选型与典型设备设计改

第一章塔设备设 T4脱碳塔塔设 第二章换热器设 换热器（以E1为例）设 温 压 尺 第三章储罐的选 概 第四章泵的选 液体流 第五章压缩机选 选型原 第一章设备设塔设备设计1-1内容日期及标准《化工设备设计全书——《化工配管用无缝及焊接尺寸选用塔设备简1-2（生产能力高低T4脱碳塔塔流体流动的阻力小，即流体通过塔设备的压力降小。这将生HETP小。这样，达到规定分离要求的塔高可以降低。1-3大的塔板，堵塞的较小。板式塔的塔板种1-41-5如下：1-4板1-55393浮阀塔的优20%~40%，与筛板塔近似。7～9。10%左右。120%～130%板式浮阀塔的设计计

1-6AspenTech大学（华东站精馏塔平面布置图AutodeskAspenplus13CUP-Tower进行软件计算，通过比较来检181-7：1-7量L流量V流通截面和降液管所占截面AT为塔板截面积A为气体流通截面积Af为Af1A' u'，当塔内处理的气体体积流量为VSA'VS/塔板的计算中，通常是以泛点气速uf作为uLL式中CC=C20(σl/0.02)0.2计算,其中的C20由史密斯关1-11-1ρ Vs√ρ

=

√

=的安装、检修等因素有关。设计时通常根据塔径的大小，由表1-8列出的塔板间1-81米左右，故取板间距HT=375mm板上液层高度一般常压塔取hL=50~100mm，减压塔取hL=25~30mm，故取板上液层高度hL=100mm，则液滴沉降高度为HT−hL=275mm。液相表面张力σ=0.02N⁄m时的气体负荷因子C20=0.081m⁄s，由于所处理的液相表面张力为σ=0.245N⁄m，则需矫正：C=C20

)

=0.081×

)

=0.133

u=

ρL−ρV=0.133×√846.9−31.12=

取u′=0.8uf，即u′=0.5448D=

4×=π×

=塔径圆整后，D=1.1m以下几种形式：U型流、单溢流、双溢流、多溢流。对于堰长

1-2与塔内径D的比值，一般单流型可取lw=0.6~1.0Dlw=0.5~0.7D间。本次可取lw=D因此可查得Af=0.5，Wd=0.4实际塔板截面积

=πD2=3.1416×1.12=1.0m2 弓形降液管面积Αf=0.5×AT=0.5×0.95=弓形降液管宽度Wd=0.4×D=0.41.1=离出，一般要求τ不应小于3～5s，而对于高压下操作的塔以及易起泡的物系，停τ

0.475× =3.3634s>溢流堰长lw=1.0D=1.0×1.1=Ls×3600=0.05296×3600=190.656=

1-3可得E=1.02，则堰上液层高度h0w LS×3600

190.656wh0w=1000E w

)=0.00284×1.02×

=出口堰高hw=hL−h0w=0.1−0.0901=取降液管低隙处液体流速uoL=0.25

=Ls=

=

2.5m以下，边缘宽度取Ws'0.08m;脱气区宽度Ws0.08m；d.根据之前计算可知，降液管宽度为Wd=0.44m。e.F1重型浮阀，其阀孔为d0=0.039m初取阀孔动能因数F0=12F0 u

=2.150

uN= u4 N=164

=0.785×0.0392×2.15=Wd=0.44mWs'0.08mWs取0.08mWC0.05m。由于选用的塔板为单溢流形式，故鼓泡区

r2r2

r r Dχ=2−(Wd+WS)=0.55−(0.44+0.08)=Dr=2−WC=0.55−0.05=πA=2×[0.03×√0.52−0.032

×0.52×sin−1

0.5)]=取同一横排的阀孔中心距t'=0.02m，则相邻两排间的距离为 t=Nt′=164×0.02=t值应该比计算值大，取t=20mm离t=20mm1-41-4163个，重新衡算一下参数： u

