【《环氧丙烷的生产设备设计或选型分析案例》11000字】

环氧丙烷的生产设备设计或选型分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u24565环氧丙烷的生产设备设计或选型分析案例 1123901.1反应器设计 2321551.1.1反应器类型选择 25911.1.2反应原理 2305671.1.3反应条件及设计数据 2301971.1.4反应器容积计算 3272561.1.5罐体设计 3244121.1.6反应器筒体设计 4247321.1.7反应器封头设计 5306001.1.8反应器夹套设计 5295501.1.9反应器高度计算 6193721.1.10反应釜的搅拌装置 7300331.1.11反应器接管设计 7242401.1.12反应器结果汇总 7141691.2乙酸精馏塔T0201设计 8225281.2.1塔类型选择 8315801.2.2塔T0201的介质组成与选材 9127391.2.3水力学参数获取 10234981.2.3塔径的计算 11107381.2.4溢流装置的设计 13325031.2.5塔板结构与浮阀排 1553401.2.6浮阀塔板压力降 16230361.2.7塔的尺寸及内件结构与尺寸 17258881.2.8塔体厚度计算 18100761.2.9接管的计算 1972031.2.10塔板负荷性能图 2061541.2.11乙酸精馏塔T0201初步设计结果 24121721.3换热器选型 26147381.3.1换热器类型选择 2649431.3.2EDR数据输入 2688001.3.3EDR设计结果 26218271.3.4换热器结构 29157501.4泵选型 30241691.4.1选型过程 3065111.4.2泵P103的选型过程与结果 30202851.4.3泵的基础信息 31310691.5混合器设计 33224821.6储罐选型 33101501.7结晶器设计 34126771.7.1结晶器类型确定 34140891.7.2结晶器体积 34203591.7.3结晶器主要尺寸的计算 3550211.7.4结晶器的工艺参数 36175611.8干燥器选型 3620741.8.1干燥器几何尺寸计算 3740041.8.2接管计算 37170431.7设备一览表 381.1反应器设计1.1.1反应器类型选择化学反应器是将反应物通过化学反应转化为产物的催化剂装置，是化工生产及相关工业生产的关键设备。由于化学反应种类繁多，机理各异，为了适应不同反应的需要，化学反应器的类型和结构也必然差异很大。乙酰水杨酸合成反应属于液-固催化反应，年产量较少反应器体积不大，故本工艺的反应器选用釜式反应器。其具有适用性大、操作弹性大、连续操作时温度、浓度容易控制、产品质量均一等优点。1.1.2反应原理以乙酸酐、水杨酸为原料，设计一个年产5000吨乙酰水杨酸的初步工艺设计。化学反应式如下：采用一水硫酸氢钠催化法制取乙酰水杨酸的生产工艺过程分为：反应工段（乙酸酐与水杨酸酰化反应合成）、重结晶工段（乙酰水杨酸的析出）、产品精制工段（乙酰水杨酸的精制）。1.1.3反应条件及设计数据（1）催化剂选择传统的乙酰水杨酸生产选用浓硫酸作为催化剂，但是浓硫酸的腐蚀强度大，且不易于回收，将会对环境造成极大的污染，故本项目使用一水硫酸氢钠作为催化剂，该催化剂与浓硫酸相比，其转化率较高，可达88.6%，并且可再生循环使用，符合我国对环境友好型产业的要求。(2)反应条件及设计数据反应器R0101的设计数据见表6-1。表6-1反应器R101设计数据项目参数环氧丙烷年产量5000t年工作时间7000h反应温度75℃反应压力0.4MPa原料配比水杨酸：乙酸酐=1：1.35有催化剂转化率88.6%1.1.4反应器容积计算根据AspenPlus模拟结果得到反应器R101质量流量为1410kg/h，体积流量为1.26m3/h。反应器R101设置2小时的进料量，取装料系数为0.8，则物料的装填体积：V=所以有选用一台容积为3.2m3的反应釜，保证生产的需求。1.1.5罐体设计（1）罐体几何尺寸设计反应釜的容积为3.2m3得：V其中取Di=1.5m,计算得筒体的截面积A（2）封头尺寸反应器R101的封头选用标准椭圆封头，封头的内径与筒体的内径相同,有封头的直边高度h1=25mm封头的容积：V（3）筒体高度反应器筒体部分的容积V所以有筒体高度H1H圆整后筒体高度H11.1.6反应器筒体设计（1）材料选择反应器R101中合成是在0.4MPa，75℃条件下进行氧化反应，反应器的设计压力为0.45MPa，设计压力为85℃。