【正文】 （ 1）傳熱速率 (熱負(fù)荷 )Q 型號 model 流量 Q Capacity 揚程 H Head (m) 轉(zhuǎn)速 n Speed (r/min) 功率 P（ kw）
。 換熱器選型 設(shè)計計算主要公式 傳熱速率方程式 Q=KSΔ tm Q—— 傳熱速率 (熱負(fù)荷 )， W； K—— 總傳熱系數(shù)， W/(m2178。 環(huán)氧丙烷精餾塔回流泵選型 ： 選型 IH5032200A 餾分含量：環(huán)氧丙烷： 、甲醇： 、水： 總的質(zhì)量流率 m=總密度ρ =m/v=NASHa=P/ρ g— h— H— Pv/ρ g=— 3— — = NASHr=2 型號 model 流量 Q Capacity 揚程 H Head (m) 轉(zhuǎn)速 n Speed (r/min) 功率 P（ kw） 效率 ? （ %） 必需汽蝕余量 （ NPSH)r (m) (m3/h) L/s IH4025250 80 2900 26 型號 model 流量 Q Capacity 揚程 H Head (m) 轉(zhuǎn)速 n Speed (r/min) 功率 P（ kw） 效率 ? （ %） 必需汽蝕余量 （ NPSH)r (m) (m3/h) L/s IH10065200A 2900 25 初步設(shè)計書 第 37 頁 共 41 頁 NASHa— NASHr=— 2= 該泵工作時不會發(fā)生氣蝕。 預(yù)精餾回流泵選型： 選泵 IH5032125A 型號 model 流量 Q Capacity 揚程 H Head (m) 轉(zhuǎn)速 n Speed (r/min) 功率 P（ kw） 效率 ? （ %） 必需汽蝕余量 （ NPSH)r (m) (m3/h) L/s IH5032125A 2900 47 餾分含量：丙烯 ,環(huán)氧丙烷 ，甲醇 ，水 總的質(zhì)量流率 m=總密度 ρ =m/v=801Kg/m3 NASHa=P/ρ g— h— H— Pv/ρ g=— 3— — = NASHr= 型號 model 流量 Q Capacity 揚程 H Head (m) 轉(zhuǎn)速 n Speed (r/min) 功率 P（ kw） 效率 ? （ %） 必需汽蝕余量 （ NPSH)r (m) (m3/h) L/s IH10065200A 4 2900 60 初步設(shè)計書 第 36 頁 共 41 頁 NASHa— NASHr=— = 該泵工作時不會發(fā)生氣蝕。 雙氧水進(jìn)料泵的選型： 雙氧水流量 ，選泵 IH3220200 雙氧水密度ρ =NASHa=P/ρ g— h— H— Pv/ρ g=9— 3— — = 型號 model 流量 Q Capacity 揚程 H Head (m) 轉(zhuǎn)速 n Speed (r/min) 功率 P（ kw） 效率 ? （ %） 必需汽蝕余量 （ NPSH)r (m) (m3/h) L/s IH3220125 20 2900 35 型號 model 流量 Q Capacity 揚程 H Head (m) 轉(zhuǎn) 速 n Speed (r/min) 功率 P（ kw） 效率 ? （ %） 必需汽蝕余量 （ NPSH)r (m) (m3/h) L/s IH3220200 50 2900 27 初步設(shè)計書 第 35 頁 共 41 頁 NASHr= NASHa— NASHr=— = 該泵工作時不會發(fā)生氣蝕。 其他精餾塔的計算 表 編號 塔徑 m 塔高 m T102 5 5 T103 4 5 T104 3 6 初步設(shè)計書 第 34 頁 共 41 頁 離心泵的選型 設(shè)安裝高度 h=3m，吸入管路阻力損失 H=，吸入液面的壓力P=，安全裕量 S= 丙烯進(jìn)料泵的選型： 丙烯流量 ，選泵 IH3220125 丙烯密度ρ =NASHa=P/ρ g— h— H— Pv/ρ g=— 3— — = NASHr= NASHa— NASHr=— 5。 ???? )(VL 初步設(shè)計書 第 33 頁 共 41 頁 由史密斯關(guān)聯(lián)圖查出： ? 塔頂 液體表面張力：m/ ?? 精餾段表面張力： m/ FD1 ?????? 則 ：)20(CC ?? s/VVLmax ?? ???? s/ max1 ?? 則塔徑：11S ??? 圓整為 D=6m. 塔高的計算 取塔板間距 HT= 塔的有效高度 Z=HT179。 取板上液層高度 hl= m ，HThl== m 。綜合考慮，我們優(yōu)先選擇板式塔。兩種類型的塔各有特點：不同任務(wù)、操作條件、介質(zhì)性質(zhì)情況下，選擇合適的精餾塔能夠充分發(fā)揮塔德作用，既能保證安全穩(wěn)定生產(chǎn)，又能夠降低生產(chǎn)成本 。選型的依據(jù)是：在保證工藝要求的前提上，做到安全生產(chǎn)，穩(wěn)定操作，較低的設(shè)備費用和操作費用。其他塔計算方法相同。 塔徑取為 ,底座高度及塔頂頂封口高度取 ,則總高度為,取為 11m. 精餾 塔設(shè)計 塔的主要目的是將物質(zhì)進(jìn)行分離，本廠所采用工藝中，設(shè)計預(yù)精餾塔，甲醇回收塔，丙烯回收塔，以及環(huán)氧丙烷回收塔。 孔數(shù)和孔徑的確定 ?，取孔徑 d=10mm，則孔數(shù)為： ? ? ? ? 78656271/10 ???? 在分布板中心部分按等邊三角形排列，這樣，每一圈是正六邊形，最 初步設(shè)計書 第 31 頁 共 41 頁 外 2～ 3 圈為同心圓排列，同心圓與正六邊形之間的大空隙處，適當(dāng)補加一些孔。（化工設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ)） 焊接方式：選為雙面焊對接接頭， 100%無損探傷，故焊接系數(shù) 1??， 根據(jù) GB6654《壓力容器用鋼板》和 GB3531《低溫壓力容器用低合金鋼板》規(guī)定可知對 OCr18Ni9鋼板2C,1?. 材料的許用應(yīng)力? ? Mpa58t ?? 則厚度按下式計算： ? ? 62711CP2 PD Id ???? ????????。 板厚的計算 根據(jù)流體進(jìn)出選擇流體的設(shè)計溫度為 100，設(shè)計壓力為 1— 2Mpa.由于反應(yīng)原料為丙烯，雙氧水。取中央不布管區(qū)域直徑為 200mm。首先，管束中央水循環(huán)受阻，傳熱惡化，溫度分布不均，故此區(qū)域不布管；其次反應(yīng)管的排管把整個管板按 ℃劃分為 6 個區(qū)間，整個管板由一個 60176。反應(yīng)器選用列管式固定床反應(yīng)器。 30 m2/g。 ( S i O 2 )1 – x ( x = 0 . 0 0 1 ~ 0 . 0 5 ) ， n ( T i ) ∶ n ( T i + S i ) = ( 0 . 0 1 ~ 0 . 1 )∶1 ，優(yōu)選 T S – 1 ( M F I 結(jié)構(gòu) ) 和 T S – 2 ( M E L 結(jié)構(gòu) )。基本情況如表 。使前者循環(huán)回 HPPO 工藝，后者經(jīng)回收PG 后排放。 ④ 使該餾分在一個 20 ~ 50 塊理論級的蒸餾塔中于 ~ MPa 下分離成一個質(zhì)量組成為：甲醇 90%~99%、水 %~5%、低沸物 ≤100179。 ② 用堿 (如堿金屬氫氧化物水溶液 )和該氫化產(chǎn)物， n(OH－ )︰ n(酸 )=(1~2)︰ 1， pH =8~9，得到新的混合物。它包括如下步驟： ① 從 HPPO 工藝得到的反應(yīng)產(chǎn)物中分離未反應(yīng)丙烯和 PO，得到一個質(zhì)量組成為：甲醇 55%~85%、水10 % ~ 40%、 C1~3 羰基化合物 % ~0 . 