摘要1,3-丙二醇（1,3-PDO）是一種關(guān)鍵化工原料，廣泛用于制藥、化妝品和塑料等領(lǐng)域。該物質(zhì)可作為制備高性能聚酯材料聚對(duì)苯二甲酸丙二醇（PTT）的核心單體，在工業(yè)中具有重要價(jià)值。本設(shè)計(jì)針對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)法生產(chǎn)1,3-丙二醇存在的高能耗、高污染問題，提出以甘油、水和氫氣為原料的綠色工藝路線，利用AspenPlus流程模擬技術(shù)，開展年產(chǎn)3.3萬噸1,3-丙二醇聯(lián)產(chǎn)0.5萬噸的羥基丙酮的工藝設(shè)計(jì)，資源利用率高。項(xiàng)目遵循清潔綠色的生產(chǎn)理念，工藝中設(shè)計(jì)了原料水循環(huán)、丙烯醛循環(huán)和氫氣循環(huán)三條循環(huán)路徑，顯著提高了產(chǎn)品產(chǎn)率并減少了廢液排放。通過差壓熱耦合精餾、熱泵精餾、雙效精餾等節(jié)能技術(shù)及換熱網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了過程節(jié)能，降低了能耗和碳排放。在3-羥基丙醛加氫工段選用滴流床反應(yīng)器，流速均一，可實(shí)現(xiàn)大量連續(xù)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，反應(yīng)條件溫和、環(huán)境友好。結(jié)果表明，該工藝不僅符合綠色清潔生產(chǎn)要求，還具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，為1,3-丙二醇的工業(yè)化生產(chǎn)提供了可行的技術(shù)方案。關(guān)鍵詞：1,3-丙二醇，滴流床反應(yīng)器，流程模擬，節(jié)能優(yōu)化技術(shù)

ABSTRACTAsanimportantchemical,1,3-propanediol(1,3-PDO)hasawiderangeofapplicationsinindustriessuchaspharmaceuticals,cosmeticsandplastics.Inparticular,1,3-propanediolcanbeusedasakeymonomerfortheproductionofpolyterephthalicacidpropyleneglycol(PTT),ahigh-performancepolyestermaterial.Inviewofthehighenergyconsumptionandpollutionproblemsintheproductionof1,3-propanediolbytraditionalchemicalmethod,thisdesignproposesagreenprocessrouteusingglycerol,waterandhydrogenasrawmaterials,andcarriesouttheprocessdesignfortheco-productionof0.5milliontonnesofhydroxyacetonefrom33,000tonnesof1,3-propanediolperyearbyusingAspenPlusprocesssimulationtechnologywithahighresourceutilisationrate.Theprojectfollowstheconceptofcleanandgreenproduction,andtheprocessisdesignedwiththreerecyclepaths,namelyrawmaterialwaterrecycle,acroleinrecycleandhydrogenrecycle,whichsignificantlyimprovestheproductyieldandreducesthewasteliquiddischarge.Throughenergy-savingtechnologiessuchasdifferentialpressureheat-coupleddistillation,heatpumpdistillation,double-effectdistillationandthedesignoftheheatexchangenetwork,processenergysavinghasbeenrealised,reducingenergyconsumptionandcarbonemissions.Adrip-bedreactorwasselectedforthehydrogenationsectionof3-hydroxypropionaldehyde,withauniformflowrate,whichcanachievealargenumberofcontinuousstandardisedproduction,andthereactionconditionsaremildandenvironmentallyfriendly.Theresultsshowthattheprocessnotonlymeetstherequirementsofgreenandcleanproduction,butalsohashigheconomicandenvironmentalbenefits,providingafeasibletechnicalsolutionfortheindustrialproductionof1,3-propanediol.KEYWORDS：1,3-Propanediol,DripBedReactor,ProcessSimulation,EnergySavingOptimisationTechnology

表5-3所示。表5-SEQ表5-\*ARABIC3出料流股信息相態(tài)單位汽相液相組分質(zhì)量流量質(zhì)量分率質(zhì)量流量質(zhì)量分率水kg/hr95.180.318370.000.0000丙烯醛kg/hr4.870.016300.000.0000氫氣kg/hr0.250.00080.000.00003-羥基丙醛kg/hr1.130.00380.000.0000乙縮醛kg/hr68.650.229695.180.0000DIMACRkg/hr128.840.43104.870.00001,3-丙二醇kg/hr0.040.00010.250.89804-雜氧基庚二醛kg/hr0.000.00001.130.0455DIMHPAkg/hr0.000.000068.650.0561

第6章能量集成及換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)6.1節(jié)能技術(shù)分析6.1.1概述使用AspenEnergyAnalyzerV11軟件，對(duì)未加入節(jié)能設(shè)備的流程進(jìn)行分析首先對(duì)最小換熱溫差進(jìn)行分析ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>洪小東</Author><Year>2019</Year><RecNum>18</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[12]</style></DisplayText><record><rec-number>18</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="59w0p5frwvdvsiexfd2v0vtv0aedaww09swz"timestamp="1746172267">18</key></foreign-keys><ref-typename="Thesis">32</ref-type><contributors><authors><author>洪小東</author></authors><tertiary-authors><author>汪燮卿,</author><author>廖祖維,</author><author>陽(yáng)永榮,</author><author>王靖岱,</author></tertiary-authors></contributors><titles><title>換熱網(wǎng)絡(luò)合成與優(yōu)化方法研究</title></titles><keywords><keyword>換熱網(wǎng)絡(luò)</keyword><keyword>熱集成水網(wǎng)絡(luò)</keyword><keyword>概念設(shè)計(jì)法</keyword><keyword>數(shù)學(xué)規(guī)劃法</keyword><keyword>混合整數(shù)非線性規(guī)劃</keyword><keyword>廠際熱集成</keyword><keyword>求解策略</keyword></keywords><dates><year>2019</year></dates><work-type>博士</work-type><urls><related-urls><url>/doi/10.27461/ki.gzjdx.2019.000851</url></related-urls></urls><electronic-resource-num>10.27461/ki.gzjdx.2019.000851</electronic-resource-num><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[\o"洪小東,2019#18"12]。