丙烯腈合成工段的關(guān)鍵設(shè)備工藝計(jì)算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u30202丙烯腈合成工段的關(guān)鍵設(shè)備工藝計(jì)算案例 1162051.1參考書目 25071.2流化床合成反應(yīng)器 2301941.2.1計(jì)算依據(jù) 2241221.2.2濃相段直徑 2123571.2.3濃相段高度 3212941.2.4擴(kuò)大段（此處即稀相段）直徑 3128741.2.5擴(kuò)大段高度 3175641.2.6過渡段高度 3105271.2.7錐形段高度 3271011.2.8濃相段冷去裝置的換熱面積 4232321.2.9擴(kuò)大段冷卻器設(shè)備的換熱面積 4135561.2.10床層的壓降 533791.2.11壁厚 5183271.2.12橢圓封頭 6102291.2.13水壓試驗(yàn)及其強(qiáng)度校核 634321.2.14旋風(fēng)分離器 6270951.2.15反應(yīng)器設(shè)計(jì)結(jié)果匯總 732981.3空氣飽和塔 878511.1.1計(jì)算依據(jù) 8196581.1.2塔徑的確定 8234061.4水吸收塔 11230841.4.1計(jì)算依據(jù) 11155851.4.2塔徑的計(jì)算 1269491.5氨氣過熱器 13173141.5.1計(jì)算依據(jù) 13156201.5.2換熱面積計(jì)算 135751.6丙烯過熱器 14165331.6.1計(jì)算依據(jù) 14135491.6.2換熱面積計(jì)算 14321381.7空氣加熱器 15224531.7.1計(jì)算依據(jù) 15323481.7.2換熱面積計(jì)算 151.1參考書目1.2流化床合成反應(yīng)器1.2.1計(jì)算依據(jù)1.2.2濃相段直徑用反應(yīng)器出口處的物料流量計(jì)算塔徑更好，更安全。反應(yīng)器出口處氣體體積流量為：假設(shè)流化床反應(yīng)器的空床線速是1.2m/s濃相段直徑為：圓整取8.5m

1.2.3濃相段高度用10s的接觸時間計(jì)算推化劑的堆體積。Vr=62.7×10=627.0m3靜床高：h0=627.0/0.785/8.52=11.1m取膨脹比為2，則濃相段高度為H1=Rh0=2×11.1=22.2m圓整取23m1.2.4擴(kuò)大段（此處即稀相段）直徑假設(shè)擴(kuò)大段氣速為0.6m/s氣體流V=5198.2×22.4×(273+360)/273×0.1013/0.162=168824.9m3/h=46.9m3/s直徑為：圓整為10m。1.2.5擴(kuò)大段高度根據(jù)擴(kuò)大段直徑和空塔氣速，查資料得H2/d2=0.63稀相段高度：H2=0.63d2=0.63×10=6.3m取6.5m1.2.6過渡段高度過渡角為120°。由幾何知識可算得過渡段高度為：1.2.7錐形段高度取錐底角54°，取錐高H4=4.5m，則可以算出錐底直徑約為為d3=2m。

1.2.8濃相段冷去裝置的換熱面積用套管換熱器，總傳熱系數(shù)取233W/(m2.K)熱負(fù)荷參考流化床反應(yīng)器熱量衡算濃相段換熱面積由公式求出：F=1.7×107/233/(470-143)=485.6m2假設(shè)設(shè)計(jì)裕量是30%，那么濃相段換熱面積的大小約為631.3m21.2.9擴(kuò)大段冷卻器設(shè)備的換熱面積選用套管式換熱器設(shè)備，用30℃水作為冷卻劑，出口就是0.405MPa的水蒸汽。換熱器設(shè)備的傳熱系數(shù)取20W/(m2.K)，熱負(fù)荷參考流化床反應(yīng)器熱量衡算又換熱面積為F=7.9×106/267/20=1479.4m2假設(shè)設(shè)計(jì)裕量是30%，那么擴(kuò)大段換熱面積的大小約為21921.2m2

1.2.10床層的壓降流化床反應(yīng)器在工作時具有恒定的壓降，其中對于流體的壓減可用公式計(jì)算為：1.2.11壁厚A.濃相段壁厚：床體的應(yīng)力為：。B.擴(kuò)大段壁厚：設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與實(shí)際要求一般都有差別，為了安全要多考慮一些因素，比如外部壓力，溫度的影響等，所以實(shí)際壁厚往往大于設(shè)計(jì)壁厚都設(shè)計(jì)為15mm。C.錐形段壁厚：錐形段作為進(jìn)入流化床反應(yīng)器氣體的預(yù)分布階段，沒有反應(yīng)，而且溫度低且直徑不大，更不用多大壁厚，但為了安裝便利，這一段壁厚也設(shè)計(jì)為15mm。1.2.12橢圓封頭1.2.13水壓試驗(yàn)及其強(qiáng)度校核水壓試驗(yàn)時壁內(nèi)應(yīng)力1.2.14旋風(fēng)分離器經(jīng)過多方面查找與驗(yàn)證，設(shè)計(jì)本丙烯氨氧化流化床反應(yīng)器裝備倆個旋風(fēng)分離器，器規(guī)格分別為1000mm與900mm，安裝位置參考流化床反應(yīng)器關(guān)鍵設(shè)備圖。