所以反应器的筒体材料选用Q345R，根据GB/T150.2-2011进行选择。计算时，腐蚀裕量C2=1.00mm；采取双面焊对接接头的焊接方式，100%无损探测，焊接系数为φ=0.85。（2）筒体厚度计算对于圆筒壳，计算壁厚公式如下：δ=本设计计算压力Pc=1.1Pδ=根据GB713-2008，取钢板厚度的负偏差C1=0.3mm，则名义壁厚δ故圆整后取名义壁厚为5.0mm。则有效壁厚δeD（3）水压试验强度校核液压试验公式如下：σ本设计试验压力PT=1.25Pσ0.9ϕReL=0.9×0.85×345=264MPa>故σT1.1.7反应器封头设计参考筒体选材经验，封头也选用Q345R材质，取焊接接头系数φ=0.85，在厚度为3～16mm时，温度在小于100℃时，查表得许用应力σt=189MPa，屈服强度ReLδ=根据筒体厚度标准取δ=3mm，钢板厚度的负偏差C1=0.3mm，腐蚀裕量C2=1.00mm，则名义壁厚δ圆整后壁厚取5.0mm。有效厚度计算如下：δ椭圆形封头的最大允许工作压力的计算如下：P1.1.8反应器夹套设计（1）夹套直径由上述计算的反应器的内径为1500mm,壁厚为5mm,则夹套直径D2:D（2）夹套厚度反应器夹套的设计压力为0.45MPa，设计压力为85℃。所以反应器的筒体材料选用Q345R。对于圆筒壳，计算壁厚公式如下：δ=本设计计算压力Pcδ=根据GB713-2008，取钢板厚度的负偏差C1=0.3mm，则名义壁厚δ故圆整后取名义壁厚为5.0mm。则有效壁厚δeD（3）水压试验强度校核液压试验公式如下：σ本设计试验压力PT=1.25Pσ0.9ϕReL=0.9×0.85×345=264MPa>故σT1.1.9反应器高度计算（1）支座的选择夹套反应釜采用立式安装，应为反应釜需要保温，故选用标准耳式支座B型，每台反应釜选用4个支座，支座的高度H0（2）反应器的总高度搅拌器高度300mm，反应器的总高度包括筒体、封头、支座的高度之和。H=所以有反应器的总高度为3400mm。1.1.10反应釜的搅拌装置反应釜的搅拌装置选用浆式搅拌器，取搅拌器的直径DjDi=0.5，反应釜的内径搅拌装置的轴径d=50mm轴速小于100，故选用8000型推球轴型装轴承。轴的公差常采用K6,外壳公差带常采用H7安装轴承处轴的配合表面粗糙度Ra=0.9，外壳孔与轴承配合表面的粗糙度R。取1.5。1.1.11反应器接管设计（1）反应器进料管反应器进料管体积流量为1.26m3/h，取液体进料流速为0.5m/s则管径为：d=圆整后取管子规格为Φ35×2.5mm（2）反应器出料管反应器出料管体积流量为1.24m3/h，取液体出料流速为0.5m/s则管径为：d=圆整后取管子规格为Φ35×2.5mm1.1.12反应器结果汇总反应器R0101结果汇总如表6-2所示。表6-2反应器R101结果汇总项目数值及计算设计压力/MPa0.45设计温度/℃85质量流量/（kg/h）1410停留时间/min20搅拌器内径/mm750反应器内径/mm1500反应器容积/m33.2反应器总高度/mm3400反应器筒体高度/mm1700夹套内径/mm1700夹套壁厚/mm5.0筒体壁厚/mm5.0封头壁厚/mm5.0反应器筒体材料Q345R催化剂用量/kg10封头容积/m30.294支座高度/mm600进料管尺寸/mmΦ35×2.5出料管尺寸/mmΦ35×2.51.2乙酸精馏塔T0201设计1.2.1塔类型选择根据本项目的反应特点、物料特性、操作条件，本项目在选择塔设备应考虑的实际情况如下：全厂物料有低腐蚀性的乙酸，因此在选择时需要充分考虑；本塔为常压精馏塔；本项目物流质量流量较小；成本方面，优先考虑板式塔。板式塔主要塔盘性能的量化比较如表6-3所示。表6-3板式塔主要塔盘性能的量化比较一览表塔盘类型压降处理能力结构成本塔板效率操作弹性浮阀板0.61.5一般0.7～0.91.2～1.39筛板0.51.4简单0.4～0.51.2～1.43泡罩板11复杂115舌型板0.81.5简单0.5～0.61.1～1.23由表6-3可知，浮阀塔兼有泡罩塔、筛板塔的优点，在石油、化学工业中使用最为普遍，现已成为国内广泛应用的精馏塔塔型之一。并综合考虑塔板效率、分离效果和设备的成本等，本设计也采用浮阀塔盘设计。本项目具体的塔型选择如表6-4所示。