選型與典型設備設計

第一章總 過程設備的目的和基本要 過程設備類 過程設備設計與選型的主要內 過程設備設計與選型原 第二章塔設 塔設備選型設計依 塔設備簡 塔類型的選 填料 板式 塔型的選 塔設備設計步 吸收塔 塔設備一覽 第三章反應 概 反應器類 釜式反應器（反應釜 管式反應 固定床反應 流化床反應 移動床反應 反應器設計要 反應器的設 反應器的選 反應機 催化劑的選 反應器體積的初步計 加氫反應 反應器一覽 第四章燃燒 概 燃燒爐的分 一段式燃燒 兩段式燃燒 燃燒爐的選擇依 廢氣中H2S濃 操作彈 燃燒爐的設 停留時 設計壓 爐壁溫 耐火襯里的設 燃燒爐尺寸 燃燒爐選型一覽 第五章換熱 換熱器選型依 換熱器分 按工藝功能分 按傳熱方式分 換熱器選型原 基本要 介質流 終端溫 流 壓力 傳熱膜系 污垢系 換熱器典型舉 工藝模擬數 傳熱系 換熱器型式選 換熱器的尺 換熱器的具體結 換熱器校核結 換熱器一覽 第六章汽液分離 設計依 設計目 氣液分離器類 設計過 V0103立式氣液分離 V0105立式氣液分離 V0107立式氣液分離 V0203立式氣液分離 氣液分離一覽 第七章 概 泵類型和特 泵選型原 泵選型舉 模擬獲得的數 泵的揚程計 智能選泵軟 泵選型一覽 第八章壓縮 概 選型依 壓縮機分類和使用范 按工作原理分 按排氣壓力分 壓縮機的適用范 壓縮機工藝參 壓縮機選型舉 8.5.1物料壓縮機模擬結 選型結 壓縮機選型一覽 第九章造粒 硫磺造粒工藝介 回轉鋼帶冷凝造粒工 塔式空氣冷卻造粒工 水直接冷卻造粒工 噴漿造粒工 造粒工藝的選 造粒廠房尺 造粒機選型一覽 第十章儲 儲罐選型標 儲罐類 儲罐系 立式儲 臥式儲 球罐系 選型原 胺液儲罐選 儲罐選型一覽 液硫儲罐選 第十一章廢熱鍋 概 廢熱鍋爐的結構分 煙道式廢熱鍋 管殼式廢熱鍋 工藝參 工藝參數的確定原 確定設計參 設計過 廢熱鍋爐選型一覽 第一章總述確定設備的材質。根據工藝操作條件（溫度、壓力、介質的性質）確定設備的設計參數。設備的設計參數是由工藝流程設計、物料、 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（如防爆口、人孔、手孔、卸料口、液面計接口等第二章塔設備《固定式壓力容器 《設備及管道保溫設計導則 《壓力容器封頭 《塔器設計技術規(guī)定 HG20652-《鋼制化工容器結構設計規(guī)定 HG/T20583-《工藝系統(tǒng)工程設計技術規(guī)范 HG/T20570-《塔頂吊柱 HG/T21639-《不銹鋼人、手孔 HG21594-《鋼制人孔和手孔的類型與技術條件 HG/T21514-《鋼制塔式容器 JB/T4710-填料名稱為依據，如金屬2-1 Glitsch圖2-1- 拉西 圖2-1- 矩鞍填圖2-2- 鋼環(huán) 圖2-2- 瓷環(huán)金屬環(huán)矩鞍：1977年由公司開發(fā)成功，它結合了環(huán)的空隙圖2-3- 金屬環(huán)矩 圖2-3- 納特2-32-6料型料型Glitsch 12良優(yōu)優(yōu)良良超超良超中45-45-30-40-25-1優(yōu)良優(yōu)良中2-3泡浮閥穿板性大，分離效率高，夾帶少，液面梯度較小，結構較簡單的浮閥塔盤。①板式塔。塔內裝有一定數量的塔盤，是氣液接觸和傳質的基本構件；屬微分接觸型氣液傳質設備；液體在填料表面呈膜狀自上而動；氣體呈連續(xù)相2-4的塔板，堵塞的較小2-5Flexipac填料。Flexipac填料由波紋狀金屬或塑料板制成，生物過濾器（這種填料能把生物氧化的速率提高一倍SW6-20112-6AspenPlusAspenTechKG-SW6-AspenPlusSulpak的設計軟件得到塔徑、塔高和其他流體力學數據，T0201填料塔選用Flexipac250Y型填料床 起始板位 結束板位 板 輸入完成后運行，得到結果，圓整后得到塔徑為1.6米。2-4Aspen規(guī)整填料，在1.6徑條件下，整個填料層的填料因子（Fractional2-5論板數、填料類型等，進行水力學校核，并得到填料高度為4.1米。

