羰基合成反应器设计书

1 羰基合成反应器设计书 第一章 羰基合成反应器设计说明书 述 化学反应过程和反应器是化工生产流程中的中心环节，反应器的设计往往占有重要的地位。反应器设计所依据的是化学反应工程理论，是化学反应工程理论的实际应用。由于化学反应的多样性，化学反应工程理论在实际应用方面尚处于发展之中，一个好的反应器设计往往较多地倚重研究试验工作。根据本项目所涉及的化学反应过程的特点、工程理论以及相关研究的成果，可以对反应器进行选型；寻找合适的工艺条件；确定实现这些工艺条件所需的技术措施；确定反应器的结构尺寸；确定 必要的控制手段。 为了使期基合成能在最适宜的条件下进而设计反应器时必须满足下列要求。 (1)选择最适宜的操作条件，使反应速度足够快，以减少反应器的设备投资。 (2)能够充分导出反应热和有效地控制反应温度，以减少副反应和提高目的产品的收率。 (3)能够保证原料丙烯、合成气和催化剂充分混合，以提高传质效率和生产能力。 此外，还要求反应器结构简单，容易制造，以降低反应器的造价。同时还要求操作控制及开停车方便，安全可靠等。这是羰基合成反应器设计时必须综合考虑的一些因素。 计任务 本设计是为年产 25 万 吨丁辛醇项目设计的羰基合成反应器。 已知： (1) 年操作时间为 7200 小时； (2) 合成气的气相摩尔流率为 1037h； 年产 25 万吨丁辛醇项目 2 2 (3) 催化剂和丙烯混合物的液相摩尔流率为 537h； (4) 出口催化剂和丁醛混合物的体积流量为 m3/h； (5) 反应温度为 90110 ； (6) 反应压力为 (7) 反应选择性为 95%； (8) 转化率为 93%； (9) 在 100 时丙烯羰基合成反应的反应焓为 - (10) 反应的空时 为 100 应器体积计算 根据石油化工设备设计手册及相关经验，本项目设计的羰基合成反应器中液相占总体积的 90%（装填系数： 。 所以反应体积为： =m3/h120 备总体积为： V = 90% = 90% = 物料的物性 表 1烯的物性参数 化学式 : 属族 : 1分子量 : kg/点 : 沸点 : 临界压力 : 界温度 : 临界体积 : m3/心因子 : 界压缩因子 : 极距 : 准焓 : kJ/化焓 : 未知 kJ/对熵 : 2666 kJ/ 标准自由焓 : kJ/解参数 : (： 界体积： m3/ 心因子 : 临界压缩因子 : 偶极矩： 准焓： 准自由焓： 对熵： 19756 kJ/ 熔化焓 : 未知 解参数： 3.8(，用于生产辛烯醛，正丁醇 物理性质 外观及性状：无色透明液体，有窒息性气味。 爆炸极限 %： 点： 熔点： 引燃温度： 190 闪点： 相对密度（水 =1）： 对密度（空气 =1） :和蒸汽压（ 20 ） 溶解性：微溶于水、溶于乙醇、乙醚等多数有机溶剂。 主要用途：用作树脂、塑料增塑剂、硫化促进剂、杀虫剂等的中间体。 年产 25 万吨丁辛醇项目 4 4 5 表 1苯基膦的物性参数 应器的选型 本设计采用 鼓泡搅拌槽式反应器 。底部设置有环管式气体分布器。 气体 通过气体分布器 自下而上 穿 过液体的方式进行鼓泡 ， 同时设置有搅拌器 ，加强混合程度。 反应器采用立式圆筒形搅拌槽体，筒体上部和下部都有椭圆形封头。筒体外侧为夹套，夹套层 主要用走冷却水。 反应器内设有冷却管以导出反应放出的热量 ， 冷 却 管的设置方式有两种 ， 一种是采用不锈钢双套管自底部挡板直接连至反应器的密封环上部 ， 并与蒸汽包相连接 ， 此方式的反应器不设机械搅拌 ， 仅靠上升的气体进行鼓泡搅拌 ； 另一种方式是反应器筒体内设置不锈钢双螺旋型冷却蛇管 ， 并附加立式搅拌装置 ，本设计采用前者。 定反应器设计参数 计压力 设计压力取最大工作压力的 ，即 P = 0 为最大工作压力。 