第一章過程設備概 .-1-I .-18-- .-38.AspenS&TubeExchanger主要特征.-51冷卻器E156的工藝設計53冷卻器E156的軟件選型63冷卻器E156的過程強度校核81-- .-83-- .-96--進料泵P101物流數據導出111V泵P0101的設 .-112--- .-123------第一章過程設備概述過程設備的基本造過程，經濟的安裝、使用與，設備的長期安全運行本身就過程設備設計的湘潭大學·鐐銬舞者

-1生產的設備，并可以從廠家的產品或手冊中查到其規格及型過程設備設計與選型的湘潭大學·鐐銬舞者-2以直接向生產廠家訂貨或的現成設備。已逐步系列化、定型化。這些設備包括換熱器系列、容器系列、搪玻璃設備系列以及圓泡罩、F1型浮閥和浮閥塔塔盤系列等，它們已經有了。關部門進行設計。湘潭大學·鐐銬舞者

-3第二章塔設備設計依21名名 編《F1型浮閥 《鋼制壓力容器 GB150-《鋼制塔式容器 JB4710-《碳素鋼、低合金鋼人孔與手孔類型與技術條件》HG/T21514-《鋼制壓力容器用封頭 JB/T4746-《中國動參數區劃圖 GB18306-《建筑結構荷載規范 GB50009-塔設備初步操作壓力1操作壓力134-4

湘潭大學·鐐銬舞者湘潭大學·鐐銬舞者

-5較塔效 塔徑在1.4m以下效率較高，塔徑 材 金屬及非金屬耐腐蝕材料均 一般用金屬材料制造 直徑小于0.8m，一般比板式塔便宜

重 較T0602板式塔塔板種-6

湘潭大學·鐐銬舞者各種塔板性能比較及應用范23塔盤型塔盤型 結 優 缺 主要應用范 復 彈性好無泄

塔 塔T塔T穿流型

24511393湘潭大學·鐐銬舞者-7精餾段工藝尺寸量相差不大，因此選取全塔塔板上氣液相負荷最大的第15塊塔后再與AspenPlus計算的結果比較來檢查計算的正確性。對于脫表2液體體積流量氣體體積流量液相密度氣相密度液體粘度5.22×10-表面張力HTHThL0.38m-8

湘潭大學·鐐銬舞者

0.24 0

C200.02 1.536ms uop0.7uf1.0752mu塔徑：D u圓整后取塔徑D=1.4m。則實際的空塔氣速為1.144m21湘潭大學·鐐銬舞者

-9流型選26液流型液流型 特單溢 降液管結構簡單，加工制造方便，在塔板直徑小于U

27液體流量U型 單溢 雙溢 多溢\\\\\-10

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0.0174m3s62.64m3h70m3h溢流取堰長lw=0.7??=0.98??Francis

Lhow lw

hwhLhow對于1.4m70mm，則板上清液層高度hLhwhow0.07019m降液由lwD0.7WdD0.15,AfAT Af0.09AT0.094降液管管寬：Wd0.15D湘潭大學·鐐銬舞者-11液體通過降液管的流速

L0.126ms塔板布rr22A

r2arcsinxsr 其中：rDW D cx 塔板靠近塔壁部分需要留出一圈邊緣區域Wc，供支持塔板50mm，安定區寬度Ws是指堰與它最近Ws相對來說比較大一點，對于本塔取為70mm。r0.65mxs0.42,Aa閥孔動能因子F9~12，取F10，則孔速uF07.864ms 閥孔數N

187.44188d 0注：閥孔選用F1型重閥，閥孔直徑為d039mm的底邊孔中心距固定為75mm，則排間距tAa0.072m。 d00

N 0.146D-12

湘潭大學·鐐銬舞者22阻力計

73.1181258.073m V由于u07.8648.065 u2故干板壓力降： V2g液層阻力降：hL0.4hwhow當的液柱高度為hp0.02860.028190.05679m。PhpLg529.37Pa湘潭大學·鐐銬舞者

-13淹塔校Lhd0.153lhw0h0為降液管底隙高度，指降液管底部到板面的垂直距離h0hw0.006HdhphLhd為了防止淹塔現象的發生，應控制降液管中清液層高度HdHThw，取0.5，則HThw0.19m結果表明HdHThw霧沫夾帶校uGVs1.743mhf2.5hL液體表面張力：0.0326mu3 HThf

降液管中的停留時間液體在降液管中的停留時間AfHT3.6s L-14

湘潭大學·鐐銬舞者漏液校0取動能因子F50

sm1/2 氣速

F03.932mV實際氣速u07.864

s，塔的操作穩定性K

2塔板負荷性能以eV0.1Kg(液體)/(氣體)5.7106 3 eV

HThf

2

Vs,

2.5hw

0.6670.667 w 得VsLs關系為：V2.02降液管液泛時，取極限值，即HdHThwHdhLhphd(hwhow)(hc(hwhow)hc0.5(hwhow)1.5hw1.5howhc

