基于丙烯氧化兩步法的年產(chǎn)8萬噸丙烯酸生產(chǎn)的設備設計或選型分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u21394基于丙烯氧化兩步法的年產(chǎn)8萬噸丙烯酸生產(chǎn)的設備設計或選型分析案例 [13]。所以，在工業(yè)生產(chǎn)中，為了加大傳熱面積進而利于傳熱，本次設計選擇固定床式反應器。1.1.2反應原理反應方程式如下：主反應：C副反應：2C1.1.3催化劑填裝量計算（1）催化劑床層體積R101反應器的入口體積流量為17942m3V式中：VVS其中SV催化劑平均粒徑取61um，床層孔隙率ε取0.48；類型催化劑空隙率為ε=0.48，通過公式計算得到催化劑實際體積為:V選擇催化劑的裝填密度為600kg/m3M（2）R101反應器的床層截面積和高度核算取空管的氣速為u=1.0m/s則床層截面積：A=床層高度：H=通過圓整后，選用管長為6米的管子。1.1.4反應器中心管和管數(shù)計算根據(jù)實際經(jīng)驗，本設計初步選用Φ34×2.5mm的低合金鋼鋼管。列管內(nèi)徑則有：d列管截面積：S=列管根數(shù)：N=V1.1.5反應器內(nèi)徑的計算D=t式中：D—殼體內(nèi)徑，m；t—管中心距，m；b’—管中心至殼體的距離，b‘=（1nt=1.4取bn所以反應器的內(nèi)徑有：D=0.048×取管間中心直徑d=600mm。因此該R101反應器的真實內(nèi)徑為：D圓整后該反應器的內(nèi)徑為4.6m。1.1.6反應器床層壓降計算通過壓力降公式對床層進行壓降計算：Re=dpumμ1其中：ρ——流體密度，kg/mL——床層高度，m；uμ——流體的黏度，Pa/s。通過aspen模擬所獲得的混合物密度以及粘度：ρ=0.63774kg/m3，μ=4.65×10-5Pa·s將密度以及粘度代入上述計算公式進行求解：Re當Re<10時，f=150Re等號右側(cè)第二項可以省略，而在因為上式求得Re<1000，則：f=Δp=f反應壓力為1bar，在生產(chǎn)過程中，固定床的壓降不宜超過床內(nèi)壓力的15%，△p＜16550pa，通過驗算后可知該床層的壓降符合化工設計要求。1.1.7反應器筒體、壁厚計算(1)材料選擇該反應器筒體的材料選則16MnR。計算時，不銹鋼腐蝕裕度為0mm；雙面焊接，焊接系數(shù)取φ=1。(2)筒體壁厚計算根據(jù)筒體壁厚計算公式：Pδn=式中：δ—殼體厚度，mm；P—操作時可能的最大壓力；[σ]Φ—焊接系數(shù)；CC圓整后名義壁厚為6mm有效壁厚為：δ（3）水壓試驗校核進行水壓試驗時，許用壓力為[σ]=137MPa，屈服強度為ReL反應器的水壓試驗壓力為：P將數(shù)據(jù)代入校核公式得試驗條件下的計算壓力為：σ0.9φ故有σT1.1.8反應器接管計算（1）反應器進料管原料進料氣體體積流量為17492m3/h，設定反應器進口流速為6m/s反應器管采用無縫鋼管，根據(jù)GB/T17395-2008[26]選擇φ1016×50mm。（2）反應器出料管反應氣出口氣體體積流量為32551.2m3/h，選取反應氣氣速為d=采用無縫鋼管，選擇鋼管尺寸為：φ1016×80mm。1.1.9反應器封頭及支座計算本次設計選用橢圓型封頭，取Pc=1.1取形狀系數(shù)K=1，δ取C1=0.3mm,C圓整后封頭厚度為6mm，結(jié)合本次工藝要求，選擇該反應器的封頭厚度為6mm。圓邊高度：H反應器封頭取標準橢圓形封頭16MnR，取直邊段高度HO為40mm，曲面高度為HZ下面對反應器封頭進行水壓試驗設計，水壓試驗如下：P將數(shù)據(jù)代入以下校核公式可得：σ0.9φ由于σT裙座高度為h=2+1.5故反應器總高H1.1.11反應器設計結(jié)果匯總反應器設計結(jié)果見表6-1。表6-1反應器R0101工藝參數(shù)項目數(shù)值及計算設計壓力/MPa0.22設計溫度/℃370摩爾流量/（kmol/h）17941.7空速/h-11200反應器直徑/mm6000中心管尺寸/mmΦ34×2.5反應管數(shù)/根7132床層面截面積/m24.98床層高度/m5.77筒體壁厚/mm6封頭壁厚/mm6反應器筒體材料16MnR裙座高度4反應器總高/m13.19催化劑用量/kg17250催化劑床層體積/m328.75進料管尺寸/mmΦ1016×50出料管尺寸/mmΦ1016×80其他的反應器設備設計過程與本次計算相同，因此在這不再進行詳述，其設計結(jié)果見表6-21設備一覽表。