计温度 设计温度取最大设计温度加 5 ，即 化学分子式 理性质 外观及性状：白色结晶。 分子量： 闪点： 180 沸点： 377 熔点： 79 相对密度（水 =1）： 对密度（空气 =1） :解性：不溶于水、微溶于乙醇、溶于苯、丙酮、四氯化碳 主要用途：用于有机化合物、膦盐及其他膦化合物合成。 年产 25 万吨丁辛醇项目 6 6 T = 110 + 5 =115 最大工作温度。 要元件材料的选择 1、 筒体材料的选择 根据 4用筒体材料为低合金钢（钢材标准为 用应力 t = 173s=325 用范围：用于介质含有少量 硫化物，具有一定腐蚀性 ， 壁厚较大（ 8压力容器。 2、 鞍座材料的选择 根据 4731， 鞍座选用材料为 许用应力 t =147 3、 地脚螺栓的材料选择 地脚螺栓选用符合 700 规定的 许用应力 t =147 应器结构设计 定筒体的直径和高度 根据反应釜的设计要求， 设备总体积为 由于气液相 类型 选取 H/，由 t = 2t 圆整到标准公称直径系列，选取筒体直径 4900 查 ： 4900标准椭圆封头曲面高度 200边 5封头 内表面积 积 计算得每米高筒体的 H=1h=体高度圆整为 H 11000应器总长度为 H + ( 2 = 11000 + ( 1200 + 65)2 = 13530 是 H/D= 核查结果符合原定范围内。 则可以初步确定反应器的直径为 4900长度为 13530 筒厚度的设计 计算压力 7 液柱静压力 ： 9500 04 1/P = 04 /06 = 主要特点 本机为利用行星轮为柔轮的少齿差内啮合的大速比的新型机械传动，与其它型式啮合相比，具有结构简单，体积小，重量轻，速比大，承载能力高，运转平稳，封闭性能好 。 本机为利用少齿差内啮合行星传动的减速装置，故减速比大，传动效率高，结构紧凑，装拆方便，寿命长，承载能力高，工作平稳，重 量轻，体积小，故障少，有取代涡轮减速机的趋向。 本机为两级同中心距并流式斜齿轮减速传动装置，传动比准确，寿命长。在相同速比范围内，较之于其它传动来说，具有体积小，效率高，制造成本低，结构简单，装配检修方便等。 本机为单级三角皮带传动的减速装置，结构简单，过载时会产生打滑现象，因此能起到安全保护作用，但由于皮带滑动不能保持精确的传动比。 特性参数 柔轮分度圆直 径 电动功率、机型 号、减速比 中心距 三角皮带型号及 根数 应用条件 不需多级传动而用于转速极低的搅拌传动装置，可用于有防爆要求的场合 。 对过载和冲击 载荷有较弱承载能力，可短期过载75%，起动转矩为额定转矩的 2倍，允许反正旋转，可用于有防爆要求的场合，与电动机直连供应，可依轴承载寿命来计算容许的轴向力，本机要求采用夹壳式联轴节（ 许反正旋转，可采用夹壳式联轴节（ 21365）或弹性块式联轴节（ 743 78）与搅拌轴联接，不许承外加轴向载荷或允许轴向力小的场合，可用于有防爆要求的场合，与电机直连供应 。 允许反正旋转，本系列采用夹壳式联轴节（ 21365）与搅拌轴联接，搅拌器及轴的重量均由本机轴承承受，本机不能用于有防爆要求的场合。 13 21365） 标定符号 度圆公称直径 顺序号 号代号 机型号 减速比轴头型号 心距 顺序号，输出轴结构 或 P 三角皮带型号、三角皮带根数 顺序号 标准图号 4478 4578 4678 4778 注：电动机若采用 时，在标定符号前加 “A”字样，对 “B”字样，对 电极则不加写代号 。 由上表分析所得，本设计采用 摆线针齿行星减速机 。 应器附件的选型和尺寸设计 1、 釜体法兰连接 结构的设计 1. 