0.07,

LL

u V0,ud

L l 2 lhw w000湘潭大學·鐐銬舞 -154V，故上式可寫為0.93L2/30.00919V2308L20其中u0d03s作為液體在降液管中停留時間下限，即AfHT3LLAfHT0.0208m3最小液量時，平直堰上的最小液層厚度為6mm（即將發生L由0.0060.667 lw

得液相負荷下限為L0.000836m3s0 s 作為規定氣體最小負荷m對F1型重閥，取F0 s 作為規定氣體最小負荷mV限VNd2u0.882m3s 0-16

湘潭大學·鐐銬舞者54210 23設計結果匯28液體表面張力液體粘度湘潭大學·鐐銬舞者

-17堰 平堰長 堰高 板上清液層高度 降液管底與板距離 閥孔直徑 孔中心距 開孔區邊緣與塔壁距離 開孔區邊緣與堰距離 浮閥數 開孔率 開孔面積 穩定系數 0.05679m液柱降液管內清液層高度 0.0118m液霧沫夾帶 0.0664Kg(液體)/Kg(氣體塔整體結構全塔效揮發度為1.684，則脫輕組分塔全塔效率： E0.490245 則實際板數NNT117.04，圓整取N=18，進料位置為第-18

湘潭大學·鐐銬舞者414塊塔板。有效傳質高度：Z(181)0.58.5m塔頂部空間高H12HT0.9m塔底部空間高塔底部空間高度：H2tLs3.39m裙座高H2.01.5D 總塔脫輕組分塔T0602HZH1H2H3塔盤湘潭大學·鐐銬舞 -19塔盤的支撐和連圈寬度取50mm，厚度取10mm。分塊塔板之間的常用堅固件是降液管和受液液板和緊固件裝配而成。降液板傾斜角取為10度，降液板下部設置支撐筋。降液板采用不銹鋼制作，厚度3mm。選用凹型可厚度取3mm。-20

湘潭大學·鐐銬舞者塔體選常壓容器，且GB713-2008中規定的Q245R的適用溫度為-20~473℃，故可選用Q245R鋼。塔體壁t 6.95mm2tP1mm2mm，并圓整，實際可取塔體壁厚為10mm。封采用標準橢圓形封頭，材料同樣為Q245RS c2tc1 D2 其中，K i，對于標準橢圓形封 i2，封頭6 2hi 狀系數K=1，可得到厚度S=6.93mm。考慮負偏差和腐蝕裕量，可取厚度與壁厚相同，為10mm。湘潭大學·鐐銬舞者

-21裙塔體設計溫度為常溫，裙座可采用較便宜的Q245R鋼，筒3.05m1000mm處開設人孔，人孔直徑400mm。采用外螺栓座，材料為Q235-A，地腳螺栓規格為M72×614人吊按照HG/T21639-2005標準，采用HG/T21639-33型吊柱，起吊重量為1000kg，吊柱重量475kg。-22

湘潭大學·鐐銬舞者29厚度\Q245RQ245RQ245RQ235-16\400mm，6HG/T21639-\本塔用CUP-Tower進行設計，設計結果與手算結果基本一致。CUP-Tower源文件及具體計算結果見源文件。塔設備過程強度將相關的設計數據輸入到SW6-2011中，進行脫輕組分塔湘潭大學·鐐銬舞者

-23塔設 校計算單位壓力容器計算軟計算條件塔板容器分段數（不包括裙座1壓力試驗類型封上封頭下封頭材料名義厚度腐蝕裕量22焊接封頭圓設計壓力設計長度名義厚度內徑/外徑材料名稱(即鋼123456789圓腐蝕裕量縱向焊接頭系環向焊接頭系外壓試驗壓力(立試驗12023456789-24

湘潭大學·鐐銬舞者內件及偏心載荷介質密度塔釜液面離焊接接頭的高度塔板分段數12345塔板型式浮塔板層數每層塔板上積液厚度最高一層塔板高度最低一層塔板高度填料分段數12345填料頂部高度填料底部高度填料密度集中載荷數12345集中載荷集中載荷高度集中載荷中心至容器中心線距塔器附件及基礎塔器附件質量計算系數基本風壓基礎高度0塔器保溫層厚度保溫層密度裙座防火層厚度0防火層密度0管線保溫層厚度0最大管線外徑籠式扶梯與最大管線的相對位場地土類型場地土粗糙度類別B地震設防烈度7度設計地震分組阻尼比塔器上平臺總個數3平臺寬度塔器上最高平臺高度塔器上最低平臺高度湘潭大學·鐐銬舞者

