【正文】 負(fù)荷圖 換熱器計(jì)算及選型圖 56 換熱器詳細(xì)數(shù)據(jù)圖 57 換熱器校核結(jié)果圖 58 換熱器尺寸簡(jiǎn)圖圖 59 換熱器管束布置圖 圖 510 換熱器尺寸設(shè)計(jì)詳圖表 58 換熱器Aspen Plus模擬結(jié)果匯總位號(hào)名稱介質(zhì)管程物料溫度/℃殼程物料溫度/℃管程物料壓力殼程物料壓力/bar熱負(fù)荷kJ/h介質(zhì)物料換熱面積逆流平均溫差℃/bar流量流量㎡殼程管程進(jìn)口出口進(jìn)口出口kg/hkg/hE101鄰二甲苯加熱器水蒸氣鄰二甲苯2513512E102空氣加熱器水蒸氣空氣256010E104產(chǎn)物冷卻器反應(yīng)產(chǎn)物冷卻水2538044E105苯酐精餾塔冷凝器塔頂產(chǎn)物冷卻水2540000E106苯酐精餾塔再沸器水蒸氣塔底產(chǎn)物40E107順酐精餾塔冷凝器塔頂產(chǎn)物冷卻水25E108順酐精餾塔再沸器水蒸氣塔底產(chǎn)物6E109苯酐產(chǎn)品冷卻器苯酐冷卻水2540E110順酐產(chǎn)品冷卻器順酐冷卻水25405000表2換熱器型號(hào)及基本參數(shù)匯總表位號(hào)殼徑/mm管程數(shù)管子數(shù)流通面積/㎡換熱面積/㎡規(guī)格型號(hào)總數(shù)中心排管管程殼程L/m面積E1013254526BES E1027006382156BES E10410002100624BES E10532526073BES E106180063140376BES E1075002206116BES E108500220611BES E109400410893BES E11015911553BES 容器設(shè)計(jì) 1）鄰二甲苯原料罐鄰二甲苯為反應(yīng)原料，設(shè)計(jì)在儲(chǔ)罐的停留時(shí)間t=6d，流量?? = ??3/?，儲(chǔ)罐的裝填系數(shù)Φ=。選擇材料其Q235A，壁厚為6mm。由上可知液相流量較小，液面高度不是由停留時(shí)間來(lái)確定的，而是通過(guò)調(diào)節(jié)點(diǎn)間的最小距離100mm來(lái)加以限定，應(yīng)采用立式重力分離器。c) 高度容器高度分為氣相空間高度和液相高度，此處所指的高度是指設(shè)備的圓柱體部分如圖所示：圖51 分離器圓柱體部分低液位LL與高液位HL之間的距離式中t為停留時(shí)間，取3min，帶入數(shù)據(jù)得：HL=液相總高度為HL=氣相段高度HG==取封頭為標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，則封頭曲面高度h1=1500mm，取直邊段h2=50mm,支座高為5m，材質(zhì)為A3F。則回流罐所需體積: 選臥式橢圓封頭儲(chǔ)罐，其尺寸為Φ1200mm，總高為3262mm標(biāo)準(zhǔn)號(hào)HG 51580858，壁厚為5mm。則回流罐所需體積: 選臥式橢圓封頭儲(chǔ)罐，其尺寸為Φ800mm，總高為3262mm標(biāo)準(zhǔn)號(hào)HG 51580854，壁厚為5mm。則所需儲(chǔ)罐體積 選立式固定頂儲(chǔ)罐，其尺寸為Φ11370mm，總高為13091mm標(biāo)準(zhǔn)號(hào)HG 。表 59 容器選型匯總儲(chǔ)罐儲(chǔ)存介質(zhì)公稱容積/m3長(zhǎng)或高/m直徑/m儲(chǔ)存時(shí)間填料系數(shù)型號(hào)鄰二甲苯原料罐鄰二甲苯15006dHG V101閃蒸罐所有反應(yīng)產(chǎn)物3005minV102苯酐塔回流罐主要為水和順酐45minHG 51580858V103順酐塔回流罐主要為水5minHG 51580854苯酐儲(chǔ)罐苯酐20006dHG 順酐儲(chǔ)罐順酐15006dHG 機(jī)泵計(jì)算及選型 機(jī)泵概述本節(jié)對(duì)整個(gè)裝置的泵進(jìn)行了詳細(xì)敘述，并對(duì)所有泵選型匯總，以合理的確定整個(gè)裝置用泵情況，便于計(jì)算整個(gè)裝置的能耗。必須滿足介質(zhì)特性的要求。對(duì)輸送腐蝕性介質(zhì)的泵，要求對(duì)流部件采用耐腐蝕性材料，如AFB不銹鋼耐腐蝕泵、CQF工程塑料磁力驅(qū)動(dòng)泵。機(jī)械方面可靠性高、噪聲低、振動(dòng)小。離心泵具有轉(zhuǎn)速高、體積小、重量輕、效率高、流量大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸液無(wú)脈動(dòng)、性能平穩(wěn)、容易操作和維修方便等特點(diǎn)。 