=2.16dN0dN

0.785×0.0392×4F0=u0√ρV=2.16√31.12=8-17内。d0φ=N(D

=163×

0.0391.1

=10%~15%，所以塔板设计hf=hd+

u∝

1=

1=1.596u0=2.16m/su0c

31.12×hd=5.34

g=5.34×2×846.9×9.8=可取充气系数为β=0.4hl=β(hw+h0w)=0.4×(0.0099+0.0901)=hf=hd+hl=0.00875+0.04=∆P=hfρLg=0.04875×846.9×9.8=为防止降液管液泛现象发生，需控制降液管内液层高度Hd<∅(HT+hw)，式中

=0.153(

2 2

=0.153×

=Hd=hw+h0w+hf+hπ=0.0099+0.0901+0.04875+0.00956=取降液管中层相对密度为φ=0.5，则有dh′=φ(HT+hw)=0.5×(0.375+0.0099)=d显然hd′>hdτ

0.475× =3.3634s>依下面两式分别计算泛点率F或其中有ZL=D−Wd=1.1−0.44=Ab=AT−2Af=1.0−2×0.475=1-5得CF=0.110K=1.0，将以上数据代入上式，得：F=V√ρV+1.36LS

S×100%=前面已计算出F0=12.05>5F1F0=5时的气体负荷为操作的(VS)min

5×π×0.0392× 4×

=0.35340.8m以上的大塔，取泛点率F1=0.8，则：V√ +1.36LZF1

SρL− SV +1.36L

×S0.8

846.9− 1×0.110×整理变形，得：VS=0.115对于平直堰，其堰上液层高度h0w0.006mhow=0.006m，就h0w=1000E(

(LS)min)

=取E=1.06(L

=

3)

=0.000867S

0.00284×

3s作为液体在降液管中停留时间的下限，则(L

=HTAf=0.375×0.475=0.059S 由Hd=hw+h0w+hf+hπ公式求得液泛线方程。Hd=φ(HT+HW)=0.5×(0.375+0.0099)=2 LS wh0w=1000E(l)=whf=hd+ hl=β(hw+h0w)=0.4×(0.0099+0.66LS3)=0.00396+ 31.12×Lhd=5.34L

g=5.34×2×9.8×846.9×(0.785×0.0392×=hπ=0.153

)=0.153×

)=

2

1.1× VS=3.597−68.89LS−1-61-9--适宜气速u’/m·s--溢流堰长-溢流堰出口高--降液管底隙高度-浮阀数/阀孔气速u0/m·s--阀孔动能因数-临界阀孔气速u0c/m·s--孔心距排间距-液体在降液管内停留时间--泛点率-（VS-（VS-Cup-Tower根据AspenPlus塔板设计结果及CupTowerT4塔径为1100mm，375mm14.48%，溢流堰选用平口堰，降液管选用斜将其水力学数据输入Cup-Tower1-7Cup-Tower1-8Cup-Tower1-9T4Cup-Tower

1-10T4CupTower校核T41-11CupTowerT41-12CupTowerT4CUP-Tower进行塔的主体结构设计，CupTower计算结果和详细设计计算结果都能够满足工艺要求，在设定结果CupTower保证塔盘的操作弹性。并且CupTower塔机械工程实际塔板数AspenplusDrickaner-Bradford方ET=0.17−0.616logAspenPlusHT=600mm，这里取HT′=人孔数进料段高度取决于进料口结构形式和物料状态，一般HFHT大，取HT1m塔底空间高度具有槽的作用，塔底釜液最好能在塔底有10~15min的储Aspen数据塔底料液出口体积流量V=0.745m3⁄hV×HB=0.785×D2塔筒体高度

0.745⁄60×0.785×1.12=H=HD+(N−2−S)HT+SHT+HF+HB

H=2

1.5× =2

1.5× =10m1.1m>1mH=2+1.5×D=2+1.5×1.1=2.83m JB/T4746-2002h=35mm，曲面H=460mm。取塔顶蒸汽流速uv=20m/s,AspenV=1692.5m³/hd=

