【正文】 各物質(zhì)在 298K ?fH? 成 分 C2H4 C2H4O CO2 H2O N2 O2 Ar ?fH? （ 1??molkJ ） 9 0 0 0 11 0 24242 ?????????????? m o lkJHHHH OHCOHC fffR ???? a b c d C2H4 C2H4O O2 河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 21 1ffff29 1 3 2 4 1 . 8 1 8 )5 0 9 3(2322 2O42C2H2CO??????????????????m o lkJHHHHH HOR ????? ● 由 298K 升 到 T時(shí)的焓變 )( 121 ???? m o lkJHH RR 單位：、 493825129811 : 1 TTTTH dTCHHRTPRR??? ?????????????? ?代入數(shù)據(jù)得?39252 T102 . 0 7T101 . 2 5 ????? RH同理： ⑷ 熱油流量估算 根據(jù)燕山石化年產(chǎn) 8 萬(wàn)噸環(huán)氧乙烷的實(shí)際工藝設(shè)計(jì)方案及參數(shù)中可知其熱油的質(zhì)量流量為 5100 931=4748100 1??hkg ，則估算年產(chǎn) 6萬(wàn) 噸環(huán)氧乙烷工藝設(shè)計(jì)中熱油的質(zhì)量流量為 4748100 6／ 8=3560000 1??hkg 。顯示結(jié)果記錄見表 。 ● 反應(yīng)管進(jìn)口段無(wú)催化劑，此時(shí)不進(jìn)行反應(yīng)即不放熱，對(duì)于殼程，由于移熱油管進(jìn)口稍靠下，進(jìn)油管口前段便可看作是殼程的死區(qū)，油的溫度基本不變?yōu)橛偷倪M(jìn)口溫度，由以上分析可把此段過程做如下簡(jiǎn)化：溫度不變的熱流體熱油 475K 加熱冷流體物料由 465K 加熱到 474K。 /(m2 綜上，反應(yīng)器長(zhǎng)度為 。 河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 24 圖 反應(yīng)器簡(jiǎn)圖 河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 25 床層阻力降的校核 ⑴ 反應(yīng)器中氣體混合物黏度的確定 通過查找相關(guān)書籍，得氣體混合物中各物質(zhì)的黏度［ 11］見表 。 s，μ 出 = 103Pa s ⑵ 當(dāng)量直徑 sd 的確定 本設(shè)計(jì)中，催化劑采用 32/7 OAlAgYS ? ,7 孔環(huán)柱狀顆粒，外形尺寸 mm89?? ，中央孔直徑 ? ，孔邊直徑 )( 見簡(jiǎn)圖mm? ? ? 37222 0 1 0 1 0 0 8 mV P ?????????? ? ? ?0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 8 222 ???????????? ?Pa 24106 m??? maVd PPs 347 106 ??? ??? ????? m 圖 催化劑示意圖 河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 26 ⑶ Re的確定 選床層平均溫度 KT 508? ，床層空隙率ε =［ 12］，混合氣體摩爾質(zhì)量 ??? k m o lkgM ,混合氣體黏度 sPa ??? ?3100 2 ? 。 反應(yīng)器床層符合設(shè)計(jì)要求 綜上計(jì)算我們可以 得出反應(yīng)器的最終計(jì)算結(jié)果：反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)管的長(zhǎng)度是 m. 4. 2 環(huán)氧乙烷吸收塔的計(jì)算 由圖 知從壓縮機(jī)出來的氣體一部分進(jìn)入混合器參加循環(huán)，另一部分從環(huán)氧乙烷吸 收塔底進(jìn)入，從塔頂進(jìn)入的純水（ X2=0）吸收環(huán)氧乙烷后，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 3%的環(huán)氧乙烷水溶液（摩爾分?jǐn)?shù)為 ）從塔底出，將進(jìn)入環(huán)氧乙烷解吸塔；從塔頂出的含微量環(huán)氧乙烷氣體的混合氣將進(jìn)入分離罐進(jìn)行氣液分離，設(shè)其氣體中環(huán)氧乙烷的摩 河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 27 爾含量為 105。 h1 根據(jù)單位時(shí)間進(jìn)出吸收塔的物質(zhì)的量相等，則有： 1,1, XqYq lnvn ??? （ 43） 解（ 43）式 得： 1, 3 3 0 6 ??? hk m o lq ln 相關(guān)數(shù)據(jù)的確定 ● 平衡常數(shù) m 的確定 由文獻(xiàn)［ 12］查得環(huán)氧乙烷在水中的溶解度關(guān)聯(lián)得到 下環(huán)氧乙烷在水中的溶解度 c= s1） MA— 混合氣分子量 MA= MB— 混合氣分子量 MB=44 河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 28 T— 絕對(duì)溫度（單位： K） T取吸收塔進(jìn)出口的算術(shù)平均溫度即 341K P— 氣體總壓強(qiáng)（大氣壓） P取 1820KPa vA— 混合氣的克分子容積（單位： cm3 mol1） 其中，各物質(zhì)的克分子容積通過文獻(xiàn)［ 13］查找并計(jì)算得到， vA= mol1。 