泵選型的基本依據(jù)泵選型依據(jù)，應(yīng)根據(jù)工藝流程，給排水要求，從五個(gè)方面加以考慮，分別是泵的輸送流量、裝置揚(yáng)程、液體性質(zhì)、裝置系統(tǒng)的管路分布條件以及操作條件。選擇泵時(shí)，以最大流量為依據(jù)，兼顧正常流量，在沒(méi)有最大流量時(shí)。液體性質(zhì)，包括液體介質(zhì)名稱，物理性質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)和其他性質(zhì)。裝置系統(tǒng)的管路布置條件指的是送液高度、送液距離、送液走向，吸入側(cè)最低液面，排出側(cè)最高液面和管道規(guī)格及其長(zhǎng)度、材料、管件規(guī)格、數(shù)量等，以便進(jìn)行系統(tǒng)揚(yáng)程計(jì)算和汽蝕余量的校核。 選泵的具體操作根據(jù)泵選型的原則和基本條件，具體操作如下：根據(jù)裝置的布置、地形條件、水位條件、運(yùn)轉(zhuǎn)條件，確定選擇臥式、立式和其他型式(管道式、潛水式、液下式、無(wú)堵塞式、自吸式、齒輪式等)的泵。安裝在爆炸區(qū)的泵，應(yīng)根據(jù)爆炸區(qū)域等級(jí)，采用相應(yīng)的防爆電動(dòng)機(jī)。４、確定泵的具體型號(hào)，確定選用什么系列的泵后，就可以按最大流量，去放大5%～10%余量后的揚(yáng)程這兩個(gè)性能的主要參數(shù)，在型譜圖或者系列特性曲線上確定具體型號(hào)。交點(diǎn)在特性曲線下方，在泵的特性曲線范圍內(nèi)就初步定下此型號(hào)，然后根據(jù)揚(yáng)程相差多少，來(lái)決定是否改變直徑。若交點(diǎn)不落在扁狀梯形范圍內(nèi)，應(yīng)選揚(yáng)程較小的泵，選泵時(shí)，有時(shí)須考慮生產(chǎn)工藝要求，選用不同形狀QH特性曲線。也可以反過(guò)來(lái)以NPSH校改幾何安裝高度。３、確定泵的臺(tái)數(shù)和備用率：對(duì)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的泵，一般只能用一臺(tái)，因?yàn)橐慌_(tái)大泵與并聯(lián)工作的兩臺(tái)小泵相當(dāng)，(即揚(yáng)程、流量相同)，大泵效率高于小泵，故從節(jié)能角度講優(yōu)先選一臺(tái)大泵，而不用兩臺(tái)小泵，但遇到下列情況時(shí)，可考慮兩臺(tái)泵并聯(lián)合作：流量很大，一臺(tái)泵達(dá)不到流量要求。兩臺(tái)備用(共三臺(tái))對(duì)某些大型泵，可選用70%流量要求的泵并聯(lián)操作，不用備用泵。對(duì)需24小時(shí)連續(xù)不停運(yùn)轉(zhuǎn)的泵，應(yīng)備用三臺(tái)泵：一臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)，一臺(tái)備用，一臺(tái)檢修。彎頭，1個(gè)截止閥。彎頭ζ=，所以∑Hf=帶入伯努利方程可得：He=考慮到一定的裕量，最小揚(yáng)程為He==所以。２、輸送介質(zhì)為易燃易爆，有毒物質(zhì)，要求密封性高和防靜電，防爆。綜合以上考慮，我們選擇泵的型號(hào)為IHH200150250B。表 510 機(jī)泵選型結(jié)果匯總壓縮機(jī)是用來(lái)壓縮氣體借以提高氣體壓力的機(jī)械，也稱為“壓氣機(jī)”或“氣泵”。壓縮機(jī)的種類和形式很多，不同壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)差別巨大，因而其適用的場(chǎng)合、性能、造價(jià)、尺寸重量等指標(biāo)也相差甚遠(yuǎn)。對(duì)于易燃易爆的介質(zhì)需對(duì)密封性具有高可靠性。適當(dāng)選擇冷卻介質(zhì)。2）結(jié)構(gòu)緊湊、密封效果好，泄漏現(xiàn)象少，尺寸小，因而占地面積和重量都比其他類型的壓縮機(jī)小。4）易損件少，運(yùn)轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)，造價(jià)精度低，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和大型化。壓縮比：因每級(jí)的壓縮比為3～5，而計(jì)算出的壓縮比小于3，所以一級(jí)壓縮就可以?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)最重要的是控制系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)和控制器的設(shè)計(jì)與參數(shù)整定。