=圆整后选取管子规格为实际流速

=20.01取回流液体流速uv=2m/sL=0.745m³/hd=

v3600=v圆整后取管子规格为实际流速

=1.99m⁄s取进料管液体流速为uv=2m/s，液相体积流量为L=537.4m³/hd=

=圆整后管径实际流速

=1.97m⁄sQ345R选1-8池州学院-容器分段数（裙座1名义厚度腐蚀裕量1111长度内径/外径23456789(立(卧151102345678900123450000123451234500计计度00度度0径0A低于7 组数最大值0000式℃1数2度000有风载及载1－1(筒体操作质量m0m01m02m03m04m05ma最小质量m0m010.2m02m03m04ma风弯矩MIIPl/2 (l /2) (l /2) 00000nMII(2/T)2Ym(hh)(h T knMII(2/T)2 m(hh)(h T k kMIIMII max(MII,(MII)2(MII)2 00000nMIIF(hh 矩 k 注:计及高振型时,此项按B.24计0000000000 max(MIIM,MII0.25MIIM 需横风向计算时 max(MIIM,MII0.25MIIM 直直00000nFmhF00/m ii k1,2,..,n00000(mIIgFII)/D i4MII/ i(mIIgFII)/D i31PTDi/mIIg/D i4(0.3MIIM)/ iBA1123(内压23(外压直直A223(内压123(外压A312A42(pT9.81Hw)( ei) 受受(D4D4Zb (D2D2Ab b2,MC l2 x y M00/Z(mgF00)/ b 0.3M00M)/Zmg/ ME0.25MwMem0g d 0地脚螺栓承受的最大拉应力小于零 nl 1G力力力力 3Fl 1 4(l'd)2(l'd) 0it4MJJmJJgFJ Dit it otMJJmJJgFJ Zw 0.3MJJMmJJ Zw 力力00m0m01m02m03m04m05mamminm010.2m02m03m04mammaxm01m02m03m04mamwsss临界风速(第一振型临界风速(第二振型N0N00GB150.3-计算压力设计温度内径曲面深度用应力用应力腐蚀裕量数PT=1.25Pc[]=5.7128(或由用户输入过的应力pT.(KDi0.5e 2e 1 D22i6 2hK= i h=2[]t0.5Pc力2[]t[Pw]=KDi0.5e计算压力设计温度内径曲面深度力力钢板负偏差腐蚀裕量焊接接头系数PT=1.25Pc[]=5.7128(或由用户输入应力力pT.(KDi0.5e 2e 1 D22i6 2hK= i h=2[]t0.5Pc2[]t[Pw]=KDi0.5e计算压力设计温度内径用应力用应力屈服点腐蚀裕量数 =2[]tPce=n-C1-型PT=1.25P[=5.7128(或由用户输入[pT.(Die 2e 2e[]t[Pw]=(Die) 2 第二章热器设换热器设计2-1《化工设备设计全书—《化工配管用无缝及焊接尺寸选用换热器工艺方案的确压力降得范围；对、维修的要求；材料价格；使用等。2-2物料温差大于60℃壳程易管壳两物料温差可U易机械。流量、腐蚀性、允许压降、操作温度与压力、结垢情况和检修等要素决定选0.6MPa的场合下，推荐用正三角形排列。必须进行机械的场合，则采用正方形Ф19mm低。所以，在管程结垢不是很严重，又允许压力降较高的情况下，采用Φ19mm×2mm的管子是合理的。制造带来壳径较大的换热器采用较长的管子可降低单位传热面积的金属耗1.25~1.5倍。6~8温9.60℃20℃5℃。当在两工20℃。5℃。料的，一般低5℃。2-3工艺物流的压力允许压力降9.89.8104~16.73.9103~3.31016.79.8物流安较脏和易结垢的物流应走管程，以便和控制结垢。若必须走壳程，则应采用正方形管子排列，并可用可拆式（浮头式、填料函式、U形管式）换热换热器（以E1为例）适的换热工艺参数并进行换热费用的优化再根据GB/T151-2014《热交换器》以及《化工工艺设计手册（下）》第四版，使用AspenExchangerDesignandRatingV7.2以E1Aspen进2-4质量流量进口温度出口温度进口压力出口压力F1，由于工艺物料为被冷却物质，且为气相，为了加快冷却速48.2~2515~47，106060。6P,5.9P。ER中换热器的0.1P（真空条件），40%0.1Pa，压降不大于进口20%。和固壁热阻为EDR自动默认值。（第四版0.00017m2K/W0.000344m2K/W。根据EDR推荐的设计方案，选择其中较为合理的一组。结合GB/T28712.2-择换热管内径为19mm，壁厚2mm，管心距25mm，排列方式为正三角形，壳程工程直径（内径）为2500mm，壁厚86mm，换热管长度6.09m，折流板间距为685mm8427根。其余参数为EDR默认值。2-1280036%，符合设计要求；壳程流速为15.14m/s，管程流速为0.44m/s，均为湍流态，且满59.7W/（m2﹒K），进而确定换热器E1型号为BEM2500–6.0–

