【正文】 塔設(shè)備的選型原則 工業(yè)上使用的塔類型主要是填料塔。 塔設(shè)備的設(shè)計 本項目分離與精制采用的塔設(shè)備包括：吸收塔 T020共沸精餾塔T020醋酸塔 T030丙烯酸回收塔 T030提純塔 T0303。計算可得名義厚度為 ,由鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，取圓筒名義厚度為 。 （ 2） 封頭厚度計算 采用橢圓形封頭，其厚度計算公式為 ? ?ctic PDP ?? ??? 計算得 ????? ??? 封頭設(shè)計厚度 2Cd ???? ， 腐蝕余量 C2 取 2mm，則設(shè)計厚度為。 故 ???? ??? 圓筒的設(shè)計厚度 2Cd ???? , 腐蝕余量 C2 取 2mm，則 ???? 圓筒的名義厚度 ???? 1Cdn ?? ，鋼板負偏差 C1 取 ， ? 為圓整值。 按照 JB1115473 橢圓封頭標(biāo)準(zhǔn)選擇所需的封頭曲面高度為 1000mm，直邊高度 50mm，質(zhì)量 [20]。計算可得名義厚度為 ,由鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，取圓筒名義厚度為 8mm。 （ 1）圓筒厚度的計算 [19] 圓筒厚度的計算式為 ? ?cc pDpt i?? ??? 2 圓筒的計算壓力為 ，查手冊，在設(shè)計溫度為 310℃時，山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 丙烯酸生產(chǎn)的設(shè)備設(shè)計與選型 40 0Cr19Ni19 的許用應(yīng)力為 ??t? =87MPa；在 制造中采用雙面焊對接接頭和相當(dāng)于雙面焊的全熔透對接接頭，且局部無損檢測，故焊接接頭系數(shù)值取。計算得二段反應(yīng)器的壓力降為 。 質(zhì)量速度： )/(41222??????? hmKgdnmG ?? 修正雷諾數(shù) ) 1( )1 1(R 5e ????? ???? ???Gd sM 固 定床壓降計算公式為3 )1(20 ? ???sr dLfP ??? 其中 e ??f 由于 1000Re10,所以 f 中的兩項都不可忽略 [18]。 h1，二段反應(yīng)器入口質(zhì)量流量為 因此 0 2 0 1 3 750 2 4 22????? ?? LdVn 床 同理，對于二段反應(yīng)器： 335774 22????? ?? LdVn 床 反應(yīng)器 材料： 由于丙烯酸具有較強的腐蝕性，本設(shè)計 選用 一般等級的山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 丙烯酸生產(chǎn)的設(shè)備設(shè)計與選型 39 不銹鋼 0Cr17Ni12Mo2。 其中 u 為空床操作氣速，取 1m/s； 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 丙烯酸生產(chǎn)的設(shè)備設(shè)計與選型 38 催化劑平均粒徑取 ，床層孔隙率 ε取 ； 床層高度 : mDVL 4)1( 22?????? ??? 床 經(jīng)圓整，取 5m； 同理，對于第二反應(yīng)器： 床層體積： 1650 237 9 mSVVVVVSV ????? 氣床床氣 床層直徑 : muVD 4 ?????? ?? 取二段反應(yīng)器筒體直徑為 7m。工藝參數(shù)如表 41。一般在 800～ 2021h1之間。它反映催化劑的實際反應(yīng)負荷，在120 h1左右。本設(shè)計的水烯比為 。本設(shè)計的一段氧烯比為 。本設(shè)計的丙烯濃度為 12%。組成控制目標(biāo)為丙烯濃度、氧氣與丙烯的體積分?jǐn)?shù)比（氧烯比）、水烯比。本設(shè)計選擇三菱化學(xué)的催化劑技術(shù)。日本三菱化學(xué)的氧化催化劑使用壽命長，選擇 率高，一段可達四年以上，二段可保證使用六年、可望使用八年。 20 世紀(jì) 70 年代后，美國標(biāo)準(zhǔn)石油公司研制成功以 Mo－ Bi 元素為主的復(fù)合金屬氧化物催化劑，并逐漸成為丙烯氣相催化氧化制丙烯醛的主導(dǎo)催化劑。反應(yīng)分兩段進行， 第一步的主反應(yīng)為： CH2=CHCH3+O2→ CH 2=CHCHO+H2O 第一步的副反應(yīng)為 ： CH2=CHCH3+→ CH 2=CHCOOH 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 丙烯酸生產(chǎn)的設(shè)備設(shè)計與選型 35 2CH2=CHCH3+→ 3CO 2+3CO+6H2O CH2=CHCH3+→ CH 3COOH+3CO2 +H2O 第二步的主反應(yīng)為： CH2=CHCHO+→ CH 2=CHCOOH 第二步的副反應(yīng)為： 2CH2=CHCHO+→ 3CO 2+3CO+4H2O 4CH2=CHCHO+2H2O+O2→ 4CH 2O+CH3CHO 此外還伴隨若干其他副反應(yīng)發(fā)生，并生成丙酸、糠醛、丙酮、甲酸、馬來酸等副產(chǎn)物。固定床反應(yīng)器的特點是：返混小，高轉(zhuǎn)化率時催化劑用量少，催化劑不易磨損；由于固定床反應(yīng)器基本上呈平推流，故 其溫度分布有梯度，所以傳熱控溫不易，另外催化劑的裝卸麻煩，連續(xù)生產(chǎn)需要設(shè)置備用反應(yīng)器。對于本課題，選用列管式固定床反應(yīng)器。 反應(yīng)器的選型 反應(yīng)器的類型多種多樣，按其結(jié)構(gòu)來分大致可以分為管式、釜式、塔式、固定床和流化床等類型。 