1.2精餾塔T304設計1.2.1塔型的選擇丙烯酸精餾塔T304是精制工段的最后一步，其作用是將含有甲苯、丙烯酸、極少量的馬來酸和醋酸(可忽略)進行分離。輕組分為甲苯，送至廢甲苯儲罐。重組分為丙烯酸溶液，送往產(chǎn)品儲罐。T304塔的生產(chǎn)能力和分離效果直接影響到產(chǎn)量和產(chǎn)品的質(zhì)量。丙烯酸精餾塔T304的設計應具有氣液處理量大、分離效率高、操作穩(wěn)定、結(jié)構簡單等基本要求：丙烯酸生產(chǎn)的精制過程，生產(chǎn)能力要求較高，生產(chǎn)較為穩(wěn)定，負荷變化不大，對操作范圍的要求不高，對本工藝經(jīng)過實際情況綜合考慮后，丙烯酸精餾塔T304選擇篩板塔。1.2.2精餾塔T304條件及組成丙烯酸精餾塔T304的設計壓力為0.2bar，設計溫度為120℃。在精餾塔T304中以摩爾為基準的液相組成見表6-7。表6-2精餾塔T304介質(zhì)組成塔板物質(zhì)組成C3H4O2C2H4O2C7H8MAACID10.28042.78E-140.71962.08E-0620.68091.05E-140.31915.10E-0630.90963.32E-150.09041.76E-0640.96801.36E-150.03201.93E-0650.97979.14E-160.02031.69E-0660.98198.20E-160.01811.38E-0670.98228.04E-160.01781.06E-0680.98228.04E-160.01785.74E-0690.98218.07E-160.01795.44E-06100.98198.11E-160.01815.14E-06110.98188.15E-160.01824.86E-06120.98178.19E-160.01834.59E-06130.98168.23E-160.01844.33E-06140.98148.27E-160.01864.09E-06150.98148.33E-160.01863.88E-06160.98158.44E-160.01853.88E-06170.98188.52E-160.01823.89E-06180.98218.57E-160.01793.89E-06190.98268.58E-160.01743.90E-06200.98328.54E-160.01683.91E-06210.98408.42E-160.01603.92E-06220.98498.22E-160.01513.93E-06230.98617.91E-160.01393.94E-06240.98747.48E-160.01263.95E-06250.98881.91E-160.01123.96E-06260.99051.20E-160.00953.97E-06270.99225.33E-160.00783.98E-06280.99404.31E-160.00603.99E-06290.99593.14E-160.00413.98E-06300.99771.84E-160.00233.87E-061.2.3水力學數(shù)據(jù)丙烯酸精餾塔的設計基礎是水力學數(shù)據(jù)，由AspenPlus導出的水力學數(shù)據(jù)見表6-2和表6-3表6-3水力學數(shù)據(jù)表塔板數(shù)塊液相溫度氣相溫度液相質(zhì)量流量氣相質(zhì)量流量液相體積流量氣相體積流量/℃/℃/(kg/h)/(kg/h)/(m3/h)/(m3/h)165.22074.7323224.3003224.3003.7405191.730274.73288.0643163.8903163.8903.0465610.270388.06494.0493237.5503237.5503.0625991.640494.04995.9443281