作出總費(fèi)用隨關(guān)系曲線，如圖6-1所示。圖6-1總費(fèi)用隨最小換熱溫差關(guān)系圖（不含節(jié)能技術(shù)）根據(jù)圖6-1，選取總費(fèi)用最低點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫差（10℃）作為傳熱計(jì)算參數(shù)。從曲線變化趨勢(shì)可見，總費(fèi)用隨最小換熱溫差的增大呈現(xiàn)先下降后上升的規(guī)律，在10℃處達(dá)到最小值。值得注意的是，當(dāng)換熱溫差過小時(shí)，不僅會(huì)提高操作難度，還可能導(dǎo)致實(shí)際換熱器無法實(shí)現(xiàn)理論上的小溫差傳熱效果，同時(shí)也會(huì)對(duì)換熱器材料提出更高要求，而這些因素在Aspen模擬中難以完全體現(xiàn)?？紤]到工業(yè)實(shí)踐中最小換熱溫差通常維持在10℃左右的經(jīng)驗(yàn)值，為確保換熱過程的可行性并避免小溫差傳熱帶來的技術(shù)難題。因此，最小換熱溫差取10℃，繪制組合曲線如圖6-2所示，總復(fù)合曲線如圖6-3所示。圖6-2組合曲線圖（不含節(jié)能設(shè)備）圖6-3總復(fù)合曲線圖（不含節(jié)能設(shè)備）從組合曲線和溫焓圖可以看出，在100℃左右存在熱平臺(tái)和冷平臺(tái)且能量較大，夾點(diǎn)之上平臺(tái)區(qū)需要加熱的流股ToCondenser@T0102_TO_0118和ToCondenser@T0202_TO_0232，夾點(diǎn)之下平臺(tái)區(qū)需要加熱的流股ToReboiler@T0102TO0119和ToReboiler@T0202_TO_0233。同時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)，200攝氏度時(shí)夾點(diǎn)之下存在一個(gè)小的平臺(tái)ToReboiler@T0402_TO_0408。則需要對(duì)T0102、T0202和T0402采用節(jié)能措施。T0102與T0202塔頂?shù)诇夭钸^大，兩塔冷凝器熱負(fù)荷絕對(duì)值接近于再沸器熱負(fù)荷絕對(duì)值，且負(fù)荷較大，故可以使用差壓熱耦合精餾與雙效精餾。而T0402塔頂與塔底的溫差適中，塔釜再沸器流股平臺(tái)區(qū)處于夾點(diǎn)之上，可以改裝為熱泵精餾塔，從而增大換熱量。最終決定將T0102、T0202運(yùn)用多效精餾和差壓熱耦合節(jié)能技術(shù)，T0402運(yùn)用熱泵精餾技術(shù)。6.1.2T0201差壓熱耦合精餾技術(shù)分析差壓熱耦合技術(shù)是通過將常規(guī)精餾塔拆分高壓塔和低壓塔兩個(gè)壓力不同的塔，利用高壓塔頂蒸汽來加熱低壓塔底物流，實(shí)現(xiàn)塔頂與塔底之間的能量交互耦合，大幅度減少能耗ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>李愛國(guó)</Author><Year>2025</Year><RecNum>19</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[13]</style></DisplayText><record><rec-number>19</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="59w0p5frwvdvsiexfd2v0vtv0aedaww09swz"timestamp="1746172426">19</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>李愛國(guó)</author><author>彭華忠</author><author>李楠</author><author>王躍宇</author><author>姜占坤</author></authors></contributors><auth-address>山東瀚華工程設(shè)計(jì)有限公司;濟(jì)南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院;</auth-address><titles><title>熱耦合精餾技術(shù)研究與應(yīng)用進(jìn)展</title><secondary-title>當(dāng)代化工研究</secondary-title></titles><periodical><full-title>當(dāng)代化工研究</full-title></periodical><pages>24-26</pages><number>05</number><keywords><keyword>熱耦合精餾</keyword><keyword>內(nèi)部熱耦合精餾</keyword><keyword>差壓熱耦合精餾</keyword><keyword>節(jié)能優(yōu)化</keyword></keywords><dates><year>2025</year></dates><isbn>1672-8114</isbn><call-num>10-1435/TQ</call-num><urls><related-urls><url>/doi/10.20087/ki.1672-8114.2025.05.008</url></related-urls></urls><electronic-resource-num>10.20087/ki.1672-8114.2025.05.008</electronic-resource-num><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[\o"李愛國(guó),2025#19"13]。對(duì)T0102采用差壓熱耦合精餾技術(shù)，改造成T0102-1（低壓塔）和T0102-2（高壓塔）。差壓熱耦合精餾技術(shù)Aspen模擬流程見圖6-4所示。圖6-4T0102差壓熱耦合精餾技術(shù)首先把T0102拆成低壓（T0102-1）和高壓(T0102-2)兩個(gè)塔，兩個(gè)塔的塔板數(shù)之和為原單塔的塔板數(shù)。并通過調(diào)節(jié)高壓塔的壓力使其達(dá)到換熱要求，以及設(shè)計(jì)規(guī)范優(yōu)化T0102-1和T0102-2的回流比，使其達(dá)到單塔的分離要求，再通過工藝流程選項(xiàng)中的設(shè)計(jì)規(guī)范選項(xiàng)，使得T0102-1的再沸器負(fù)荷和T0102-2的冷凝器負(fù)荷之和為零，為后續(xù)差壓熱耦合精餾模擬奠定基礎(chǔ)，具體優(yōu)化過程見圖6-5。圖6-5T0102-1及T0102-2優(yōu)化過程節(jié)能效果見表6-1所示。表6-1T0102運(yùn)用差壓熱耦合精餾技術(shù)后能量分析項(xiàng)目冷凝器熱負(fù)荷（kW）再沸器熱負(fù)荷（kW）泵（kW）總計(jì)（kW）運(yùn)用節(jié)能技術(shù)前能量消耗-15733.47315800.776-31534.249運(yùn)用節(jié)能技術(shù)后能量消耗-8532.9889188.2360.52517722.799能量節(jié)約（%）能耗節(jié)約百分比=(1-(差壓熱耦合總能耗+電×3)/單塔總能耗)×100%=(1-17722.799/31534.249)×100%=43.79%6.1.3T0202雙效精餾技術(shù)分析多效精餾以低能耗、具備較高熱力學(xué)效率等特點(diǎn)成為現(xiàn)在節(jié)能技術(shù)研究的熱門方向。