3-1设备选型与典型设备设计书

“上海犀科”年产十万吨醋酸乙烯项目设备选型及典型设备设计书仪器选型与典型仪器设计书目录第一章塔设备设计11.1塔式设备概述11.2塔设备设计依据11.3塔式设备选型原则11.3.1填料塔与板式塔的比较11.3.2塔式一般选择原则21.3.3塔式选择31.4塔设备设计步骤说明(T0105)31.4.1设计说明41.4.2设计条件41.4.3工艺参数优化81.4.4填料选择91.4.5塔填料的填充和水力学检定101.4.6 T0105内部部件的选择和设计121.4.7二氧化碳解吸塔结构设计171.4.8设备设计摘要表221.4.9强度检查231.4.10塔体强度计算总结40第二章换热器选型422.1热交换器概要422.2热交换器选型依据422.3热交换器型422.4换热器选型原则442.4.1基本要求452.4.2物流安排452.4.3终端温度差462.4.4流速的选择462.4.5压力降462.4.6传热膜系数472.4.7污染系数472.4.8换热管的选择482.4.9壳数和台数482.4.10换热器结构方面的创新492.5热交换器选型示例(E0211)512.5.1软件51的使用2.5.2设计条件的确定522.5.3 edr设计模式532.5.4 edr设计模型结果分析542.5.5换热器选型结构设计552.5.6使用edr rating/checking工具进行对照572.5.7换热器设计总结表592.5.8热交换器E0211设备条件图602.5.9强度检查612.6热交换器选型示例(E0213)1092.6.1软件109的使用2.6.2设计条件的确定1092.6.3 edr设计模式1102.6.4 edr设计模型结果分析1112.6.5换热器选型结构设计1122.6.6使用edr rating/checking工具进行核对1132.6.7换热器设计总结表1162.6.8热交换器E0213设备条件图1172.6.9强度检查118第三章泵的选择1393.1泵的概要和选型依据1393.2泵的选型原则和要求1393.3泵的类型和特点1403.4泵选型过程142第四章罐选择1484.1选型依据1484.2罐型1484.3油箱系列1484.4选择原则1494.5原料罐1504.5.1乙酸1504.5.2乙烯1504.6产品罐1514.6.1醋酸乙烯酯1514.6.2乙醛1524.7中间罐1524.7.1甘油罐1524.7.2醇胺罐1534.8回流罐选型1544.8.1 T0201回流罐1544.8.2 T0202回流罐1544.8.3 T0203回流罐1544.8.4 T0204回流罐1544.8.5 T0205回流罐1554.8.6 T0206回流罐1554.9液相分离罐选择1554.9.1 V0203液相分离罐1554.10闪蒸罐选型1554.10.1 V01031554.10.2 V01041564.11缓冲罐选型1564.11.1甘油缓冲罐1564.11.2 MDEA缓冲罐1564.12罐、回流罐选型一览表156第五章压缩机的选型1585.1选型依据1585.2选型原则1595.3压缩机选型1605.3.1压缩机工艺参数1605.3.2压缩机选型示例(以C0101为例) 1605.4新型降噪机的应用1615.5压缩机选型一览表161族郑州大学物以乙烯为贵公司队伍“上海犀科”年产十万吨醋酸乙烯项目设备选型及典型设备设计书第一章塔设备设计1.1塔式设备概述塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一，塔可以使气液相或液液相之间紧密接触，达到较好的相互传递和热传递目的。塔设备中常见的机组操作包括吸收、精馏、解吸、萃取等。 同时兼具工业气体的冷却与回收、气体的湿式净化与干燥，以及气液二质和传热的加湿与减湿等效果。1.2塔设备设计依据内容出版日期和标准编号压力容器 GB 150-2011塔式容器 NB/T 47041-2014压力容器封头 GB/T 25198-2010补强圈 JB/T 4736-2002钢制管法兰、垫片和紧固件 HG/T 2059220635-2009化工设备设计全书塔设备 2003-5化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系列 HG/T 20553-2011化工设备设计基础规定 HG/T20643-2012设备及管道保温设计导则 GB 8175-2008钢制人孔和手孔的类型与技术条件 HG/T 21514-2014钢制化工容器结构设计规定 HG/T 20583-2011工艺系统工程设计技术规范 HG/T 20570-19951.3塔设备选型原则1.3.1填料塔与板式塔的比较塔主要有板式塔和填料塔两种，它们可用于蒸馏和吸收等气液传播过程，但两者有优缺点，必须根据情况进行选择。表1-1填料塔与板式塔的比较项目填料塔板块塔散装填料规则填充剂空气塔风速小的很大大于散装填料电压降小的小的一般比填料塔大塔效率塔很有效率高度(大直径无放大效果)稳定性高，效率高液体气体比液体喷射量有一定的要求范围广适应范围广保持液量小的小的很大材质耐腐蚀材料可以是非金属适应各种材料金属材料制造成本塔矮比板式塔高大径塔低安装检查很难正好很简单1.3.2塔式一般选择原则选择时应考虑的因素有材料的性质、操作条件、塔设备的性能及塔的制造、设置、运转、修理等。