【正文】 ，有少量的乙醇生成，這時(shí)會(huì)造成HEH1型催化劑壽命下降或失活的后果。圖7 反應(yīng)器控制（1）DMO加氫反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng) 在DMO加氫反應(yīng)器中使用的HEG1型催化劑的最佳活性與溫度緊密相關(guān)。1) DMO加氫反應(yīng)器頂部以及乙二醇物料出口處設(shè)計(jì)了壓力檢測(cè)系統(tǒng)；2) DMO加氫反應(yīng)器進(jìn)口處以及乙二醇物料出口處設(shè)計(jì)了溫度檢測(cè)系統(tǒng)；3) DMO加氫反應(yīng)器床層上不同的高度均勻的設(shè)計(jì)了溫度檢測(cè)系統(tǒng)以及溫度聯(lián)鎖的超高超低報(bào)警。在加氫反應(yīng)器上端處設(shè)置有排空閥門(mén)以及壓力報(bào)警控制系統(tǒng)，在反應(yīng)器出料口管道處設(shè)置有物料流量的控制閥門(mén)組，并且在DMO加氫反應(yīng)器上，在固定床床層不同的高度位置處都設(shè)置有溫度檢測(cè)儀表以及高低報(bào)警系統(tǒng)。本車(chē)間設(shè)計(jì)的反應(yīng)器為列管式固定床反應(yīng)器，具體的控制系統(tǒng)如下圖7所示。圖6 再沸器 反應(yīng)器的控制方案對(duì)于本工藝設(shè)計(jì)車(chē)間來(lái)說(shuō)，化學(xué)反應(yīng)只涉及了一個(gè)DMO加氫反應(yīng)，反應(yīng)器采用的是列管式固定床反應(yīng)器。組成一個(gè)蒸汽物料流量公用物料溫度的串級(jí)控制系統(tǒng)。而對(duì)于公用蒸汽物料加熱管道，進(jìn)口物料管道設(shè)有流量調(diào)節(jié)閥控制，本設(shè)計(jì)通過(guò)控制蒸汽物料進(jìn)口溫度來(lái)控制蒸汽加熱管道進(jìn)口處物料流量，蒸汽出口管道上設(shè)計(jì)了疏水閥組。本工藝設(shè)計(jì)通過(guò)控制物料進(jìn)入精餾塔底的溫度來(lái)控制再沸器蒸汽物料的流量。E1005再沸器的頂部設(shè)計(jì)了排空閥門(mén)，底部設(shè)計(jì)了排凈閥門(mén)。圖5 物料流股與公用工程流股換熱控制方案再沸器作為精餾塔系統(tǒng)的一部分，再沸器內(nèi)的流股與塔底回流物流流股交換熱量。車(chē)間換熱器設(shè)計(jì)控制了公用工程過(guò)熱蒸汽物料流股的流量，使換熱器出口氫氣物料流股的溫度達(dá)到210℃，使氫氣達(dá)到滿(mǎn)足進(jìn)入反應(yīng)器的溫度。以蒸汽物料的流量為主控制變量，以原料流股流量為副變量。但對(duì)于冷卻系統(tǒng)換熱器的控制，要采取以冷凝水流量為控制主變量，以換熱器的進(jìn)料流量為副變量，經(jīng)過(guò)冷凝水冷卻后的工藝物料的溫度為主控制變量的串級(jí)控制系統(tǒng)。氫氣壓縮機(jī)的具體流量控制方案如圖3所示的控制系統(tǒng)。當(dāng)需要的氫氣物料流量較小時(shí)，可以打開(kāi)旁路流量調(diào)節(jié)閥，這樣能避免直接調(diào)節(jié)進(jìn)口處氫氣物料流量，防止壓縮機(jī)入口處的氫氣負(fù)壓過(guò)大的現(xiàn)象發(fā)生。為防止壓縮機(jī)的出口壓力過(guò)高，管道出口排氣管上設(shè)有超壓控制閥，控制了氫氣的回流或放空的氣量來(lái)維持出口壓力恒定。本工藝設(shè)計(jì)是EG合成車(chē)間，由于新鮮氫氣進(jìn)入列管式固定床反應(yīng)器前需要壓縮，所以要對(duì)氫氣壓縮機(jī)進(jìn)行控制設(shè)計(jì)。圖2 泵出口流量調(diào)節(jié)控制 壓縮機(jī)的控制方案由于氫氣壓縮機(jī)在壓縮氫氣過(guò)程中是一個(gè)升溫變化的過(guò)程，所以氫氣壓縮機(jī)壓縮氫氣過(guò)程時(shí)需要用冷卻水冷卻，防止氫氣壓縮機(jī)升溫過(guò)高。能檢測(cè)處流股的累計(jì)流量或流股的瞬時(shí)流量；如果物料流股穩(wěn)定或調(diào)節(jié)物料流量時(shí)，則需要與其他控制參數(shù)關(guān)聯(lián)。