表6-4本项目塔型选择一览表塔设备位号塔设备名称塔设备类型T0201乙酸精制塔板式塔T0301乙醇精制塔板式塔下面以乙酸精制塔T0102为例进行设计，其他塔设备设计结果见塔设备设计一览表。1.2.2塔T0201的介质组成与选材塔T0201的设计压力为1.3bar，设计温度为110℃。其介质组成如表6-5所示。表6-5塔T0201介质组成塔板WATERETHANOLHACACETY-01SALIC-0110.0710.9294.67E-164.94E-628.52E-6720.0750.9255.18E-151.59E-572.20E-6230.0780.9225.27E-145.21E-535.78E-5840.0810.9195.31E-131.72E-481.54E-5350.0840.9165.33E-125.74E-444.14E-4960.0860.9145.35E-111.93E-391.13E-4470.0880.9125.37E-101.50E-353.09E-4080.0900.9105.38E-092.20E-308.54E-3690.0920.9085.38E-087.49E-262.37E-31100.0930.9075.37E-072.55E-211.64E-27110.0940.9065.35E-068.69E-171.87E-22120.0960.9045.33E-052.96E-125.26E-18130.0970.9030.00051.01E-071.49E-13140.0970.8940.00510.00344.11E-09150.0980.8940.00510.00344.11E-09160.0980.8930.00520.00344.11E-09170.0990.8930.00520.00344.12E-09180.1000.8920.00520.00344.12E-09190.1010.8910.00520.00344.13E-09200.1030.8890.00520.00344.14E-09210.1060.8860.00520.00344.15E-09220.1100.8820.00520.00344.18E-09230.1160.8750.00530.00344.22E-09240.1270.8640.00540.00354.28E-09250.1450.8460.00560.00364.39E-09260.1810.8090.00660.00384.61E-09270.2660.7120.01800.00425.14E-09280.4930.4000.10130.00531.49E-09根据表6-5主要介质物性特性和塔设备操作条件，考虑到塔内乙酸含量较多，所以选用Q345R为筒体材料。1.2.3水力学参数获取根据AspenPlus的模拟结果，得到T0201各塔板的水力学物性参数如表6-6水力学数据-1、表6-7水力学数据-2所示。表6-6水力学数据-1塔板数液相温度气相温度液相质量流量气相质量流量液相体积流量气相体积流量液相密度气相密度℃℃kg/hkg/hl/minl/ming/cm3g/cm3177.9078.062473.893711.9155.2342020.900.74650.0015278.0678.222460.123703.1454.8941783.300.74700.0015378.2278.382448.333691.3554.6041549.300.74740.0015478.3878.542438.123681.1454.3541318.700.74770.0015578.5478.702429.203672.2254.1341091.200.74800.0015678.7078.862421.353664.3653.9440861.800.74820.0015778.8679.012414.383657.4053.7740645.300.74830.0015879.0179.172408.163651.1853.6340421.600.74840.0015979.1779.322402.593645.6153.5040210.600.74850.00151079.3279.472397.583640.5953.3839997.200.74860.00151179.4779.622393.053631.0753.2739781.400.74870.00151279.6279.782388