年产10万吨醋酸乙烯生产车间工艺设计(7)

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加料管长2500mm，发生器内空间挡板有4块，气液分离器的尺寸是?1200mm?3000mm，分离器上加装水喷淋装置对乙炔进行喷淋冷却。 5.5醋酸蒸发器

旨在蒸出醋酸蒸汽，过程的实质主要是热量传递，醋酸蒸发器的设计主要是根据给定条件和设计条件确定选定的蒸发器型式及其传热系数K，计算所需的传热面积A和加热蒸汽用量。根据《化工原理课程设计》[23]简要说明的工业上常用的几种蒸发器的结构特点及流体在其中的流动状况，这次设计选用循环型蒸发器[23]。

醋酸蒸发器料液的流量F，醋酸蒸发量W=25617.70kg/h，浓度w0=99.90%，温度t0=25℃，完成液的浓度w=100%。忽略加热蒸汽与二次蒸汽的汽化热差异和浓缩热且不计热损失，则加热蒸汽的利用率WD=1，加热蒸汽的用量D=25617.70kg/h。

从热量衡算知蒸发器热负荷Q=10116429.73kJ=2408673.75kW，蒸发器中溶液的温差?t=118℃-25℃=93℃。据常用蒸发器传热系数的经验值表知垂直长管自然循环型蒸发器的传热系数的经验值是1000~3000，这次设计取值3000W/(m2?K)，传热面

2408673.75?103Q积A===2210.90m2。

（93?273.15）K?t3000?蒸发器均是加热室、流动或循环通道、气液分离三部分空间组成，根据流程及热量两方面的要求，这次设计采用循环型蒸发器，热源是加热水蒸汽，其热量来自固定床反应器的反应热，采用并流加料的方式进料。 5.6分离塔冷凝器[34]

这次设计用到的冷凝器较多，这里主要针对板式分离塔的冷凝器进行工艺设计和选型。从蒸汽压力、冻结和污垢、蒸汽为多组分三个因素考虑，这次设计选用列管式固定管板冷凝器，换热管与管板采用焊接形式，加强筋等材料选用235 碳钢。 （1）换热面积的计算

冷凝器带走的热量Q=15224567.17kJ+10570932.54kJ=25795499.71kJ。 传热系数K，

11bd11d1???。 K?1?dm?2d2 查《化工工艺设计手册》[29]，冷却水对流传热系数?1值在800~1800W/m2?K，

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取1300W/m2?K；蒸汽及冷凝水对流传热系数?2值在290~4700W/m2?K范围内，取2500W/m2?K。

列管管壁厚度b=0.0025m。碳钢导热系数?=17W/m2?K。列管外径d1=0.022m，列管内径d2=0.017m，列管平均直径dm=0.0195m。代入计算得到K=769W/m2?K。

（T?t）?（T2?t1） ?tm?12，T1=205oC，T2=60oC，t1=20oC，t2=80oC，代入计算

（T?t）ln12（T2?t1）得?tm=74.60oC。R=

T1?T2t?t=2.42，S=21=0.32。 t2?t1T1?t1 查《化工工艺设计手册》[29]，Fr=1，则?tM=Fr?tm=74.60oC。 Q=KAt?tM，则换热面积At= （2）换热器基本尺寸确定

选用?700?3000列管式换热器，?45?2.5换热器呈正三角形排列，管间距是3.2mm，换热管束4780根，换热管有效长度8m。 （3）壳体壁厚

壳体壁厚S?PDi?C，设计压力P=7kgf/cm2,焊接系数?=0.85，壁厚

2[?]??0.5P25795499.71/4.2=22970/m2。

769?(74.60?273.15)附加量C=0.25cm，壳体直径Di=70cm，代入计算得S=4.7mm，我忙取8mm。

（4）封头壁厚 封头壁厚s=

MPRi?C，形状系数M=1.3955，封头直径Ri=70cm，代入计

2[?]??0.5P算的s=5.5mm，我们取8mm。 5.7 泵的选型

这次设计用到的泵主要有醋酸加料泵、循环泵、输送泵、醋酸回收泵和精馏塔有关的泵。因用到的泵较多，这里针对醋酸加料泵的进行工艺设计和选型。 已知醋酸的进料量是25617.70kg/h，也即24.42m3/h，也即泵的流量。

?P?u2 扬程H=?z????hf??z??hf[31],取?z=2m

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输送管道用?60×3.0mm无缝钢管，其绝对粗糙度为0.15mm，摩擦系数?，

1?1.74?2log（2?2?0.15）=1.74?2log（，λ=0.0195。 ）d0.054? 流量u=

?d4qv=224.42=2.96m/s 20.785?（0.060?0.006）2lu2 推出hf=??=0.0195?2?2.96=3.16m，H=?z??hf=2+3.16=5.16m。

d20.0542 通过各类化工用泵的比较，离心泵适用于输送大流量和较低压头流体，醋酸加料泵就是离心泵。根据其性能，适用于输送醋酸，这里选用IS80-65-160型号的离心泵[31]。转速1450r/min，流量30m3/h，扬程7.2m，轴功率0.86kW，效率是70%。 5.8主要设备一览表

