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1、参赛队伍:环卫工团队参赛题目：20万吨直馏柴油/年氨精制装置设计所属院校:广东石油化工学院参赛学生:林宝杰,张锦恒,李德伟,吴伟荣康佳良，陈清木，陈柱辉，杨春辉指导老师：陈兴来，李宗宝 / 目录第1章 静态混合器选型11。1 选类型11。2 流速11.3 具体型号11.4 反应时间11。5 压力降计算2第2章 氨分离器52.1 各股物料进料情况52.2 分离器型号52。3 减压阀选型计算72。4 丝网除沫器8第3章 重力沉降塔103。1 重力沉降塔103.1。1 重力沉降塔容积103.1.2 确定塔径103.1。3 计算筒体高度H113.1.4 计算筒体厚度113。1。5封头厚度计算113.1
2、。6水压试验强度校核113。2 重力沉降塔123。2.1 确定塔径123。2.2 计算筒体高度H123.2。3 计算筒体厚度123.2。4 封头厚度计算133.2。5 水压试验强度校核13第4章 乙二醇溶剂汽提塔设计154.1 原始材料154。1.1 汽提塔进出物料情况154。1.2 汽提塔热负荷154。1。3 操作压力154。2 汽提塔设计计算154。2.1 试选传热系数初始值154.2。2 汽提塔尺寸的确定154。3 传质过程计算174。3。1 列管内气速174。3.2 流体周边流量174.3.3 液膜厚度184。3.4 液泛速度计算194.3.5 液体最小润湿率计算204。3。6 液膜停
3、留时间和液膜平均速度204。4 复核传热系数214.5 精度计算234.6 塔体及裙座设计计算234.6。1 塔壁厚的确定234。6.2 封头的选择234。6.3 塔高的计算234.6.4 塔设备的稳定计算244。7 裙座设计25第1章 静态混合器选型1。1 选类型选型依据：HG/T 20570.2095 静态混合器设计已知：在工作温度为35，系统压力为1。8MPa下，静态混合器各股物流的物性下表所示：物料质量流率kg/h密度kg/m体积流率m/h粘度mPas直馏柴油27777.8810.434.282.03液氨116.0587.40。2010.5乙二醇3472。21102.03。150。01
4、3631366.037。63根据表1。1，三股物料粘度均小于100mPs，选择SV型静态混合器较合适。1。2 流速总体积流量： 根据表1.2,选择静态混合器管径为：流体流速： 对于低、中粘度流体的混合、萃取、中和、传热、中速反应,适宜于过渡流或湍流条件下工作，流体流速控制在，符合情况。1.3 具体型号选长径比为，则 ，且设计压力为P=2。0MPa，查表1.2，水力直径取6mm,所以该静态混合器型号规格为：SV-6/1504.01500。1.4 反应时间由于环烷酸与液氨的反应为1。5级反应，所以： 积分得：式中：为反应速率常数， ;-环烷酸转化率，由设计要求可得;-环烷酸浓度。所以： 单个静态混
5、合器的反应体积：则空时:选用两个静态混合器串联，则空时：=22。53=5.06s由于是该反应是在液相中进行，可视为等容均相反应过程，故反应物料在静态混合器中的平均停留时间T=5。06s由此可见,选择两个SV-6/150-4.01500静态混合器串联即可满足工艺要求。1。5 压力降计算查表1。2,空隙率，则:查表1。3，当时,摩擦系数：静态混合器压力降：。表 1.1表 1.2表 1.3第2章 氨分离器2。1 各股物料进料情况静态混合器出口物流经节流阀减压至1.2MPa进入气液分离器,由化工工艺设计手册查得,35时液氨的饱和蒸汽压MPa查计算图表图4-3-47氨的压焓图，得35、1.2MPa ,N
6、H3的比容，氨气的质量流量为=56。41kg/h ,则释放出来的氨气的体积流量：各股物料进料情况如下：物料质量流量mkg/h密度kg/m体积流量Vm/h氨气56.419。8725。714中性油810.434。13乙二醇3.59411033。2566.4237。39 （液)估算混合液体密度:2.2 分离器型号要求液体在分离器中的停留时间T=1h 。（1）试算分离器直径 液体体积流率VL=34。13+3.256=37。39m ， ，假设气体空间面积Aa为14%,可变液面面积A=80%,最小液体面积Ab为6，则试算直径：由DT和Aa查图2.5。1-4，得气体空间高度a=0.65m，大于最小气体空间高
7、度300mm，符合要求。（2）接管距离 液滴直径按最小分离直径d=200m进行计算，时间比值(即液滴通过气体空间高度所需的沉降时间与气体停留时间的比）停留时间R=0.127，则进口出口接管之间的距离：根据以上分离器直径和接管距离要求，可选用以下规格卧式容器：（JB4710-2000)：公称直径DN=3600mm ,筒体s长度L=10800mm。注：以上计算过程依据HG/T20570-95进行设计计算.2.3 减压阀选型计算在分离器气体溢流口处设置一减压阀，阀前压力P1=1。2MPa ，阀后压力P2=1。0MPa ，则减压阀压降P=0。2MPa。压缩氨气的绝热系数k=1。877，压缩氨气的临界压
