,6-己二醇生產的主要設備計算過程案例目錄TOC\o"1-3"\h\u226951,6-己二醇生產的主要設備計算過程案例 1169781.1.塔設備計算 1134741.1.1.塔型選擇 1134201.1.2.塔板選型 2170991.1.3.1,6-己二醇精制塔設計 2308871.2.反應器的設備選型與計算 8219111.2.1.反應器的選型 879161.2.2.反應器的設計 920330圖53-1酯化反應器模擬 10209081.3.泵的選型與計算 1192561.3.1.泵的選型計算 11塔設備計算塔型選擇精餾塔一般分為板式塔和填料塔兩種，要根據(jù)實際的工程情況來進行選擇，根據(jù)經濟性、可行性和安全性來選擇最合適的塔型。其中兩種塔型的對比情況可以見表51-1。表STYLEREF2\s51-SEQ表\*ARABIC\s21填料塔與板式塔的比較項目填料塔板式塔塔.徑適合各.種大小.塔徑的.塔一般推.薦使.用大.塔，塔.徑要大.于800mm。塔效率壓力較小，適用于壓力降小的場合。壓力降比較大。適用場合適合于氣液比大的物料。適用于處理量大且?guī)в形酃傅奈锪?。持液量較小。較大。安裝檢修檢修.清理.較困難且.安裝.程序.也較難。檢.修清理.比.較容易而且安.裝程序較簡.易。造價直徑.在800mm以下時，造.價相對于板式塔.便.宜，直徑越大的越貴。直徑大.時的.造價一般.會比填料.塔便宜。重量較重。較輕。由于我們的處理量大，所以選擇板式塔經濟性較好。塔板選型各種塔板性能的比較一些主要塔板的性能見表51-2所示：表STYLEREF2\s51-SEQ表\*ARABIC\s22主要塔板性能塔板類型優(yōu)點缺點適用范圍泡罩板較.成熟，操作.彈性大結構.復雜，阻.力大，生產.能力及.板效率.較低某些要.求彈.性好.的塔浮閥板生產能.力大，板效.率高采用.不銹鋼，造價.較高分.離要求高篩板效率.較高安裝.要求的水平高分離時的要求高舌形板壓降小，處理的能力大且結構簡單操作范.圍窄，板效.率較低分.離要.求較低.的閃蒸浮.噴板壓力.降小，操作.彈.性大浮板易.脫.落，板.效.率較.低分離要.求較低.的減壓塔穿流篩板結.構簡單，生產.能力大操.作范圍窄用于.小直徑.的精餾塔幾種主要塔板的應用范圍如下表51-3所示。表STYLEREF2\s51-SEQ表\*ARABIC\s23塔板應用范圍塔板.種類相對生.產能力相對板.效率操作.范圍壓.降結構成.本泡罩板1.01.010~100高復雜1.0篩板1.2~1.41.135~100低簡單0.4~0.5穿流篩板1.2~1.50.850~100低最簡單0.5浮閥板1.2~1.31.210~100中一般0.7~0.9綜合考慮，選擇篩板作為塔板，因為其生產能力高，操作范圍大，且成本較低。1,6-己二醇精制塔設計選用1,6-己二醇精餾塔作為該項目塔設備計算的案例分析，運用AspenV11對精餾塔做設備計算。首先確定精餾塔進料狀態(tài)與組成，詳見表51-4。表STYLEREF2\s51-SEQ表\*ARABIC\s24精餾塔進料狀態(tài)與組成表狀態(tài)溫度148℃壓力2bar氣相摩爾分率0液相摩爾分率1質量流量13188.2kg/h體積流量14.2m3/h摩爾組成%C6H10O4CH4OC6H14O2C8H14O4H2O0.0010.0770.9170.00060.004然后確定精餾塔出料狀態(tài)與組成。塔底采出塔底采出為項目產品，主要成分為1,6-己二醇，詳見表51-5。