圖1 泵壓力控制由于離心泵的出口側(cè)不允許有較大的壓力降，所以泵的流量測(cè)定系統(tǒng)設(shè)在出口側(cè)。控制位置在離心泵出口與第一個(gè)控制閥門(mén)之間，如下圖1離心泵P1001A/B為DMO進(jìn)料泵，為了保證進(jìn)料泵的壓力穩(wěn)定，采用離心泵的出口壓力控制，使其出口壓力控制在2MPa，達(dá)到反應(yīng)的最佳壓力。 儀表用電源本工藝設(shè)計(jì)車(chē)間所有儀表所用電源由主生產(chǎn)廠區(qū)變電所引出，全部采用220V，50Hz交流電，電機(jī)電源容量5kW。表51 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范名稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)HG/T 205072000HG/T 206882000HG/T 205052000 設(shè)計(jì)范圍及分工本設(shè)計(jì)為DMO加氫合成乙二醇車(chē)間工藝流程控制進(jìn)行了簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)有DMO催化加氫反應(yīng)器、換熱器、氫氣壓縮機(jī)、原料泵、回流罐以及乙二醇初步精餾塔等車(chē)間裝置設(shè)備。儲(chǔ)罐根據(jù)儲(chǔ)存物料介質(zhì)的溫度以及壓力分為低溫常壓儲(chǔ)罐、常溫壓力儲(chǔ)罐和低溫壓力儲(chǔ)罐。圖11 DMO加氫反應(yīng)器裝配圖 儲(chǔ)罐 概述在車(chē)間儲(chǔ)罐作用主要用于存儲(chǔ)DMO原料、新鮮氫氣、DMO催化加氫過(guò)程的中間產(chǎn)物以及EG成品等。 A4mm2℃δn C1[σ]t 鍛件 C1t C1r [σ]t [σ]t δ δt frr fr d B 1 h1 接 h2 A A1 8 A2 A3 mm2 ，大于A，不需另加補(bǔ)強(qiáng)。 ss = sT = = sT163。 [s]TK = = dh = = deh =dnh C1 C2= dmin = dnh = [Pw]= = 計(jì)算單位176。 C [s]t [s]焊接接頭系數(shù) fPT = = [s]t[s]T163。 ss = sT = = sT163。 C dn[ s ][ s ] t s C1 C2 f dn3325Q245RQ345R [ s] t124170 C1 C222 f11mm 176。其DMO加氫應(yīng)器校核結(jié)果如下表412。把HEG1催化劑從只做口下方取出，經(jīng)過(guò)再生處理后重新裝填使用。在DMO加氫車(chē)間實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中只有一臺(tái)反應(yīng)器用于合成乙二醇，備用反應(yīng)器主要用于HEG1型催化劑失活后的接替操作。為防止HEG1催化劑從管束中掉落，支撐板上可以鋪上一層耐高溫石棉球。(6)、折流板的設(shè)計(jì) 所以取即折流板間的距離為 折流板的數(shù)目為折流板數(shù)目為9塊。(5)、反應(yīng)器殼體內(nèi)徑DMO加氫反應(yīng)器總反應(yīng)管數(shù)為5017根，加氫反應(yīng)器采用了錯(cuò)列正三角形排列?？讖綖?mm，則反應(yīng)器所需催化劑的總質(zhì)量為——HEG1型催化劑的堆積密度(4)、反應(yīng)器管數(shù)DNO加氫反應(yīng)器管道有φ25，故管內(nèi)徑dt為20mm，；，管心距40mm。此后，若再延長(zhǎng)DMO催化反應(yīng)時(shí)間，催化反應(yīng)基本保持平衡狀態(tài)，因此可取加氫反應(yīng)停留時(shí)間為1s，由下面公式可以求出反應(yīng)器的體積。本設(shè)計(jì)車(chē)間DMO催化加氫反應(yīng)器采用固定床反應(yīng)器，催化劑采用國(guó)產(chǎn)HEG1型催化劑。圖9 氫酯比對(duì)DMO催化加氫反應(yīng)的影響本工藝設(shè)計(jì)以HEG1草酸二甲酯加氫催化劑。