.1503281.1503.1026027.120595.94491.8403292.3803292.3803.1155921.270691.84097.5243295.3803295.3803.1215789.210797.52498.1573291.6803291.6803.1255657.330898.15798.7693297.6103297.6103.1295530.410998.76999.3673298.4203298.4203.1325409.0101099.36799.9543299.1803299.1803.1355292.9301199.954100.5293299.8803299.8803.1395181.86012100.529101.0943300.5403300.5403.1425075.47013101.094101.6483301.1603301.1603.1454973.48014101.648102.1803301.7403301.7403.1484981.42015102.199102.7612335.1902335.19013.4113382.99016102.761103.3222358.9602358.96013.4473354.13017103.322103.8862382.5602382.56013.4823321.78018103.886104.4552401.0602401.06013.5173301.04019104.455105.0302429.5302429.53013.5513277.00020105.030105.6132453.0102453.01013.5863254.73021105.613101.2062471.5602471.56013.6203234.31022101.206101.8092500.2302500.23013.6553215.77023101.809107.4242524.0502524.05013.6893199.08024107.424108.0492548.0202548.02013.7233184.17025108.049108.6822572.1402572.14013.7583170.89026108.682109.3222591.3502591.35013.7923159.01027109.322109.9652620.5702620.57013.8263148.22028109.965110.6072644.7002644.70013.8603138.18029110.607111.2432668.6202668.62013.8943128.47030111.243111.2430.0000.00010.9740.000表6-4水力學數(shù)據(jù)表塔板數(shù)塊液相密度氣相密度液相粘度氣相粘度表面張力減少因子/(kg/m3)/(kg/m3)/cP/cPmN/mg/ml-1.5/min1862.1340.6200.4400.00923.19568223.12901.3190.5640.5180.01022.09470218.53925.6130.5400.5160.01020.63473405.74927.8320.5440.5010.01119.99374111.85927.4570.5560.4950.01119.79373588.76921.7300.5690.4910.01119.69972791.67925.9560.5830.4870.01119.62771971.98925.1840.5960.4840.01119.56171174.99924.4250.6100.4810.01119.49770398.110923.6800.6230.4780.01119.43569641.611922.9490.6370.4750.01119.37468919.312922.2310.6500.4720.01119.3146821513921.5250.6640.4690.01119.25667532.414920.8320.6630.4670.01119.19867592.215920.1530.6900.4640.01119.14146844.716