多效精餾的節(jié)能效果η與效數(shù)N的關(guān)系為：由該式可知，效數(shù)越多則節(jié)能效果越明顯ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>陳萬源</Author><Year>2024</Year><RecNum>20</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[14]</style></DisplayText><record><rec-number>20</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="59w0p5frwvdvsiexfd2v0vtv0aedaww09swz"timestamp="1746172769">20</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>陳萬源</author><author>羅開</author><author>張征貴</author><author>楊猛</author><author>劉冬霞</author></authors></contributors><auth-address>貴州思遠(yuǎn)工程科技有限公司;廣東政和工程有限公司貴州分公司;</auth-address><titles><title>多效精餾節(jié)能在化工分離中的應(yīng)用研究</title><secondary-title>山西化工</secondary-title></titles><periodical><full-title>山西化工</full-title></periodical><pages>200-201</pages><volume>44</volume><number>11</number><keywords><keyword>多效精餾</keyword><keyword>節(jié)能</keyword><keyword>化工分離</keyword></keywords><dates><year>2024</year></dates><isbn>1004-7050</isbn><call-num>14-1109/TQ</call-num><urls><related-urls><url>/doi/10.16525/14-1109/tq.2024.11.068</url></related-urls></urls><electronic-resource-num>10.16525/14-1109/tq.2024.11.068</electronic-resource-num><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[\o"陳萬源,2024#20"14]?？紤]到3-羥基丙醛在本工藝體系中是作為中間產(chǎn)物存在，其提純需求量較小，采用雙效精餾技術(shù)能夠達(dá)到要求。對(duì)T0202進(jìn)行雙效精餾改造，改造成T0202-1（低壓塔）和T0202-2（高壓塔）。雙效精餾Aspen模擬流程見圖6-6所示。圖6-6T0202雙效精餾技術(shù)同樣，先把T0202拆成低壓（T0202-1）和高壓(T0202-2)兩個(gè)塔，兩個(gè)塔的塔板數(shù)之和為原單塔的塔板數(shù)。并通過調(diào)節(jié)高壓塔的壓力使其達(dá)到換熱要求，以及設(shè)計(jì)規(guī)范優(yōu)化T0202-1和T0202-2的回流比，使其達(dá)到單塔的分離要求，再通過工藝流程選項(xiàng)中的設(shè)計(jì)規(guī)范，使得T0202-1的再沸器負(fù)荷和T0202-2的冷凝器負(fù)荷之和為零，為后續(xù)雙效精餾模擬奠定基礎(chǔ)，具體優(yōu)化過程見圖6-7。圖6-7T0202-1及T0202-2優(yōu)化過程節(jié)能效果見表3-3所示。表6-2T0202運(yùn)用雙效精餾技術(shù)后能量分析項(xiàng)目冷凝器熱負(fù)荷（kW）再沸器熱負(fù)荷（kW）泵（kW）總計(jì)（kW）運(yùn)用節(jié)能技術(shù)前能量消耗-28852.9928878.96-57731.95運(yùn)用節(jié)能技術(shù)后能量消耗-14473.4115603.501.9130082.64能量節(jié)約（%）能耗節(jié)約百分比=(1-(雙效總能耗+電×3)/單塔總能耗)×100%=(1-30082.64/57731.95)×100%=47.89%6.1.4T0201與T0202鄰塔間熱泵精餾技術(shù)分析由上表6-2可知，T0202-1的冷凝器負(fù)荷仍很高，冷凝器溫度為68.09℃，同時(shí)，再次對(duì)平臺(tái)區(qū)分析需對(duì)T0202-1冷凝器采取節(jié)能措施，T0201的溫度為83.25℃，符合熱泵精餾的條件。雖僅僅將釜液用于另一塔的再沸器加熱并非節(jié)能技術(shù)，但由于將塔模塊中的全凝器或再沸器拆除會(huì)導(dǎo)致流程穩(wěn)態(tài)的破壞，無法簡(jiǎn)單地將加熱器模塊Heater改為換熱器模塊HeatX，故此步驟在換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化之前進(jìn)行，并入換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化前的節(jié)能方案中。鄰塔間熱泵精餾Aspen模擬流程見圖6-8所示圖6-8鄰塔間熱泵精餾技術(shù)節(jié)能效果見表6-3所示。項(xiàng)目冷公用工程用量(kW)熱公用工程用量(kW)用電量（kW）總能耗（kW）普通精餾-14473.413057.49-17530.90鄰塔間熱泵精餾-11731.31-330.4112722.54能量節(jié)省量/%(1-(11731.31+330.41.09×3)/17530.90)×100%=27.43%表6-3T0201與T0202鄰塔間熱泵精餾技術(shù)結(jié)果分析6.1.5T0402熱泵精餾技術(shù)分析T0402精餾塔塔頂和塔釜的溫度相差為41℃，同時(shí)1，3-丙二醇沸點(diǎn)較高，滿足熱泵精餾要求。將T0402塔頂蒸汽壓縮后用于與塔底液體換熱以實(shí)現(xiàn)再沸，作為塔底加熱蒸汽，而塔頂蒸汽經(jīng)換熱過程冷凝后再進(jìn)行部分采出操作。熱泵精餾Aspen模擬流程見圖6-9所示。圖6-9T0402熱泵精餾技術(shù)節(jié)能效果見表6-4所示。項(xiàng)目冷公用工程用量(kW)熱公用工程用量(kW)用電量（kW）總能耗（kW）普通精餾1874.091888.13-3762.22熱泵精餾350.92148.46229.091186.65能量節(jié)省量/%1-(350.92+148.46+229.09×3)/3762.22×100%=68.46%表6-4T0402運(yùn)用熱泵精餾技術(shù)后能量分析6.1.5節(jié)能技術(shù)小結(jié)在AspenEnergyAnalyzerV11中對(duì)最小換熱溫差進(jìn)行分析，作出總費(fèi)用隨最小換熱溫差的關(guān)系曲線，如圖6-10所示。圖6-10總費(fèi)用隨最小換熱溫差關(guān)系圖（含節(jié)能設(shè)備）6.2換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)使用AspenEnergyAnalyzer進(jìn)行換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)，由于自度較大所以會(huì)存在很多種設(shè)計(jì)方案。因此在換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)前，依據(jù)工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，可直接剔除部分流股與設(shè)備熱負(fù)荷，從而簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過程，具體如下：（1）刪除反應(yīng)器R0101、R0201、R0202的反應(yīng)熱，降低換熱網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜程度。（2）刪除雙效精餾、熱泵精餾、差壓熱耦合精餾、鄰塔間熱泵精餾技術(shù)中的換熱器。冷熱流股信息如表6-5和表6-6所示。表6-5工藝過程物流信息表過程流股加熱/冷卻進(jìn)口溫度/℃出口溫度/℃熱負(fù)荷/MW0416_To_PDO冷卻191.5540.000.430403_To_0404冷卻222.32190.000.110121_To_0122冷卻151.9745.000.030303_To_0304冷卻78.3445.000.170305_To_0306加熱45.0080.000.180101_To_0102加熱86.58330.008.330233_To_0234冷卻188.6855.000.360103_To_0104冷卻330.0060.0015.510205_To_0206冷卻50.0025.001.280202_To_0203冷卻79.4950.002.460118_To_0124冷卻71.2130.001.25表6-6塔設(shè)備物流信息表塔位號(hào)換熱器類型進(jìn)口溫度/℃出口溫度/℃熱負(fù)荷/MWT0201冷凝器19.579.002.76T0201再沸器54.5262.442.77T0102冷凝器98.5856.118.53T0102再沸器118.01119.749.19T0103冷凝器104.86104.831.36T0103再沸器151.69151.971.34T0104冷凝器55.6855.181.66T0104再沸器103.18103.213.06T0201冷凝器52.9534.460.03T0202-2再沸器161.01188.6815.60T0401冷凝器137.13118.860.29T0401再沸器221.76222.320.806.2.1換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)在AspenEnergyAnalyzerV11.0中輸入上述工藝流股數(shù)據(jù)，在1~36℃范圍內(nèi)，以3℃為步長(zhǎng)，得出總費(fèi)用-最小傳熱溫差關(guān)系曲線如圖6-11所示。