1 )以下情况下优先使用板式塔a .塔内液滞液量大，液相负荷小，操作负荷变化范围广，对供给浓度变化不敏感，操作容易稳定b .含固体颗粒，易结垢，有结晶性材料。 板式塔可选择液流路宽的搁板，因此堵塞的危险小c .作业中伴随着需要发热和加热的材料，塔内需要设置内部热交换单元，例如加热线圈，需要多个供给口和多个侧线的排出口。 另外一方面，板式塔结构容易实现，另外，塔由于与加热或冷却管有效地传热而存在很多液体滞后d .在高压力下操作的蒸馏塔多采用板式塔。2 )在下列情况下优先选定填充塔：a .分离程度高时，某些新型填料具有较高的遗传效率，因此采用新型填料可以降低塔的高度b .热敏性材料的蒸馏分离由于新型填充剂的保持量小、电压降小，因此可优先选择真空操作下的填充塔c .有腐蚀性易发泡材料，可选用填料塔。如上所述，塔设备选定可按以下顺序进行表1-2立式选型步骤表考虑因素选择顺序塔径800mm以下，填充塔大塔直径，板式塔有腐蚀性的原料填料塔坚持流行筛板塔喷流塔脏液体大口径筛板塔穿流式塔喷流式塔浮阀塔泡罩塔操作灵活性浮阀塔泡罩塔筛板塔真空操作填料塔导向筛板网格屏幕筛板浮顶塔大液气比多降液管筛板塔填料塔喷气塔浮阀塔筛板塔存在双液相时穿流式塔填料塔1.3.3塔式机型的选择表1-3主要货架性能的量化比较塔式机型生产能力塔效率操作灵活性电压降结构成本泡罩板1.01.051复杂1浮动板1.2-1.31.11.290.6一般性0.7-0.9筛板1.2-1.41.130.5简单0.4-0.5舌板1.3-1.51.130.8简单0.5-0.6以上两个表明，浮阀塔兼备了泡罩塔和屏幕塔的优点，现已成为国内广泛使用的精馏塔型之一，在石油、化工中最普遍使用。1.4塔设备设计步骤说明(T0105 )1.4.1设计说明1.4.1.1软件的使用表1-4使用软件列表名字用途Aspen Plus V9.0仿真、初步估算和水力学验证SW6检查强度AutoCAD2014绘制塔设备条件图(使用ASPEN PLUS 9.0得到初步模拟结果的填料塔使用ASPEN PLUS 9.0进行填料塔设计的板式塔使用ASPEN PLUS 9.0的Column Internals进行塔结构设计，进行塔的水力学验证(2)设计封头、裙座、筒体等，确定塔高，使用SW6-2011进行塔的强度检查(在AutoCAD2014中绘制塔设备条件图。1.4.2设计条件T0105为二氧化碳解吸塔，解吸塔下面设置了重沸器。 液体从塔顶进入，向下流动，液相浓度逐渐降低，转移到气相的成分也逐渐减少。 液体流入重沸器后热沸腾，部分气化的蒸汽从下向上与含有解吸成分的液体反向流动，进行热交换和品质交换。 该解吸过程实质上是吸收剂与吸收组分混合物的精馏过程，与精馏塔的萃取段操作相似。1.4.2.1流量参数表1-5流程表串流名称单位供应从塔顶提取材料从塔底冒出材料合得来液相气相液相温度c.c29.0432141.431161.367压力巴尔53.53.5摩尔气相分数010摩尔液相分数101摩尔固相分数000质气相分率010质量液相分率101质固相分率000莫尔恩塔尔比cal/mol-84797.2-514446.9-818197.9质量焓cal/gm-1409.6-2256.97-1265.65莫尔熵cal/mol-K-108.793-7.93422-99.6636质量熵cal/gm-K-1.80849-0.348073-1.55157摩尔密度mol/cc0.01715410.00010153390.0143932质量密度gm/cc1.031940.002314550.924536焓流量cal/sec-2.89E 07-2.12E 06-2.48E 07平均分子量60.156822.794764.2343摩尔流量kmol/hr1228.29148.6541097.62C2H4kmol/hr20.098120.10890.000341002O2kmol/hr0.2257990.2290292.01E-10CH3COOHkmol/hr1.67E-051.04E-061.29E-05N2kmol/hr0.0040344790.004049149.11E-13VAM公司kmol/hr1.79E-051.11E-055.89E-10CO2kmol/hr0.0027849217.64890.0787589C3H8O3kmol/hr000H2Okmol/hr687.771109.841595.935K2CO3kmol/hr000CH3CHOkmol/hr0.500490.4870281.49E-06MDEA公司kmol/hr482.4160.335368501.34MDEA公司kmol/hr19.392900.132724OH-kmol/hr0.00205564600.00523022CO3-kmol/hr1.5113100.000108716HCO3-kmol/hr16.368200.127277hkmol/hr5.80E-1101.29E-10摩尔分数C2H40.01636260.1352733.11E-07O20.000183