1.2.15反應(yīng)器設(shè)計(jì)結(jié)果匯總匯總?cè)缦卤恚罕?.1流化床反應(yīng)器R101設(shè)計(jì)表流化床反應(yīng)器R101設(shè)計(jì)表濃相段氣速1.2m/s濃相段直徑8.5m濃相段高度23m濃相段換熱面積631.3m2擴(kuò)大段氣速0.6m/s擴(kuò)大段直徑10m擴(kuò)大段高度6.5m稀相段換熱面積1921.2m2過渡段高度0.6m錐形段高度4.5m錐底直徑2m床層壓降1.5KPa全反應(yīng)器壁厚15mm封頭高度1m一級旋風(fēng)分離器直徑1000mm二級旋風(fēng)分離器直徑900mm

1.3空氣飽和塔1.1.1計(jì)算依據(jù)a.空氣飽和塔的物料平衡表b.工藝流程圖c.塔頂噴淋液量341527.0kg/h，溫度105℃d.塔底排出液量324857.6kg/h，溫度78.1℃.e.用Φ50×50的拉西環(huán)填料，填料因子為177m-11.1.2塔徑的確定拉西環(huán)的泛點(diǎn)速度計(jì)算公式為(3-1)式(3-1)中a.塔頂處把數(shù)據(jù)帶入式（3-1）算出：泛點(diǎn)率取75%，則氣體空塔速度為：體積流量為；V=4941.4×22.4×(273+90)/273×0.1013/0.243=61379.2m3/h=17.0m3/s塔徑應(yīng)為：d=√(17.0/0.785/1.307)=4.1mb.塔底處把數(shù)據(jù)帶入（3-1）式算出：氣體空塔速度為體積流量為：V=4017.3×22.4×(273+170)/273×0.1013/0.263=56244.1m3/h=15.6m3/s塔徑為：d=√(15.6/0.785/1.291)=1.9m綜上：取塔徑為4.5m1.1.3填料高度

1.4水吸收塔1.4.1計(jì)算依據(jù)進(jìn)入水吸收塔的氣體物料成分如下表：表1.2進(jìn)入水吸收塔的氣體物料成分離開水吸收塔的氣體物料成分如下表：表1.3離開水吸收塔的氣體物料成分1.4.2塔徑的計(jì)算塑料孔板渡紋填料的泛點(diǎn)氣速計(jì)算公式為：(3-2)按塔底情況計(jì)算把數(shù)據(jù)代入式(3-2)解得：空塔氣速為(泛點(diǎn)率取70%)：體積流量為：塔徑應(yīng)為：取塔徑為：5m。

1.5氨氣過熱器1.5.1計(jì)算依據(jù)參考工藝流程圖以及氨氣過熱器的熱量衡算1.5.2換熱面積計(jì)算A.總傳熱系數(shù)：選取管殼式換熱器，查附錄E可知，K值的范圍在30~300W/(m2.K)假設(shè)為200W/(m2.K)B.平均溫度差：冷端溫度差為：143-(-7)=150℃;熱端溫度差為：143-65=78℃C.換熱面積熱負(fù)荷為1.1×105J/s換熱管的面積為假定安全系數(shù)的值為1.2，則氨氣過熱器的換熱管的面積大約為16.9m2查附錄C與附錄D選擇浮頭式熱交換器的型號為：這個型號的換熱器的換熱管面積為20.9m2，是符合需要的。

1.6丙烯過熱器1.6.1計(jì)算依據(jù)參考工藝流程圖以及丙烯過熱器的熱量衡算1.6.2換熱面積計(jì)算A.總傳熱系數(shù)：選取管殼式換熱器，查附錄E可知，K值的范圍在30~300W/(m2.K)假設(shè)為200W/(m2.K)B.平均溫度差：冷端溫度差為：143-(-7)=150℃;熱端溫度差為：143-65=78℃換熱面積熱負(fù)荷為6.4×105J/s換熱面積為假定安全系數(shù)的值是1.2，那么丙烯過熱器的換熱管面積大約為34.1m2，選擇浮頭式熱交換器的型號為：這種換熱器的換熱管面積是35.7m2，是符合需要的。

1.7空氣加熱器1.7.1計(jì)算依據(jù)A.空氣從加熱器的加熱管內(nèi)走，加熱用的水蒸汽從加熱管之間的空隙走。B.進(jìn)入空氣加熱器的空氣的壓力是0.243MPa，進(jìn)入的空氣的溫度是90℃，出口氣體出去的空氣的溫度是137.2℃，空氣的成分如下：表1.4進(jìn)入空氣加熱器的空氣的成分C.用0.405MPa的水蒸汽加熱，此壓力下的水蒸氣對應(yīng)的溫度是143℃。流量為4116.0kg/h。D.熱負(fù)荷為Q=8.8×106KJ/h=2.4×106J/s1.7.2換熱面積計(jì)算初選用的是一臺型號為的浮頭式換熱器，此種換熱器共配備了468根Φ25×1.5的換熱管子。A.總傳熱系數(shù)(a)此種型號的換熱管的管內(nèi)的給熱系數(shù)α1，里面氣體的平均溫度為：T=(90