-25裙座結構形式裙座底部截面內徑裙座與殼體連接形式對裙座高度裙座材料名稱裙座設計溫度℃裙座腐蝕裕量2裙座名義厚度裙座材料許用應力裙座與筒體連接段的材裙座與筒體連接段長度裙座上同一高度處較大孔個1裙座較大孔中心高度裙座上較大孔引出管內裙座上較大孔引出管厚度5裙座上較大孔引出管長地腳螺栓及地腳螺栓座地腳螺栓材料名稱地腳螺栓材料許用應力地腳螺栓個數地腳螺栓公稱直徑全部筋板塊數8相鄰筋板最大外側間距筋板內側間距筋板厚度筋板寬度蓋板類型整蓋板上地腳螺栓孔直徑蓋板厚度蓋板寬度0墊有墊板上地腳螺栓孔直徑墊板厚度墊板寬度基礎環板外徑基礎環板內徑基礎環板名義厚度-26

湘潭大學·鐐銬舞者計算結果容器殼體強度計元件名稱壓力設計名義厚度直立容器校核取用厚度許用內壓(許用外壓(下封頭第1圓第1段變徑段第2圓第2段變徑段第3圓第3段變徑段第4圓第4段變徑段第5段圓第5段變徑段第6段圓第6段變徑段第7段圓第7段變徑段第8段圓第8段變徑段第9段圓第9段變徑段第10上封頭名義厚度取用厚度湘潭大學·鐐銬舞者

-27裙座與筒連接1－1(筒體1－1(下頭操作質 m0m01m02m03m04m05ma最小質量m0m010.2m02m03m04ma壓力試驗時質量風彎矩MIIPl/2 (l /2) (l /2) nMca(I)MII(2/T)2Ym(hh)(h knMca(II)MII(2/T)2Ym(hh)(h T kk順風向彎矩MII順風向彎矩MII max(MII,(MII)2(MII)2 n彎矩MIIF(hh注:計及高振型時,此項按B.24 k偏心彎矩Meme-28

湘潭大學·鐐銬舞者0000最大彎矩 max(MIIM,MII0.25MIIM 需橫風向計算時 max(MIIM,MII0.25MIIM nFmhF00/mh(i1,2,..,n ii k垂直地震 k0000應力計算11PcDi/ (mIIgFII)/D i 4MII/ i (mIIgFII)/D i31PTDi/ mIIg/D i 4(0.3MIIM)/ iB湘潭大學·鐐銬舞者

-29215塔設備校核-組合A112323許用值許用值A312許用值A42許用值(pT9.81Hw)(Diei)/許用值校核結果合合合合注1ij中i和j的意義如下i=1操作工況 j=1設計壓力或試驗壓力下引起的軸向應力（拉）i=2檢修工況 j=2重力及垂直力引起的軸向應力（壓）i=3試驗工況 j=3彎矩引起的軸向應力（拉或壓）[]t設計溫度下材料許用應力B設計溫度下軸向穩定的應力許用值A1:軸向最大組合拉應 A2:軸向最大組合壓應A3:試驗時軸向最大組合拉應 A4:試驗時軸向最大組合壓應:試驗壓力引起的周向應力-30

湘潭大學·鐐銬舞者計算結果地腳螺栓及地腳螺栓座基礎環板抗彎斷面模 (D4D4Zb (D2D2基礎環板面積Ab 4基礎環板計算力矩max(MxCxbmaxb,MC l y基礎環板需要厚度基礎環板厚度厚度校核結果混凝土地基上最大壓應 M00/Z(mgF00)/b max0 0.3M0M)/Zmg/ 地腳螺栓受風載時最大拉應力 Mm -地腳螺栓受載荷時最大拉應M000.25M00MmgF 地腳螺栓需要的螺紋小徑d 4BAb 地腳螺栓實際的螺紋小地腳螺栓校核結果筋板壓應力 nl1G筋板許用應力筋板校核結果3Fl蓋板最大應力 3 4(l'd)2(l'd) 蓋板許用應力蓋板校核結果裙座與殼體的焊接接頭校核焊接接頭截面上的塔器操作質量焊接接頭截面上的最大彎矩湘潭大學·鐐銬舞者

-31216塔設備校核-對接接頭校核對接接頭橫截面Dit對接接頭抗彎斷面模數D2/it對接焊接接頭在操作工況下最大拉應力4MJ mJJgFJDmax0D2it it對接焊接接頭拉應力對接接頭拉應力校核結搭接接頭校核搭接接頭橫截面Aw搭接接頭抗剪斷面模數Z0.55D2 ot搭接焊接接頭在操作工況下最大剪應力MJ mJJgFJmax 搭接焊接接頭在操作工況下的剪應力搭接焊接接頭在試驗工況下最大剪應力0.3MJJ mJJ e 搭接焊接接頭在試驗工況下的剪應力搭接接頭拉應力校核結主要尺寸設計及總體參數計算結果裙座設計名義厚度容器總容積直立容器總高殼體和裙座質量附件質量內件質量保溫層質量平臺及扶梯質量操作時物料質量液壓試驗時液體質量吊裝時空塔質量-32