它是在對(duì)被控對(duì)象做全面攝入的了解和分析的基礎(chǔ)上確定總體控制目標(biāo)，根據(jù)工藝的要求選擇被控變量、操縱變量，合理選擇控制系統(tǒng)的測(cè)量元件和變送器，合理選擇控制器、執(zhí)行器、現(xiàn)實(shí)儀表和其他儀表，從而確定一個(gè)較為合理的簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)方案。既要滿足工藝過(guò)程的實(shí)際需要，又要受到許多客觀環(huán)境和經(jīng)濟(jì)條件的制約。控制器設(shè)計(jì)與參數(shù)整定是在控制方案合理制定的前提下，使系統(tǒng)運(yùn)行在最優(yōu)狀態(tài)的重要步驟。 設(shè)計(jì)依據(jù)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)依據(jù)是在安全生產(chǎn)的前提下，利用控制裝置是被控對(duì)象或過(guò)程自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行，使生產(chǎn)過(guò)程安全、平穩(wěn)、優(yōu)質(zhì)、高效。 設(shè)計(jì)采用的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)《化工廠初步設(shè)計(jì)文件內(nèi)容和深度的規(guī)定》，HG/T 206882000《化工工藝設(shè)計(jì)施工圖內(nèi)容和深度統(tǒng)一規(guī)定》，HG/T 205192009《管道儀表流程圖設(shè)計(jì)內(nèi)容和深度規(guī)定》，HG 205591993《自動(dòng)化儀表選型設(shè)計(jì)規(guī)定》，HG/T 205072000 設(shè)計(jì)范圍及分工自動(dòng)控制設(shè)計(jì)范圍包括鄰苯二甲酸酐反應(yīng)器、塔器、換熱器、泵、壓縮機(jī)以及各類儲(chǔ)罐的系統(tǒng)控制和輔助生產(chǎn)裝置（包括公用工程）的自動(dòng)控制。 儀表的選擇儀表在化工生產(chǎn)中占有重要地位，其選型原則一般參照一下標(biāo)準(zhǔn)：（1）選用符合工藝控制精度、靈敏度要求的高性能智能型儀表；（2）為節(jié)約人力成本，減少維護(hù)強(qiáng)度，應(yīng)選用高穩(wěn)定性、免維護(hù)的智能儀表；（3）現(xiàn)場(chǎng)變送器須選擇帶現(xiàn)場(chǎng)顯示的，以方便現(xiàn)場(chǎng)檢修；（4）儀表的選擇應(yīng)考慮環(huán)境的適應(yīng)性，特別是各種傳感器。本廠主要儀表有流量?jī)x表、壓力儀表、溫度儀表、物位儀表、密度儀表等。 反應(yīng)器的自控反應(yīng)器的溫度控制方案主要：控制進(jìn)料濃度控制進(jìn)料溫度控制段間冷料量鄰二甲苯氧化為放熱反應(yīng)，本設(shè)計(jì)需要主反應(yīng)在360~380℃、0,1MPa下反應(yīng)，本設(shè)計(jì)反應(yīng)器為列管式反應(yīng)器，用熔融鹽去熱取熱來(lái)保證反應(yīng)器的溫度在最佳的反應(yīng)溫度范圍內(nèi)。反應(yīng)器自控方案見(jiàn)圖71。提餾段的控制方案主要有：用提餾段塔板溫度控制加熱蒸汽量，從而控制塔內(nèi)蒸汽流量，并保持回流量恒定，流出液量和釜液量都按物料平衡關(guān)系，有液位調(diào)節(jié)器控制。用提餾段塔板溫度控制釜夜流出量，釜液、回流量恒定，餾出液由回流罐液位調(diào)節(jié)，蒸汽量由重沸器液位調(diào)節(jié)。用精餾段塔板溫度控制回流量，并保持整齊流量恒定。該方案采用以溫度作為衡量質(zhì)量指標(biāo)的間接參數(shù)，以改變?cè)俜衅骷訜崃繛榭刂剖侄?，回流罐有有液位控制系統(tǒng)，保證回流量恒定。圖 72 苯酐精餾塔自控方案圖圖 73 順酐精餾塔自控方案圖 換熱器的自控?fù)Q熱器有多種控制方案，分為無(wú)相變的控制方案和有相變的控制方案。當(dāng)載熱體的流量發(fā)生變化對(duì)物料出口溫度影響較明顯，載熱體入口的壓力平穩(wěn)，且負(fù)荷變化不大時(shí)，常采用單回路控制方案。當(dāng)載熱體也是一種換熱物料時(shí)，其流量是不允許調(diào)節(jié)的。被控物料流量控制方案若被控物料的流量不允許控制時(shí)，則可將一小部分物料直接通過(guò)旁路流到換熱器出口與熱物料混合，達(dá)到控制出口溫度的目的。