圖6-11全工段總成本與最小傳熱溫差△Tmin的關(guān)系圖（原始工藝）通過對(duì)圖6-11的分析可知，在1~10℃區(qū)間內(nèi)，成本費(fèi)用隨最小傳熱溫差的增加而降低；而在10℃~35℃范圍內(nèi)，成本費(fèi)用則隨最小傳熱溫差的增大而上升。于是，本設(shè)計(jì)將最小傳熱溫差選定為10℃。得到溫焓圖和總組合曲線如圖6-12、圖6-13所示：圖6-12全工段物流溫焓圖（含節(jié)能技術(shù)）圖6-13全工段物流總組合曲線圖（含熱泵、雙效節(jié)能技術(shù)）進(jìn)行換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化前換熱網(wǎng)絡(luò)見圖6-14：圖6-14優(yōu)化前換熱網(wǎng)絡(luò)6.2.2推薦方案在AspenEnergyAnalyzerV11以?shī)A點(diǎn)溫差為10℃進(jìn)行換熱網(wǎng)絡(luò)方案推薦，從所列10個(gè)方案中挑選經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)者用于后續(xù)優(yōu)化環(huán)節(jié)，方案選擇見表6-7。表6-7推薦方案信息序號(hào)方案TotalCostIndex（Cost/s）%ofTarget備注1A_Design24.027500.42A_Design34.035501.43A_Design41.039129.14A_Design51.038129.05A_Design61.036128.7最優(yōu)方案6A_Design71.039129.17A_Design84.058504.38A_Design91.045129.99A_Design101.053130.910A_Design111.050130.4分析比較10種方案的TotalCostIndex，綜合考慮所需費(fèi)用，選用A_Design9進(jìn)行后續(xù)的優(yōu)化過程，該方案換熱網(wǎng)絡(luò)如圖6-15：圖6-15最優(yōu)推薦方案的換熱網(wǎng)絡(luò)由圖可知，該換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)復(fù)雜，許多換熱器的設(shè)置不合理，需要進(jìn)一步優(yōu)化。6.2.3手動(dòng)優(yōu)化上述推薦方案中，部分換熱器因換熱面積小、熱負(fù)荷低，可以撤除。另有一些換熱器由于間距過大，盡管理論上存在合并換熱的可行性，但在實(shí)際生產(chǎn)中，通常仍需獨(dú)立進(jìn)行換熱操作。此外，該換熱網(wǎng)絡(luò)存在較多LOOP回路，這類回路在實(shí)際運(yùn)行中較少出現(xiàn)ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>洪小東</Author><Year>2019</Year><RecNum>18</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[12]</style></DisplayText><record><rec-number>18</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="59w0p5frwvdvsiexfd2v0vtv0aedaww09swz"timestamp="1746172267">18</key></foreign-keys><ref-typename="Thesis">32</ref-type><contributors><authors><author>洪小東</author></authors><tertiary-authors><author>汪燮卿,</author><author>廖祖維,</author><author>陽(yáng)永榮,</author><author>王靖岱,</author></tertiary-authors></contributors><titles><title>換熱網(wǎng)絡(luò)合成與優(yōu)化方法研究</title></titles><keywords><keyword>換熱網(wǎng)絡(luò)</keyword><keyword>熱集成水網(wǎng)絡(luò)</keyword><keyword>概念設(shè)計(jì)法</keyword><keyword>數(shù)學(xué)規(guī)劃法</keyword><keyword>混合整數(shù)非線性規(guī)劃</keyword><keyword>廠際熱集成</keyword><keyword>求解策略</keyword></keywords><dates><year>2019</year></dates><work-type>博士</work-type><urls><related-urls><url>/doi/10.27461/ki.gzjdx.2019.000851</url></related-urls></urls><electronic-resource-num>10.27461/ki.gzjdx.2019.000851</electronic-resource-num><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[\o"洪小東,2019#18"12]。因此需要對(duì)系統(tǒng)推薦的換熱網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)優(yōu)。（1）刪除換熱面積＜1m2的換熱器，見圖6-16所示。圖6-16換熱面積＜1m2的換熱器（2）刪除LOOP回路，見圖6-17所示。圖6-17LOOP回路（3）刪除跨車間換熱器，見圖6-18所示。圖6-18跨越車間的換熱器（4）刪除復(fù)雜換熱，見圖6-19所示。圖6-19復(fù)雜換熱路徑（5）補(bǔ)齊公用工程在化工過程中，當(dāng)某一流股與多種公用工程進(jìn)行換熱時(shí)，能降低操作成本，但會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱器數(shù)量增加，進(jìn)而提升設(shè)備費(fèi)用ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>洪小東</Author><Year>2019</Year><RecNum>18</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[12]</style></DisplayText><record><rec-number>18</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="59w0p5frwvdvsiexfd2v0vtv0aedaww09swz"timestamp="1746172267">18</key></foreign-keys><ref-typename="Thesis">32</ref-type><contributors><authors><author>洪小東</author></authors><tertiary-authors><author>汪燮卿,</author><author>廖祖維,</author><author>陽(yáng)永榮,</author><author>王靖岱,</author></tertiary-authors></contributors><titles><title>換熱網(wǎng)絡(luò)合成與優(yōu)化方法研究</title></titles><keywords><keyword>換熱網(wǎng)絡(luò)</keyword><keyword>熱集成水網(wǎng)絡(luò)</keyword><keyword>概念設(shè)計(jì)法</keyword><keyword>數(shù)學(xué)規(guī)劃法</keyword><keyword>混合整數(shù)非線性規(guī)劃</keyword><keyword>廠際熱集成</keyword><keyword>求解策略</keyword></keywords><dates><year>2019</year></dates><work-type>博士</work-type><urls><related-urls><url>/doi/10.27461/ki.gzjdx.2019.000851</url></related-urls></urls><electronic-resource-num>10.27461/ki.gzjdx.2019.000851</electronic-resource-num><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[\o"洪小東,2019#18"12]。