年产3600吨27.5%甲醇钠

沈阳化工大学学士学位论文 第六章 物料、热量及设备尺寸计算选型

取直径Dg=1.6m,则直管段长度

L=V’/[(π/4)*d2]=V’/(0.785*d2)=5.2419/(0.785*1.62)=2.6084m 取L=2.8m

表6-17 筒体基本参数

Table 6-17 The basic parameters of the box 材料 工作压力公称直径筒体壁厚容积

（kg/cm2） Dg(mm) (mm) V(m3)

A3F 6 1600 6 2.017

内表面积

FB(m2) 5.03 钢板重量(kg) 238

封头：选用2个无折边球形封头： 表6-18 封头基本参数

Table 6-18 The basic parameters of seal head 公称直径内弦高度容积V(m3) 外表面积Dg(mm) h(mm) F(m2) 1600 212.8 0.217 2.155

重量G(kg) 101.5

壁厚s

（mm） 6

总容积：V=2.8*2.017+2+0.217=6.0816m3 总质量：m=238*2.8+2*101.5=869.4kg 总长度：L=2.8+2*0.2128=3.2256m 6.3.1.7 溶碱立罐

一天操作三批，t=8h，孔隙率=0.4=V孔隙/VR=(VR-V固)/VR 查得ρ

NaOH=2130kg/m

3

有效体积 V固=G/ρ=106.3525*8/2130=0.3994m3 孔隙率=0.4=(VR-V固)/VR VR=0.6657m3

取其直径为0.8m,则直管段长度：

L=VR/(0.785*d2)= 0.6557/(0.785*0.82)=1.3250m 取L=1.8m

表6-19 筒体基本参数

Table 6-19 The basic parameters of the box 材料 工作压力公称直径筒体壁厚容积

2

（kg/cm） Dg(mm) (mm) V(m3)

A3F 4 800 4 0.503

内表面积

FB(m2) 2.51

钢板重量(kg) 89

封头：选用一个椭圆型封头，其设备型号：JB1154-73

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表6-20 封头基本参数

Table 6-20 The basic parameters of seal head 公称直径曲面高度直边高度容积内表面积

3

Dg(mm) h1(mm) h2（mm） V(m) F(m2) 800 200 25 0.0796 0.754

封头重量

(kg) 26.9 壁厚（mm） 4.5

法兰选用甲型平焊法兰（HG5010-58）,取工作压力Pg=4kg/cm2

表6-21 法兰基本参数

Table 6-21 The basic parameter of flange 公称直径法兰 Dg（mm） D D1 D2 D3 D5 b b3 800 975 920 880 841 840 24 13 b4

14 d 30 螺栓 法兰重量规格 数量 （kg） M27 24 33.9 法兰垫片选用橡胶石棉板： 种类：XB200 标准图号：JC125-66 厚度：2mm

甲醇喷液管环其直径取d=1.1m

甲醇喷液管（环）选用无缝钢管（YB231-70）

表6-22 喷液管基本参数

Table 6-22 The basic parameter of spraying pipe 公称直径（mm） 外径（mm） 壁厚(mm) 内孔截面积（cm2） 重量（100mm）（kg）

100 108 4 78.54 1.03

甲醇喷液管（小管）取用16个：（YB231-70）

表6-23 喷液管基本参数

Table 6-23 The basic parameter of small spraying pipe 公称直径（mm） 外径（mm） 壁厚(mm) 内孔截面积（cm2） 重量（100mm）（kg）

50 57 3.5 19.64 0.462

溶碱卧罐选用人孔Dg 450，立罐选用人孔Dg 500，且均为常压人孔(JB577-64)

表6-24 喷液管基本参数

Table 6-24 The basic parameter of manholes 公称直径D D1 ≈H H1 A b B1 Dg（mm） 450 550 510 223 130 300 12 10 500 600 560 233 140 325 12 10

S 6

6 螺栓及螺母 数量 16 16 螺栓 总重直径*长度 （kg） M16*45 36.2 M16*45 42.1

溶碱立罐中的支撑板选用栅板式支撑板

6.3.2 工艺流程中泵的选择

选用IH 型单级单吸化工流程泵，它是取代F型耐腐蚀离心泵的节能和更新换代产品。

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6.3.2.1 打入沉降罐的甲碱液用泵

按每批甲碱液体积计算：V=13.3534/24*24/3=4.4511m3 设22分钟打完甲碱液沉降罐 流量 Q=4.4511*60÷22=12.1394m3/h 取Q=12.5m3/h

表6-24泵的参数

型号 流量Q（m3/h） IH65-50-160 轴功率Pa(KW)

0.53

12.5 效率η(%)

51

扬程H（m） 20

配带电机型号 YYB802-4

转数n(r/min) 2900 功率(KW) 0.75 汽蚀余量NPSHr(m) 2.0 重量(Kg) 50

6.3.2.2反应塔甲碱液用泵 以每小时打入的甲碱液计算： 甲碱液密度ρ=950kg/m3，则 V=m/ρ=529.1040/950=0.5570m3/h 连续进料 则Q=0.5570m3/h/

表6-25泵的参数

型号 流量Q（m3/h） 40Y-40*2B 轴功率Pa(KW)

0.65

2.16 效率η(%)

33

扬程H（m） 65

配带电机型号 YYB90S-4

转数n(r/min) 2950 功率(KW) 1.1 汽蚀余量 NPSHr(m) 2.5 重量(Kg) 57

6.3.2.3反应塔无水甲醇进料泵 V=m/ρ=2399.7178/791.5=3.0319m3/h 连续进料 Q=3.0319m3/h

表6-26泵的参数

型号 流量Q（m3/h） IH50-32-160 轴功率Pa(KW)

0.65

6.3 效率η(%)

33

扬程H（m） 12.5

配带电机型号 YYB90S-4

转数n(r/min) 1450

功率(KW) 1.1

汽蚀余量NPSHr(m) 2.0 重量(Kg) 57

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6.3.2.4成品输送泵：取2个 每小时进料 m=500.0000kg/h V=m/ρ=500.0000/950=0.5263m3/h 连续进料， 则Q=0.5263m3/h

表6-27泵的参数

型号 流量Q（m3/h）

IH50-32-160 轴功率Pa(KW)

0.34

6.3 效率η(%)

40

扬程H（m）

8 配带电机型号 YYB801-4

转数n(r/min)

1450 功率(KW) 0.55

汽蚀余量NPSHr(m)

2.0 重量(Kg) 48

6.3.3反应塔系统

6.3.3.1反应器有效容积VR的计算 设计依据：

20%甲碱液与99.97%甲醇蒸汽逆向接触，将反应塔近似为理想置换型反应器，反应为二级不可逆反应〖CH3OH〗、〖NaOH〗 反应速率常数k=1.34*102L/kmol*min XAF=0.96

V0=m/ρ=529.1040/0.95=556.9516L/h=9.2825L/min CA0=2.6449/556.9516=4.7489*10-3kmol/L

VR=V0*XAF/k*CA0(1-XAF)=9.2825*0.96/[1.34*102*4.7489*10-3*(1-0.96)]=350.0889L 6.3.3.2反应塔径的确定 反应塔选用穿流式筛板塔 （1）已知条件：

气体流量

γv=G/[22.4*m*(273+t)/273*P1/P2]

=2399.7178/[22.4*74.9151*(273+110)/272*101325/(0.0557*106+101325)] =1.5796kg/m3

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