919.4920.7030.4610.01119.08246881.217918.8450.7160.4590.01119.02446922.718918.2120.7290.4560.01118.96546970.819917.5940.7410.4540.01118.9064702720911.9900.7540.4510.01118.84747092.921911.4020.7660.4490.01118.78647169.822915.8280.7770.4460.01118.72547258.623915.2690.7890.4440.01118.66247359.824914.7230.8000.4410.01118.59947473.225914.1910.8110.4390.01118.53447597.726913.6710.8220.4370.01118.46847731.527913.1610.8320.4340.01118.40247871.828912.6600.8430.4320.01118.33548014.929912.1670.8530.4300.01118.26948151.930911.67900.42718.2030本次塔設備計算主要以該精餾塔1~30塊水力學數(shù)據(jù)的物性參數(shù)的平均值作為基礎進行設計，基本物性參數(shù)見表6-10。表6-5基本物性平均參數(shù)塔板數(shù)液相體積流量/(m3/h)氣相體積體量/(m3/h)液相密度/(kg/m3)氣相密度/(kg/m3)液相粘度/cP氣相粘度/cP表面張力mN/m1~308.6694170.431917.1300.6910.4630.01119.3211.2.4塔徑的計算以AspenPlus模擬的數(shù)據(jù)為依據(jù)，選塔板間距HT=450mm，板上清液高度hL由液氣動能參數(shù)公式計算得：L圖6-1simith關聯(lián)圖由0.075查simith關聯(lián)圖可得負荷系數(shù)C20：則有C=將C=0.072，ρL=917.130kg/mu因為u=0.6~0.8u則u=0.6根據(jù)塔徑設計公式可得到：D=圓整后該塔塔徑取1m。塔截面積A空塔氣速u=1.2.5溢流裝置的設計由于塔徑為1m，以及液體體積流量為8.669m3（1）溢流堰堰長lwl取lw=0.6D（2）溢流堰高度hW這里選用平直堰，先計算V圖6-2液流收縮系數(shù)圖由1.2查液流收縮系數(shù)計算圖得，E=1.00，，根據(jù)Francis經(jīng)驗公式計算：h由于howh（3）弓形降液管寬度Wd和截面積圖6-3弓形寬度和面積圖根據(jù)公式lwD=0.6，查弓形寬度和面積圖6-3可知：AW（4）液體在降液管中的停留時間θ=因此降液管的設計是可行的。（5）降液管底隙高度hh故降液管底隙高度設計可行。選擇凹形受液盤。1.2.6塔板計算由于本次采用單溢流型塔板，開孔區(qū)面積計算如下A式中：邊緣區(qū)x=R=A=2×本設計采用篩孔直徑d0=0.0127m，孔中心距t一般為(2.5~5)dt=4×0.0127=0.051m采用正三角形排列，篩孔的數(shù)目n=1.155開孔區(qū)總面積:開孔率?=A氣體通過閥孔的氣速為u=V1.2.7流體力學驗算塔板壓降:氣體通過篩板時，需要克服篩板本身的干板阻力和板上充氣液層的阻力以及液體表面張力所造成的阻力。h1.求取干板壓降h選用3由干篩孔流量系數(shù)圖查得c0=0.71hc2.求氣體通過液層阻力hhu由μa=β為充氣系數(shù)，由圖查得βh3.求取干板壓降hhhh?本次通過將塔徑、塔板間距等數(shù)據(jù)帶入AspenPluse中的塔內(nèi)件進行核算，數(shù)據(jù)參數(shù)的輸入如圖6-4、6-5所示。輸入篩孔直徑12.7mm圖6-4塔內(nèi)件精餾段參數(shù)圖6-5塔內(nèi)件提餾段參數(shù)完成參數(shù)輸入后，利用Aspen進行模擬，可獲得每塊塔板的負荷性能圖，以第15塊進料板作為示例見圖6-6，由圖可見，操作點位于操作范圍內(nèi)，同時未出現(xiàn)警告和錯誤，所以模擬結(jié)果可行。