【丙烯腈合成工段的关键设备工艺计算案例2200字】

11 11.1参考书目 11.2流化床合成反应器 2 21.2.2浓相段直径 21.2.3浓相段高度 31.2.4扩大段(此处即稀相段)直径 31.2.5扩大段高度 1.2.6过渡段高度 31.2.8浓相段冷去装置的换热面积 4 4 51.2.11壁厚 5 51.2.13水压试验及其强度校核 61.2.14旋风分离器 6 71.3空气饱和塔 81.1.1计算依据 81.1.2塔径的确定 8 11.5氨气过热器 1.6.2换热面积计算 1.1参考书目《化工原理》第四版(上册)《化工原理》第四版(下册)《化工设备机械基础》第三版22a.出口气体流量5918.2kmolh;入口气体流量5732.2kmol/h。c.反应温度470℃,气体离开稀相段的温度为360℃e.接触时间10sV=5918.2×22.4×(273+470)/273×0.1013/0.162=225610.0m假设流化床反应器的空床线速是1.2m/s圆整取8.5m331.2.3浓相段高度用10s的接触时间计算推化剂的堆体积。取膨胀比为2,则浓相段高度为圆整取23m1.2.4扩大段(此处即稀相段)直径假设扩大段气速为0.6m/s气体流V=5198.2×22.4×(273+360)/273×0.1013/0.162=168824.9m³/h=46.9m³/s直径为：圆整为10m。1.2.5扩大段高度根据扩大段直径和空塔气速，查资料得H₂/d₂=0.63稀相段高度：H₂=0.63d₂=0.63×10=6.3m取6.5m1.2.6过渡段高度过渡角为120°。由几何知识可算得过渡段高度为：1.2.7锥形段高度取锥底角54°,取锥高H₄=4.5m,则可以算出锥底直径约为为d3=2m。44用套管换热器，总传热系数取233W/(m².K)假设设计裕量是30%,那么浓相段换热面积的大小约为631.3m²选用套管式换热器设备，用30℃水作为冷却剂，出口就是0.405MPa的水蒸汽。换热器设备的传热系数取20W/(m².K),F=7.9×10⁶/267/20=14假设设计裕量是30%,那么扩大段换热面积的大小约为21921.2m²55流化床反应器的操作温度为470℃,操作压力为P=0.203Mpa,由于温度较高，因此选择的影响等，所以实际壁厚往往大于设计壁厚都设计为15mm。更不用多大壁厚，但为了安装便利，这一段壁厚也设计为15mm。66封头高度取1m。选择材料为0Cr18Ni9材料，在出塔温度下，其许用应力为100Mpa。形状系数为K=1.0水压试验的试验压力有Pr=P=+0.1=0.303Mpa,Pr=1.25P=0.25Mpa,取两者中大值，即分别为1000mm与900mm,安装位置参考流化床反应器关键设备图。771.2.15反应器设计结果汇总汇总如下表：浓相段高度浓相段换热面积扩大段高度稀相段换热面积过渡段高度锥形段高度封头高度一级旋风分离器直径二级旋风分离器直径881.3空气饱和塔d.塔底排出液量324857.6kg/h,温度78.1e.用Φ50×50的拉西环填料，填料因子为177m-¹g—重力加速度9.81m/s把数据带入式(3-1)泛点率取75%,则气体空塔速度为：99把数据带入(3-1)式算出：WF=1.8m/s空气水饱和塔的填料高度确定须考虑两方面的要求B.使塔顶喷淋液中的ACN等在塔内脱吸以使出塔釜液中ACN等的含量尽量低，以减少朽污水处理负荷并回收ACN等副产物。表1.2进入水吸收塔的气体物料成分表1.3离开水吸收塔的气体物料成分C.随入塔气进入的凝水24512.6kg/hD.塔顶喷淋液量582641.0kgh,含ANO.005%(wt),温度5℃。E.塔底排出液量625868.1kgh,温度15.6℃。F.塔底压力112kPa,塔顶压力101kPa。G.入塔气温度40℃,出塔气温度10℃,H.出塔气体中AN含量不大于0.055%(wt)。I.填料用250Y型塑料孔板波纹填料。PL=997Kg/m³μL=1.154mPa·SL=582641.0Kg/ha=240m²/m³空塔气速为(泛点率取70%):Uy=0.7×2.6=1.8m/s 塔径应为：取塔径为：5m。1.5氨气过热器1.5.1计算依据参考工艺流程图以及氨气过热器的热量衡算1.5.2换热面积计算A.总传热系数：选取管壳式换热器，查附录E可知，K值的范围在30~300W/(m².K)假设为200W/(m².K)B.平均温度差：冷端温度差为：143-(-7)=150℃;热端温度差为：143-65=78℃C.换热面积热负荷为1.1×10⁵J/s换热管的面积为假定安全系数的值为1.2,则氨气过热器的换热管的面积大约为16.9m²查附录C与附录D选择浮头式热交换器的型号为：这个型号的换热器的换热管面积为20.9m²,是符合需要的。1.6丙烯过热器假设为200W/(m².K)假定安全系数的值是1.2,那么丙烯过热器的换热管面积大约为34.1m²,选择浮头式热这种换热器的换热管面积是35.7m²,是符合需要的。B.进入空气加热器的空气的压力是0.243MPa,进入的空气的温度是90℃,出口气体出去的空气的温度是137.2℃,空气的成分如下：表1.4进入空气加热器的空气的成分空气加热器气体的流量和组成组成5D.热负荷为Q=8.8×10⁶KJ/h=2.4×1