系統(tǒng)能量衡算 1 第一段反應(yīng)器熱量衡算 表 38 第一段反應(yīng)器負荷計算表 Heating Duty Heat duty MMBtu/hr Q= MMBtu/hr 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 物料衡算與能量衡算 27 表 39 第一段反應(yīng)器焓變計算表 物流流入 物流流出 Temperature K Pressure atm Vapor Frac 1 1 Mass Flow kg/hr Enthalpy MMBtu/hr ΣH/MMBtu/hr 表 310 第一段反應(yīng)器能量衡算表 Q 總MMBtu/hr W 總MMBtu/hr ΣHin MMBtu/hr ΣHout MMBtu/hr Error 0 2 第二段反應(yīng)器熱量衡算 表 311 第二段反應(yīng)器負荷計算表 Heating Duty Heat duty MMBtu/hr Q= MMBtu/hr 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 物料衡算與能量衡算 28 表 312 第二段反應(yīng)器焓變計算表 物流流入 物流流出 Temperature K Pressure atm Vapor Frac 1 1 Mass Flow kg/hr Enthalpy MMBtu/hr Σ H/MMBtu/hr 表 313 第二段反應(yīng)器能量衡算表 Q 總MMBtu/hr W 總MMBtu/hr Σ Hin MMBtu/hr Σ Hout MMBtu/hr Error 0 3 吸收塔的熱量衡算 表 314 吸收塔負荷計算表 Heating Duty Heat duty MMBtu/hr 0 Q= 0MMBtu/hr 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 物料衡算與能量衡算 29 表 315 吸收塔焓變計算表 流入物流 1 流入物流 2 流出物流 1 流出物流 2 Temperature K Pressure atm 1 1 1 1 Vapor Frac 1 1 0 Mass Flow kg/hr Enthalpy MMBtu/hr Σ H MMBtu/hr 表 316 吸收塔能量衡算表 Q 總MMBtu/hr W 總MMBtu/hr Σ Hin MMBtu/hr Σ Hout MMBtu/hr Error 0 0 4 輕組分分離塔的熱量衡算 表 317 輕組分分離塔 負荷計算表 Condenser Reboiler Heat duty/MMBtu/hr 0 Q= 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 物料衡算與能量衡算 30 表 318 輕組分分離塔焓變計算表 進料 1 進料 2 出 料 1 出料 2 出料 3 Temperature K Pressure atm 1 1 1 1 1 Vapor Frac 0 1 0 0 Mass Flow kg/hr Enthalpy MMBtu/hr 3 Σ H MMBtu/hr 3 表 319 輕組分分離塔能量衡算表 Q 總/MMBtu/hr W 總 MMBtu/hr Σ Hin MMBtu/hr Σ Hout MMBtu/hr Error 0 5 醋酸塔的熱量衡算 表 320 醋酸塔 負荷計算表 Condenser Reboiler Heat duty/MMBtu/hr Q= MMBtu/hr 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 物料衡算與能量衡算 31 表 321 醋酸塔焓變計算表 流入物流 流出 物流 1 流出物流 2 Temperature K Pressure atm 1 1 1 Vapor Frac 0 0 Mass Flow kg/hr Enthalpy MMBtu/hr Σ H MMBtu/hr 表 322 醋酸塔能量衡算表 Q 總/MMBtu/hr W 總 MMBtu/hr Σ Hin MMBtu/hr Σ Hout MMBtu/hr Error 0 6 回收塔的熱量衡算 表 323 溶劑回收塔負荷計算表 Condenser Reboiler Heat duty/MMBtu/hr Q= MMBtu/hr 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 物料衡算與能量衡算 32 表 324 溶劑回收塔 焓變計算表 流入物流 流出物流 1 流出物流 2 Temperature K Pressure atm 1 1 1 Vapor Frac 0 0 0 Mass Flow kg/hr Enthalpy MMBtu/hr Σ H MMBtu/hr 表 325 溶劑回收塔 能量衡算表 Q 總 MMBtu/hr W 總 MMBtu/hr Σ Hin MMBtu/hr Σ Hout MMBtu/hr Error 0 7 提純塔的 熱量衡算 表 326 提純塔負荷計算表 Condenser Reboiler Heat duty/MMBtu/hr Q= MMBtu/hr 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 物料衡算與能量衡算 33 表 327 提純塔 焓變計算表 流入物流 流出物流 1 流出物流 2 Temperature K Pressure atm 1 1 1 Vapor Frac 0 0 0 Mass Flow kg/hr Enthalpy MMBtu/hr Σ H MMBtu/hr 表 328 提純塔 能量衡算表 Q 總 MMBtu/hr W 總 MMBtu/hr Σ Hin MMBtu/hr Σ Hout MMBtu/hr Error 0 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 丙烯酸生產(chǎn)的設(shè)備設(shè)計與選型 34 第四章 丙烯酸生