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1、甲醇芳构化法年产38万吨对二甲苯项目设计附录目录第一章 物料衡算71.1 概论71.2 衡算方法71.3 全厂物料衡算71.3.1 甲醇芳构化反应工段物料衡算71.3.2 分离工段物料衡算10第二章 热量衡算312.1 概论312.2 热量衡算原则312.3 全厂热量衡算322.3.1 泵的热量衡算322.3.2 换热器的热量衡算342.3.3 反应器的热量衡算412.3.4 精馏塔的热量衡算44第三章 换热网络设计与节能工艺483.1 概述483.2 换热网络设计任务483.2.1 工艺流程483.2.2 物料流股提取483.2.3 确定热量目标503.3换热网络设计543.3.1 总费用最
2、少换热网络设计543.3.2 实际换热网络初步设计58第四章 反应器设计604.1 反应器设计604.1.1反应器选型604.2 Fluent反应器流型模拟614.2.1前处理利用GAMBIT建立计算模型614.2.2利用Fluent进行流化床反应器流动状态的模拟624.3 甲醇芳构化流化床模拟结果664.4 固定床与流化床的论证与选择694.5 甲醇芳构化反应器设计（流化床）694.5.1 流化床操作气速的确定694.5.2 反应器尺寸的设计714.5.3 反应器筒体壁厚的设计734.5.4 反应器的水压试验744.5.5 附件的设计744.6 苯-甲苯烷基化反应器设计（固定床反应器）754
3、.6.1 反应器尺寸的设计754.6.2 反应器筒体壁厚的设计754.6.3 筒体封头设计764.6.4 封头壁厚设计764.6.5 反应器的水压试验774.6.6 筒体法兰的设计774.6.7 人孔的设计784.6.8 反应器支座的设计784.6.9 反应器细节设计794.7 反应器校核794.7.1甲烷化反应器794.7.2 低碳烃芳构化反应器844.7.3 乙苯脱烷基化反应器894.7.4 乙苯脱烷基化反应器934.7.5 间二甲苯异构化反应器974.7.6 邻二甲苯异构化反应器1014.8固定床反应器选型一览表105第五章 塔设计1065.1塔设备的选型1065.1.1 塔型的选择10
4、65.1.2 塔盘的类型与选择1085.2 混合芳烃分离塔的工艺结构计算1095.2.1 精馏段和提馏段的工艺结构设计1095.2.2 塔盘结构设计1105.2.3 KG-TOWER在塔设计校核中的应用1265.2.4 塔机械工程设计1345.3 设备一览表1495.3.1 脱甲苯塔1495.3.2 C9分离塔1635.3.3 邻二甲苯分离塔1765.4 塔选型一览表189 5.5 二甲苯精制设备设计1905.5.1吸附塔模拟结果1905.5.2精馏塔的模拟结果192第六章 Aspen Exchanger Design and Rating 换热器设计1956.1 选型依据1956.2 选型原
5、则1956.3 换热器的分类1966.4 换热器的类型及应用1976.5 换热器选型标准2016.5.1 换热器类型2016.5.2 温度2016.5.3 压力2016.5.4 流体走向的选择原则2026.5.5 换热管2026.5.6 换热器命名方法2056.6 选型结果2056.6.1 E0102一级闪蒸冷凝器2056.6.2 E0103一级干燥加热器2086.7 换热器设计211第七章 管道选型2147.1 管径的一般要求2147.2 操作情况2147.3 管径的计算依据2147.4 最经济管径的选定2157.5 管道编号2177.5.1管道号组成2177.5.2 管道号各部分含义说明2
6、177.6 管道设计选型一览表220第八章 其它设备选型2238.1 闪蒸罐2238.1.1 闪蒸罐设备设计2238.2 储罐2248.2.1储罐性质2248.2.2选型结果224第一章 物料衡算1.1 概论物料衡算是推导描述物质运动规律数学模型的直接而简便的方法。所谓物料衡算是指在质量守恒基础上，对任一过程单元按单位时间内，体系所含物料总质量必等于进入体系的总质量减去从体系流出的总质量所进行的运算。简言之，即质量守恒原理在一个过程单元中的应用。物料衡算可得到一组代数方程或微分方程。对于体系内任一点的参数完全不随时间而变化，且只含一个因变量的连续稳定过程，所得代数方程就是该过程的数学模型。物料