表STYLEREF2\s51-SEQ表\*ARABIC\s25塔底采出狀態(tài)與組成表狀態(tài)溫度181℃壓力0.1bar氣相摩爾分率0液相摩爾分率1質量流量12618.7kg/h體積流量14m3/h摩爾組成%C6H10O4CH4OC6H14O2C8H14O4H2O0.001微量0.9980.0004微量塔頂采出塔頂采出為廢液，主要成分為甲醇，詳見表51-6。表STYLEREF2\s51-SEQ表\*ARABIC\s26塔頂采出狀態(tài)與組成表狀態(tài)溫度22℃壓力0.1bar氣相摩爾分率0液相摩爾分率1質量流量569.5kg/h體積流量0.62m3/h摩爾組成%C6H10O4CH4OC6H14O2C8H14O4H2O微量0.7660.1880.0030.043采用AspenV11對精餾塔單獨建立流程模擬，輸入條件如下圖51-1與圖51-2所示。圖STYLEREF2\s51-SEQ圖\*ARABIC\s21建立精餾塔流程模擬圖圖STYLEREF2\s51-SEQ圖\*ARABIC\s22建立精餾塔流程模擬圖確定精餾塔進料塔板為第12塊塔板，由于進料體積的流量不是很大，所以選用板式塔進行這個精餾，利用塔設計模塊對精餾塔進行塔工藝參數(shù)計算，輸入的條件如下圖51-3與圖51-4所示。圖STYLEREF2\s51-SEQ圖\*ARABIC\s23塔設計模塊數(shù)據(jù)輸入圖圖STYLEREF2\s51-SEQ圖\*ARABIC\s24塔設計模塊數(shù)據(jù)輸入圖設計得到塔板間距為0.6m，精餾段塔截面積為1m，提餾段塔截面積為0.8m，塔板結構圖如下圖51-5與圖51-6所示。圖STYLEREF2\s51-SEQ圖\*ARABIC\s25精餾塔塔板結構圖圖STYLEREF2\s51-SEQ圖\*ARABIC\s26精餾塔塔板結構圖對精餾塔進行水利學校核，校核的結果如下圖51-7與圖51-8所示。圖STYLEREF2\s51-SEQ圖\*ARABIC\s27精餾塔水力學校核圖圖STYLEREF2\s51-SEQ圖\*ARABIC\s28精餾塔水利校核圖塔板高度對精餾塔進行了塔徑元整，元整后的結果為塔截面積是1m,且校核的結果無誤，精餾段的塔高是8.4m，提餾段的塔高是5.4m。則總塔板高度H0為13.8m。塔頂空間高度正常情況下塔頂空間高度范圍在1.2m~1.5m之間，本次設計取塔頂空間高度H1=1.5m。(3)塔底空間高度一般情況下在精餾塔的至少留有10~15min的液相儲量，本設計留10min的液相數(shù)量，避免塔底液相排空。塔底液體流量為14m3/h，因此塔底部的空間高度H2為：(4)裙座高度QUOTEH3取0.9m，則因此塔的總高度QUOTEH計算如下：H=H0+H1+H2+H3=13.8+1.5+2.1+0.9=18.3m反應器的設備選型與計算反應器的選型反.應器.設備.種類.有很多，按結構的.形式.分，大致.上可.分為管式反.應.器、釜式反.應.器、塔式.反應器、流化.反應器、固.定.床反應.器等。不同反應.器的優(yōu).缺點如下.表52-.1所示。表STYLEREF2\s52-SEQ表\*ARABIC\s21不同類型的反應器的優(yōu)缺點反應器類型優(yōu)點缺點釜式反應器適用的范圍廣，投資少、經濟性好且可以方.便的.改變反.應內容。換熱面.積小且反.應的.溫度不容易控制。大部分情況適用于有液相參與的反應，如：液液、氣液、液固、氣液反應等。管式反應器返混較.小、容積.小、單位容.積的傳熱面.積大、比表面.積大、很適.合熱效應.大的.反應。管事.反.應器既適合氣相反.應也.適用于液相反應且加壓.反應尤其適合。造價高，反應器.結構復雜，加.工制造.不方便。固定床反應器返.混小，流體.和催.化劑可以.進行有效的.接觸，適用.于反應伴.有串聯(lián)副反.