【《异戊二烯的生产设备的设计与选型分析案例》3000字】

异戊二烯的生产设备的设计与选型分析案例目录TOC\o"1-2"\h\u3833异戊二烯的生产设备的设计与选型分析案例 1259341.1非标准设备的设计 114791.2标准设备泵的选型 7120021.3标准设备换热器的选型 91.1非标准设备的设计1.1.1设计依据由AspenplusV8.4模拟可得塔设备相关参数见表1.1.1-1.1.4：表1.1.1解析塔T0501进出口相关参数进料口塔顶出口塔釜出口温度(℃)78178.25197.7压力(bar)151515气相分率010液相分率101摩尔流量qn(kmol/hr)4625.4107291.61474333.796质量流量qm(kg/hr)92582.8195170.81987412体积流量qv(m3/hr)85.55903691.164992.26198表1.1.2精馏塔T0302进出口相关参数进料出口1出口2塔釜温度(℃)303737198.9压力(bar)15151515气相分率0.0013100液相分率0.9987011摩尔流量qn(kmol/hr)291.614723.965992.4187175.2301质量流量qm(kg/hr)5170.819437.6891576.3113156.819体积流量qv(m3/hr)7.02336436.574222.6949093.645482表1.1.3塔设备相关参数设备名称理论塔板数进料塔板脱水塔T060130第26块板DMF萃取塔T060260第51块板DMF解析塔T060340第18块板DMF萃取塔T060480第75块板DMF解析塔T060530第12块板异戊二烯精馏塔T060640第16块板表1.1.4板间距与塔径关系[11]塔径D(m)0.3~0.50.5~1.01.0~1.61.6~2.62.6~1.2板间距HT(mm)200~300250~600350~800450~800600~8001.1.2AspenplusV8.4软件对塔径进行校核以DMF解析塔T0603为例，本次设计用AspenplusV8.4软件对解析塔T0303的塔径进行估算和校核，其中，板间距和塔径等相关数据均由模拟结果的参数值是否符合设计要求进行修改确定，操作过程如下：导入解析塔估算数据进入Blocks∣T0603∣SizingandRating界面，点击NEW按钮确认后进行新建操作界面，然后进入TraySizing∣specifications界面，输入相应基础数据，因为第一块塔板是冷凝器，所以Startingstage选项中输入2，第60块塔板是再沸器，所以Endingstage输入60，Trayspacing即板间距输入0.8m，详见图1.1.1。1.1.1解析塔的初步估算输入运行得解析塔初步估算结果点击下一步运行计算后，进入Blocks∣T0603∣SizingandRating∣TraySizing∣Results页面，如图1.1.2示，塔径为2.2793m，圆整后得塔径数据D为2.4m，则符合塔径和塔板间距关系（见表1.1.2）。图1.1.2解析塔的初步估算结果解析塔T0603初步校核数据输入进入Blocks∣T0603∣SizingandRating∣TrayRating界面，点击New按钮确认，进入Specifications界面输入圆整后的塔径2.4m和板间距0.8m，取堰高为0.05m，详见图1.1.3。图1.1.3DMF解析塔T0603的初步校核数据输入运行得解析塔校核结果点击进行下一步运行计算后，进入Blocks∣T0603∣SizingandRating∣TrayRating∣Results界面，再点击查看Results和Profiles界面，见图1.1.4-1.1.5-1.1.6。图1.1.4DMF解析塔T0603校核结果（1）图1.1.5DMF解析塔T0603校核结果（2）图1.1.60DMF解析塔T0603校核结果（3）结论：从图1.1.4-1.1.5-1.1.6的校核结果可看出，T0603塔板的液泛因子，其值小于0.8；Backup/Trayspace即清液层高度/板间距，其数值均在0.2~0.5之间；Downcomerres.time即降液管停留时间，其数值均大于5s，所以解析塔结构设置符合设计要求则可得解析塔T0603参数见下表1.1.1：表1.1.1解析塔参数板间距塔径堰高降液管宽度塔板型式堰长0.8m1.8m0.05m0.3566m单溢流型1.656161.1.3塔结构设计以解析塔T0603为例，因为塔板结构为筛板的板式塔，塔板的造价比较低，而且塔板的结构比较简单和塔板的效率较高[14]，所以在本设计中，解析塔T0603选用筛板塔，接着对其进行塔结构设计，包括塔顶空间高度HD、塔底空间高度HB、塔高H、筛板的筛孔和开孔率等相关内容设计，具体设计内容如下：（1）塔顶空间高HD：塔顶空间高度的作用是安装液体分布器使塔顶气体中的液体能够自由滴落，和开人孔的需要，也使气体中的液体自由沉降，减少塔顶出口气中的液滴夹带，空间高度一般取1.0～1.5m[9]，在本设计项目中HD=1.3m。（2）塔底空间高度HB塔底空间可以用来作为中间储槽，塔釜釜液需要可以在塔底有8~15min的储量，以保证塔底物料不至排空。