h1 ● 液膜擴(kuò)散系數(shù)的計(jì)算 由文獻(xiàn)［ 13］查得液膜擴(kuò)散系數(shù)的計(jì)算式 : 21)( 8v TMXD L sL ???? ? （ 45） 式 (45)中各個(gè)量的物理意義及數(shù)據(jù)確定： DL— 環(huán)氧乙烷在液 體中的擴(kuò)散系數(shù)（單位： cm2 s） v— 水的克分子容積（單位： cm3 h1 ● 氣膜吸收系數(shù) kG及液膜吸收系數(shù) kL的計(jì)算 ⑴氣膜吸收系數(shù)由下式［ 14］計(jì)算： )()()(23 RTDaDa uk VtVV VVt VG ? ??? (46) 河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 29 式 (46)中各個(gè)量的物理意義及數(shù)據(jù)確定： uV— 氣相質(zhì)量通量 (單位： kmol h1 （ m2 s） μ V= h1） T— 絕對(duì)溫度（單位： K） T 取氣相進(jìn)口溫度 341K at— 填料的總比表面積（單位： m2 m3 將所確定數(shù)據(jù)帶入式 (46)可得： kG= 103mol h1 （ m2 KPa1） ) uL= h1） σ L— 液體的表面張力（單位： kg h2） σ L=9720xx kg h2） σ c=940896 kg m3 ⑶ 液膜吸收系數(shù)由下式［ 14］計(jì)算： 312132 )()()( RTDaDa uk LwLLLLwLL ?? ? ?? (48) 將所確定數(shù)據(jù)帶入式 (48)可得： kG= h1Ga=???????? ???????? ?? Fuu kGa=［ 1+（ ） ］ = 同理： k39。39。則 uVD s?4? （ 49） 氣相質(zhì)量流量為： wV= = h1 Eckert 通用關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)為： 9 6 3 6 9 4 9 3 9 5 2 2 ???????????????? LVVLww ?? 查 Eckert 通用關(guān)聯(lián)圖得： ?LLVFF gu ????? 查散裝填料泛點(diǎn)填料因子平均值圖得：φ F=140m1 1 7 3 4 0 9 ?????? ???? smgu LVF LF ???? ? 河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 31 取 u== = h1） 取最小潤(rùn)濕速率為（ Lw） min= h1) umin=（ Lw） min (m2 填料塔高度計(jì)算 ● 氣相總傳質(zhì)單元高度 HOG maPK qaK qH G vnY vnOG 20xx 53 2, ????????? 經(jīng)查文獻(xiàn)得，對(duì)于不同直徑的填料其對(duì)應(yīng)的理論板當(dāng)量高度如下： 表 不同直徑對(duì)應(yīng)的理論板當(dāng)量高度 填料直徑 (mm) 25 38 50 HETP(m) 河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 32 故，選經(jīng)驗(yàn)值理論板當(dāng)量高度為 。 NOG= 換熱器的選型 換熱器的選型方法：已知換熱器的熱負(fù)荷，通過公式 mtSKQ ???? 即可計(jì)算出傳熱面積 S，其中總傳熱系數(shù) K通過查相關(guān)文獻(xiàn)［ 15］可查得?！妫? 器后冷卻器 （ E0103） 熱流體 有機(jī)物 （μ＜ 103Pa 以器后冷卻器為例，則 453500453537ln 500537ln2211210103?????????tTtT TTt m=℃ 其他換熱器的Δ tm計(jì)算方法同上，得：Δ tm0102=℃ Δ tm0104=℃ ⑵ 換熱器的選型 為了提高所選換熱器的安全性能，將各換熱器的熱負(fù)荷圓整（原則：有效數(shù)字保留兩位，有效數(shù)字后見一則進(jìn)位）。 s） 由 mtSKQ ???? ，則有： 26 mtK QS m ??????? ● 器前換熱器（ E0102）的選型（換算單位后取 Q0102= 107J s） 同上， S= 綜上，已知各換熱器的傳熱面積，通過文獻(xiàn)［ 16］附錄查得固定管板式換熱器（ JB/T 471592） ,各換熱 器基本參數(shù)見表 。 ● 管程給熱系數(shù)α i的核算 反應(yīng)器出口總物質(zhì)的量流量： s Cp= K1） λ m= K1） 管程流通面積： A=雷諾數(shù)： Re=481481＞ 100 湍流 普朗克常量： Pr=Cp s Cp= K1） λ = 102w K1） ρ = s 普朗克常量： Pr=Cp mddtd e 3442 34 220202?? ???????? ?????????? ?? ???? 流通面積： A=BD(1d0/t)= （ 125/32） = 河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 35 1 3 8 6 ?????? smAqu mc? 雷諾數(shù)： Re=930955＞ 100 湍流 ? ? 2 4 3 9 3 0 9 5 6 7 4 ?? ??????????????????? Kmwdw????? ?1200 0212439 72512481 11 1 ?? ???????????? KmwRRAAKiii ??計(jì) K 計(jì) /K 選 =(K 計(jì) /K 選 = 時(shí)，符合要求 ) 故，所選的換熱器滿足要求。 表 設(shè)備一覽表 序號(hào) 設(shè)備 位號(hào) 設(shè)備 名稱 規(guī)格 直徑高度 序號(hào) 設(shè)備位號(hào) 設(shè)備 名稱 規(guī)格 直徑高度 1 R0101 反應(yīng)器 4200 6000 12 P0101A/B 熱油泵 2 E0101 熱油冷卻器 1600 6000 13 P0102 酸堿輸 送泵 3 E0102 加熱器 1000 9000 14 P0103A/B 碳酸鹽溶液泵 4 E0103 冷卻器 700 3000 15 T0101 EO 吸收塔 3000 15000 5