法兰的设计 (1) 法兰的选型： 长颈对 焊法兰； 法兰的材料： 0 (2) 法兰的结构与尺寸 公称直径DN/ 兰， 2 4 H h a 1 2 R d 4900 5450 5380 5245 5150 5140 480 670 144 46 38 50 80 24 70 螺柱规格为 量为 168 个，对接筒体最小厚度 0=34 2. 密封面形式的选型 长颈对焊法兰， P 采用衬环凹凸密封面。 3. 垫片的设计 (1)垫片法兰的选型、材料 垫片选择耐油橡胶石油垫片，材料为耐油橡胶石棉板。 (2)垫片的结构与尺寸 内径 d/径 D/度 S/900 4980 6 4. 螺栓、螺母的选型 六角头螺栓 A 级 型六角螺母 A 级 年产 25 万吨丁辛醇项目 14 14 5. 法兰、垫片、螺栓、螺母、垫圈的材料 法兰 垫片 螺栓 螺母 垫圈 0油橡胶石棉板 A 级钢 A 级钢 0、 工艺接管的设计 1、催化剂循环口接管 由 拟结果可得：催化剂循环口接管体积流量 h，液体流速取 = m/s，则 1Q=600/16 整后取 225 厚取 15 2、出料口接管 由 拟结果可得：出料口接管体积流量 h，液体流速取 = m/s，则 1Q=600/69 整后取 300 厚取 15 3、合成气进料口接管 由 拟结果可得：合成气进料口接管体积流量 h，气体流速取 = 18 m/s，则 1Q=18 3600/整后取 65 厚取 4 4、压力表 口管 k 采用 32 无缝钢管，接管与封头内表 面 磨平。配用突面 板式平焊管法兰 :法兰 5、 冷却水出口管 b 和 进口 管 I 都选用 100 无缝钢管，接管与封头内表 面 磨 平 。 配 用 突 面 板 式 平 焊 管 法 兰 :法兰 F 0 6、 温度计接口 j 的管口选用 80 4 无缝钢管，伸入釜体内一定长度。配用突面板式平焊管法兰： 兰 F 0 7、 安全阀接管 g 采用 25 无缝钢管，配法兰 5 1997。 3、 选用手孔、 人孔、 视镜 根据板式平焊法兰手孔（ 2005），选用手孔形式为 a 式， 250手孔 2005）。 根据 1598 1999，选用 水平吊盖不锈钢人 孔， 1598 1999）。由 标准压力容器视镜i 选用碳素钢带颈视镜 15002 86 5。 年产 25 万吨丁辛醇项目 16 16 第二章 反应器强度校核 立式搅拌容器校核 计算单位 压力容器专用计算软件 筒体设计条件 内 筒 夹 套 设计压力 p 计温度 t C 115 115 内径 Di 900 5100 名义厚度 n 0 18 材料名称 345R 许用应力 174 181 t 81 压力试验温度下的屈服点 05 345 钢材厚度负偏差 C1 蚀裕量 C2 1 厚度附加量 C C2 接接头系数 1 力试验类型 液压 液压 试验压力 体长度 Lw 1000 10000 内筒外压计算长度 L 0000 封 头 设 计 条 件 筒体上封头 筒体下封头 夹套封头 封头形式 椭圆形 椭圆形 椭圆形 名义厚度 n 4 34 18 材料名称 345R 20R(热轧 ) 设计温度下的许用应力 t 81 181 材厚度负偏差 C1 腐蚀裕量 C2 2 1 厚度附加量 C C2 焊接接头系数 1 1 要 计 算 结 果 内圆筒体 夹套筒体 内筒上封头 内筒下封头 夹套封头 校核结果 校核合格 校核合格 校核合格 校核合格 校核合格 质 量 m 拌 轴 计 算 轴 径 悬臂轴 (刚性轴 )校核合格 备 注 夹套压力试验时，内筒至少需保持 内压，否则将导致内筒失稳 过 程 设 备 强 度 计 算 书 7 内筒体内压计算 计算单位 压力容器专用计算软件 计算条件 筒体简图 计算压力 设计温度 t C 内径 材料 ( 板材 ) 试验温度许用应力 设计温度许用应力 t 试验温度下屈服点 s 钢板负偏差 腐蚀裕量 焊接接头系数 厚度及重量计算 计算厚度 = P it = 效厚度 e =n - 2= 义厚度 n = 量 力试验时应力校核 压力试验类型 液压试验 试验压力值 t = (或由用户输入 ) 力试验允许通过 的应力水平 T T s = 验压力下 圆筒的应力 T = p DT i ). 