【正文】 要做到上述各點(diǎn)必須充分與正確地利用有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)規(guī)范，特別是人們已積累的經(jīng)驗(yàn)。 確定管道、電氣儀表 管 線及采暖通風(fēng)管道的走向和位置。 車間布置設(shè)計(jì)的主要工作是設(shè)備的布置，重點(diǎn)協(xié)作伙伴是建筑專業(yè)。車間布置設(shè)計(jì)開始，設(shè)計(jì)進(jìn)入各專業(yè)間共同協(xié)作階段，工藝專業(yè)在此階段除工藝設(shè)計(jì)本身外，還需要了解和考慮總圖、土建、設(shè)備、儀表、電氣、供排水等專業(yè)及機(jī)械、安裝、操作等各方面的要求。 法蘭： DN50 HG 2059297 溫度計(jì)接管： ? 45， L=100mm，無(wú)縫鋼管 法蘭： DN40 HG 2059297 不凝氣體排出管： ? 32， L=100 mm，無(wú)縫鋼管 法蘭： DN25 HG 2059297 壓料管： ? 57， L=200 mm，無(wú)縫鋼管 法蘭： DN50 HG 2059297 壓料管套管： ? 1084， L=200 mm， 10 號(hào)鋼 法蘭： DN100 HG 2059297 29 第七章 車間設(shè)備布置設(shè)計(jì) 車間布置設(shè)計(jì) 概述 車間布置設(shè)計(jì)是完成設(shè)備工藝設(shè)計(jì)和初步設(shè)計(jì)工藝流程之后的設(shè)計(jì)內(nèi)容。標(biāo)記為： DN 40 HG 21570—95。 攪拌抽臨界轉(zhuǎn)速校核計(jì)算 由于反應(yīng)釜的攪拌軸轉(zhuǎn) 速 n =90 /minr ＜ 200 min/r ，故不作臨界轉(zhuǎn)速校核計(jì)算。/m。 ecR 可以查 文獻(xiàn) [11]上湍流一層流大的轉(zhuǎn)折點(diǎn)得出。 攪拌槳的尺寸及安裝位置 葉輪直徑與反應(yīng)釜的直徑比一般為 ~[10]，一般取 ，所以葉輪的直徑 160 0 800id D m m? ? ? ?， 葉輪據(jù)槽底的安裝高 度 1 1 .0 1 .0 8 0 0 8 0 0H d m m? ? ? ?； 葉輪的葉片寬度 80 0 16 0W d mm? ? ? ?， 葉輪的葉長(zhǎng)度 5 5 80 0 20 0l d mm? ? ? ?， 液體的深度 1i1 .0 D 1 6 0 0 mHm??； 擋板的數(shù)目為 4，垂直安裝在槽壁上并從槽壁地延伸液面上，擋板寬度 160 0 160 m mbWD? ? ? ? 槳葉數(shù)為 6，根據(jù)放大規(guī)則，葉端速度設(shè)為 ,則攪拌轉(zhuǎn)速為： 4 .3 4 .3 1 .5 2 /3 .1 4 0 .8n r sd?? ? ??， 取 /n r s? 攪拌功率的計(jì)算 采用永田進(jìn)治公式進(jìn)行計(jì)算： 42 .1 5 7 1 0 /Pa s? ??? 26 22 641 . 0 1 . 5 8 5 0 7 . 0 9 1 0 3 0 02 . 1 5 7 1 0e dnR ?? ???? ? ? ? ?? 221 .5 0 .8 0 .2 2 99 .8 1r ndF g ?? ? ?[13] 由于 eR 數(shù)值很大，處于湍流區(qū)，因此，應(yīng)該安裝擋板，一小車打旋現(xiàn)象。對(duì)結(jié)晶過(guò)程，小晶粒選渦輪式，大晶粒選槳葉式為宜。制乳濁液、懸浮液或固體溶解宜選渦輪式，其循環(huán)量大和剪切強(qiáng)。根據(jù)介質(zhì)黏度由小到大，各種攪拌器的選用順 序是推進(jìn)式、渦輪式、槳式、錨式和螺帶式。 同一攪拌操作可以用多種不同構(gòu)型的攪拌設(shè)備來(lái)完成，但不同的實(shí)施方案所需的設(shè)備投資和功率消耗是不同的，甚至?xí)沙杀兜牟顒e。水壓試驗(yàn)合格后再做氣壓試驗(yàn)。 若質(zhì)量合格，緩慢降壓將釜體內(nèi)的水排凈，用壓縮空氣吹干釜體。水壓試驗(yàn)合格后再做氣壓試驗(yàn)。若質(zhì)量合格，緩慢降壓將釜體內(nèi)的水排凈，用壓縮空氣吹干釜體。如果反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行的是吸熱反應(yīng)，則需進(jìn)行傳熱面積的校核。 計(jì)算厚度 ? ? 0 . 2 5 1 7 0 0 1 . 92 1 1 3 1 0 . 5 0 . 2 52 0 . 