【正文】 6 容器法蘭 DN3200 JB470292 20（鍛）7 螺栓 M24130 JB/T47072022 40Cr8 螺母 凹凸密封面 M24 GB/T61702022 359 墊片 2101763 石棉橡膠10 人孔 Pg10 Dg500 A 型密封面 JB58079 一類材料11 視鏡 Pg10Dg100 HGJ50186 碳鋼12 溫度計(jì) 016/6 組合件13 支座 懸掛式支座 JB116581 組合件14 地腳螺栓 M30 GB/T57822022 15 機(jī)械密封 MS2022060BAUVFE HG2157195 組合件16 泵 IS 型單級(jí)單吸離心泵 IS8050315 組合件17 風(fēng)機(jī) 鼓風(fēng)機(jī) 組合件18 接管 φ50010 GB/T816387 20 號(hào)鋼19 接管 φ1503 GB/T816387 20 號(hào)鋼20 接管 φ1203 GB/T816387 20 號(hào)鋼21 冷凝器 列管式冷凝器 第 27 頁(yè) 共 36 頁(yè)6 車間布置設(shè)計(jì) 概述車間布置包括車間廠房布置與車間設(shè)備布置兩部分內(nèi)容，車間廠房布置主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)整個(gè)車間的廠房結(jié)構(gòu)，并針對(duì)各種生產(chǎn)設(shè)施、生產(chǎn)輔助設(shè)施等進(jìn)行布局安排，主要根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)特點(diǎn)、工藝及相關(guān)專業(yè)技術(shù)要求、投資能力、場(chǎng)區(qū)面積和地形等因素而定；車間設(shè)備布置設(shè)計(jì)主要內(nèi)容是確定各生產(chǎn)設(shè)備在車間廠房中的空間位置。③ 管子壁厚的選擇：根據(jù)設(shè)計(jì)壓力、管材、材料允許壓力等因素計(jì)算最小壁厚，再考慮腐蝕余量后，選取標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)應(yīng)的壁厚，管徑尺寸 φ150mm4mm。① 流速的選擇：第 25 頁(yè) 共 36 頁(yè)考慮輸送流體的特性、狀態(tài)和操作要求等，為了防止流體過(guò)高引起管道磨損、振動(dòng)和噪聲等現(xiàn)象，液體的流速一般不超過(guò) 3m/s，氣體流速一般不超過(guò) 100 m/s，設(shè)計(jì)取 90m/s。（2）管道工藝計(jì)算管徑的計(jì)算：以經(jīng)濟(jì)性為原則，管徑大，管壁厚，管道及閥門費(fèi)用增加，因此投資費(fèi)用高；管徑小，管道內(nèi)的流速增加，流體阻力增加，動(dòng)力消耗增加，因此操作費(fèi)用高。根據(jù)輸送介質(zhì)的溫度、壓力、腐蝕性、價(jià)格及供應(yīng)等情況選擇所用的管材。第 24 頁(yè) 共 36 頁(yè)（5）風(fēng)機(jī)的選擇主要依據(jù)是氣體性質(zhì)、氣體流量、出口壓強(qiáng)或壓縮比、輸送條件等決定；綜合考慮，選擇壓縮機(jī)，其壓縮比小于 4。有關(guān)性能如表 ：（3）計(jì)算軸功率、電機(jī)功率① 有效功率 Pe=QvHeρg =6360/3600125103=② 軸功率 Pa=Pe/ =（齒輪傳動(dòng)時(shí)， 取 ~；皮帶??輪傳動(dòng)時(shí)， 取 ~，設(shè)計(jì)取 ）③ 電機(jī)功率 P=K =（ K 為電機(jī)富裕系數(shù)，當(dāng) Paa在 至 17 范圍內(nèi)時(shí)，K 取 ）（4）選電機(jī)配套電機(jī)功率 37kW，軸功率為 kW。根據(jù)流量、揚(yáng)程及性質(zhì)，確定選擇 IS 型單級(jí)單吸離心泵。 彎頭 5 個(gè)排出管管長(zhǎng)：150m；管徑 φ150mm，閥門 1 個(gè)，止回閥 1 個(gè)，三通 2 個(gè)，90176。最初吸氣壓力為 （表壓） ，最初吸氣溫度為 ≤40℃：最終排氣壓力為 （表壓） ；容積流量為 90m3/min（一級(jí)吸氣狀態(tài)） ；轉(zhuǎn)速為 333r/min；第 23 頁(yè) 共 36 頁(yè)活塞行程為 360mm；壓縮級(jí)數(shù)為四級(jí)。