最終的換熱網(wǎng)絡(luò)如圖6-20所示：圖6-20補(bǔ)齊公用工程后換熱網(wǎng)絡(luò)（6）手動(dòng)添加2臺(tái)流股間換熱器因甘油脫水工段原產(chǎn)物需要升溫至330℃進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后又需降溫至60℃進(jìn)行分離提純，故將反應(yīng)產(chǎn)物的部分熱量用于反應(yīng)原料的預(yù)熱?？稍诖斯ざ问止ぴ黾?臺(tái)流股間換熱，使用反應(yīng)后的流股作為熱流股給反應(yīng)原料進(jìn)行預(yù)熱。因產(chǎn)物需要由191.5℃降溫至40℃后進(jìn)入儲(chǔ)罐，其熱量可用于同車間反應(yīng)原料加熱。上述流股間換熱器如圖6-21所示。圖6-21手動(dòng)添加2臺(tái)流股間換熱器6.2.4最終方案確定優(yōu)化后的換熱網(wǎng)絡(luò)如圖6-22所示，所需換熱器臺(tái)數(shù)為24臺(tái)，包括4個(gè)流股熱量回收利用的換熱器，有效減少設(shè)備投資。公用工程負(fù)荷對(duì)比如表6-8所示。圖6-22最終換熱網(wǎng)絡(luò)方案表6-8公用工程對(duì)比表項(xiàng)目冷公用工程（MW）熱公用工程（MW）總計(jì)（MW）原公用工程54.7841.5496.32換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)后公用工程48.6336.2384.86能量節(jié)約（%）11.2312.7811.906.3本章小結(jié)本設(shè)計(jì)采用熱集成節(jié)能技術(shù)，借助AspenEnergyAnalyzerV11.0軟件完成換熱網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)能量高效回用。通過換算后節(jié)能58.85MW，需要冷公用工程48.63MW，熱公用工程36.23MW，實(shí)現(xiàn)了較大程度的能量回收。表6-9公用工程明細(xì)表公用工程進(jìn)口溫度（℃）出口溫度（℃）介質(zhì)負(fù)荷（MW）CW2737冷卻水43.14SALT1712冷凍鹽水2.558SALT2-12-7冷凍鹽水2.94RY380350熱油5.953LP207.1206.1低壓蒸汽29.11MP247.3246.3中壓蒸汽0.9478

第7章反應(yīng)器設(shè)備設(shè)計(jì)7.1概述反應(yīng)器是化工生產(chǎn)的核心設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)液相單相及液液、氣液、氣固、液固、氣液固等多相反應(yīng)過程。與其它化工設(shè)備相比，反應(yīng)器運(yùn)行更為復(fù)雜，不僅包含物理變化，還涉及化學(xué)反應(yīng)、熱量傳遞和物質(zhì)傳輸?shù)榷鄠€(gè)過程。反應(yīng)器性能優(yōu)劣不僅直接影響化學(xué)反應(yīng)進(jìn)程，還影響產(chǎn)物分離效果，故而在設(shè)計(jì)時(shí)需綜合考量多方因素ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>石臘梅</Author><RecNum>25</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[15]</style></DisplayText><record><rec-number>25</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="59w0p5frwvdvsiexfd2v0vtv0aedaww09swz"timestamp="1746175753">25</key></foreign-keys><ref-typename="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>石臘梅</author><author>李立威</author><author>張偉軍</author></authors></contributors><titles><title>化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)</title></titles><pages>260</pages><edition>1</edition><dates><pub-dates><date>202408</date></pub-dates></dates><publisher>化學(xué)工業(yè)出版社</publisher><isbn>978-7-122-45853-7</isbn><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[\o"石臘梅,#25"15]。7.2反應(yīng)器類型反應(yīng)器按結(jié)構(gòu)大致可分為釜式、管式、固定床和流化床等。7.2.1釜式反應(yīng)器反應(yīng)釜具有較強(qiáng)的通用性，成本較低，應(yīng)用范圍廣泛。它可以連續(xù)操作，也可以間歇操作。連續(xù)操作時(shí)，通過多個(gè)反應(yīng)釜串聯(lián)，可精準(zhǔn)調(diào)控停留時(shí)間。而間歇操作中，合理設(shè)計(jì)攪拌方式，能夠確保溫度一致、濃度均勻。此外，反應(yīng)完成后物料排出便捷，設(shè)備清洗簡(jiǎn)單。7.2.2管式反應(yīng)器管式反應(yīng)器最大特點(diǎn)是傳熱面積大，傳熱系數(shù)高，其可實(shí)現(xiàn)反應(yīng)連續(xù)化，流體流動(dòng)迅速，物料停留時(shí)長(zhǎng)較短。通過特定的控制方法，該反應(yīng)器能夠形成一定的溫度與濃度梯度。因其直徑較小，故具備耐高溫高壓的優(yōu)勢(shì)。7.2.3固定床反應(yīng)器固定床反應(yīng)器主要用于氣-固相反應(yīng)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作穩(wěn)定，便于控制，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)操作。加熱方法靈活多樣，反應(yīng)溫度可設(shè)得較高，主要分為三種類型，即軸向絕熱式、徑向絕熱式以及列管式固定床反應(yīng)器。7.2.4流化床反應(yīng)器流化床反應(yīng)器的特點(diǎn)是細(xì)的或粗的固體粒子在床內(nèi)均非靜止?fàn)顟B(tài)，而是在高速流體作用下會(huì)被擾動(dòng)并懸浮，呈現(xiàn)劇烈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，適用于氣-固和液-固相反應(yīng)。它的最大優(yōu)勢(shì)在于傳熱面積廣且傳熱系數(shù)高，可實(shí)現(xiàn)高效傳熱。然而，由于物料返混嚴(yán)重及顆粒磨損明顯，該體系需配備粒子回收與除塵設(shè)備。7.3反應(yīng)器的選擇本反應(yīng)器主要針對(duì)的是3-羥基丙醛在Ni/SiO2/Al2O3固體催化劑催化下進(jìn)行加氫反應(yīng)(R0301)。該反應(yīng)為汽-液放熱反應(yīng)，根據(jù)動(dòng)力學(xué)文獻(xiàn)，該工藝可在滴流床反應(yīng)器中進(jìn)行，故本設(shè)計(jì)選擇滴流床反應(yīng)器。