1.0~1.5m，這里取2~5minAspen數據塔底料液出口體積流量V=0.4270m3/min，塔徑D=1.6m，t=5min，H_B=(V?t)/(0.785?D^2)=1.06m。d 圓整后選取管子規(guī)格為實際流速u 0.785d

10.78m/d 圓整后管徑

u 0.785d

2.14m/V0.785則管徑為dV0.785圓整后取管子規(guī)格實際流速u 0.785d

2.40m/塔設 校1壓力試驗類型211110234567891211023456789內件及偏心載荷0塔釜液面離焊接接頭的高度012345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12345填料頂部高度填料底部高度12345集中載荷高度集中載荷中心至容器中塔器附件及基礎塔器附件質量計算系數塔器保溫層厚度00裙座防火層厚度管線保溫層厚度0最大管線外徑0籠式扶梯與最大管線的相對場地土粗糙度類別B設防烈度7設計分塔器上平臺總個數00塔器上最高平臺高度0塔器上最低平臺高度0裙座結構形式裙座底部截面內徑裙座與殼體連接形式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上同一高度處較大孔個數2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8地腳螺栓公稱直徑全部筋板塊數相鄰筋板最大外側間距筋板內側間距蓋板上地腳螺栓孔直徑0有墊板上地腳螺栓孔直徑基礎環(huán)板外徑基礎環(huán)板內徑基礎環(huán)板名義厚度容器殼體強度計算名義厚度(直立容器校核取用厚度(許用內壓(許用外壓(第1第1第2第2第3第3第4第4第5第5第6第6第7第7第8第8第9第9名義厚度(取用厚度(操作質 最小質量m0m010.2m02m03m04ma壓力試驗時質量MIIPl/2 (l /2) (l /2)風彎 nMII(2/T)2Ym(hh)(h nMII(2/T)2Ym(hh)(h MI cwMI cw max(MII,(MII)2(MII)2 nMIIF(hh 彎 Meme0000 max(MIIM,MII0.25MIIM最大彎 max(MIIM,MII0.25MIIM nFmhF00/mh(i1,2,..,n ii k垂直 000011PcDi/ (mIIgFII)/D i 4MII/ i (mIIgFII)/D i31PTDi/ mIIg/D i 4(0.3MIIM)/ iBA112323A312A42(pT9.81Hw)(Diei)/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(wěn)定的應力許用值注2: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:試驗壓力引起的應力注3:單位如下 彎矩:Nmm應力:地腳螺栓及地腳螺栓座(D4D4Zb 基礎環(huán)板抗彎斷面模數(D2D2Ab 基礎環(huán)板面 基礎環(huán)板計算力矩max(MC b2,MC l2 x y基礎環(huán)板需要厚度基礎環(huán)板厚度厚度校核結果混凝土地基上最大壓應力 M00/Z(mgF00)/b max M)/Z g/ 受風載時基礎環(huán)板與基礎表面間虛擬的最大拉應力 Memmin 受載荷時基礎環(huán)板與基礎表面間虛擬的最大拉應力 0.25M Mem0g d 4BAb 地腳螺栓需要的螺紋小 地腳螺栓實際的螺紋小徑地腳螺栓校核結果 nl筋板壓應 1G筋板許用應力筋板校核結果' 4(l'd)2(l'd)蓋板最大應 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對接接頭校核對接接頭橫截面Dit對接接頭抗彎斷面模數it/對接焊接接頭在操作工況下最大拉應力4MJ mJJgFJ 0D2it it對接焊接接頭拉應力值對接接頭拉應力校核結果搭接接頭校核搭接接頭橫截面AwZ0.55D2搭接接頭抗剪斷面模數 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0保溫層質量平臺及扶梯質量操作時物料質量試驗時液體質量吊裝時空塔質量直立容器的操作質量直立容器的最小質量直立容器的最大質量空塔重心至基礎mm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風載對直立容器總的橫推力N載荷對直立容器總的橫推力Nmm橫風向塔頂振幅mm0容器許用外壓aGB150.3-Q345R(板材)pT 0.2165T0.90ReL=pT.(KDi0.5ehT =T1 D2622i iK ==2[]t05pc=heh=nh-C1-C2=min=nh=壓力計[pw]=KDi05eh=GB150.3-Q345R(板材)pT 0.2165T0.90ReL=T =T1 D2622i iK ==2[]t05pc=heh=nh-C1-C2=min=nh=壓力計[pw]=KDi05eh=GB150.3-Q345R板材=2[]tPc=e=n-C1-C2=n=pT = T0.90ReL=pT.(DieT =T[pw]=(Die)=pc(Diet =t