.933631.9553.1839578.400.74870.00151379.7880.022384.913627.9353.0839371.600.74880.00151480.0280.173961.223875.2488.0841855.400.75050.00151580.1780.313965.373874.3988.0741648.000.75040.00161680.3180.453963.813872.8288.0541442.500.75030.00161780.4580.603961.213870.2288.0041238.600.75020.00161880.6080.743957.083861.1087.9141031.200.75020.00161980.7480.893950.703859.7287.7740834.900.75020.00162080.8981.053940.953849.9687.5340634.200.75040.00162181.0581.213921.083835.1087.1740433.300.75070.00162281.2181.393903.303812.3281.6040231.300.75120.00162381.3981.593867.843771.8685.7040021.200.75220.00162481.5981.863811.083720.1084.2639815.200.75380.00162581.8682.303715.593624.6081.8239594.100.75680.00152682.3083.383540.173449.1877.3439364.800.76290.00152783.3887.743173.383082.4067.8639208.200.77940.00132887.7498.832520.292429.3150.3539653.600.83420.0010表6-7水力学数据-2塔板数液相黏度气相黏度液体表面张力发泡指数流动参数蒸汽减少量减少因子cPcPdyne/cmdyne/cml/ming/ml-1.5/min1234525.8930.2150.0301835.5250149.1060.42070.010921.0810.1880.0301828.3049958.5070.41940.010921.2460.1650.0301821.4249775.5080.41820.010921.3930.1470.0301814.8249599.2090.41700.010921.5230.1300.0301808.4749428.80100.41580.010921.6400.1160.0301802.3449263.50110.41470.010921.7440.1040.0301791.4149103.00120.41360.010921.8370.0930.0301790.6648941.70130.41250.010921.9190.0820.0301785.0048794.70140.41260.010927.003-2.5050.0461899.8151993.60150.41170.011027.0140.0110.0471895.0651858.90160.41080.011027.0360.0220.0471890.1451720.30170.40980.011027.0730.0370.0471884.9651575.60180.40890.011027.1330.0600.0471879.3651421.40190.40780.011027.2260.0930.0471873.1551252.80200.40670.011027.3690.1430.0471861.0151062.10210.40540.011027.5870.2180.0471857.4250837.30220.40380.011027.9210.3350.0471841.5850559.30230.40190.011128.4410.5200.0471832.1150195.20240.39930.011129.2730.8310.0471811.4849685.10250.39550.011230.6651.3930.0461779.5348901.80260.38900.011333.2012.5350.0451723.8847570.40270.37560.011738.4915.2910.0421608.9244880.50280.34340.012448.68910.1970.0361388.1440068.90以精馏塔1～28块水力学数据的物性参数的平均值进行设计，基本物性参数见表6-8基本物性参数平均值。