由圖9可以看出，當(dāng)加氫反應(yīng)溫度為210℃，原料液DMO的液空速一定時(shí)；催化反應(yīng)氫酯比為40～80時(shí)，原料液中DMO的轉(zhuǎn)化率隨著氫酯比的增加而升高，當(dāng)催化反應(yīng)氫酯比高于80以后，催化反應(yīng)中DMO的轉(zhuǎn)化率隨著氫酯比的升高已保持不變；產(chǎn)物中乙二醇的選擇性隨著氫酯比的增加略有升高，但是當(dāng)催化反應(yīng)氫酯比高于100以后，乙二醇的選擇性保持不變，此時(shí)反應(yīng)中過(guò)量的氫氣會(huì)加劇DMO催化加氫的副反應(yīng)。由圖8能看出，當(dāng)催化反應(yīng)溫度為210℃，氫酯比為80，DMO的液空速一定時(shí)，～，隨著催化反應(yīng)壓力的逐步升高，原料液中DMO的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物乙二醇的選擇性都略有增加；，原料中DMO的轉(zhuǎn)化率與產(chǎn)物乙二醇的選擇性已保持不變。催化反應(yīng)溫度與反應(yīng)壓力在加氫反應(yīng)中直接影響了產(chǎn)物中乙二醇的選擇性、濃度、原料中草酸二甲酯的轉(zhuǎn)化率。所以DMO催化加氫反應(yīng)溫度要控制在205～210℃內(nèi)，本車(chē)間設(shè)計(jì)DMO催化反應(yīng)溫度為210℃。 反應(yīng)條件的選擇 （1）反應(yīng)溫度的影響 反應(yīng)溫度對(duì)DMO催化加氫的影響如下圖7所示。其反應(yīng)方程式如下總反應(yīng)方程式如下乙二醇過(guò)度催化加氫反應(yīng)方程式如下 催化劑的選擇研究結(jié)果表明HEG1型催化劑的活性好，工業(yè)粒度210℃與205℃時(shí)，原料DMO轉(zhuǎn)化率分別為99%＞98%，產(chǎn)物EG選擇性分別為95%＞93%，此時(shí)HEG1型催化劑達(dá)到最佳活化性能，EG的收率最高，副反應(yīng)產(chǎn)率最低。反應(yīng)在HEG1型催化劑上進(jìn)行，主要反應(yīng)有DMO催化加氫。這些物理變化過(guò)程與化學(xué)反應(yīng)過(guò)程相互滲透、影響，一定會(huì)影響反應(yīng)器中反應(yīng)過(guò)程的特性和催化反應(yīng)的結(jié)果，使得在反應(yīng)器中的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程變得復(fù)雜。表411 壓縮機(jī)一覽表序號(hào)設(shè)備位號(hào)設(shè)備名稱(chēng)類(lèi)型型號(hào)1C1001氫氣壓縮機(jī)離心壓縮機(jī)BCL603其中氫氣壓縮機(jī)的各項(xiàng)規(guī)格參數(shù)為：氫氣的出口排氣量為、額定氫氣排氣壓力、壓縮機(jī)電機(jī)軸功率、電機(jī)功率、壓縮機(jī)排氣管、氫氣壓縮機(jī)工藝尺寸、出水管、放空管。表410 壓縮機(jī)技術(shù)指標(biāo)一覽表項(xiàng)目氫氣入口流量Vs（m3/s）排出流量Vd（m3/s）入口壓力Ps（MPa）入口溫度Ts(oC)25出口壓力Pd(MPa)出口溫度Td( oC)60氫氣壓縮機(jī)的實(shí)際排氣量為氫氣壓縮機(jī)的總壓縮比為，根據(jù)排氣壓力，排氣流量以及介質(zhì)的性質(zhì)，本車(chē)間設(shè)計(jì)選用離心式三級(jí)氫氣壓縮機(jī)機(jī)組。通過(guò)計(jì)算得總壓力比，確定氫氣壓縮機(jī)的級(jí)數(shù)。根據(jù)DMO催化加氫車(chē)間生產(chǎn)實(shí)際需求，DMO進(jìn)料泵需要采用“一開(kāi)一備”布置，因此，車(chē)間實(shí)際生產(chǎn)中DMO進(jìn)料泵的數(shù)量為4臺(tái)。其軟件的的推廣使用，可優(yōu)化手工計(jì)算、提高計(jì)算的準(zhǔn)確性、操作簡(jiǎn)單方便，能節(jié)約選型時(shí)間和繁瑣的計(jì)算過(guò)程。 