19–换热器EDR2-22-3选结合实际情况，壳体选择Q345R钢板制造，换热管用20管板结2-5换热器管板数据Db管箱与管板的连接结换热管与管板连接结折流685mm986mm拉杆与定距12mm8根，φ19×2。换热器设计说明设计初步完成后，使用SW6-2011对换热器进行强度校核，形成设计说明书。2-6由SW6-2011计算a6CttC径前端管箱封头(平盖)后端管箱封头(平盖)池州学院-用应力用应力屈服点数 =2[]tPce=n-C1-型PT=1.10P[=5.7000(或由用户输入[pT.(Die 2e 2e[]t[Pw]=(Die)2eGB15114.00mm,池州学院蓝力力焊接接头系数PT=1.10Pc[]=5.7000(或由用户输入的应力pT.(KDi0.5e 2e D22i6 2h i h=2[]t0.5Pceh=nh-C1-2[]t[Pw]=KDi0.5e应力应力服点焊接接头系数 =2[]tPce=n-C1-PT=1.10P[=5.7000(或由用户输入[通过的应力水平T=pT.(Die)2e[]t[Pw]=(Die) 2 GB15114.00mm,焊接接头系数PT=1.10Pc[]=5.7000(或由用户输入应力力pT.(KDi0.5e 2e 1 D22i6 2hK= i h=2[]t0.5Pc2[]t[Pw]=KDi0.5e应力应力服点焊接接头系数 =2[]tPce=n-C1-PT=1.25P[]=5.7000(或由用户输入压力试验允许通过的应力水平T=pT.(Die)2e[]t[Pw]=(Die) 2 第三章罐的选储罐选型依3-1概用、以介质为目的的容器成为储罐。按材料可划分为非金属储罐、金属储罐和复合材料储罐。单罐容积大于1000m3的可称为大型储罐。金属制焊接式储罐是应用最多的一种设备。首先应根据介质的性质及腐蚀性进行储罐材料的选择再根据介受较高的压力而立式平底筒形储罐的承压能力较差当介质的压力不0.1Pa100100立方米时选用卧式罐。进而力求：甲醇储罐的临界温度T=239.5℃，是一种易燃易爆的液体，常温下易挥发。3-2温度压力体积流量7天，7天的体积V=qt=1.97×24×7=330.96m3。0.9330.96÷0.9=367.7m3。HG21502.2-92-123Q245R。第四章的选泵的概述及选型依本次选型参考《泵与原动机选用手册》—泵的选型原、2、必须满足介质特性的要求。对输送易燃、易爆或贵重介质的泵，要求轴封可靠或采用无泄漏泵，如磁力驱动泵、隔膜泵泵对输送腐蚀性介质的泵，要求对流部件采用耐腐蚀性材料，如AFB不锈钢耐腐蚀泵，CQF工程塑、34、经济上要综合考虑到设备费、运转费、维修费和的总成本最低13大于（齿轮泵、螺杆泵）575%37.4mm2/s泵的类型及特4-1大小小小低高高高高高泵新型节能泵的应为了绿色节能的理念本项目所用泵通过市场决定采用新型节能屏常规式电动机与同功率同极数普通电动机相比效率要低10个百分点，间的限制，采取这种特殊的隔磁方式，减磁桥的尺寸来增大磁阻，使漏磁减200℃下稳定运行。5-25-3：4-2率素常规节能4-3年节约用电量（kW﹒h/年电价（元节约成本（万元/年由上表可知，该款节能泵比常规泵节能20.2%，一年运行下来节约新型