表6-8基本物性参数平均值塔板数液相体积流量/(m3/h)气相体积体量/(m3/h)液相密度/(kg/m3)气相密度/(kg/m3)液相粘度/cP表面张力mN/m1~284.1522433.58754.2331.5020.408528.341.2.3塔径的计算塔径的计算根据液气动能参数计算，其公式如下：L式中ρL为液相密度（kg/m3）；Ls为液体体积流量（m3/h）；ρV为气相密度（kg/m3）；Vh为气体体积流量（m3/h）。代入塔板平均数据计算得：L最大空塔气速计算公式如下：u其校正公式为：C=其中，C为负荷系数（m/s）；umax为极限空塔气速(m/s);ρL表示为液相密度，kg/m3；ρL表示气相密度，kg/m3；σ依据经验数据，并根据塔板间距与塔径的关系，结合塔质量流量大特点，预设塔直径在1.0m，取板间距HT为400mm，取板上液层高度hL为60mm，则有HT-hL=340mm。负荷系数C20图6-1Smith关联图查得气体负荷因子C20C=则最大的空塔气速计算计算如下：u根据空塔气速u的经验公式u=（0.6~0.8）umax，在范围内本设计取安全系数为0.68，则u=0.68×u按塔径标准圆整后取塔径为1.0m。则实际空塔气速：u根据以上计算结果，u,A1.2.4溢流装置的设计板式塔的溢流装置设计包括溢流堰、降液管、受液盘等部分，其结构和尺寸对板式塔性能有很大的影响。（1）降液管、溢流方式、受液盘的选择目前工业主要使用的降液管有弓形和圆形两种类型，弓形降液管一般用于大直径塔，对于直径较小的塔，常用圆形降液管。工业上常用的降液管有单溢流U型流、双溢流布置方式等，塔直径小于2000mm适合选用单溢流，双溢流广泛应用于塔径大于2000mm的塔设备。对于受液盘，有平形、凹形两种形式，凹形受液盘多使用于塔径大于600mm的塔。参考计算得的塔径D=1000mm，本设计采用弓形降液管、单溢流布置方式、凹形受液盘。（2）降液管的设计常用的弓形降液管的溢流堰长lw一般根据经验确定，其取值范围如下。

取lwl通过图6-2弓形降液管参数图，可查降液管的宽度Wd/D图6-2弓形降液管参数图由lwD=0.62查图6-2可得到AfAT=0.058，WdD停留时间τ计算如下：τ=故降液管尺寸合理。（3）溢流堰设计本塔采用平直堰，液流收缩系数E可由液体收缩系数计算图查得。计算查液体收缩系数计算图可得E=1.038。堰上液层高度howh则出口堰高为：h（4）降液底隙高度与受液盘深度降液管底端与塔盘受液面的距离称为降液管底隙，用hohohuo,按照经验通常取0.08～0.25m/s，本设计取h所以有：h故降液管低隙高度设计合理。降液管底端与塔盘受液面的距离称为底隙，以ho塔板上接受降液管流下液体的区域称之为受液盘。对于塔径大于800mm的精馏塔，常用倾凹形受液盘，其深度一般在50mm以上，本设计取60mm。1.2.5塔板结构与浮阀排（1）塔板结构方式目前工业上塔板按照结构特点可分为整块式和分块式两大类。对于塔径小于800mm的塔采用整块式塔板，分块式塔板多适用于塔径大于800mm的塔。本塔的内径为1000mm，所以采用分块式塔板。（2）浮阀排列方式塔板的鼓泡区浮阀的排列有正三角形和等腰三角形这两种形式，而且按照阀孔中心连线与液流方向三角排列又可分为顺排与叉排。工业上分块塔板宜使用等腰三角叉排的排列方式，阀孔统一横排，取中心距t为75.0mm。本设计采用浮阀孔排列方式如图6-3塔盘浮阀排列方式所示。图6-3塔盘浮阀排列方式（3）浮阀的布置本设计采用的浮阀为F1型浮阀（重阀），研究表明F1型浮阀的能动因素为F0=9~12，取μ浮阀数满足以下计算公式：N=式中阀孔直径d所以N=由此可得，阀孔数目N=70个。1.2.6浮阀塔板压力降塔板压降hP主要包含液层压降hC、干板压降hIh（1）干板阻力计算公式如下：μ取阀孔动能因子F0=10由于μoh（2）板上充气液层阻力h1板上充气液层阻力h1计算公式如下：