表5-1 合成VAc装置的设备一览表

序号 设备名称 材质 台数

1 乙炔发生器 Q-325 4 2 次氯酸钠洗涤塔 B1衬胶 1 3 醋酸加料槽 316L 1 4 醋酸加料泵 316L 2 5 醋酸蒸发器 316L 4 6 换热器 316L 8 7 蒸汽发生器 316L 4 8 固定床反应器 18-9 4 9 气体分离塔 316L 4 10 分离塔冷凝器 Q-235 8

11 排气洗涤塔 18-9 1

12 精馏塔 316L 8 13 精馏塔再沸器 316L 6 14 精馏塔冷凝器 18-9 9 15 精馏塔加热器 316L 2

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6 车间布置设计

6.1 概述

车间布置设计是完成设备工艺设计和初步设计工艺流程之后的设计内容。 车间布置设计是对车间建筑物等设施配置的安排作出合理的布局，满足生产和运输、安全和卫生、有关标准和规范、施工安装、工厂发展、竖向布置和管线布置、绿化等几个方面的要求。车间布置设计开始，设计进入各专业间共同协作阶段，工艺专业在此阶段除工艺设计本身外，还需要了解和考虑总图、土建、设备、仪表、电气、供排水等专业及机械、安装、操作等各方面的要求。上述非工艺专业同时相互提出对车间布置的要求。车间布置设计主要工作是设备的空间布置，重点协作伙伴是建筑专业。

6.2 车间布置的基本原则和要求[21]

车间布置涉及面较广，但大致可以归纳为以下几个方面[22]。 1．厂房建筑

（1）厂房平面力求简单化，以利用建筑定型化和施工机械化。常用形式有直线型、T型和L型，厂房组成形式有集中式和单体式，应在符合建筑设计防火规范（GB16-1987）和工业企业设计卫生标准（GBZ 1-2002）的前提下综合考虑。

（2）工业厂房有单层、多层或单层和多层结合的形式，主要根据工艺流程、安装和检修的需要具体决定。厂房的宽度、长度和柱距，除非特殊需要，单层厂房应尽可能符合建筑模数制的要求。化工工业厂房的常见结构尺寸是宽度不宜超过30m。

（3）层高与设备的高低、安装位置有关，一般每层4m～6m，最低不低于3.2m，净空高度不得低于2.6m，尽量符合建筑模数（标准化）的要求。

（4）在可能情况下尽量采用露天化和敞开式设计，这样既能节省投资，又有利于通风采光、防爆、放毒等安全需要。

（5）在不影响流程情况下，较高设备集中布置，可简化厂房立体化布置，又省投资。

（6）笨重设备和震动设备尽量布置底楼的地面。同类设备可尽量集中。 （7）设备穿孔必须避开主梁。

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（8）厂房出入口、交通道、楼梯等都需精心安排。一般厂房大门宽度要比通过的设备宽度大0.2m以上，满载的运输设备大0.6m～1.0m，单门宽一般900mm，双门宽有1200mm、1500mm、1800mm，楼梯的坡度45o～60o，主楼梯45o的较多。 2．生产操作

（1）设备布置尽量和工艺流程一致，避免交叉往返送料。尽量采用位差送料，一般从高层到低层设备布置槽→反应设备→贮槽、重型设备和震动设备。

（2）相互有联系的设备尽量靠近，但要考虑操作、送料及半成品堆放等空地。 （3）相同、相似设备尽可能对称、集中，以利操作管理及水、电、气等供应。 （4）考虑进出料、取样、观察等方便。 3．设备装修

（1）不仅要考虑安装时设备的进出，而且要考虑各单个设备的更换和检修，保证足够的空间和通道，以便安装和检修。要考虑设备水平和垂直方向上的运输通道。

（2）二层楼以上的设备，需在下层设吊孔，吊装孔不宜开的太大，一般控制在2.7m以内。对庞大特殊设备在封闭式厂房中可先装设备后砌墙。

（3）要考虑起吊装置，如塔顶、房梁设永久吊架。 4．安全要求

（1）采光要好，尽量避光操作，高大设备避免靠窗挡光。

（2）通风要好，高温、有毒、易燃、易爆车间尽可能取敞开式，以利通风散热。机械通风效果要好，应根据逸出气体或粉尘量的允许浓度确定通风量和通风次数。

（3）有毒物质的设备放置下风，操作单位应在上风。剧毒物质的设备要隔离操作、单独排风。易燃易爆等危险化学品的生产部分应使其局部化，缩小它的影响范围。

（4）防爆车间尽可能使用单层厂房，避免车间有死角。建筑物泄压面积一般为0.05m2/m3。多层的楼板要有泄压孔，设计放火、防爆墙，设置双斗门，门窗朝外。门净宽不小于0.8m，净高不低于2m，走道净宽不小于1.4m，楼梯最小宽度不小于1.1m。二楼以上要考虑紧急疏散等设施。要考虑消防设施、设备。

（5）对腐蚀性的介质，除考虑设备外还要考虑墙、柱、地屏等防护要求[23]。

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