2 = 核条件 T T 校核结果 合格 压力及应力计算 最大允许工作压力 2 e ti e ( )D = 计温度下计算应力 t = P Dc i )2 = t 核条件 t t 结论 合格 年产 25 万吨丁辛醇项目 18 18 内筒体外压计算 计算单位 压力容器专用计算软件 计算条件 圆筒简图 计算压力 设计温度 t C 内径 材料名称 (板材 ) 试验温度许用应力 设计温度许用应力 t 试验温度下屈服点 s 钢板负偏差 腐蚀裕量 焊接接头系数 压力试验时应力校核 压力试验类型 液压试验 试验压力值 力试 验允许通过的应力t T s = 验压力下圆筒的应力 T = p DT i ). 2 = 核条件 T T 校核结果 合格 厚度及重量计算 计算厚度 = 效厚度 e =n - 2= 义厚度 n = 压计算长度 L L= 体外径 n = e 值 A= 值 B= 量 力计算 许用外压力 P=e/ = 论 合格。夹套水压试验时，内筒需充压 过 程 设 备 强 度 计 算 书 9 内筒上封头内压计算 计算单位 压力容器专用计 算软件 计算条件 椭圆封头简图 计算压力 设计温度 t C 内径 曲面高度 材料 (板材 ) 设计温度许用应力 t 试验温度许用应力 钢板负偏差 腐蚀裕量 焊接接头系数 厚度及重量计算 形状系数 K = 16 2 22算厚度 = c 5 . = 效厚度 e =n - 2= 小厚度 义厚度 n = 论 满足最小厚度要求 重量 力 计 算 最大允许工作压力 20 5 . t ei 论 合格 年产 25 万吨丁辛醇项目 20 20 内筒下封头内压计算 计算单位 压力容器专用计算软件 计算条件 椭圆封头简图 计算压力 设计温度 t C 内径 曲面高度 材料 (板材 ) 设计温度许用应力 t 试验温度许用应力 钢板负偏差 腐蚀裕量 焊接接头系数 厚度及重量计算 形状系数 K = 16 2 22算厚度 = c 5 . = 效厚度 e =n - 2= 小厚度 义厚度 n = 论 满足最小厚度要求 重量 力 计 算 最大允许工作压力 20 5 . t ei 论 合格 过 程 设 备 强 度 计 算 书 1 内筒下封头外压计算 计算单位 压力容器专用计算软件 计算条件 椭圆封头简图 计算压力 设计温度 t C 内径 曲面高度 材料 (板材 ) 试验温度许用应力 设计温度许用应力 t 钢板负偏差 腐蚀裕量 焊接接头系数 厚 度 计 算 计算厚度 = 效厚度 e =n - 2= 义厚度 n = 径 n = 系数 值 A= 0 1251 . /K Do e= 值 B= 量 力 计 算 许用外压力 P= ( / )1 o e = 论 合格 年产 25 万吨丁辛醇项目 22 22 夹套圆筒体计算 计算单位 压力容器专用计算软件 计算条件 筒体简图 计算压力 设计温度 t C 内径 材料 ( 板材 ) 试验温度许用应力 设计温度许用应力 t 试验温度下屈服点 s 钢板负偏差 腐蚀裕量 焊接接头系数 厚度及重量计算 计算厚度 = P it = 效厚度 e =n - 2= 义厚度 n = 量 力试验时应力校核 压力试验类型 液压试验 试验压力值 t = (或由用户输入 ) 力试验允许通过 的应力水平 T T s = 验压力下 圆筒的应力 T = p DT i ). 