8、力比：(1）求减压阀的理论流量G因 ，故减压阀的理论流量：（2）求减压阀的实际流量q ,取系数，则实际流量：(3）求减压阀所需的阀孔面积： 根据以上阀孔面积，查化工工艺设计手册可选用活塞式减压阀(Y43H16）公称直径DN(mm)L(mm)H(mm）H1(mm)阀孔面积（）配法兰型号40220652907GB106070-162。4 丝网除沫器另外，需在分离器氨气出口处设置丝网除沫器将氨气中携带的直径在10m100m液滴进行分离,在液体出口处设置一聚结材料，有利于液滴聚结长大.根据HGT 216181998选用以下规格丝网除沫器：公称直径DN（mm）主要外形尺寸H（mm)H1（mm）D(mm）
9、300150260300第3章 重力沉降塔3。1 重力沉降塔3。1。1 重力沉降塔容积已知在33.0时，两股物料物性如下:物料密度kg/m质量流率mkg/h体积流率Vm/h溶剂相1104.73.5941033.253中性油812.627.6610334.03931。25410337。292溶剂体积流率：油相体积流率:已知达到分离要求所需的沉降实际时间T=55min ，即液体在分离器中的停留时间为106min，则沉降塔所需最小容积:考虑20的富裕量，则沉降塔实际容积：3.1.2 确定塔径取沉降塔的容积为V=40m，考虑液体静柱压力，取设计压力P=1.25MPa，设计温度为35，因为原料油经脱酸反
10、应后，含酸量大幅下降，对钢材只有轻微腐蚀,故选用16MnR钢材，腐蚀余量C2=1。0mm, 16MnR钢材在35时的许用应力t=170MPa 焊接接头为V形坡口双面焊接，采用局部无损检测，其焊缝系数=0.85。系数查常用压力容器手册图22-1得塔内径：查JB/T47462002封头标准系列得EHA椭圆形封头的容积:3。1。3 计算筒体高度H3。1。4 计算筒体厚度筒体计算厚度：则设计厚度:取钢板负偏差C1=0。8mm，故：名义厚度=+ C1=8。82+0.8=9.62mm圆整后厚度=10mm，圆整值。3.1.5封头厚度计算封头设计厚度:钢板负偏差C1=0.8mm ，封头名义厚度：圆整后厚度=1
11、0mm，圆整值3。1。6水压试验强度校核钢板有效厚度:规定的试验压力取PT=1.56Mpa 水压试验时的应力:16MnR钢制容器在常温水压试验时的许可应力：因为，故筒体厚度满足水压试验时强度要求.3.2 重力沉降塔入口物料组成环烷酸残油乙二醇质量流量kg/h117。2727.663469。053613。98密度kg/m860。2798.51085。0体积流率m/h0.140.043.203。38已知达到分离要求所需的沉降实际时间T=78min ,即物料在分离器中的停留时间为78min,则沉降塔所需的最小容积：考虑20的富裕量,则沉降塔的实际容积：3.2.1 确定塔径取沉降塔的容积为V=6。0m
12、，不考虑液体静柱压力，取设计压力P=0.1Mpa,设计温度为60，因为物料为含有机酸乙二醇，对钢材只有明显的腐蚀，故选用0Cr18Ni10Ti合金钢,腐蚀余量C2=2.0mm, 0Cr18Ni10Ti合金钢在60时的许用应力t=137Mpa 焊接接头为V形坡口双面焊接,采用局部无损检测，其焊缝系数=0。85系数查常用压力容器手册图22-1得塔内径查JB/T47462002封头标准系列得EHA椭圆形封头的容积3.2。2 计算筒体高度H3.2.3 计算筒体厚度计算厚度则设计厚度，取钢板负偏差C1=0。22mm故名义厚度:圆整后厚度=4mm，圆整值3.2。4 封头厚度计算封头设计厚度：钢板负偏差C1
13、=0。22mm ,封头名义厚度：圆整后厚度=4mm，圆整值3.2.5 水压试验强度校核钢板有效厚度规定的试验压力取PT=0。2MPa水压试验时的应力:10Cr18Ni10Ti合金钢容器在常温水压试验时的许可应力: 因为，故筒体厚度满足水压试验时强度要求。图2-2-1 确定容器优选尺寸图容器直径 Di (m)第4章 乙二醇溶剂汽提塔设计4.1 原始材料4.1。1 汽提塔进出物料情况表4.1 汽提塔进出物料表序号进料 (kg/h)出料 （kg/h）1混合溶剂 （131) 3604.28混合溶剂 （140） 3591.542其中：R-COONH4 124。42 其中：R-COOH 116.78 NH3 5.1 NH3 0乙二醇 3472乙二醇 3472柴油 2。76柴油 2。763变换气 （100) 20变换气 （130） 32.74N2