℃②對(duì)數(shù)平均溫差：熱端溫差為 325－275=50 ℃，冷端溫差為 325－280=45 ℃℃???③換熱面積 A=106/()= m2，取安全系數(shù)為 ，則需換熱面積為 200 m2（3）換熱器的選型：選用管殼式換熱器，JB114571233，換熱面積為 200 m2，公稱直徑為Dg800mm，管長(zhǎng) 6000 mm，管程數(shù)Ⅵ，管數(shù) 444，設(shè)備型號(hào)為 G800Ⅵ16200 動(dòng)力設(shè)備的選型 [31]循環(huán)氣壓縮機(jī)本設(shè)計(jì)選用的是 D29/4953 型。℃，熔鹽在其中的流速為 3m/s。第 22 頁(yè) 共 36 頁(yè) 輔助設(shè)備的設(shè)計(jì) 冷凝器的設(shè)計(jì)選型 [30]需要設(shè)置反應(yīng)器外傳熱，設(shè)計(jì)列管式冷凝器，其傳熱系數(shù)為 370~730kcal/ m2（7）支座：選用懸掛式支座，JB116581，共 4 個(gè)。（5）安全裝置口：由于反應(yīng)器一般為密閉式操作，反應(yīng)器過(guò)程有時(shí)帶正壓或負(fù)壓，有時(shí)有氣體產(chǎn)生，為了安全操作，需要在釜蓋上設(shè)置安全閥口或放空口。（3）視鏡：選用 2 個(gè) HGJ50186Pg10Dg100 碳鋼視鏡，設(shè)在反應(yīng)器蓋上，用于觀察反應(yīng)器內(nèi)物料變化情況。第 21 頁(yè) 共 36 頁(yè)第一、第二氧化反應(yīng)器的各數(shù)值如表 所示：表 第一、第二氧化反應(yīng)器換熱面積核算及床層壓力降值項(xiàng)目 第一氧化反應(yīng)器 第二氧化反應(yīng)器床層對(duì)壁總給熱系數(shù) 21/tkJmh?????℃ 總傳熱系數(shù) 21/K???℃ 需要傳熱面積 A需 實(shí)際傳熱面積 2/m實(shí) 床層壓力降 Pka? 反應(yīng)器零部件選用與設(shè)計(jì)（1）容器法蘭：選用 JB470292 乙型平焊法蘭，公稱壓力 ，公稱直徑DN3200；法蘭材料選用 20（鍛） ，質(zhì)量為 kg；螺栓材料選用 40Cr；螺母材料選用 35，凹凸密封面，配 60 個(gè) M24 螺栓?！? ?? ???????℃整個(gè)反應(yīng)器床層可近似視為等溫，為 325℃，則傳熱推動(dòng)力為：()(3).2mt???℃需要傳熱面積：???需 需實(shí)際傳熱面積為 ???實(shí) 實(shí)，故能滿足傳熱要求。s ； ——催化劑粒徑； ——列管內(nèi)徑?pdtd總進(jìn)料量：m=+ +=????????混 （ ） ()f kJmh?????（ ） ℃?????混 2128057/(.)Gkgmh????第 20 頁(yè) 共 36 頁(yè)?????床層對(duì)壁總給熱系數(shù)： (4)31./2t kJmh????????℃總傳熱系數(shù)： 201ttt mKd??????垢壁鋼 垢查得碳鋼管的導(dǎo)熱系數(shù)為 λ=(mm 2m 1因此 ??????床同理，對(duì)于第二反應(yīng)器： ???床反應(yīng)器材料：由于丙烯酸具有較強(qiáng)的腐蝕性，本設(shè)計(jì)選用經(jīng)過(guò)鈍化處理的碳鋼材質(zhì) Q235A，接管材料選用 20 號(hào)鋼。本設(shè)計(jì)采用列管式固定床氧化反應(yīng)器，此類反應(yīng)器為列管式結(jié)構(gòu)，傳熱面積大，有利于強(qiáng)放熱反應(yīng)。