2 = 核条件 T T 校核结果 合格 压力及应力计算 最大允许工作压力 2 e ti e ( )D = 计温度下计算应力 t = P Dc i )2 = t 核条件 t t 结论 合格 过 程 设 备 强 度 计 算 书 3 夹套封头计算 计算单位 压力容器专用计算软件 计算条件 椭圆封头简图 计算压力 设计温度 t C 内径 曲面高度 材料 20R(热轧 ) (板材 ) 设计温度许用应力 t 试验温度许用应力 钢板负偏差 腐蚀裕量 焊接接头系数 厚度及重量计算 形状系数 K = 16 2 22算厚度 = c 5 . = 效厚度 e =n - 2= 小厚度 义厚度 n = 论 满足最小厚度要求 重量 力 计 算 最大允许工作压力 20 5 . t ei 论 合格 年产 25 万吨丁辛醇项目 24 24 搅 拌 轴 设 计 计算单位 压力容器专用计算软件 计算条件 简 图 轴支承情况 悬臂轴 轴计算类型 刚性轴 电动机额定功率 PN 轴设计转速 n r/50 设备内设计压力 p 轴安装形式 上插式轴 轴材料名称 0轴材料抗拉强度 b 00 轴 材料压缩屈服强度 s 42 轴材料 弹性模量 E 02100 轴材料剪切模量 G 轴材料密度 s kg/800 平衡精度等级 1 传动装置效率 1 许用扭转角 /m 1 用户定义值 轴封处许用径向位移 lo 用户定义值 悬臂轴轴端许用径向位移 0 用户定义值 轴结构类型 空心轴 空心轴内径与外经之比 N o 轴承之间长度 00 悬臂端与两轴承间轴径差 轴封至轴承距离 00 流体径向力系数 K 1 封形式 双端面机械密封 填料密封圈总高度 轴承 A 形式 滚动轴承 轴承 B 形式 滚动轴承 轴线与安装垂直线夹角 1 搅拌物料密度 kg/150 搅拌介质类型 液体 搅拌介质特性 一般物料 搅拌器数量 2 搅拌器类型 推进式 搅 拌 器 数 据 搅拌器 1 搅拌器 2 搅拌器 3 搅拌器 4 搅拌器 5 搅拌器至轴承距离 L i 000 3500 - - - 搅拌器直径 D Ji 500 1500 - - - 搅拌器叶片倾斜角 i 69 69 - - - 搅拌器叶片宽度 h i 00 300 - - - 搅拌器及附加质量 m i 11 211 - - - 搅拌器附加质量系数 k 0 0 - - - 物料对搅拌器轴向推力方向 不确定 不确定 - - - 推进式搅拌器螺距 00 100 - - - 传动侧轴承 搅拌侧轴承 搅拌桨 过 程 设 备 强 度 计 算 书 5 计 算 结 果 备 注 搅拌轴最终计算轴径 d 60 校核值，校核结果 :校核合格 轴扭转角 /m 扭转变形校核合格 轴临界转速 n k r /设计转速与临界转速比值 n / n=150 r/不考虑临界转速 轴封处的总位移 lo 轴封处径向位移校核合格 悬臂轴轴端总位移 l1 轴端许用挠度校核合格 按扭转变形计算的轴径 d1 轴径差后 d=强度计算的轴径 d2 入轴径按强度校核合格 按轴封处许用挠度计算的轴径 d3 lo 按悬臂轴轴端许用挠度计算的轴径 d3 按临界转速计算的轴径 81.7 n=150 r/不考虑临界转速 悬臂轴两轴承间轴径 d a 注： 按标准选取的抗振条件 n/ 承 A 径向游隙数取 承 B 径向游隙数取 程序计算的最终轴径 d 为悬臂段 轴径 轴径为 d 时 的计算值 年产 25 万吨丁辛醇项目 26 26 第三章 换热器设计说明书 言 热器概述 热器简介与分类 换热设备的主要作用是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到工艺过程规定的指标，以满足工艺过程的需要。 换热其种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分为三大类，即间壁式、混合式和蓄热式。其中间壁式换热器用得最多。