湘潭大學·鐐銬舞者直立容器的操作質量m0m01m02m03m04m05ma直立容器的最小質量mminm010.2m02m03m04ma直立容器的最大質量mmaxm01m02m03m04mamw空塔重心至基礎環板底截面距離直立容器自振周期s第二振型自振周期s第三振型自振周期s臨界風速(第一臨界風速(第二雷諾系設計風風載對直立容器總的橫推力N地震載荷對直立容器總的橫推力N操作工況下容器頂部最大撓度容器許用外壓湘潭大學·鐐銬舞 -33217塔設備校核-上封頭校核計算單壓力容器計算軟計算所依據的標GB150.3-計算橢圓材Q245R(板材)壓力試驗時壓力試試驗壓力PT=1.25Pc[]0.2278(或由用壓力試驗允許通過的應T0.90s=試驗壓力下封頭的應力T=pT.(KDi0.5e)=校核T校核合厚度及重量計算形狀K=1 D2=2i62hi計算h=2[]t0.5Pc=有效eh=nh-C1-C2=最小min=名義nh=結重壓力計最大允許工作壓[P]=2[]=wKD05-34

湘潭大學·鐐銬舞者論論格218塔設備校核-下封頭校核計算壓力容器計算軟計算所依據的標GB150.3-計算條橢圓材Q245R(板材)壓力試驗時壓力試試驗壓力PT=1.25Pc[]0.2278(或由用壓力試驗允許通過的應力T0.90s=試驗壓力下封頭的應力T=pT.(KDi0.5e)=校核T校核合厚度及重量計算形狀K =計算 =c=h2[]t0有效eh=nh-C1-C2=最小min=名義nh=結重壓力計最大允許工作壓[P]=2[]te= KDi05結合湘潭大學·鐐銬舞者

-35第三章換熱器換熱器概換熱器是在具有不同溫度的兩種或兩種以上流體之間傳遞0%%4。湘潭大學·鐐銬舞者-36換熱器設計選型31名名 《鋼制壓力容器 GB150-《管殼式換熱器用高效換熱管 PC101-《鋼蘭管件 GB/T17185-《化工配管用無縫及焊接尺寸選用系列 HG/T20553-《石油化工企業尺寸系列 HG/T3405-《石油化工換熱器鋼制鞍式支座技術條件 SH/T3418-《鋼制管法蘭類型與參數 《熱交換器 《熱交換器型式與基本參數固定管板換熱器 《管殼式換熱器用奧氏體不銹鋼焊接技術要求 HG/T20537.2-32《典型化工單元操作設計 化學工業《換熱器工藝設計 中《化工原理 《化工工藝設計手冊第四版 化學工湘潭大學·鐐銬舞者

-37換熱器類型冷卻器(Chiller)：用制冷劑冷卻流體，制冷劑有氨(Ammonia)、乙烯、丙烯、冷卻水(Chilledwater)或鹽水-38

湘潭大學·鐐銬舞者加熱器(Heater)：增加熱焓，通常沒有相變化，蒸汽發生器( generator)（廢熱鍋爐(wasteheatboiler)湘潭大學·鐐銬舞者

-393.3.4.33 換熱器特

浮頭 管內外均能承受高壓，可用于高溫高壓場U型管 管內外均能承受高壓，管內及檢修\\\\\\

鼓 用于空氣預熱器 室 非緊湊 可用于高溫及腐蝕性氣體場-40

湘潭大學·鐐銬舞者34 公 公稱直徑程管 管 12 固定管 66單、緊湊，長管時造 9U形管 3φ19△U形端自由伸縮補償 溫差較大；管好；結構簡單，管束易66單、緊湊，長管時造 9U形管 3φ19△U形端自由伸縮補償 溫差較大；管好；結構簡單，管束易 6φ25□緊湊，管長分布不均 內可承受高浮頭式

2

- φ25

注：表中未碳鋼和低合金的尺寸，不銹鋼材質的管子為φ192及φ252，換熱管為光滑管和螺紋管；管心距：φ192為25mm，φ252.5為32mm湘潭大學·鐐銬舞者-41換熱器選型對、維修的要求湘潭大學·鐐銬舞者-42換熱管械的場合，則采用正方形排列。壓降越大，為了滿足允許的壓力降一般選用外徑為19mm的管湘潭大學·鐐銬舞者-43壓降增大，一般選用范圍為管外徑的1.25~1.5倍。殼程數和臺用單殼程換熱器。雙殼程的隔板在制造和檢修時都較，若把6~8倍。只有殼程流量很小，采用最小板間-44

湘潭大學·鐐銬舞者類型選體進口溫度差超過110度；AES5001.654625I：表示管束為I級，采用較高級冷拔湘潭大學·鐐銬舞者-451.6MPa54m2，碳素鋼較高級冷拔換熱管外徑25mm，管長6m，四管程，單殼程的浮頭式換熱器。在冷卻或冷凝工藝流體時，冷卻劑的溫度應高于工藝流5℃；當冷凝帶有惰性氣體5℃；在冷卻反應物時，為了控制反應，應維持反應流體和冷卻劑之間的溫差不小于10℃。湘潭大學·鐐銬舞者-46