第 17 頁(yè) 共 36 頁(yè)表 第一氧化反應(yīng)器、第二氧化反應(yīng)器熱量衡算表系統(tǒng)與外界交換的熱量 第一氧化反應(yīng)器 第二氧化反應(yīng)器q1/(kJ/h) 107 105q2/(kJ/h) 107 107q4/(kJ/h) 106 106qT/(kJ/h) 107 107Gh/(kg/h) 106 106E/kw 13179 16173 冷卻器的熱量衡算計(jì)算依據(jù)進(jìn)口溫度：275℃；出口溫度： 280℃冷卻劑：熔鹽，其冷凝熱為 2717 kJ/kg熱衡算求冷取器的熱負(fù)荷和熔鹽的用量，冷損失按 10%計(jì)算需要熔鹽提供的熱量：Q=[(+++)(325260) ]=106 kJ/h加熱熔鹽用量：W= Q/2717= 動(dòng)力消耗綜合表動(dòng)力消耗綜合表如表 所示：表 動(dòng)力消耗綜合表序號(hào) 物料名稱 單位 每噸產(chǎn)品消耗量 每小時(shí)消耗量 每年消耗量1 熔鹽 t 35 1042 蒸氣 t 30 1073 電 kwh℃= kJ/kg 計(jì)算主要對(duì)一段、二段氧化反應(yīng)器以及冷卻器進(jìn)行熱量衡算；第一反應(yīng)器進(jìn)料溫度為 250℃，反應(yīng)溫度為 325℃；第二反應(yīng)器進(jìn)料溫度 210℃，反應(yīng)溫度 260℃。q 4 的計(jì)算：設(shè)備溫度高于環(huán)境溫度時(shí)，q 4＞0，設(shè)備操作溫度低于環(huán)境溫度時(shí)，q 4＜0。在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)，熱平衡方程式寫成以下形式更容易計(jì)算：第 15 頁(yè) 共 36 頁(yè) QT = Q1+Q2+Q3+Q4式中 QT 設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)物料與外界交換熱量之和（傳入為正 ，傳出為負(fù)） ，kJ；Q1由于物料溫度變化，系統(tǒng)與外界交換的熱量，kJ；Q2由于物料發(fā)生各種變化（化學(xué)變化、相變、溶解、混合等） ，系統(tǒng)與外界交換的熱量（吸熱為正、放熱為負(fù)） ， kJ；Q3由于設(shè)備溫度變化，系統(tǒng)與外界交換的熱量（設(shè)備升溫為正、降溫為負(fù)） ， kJ；Q4設(shè)備向外界環(huán)境散失的熱量（操作溫度高于環(huán)境溫度為正、低于環(huán)境溫度為負(fù)） ，kJ。h1℃1 標(biāo)準(zhǔn)生成熱/kJK1 導(dǎo)熱系數(shù)/W105J（1）反應(yīng)器物料衡算數(shù)據(jù)（見氧化反應(yīng)器物料平衡表）（2）入口溫度：25℃，第一反應(yīng)器溫度： 325℃，第二反應(yīng)器溫度： 260℃（3）有關(guān)物性數(shù)據(jù)如表 所示：表 物性數(shù)據(jù)表 [27]物料名稱 定壓比熱容/kJ193。h1丙烯醛 丙烯酸 水蒸氣 副產(chǎn)物 空氣 損失 催化劑 m3/h 水蒸氣 丙烯酸 空氣 副產(chǎn)物 損失 合計(jì) 合計(jì) 原料消耗綜合表原料消耗綜合表如下表 所示：表 原料消耗綜合表序號(hào) 物料名稱 單位 每噸產(chǎn)品消耗量 每小時(shí)消耗量 每年消耗量1 丙烯 t 1042 空氣 t（一段）（二段）（一段）（二段）105（一段）105（二段）第 13 頁(yè) 共 36 頁(yè)3 催化劑 m345（一段）（二段）105（一段）105（二段）4 水蒸氣 t（一段）（二段）104（一段）104（二段）第 14 頁(yè) 共 36 頁(yè)4 熱量衡算連續(xù)操作過(guò)程屬于定態(tài)操作過(guò)程，物料狀態(tài)、反應(yīng)狀態(tài)等不隨時(shí)間而變化，所以熱負(fù)荷（傳熱速率）也不隨時(shí)間變化而變化，主要計(jì)算正常操作時(shí)的傳熱速率 [26]。據(jù)絕對(duì)空速可計(jì)算催化劑的用量： mS?????丙 丙 催催 催化劑的量： m 3/h總出料量： + +++ = kmol/h第二氧化反應(yīng)器物料平衡表如表 所示：表 第二氧化反應(yīng)器物料平衡表進(jìn)料 出料物料名稱 摩爾進(jìn)料量 kmol圖 第二氧化反應(yīng)器物料衡算示意圖依照?qǐng)D 中第二氧化反應(yīng)器物料衡算示意圖進(jìn)行計(jì)算：（1）丙烯醛進(jìn)料量： kmol/h（2）水蒸氣進(jìn)料量：= kmol/h（3）氧氣進(jìn)料量：= kmol/h 總氣體進(jìn)料量：247。206。178。169。196。167。240。239。177。200。162。225。191。217。193。175。223。200。207。177。248。213。203。203。207。177。198。211。1