h其中ε0表示为充气因数，量纲为1。本设计的h（3）液体表面张力所造成的阻力h此阻力很小，可忽略不计。所以，与气体流经一层浮阀塔板的压强降所相当的液柱高度：hP则单板压降∆P=故在设计的允许范围内。1.2.7塔的尺寸及内件结构与尺寸（1）实际塔板数本设计取塔板效率ET为0.85，由AspenPlus对T0201进行灵敏度分析后得到T0201理论塔板数NT为28，不包括再沸器、冷凝器所占的两块塔板，则实际板数计算如下：

N=圆整后取实际塔板数为31块。（2）塔顶空间高度塔顶空间高度HD是指塔顶第一块塔板到封头与接线的距离，主要是安装塔板和开人孔、破沫装置的需要，减少塔顶出口气体中液滴夹带。工业上空间高度一般取1.0~1.5m，本设计取HD=1.20m。（3）板间距HT由上诉计算得塔板间距HT=400mm。（4）人孔的设计设有人孔的上下两块板间距应大于等于600mm。这里取HT’=600mm。工业上每6~8块塔板设置一个人孔，人孔直径为500mm。本设计实际塔板数31块，取每7块塔板数设置一个人孔，所以开6个人孔。（包括塔顶、塔釜和进料板人孔数）（5）塔底空间高度塔底空间高度具有缓冲、储存作用，塔底釜液最好能在塔底有10~15min的储量，以保证塔底料液不被排完。对于塔底产量较大的塔，塔底容量可取2~5min的储量。本设计取H（6）裙座高度计算得到的塔T0201的塔径为1.0m，塔径较大故采用圆柱形裙座，裙座高度计算如下：H=1.5+（7）封头高度本塔选取标准椭圆封头，依据JB/T4746-2002，直边高度取值为h1=25mm，曲面高度为：H2=D/4=1.0/4=0.25m，所以封头高度为：（8）塔体总高度塔体总高度计算公式如下：HH圆整后塔高取17m。1.2.8塔体厚度计算（1）筒体厚度计算塔内介质腐蚀性小，塔内塔顶温度为78℃，塔釜温度为99℃，塔釜压力为1.13bar。故塔体采用Q345R材质，取焊接接头系数∅为0.85，计算Pc=1.1×0.113=0.13MPa。在厚度为3～16mm，Q345R温度在110℃时，查表可得许用应力σtδ=查GB150.1—《压力容器第一部分：通用要求》可知，壳体加工成型后不包括腐蚀裕量的最小厚度规定如下：碳素钢和低合金钢制容器不小于3mm；高合金钢制容器不小于2mm。故取计算厚度δ=3mm取腐蚀裕量C2=1.0mm，δ圆整后得δn则筒体有效厚度：δ液压试验公式如下：σ本设计试验压力PT=1.25Pσ0.9ϕReL=0.9×0.85×345=264MPa>故σT（2）封头厚度计算参考筒体选材经验，封头也选用Q345R材质，取焊接接头系数∅为0.85，在厚度为3～16mm时，温度在110℃时，查表得许用应力σt=189MPa，屈服强度ReLδ=根据GB150.1—《压力容器第一部分：通用要求》，并根据安全生产要求，最终取封头名义厚度δn（3）裙座的计算厚度裙座常用的材料为Q345R、Q235考虑到本项目厂址在浙江，冬季气温较低，所以采用Q345R。取裙座的厚度δ1.2.9接管的计算根据流体在管道中的常用流速范围，一般情况下，液体流速去0.5~3.0m/s，气体流速取5.0~25m/s。（1）进料管根据经验取进料管液体流速1.0m/s，提取AspenPlus数据LS=0.00045m³/s，则d根据GB/T17395-2008，选取接管型号为：Φ32×4mm。（2）塔顶气体出口管据经验取塔顶气体出口流速10.0m/s，提取AspenPlus数据Ls=0.705m³/s，则d根据GB/T17395-2008，选取接管型号为：Φ318×8mm。（3）塔顶回流管据经验取回流管液体流速1.0m/s，提取AspenPlus数据LS=0.00093m³/s，则d根据GB/T17395-2008，选取接管型号为：Φ42×4mm。（4）塔釜蒸汽回流管据经验取进料管液体流速10.0m/s，提取AspenPlus数据LS=0.654m³/s，则d根据GB/T17395-2008，选取接管型号为：Φ302×6mm。（5）塔釜出料管据经验取进料管液体流速1.0m/s，提取AspenPlus数据LS=0.00084m³/s，则d根据GB/T17395-2008，选取接管型号为：Φ42×4mm。1.2.10塔板负荷性能图由AspenPlusV11对T0201进行模拟设计，模拟结果部分如图6-4T0201模拟参数图，图6-5T0201第14块塔板负荷性能图，图6-6T0201所以塔板负荷性能图结果，图6-7T0201塔板视图所示。图6-4T0201模拟参数图图6-5T0201第14块塔板负荷性能图图6-6T0201所以塔板负荷性能图结果图6-7T0201塔板视图图6-5，6-6，6-7模拟结果显示没有出现警告和错误，所以，图6-4T0201的模拟参数可行，故导出图6-8浮阀及降液管参数，图6-9模拟得到塔段结果汇总，图6-10模拟得到塔内件结果摘要。