圖6-6進料板負荷性能圖其他塔板負荷性能圖見圖6-7。圖6-7其他塔板負荷性能圖由圖6-7可見，各板的操作點均處于液相上線、液相下限線、漏液線、液泛線之間，并且都在合理的范圍之內(nèi)，所以，該丙烯酸精餾塔T304設計合理且可行。1.2.8塔高計算有效傳質(zhì)高度取丙烯酸塔T304的板效率為85%，因此實際板數(shù)為：N=式中ET——全塔效率圓整取N=33。進料板間距根據(jù)本次實際生產(chǎn)情況，采用進料板間距為HT塔頂空間高度塔頂空間的高度主要是用來安裝塔板以及人孔，同時也為了能夠使氣體中的液體自由下降，并且減少塔頂采出氣中的夾帶液體量，在工業(yè)設計上一般取(1.5~2.0)HT，本設計塔頂空間高度取H塔底空間高度塔底空間的高度可以起到緩沖儲存的作用，為了保證塔底流出不被排空，因此取該塔塔底空間高度HB裙座高度根據(jù)裙座高度H計算公式：H=2.0+封頭高度封頭選取標準橢圓形封頭，取直邊高度h1=50mm，曲面高h2=D人孔(筒體)根據(jù)實際生產(chǎn)，為滿足安裝、檢修的需要，每隔6～8層塔板應該設置一個人孔。此精餾塔取人孔數(shù)5個，人孔處板間距取700mm，人孔直徑取500mm。所以綜上塔總高為HH1.2.9接管計算①混合液進料管取混合液進料流速μv=8ms，d=選用管徑為?30×3mm的管道。核算流速u=②塔頂出料管取塔頂出料流速μv=2msd=選用管徑為?19×5mm的管道。校核流速u=③塔底出料管取塔底出料流速μv=3ms，塔底出料液體積流量選用管徑為?45×4.5mm的管道。校核流速u=1.2.10壁厚設計本次選擇Q345R作為塔體和封頭材料。選擇厚度負偏差為0.3mm，同時腐蝕裕量為2mm，在179℃溫度下Q345R許用應力為186MPa，焊縫系數(shù)為0.8，ReLδ=圓整后的名義壁厚為4mm。根據(jù)水壓設計公式，下面對丙烯酸精餾塔進行校核水壓試驗強度。σ0.9φ通過校核后，水壓試驗強度足夠可行。1.2.11丙烯酸精餾塔工藝參數(shù)表6-6丙烯酸精餾塔工藝參數(shù)設計參數(shù)符號單位數(shù)值氣相流量VSm3/h4170.431液相流量LSm3/h8.669氣相密度ρvKg/m30.691液相密度ρsKg/m3917.130液相表面張力δLmN/m19.321液相粘度μLcP0.463塔徑Dm1.0空塔氣速um/s1.475板間距HTm0.35堰型堰長lwm0.6堰高hwm0.045堰上液高度howm0.055板上液高度hLm0.065降液管底隙高度hom0.025安定區(qū)寬度Wsm0.09邊緣區(qū)寬度Wcm0.05鼓泡區(qū)面積Aam20.483篩孔直徑dom0.013篩孔數(shù)目215孔心距tm0.015開孔率Φ5.6%篩孔氣速uom/s42.88每層塔板壓降△PPkpa1.85操作彈性5.04板上液層高度hlm0.055裙座高度mH1m2.75塔總高度HOm21.49塔板結(jié)構型式單溢流實際塔板數(shù)N33塔板形式篩板排列方式正三角形塔體壁厚mm4封頭壁厚mm4其它塔設備的設計計算過程均此類似，因此在此不再詳述。，其設計結(jié)果見表6-22設備一覽表。1.3換熱器的設計本工藝中用到多個換熱器，在丙烯酸合成工段有E101、E102、E103、E104，丙烯酸粗分工段有E201，精制工段有E301、E302、E303，由于只有E101為預熱器，其余均為冷卻器，所以本次以流股2和流股11作為冷熱流股進行換熱為例介紹換熱器的選型過程。提取AspenPlus模擬E101和E102的數(shù)據(jù),如表6-6所示:表6-6換熱器的操作參數(shù)操作條件冷物流（殼程）熱物流（管程）質(zhì)量流量/（kg/h）6811.254324.5進口溫度/℃-31370出口溫度/℃-20360進口壓力/Bar3.003.00出口壓力/Bar3.003.001.3.1EDR數(shù)據(jù)輸入將AspenPlus模擬數(shù)據(jù)導入EDR軟件，EDR工藝數(shù)據(jù)輸入如圖6-8所示。圖6-8EDR工藝數(shù)據(jù)輸入界面1.3.2EDR設計結(jié)果利用AspenEDR模擬出來的換熱器E203操作條件參數(shù)結(jié)果見圖6-9。