（1）蒸汽的流量直接控制方案 當(dāng)蒸汽流量和其他工藝條件比較穩(wěn)定時(shí)，可采用改變?nèi)肟谡羝髁縼?lái)控制被加熱物料的出口溫度。（2）換熱器的有效換熱面積控制方案 在傳熱系數(shù)和傳熱溫差基本保持不變的情況改變換熱器的有效面積，也可以達(dá)到控制出口溫度的目的。（2）用溫度液位串級(jí)控制 以流量為操縱變量、以被控物料出口溫度作為主變量、以冷卻器的液位做為副變量，進(jìn)行串級(jí)控制，使引起液位變化的一些干擾包含在副回路中，從而提高了控制質(zhì)量。自控方案見(jiàn)圖74。 機(jī)泵的自控該項(xiàng)目所選離心泵的控制主要為流量控制。其中，控制泵的出口閥門(mén)開(kāi)度的方案簡(jiǎn)單易行，并且還可以和其他信號(hào)聯(lián)合控制，應(yīng)用最為廣泛。因此，鑒于該流程得特點(diǎn)，選取控制泵的出口閥門(mén)開(kāi)度方案。圖 75 機(jī)泵自控方案圖儀表控制的一般要求：壓力測(cè)定：泵的出口至少設(shè)有就地指示壓力表，其位置在泵的出口和第一個(gè)閥門(mén)之間，并且壓力表量程應(yīng)遠(yuǎn)大于關(guān)閉出口閥門(mén)時(shí)的最大壓力。 壓縮機(jī)的自控壓縮機(jī)按其工作原理分為兩大類：溶劑型和速度型。對(duì)于本項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，主要使用的壓縮機(jī)為離心式，故該節(jié)主要講述離心式壓縮機(jī)的控制方案。本項(xiàng)目目壓縮機(jī)的防喘振控制采用旁路控制實(shí)現(xiàn)，吸入壓力控制采用改變壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)透平或電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)。壓縮機(jī)自控方案見(jiàn)76。前者稱車(chē)間布置，后者稱管道布置（配管設(shè)計(jì)）。車(chē)間布置分初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)兩個(gè)階段。初步設(shè)計(jì)階段的布置設(shè)計(jì)的任務(wù)是確定生產(chǎn)、輔助生產(chǎn)及行政生活等區(qū)域的布局；確定車(chē)間場(chǎng)地及建（構(gòu)）筑物的平面尺寸和立面尺寸；確定工藝設(shè)備的平面布置圖和立面布置圖；確定人流及物流通道；安排管道及電器儀表管線等；編制初步設(shè)計(jì)布置設(shè)計(jì)說(shuō)明。（2）施工圖設(shè)計(jì)階段的車(chē)間布置設(shè)計(jì)內(nèi)容及程序初步設(shè)計(jì)經(jīng)審查通過(guò)后，即可進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)。在施工圖設(shè)計(jì)中，一般先由工藝專業(yè)人員繪出施工圖階段車(chē)間設(shè)備的平面及立面布置圖，然后提交安裝專業(yè)人員完成設(shè)備安裝圖的設(shè)計(jì)。 車(chē)間平面布置方案車(chē)間布置是設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，既要符合工藝要求，又要經(jīng)濟(jì)實(shí)用，合理布局。所以在進(jìn)行車(chē)間布置要做到充分掌握有關(guān)資料，全面權(quán)衡，在布置時(shí)要做到深思熟慮，仔細(xì)推敲，以取得一個(gè)最佳方案。因此，在進(jìn)行車(chē)間布置設(shè)計(jì)時(shí)，要集中各方面的意見(jiàn)，最后由工藝人員匯總完成。1）平面布置平面布置是根據(jù)生產(chǎn)工藝條件(包括工藝流程、生產(chǎn)特點(diǎn)、生產(chǎn)規(guī)模等)以及建筑本身的可能性與合理性(包括建筑形式、結(jié)構(gòu)方案、施工條件和經(jīng)濟(jì)條件等)來(lái)考慮的。2）平面形式車(chē)間廠房的平面布置，其外形一般有I型(長(zhǎng)方形)、L型T型和Π型等。其優(yōu)點(diǎn)是施工方便，設(shè)備布置有較大靈活性，有利于今后的發(fā)展，也有利于采光和通風(fēng)。至于Π型，由于平面形式復(fù)雜，用得較少，除了特殊需要外，一般不予采用。3）本裝置采用露天布置，生產(chǎn)中一般不需要經(jīng)常操作的或可用自動(dòng)化儀表控制的設(shè)備都可布置在室外，如塔、換熱器、原料成