图6-8浮阀及降液管参数图6-9模拟得到塔段结果汇总图6-10模拟得到塔内件结果摘要1.2.11乙酸精馏塔T0201初步设计结果表6-9乙酸精馏塔T0201初步设计结果汇总表设计参数符号单位数值平均气相流量Vhm3/h平均液相流量Lhm3/h平均气相密度ρvKg/m3平均液相密度ρLKg/m3平均液相表面张力δLmN/m平均液相粘度μLcP塔径Dmm空塔气速um/s板间距HTmm堰长lwmm堰高hwmm堰上液高度howmm板上液高度hLmm降液管底隙高度homm降液管宽度Wdmm降液管面积Afm2塔截面积ATm2浮阀数目筛孔气速uom/s每层塔板压降△Ppa板上液层高度hlmm裙座高度H1mm封头高度mm塔总高度Hmm塔板结构型式单溢流实际塔板数N塔板形式浮阀排列方式正三角形塔顶气体料管径型号mm塔顶回流管径型号mm进料管径型号mm塔底出料管型号mm塔底蒸汽回流管型号mm1.3换热器选型1.3.1换热器类型选择艺流程换热器设计中，先考虑实际工业实施情况和制造成本因素，然后再利用AspenPlusEDR针对特定的换热任务，确定合适的换热工艺参数，最后对换热器进行选型。管壳式换热器是工业上最常见的换热器。本设计由于传热温差不大，选用固定管板式换热器，其封头为椭圆形封头，椭圆形后管箱，单管程，结构简单，造价较低。1.3.2EDR数据输入换热器选型以E0101为例，将AspenPlus模拟数据导入EDR软件，如图6-11EDR工艺数据输入所示。图6-11E0101EDR软件输入界面1.3.3EDR设计结果如图6-12EDR设计结构参数，该设计参数均为经过圆整，该换热器的管径为19mm，管程数为单管程，管间距为25mm。图6-12EDR设计结构参数换热器E0101利用EDR设计结果如图6-13所示。图6-13换热器E0101利用EDR设计结果由图6-13换热器E0101利用EDR设计结果可以看出，换热管的换热面积为：18m2。壳程流速为1.47m/s，管程流速为2.52m/s，满足经济流速范。壳侧压力降为0.03254bar，管侧的压力降为0.04644bar，均小于允许压降；壳侧和管侧最高流速分别为0.06m/s和0.04m/s，均在合理范围内；该换热器总传热系数为85.6W/（m2.K）。综合模拟数据，确定换热器E0101型号为：REM205-0.60.4-18-1.3.4换热器结构换热器E101设备结构图和换热管排布图具体如图6-14换热器设备尺寸图，图6-15换热器排列图所示。图6-14换热器设备尺寸图图6-15换热器排列图1.4泵选型1.4.1选型过程本项目泵选型过程如下：利用AspenPlusV11模拟全流程的流股数据，得到泵进料前后的物料工艺参数，最后再使用智能选泵软件。下面以P103选型为例，其余选型结果见泵设备一览表1.4.2泵P103的选型过程与结果利用AspenPlusV9的流程模拟数据的泵P0101的扬程H=47.6m、流量Q=3.36L/s。将扬程和流量数据输入智能选泵软件参数输入界面。根据经验将水泵类型选择为清水泵-单级单吸泵，并将选泵的精度输入为90%，具体如图6-16操作界面。图6-6泵P101参数输入界面搜索得到可选择的泵组合方式，根据生产需求选择需要的泵型号和组合方式。本设计P0101的选型结果具体如图6-17P0101的选型结果图所示。图6-17P0101的选型结果图由图6-17P0101的选型结果图可见泵P0101的选型结果有14种组合，本项目选择第3种组合，则泵P0101的具体选型结果如表6-10泵P0101选型结果所示。表6-10泵P0101选型结果项目参数项目参数型号转速流量总扬程电机功率效率叶轮直径泵重量方式汽蚀余量总电功率台数1.4.3泵的基础信息本项目泵P0101最终选择IX50-32-125A型号的水泵，三台串联的方式达到需求。由智能选泵软件得到该型号泵的基础信息具体如下图6-18泵P0101的工作曲线，6-19泵P0101的安装尺寸，6-20泵P0101的安装信息所示。图6-18泵P0101的工作曲线图6-19泵P0101的安装尺寸图6-20泵P0101的安装信息1.5混合器设计混合罐主要用于将不同的物流混合均匀，并短暂储存物料。本设计中涉及到的混合罐有原料混合罐M101。