應時；結構.簡單，減小.催化劑.由于機械.而損耗。傳.熱差，溫度.容易急劇升.溫而失去控制，超過正常范圍。操作.過程中不能更換催.化劑。.流化床反應器傳熱和傳質的速率快、操作穩(wěn)定，特別有利于大規(guī)模生產的熱效應很大的生產過程。返混較大，氣固接觸不良使反應率降低，催化劑損失大。綜合考慮，本設計選用經濟性好的釜式反應器。反應器的設計該項目我們以間歇反應器為例，先用AspenV11對酯化反應器做設備計算，首先確定酯化反應器的進料狀態(tài)與組成，詳見下表52-1：表STYLEREF2\s52-SEQ表\*ARABIC\s22酯化反應器的進料狀態(tài)與組成表狀態(tài)溫度154℃壓力6bar氣相摩爾分率0.43液相摩爾分率0.57質量流量25803.3kg/h體積流量918.2m3/h摩爾組成%C6H10O4CH4OC6H14O2C8H14O4H2O0.3190.6420.01400.025然后確定酯化反應器出料的狀態(tài)與組成，詳見表52-2。表STYLEREF2\s52-SEQ表\*ARABIC\s23酯化反應器出料狀態(tài)與組成表狀態(tài)溫度110℃壓力5bar氣相摩爾分率0液相摩爾分率1質量流量25803.3kg/h體積流量27.59m3/h摩爾組成%C6H10O4CH4OC6H14O2C8H14O4H2O微量0.0050.0140.3180.662采用AspenV11對酯化反應器建立流程模擬，見下圖53-1與圖53-2。圖STYLEREF2\s53-SEQ圖\*ARABIC\s21酯化反應器模擬圖53-SEQ圖\*ARABIC\s22酯化反應器模擬再建立反應方程，詳見如下圖。圖53-SEQ圖\*ARABIC\s23反應方程建立由于.間歇式的反應.釜適.用于產.量小而.產品.種類多的..生產過.程，而.連.續(xù)式.的反.應.適用于.生產.規(guī)模..大的生.產過.程。所以.，此次設計選用.的反.應.釜為.連.續(xù)釜式.反應釜。連續(xù).反應釜體.積.計.算：由AspenV11模擬得.酯化反應.釜.物料在釜內.的.平均停.留時.間.為τ=3h反.應釜入.口.液體.的體積.流..量Q為27.5m3/h。所以.得.到反.應釜.有效容.積V的.結果：V=Q.τ=27.5×3=82.5m3泵的選型與計算泵的選型計算以此工程進料輸送泵P0101為例，由Aspen-Plus模擬的數(shù)據(jù)，物料輸送泵的操作條件見表。表STYLEREF2\s53-SEQ表\*ARABIC\s21物料輸送泵的操作參數(shù)相態(tài)液相流體密度ρ(kg/m3)700入口壓力(MPa)1出口壓力(MPa)6流量Q(m3/h)26.1流體粘度μ(Pas)6.13×10-5操作溫度T(℃)91Qmax（m3/h）28.7最大流量取實際流量的1.1倍，因此Qmax=28.7m3/h，泵的流速取3m/s，得：因此管徑取管道公稱直徑DN32根據(jù)泵的流量與輸送的物流組成，選擇不銹鋼材料的泵較適合。由表53-1可知混合流體的粘度μ=6.13×10-5PaS,因此流體的雷諾準數(shù)為：管道.絕對粗糙度.取0.2mm，那么.管道的.相對粗.糙度.為：查.詢《化.工原.理》（第二.版，夏.清、賈.紹義.主.編）的.摩擦.系數(shù)與雷.諾準.數(shù)及.相對粗.糙度.的關系圖.可得.到管道.的摩.擦系數(shù).為.λ=0.02P0101物料.輸送.泵的.揚程.可那下式.計.算：其中：——兩截面處位頭差——兩截面處靜壓頭之差——兩截面處動壓頭之差——管路損失由回流泵的進出壓力可知：流體流速不變，所以=0管道損失可由下