7、衡算可对一个工厂生产的全过程，一个工序或一台装置做出。对于现有生产过程。物料衡算提供表示生产运作正常与否、问题所在和改进途径的参考数据；对于新建装置和生产过程，则可为设备设计、过程优化、过程控制和经济评估等提供必要数据。1.2 衡算方法物料衡算是根据质量守恒定律，利用某进出化工过程中某些已知物流的流量和组成，通过建立有关物料的平衡式和约束式，求出其他未知物流的流量和组成的过程。系统中物料衡算一般表达式为：系统中的积累输入输出生成消耗式中，生成或消耗项是由于化学反应而生成或消耗的量；积累量可以是正值，也可以是负值，当系统中积累量不为零时称为非稳定状态过程；积累量为零时，称为稳定状态过程。稳定状态
8、过程时，可以简化为：输入输出生成消耗对无化学反应的稳定过程，又可表示为：输入输出1.3 全厂物料衡算1.3.1 甲醇芳构化反应工段物料衡算 图1-1 甲醇芳构化工段流程图表1-1 甲醇芳构化反应工段In/Out物料流股衡算图数据项InOutR-InR-OutTemperature 475475Pressure bar77Vapor Frac1.01.0Mass Flow kg/hr104137.02 104137.02Volume Flow cum/hr28705.677 40740.440Mass Flow kg/hr甲醇104137.020氢气0964.296水058549.660乙烯08
9、068.963甲苯02010.638邻二甲苯01509.568间二甲苯01423.307对二甲苯018114.813甲烷02554.810丙烷03582.842丙烯04011.688C5+01073.624乙苯01423.307苯0719.296二氧化碳00TMB0130，210Mass Frac 甲醇1.00氢气00.009水00.562乙烯00.077甲苯00.019邻二甲苯00.014间二甲苯00.014对二甲苯00.174甲烷00.025丙烷00.034丙烯00.039C5+00.010乙苯00.014苯00.007二氧化碳00TMB00.001进/出口总质量流量（kg/hr)1041
10、37.02104137.02进出口质量流量差 (kg/hr)01.3.2 分离工段物料衡算图1-2 产物分离工段流程图 混合烃分离塔图1-3 混合烃分离塔Aspen的流程图表1-2 混合芳烃分离塔T0101物料流股衡算表数据项进口物料出口物料Stream No.008R4024009Temperature C180180191.05.0Pressure bar6.5766Vapor Frac1.00.19201Mass Flow kg/hr111139.84530228.164119983.30821384.701Volume Flow cum/hr11514.712347.119173.69
11、74363.989Enthalpy Gcal/hr15.3241.8299.781-1.202Mass Flow kg/hr甲醇 0000氢气964.3956.2965.8175e-82970.690846水0000乙烯8070.935892.3781.121e-478963.313甲苯13700.7581529.24515230.0033.833e-13邻二甲苯5997.7557993.08413990.8393.7847e-26间二甲苯3429.3977484.21010713.6085.5835e-25对二甲苯40589.8109345.34949935.1599.2016e-24甲烷2
12、567.39603.3766e-742567.400丙烷3604.92003.8166e-413604.920丙烯 4015.08903.3121e-414015.089C5+1167.00300.1641167.828乙苯1677.710778.8232456.5325.2977e-24苯24624.0142220.22626748.77695.464二氧化碳0000TMB729.674178.552908.226TRACE进/出口总质量流量（kg/hr)141368.009141368.009进出口质量流量差 (kg/hr)0 脱甲苯塔图1-4 脱甲苯塔Aspen的流程图表1-3 脱甲苯塔
13、T0102物料流股衡算表数据项进口物料出口物料Stream No.024R3031025Temperature C191.0200211.3161.0Pressure bar6655Vapor Frac0101Mass Flow kg/hr119983.30825553.18185796.48159740.007Volume Flow cum/hr173.6971633.845126.7884641.332Enthalpy Gcal/hr9.7814.9443.14514.337Mass Flow kg/hr甲醇0000氢气5.8175e-820.1012.763e-1220.101水0000乙烯1.121e