5cit cPDS m mP? ?? ? ?? ? ? ??? 鋼板負(fù)偏差 mmC ? 設(shè)計(jì)厚度 2 2 S C mm? ? ? ? ? 名義厚度 1 S C m m? ? ? ? ? 按鋼制容中 DN=1700mm的壁厚最小不的小于 8mm所以取 mmSn 8? 帶折邊錐形封頭的壁厚 ： 考慮到封頭的大端與夾套筒體對(duì)焊，小端與釜體筒體角焊，因此取夾 套筒體壁厚與封頭的壁厚一致，即 S 筒 = mmSn 8? 傳熱面積校核 由于反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，產(chǎn)生的熱量不僅能夠維持反應(yīng)的不短進(jìn)行，且會(huì)引起反應(yīng)釜內(nèi)的溫度升高。 20 鋼板負(fù)偏差 mmC ? 設(shè)計(jì)厚度 mmCSS d ????? 名義厚度 mmCSS dn ????? 按鋼制容器的制造取壁厚 mmSn 5? 釜體封頭厚 計(jì)算厚度 ? ? mmPDPS ct ic ????? ????? ? 鋼板負(fù)偏差 mmC ? 設(shè)計(jì)厚 度 mmCSS d ????? 名義厚度 mmCSS dn ????? 圓整取 mmSn 5? 按鋼制容器的制造取壁厚 mmSn 6? 考慮到封頭的大端與筒體對(duì)焊，小端與釜體筒體角焊，因此取筒體壁厚與封頭的壁厚一致，即 S 筒 = mmSn 6? 21 第四章 反應(yīng)釜夾套的設(shè)計(jì) 夾套 DN、 PN 的確定 夾套的 DN 由夾套的筒體內(nèi)徑與釜體筒體內(nèi)徑之間的關(guān)系可知： 1 0 0 1 6 0 0 0 0 1 7 0 0jiD D m m? ? ? ? ? 夾套的 PN 由設(shè)備設(shè)計(jì)條件可知，夾套內(nèi)介質(zhì)的工作壓力為常壓，取 PN=，由于壓力不高所以?shī)A套的材料選用 Q235—B 卷制 Q235—B 材料在 100℃ 是的許用應(yīng)力 [σ]t=113MPa 焊縫系數(shù)的確定 取焊縫系數(shù) φ=（雙面對(duì)接焊， 100％無(wú)損探傷） 腐蝕裕量 C2=2mm 夾套筒體的壁厚 計(jì)算厚度 ? ? 0 . 2 5 1 7 0 0 1 . 92 1 1 3 1 0 . 2 52 cit cPDS m mP? ?? ? ?? ? ??? 鋼板負(fù)偏差 mmC ? 設(shè)計(jì)厚度 2 2 S C mm? ? ? ? ? 名義厚度 1 S C m m? ? ? ? ? 圓整取 mmSn 5? 按鋼制容中 DN=1800mm的壁厚最小不的小于 6mm所以取 mmSn 6? 22 夾套筒體的高度 mD vfVHij 44 22?? ????? ?? 圓整取 mm1400H j ? 夾套的封頭 封頭的厚度 夾套的下封頭選標(biāo)準(zhǔn)橢球封頭，內(nèi)徑與筒體（ mmDj 3400? ）相同 。 表 高徑比的確定通常才用經(jīng)驗(yàn)值表 [7] 種類 罐體物料類型 H/Di 一般攪拌釜 液 —固或液 —液相物料 1~ 氣 —液相物料 1~2 發(fā)酵罐類 氣 —液相物料 ~ 假定高徑比為 H/Di=，先忽略罐底容積 ?????????? iii DHDHDV 344 ??[7] mDi ? 取標(biāo)準(zhǔn) mmmD i ?? 表 用標(biāo)準(zhǔn)橢球型封頭參數(shù) [8] 公稱直徑（ mm） 曲面高度（ mm） 直邊高度（ mm） 內(nèi)表面積（ m2） 容積（ m3） 1600 400 40 查得橢圓形封 頭的容積為 V 封 = m3 筒體的高度 ????? VVH 19 釜體高徑比的復(fù)核 0193 0 ??? ii DHDH 滿足要求 筒體壁厚的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 表 反應(yīng)器內(nèi)各物質(zhì)的飽和蒸汽壓 [9] 物質(zhì) 水 乙酸 乙醇 乙酸乙酯 飽和蒸汽壓（ MPa） 該反應(yīng)釜的操作壓力必須滿足乙醇的飽和蒸汽壓所以去操作壓力 P=，該反應(yīng)器的設(shè)計(jì)壓力 ： Pc=== 該反應(yīng)釜的操作溫度為 80℃ ，設(shè)計(jì)溫度為 100℃ 。因此一般情況下，高徑比應(yīng)選擇大一些。 冷卻水 的用量 忽略熱損失，則水的用量為 ? ?12o poQ m c T T?? 2poc a bT cT? ? ? [5] km ?? J 23 km o l101 8 ???? ? J 35 km o ??? ? J 17 12 4 0 3 3 8 3 39322TTTK? ?? ? ? kkgkJ35 253p0???? ????????? hKgTTc Qp /)383403(35 83)(m 210 30 ?????? 