35 允許的壓力降<9.8 9.89.8104~16.7 3.9103~3.3>16.7 <9.8湘潭大學·鐐銬舞 -4736 殼側流-48

溫差較大的流體（>37.78℃）便，采用外徑25mm或38mm的管子；對于有氣1.25~1.5高的管程數，以免壓力降過大，一般選在1～6。布，排布的管數較少，但方便；轉角45度排布，可45度正方形排湘潭大學·鐐銬舞者40%~50%的裕量；對于工藝物流與公用工程間的換熱，留有20%~35%的裕量。37公稱直徑公稱直徑 管長 折流板間距\\\

\\\\\\湘潭大學·鐐銬舞者

-49AspenEDRAspenExchangerDesignandRating（AspenEDR）是AspenTech公司推出的一款傳熱計算工程軟件套裝，包含在AspenONE產品中。AspenEDR包括原HIFSTASCACOL兩款設計軟件，還包括Aspen的B-JAC軟件，軟件采用B-JAC的窗口模式，計算內核主要移植HIFSB-JAC計AspenEDRAspenS&TubeAspen & 用于HTFS的設計報告、、用戶手冊和數AspenAirCooledAspenFired-50

湘潭大學·鐐銬舞者AspenPlateAspenPlateFinAspenEDR AspenS&TubeExchange用于管殼式換熱器的詳細模擬湘潭大學·鐐銬舞者

-51擁有所有的TEMA換熱器（發卡型、U型ASME機械標準，使得尺寸、成本費用和重量更精EN、JIS、ASMEAFNOR-52

湘潭大學·鐐銬舞者E156估算傳熱面積，初選換熱器AspenPlus具有非常完善的企業物性數據庫（需要連接本地SQL服務器AspenPlusUserInterfaceTemple模式查取換熱器E156中兩股物流的物性數據，并從AspenEnergyyzer中提取出熱容分率信息，匯總結果如下表所示。（物流38Hot）Cold CoolingVapor1051MoleMassHeat 338.095294（Aspen模擬熱負荷湘潭大學·鐐銬舞 -5339PhysicalHotColdCPMX（J·kg-1·K-KMX（W·m-1·K-\QW TT14312.31934.9026135.945 J/ W

63957.141kg/ tt 3804.1125 影響選擇流體空間的因素有很多，本節3.3.4列舉了一些。Hot→Cold←-54

湘潭大學·鐐銬舞者tttt1t2110.90ln R1t2 Pt2t1T1

計算溫差修正系數FT（NS為殼程數R1103 1PR1/ 1 .18 .1811P 1 1.18nP 1PR1/NSn

1

R2 nRR2 nR11F R

ln1

R

ln .18

2 ln

1R R1

ln0.04314118.1818.181 1R R1 118.1818.181P tmFTtm逆查取相關的資料和書籍，本設計情況下可取 W/m2K湘潭大學·鐐銬舞者

-55KK350

對于無相變換熱過程，一般面積余量范圍在10%~20%比較S1.1S1.117.19310 2 SndL0.11640.01920.1 KoSQt337861.11323.44w/m2K 18.60 -56

湘潭大學·鐐銬舞者核算壓PiP1P2FtNsFt：管程結垢校正系數，對于φ192mm的管子Ft=1.5； u 4426.9279m3/h=1.23m/ic 996.3653Rdiuic0.0151.23996.365319054.22104（湍流 換熱管選用碳，管壁絕對粗糙度0.316R0250.31619054.22025 P i0.0269 20.275Pa u2 2P i3 2 湘潭大學·鐐銬舞 -57Pi0.02032.2611.512PoPPFs NS：串聯的殼程數，單殼程NS=1；11PFfn

1o 22P

3.52ho B

D f：殼程流體的摩擦系數，當R500時，f5.0R0228 NB：折流擋板數，NBL（z為折流擋板間距znc1.1n=1.1164=14.09，取nc-58

湘潭大學·鐐銬舞者311\\\\\、\\\、\\\\\\\本設計取折流板間距h200mm，符合1DhD5NL120001 AzDnd=0.20.4-15 ouWh214312.31/28.92ms。對于殼程流速而言改值略大，oh 5.306 douoh0.0198.925.306=37159.54>500（湍流h

2.4210-湘潭大學·鐐銬舞 -59 f5.0R0228=5.037159.54-0228 0.50.4539151015.3068.922 20.2P293.50.4

Po7.904.7511核算總傳熱系cPCp,cc3804.11 c 因為R104，0.7P120，且L60 did0.023iR08P0 idiid0.023

19054.22086.089044833.63w/m2K-60 湘潭大學·鐐銬舞者R37159.54，符合R2103~1106范圍，Kern 0.36iR055P1/3

d de

換熱管采用正三角形排列，管心距取 3t2d2 30.02520.01922 4o 2 d o o

A do hD1t0.20.4210.025 AhuWh/214312.31/267434.56kg/h18.73m/Ah 5.306312400、500、600、、、、8殼程流體被冷卻，Rdeuoh0.017318.735.306h