這種反應(yīng)器又稱涓流床反應(yīng)器，液體以薄層狀流經(jīng)固體催化劑，呈分散相分布，氣體作為連續(xù)相可進(jìn)行并流或逆流運(yùn)動(dòng)，鑒于氣液并流下行時(shí)壓降較低且不易發(fā)生液泛現(xiàn)象，因而是滴流床最廣泛使用的操作形式ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>馬守濤</Author><Year>2021</Year><RecNum>21</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[16]</style></DisplayText><record><rec-number>21</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="59w0p5frwvdvsiexfd2v0vtv0aedaww09swz"timestamp="1746175301">21</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>馬守濤</author><author>王保舉</author><author>孫發(fā)民</author><author>譚青峰</author><author>羅勇</author><author>初廣文</author></authors></contributors><auth-address>中國(guó)石油石油化工研究院大慶化工研究中心;北京化工大學(xué)教育部超重力工程研究中心;中國(guó)石油天然氣股份有限公司石油化工研究院;</auth-address><titles><title>滴流床多相催化反應(yīng)器強(qiáng)化技術(shù)研究進(jìn)展</title><secondary-title>石油化工</secondary-title></titles><periodical><full-title>石油化工</full-title></periodical><pages>727-731</pages><volume>50</volume><number>07</number><keywords><keyword>滴流床反應(yīng)器</keyword><keyword>強(qiáng)化技術(shù)</keyword><keyword>流體力學(xué)</keyword><keyword>多相催化</keyword></keywords><dates><year>2021</year></dates><isbn>1000-8144</isbn><call-num>11-2361/TQ</call-num><urls><related-urls><url>/kcms2/article/abstract?v=IP3-TJYmrEvGu6ncqpF8dXZmXa6nZ9myIx7X_eZNvVybI0blSG_AnZ1LZFtM2g9ztLX5FpEj7LoiISs7n9xavMXcpgmoQKtC4m4q0YPfsQpn1gwBNKFG1DgG0Ad0690AXQOTwSYOWdFDo2pLaY-Y9FHkwGGd6p0mf0oGtQMT4PVwwFMCP-8EIyvwQ74R8jfy6YyoQqhnfDg=&uniplatform=NZKPT&language=CHS</url></related-urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[\o"馬守濤,2021#21"16]。7.4催化劑參數(shù)根據(jù)動(dòng)力學(xué)文獻(xiàn)ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Zhu</Author><Year>1997</Year><RecNum>17</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[11]</style></DisplayText><record><rec-number>17</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="59w0p5frwvdvsiexfd2v0vtv0aedaww09swz"timestamp="1746171474">17</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Zhu,X.D.</author><author>Valerius,G.</author><author>Hofmann,H.</author><author>Haas,Th</author><author>Arntz,D.</author></authors></contributors><titles><title>IntrinsicKineticsof3-HydroxypropanalHydrogenationoverNi/SiO2/Al2O3Catalyst</title><secondary-title>Industrial&EngineeringChemistryResearch</secondary-title></titles><periodical><full-title>Industrial&EngineeringChemistryResearch</full-title></periodical><pages>2897-2902</pages><volume>36</volume><number>8</number><dates><year>1997</year><pub-dates><date>1997/08/01</date></pub-dates></dates><publisher>AmericanChemicalSociety</publisher><isbn>0888-5885</isbn><urls><related-urls><url>/10.1021/ie9601561</url></related-urls></urls><electronic-resource-num>10.1021/ie9601561</electronic-resource-num></record></Cite></EndNote>[\o"Zhu,1997#17"11]，本設(shè)計(jì)方案中3-羥基丙醛加氫反應(yīng)使用Ni/SiO2/Al2O3催化劑。催化劑參數(shù)如表7-1。表7-1催化劑的化學(xué)組成和物理性質(zhì)化學(xué)組成物理性質(zhì)組成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)形態(tài)圓柱形Ni50-52尺寸Φ0.8×3~8mmSiO225堆積密度600kg/m3Al2O310粒度1430kg/m3其他13-15表面積209m2/g平均直徑(nm)微孔0.8中孔3.97.5反應(yīng)條件當(dāng)攪拌速度大于400r/min時(shí)，在催化劑用量為20g/L時(shí)，可以忽略氣液固傳質(zhì)阻力。原料為3-羥基丙醛和氫氣，反應(yīng)溫度為45℃，反應(yīng)壓力為3MPa。7.6反應(yīng)動(dòng)力學(xué)說明在Ni/SiO2/Al2O3催化劑催化下，3-羥基丙醛進(jìn)行加氫反應(yīng)，生成1,3-丙二醇，涉及反應(yīng)方程見第二章ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Zhu</Author><Year>1997</Year><RecNum>17</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[11]</style></DisplayText><record><rec-number>17</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="59w0p5frwvdvsiexfd2v0vtv0aedaww09swz"timestamp="1746171474">17</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Zhu,X.D.</author><author>Valerius,G.</author><author>Hofmann,H.</author><author>Haas,Th</author><author>Arntz,D.</author></authors></contributors><titles><title>IntrinsicKineticsof3-HydroxypropanalHydrogenationoverNi/SiO2/Al2O3Catalyst</title><secondary-title>Industrial&EngineeringChemistryResearch</secondary-title></titles><periodical><full-title>Industrial&EngineeringChemistryResearch</full-title></periodical><pages>2897-2902</pages><volume>36</volume><number>8</number><dates><year>1997</year><pub-dates><date>1997/08/01</date></pub-dates></dates><publisher>AmericanChemicalSociety</publisher><isbn>0888-5885</isbn><urls><related-urls><url>/10.1021/ie9601561</url></related-urls></urls><electronic-resource-num>10.1021/ie9601561</electronic-resource-num></record></Cite></EndNote>[\o"Zhu,1997#17"11]。設(shè)計(jì)時(shí)，在AspenPlus中規(guī)定速率基準(zhǔn)為“催化劑（重量）”，規(guī)定濃度單位為“體積摩爾濃度”。Aspen動(dòng)力學(xué)輸入需要的參數(shù)如表7-2所示。