18 第 三 章 反應(yīng)釜釜體設(shè)計(jì) 反應(yīng)器的直 徑和高度 在已知攪拌器的操作容積后，首先要選擇罐體適宜的高徑比（ H/Di），以確定罐體的直徑和高度。 （工藝流程圖見圖紙） 13 表 物料物性參數(shù) [4] 表 乙酸規(guī)格質(zhì)量 [5] 物料衡算 根據(jù)乙酸的每小時(shí)進(jìn)料量為 ∕h在根據(jù)它的轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)物的初始質(zhì)量比算出各種物質(zhì)的進(jìn)料和出料量，具體結(jié)果如下表 ： 物質(zhì) 進(jìn)料 /kmol h 出料 /kmol h 乙酸 乙醇 乙酸乙酯 0 水 0 名稱 密度3/mg（ 80oC） 熔點(diǎn) /oC 沸點(diǎn) /oC 黏度 / 百分含量 乙酸 118 98% 乙醇 98% 乙酸乙酯 98% 項(xiàng)目 一級(jí) 二級(jí) 外觀 ≤ 鉑鈷 30 號(hào)，透明液體無(wú)懸浮物 KMnO4 試驗(yàn) /min ≥ —— 乙酸含量 /% 甲酸含量 /% 乙醛含量 /% 蒸發(fā)殘?jiān)?/% 重金屬 (以 Pb計(jì) )/% 鐵含量 /% 14 熱量衡算 1Q ： 進(jìn)入反應(yīng)器物料的能量， KJ 2Q ：化學(xué)反應(yīng)熱， KJ 3Q ：供給或移走的熱量，有外界向系統(tǒng)供熱為正，有系統(tǒng)向外界移去熱量為負(fù)， KJ 4Q ：離開反應(yīng)器物料的熱量， KJ 每摩爾各種物 質(zhì) 在不同條件下的 ,pmc 值 對(duì)于氣象物質(zhì)，它的氣相熱容與溫度的函數(shù)由下面這個(gè)公式計(jì)算： 23,pmc A B T CT D T? ? ? ? 各種液相物質(zhì)的熱容參數(shù)如下 : 表 液相物質(zhì)的熱容參數(shù) [6] 物質(zhì) A B102 C104 D106 乙醇 乙酸 乙酸乙酯 水 由于乙醇和乙酸乙酯的沸點(diǎn)為 ℃ 和 ℃ ，所以： （ 1） 乙醇的 ,pmc 值 113624232) 5 1,(,?? ???????????????????Kmo lJDTCTBTAc klmp （ 2） 乙酸乙酯的 ,pmc 值 113624232) 5 0,(,?? ???????????????????Kmo lJDTCTBTAc klmp （ 3） 水的 ,pmc 值 15 113624232)373,(,2?? ?????????????????Kmo lJDTCTBTAc klOHmp 各種氣 相 物質(zhì)的參數(shù) 表 氣相物質(zhì)的熱容參數(shù) 物質(zhì) A B103 C105 D108 乙醇 乙酸乙酯 （ 1） 乙醇的 ,pmc 值 113825332)3 73,g(,?? ????????????????Km o lJDTCTBTAc kmp （ 2） 乙酸乙酯的 ,pmc 值 113825332)373,g(,?? ???????????????Km o lJDTCTBTAc kmp 每摩爾物質(zhì)在 80℃ 下的焓值 （ 1） 每摩 爾水的焓值 1353298)l , 3 5 3KoH(,o)m ( Hr 22 ?????? m o lkJdTc mp 同理： （ 2） 每摩爾的乙醇的焓值 1333 533 51)l , 35 3 KOHHC(,v a p3 532 98)l , 35 1 KOHHC(,OH )Hm ( Cr)351353()298351(H 525252?????????????????????m o lkJdTcHdTc mpmmp ， （ 3） 每摩爾乙酸的焓值 1353298)l , 3 53 K(,C OOH )m ( C Hr 33 ?????? m o lkJdTc C OOHCHmp （ 4） 每摩爾乙酸乙酯的焓值 16 1)l , 3 5 3 K(,v a )l , 3 5 0 . 2 K(,)HC O O Cm ( C Hr 523523523?????????m olkJcHdTc HC O O CCHmpmHC O O CCHmp ， 總能量衡算 （ 1） 1Q 的計(jì)算 133O H )Hm ( CrC O OH )m ( C HrC O OHCH1HnHnQ 525233?????????