【《甲基丙烯酸甲酯MMA的生产设备设计或选型分析案例》7800字】

甲基丙烯酸甲酯MMA的生产设备设计或选型分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u2492甲基丙烯酸甲酯MMA的生产设备设计或选型分析案例 [22]。根据模拟软件确定污垢热阻经验系数，壳程和管程介质污垢热阻分别为1.3.4换热面积的确定通过AspenEDR的计算结果换热器的换热面积为41.4m2，模拟结果如图6-2所示。图6-2模拟所得换热器面积1.3.5数据导入在AspenEDR对换热器进行模拟计算之前，需将换热器E101分析结果导入到软件，相关界面见图6-3。图6-3EDR工艺数据输入界面1.3.6设计结果对于换热管零件，其设计参数见图6-4。该换热器经过EDR计算可得管外径为19mm，管间距。图6-4EDR设计结构参数对于热力/水利学性能，其设计参数见图6-5。壳侧、管侧的压力降均在合理范围内；壳侧和管侧最高流速分别为11.21m/s和0.81m/s，总传热系数。图6-5设计结果热力学/水力学性能换热器参数设计结束之后，需要对其管子进行排布方案的确定，本文所设计的排布方案见图6-6，壳体内径，共有131根换热管，长度为6000mm，管程数N=2，壳程数N=1。图6-6 换热器管子排布图换热器E101换热器尺寸图见图6-7。图6-7换热器尺寸图1.3.7选型结果根据上述AspenEDR的设计结果，最终确定该换热器E101的型号为BEM-400-0.0454.5-50--12I。1.3.8换热器强度校核基于对下述两个部位完成强度校核任务，一是筒体，二是前端管箱，结果分别见表6-13，6-14。表6-13换热器E101筒体校核结果壳程圆筒计算计算单位广西科技大学生物与化学工程学院计算所依据的标准GB150.3-2011计算条件筒体简图计算压力pc0.65MPa设计温度t400.00C内径Di351.00mm材料Q345R(板材)试验温度许用应力189.00MPa设计温度许用应力t125.00MPa试验温度下屈服点s345.00MPa钢板负偏差C10.30mm腐蚀裕量C21.00mm焊接接头系数0.90厚度及重量计算计算厚度==1.03mm有效厚度e=n-C1-C2=12.70mm名义厚度n=14.00mm重量761.46Kg压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值pT=1.25p=0.6875(或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平TT0.90s=310.50MPa试验压力下圆筒的应力T==11.09MPa校核条件TT校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力[pw]==7.75020MPa设计温度下计算应力t==9.45MPat112.50MPa校核条件t≥t结论筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度1.00mm,合格表6-14前端管箱校核结果前端管箱筒体计算计算单位广西科技大学生物与化学工程学院计算所依据的标准GB150.3-2011计算条件筒体简图计算压力pc0.55MPa设计温度t400.00C内径Di338.00mm材料Q345R(板材)试验温度许用应力189.00MPa设计温度许用应力t125.00MPa试验温度下屈服点s345.00MPa钢板负偏差C10.30mm腐蚀裕量C21.00mm焊接接头系数0.90厚度及重量计算计算厚度==0.83mm有效厚度e=n-C1-C2=11.70mm名义厚度n=13.00mm重量675.16Kg压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值pT=1.25p=0.6875(或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平TT0.90s=310.50MPa试验压力下圆筒的应力T==11.42MPa校核条件TT校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力[pw]==7.52788MPa设计温度下计算应力t==8.22MPat112.50MPa校核条件t≥t结论筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度1.00mm,合格1.4泵的选型1.4.1选型过程此次选型以MMA合成工段的丙酮进料泵P101为例，介绍泵的选型过程。泵属于标准设备，因此泵只需用选泵软件即可。的参数可基于软件的模拟分析结果得到，具体是：进料温度，扬程为55.83m，体积流量为4.093L/s。使用软件进行选型的流程是：将QUOTE及QUOTE输入软件，设置选泵精度，设置选择区间为化工泵中的不锈钢泵，数据输入界面见图6-2。图6-2智能选泵数据输入界面由该软读出的工作性能曲线见图6-3,，安装信息见图6-4，,安装尺寸见图6-5。图6-3原料进料泵P101工作性能曲线图6-4原料进料泵P101安装信息图6-5原料进料泵P101安装信息1.4.2泵的选型结果选型结果见表6-15。表6-15泵P101的选型结果泵和具有相同的选型流程，不对其进行赘述。1.5混合器M101的选型本课题里采用混合器M101的反应方法，混合器不仅有使多股物料混合均匀的作用，还能短暂的储存混合的物料。混合器属于标准设备，通过计算其容积就可根据相关规定进行选型。根据Aspen软件仿真分析得出，混合器反应后对外输出的流量值是：Q=0.484m3/min，反应保留时长是：t=10min，按照前文给出的公式代入数值计算可知混合罐容积应是：V=Qt=4.84m3，反应压力值设定：P=0.101MPa，容器装填系数：φ=0.8。由上述分析可知体积应当为：V＇=4.84÷0.8=1.05m3。结合体积和反应情况，应当选用容积超过1.03的容器，本文选用100m3钢制圆筒形顶储罐，其国标型号是：HG21502.1—92—202。1.6储罐的选型本课题的反应容器选用丙酮原料储罐，浓硫酸储罐，甲醇储罐和MMA储罐等多种类型。接下来以主要反应容器MMA储罐的选型为依据，给出选型的计算过程。根据Aspen软件模拟可以得出，其反应器的生产量是：Q=13.170QUOTEm3/hQUOTE，反应全过程消耗时间需要20天，该时间对应的反应器体积尺寸至少是：V=13.170×24×20=6321.6m3QUOTE，V'=6321.6÷0.85=7437.2m3，因此选用钢制圆筒形固定顶储罐，标准序号为HG21502.1—92—235。其公称容积为10000m³，储罐内径为31000㎜。反应的参数设置为：温度是25℃，反应初始压力值是0.1MPa，储罐的材料是20R。反应容器中其他类型的储罐容积计算方法与上述方法相同。1.7设备一览表表6-16反应器类设计结果一览表表6-17塔设备类设计结果一览表表6-18换热器设备类设计结果一览表表6-19泵设备类选型一览表表6-16混合器选型结果一览表QUOTE表6-20储罐选型结果一览表设备位号名称类型直径/mm容积/m³介质设计温度/℃设计压力/MPa材料保温层防腐V101丙酮储罐球形212005000丙酮250.10Q245R岩棉外涂防腐层V102氢氰酸储罐球形157002000氢氰酸250.10钛合金岩棉