(yīng)器的實(shí)際傳熱溫度（℃） 280266 熱油的進(jìn)出口溫度（℃） 254259 熱油的流量（ 13 ??hm ） 5100 熱油的密度（ kg所以確定相應(yīng)的參數(shù)是一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)。 K1）） dATTKdVHRrdVHRrTdTTCTTCaRRPiPi?????????????????????????)(620)(21620)()(N)(N02211ii 基基 dLnDdA ???? ?? PiaCnDTTKDnHRrHRrdLdTi22211N)(6204)21(:?????????????????? ??即 ⑶ By 隨床層高度 L變化的微分方程 同①中選長(zhǎng)度為 dL 的微元段反應(yīng)器進(jìn)行物料衡算，關(guān)鍵反應(yīng)物環(huán)氧乙烷為衡算對(duì)象。 m3 RAAA dVrrdNNN 6 2 010)21()( 321 ?????? ? ABTATA yyNyNN ????? )( 0,? dLnDdV R ??? 24? 0,3221 620xx4)21()(:TBANnDrrydLdy ????????? ??即 ⑵ 反應(yīng)器溫度 T 隨床層高度 L變化的微分方程 選長(zhǎng)度為 dL的微元段反應(yīng)器進(jìn)行熱量衡算，微元衡算示意圖見(jiàn)圖 。微元衡算示意圖見(jiàn)圖 。為了方便隨后的計(jì)算，首先對(duì)動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行變換，將動(dòng)力學(xué)方程轉(zhuǎn)化為只含有乙烯和環(huán)氧乙烷的摩爾分?jǐn)?shù)，即42HCy、 OHCy42的函數(shù)?；诖朔磻?yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算選擇一維平推流模型，即只考慮反應(yīng)組分及反應(yīng)器溫度和導(dǎo)熱油溫度隨床層高度的變化。 表 各股物流進(jìn)出口溫度 換熱器 進(jìn)口溫度（ K） 出口溫度（ K） 反應(yīng)器后冷卻器 537 500 反應(yīng)器前換 熱器 336 474 二氧化碳吸收塔頂冷卻器 380 314 根據(jù)熱量衡算結(jié)果匯總各設(shè)備進(jìn)出口溫度，見(jiàn)表 . 表 各設(shè)備的進(jìn)出口溫度 各裝置的熱負(fù)荷 進(jìn)口溫度 (K) 出口溫度 (K) 反應(yīng)器 474 537 器后換熱器 冷流體 453 453 熱流體 537 298 器前換熱器 冷流體 336 465 熱流體 500 375 EO 吸收塔 375 307 二氧化碳吸收塔 373 380 壓縮機(jī) 343 塔后換熱器 冷流體 298 303 熱流體 380 314 第 2 個(gè)分離 罐上 314 314 新鮮物料 298 河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 13 ⑴ 反應(yīng)器的熱負(fù)荷 13 4 1 5 3 5 1 )4 7 7 7(6 0 5 6 0 0 0 01 ???? ????? ?? hkJTCmQ Poi l ?反 ⑵ 反應(yīng)器后冷卻器的熱負(fù)荷 ? ?15005373102321 1 8 8 4 1 5 111?????????????????? ?hkJTCNQ PE ? ⑶ 反應(yīng)器前換熱器的熱負(fù)荷 ? ? 1474336 261 40 9 11 13 7 1 9 412 ?? ????????? ?? ? hkJTCNQ PE ? ⑷ 二氧化碳吸收塔頂冷卻器的熱負(fù)荷 ? ? 1314380 265 160623913 ?? ?????????? ?? ? hkJTCNQ PE ? 河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 14 4 主要設(shè)備的工藝計(jì)算及選型 4. 1 反應(yīng)器的計(jì)算 反應(yīng)過(guò)程選燕山石化生產(chǎn)的 7?YS 型氧化鋁載銀催化劑 ,7 孔環(huán)柱狀顆粒，外形尺寸 mm89?? ，中央孔直徑 ? ，孔邊直徑 ? ， 活性溫度范圍在 200℃以上。 2CO 的脫除量即為出反應(yīng)器的 2CO 的量的 10%與馳放氣中 2CO 的馳放量之和，即為： 10%+=則： C2H4的摩爾流量： = 成分 C2H4 O2 CO2 Ar H2O N2 C2H4O 總量 河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 表 反應(yīng)器進(jìn)出口物質(zhì)的摩爾流量及組成 環(huán)氧乙烷吸收塔的物料衡算 出反應(yīng)器的物流經(jīng)換熱后進(jìn)入環(huán)氧乙烷吸收塔，只有環(huán)氧乙烷被吸收，出分離罐頂部時(shí)，各物質(zhì)的摩爾流量及百分含量見(jiàn)表 。 h1） ⑵ 氧氣的衡算 單位時(shí)間輸出反應(yīng)器的量 = 3 = （ kmol 表 物料組成 組成（ mol%） 物流 C2H4 O2 CO2 Ar N2 EDC 反應(yīng)器進(jìn)口 20% % 8% % % ?? 新鮮氧氣 新鮮乙烯 反應(yīng)器的物料衡算 ● 反應(yīng)器入口物質(zhì)量的確定 由環(huán)氧乙烷的產(chǎn)量、乙烯的轉(zhuǎn)化率和環(huán)氧乙烷的收率確定乙烯在反應(yīng)器中單位時(shí)間消耗量，再由原料乙烯的組成確立反應(yīng)器單位時(shí)間處理的氣體總量，并由反應(yīng)器入 河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 口的組成確立輸入反應(yīng)器的各物質(zhì)