表7-2動(dòng)力學(xué)參數(shù)序號(hào)物理量數(shù)值單位1k1.545×108kmol/(kg-cat×s)2E55590kJ/kmol7.7反應(yīng)器設(shè)計(jì)條件7.7.1模擬結(jié)果反應(yīng)器模擬結(jié)果和流股信息如圖7-1及表7-3所示：圖7-1反應(yīng)器模擬結(jié)果表7-3反應(yīng)器流股信息項(xiàng)目單位進(jìn)料出料溫度C4545壓力bar3029.8摩爾焓kJ/kmol-55791.91611-68830.23031質(zhì)量焓kJ/kg-4522.401626-5104.184765摩爾熵cal/mol-K-18.3705566-22.58133039質(zhì)量熵cal/gm-K-1.489087323-1.674544485摩爾密度mol/cc0.0013098320.001294444質(zhì)量密度kg/cum16.159125117.45565603焓流量MW-6.58318137-7.430072965平均分子量12.3367893313.48505853質(zhì)量流量kg/hr5240.4573715240.457371水kg/hr84.5389468584.62160761丙烯醛kg/hr3.026661513.160238458甲醛kg/hr1.50014E-221.50014E-22氫氣kg/hr733.3164886660.39350333-羥基丙醛kg/hr3838.7043411158.839661乙縮醛kg/hr8.0522783498.182519697DIMACRkg/hr132.5429701132.54297011,3-丙二醇kg/hr3.3146465982755.7556244-雜氧基庚二醛kg/hr194.8678552194.8680637DIMHPAkg/hr242.0931824242.09318247.7.2反應(yīng)器條件根據(jù)Aspen流股模擬數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)壓力取P=(1～1.1)PW，設(shè)計(jì)溫度一般比最高溫度高15℃～30℃左右。因此設(shè)計(jì)壓力：設(shè)計(jì)溫度：7.8反應(yīng)器工藝設(shè)計(jì)7.8.1催化劑用量假設(shè)該滴流床反應(yīng)器模型為活塞流模型。催化劑總體積是決定反應(yīng)器主要尺寸的基本依據(jù)，計(jì)算公式如下所示：——標(biāo)準(zhǔn)狀況下原料氣流量，，（——標(biāo)準(zhǔn)立方米，本說明書中標(biāo)況指101.325kPa，0℃）；——停留時(shí)間，h；原料氣進(jìn)料時(shí)壓力為P1=30bar，溫度T1=45℃，此條件下體積流量V1=324.303m3/h，換算成標(biāo)況下的體積流量：停留時(shí)間為0.01639hr，則反應(yīng)器催化劑床層總體積為：其中催化劑堆積密度為600QUOTEkg/m3，則反應(yīng)器催化劑用量為：7.8.2床層高度在3MPa的操作壓力下，為確保轉(zhuǎn)化率與壓降滿足要求，該壓縮氣體的空床流速取0.5m/s較為適宜，則床層直徑計(jì)算如下：圓整至2.5m。床層高度：圓整至2.6m。7.8.3入口質(zhì)量通量氣體質(zhì)量通量：液體質(zhì)量通量：7.8.4壓降采用歐根方程ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>孫富偉</Author><Year>2019</Year><RecNum>22</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[17]</style></DisplayText><record><rec-number>22</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="59w0p5frwvdvsiexfd2v0vtv0aedaww09swz"timestamp="1746175551">22</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>孫富偉</author><author>劉林洋</author><author>勞國(guó)瑞</author></authors></contributors><auth-address>中國(guó)昆侖工程有限公司;</auth-address><titles><title>液固模擬移動(dòng)床床層壓降計(jì)算方法探討</title><secondary-title>能源化工</secondary-title></titles><periodical><full-title>能源化工</full-title></periodical><pages>46-50</pages><volume>40</volume><number>01</number><keywords><keyword>液固模擬移動(dòng)床</keyword><keyword>吸附分離</keyword><keyword>壓降</keyword><keyword>計(jì)算方法</keyword></keywords><dates><year>2019</year></dates><isbn>2095-9834</isbn><call-num>32-1856/TQ</call-num><urls><related-urls><url>/kcms2/article/abstract?v=IP3-TJYmrEsMGmYw96Qc0LqDzqLUMxk-I57I7WleSlbeJzrK7Yn1fc1kTcUZtJtpoaCG0oaD_ufkigRhr0narWUPwozRRWnMkL-vgeyt3WAMSO4R2o6wSID2Fy8Q5OXNJjb9XkarT_crjmxbUSPxJTgx_0J5fCsr0DS7IOhpf6pTQ9KuTG_wGSBDNdsB17FvCxH2bt0MJ7A=&uniplatform=NZKPT&language=CHS</url></related-urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[\o"孫富偉,2019#22"17]計(jì)算填充床內(nèi)兩相壓降：：催化劑直徑，取0.8mm：氣體密度，2.3：氣體流率，0.0891：空隙率，取0.4：氣體黏度，：氣含率，9799代入計(jì)算得壓降:7.8.5持液量對(duì)于出于滴流的弱相互作用流區(qū)：其中，：動(dòng)態(tài)持液量；：顆粒比表面積，由動(dòng)力學(xué)文獻(xiàn)知可取209；：空隙率，取0.4；：液體雷諾數(shù)代入，得：反應(yīng)器內(nèi)填料的總持液量為：7.9反應(yīng)器部件7.9.1入口擴(kuò)散器設(shè)置兩個(gè)開口以避免物料高速直接沖擊分液盤，進(jìn)料方向與開口呈垂直狀態(tài)。7.9.2液體分布器滴流床反應(yīng)器中，液相分布器對(duì)其性能起著關(guān)鍵的影響作用。較差的液體分布，會(huì)導(dǎo)致氣或液相的局部聚集。因此，優(yōu)化反應(yīng)器性能，使得入口位置和床層內(nèi)部的液相均勻分布十分關(guān)鍵。液體分布器的期望特性如下：（1）低壓降；（2）能夠在較大的氣液流速范圍內(nèi)工作；（3）不易堵塞和結(jié)垢；（4）易于操作；（5）易于安裝、維護(hù)和清洗。綜上所述，選擇排管式分布器，液體沿著中央管流動(dòng)，并向徑向分布的T形支管擴(kuò)散。該分布器具有顯著優(yōu)勢(shì)，其產(chǎn)生的壓降小，氣流與液相能夠單獨(dú)進(jìn)料，相互作用較弱，影響液體均勻分布的關(guān)鍵因素主要為支管的數(shù)量以及支管上凹槽的數(shù)量。將填料分為三段，每段7.4m高。7.9.3防污籃筐由若干個(gè)孔籃筐用鏈條連接，周圍充填惰性材料。其結(jié)構(gòu)可為反應(yīng)物流入提供較大表面積，同時(shí)捕集銹皮與沉積物，且不會(huì)導(dǎo)致壓力降過度提升。