圖6-9設計結(jié)果水利學性能1.3.3機械設計及強度校核1.選材由于冷熱流股流體的溫度都較高，同時殼體承受的壓力較高，故殼體材料選用0Cr18Ni9，管子材料也選用0Cr18Ni9。2.換熱管利用此軟件模擬出來的換熱器尺寸如圖6-12所示:圖6-10換熱器尺寸規(guī)格換熱器管子排布圖如圖6-13所示,殼體內(nèi)徑為1050mm，前端內(nèi)徑為1050mm，共有688根直徑為19.05mm管子，管心距為30mm，換熱管長度為2100mm，管程數(shù)N=1，殼程數(shù)N=1。圖6-11換熱器管子排布圖1.3.4設計結(jié)果匯總該換熱器主要結(jié)構尺寸和計算結(jié)果如表6-7所示表6-7換熱器主要結(jié)構參數(shù)項目參數(shù)項目參數(shù)殼體公稱直徑/mm1100殼程數(shù)1管徑/mm?19×2管心距(mm)30管長/mm2100管子排列方式正三角形管子數(shù)/根688折流間距(mm)240傳熱面積/m281.3折流板數(shù)1管程數(shù)1傳熱量(KW)198.7其他換熱器設備設計過程與此類似，故在此不再進行詳述，其設計結(jié)果見表6-23換熱器選型一覽表。1.4泵的選型1.4.1選型過程 1.泵P303工藝參數(shù)本設計中使用到的泵有4臺泵，分別是P101、P301、P302、P303。在此以丙烯酸精餾塔T304中的丙烯酸進料泵P303為例進而介紹選泵選型的過程。再獲得相關數(shù)據(jù)后，通過使用智能選泵軟件獲得泵的型號與相關尺寸以及操作性能圖形。根據(jù)Aspen進行模擬得到該泵的選型參數(shù)，該泵揚程為21.663m，流量為3.250l/s，模擬結(jié)果見圖6-14。圖6-12粗丙烯酸輸送泵2.智能選泵軟件選泵過程將揚程H=26.6mQUOTE及流量Q=3.250L/sQUOTE輸入軟件數(shù)據(jù)輸入界面中，設置選泵精度為90%，將選擇區(qū)間設為最常用的單級單吸離心泵，數(shù)據(jù)輸入界面如圖6-15所示:圖6-13智能選泵軟件數(shù)據(jù)輸入界面點擊“開始搜索”，得出一系列可選型號，取第8個為該泵的選型結(jié)果，型號為IS65-50-160,其參數(shù)如圖6-16所示:圖6-14可選型號界面由該軟件選型得出的丙烯酸輸送泵P303的工作性能曲線，安裝信息及安裝尺寸圖如圖6-17至6-19所示。圖6-15泵P104的安裝信息圖圖6-16泵P303的安裝尺寸圖、圖6-17泵P303的工作性能曲線圖1.4.2泵P303的選型結(jié)果泵P303的計算和選型結(jié)果見表6-8。表6-8泵P303選型結(jié)果項目參數(shù)項目參數(shù)型號IS65-50-160轉(zhuǎn)速2900r/min流量3.25L/s揚程27.97m電機功率2.2kw效率53.04%葉輪直徑125mm泵重量32.5kg介質(zhì)丙烯酸汽蝕余量2m泵P101、P301、P302的選型方法與P303相同，在此不贅述，選型結(jié)果見表6-25泵的選型結(jié)果一覽表。1.5壓縮機選型本設計所使用的壓縮機有兩個C101與C102，本次以原料空氣壓縮機C101為例介紹壓縮機的選型。主要工藝參數(shù)見表6-17。表6-17壓縮機C101的進出料工藝參數(shù)項目單位入口出口溫度℃30191.1壓力bar1.013253摩爾流量Kmol/h1254.031254.03質(zhì)量流量Kg/h36327.536327.5摩爾氣相分率——11體積流量m3/h31180.716142.8AspenPlusV11模擬得到的壓縮機C101如圖6-20所示。圖6-18C101模擬結(jié)果該空氣壓縮機處理氣體體積流量為269m3/min，從0.1MPa加壓至0.2MPa，選擇表6-19鼓風機一覽表設備位號設備名稱及規(guī)格型號單位數(shù)量重量/kg單重總重C101空氣鼓風機FSR-350臺1500.001000.001.6儲罐選型本設計主要用到的儲罐有丙烯原料儲罐，共沸劑甲苯儲罐，副產(chǎn)物馬來酸儲罐，產(chǎn)品丙烯酸儲罐。