故取15min的储量，则（3）塔板间距HT本设计项目中取塔板间距HT=0.8m（4）进料板空间高度HF其取值一般大于塔板间距HT，故本设计项目中取进料板空间高度HF=1.6m（5）实际塔板数n由全塔效率经验公式：ET=(αμL)-0.245公式中：α为塔顶和塔釜平均温度下的相对挥发度μL为塔顶釜平均温度的液相粘度，单位：mpa.s[10]由实际经验可知解析塔的全塔效率值约为40%~50%[12]，取ET=48%，则实际塔板数为：详情可列表1.1.2表1.1.2解析塔T0303的实际塔板数实际进料塔板数实际总塔板数第18块板40（6）人孔高度Hp人孔的主要作用是方便安装塔板和检查并维修塔设备，一般每隔6~8层塔板就会设置一个人孔[11]。本项目设计中选择每8层设置一人孔，且取孔处的板间距HP=800mm，人孔直径DP=1.5m，并在塔顶空间以及塔底空间各设置一个人孔，那么解析塔T0603总共需要人孔数为7个，塔板间人孔np=5（7）塔高HH=(n-nF-nP-1)×HT+nF-HF+nP-HP+HD+HB=（39-1-5-1）×0.8+1×1.6+5×0.8+1.3+3.4=35.9m1.1.4塔设备设计结果一览表表1.1.3精馏塔T0602设计结果一览表项目符号单位参数值板间距HTmm350塔径Dmm1000降液管宽度Wdm0.09254最大液泛因子0.652最小停留时间θs5.5实际塔板数块27进料板数第8块塔板间人孔数np个4液流型式单溢流型塔板类型分块式塔顶空间高度HDmm1200塔底空间高度HBmm1161人孔直径DPmm450人孔处板间距HPmm800塔总高度Hm13.261筛孔孔径d0mm4孔心距tmm12开孔率φ10%开孔面积Aam20.5873筛孔数n个4723表1.1.4塔设备设计结果一览表位号名称类型塔径/m塔高/m设计温度/℃T0601脱水塔筛板塔2.526.1155T0602DMF萃取塔筛板塔1.957.255T0603DMF解析塔筛板塔2.637.160T0604DMF萃取塔筛板塔2.172.460T0605DMF解析塔筛板塔2.427.4501.2标准设备泵的选型1.2.1泵的选型过程以泵P0602为例，对泵进行选型，具体选型计算过程如下：①已知数据：由AspenplusV8.4软件模拟结果可知：泵P0602的出口质量流量qm=22606.31kg/h；体积流量qv=573.8817m3/h；粘度0.1403mpa·s；压降△P=1.5Kpa。②密度ρρ=③管径d取u=2.15m/s，则d=查常用钢管规格型号一览表可知：该泵可选取规格型号为管外径为322mm，壁厚6mm的无缝钢管[13]。由此可得，管径d=0.310m，则校正流速u为：u=④雷诺准数ReRe=则物体在管内流动呈湍流。⑤相对粗糙度ε取无缝钢管的绝对粗糙度ε=0.3，则ε⑥摩擦系数λ根据相对粗糙度图1.1⑦阻力损失h根据管路的布置可知，直管长度约35m，且有两个90°的标准弯头（le1=7），一个全开闸阀（le2=3）[13]；则可求得：h⑧扬程H取位差△Z=24m，则可求得：H=△Z+⑨进行泵P0602的选型已求得扬程H=27.9m和流量qv=573.8817m3/h，且输送物料中不含固体，所以选择IH系列的离心泵，具有效率高，性能好，维修方便等优点，是国家推广的节能型产品。可根据扬程和流量，由智能选泵软件为P0602泵选择的型号为：IH100-80-160，具体参数见表1.2.1表1.2.1IH100-80-160型离心泵具体参数一览表工艺参数指标效率72.1%轴功率（kw）9.7汽蚀（m）1.2叶轮外径（mm）149.2叶轮切割率93.2%转速（r/min）29001.2.2泵的选型结果一览表表1.2.2泵的选型结果一览表位号用途型号流量（L/S）扬程(M)功率(M)台数P0601脱水塔回流泵ISL40-32-1001.832.61.12P0602DMF一级萃取塔回流泵IH100-80-16025.6327.99.72P0603DMF一次解析塔回流泵IH125-100-400A20.56228.82P0604DMF二级萃取塔回流泵IH125-100-31528.583012.52P0605DMF二次解析塔回流泵IH100-80-160A21.38258.52P0606精馏塔回流泵IH125-100-30026.582712.521.3标准设备换热器的选型1.3.1换热器的选型过程以换热器E0603为例，对换热器进行选型，具体选型过程如下：热物料进入换热器E0603的温度T1=216.7℃，出换热器时温度T2=40℃；冷却水进入换热器E0603的温度t1=20℃，换热器出口温度t2=25℃。①平均传热温差∆tm∆②校正∆tmε式中，R=P=则可求得：ε∆t所以，该换热器适合选择单壳程校正平均传热温差得：∆传热面积A已知Q=11187.37290kw，取总传热系数K=500W/(m2·K)，则可求得：A=对于工艺物流间的换热，传热面积A与选定的换热面积A选相比，应留对于工艺物流间的换热，传热面积A与选定的换热面积A选相比，应留有40%~50%的裕量，取裕量为40%，则A进行换热器E0603的选型已求得换热面积56.10m2，且为了具有更好的换热效果，通常使用规格型号为即管外径19mm，壁厚2mm的换热管，所以可选择换热器的型号为：BEM-500-0.3/0.3-32-2/19-1/1-