PCp,h

934.9026

h h 0.036 71154.1560550.7161/31273.87w/m2K 湘潭大學·鐐銬舞者-612管內污垢熱阻：Rs0.00053mK/w（河水）2iooKo

o oR

si i 370.66w/m2K 0.0005319 15 o、：管/ Rdosiidi、do：換熱管的內/外直徑 手算設計結-62

湘潭大學·鐐銬舞者E156Aspen單元操作模AspenS&TubeExchanger中的數據可以用手動輸入，也可以通過數據交互功能從AspenPlusAspenHYSYS中導入。本設計采用從AspenPlus中導入數據的方法。在AspenPlus中對冷卻 E156先選擇簡捷計算模（ShortcutCalculationE156進行能量衡算和質量&TubeCalculation將數據傳遞給EDR的AspenS &TubeExchanger程序。31E156AspenPlus湘潭大學·鐐銬舞者

-63EDR初步設計AspenS&Tube的DesignCalculationMode可以對換熱313E156111管心距管長折流板數/4折流板圓缺率折流板間距1材料（殼體/換熱管流速\\壓降熱負荷有效傳熱溫差3-64

湘潭大學·鐐銬舞者流路分析法簡 ysis以獲得殼程流體在各個流道的流態分布。按照Tinker模型，殼程32湘潭大學·鐐銬舞者-65流流路（單程換熱器中不存在此流路B流路平在這些流路中，B流路是管束熱傳遞的有效流路，C、F流F>EB值越大越好，C、E、F值越小越好。314流路名流路名 湍流狀態下 錯流（B流路 旁流（C流路 折流板與殼體間泄漏流（E流路 管束與折流板間泄漏流（A流路 換熱器計算結-66

湘潭大學·鐐銬舞者不常見。對于立式虹吸式再沸器，要控制在3~10內。湘潭大學·鐐銬舞 -67不但需要校核管子處，殼側進口處和接管內的流速，流板，錯流流速/窗口流速的比值應在0.8~1.2之間，最好接近于1；對于窗口不布管（NTIW2~3之間。放大支承板間距（過大會降低殼側傳熱系數或超出-68

湘潭大學·鐐銬舞者流體為冷卻水，則流速控制在1m/s比較理想；若流速不滿足要B流速度（可使用密封設備或減小殼體和折流板之；F型或G湘潭大學·鐐銬舞 -69 湘潭大學·鐐銬舞者-70冷卻器E156設計方案調換熱器型式為BEM11，并聯臺數為1，換熱器殼徑387mm，管長1800mm，管數143，管外徑0.23767bar0.10271bar，均小側流體最高流速為36.5m/s，偏高，可以考慮通過兩臺換熱器并聯來減小殼側流速；管側流體最高流速為1.41m/s，在冷卻0/

K基本符合經驗值范湘潭大學·鐐銬舞者-7133315熱阻值/(m2熱阻分布00003倍多，為總傳在校核模式中應添加污垢熱阻的值（殼側取值0.00053m2K/W，管側取值0.000017m2K/W。316壓降大小百分率壓降大小百分率InletEntering\\Inside\\InletspaceX\\BundleX\\Baffle\\-72

湘潭大學·鐐銬舞者壓降大小 百分率壓降大小百分率OutletspaceX\\Exiting\\Outlet\\總壓降317流路分數殼側進 殼側中 殼側出Crossflow（B流路BaffleholetubeOD（A流路BaffleOD ID（E流路 IDbundleOTL（C流路Passlanes（F流路000由上表數據可知殼側中間錯流分率為0.61，窗口流流率為0.65，比例為0.94，在合理范圍內。振動及接管動能（v2湘潭大學·鐐銬舞 -73換熱器殼體內徑400mm，單殼程；管長2000mm，排管數146，管徑19mm，管壁厚2mm，4管程。封條，4根拉桿和定距管。沖板；管側進、出口接管內徑圓整為200mm。軟件選型結果匯經過AspenPlus單元操作模擬，EDR初步設計以及EDR詳-74

湘潭大學·鐐銬舞者318E156壓力51密度粘度/Pa 121管心距管長折流板數/7折流板圓缺率折流板間距4材料（殼體/換熱管流速壓降熱負荷有效傳熱溫差湘潭大學·鐐銬舞者