间壁式换热器的类型有：夹套式换热器，沉浸式换热器，喷淋式换热器，套管式换热器，管壳式换热器，它是最典型的间壁式 换热器，有着悠久的历史，至今仍在所有换热器中占据主导地位。 定管板式换热器的介绍 主要由壳体、管束、管板和封头等部分组成。进行换热的两种流体，一种在管内流动，其行程称 为管程；一种在管外流动，其行程称为壳程。其示意图如下： 图 3式固定管板式换热器 年产 25 万吨丁辛醇项目 27 图 3式固定管板式换热器 结构特点：两块管板均与壳体相焊接，并加入了热补偿原件 膨胀节。 优点：结构简单、紧凑、能承受较高的压力，造价低，管程清洗方便，管子损坏时易于堵管或更换。 缺点 ：不易清洗壳程，壳体和管束中可能产生较大的热应力。 适用场合：适用于壳程介质清洁，不易结垢，管程需清洗以及温差不大或温差虽大但是壳程压力不大的场合。 计项目简述 目简介 本项目是为每年生产 25 万吨丁辛醇的分厂的辛醇制备工段的粗辛醇溶液与水换热器的工艺及设备设计。制取辛醇整个工段涉及缩合反应器、层析器、蒸发器、液 提水冷器等。本设计只对液 艺流程介绍 低压羰基合成工艺采用由美国联合碳化物公司、英国戴维公司和英国约翰逊马瑟 公司联合开发的第二代低压铑法羰基合成工艺 液相循环工艺。该工艺是以丙烯、合成气为原料，羰基铑 /三苯基膦络合物为催化剂，在较低（低压约 操作压力下，就能完成反应。该工艺的几个基本工段为：气 液相羰基合成反应、羧基反应液的蒸馏分离、正丁醛缩合反应、正 /异丁醛、辛醛加氢反应、辛醇蒸馏精制、正 /异丁醇蒸馏精制。 1、气 液相羰基合成反应 羰基合成反应：丙烯、一氧化碳和氢气在温度 90 120，压力约 过量三苯基膦存在下，在羰基铑膦络合物的催化作用下生成丁醛。在以铑膦络 年产 25 万吨丁辛醇项目 28 28 合物的催化剂的 低压羰基合成反应中，铑形成 O)n(m，一组络合物（ m+n=4），其中 O)2( 起主要作用。在溶液中下列平衡随三苯基膦(度和一氧化碳分压而移动。 O)( O)2( O)2(当 过 量 的 三 苯 基 膦 浓 度 和 一 氧 化 碳 分 压 适 宜 时 ， 催 化 剂 主 要 以O)2( 形式存在，可以维持一定的反应速度并使产物丁醛的正异构比大为提高。过量的三苯基膦 的存在能提高催化剂的稳定性，降低反应压力，提高产物丁醛的正、异构比例。这部分的设备包括：羰基合成反应器、除沫器等。 图 3 液相羰基合成流程图 合成气和丙烯调节好碳氢比混合后，进入两个串联的羰基合成反应器，在铑催化剂作用下， 90 120、 件下，通过低压羰基合成反应生产出混合丁醛，然后经稳定塔脱除丁醛中的丙烯、丙烷。 2、羰基反应液的蒸馏分离 这一分离过程共计有四个塔系，当然各家技术或许各有不同但其目的与任务基本上是一样的。第一塔为闪蒸脱气，从塔顶脱除 二塔为反应液 循环洗气，目的是将脱除的气体中可能带走的少量料液用循环液吸收下来。第第三个塔为脱轻组分塔 , 轻组分的代表组分可以认为是丙烷或丙烯 , 而重关键组分应为异丁醛。第四个塔为这个工段的主要的分离塔，为正、异丁醛的分离，异丁醛为塔顶产物，塔底附近第几板抽侧线出正丁醛产品 , 而塔底出为数极少量的丁醇及高沸物主要为聚合物等副反应产物。这部分的设备包括：闪蒸罐、蒸发器、气提塔、稳定塔、分离塔。 3、正丁醛缩合反应 正丁醛缩合反应比较单纯，没有其他副反应，而且是均相（液相）反应，只 年产 25 万吨丁辛醇项目 29 要掌握好碱（氢氧化钠溶液）催化剂的含量，反应 温度，平均停留时间等几个主要参数，就可以控制转化率和收率。该部分主要设备：缩合反应器。 图 3丁醛缩合反映流程图 4、正 /异丁醛、辛醛加氢反应 由醛加氢制醇一般加氢催化剂都不外乎 系或者它们的搭配作为活性组分，以活性氧化铝、分子筛、硅胶等多孔材料为载体，制成颗粒状催化剂，以气 液 里，我们选用铜系催化剂。