5 %、甲氧基丙醇和 PG % ~ 1 % 的混合物。 在管殼式換熱器中優(yōu)選的操作方式是，首先在 20 ~ 30 ℃ 內(nèi)使丙烯壓縮至 ~ MPa，然后減壓至 ~ MPa 并完全蒸發(fā)，所得的制冷功率用作換熱器的冷源，從而實現(xiàn)整個工藝的熱量一體化。從塔頂?shù)玫郊兌?≥97%的 PO，其他組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)滿足甲醇 ≤1010–水 ≤2010–丙烯和丙烷＜ %，該餾分經(jīng)一個功率為 3 ~ 9 MW 的 24 轉(zhuǎn)子的單級汽輪壓縮機 (C100)壓縮至 ~ MPa，此時蒸氣溫度為 70~90℃ ，經(jīng)一個冷卻水換熱器和一個冷凍水換熱器冷卻至 12~20℃ ，然后部分作為回流液返回萃取蒸餾塔。 圖 PO 的分離與回收工藝流程示意圖 分離丙烯后的產(chǎn)物流的質(zhì)量組成為： PO8%~ %、甲醇 65%~70%、水20%~25%、丙烯 ≤ 3 5 0 1 0 – 丙烷 ≤ 1 0 1 0 – 乙醛 ≤10010–高沸物≤%，它經(jīng)預(yù)熱后作為原料 (M)從距塔頂?shù)?45 塊理論級處送入萃取蒸餾塔。 G. HansGe 等報道了一種用萃取蒸餾法來分離PO 產(chǎn)物的工藝。 T1 被送入膜滲透裝置，滲透膜由聚合物與無機化合物復(fù)合而成，將 T1 分離成一個含丙烯、丙烷及揮發(fā)物的通過物流 T3 和一個由 N少量 O2 及揮發(fā)物組成的保留物流 T4，前者被循環(huán)回尾氣流，后者經(jīng)處理后排放。 圖 3. 3 丙烯回收工藝流程示意圖 初步設(shè)計書 第 22 頁 共 41 頁 首先通過 N2 供應(yīng)裝置向尾氣流中供應(yīng) N2，使其中 O2 濃度稀釋至燃燒極限以外，然后使混合氣壓縮至 ~ MPa 后送入冷凝裝置，在 0~20℃ 下產(chǎn)生一個由丙烯、丙烷、 O2 及少量揮發(fā)物組成的氣相 (T1)和一個主要由丙烯組成的液相 (T2)。 同時為了充分利用丙烯 ； 通常 使未反應(yīng)的丙烯經(jīng)分離和提純后循環(huán)回 HPPO 工藝。由于丙烯、過氧化氫和甲醇可形成共沸物，因此甲醇的回收和環(huán)氧丙烷的分離提出需要通過精餾完成。 分離工段 反應(yīng)完成后，反應(yīng)液中含有： （ 1）主反應(yīng)生成物：環(huán)氧丙烷和 H2O ； （ 2）未完全反應(yīng)的反應(yīng)物：丙烯和雙氧水； （ 3）未反應(yīng)物：甲醇 （ 4）副產(chǎn)物：丙二醇。由于合成反應(yīng)是放熱反應(yīng)，因此通過熱導(dǎo)油將熱量移走，以作為后續(xù)工藝的熱源。反應(yīng)混合氣體在 50℃ 、 1MPa 下進(jìn)入反應(yīng)器。反應(yīng)方程式如下： 反應(yīng)后， 反應(yīng)后，反應(yīng)液進(jìn)入 甲醇 回收塔，回收其中未反應(yīng)的 甲醇 重新回到反應(yīng)器 ， 塔釜液進(jìn)入環(huán)氧丙烷塔，從塔頂分離出 丙烯進(jìn)行回收循環(huán)使用 ； 塔底液進(jìn)入環(huán)氧丙烷回收塔，回收較純環(huán)氧丙烷，塔底液可直接排放進(jìn)入污水處理廠處理 工藝流程模擬 使用 AspenPlus 軟 件對流程進(jìn)行模擬，其模擬流程圖見圖 . 圖 aspen 模擬流程圖 初步設(shè)計書 第 21 頁 共 41 頁 合成工段 合成工段主要包括了預(yù)處理及反應(yīng)階段。其工藝流程方框圖見圖 。 根據(jù)環(huán)氧丙烷濃度隨時間的變化規(guī)律 , 利用非線性差分的方法 , 得到各實驗點的反應(yīng)速率 ,采用冪函數(shù)形式的動力學(xué)模型 , 用最小二乘法計算出模型參數(shù)。環(huán)氧丙烷的