-7534熱力學校核-35熱力學校核-傳熱系數/-76

湘潭大學·鐐銬舞者36熱力學校核-37熱力學校核-湘潭大學·鐐銬舞者

-7738熱力學校核-39機械設備構造校核--78

湘潭大學·鐐銬舞者310機械設備構造校核-311機械設備構造校核-湘潭大學·鐐銬舞者

-79312機械設備構造校核-313機械設備構造校核--80

湘潭大學·鐐銬舞者314機械設備構造校核-E156在完成冷卻器E156的工藝設計和校核后，使用SW6-2011湘潭大學·鐐銬舞者-81-82

湘潭大學·鐐銬舞者第四章反應器概2～15mm左右,堆積成一定高度（或厚度）的床層。床湘潭大學·鐐銬舞者

-8314可將多個絕熱反應器串聯成多級絕熱式固定床反應器(見圖4-3),-84

湘潭大學·鐐銬舞者4424144344湘潭大學·鐐銬舞者

-85優點缺點；（湘潭大學·鐐銬舞者-8645湘潭大學·鐐銬舞者-87草酸二甲酯加氫反應器催化劑為Cu/SRA-15，反應相態為氣固兩相。在該反應系統中，模擬可得，該反應系統在絕熱條件下ΔTad為69℃，即整個反應系統表現為放熱。工程中絕熱溫升在200℃以下均可用絕熱式反-88

DMO2H2MGCH4OMG2H2EGCH湘潭大學·鐐銬舞者EGH2ETOHH2EGH2BD2H41項項 參催化劑直 空隙 密 42項項 參反應溫 反應壓 催化 Cu/SBA-反應轉化 反應選擇 年操作時 空 反應器壓 催化劑填充湘潭大學·鐐銬舞者

-89MRMMR—催化劑填充量，M35686KgRVcat23790m320.23m3反應器長度計

VVcat20.23m3 1 1AV09.5142m2

u

dR

12.12m3.93m湘潭大學·鐐銬舞者-90HR

28.9mR4.3.4.2

Pb bp m pb ab1bm

Romdp取u0=0.35m/s，ξb=0.3，ρ=1176Kg/m3，μ=10-5PaRom 0.35 1.7515010.3 1Pb 0.3材料選合金鋼0Cr18Ni9（S30408、GB/T14976。湘潭大學·鐐銬舞者-91筒體厚度的計t C1C2 3.25

0.91

筒體有效厚度：te701.968.1mm試驗校P1.25P1.253.25137 PTDite4.76400068.1e 2e0.9s0.90.85205根據T0.9s，可以判斷該容器符合強度要求。 2te[t]268.11170.85ie Die

4000-92

湘潭大學·鐐銬舞者根據[PwP3.25MPatP(Dite)3.25(400068.1)97.07MPa 268.1[t]1170.85根據t[t]，可知反應器所受應力符合設計要求反應器進口管反應器出口管u u湘潭大學·鐐銬舞 -931 D2K i6 2Hi CC68.58mm 2[t]en1.92011源文件及計算說明書。-94

湘潭大學·鐐銬舞者第五章氣液分離器選設計依《工藝系統工程設計技術規定氣液分離器設計》HG/TV0102L過Aspen中的數據可知氣液分離器混合介質進口體積流量為VL=8.593041m3/h，密度為793.5kg/m3,出口氣相體積流量為VG=57087.26m3/h，密度為1.6kg/m3，μg=8.94×10-6Pa·sLGHG/T20570.8-952部分：立湘潭大學·鐐銬舞者-95各個調節點間的最小距離100mm來加以限制的，應采用立式重立式重s4gd0 49.81350106793.51.60sVt

3C G

WVd6WVd6

HG/T20570.8-95中查圖得Cw=1.3,s4gd0 49.81350106793.51.60sV't

3C G

1.32 W Vd 1.32350106R G eG-96

湘潭大學·鐐銬舞者HG/T20570.8-95中的查圖得試算結束，Vt1.272ms，已經滿足要求。取ueVt，Vt1.272ms，故ue1.272ms 0Dmin0.0188Gmax 0 57087.261.350Dmin0.0188Gmax D=4.8mD3.34103VV050253.341038.657087051.6025 選取管規格為248010mm較小的出口氣速有利于分離。取管道內流速u=10m/s，則 0.785 0.785湘潭大學·鐐銬舞 -97圓整后取253010mm流速u=0.8m/s，則： 0.785 0.785

8.6/0.785

圓整后取683mmLLHL之間的距離

式中t6minHVLt8.6 0.024m 47.1HlHL0.05HG1.3D0.15h280mmHHGHl2h1h2-98 湘潭大學·鐐銬舞者51所以設計溫度取為40℃，設計壓力p=1.1×0.1=0.11MPa。用SW6-2011計算出壁厚和質量。湘潭大學·鐐銬舞者

-99立式攪拌容器校核計算壓力容器計算軟筒體內8材料許用ts2焊接接頭系 壓力筒體上封筒體下封夾套封封頭橢圓形材料22內圓內筒上封內筒下封校核 量 攪拌軸計算軸徑 -100