7.9.4接管反應(yīng)器進(jìn)料接管計(jì)算：進(jìn)料體積流量為320.76m3/h，取氣體流速為10m/s根據(jù)GBT17395-2008無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差，選取外徑為114mm，壁厚為3mm的無縫鋼管ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>劉祥初</Author><Year>2009</Year><RecNum>23</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[18]</style></DisplayText><record><rec-number>23</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="59w0p5frwvdvsiexfd2v0vtv0aedaww09swz"timestamp="1746175551">23</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>劉祥初</author></authors></contributors><auth-address>成都華西化工科技股份有限公司;</auth-address><titles><title>壓力管道壁厚選擇及相關(guān)應(yīng)力的問題</title><secondary-title>廣州化工</secondary-title></titles><periodical><full-title>廣州化工</full-title></periodical><pages>163-164+170</pages><volume>37</volume><number>06</number><keywords><keyword>壓力管道</keyword><keyword>壁厚</keyword><keyword>應(yīng)力</keyword></keywords><dates><year>2009</year></dates><isbn>1001-9677</isbn><call-num>44-1228/TQ</call-num><urls><related-urls><url>/kcms2/article/abstract?v=IP3-TJYmrEs8tP8HHTPDejRSum6xl95FEWWgWPds0jxhPFPhcSaBEV4CWWziDcB2RaDrchKwAkdiFeL_atZPOVDTCYirQZzS5jwBcNBvq-CV0Xi_bSMg66Fyl1H1r5QMxUsbsVZzJeRvMGAEV-mNH_WGVAjaxqMFW07wu9O2quTeUF_eBcaEVa4f9Q8Bo3ne&uniplatform=NZKPT&language=CHS</url></related-urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[\o"劉祥初,2009#23"18]，即Φ114×3mm，材料為16Mn，設(shè)置在上封頭下，第一段填料上的氣液分布器上。反應(yīng)器出料接管計(jì)算：出料體積流量為295.064m3/h，取氣體流速為10m/s根據(jù)GBT17395-2008無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差，選取外徑為114mm，壁厚為5mm的無縫鋼管，即Φ114×5mm，材料為16Mn，設(shè)置在下封頭中心。7.9.5床層支承與液體分配組件催化劑床層支承組件由倒“T”梁、格柵、金屬網(wǎng)與瓷球構(gòu)成，用于承載催化劑床層。再分配盤負(fù)責(zé)匯集上層填料中的液體，將物料均勻分布至下一層催化劑表面。7.9.6出口集合箱集合箱支承著最下面一層催化劑床，側(cè)面開一圈小槽口，頂部鉆有很多小孔，孔和槽外均罩有篩網(wǎng)，周圍充填瓷球。7.9.7內(nèi)部件高度在填料頂端，氣體入口處設(shè)有入口擴(kuò)散器。為防止物料直接高速?zèng)_擊分液盤而設(shè)置有兩個(gè)開口，進(jìn)料方向與開口垂直。頂部預(yù)留給氣體進(jìn)料孔孔徑高度400mm；預(yù)留富余高度300mm；液體均布板240mm；放污垢籃筐，計(jì)300mm；催化劑壓板，計(jì)100mm。總計(jì)1340mm。在第一段與第二段填料之間依次為催化劑支撐組件，計(jì)100mm；預(yù)留液體進(jìn)出孔徑高度，計(jì)450mm；液體收集裝置，計(jì)250mm；液體分布器，計(jì)240mm；預(yù)留富余高度，計(jì)300mm；催化劑壓板，計(jì)100mm。總計(jì)1440mm。在第二段與第三段之間依次為催化劑支撐組件，計(jì)100mm；液體收集裝置，計(jì)350mm；液體分布器，計(jì)240mm；預(yù)留富余高度，計(jì)450mm；催化劑壓板，計(jì)100mm?？傆?jì)1240mm。第三段填料后，依次為催化劑支撐組件，計(jì)100mm；出口集合箱，計(jì)250mm；預(yù)留給氣體出料孔孔徑高度，計(jì)400mm；預(yù)留富余高度，計(jì)300mm。總計(jì)1050mm。7.9.8封頭計(jì)算本反應(yīng)器的上、下封頭選擇標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，形狀系數(shù)K=1，材料選擇Q345R?！?jì)算壓力，在液柱低時(shí)可認(rèn)為與設(shè)計(jì)壓力P近似相等，視為3.3MPa；——筒體內(nèi)徑2.5m；——材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力，為170MPa；——0.85。取壁厚負(fù)偏差??1為0.3mm，腐蝕余量取1mm，因此：與下述筒體厚度保持一致，則取名義厚度為31mm。查自GB/T25198—2010知，公稱直徑3000mm，總深度665mm，內(nèi)表面積7.0891，容積2.2417，名義厚度31mm，質(zhì)量1662.9kg。7.9.9筒體參數(shù)計(jì)算由于該反應(yīng)在加壓下進(jìn)行，故筒體需要耐壓。為了焊接方便，材料與筒體一致，選擇Q345R?！?jì)算壓力，在液柱低時(shí)可認(rèn)為與設(shè)計(jì)壓力P近似相等，視為3.3MPa；——筒體內(nèi)徑2.5m；——材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力，為170MPa；——0.85。取壁厚負(fù)偏差??1為0.3mm，腐蝕余量取1mm，因此：向上圓整則名義厚度為31mm。7.9.10反應(yīng)器總高

第8章安全與環(huán)保8.1安全管理8.1.1工藝安全在工藝安全方面，本設(shè)計(jì)采用本質(zhì)安全設(shè)計(jì)原則，本質(zhì)安全是通過源頭設(shè)計(jì)消除或降低風(fēng)險(xiǎn)，而非依賴后期控制措施。其重點(diǎn)在于使系統(tǒng)自身具有安全性，即便出現(xiàn)故障或操作不當(dāng)，也可防止事故。在本設(shè)計(jì)中，主要原料為低毒、低反應(yīng)活性的原料甘油，替代丙烯醛直接進(jìn)料。為有效防范火災(zāi)爆炸、有毒物質(zhì)泄漏、人員灼傷及電氣事故等潛在風(fēng)險(xiǎn)，必須建立完善的安全管理體系。具體措施包括：嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)備巡檢與維護(hù)制度，規(guī)范危險(xiǎn)化學(xué)品的儲(chǔ)存與使用流程，配備個(gè)人防護(hù)裝備，制定切實(shí)可行的應(yīng)急預(yù)案，并定期組織安全培訓(xùn)與演練。同時(shí)，必須嚴(yán)格遵守國(guó)家安全生產(chǎn)法規(guī)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，確保各項(xiàng)安全措施落實(shí)到位，為員工創(chuàng)造安全可靠的工作環(huán)境ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>吳興發(fā)</Author><Year>2025</Year><RecNum>26</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[19]</style></DisplayText><record><rec-number>26</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="59w0p5frwvdvsiexfd2v0vtv0aedaww09swz"timestamp="1746176112">26</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>吳興發(fā)</author><author>李明</author><author>王耒</author></authors></contributors><auth-address>蘭州蘭煤置業(yè)有限公司;蘭州國(guó)信環(huán)境能源科技有限責(zé)任公司;</auth-address><titles><title>化工安全生產(chǎn)管理及事故應(yīng)急措施</title><secondary-title>中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量</secondary-title></titles><periodical><full-title>中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量</full-title></periodical><pages>25-27</pages><volume>45</volume><number>05</number><keywords><keyword>化工企業(yè)</keyword><keyword>安全生產(chǎn)</keyword><keyword>事故應(yīng)急