下面以產(chǎn)品丙烯酸儲罐為例，進行介紹說明。由Aspen模擬結(jié)果可知，產(chǎn)品丙烯酸的產(chǎn)量為Q=10.974QUOTEm3/hQUOTE，儲罐的設計儲存時間為7天，7天的體積為V=10.974×24×7=1843.63m3QUOTE，充裝系數(shù)φ取0.85，則實際儲存體積V＇=1843.63÷0.85=2168.97m3QUOTE。綜合考慮過后，在儲存容積大的情況下，應該選用球型儲罐。其公稱容積為3000m3QUOTE，球殼內(nèi)直徑為18000mmQUOTE，支柱底板至球殼中心的距離是11000mmQUOTE，球殼分為5帶，支柱根數(shù)10根。設計溫度為25℃，設計壓力為0.3MPa，材料為Q345R。其他儲罐的選型方法類似，在此不詳述，選型結(jié)果見一覽表6-28。1.7混合器選型本設計中涉及到的混合罐有M101、M102、M103、M201、M301，分流器FS101、FS102、FS301、本次混合器的選型以M101做為選型示例。通過Aspen模擬結(jié)果可知，混合器M101輸出流量為Q=266.7QUOTEm3/min，停留時間t為6minQUOTE，所以罐的容積V=1600m3QUOTE，操作壓力P=0.3MPaQUOTE，取裝填系數(shù)φ為0.85。則所需體積：V＇=1600÷0.85=1882m3。因此選擇公稱容積為2000m3QUOTE的鋼制圓筒形固定頂儲罐，選型結(jié)果一覽表見表6-26。1.8氣液分離器設計在本工藝中以氣液分離器V102為例介紹氣液分離器的設計過程。氣液分離器V102的工藝參數(shù)見表6-20。表6-20V201的氣液相數(shù)據(jù)氣相數(shù)據(jù)液相數(shù)據(jù)氣體體積流量VG/(m3/h)23746.7液體體積流量VL/(m3/h)1.34氣體密度ρG/（kg/m3）2.46液體密度ρL/（kg/m3）1006.8氣體粘度μG×10-5/（Pa.s）1.683液滴直徑/um350可能達到最大體積流量VGmax1.2VGQUOTE可能達到最小體積流量Vmin0.81.8.1浮動流速浮動流速公式：V式中：d=350μm,KVt由浮動液滴的平衡條件，可以得:V由Vt=1.36m/s，則查標準HG/T20570.8-95中的Re數(shù)與阻力系數(shù)（Cw）的關系圖，可得CW=1.4，此時的Vt=4×9.8×350×10?61006.8?2.463×1.4×2.46第二次:代入Re第三次:代入Re第四次:代入Re計算值為55，查得1.8.2直徑的計算D=0.0188式中：V所以直徑D=0.0188=0.0188×圓整后直徑取3.1m1.8.3高度計算高液位（HL)與低液位（LL)的距離用下式計算：H=式中，H—液體高度，m；t—停留時間，min；VLmax停留時間t取7min,代入數(shù)據(jù)算得:H=液相的總高度：H氣相的高度:Hv取標準橢圓封頭500mm，則有封頭曲面高度h1所以總高度H=圓整后取5m。1.8.4進出口管徑計算氣液進口管徑:Dp>3.34×10氣體出口管徑:取管道內(nèi)流速u=10m/s，則d=圓整后取?788.5×20mm的無縫鋼管。液體出口管徑:取液體流速u=0.5m/s，則:d=圓整后取?54×12mm的無縫鋼管。其他氣液分離器設備參數(shù)計算方法類似，在此不贅述，設計結(jié)果見表6-27（氣液分離器選型結(jié)果一覽表）。1.9設備一覽表表6-21反應器類設計結(jié)果一覽表設備位號名稱類型直徑/mm高度/mm封頭形式設計溫度/℃設計壓力/Mpa材料保護層保溫層R101一級反應器固定床反應器600013190標準橢圓封頭3500.1016MnR不銹鋼薄板巖棉R102二級反應器固定床反應器450011000標準橢圓封頭3700.1016MnR不銹鋼薄板巖棉表6-22塔設備類設計結(jié)果一覽表設備位號名稱類型塔體內(nèi)徑/mm塔體高度/mm設計壓力/MPa設計溫度/℃封頭形式材料保護層保溫層T201水洗塔篩板1000330000.10170標準橢圓封頭16MnR不銹鋼薄板巖棉T301脫水塔篩板2600220000.10120標準橢圓封頭16MnR不銹鋼薄板巖棉T