DMO原料進(jìn)料泵的揚(yáng)程 本車(chē)間設(shè)計(jì)使用了《化學(xué)工業(yè)出版社》出版的智能選泵系統(tǒng)，對(duì)其DMO原料進(jìn)料泵的類(lèi)型進(jìn)行選取。由Aspen Plus化工模擬軟件對(duì)物料進(jìn)行模擬，結(jié)果見(jiàn)下表48。通過(guò)Aspen plus模擬軟件計(jì)算確定了揚(yáng)程以及流量等參數(shù)，并對(duì)泵的其它參數(shù)進(jìn)行了選擇。 選用要求要使所選泵的型式和性能符合工藝流程物料的溫度、物料流股壓力、輸送揚(yáng)程以及流量等物料工藝參數(shù)的要求?；どa(chǎn)中用泵的使用不僅數(shù)量龐大、種類(lèi)繁多。本車(chē)間設(shè)計(jì)加氫換熱器(E1001)裝配圖如下圖3?！?/kw]熱流量/KJ/h傳熱溫差/℃129傳熱系數(shù)/[W/m2℃)]黏度/Pa 封頭的選擇橢圓型封頭工程直徑 ,《摘自JB/T474620002》 DN=600mm 曲面高度150mm 設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表表44 設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表參數(shù)管程殼程進(jìn)（出）口溫度/℃250/90100/210壓力/MPa22物性定性溫度/℃175170密度/定壓比熱容/KJ/kg5) 殼程流動(dòng)阻力FS— —?dú)こ探Y(jié)垢校正系數(shù)，NB— —?dú)こ虜?shù)，為1 nc— —橫過(guò)管束中心線的管束，為26根?！妫? dg= ①管程流程截面積②管程流體流速③雷諾數(shù)④普蘭特常數(shù)⑤換熱器對(duì)流傳熱系數(shù)(3)總傳熱系數(shù)3) 傳熱面積①氫氣換熱器的實(shí)際傳熱面積②面積裕度氫氣換熱器的內(nèi)壓降4) 管程流動(dòng)阻力Ft— —結(jié)垢校正系數(shù)，由Reg=，ug=物料管道相對(duì)粗糙度為 ε/d=，查莫迪圖得 λg=(m2)1　 2　 3） 可得 ψΔt= 4） 5）考慮管子的排列及隔板的存在，采用正方形三角形組合排列，殼體直徑上最多排了26根管子，隔板的厚度查標(biāo)準(zhǔn)取隔板厚度為15mm，換熱器管子中心距t=殼體實(shí)際內(nèi)徑 D=圓整 D=900mm，p=2MPa（大氣壓）許用應(yīng)力 壁厚 圓整后的 =8mm6）折流板氫氣換熱器采用弓形折流板，本設(shè)計(jì)取弓形折流板圓缺高度為換熱器殼體半徑的25%，則切去的圓缺高為所取折流板間距 (3)折流板塊數(shù) 7）接管殼體進(jìn)出口接管，取接管外流速為u=，則接管內(nèi)徑為，取標(biāo)準(zhǔn)管60(2) 氫氣換熱器管程物料流體進(jìn)出口接管，本設(shè)計(jì)取換熱器接管內(nèi)加壓氣體流速為u=25m/s，則接管內(nèi)徑為，取標(biāo)準(zhǔn)管1004 換熱器核算1) 熱量核算其中，λL=(m氫氣換熱器定性溫度可取物料流股進(jìn)口溫度的平均值(1) (2) 查取氫氣換熱器的殼程和管程物料流股的有關(guān)物性參數(shù)如下表43。(2)流動(dòng)方式：從增加傳熱過(guò)程推動(dòng)力△tm來(lái)說(shuō)選擇逆流方式(3)本設(shè)計(jì)氫氣換熱器選用φ25，物料管道內(nèi)的流速取ug=25m/s 確定物性數(shù)據(jù)由Aspen plus化工軟件模擬可知?dú)錃膺M(jìn)入換熱器溫度為100℃，出換熱器進(jìn)入反應(yīng)器溫度為210℃。列管式換熱器有著制造成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)兩股物料流體溫差較大時(shí)，可采用具有膨脹節(jié)的殼體。表42 間壁式換熱器的分類(lèi)與特性分類(lèi)名稱(chēng)特性相對(duì)費(fèi)用耗用金屬/（kg/m2）易清洗；管殼兩股物料溫差不能高于150℃；墊片容易滲漏。換熱器選擇固定端板式換熱器，裂管排布為正三角形，氫氣走管程。圖1 EG合成工藝流程圖本設(shè)計(jì)重點(diǎn)計(jì)算了氫氣換熱器。