由于加氢反应的反应热不太大，一般采用绝热方式，我们一般控制一定的氢分压和反应温度来控制和调节反应。 反应 条件 氢分 压 应温度 气相加氢反应 00 240 液相加氢反应 5 110 考虑到设备的限制、原料的转化率和经济性的原则，我们采用气相加氢和液相加氢串联操作。该部分主要的设备包括： 发器、气相加氢反应器、液相加氢反应器、冷凝分离器。 5、辛醇蒸馏精制 辛醇蒸馏精制为四塔系流程。第一塔为预蒸馏塔，粗辛醇进入预蒸馏塔，在真空条件下将轻组分从塔顶蒸出，预蒸馏塔塔底粗辛醇送入第三塔精馏塔。第二塔为脱轻组分塔，把第一塔塔顶出的轻组分送入轻组分塔，塔顶轻组分有一部分作燃料 燃烧供热。第三塔为辛醇产品塔，塔顶出辛醇，从塔底出来的重组分进入脱重组分塔。第四塔为重组分塔，塔顶蒸出少量轻组分，塔底产出高沸物。该部分设备主要包括：预蒸馏塔、轻组分塔、精馏塔、重组分塔。 6、正 /异丁醇蒸馏精制 年产 25 万吨丁辛醇项目 30 30 脱除重组分后的混合丁醛进入蒸发器汽化后，进入加氢反应器中，在催化剂的作用下。在 180 200条件下。生产粗混合丁醇。粗品经预精馏塔和精馏塔脱除轻、重组分后，进入异构物塔分离，在塔顶得到纯度 异丁醇产品，塔底得到纯度 正丁醇产品。该部分主要设备包括：蒸发器、 反应器、压缩机、蒸馏塔、精馏塔、层析器等。 要研究内容介绍 （ 1）生产工艺、相关工段流程优化及控制方法设计。 （ 2）单体设备工艺计算，初选设备轮廓尺寸（包括：管径、管长、附件等）。 （ 3）设备结构设计。 （ 4）设备强度计算。 （ 5）编织制造、检验、安装、运输等技术条件。 （ 6）绘制设备总装配图及零件图。 艺设计计算 定冷热流体物性参数 热流体：粗辛醇溶液，取 1T =229 C ， 2T =100 C ，走管程。操作压力： 冷流体：水溶液，取 1t =10 C ， 2t = ，走壳程。操作压力： 热流体定性温度 1 0 0 2 2 91 9 9 . 52C ， 冷 流 体 定 性 温 度1 0 9 9 . 4 5 4 . 72C 。 数据汇总如下表： 表 3始数据表 壳程 管程 进口温度 / C 10 229 出口温度 / C 00 操作压力 /性温度 / C 文献 1 化学化工物性数据手册（有机卷、无机卷）得冷热流体定性温度下的物性数据： 年产 25 万吨丁辛醇项目 31 密度： 31 0 0 0 k g /m 冷， 热 3kg/m。 比热容： . 1 7 8 /k J k g k冷， ( ) 2 . 8 5 / ( )k J m o l k k J k g k 。 粘度： 0 . 1 3 5 m P a s 热， 0 . 5 1 4 6 m p a s 冷热导率： 9 4 . 6 2 / ( )m w m k 热， 0 . 6 4 5 1 / m 冷12212 2 9 1 0 0 1 . 4 4 39 9 . 4 1 0 ， 21119 9 . 4 1 0 0 . 42 2 9 1 0t 按单壳程双管程查图（ a）得温度修正系数 0 3 0 ，故选择合适。 图 3壳程对数平均温度差的校正系数 定有效平均温差 由对数平均温差和修正系数计算： 年产 25 万吨丁辛醇项目 32 32 1 1 2 21122( ) ( )()()2 1 8 . 4( 3 6 5 )0 . 8 9 3 3 7 . 0 13 3 . 0 5m t T 需换热 面积的确定 根据文献资料，根据粘度： 0 . 1 3 5 m P a s 热查化工单元过程及设备课程设计第二版表 3设传热系数为估K=1000 2W/m k ，查文献化工原理第三版上册表 6择 。 由 出： 质量流量：1