通过Aspen模拟结果数据，混合罐M101输出流量为Q=0.020m3/min，按缓冲时间t为10min，所以混合罐容积V=Qt=0.20m3，操作压力P=0.60MPa，取装填系数φ为0.8。则所需体积：V＇=0.20÷0.80=0.25m3。根据卧式椭圆形封头贮罐系列（HG3154—85），混合器M101选择0.5m3的卧式椭圆形封头贮罐，公称直径为600mm，筒体长度为1600mm。1.6储罐选型在石油化工、轻工制药等行业中，储运设备被广泛应用于各种介质的储运、储存之中。以形状方面考虑，可以划分为：方形、圆筒形、球形等各个型式。储罐选择应该考虑物料的相态、温度压力、安全因素、操作条件、经济因素以及物料自身特性等。本项目涉及的储罐有：乙酸酐原料储罐、乙酸产品储罐、乙酰水杨酸产品储罐、乙醇储罐；本设计将以乙酸酐原料储罐作为选型示例，选型过程如下。（1）原料乙酸酐的基本性质乙酸酐是一种有机物，化学式为C4H6O3，无色透明液体，有强烈的乙酸气味，味酸，有吸湿性，溶于氯仿和乙醚，缓慢地溶于水形成乙酸，与乙醇作用形成乙酸乙酯。易燃，有腐蚀性，有催泪性。常温常压下密度为1087Kg/m3,储存于阴凉、干燥、通风良好的库房。远离火种、热源,库温不宜超过32℃。（2）本设计乙酸酐原料工艺要求储存温度：室温，本设计默认25℃；存储压力：常压，本设计默认一个大气压，101.325kpa；原料进料量：810.0kg/h；储存时间：本项目设置乙酸酐储存时间为7天充装系数：考虑原料甲醇存量，取0.80。（3）乙酸酐原料罐选型结果计算乙酸酐原料的存储量为：V=实际原料乙酸酐储存体积V’=125÷0.8=156m3，考虑到原料的存量体积不大，可以选用立式立式圆筒储罐，参考HG21502.2-1992《钢制立式圆筒形内浮顶储罐系列》。选择1个公称容积为200m3，储罐内径为6550mm，总高度为7250mm，质量为9760kg的储罐，储罐材料选择Q235-A。1.7结晶器设计1.7.1结晶器类型确定以生产的规模来进行选择，应该选择连续型操作。以乙酰水杨酸的性质来看，因为乙酰水杨酸溶于乙醇，故选用DTB型蒸发结晶器，适用搅拌结晶，且得到的固体颗粒较小，符合生产需求。1.7.2结晶器体积乙酰水杨酸结晶产品的质量流量为717.019kg/h，乙酰水杨酸的结晶参数具体见表6-11：表6-11乙酰水杨酸结晶参数参数单位数值线性生长速率m/s晶体粒径mm晶体悬浮密度kg/m3根据晶体在结晶器中的停留时间计算公式：τ=式中：Lm为晶体粒径；G则停留时间为τ：τ=晶浆体积排出流率为:Q=所以有结晶器的有效体积：V=Qτ=1.18×1.23=1.451.7.3结晶器主要尺寸的计算（1）结晶器直径在结晶器的设计时通常要考虑避免雾沫夹带，以蒸汽的最大上升速度来估算结晶器的最小尺寸，取蒸汽上升速度为2.0m/s。其蒸发量为90.6kg/h最小直径为：D_0min=（4Vv/πUv）0.5=（(4×90.6)/(3.14×2.0×3600×0.021)）^(1/2)=0.87m圆整后D_0min取0.9m。（2）器内液层高度结晶器内的液层高度H。H=V/(〖D_0^2〗_minπ/4)=(1.45×4)/(0.9×0.9×3.14)=2.28m圆整后H取2.3m（3）导流筒形状和尺寸导流管选用上下尺寸一致的，根据DTB型结晶器导流管直径与结晶器直径的关系得导流管的直径D_1：D_1圆整后取导流筒的直径D导流筒壁面到搅拌桨之间的距离为：D搅拌桨叶直径为：D（4）进料管道尺寸根据模拟数据结晶器的进料体积流量为1.85md=圆整后取进料管的规格为Φ45×2.5mm（5）出料管道尺寸根据晶浆排出流率算产品出口管尺寸，取晶浆在管内的流速为0.4m/s，其出口管径为：D圆整后取出料管的规格为Φ38×3mm1.7.4结晶器的工艺参数根据结晶器工艺计算得到结晶器的工艺参数汇总，具体如表6-12所示：表6-12结晶器工艺参数项目符号单位计算数据停留时间τh结晶器有效体积Vm3结晶器直径D0mm器内液层高度hmm导流管直径D1mm出料管规格Dmm进料管规格dmm搅拌桨直径D3mm1.8干燥器选型由AspenPlus模拟数据得干燥器的工艺参数，干燥器采用高温氮气进行给质量分数为95%的乙酰水杨酸干燥得到质量分数为99.96%的乙酰水杨酸产品。进料的质量流量为752.45kg/h，体积流量为0.557m1.8.1干燥器几何尺寸计算（1）干燥器直径计算氮气的进料量为600kg/h，体积流量为350.1m3/h，由于干燥的晶体颗粒体积较小，质量较轻所以氮气