湘潭大學·鐐銬舞者內筒體內壓計算單壓力容器計算軟計算所依據的標GB150.3-計算條筒體簡材Q245R板材厚度及重量計算計算=2[]tPc=有效e=n-C1-C2=名義n=重壓力試驗時壓力試試驗壓力PT=1.25P[]= (或由用[壓力試驗允許通T0.90s=T=pT.(Die)=2e校核T校核合壓力及應力計算最大允許工作壓2e[]t[Pw]=(Die)=設計溫度下t =e校核t結合湘潭大學·鐐銬舞者

-101內筒上封頭內壓計計算壓力容器計算軟計算所依據的標GB150.3-計算條橢圓材Q245R(板材)壓力試驗時壓力試試驗壓力PT1.25Pc[0.1394(或由用[壓力試驗允許通過的應力T0.90s=試驗壓力下封頭的應力T=pT.(KDi0.5e)=校核T校核合厚度及重量計算形狀K=12D=6 2h 計算h=2[]t0.5Pc=有效eh=nh-C1-C2=最小min=名義nh=結重壓力計最大允許工作壓2[]t[Pw]=KDi05e=結合-102 湘潭大學·鐐銬舞者內筒下封頭內壓計計算壓力容器計算軟計算所依據的標GB150.3-計算條橢圓材Q245R(板材)壓力試驗時壓力試試驗壓力PT1.25Pc[0.1394(或由用[壓力試驗允許通過的應力T0.90s=試驗壓力下封頭的應力T=pT.(KDi0.5e)=校核T校核合厚度及重量計算形狀K=12D = 6 2h 計算h=2[]t0.5Pc=有效eh=nh-C1-C2=最小min=名義nh=結重壓力計最大允許工作壓2[]t[Pw]=KDi05e=結合湘潭大學·鐐銬舞者

-103第六章儲罐選型選型依61名名 標準《石油化工儲運系統罐區設計規范 SH/T3007-《鋼制立式圓筒形內浮頂儲罐系列 HG21502.2- 儲罐的設計式、、攪拌等多個品種。首先應根據介質的性質及腐蝕性進行儲罐材料的選擇，形儲罐的承壓能力較差，當介質的壓力不大于0.1MPa時，-104

湘潭大學·鐐銬舞者儲罐的設計儲量為VQVt11.5171524m34607m3，取裝填系數為0.85 需容積為V' 4607m35419.765m3，考慮到儲罐 的鋼制立式圓筒形浮頂式儲罐，根據標準選取公稱容積為3000m3的鋼制立式圓筒形浮頂式儲罐2個，材料選用Q345R，原料罐的條件為常溫常壓，溫度為25℃，壓力為1bar，選擇該原料的天數為1天，儲罐的裝配系數φ=0.9,量為VQVt11083.8124m3295568m30.85 需容積為V' 295568m3347727.1m3考慮到儲罐 湘潭大學·鐐銬舞者

-105的鋼制立式圓筒形浮頂式儲罐，根據標準選取公稱容積為20000m3的鋼制立式圓筒形浮頂式儲罐2個，材料選用Q345R，由SW616mm。標準號為：HG21502.2-92-129。原料罐的條件為常溫常壓，溫度為25℃，壓力為1bar，選擇該原料的天數為15天，儲罐的裝配系數φ=0.8,儲量為VQVt911524m340950m3，取裝填系數為0.85 積為V' 40950m348176.47m3，考慮到儲罐 30000m3和HG21502.2-92-131。DMC產品原料罐的條件為常溫常壓，溫度為183.3℃，壓力儲量為VQVt8.81524m33960m3，取裝填系數為0.85 容積為V' 3960m34658.824m3考慮到儲罐 -106

湘潭大學·鐐銬舞者制立式圓筒形浮頂式儲罐，根據標準選取公稱容積為5000m3的1Q345R，由SW6設計出來壁厚為16mm。標準號為：HG21502.2-92-125。湘潭大學·鐐銬舞者

-107第七章泵的選型泵選型的基本原泵、隔膜泵、泵。對輸送腐蝕性介質的泵，要求對工程塑料磁力驅動泵。對輸送含固體顆粒介質的泵，要湘潭大學·鐐銬舞者-108較大(650~1000mm2/s)時，可考慮選用轉子泵或往復泵(齒輪泵、螺桿泵)75%37.4mm2/s泵選型的基本依湘潭大學·鐐銬舞者-109常流量的1.1倍作為最大流量；要用放大5%～10%余量后揚程來選型；它性質，物理性質有溫度c、密度d、粘度u、介質中固操作條件的內容很多，如液體的操作T飽和蒸汽力P、吸入側壓力PS(絕對)、排出側容器壓力PZ、海拔高度、-110

湘潭大學·鐐銬舞者62泵的名泵的名 特

溫，但某些中間進料泵溫度也可大于

循環 流量穩定，揚程較低；介質種類繁多 P101AspenPlusP10163P101 Vapor0015MoleMass湘潭大學·鐐銬舞者

-11164P101 CPMX（J·kmol-1·K-\KMX（W·m-1·K-\P0101Hezz：壓頭位差

P

2u2gu

hf Pguu2/hf2

2.0m/43600436002