2-81121

第三章反應器反應器的作用主要是使過程氣中的H2SS02在催化劑床層上繼續(xù)其他有機硫化合物在一級轉化器的催化劑床層上最大限度的水解為H2S和C02。小于100t/d裝置，大多采用徑向或縱向的內隔板把一個殼體分割為兩個或兩個較高。加熱的方式比較靈活，可以有較高的反應溫度。有3種基本形式。 3-13-23-3，因

3-4移動床與固定床相似，不同的是固體顆粒自頂部連續(xù)加入，由底部卸出.移動床與固定固定床的差別在于反應過程中催化劑從反應器向出口緩慢運動，

3-5

ChemicalEngineeringResearchandDesign的文獻Three-dimensionalCFDsimulationofindustrialClausreactors，可以獲得主反應的動力學r=kP_H2S k=5.136E?r=kP_H2S k=1.1E?定一級反應器溫度為310℃，壓力為1.5bar；二級反應器溫度為235℃，壓力為1.5bar。器(常規(guī)反應器)、二級反應器(超級反應器)。由齊魯化工院催化劑，底部采用30mm和10mm的陶瓷球作為支撐層。根據某廠年產硫磺約10000t的連續(xù)生產，有效工作時間8000小時，空速:450h-1。由模擬結果可知:過程氣每小時進入一級反應器的質量流量為VR=RR61.10273

VON=×150÷101.325=

VR=4151.06=γ=D定H=πVR4

×D2×則：H=4D=6mL=H2

6=2為V1=V2=VR2

2

=考慮到一級反應器里催化劑(LS-971,LS-300和陶瓷球)的堆放方式以S1=LxDI=3×1.1=則，一級反應器里催化劑的填充高度為H1=V1

=考慮到二級反應器里催化劑(LS-300和陶瓷球)的堆放方式及反應器Vm2=6200.72kg/hD2=1.15m，則催化S2=L×D2=3×1.15=則，二

H2=VS

=

=根據流體反應器的溫度及壓力選擇反應器材料。本設計流體溫度在σ

0.62831-

=

本設計采用的封頭為標準橢圓模型，則Di K=封頭高度H=Di=1.5= 直邊高度取 h0=則反應器的總高度為H=H2h2h0=62×0.37520.05=封頭的計算厚度為σ

0.62831-0.5

=設單面腐蝕余量:C2=1mm，則封頭厚度圓整后為

'w旔 計 條 CtC簡圖計算內容'w旔150.3-16MnDR板材=2[]t e=n-C1-C2=n=pT = T0.90ReL=pT.(DieT =T[pw]=(Die)=t =t'w<GB150.3-Q345R(板材)[[pT 0.2478T0.90ReL=T =T1 D2622i iK ==2[]t05 heh=nh-C1-C2=min=nh=壓力計 KDi0.5eh='w<GB150.3-Q345R板材=2[]t e=n-C1-C2=n=pT = T0.90ReL=pT.(DieT =T[pw]=(Die)=t =t'w<GB150.3-Q345R(板材)[[pT 0.2478T0.90ReL=T =T1 D2622i iK ==2[]t05 heh=nh-C1-C2=min=nh=壓力計 KDi0.5eh='w<GB150.3-Q345R板材=2[]t e=n-C1-C2=n=pT = T0.90ReL=pT.(DieT =T[pw]=(Die)=t =t3-1催化劑、2m3Φ10mm微孔活性瓷球。3-1設計壓力 設計溫度

3-2111

第四章燃燒爐特點是，燃燒爐的酸性氣只有一個，酸性氣全部從燃燒爐的火嘴進入，所需性氣中含NH3時，導致系統(tǒng)堵塞和設備腐蝕等。氣的流量來保證尾氣中H2S/SO2的比值為2:1。H2SH2SH2S濃度降低時，火焰溫度和轉化率均下降，國內硫磺回收裝置的操作彈性一般在30％～120％，操作彈性上下限之比為質量流速不低于5.0kg／(m2?s)，低于該值會形成硫霧而損失硫。進入本裝置的烴類在燃燒器生成COS和CS2，影響了硫的轉化率，降低了催化劑的。使一定量的氣從燃燒爐的點火火嘴導人，來自尾氣處理的酸性氣(或部分裝置外來的酸性氣)通過流量控制進入燃燒爐的第二段，氣完全燃燒和酸性H2S1／3部分燃燒所需的空氣量全部從燃燒爐的火嘴進入。對于火嘴處尾氣中H2S／S02的比值為2:1。因此，兩段式工藝操作范圍更大。留時間為0.8～1.5秒，本工藝的停留時間設計為1.1秒。主燃燒爐溫度在1000℃以上，為防止高溫硫化腐蝕，均設置了耐火隔熱內尾氣爐中有過量空氣存在，部分SO2會氧化成SO3。如果爐殼溫度低于露溫度為300℃。材料內部產生熱應力而導致襯里剝落和開裂；4-1主燃燒爐為該11000t/a硫磺回收裝置中的關鍵設備。在項目的基礎設計階Q245R，襯里材料見表4-1.11SD-2SD-34SD-56789

4-2F-4-31第五章換熱器間壁式換熱器這種換熱器是化工生產中采用最多的一種，溫度不同的直接接觸式換熱器兩種（冷和熱）流體進入換熱器后，直接接觸傳遞蓄熱式換熱器一個充滿蓄熱體的空間（蓄熱室）溫度不同的兩種流體浮頭管束、U形管束、填料函管束以及套管（杯）式、蛇管式等。5-11式U式式器式式式式式此外，由于流體在殼容易達到湍流（Re>100即可，而在管內流動Re>10000才是湍流）因而主張粘度較大、流量小的介質選在殼程，可提高傳熱點組分的凝點5℃以上；冷凝含有惰性氣體的流體時，冷卻劑出口溫度至少比冷凝組分低5℃5-2流速5-3壓力降傳熱面兩側的傳熱膜系數α1、α2如相差很大時，α值較小的一側將成為對車間進行了熱集成，優(yōu)化了換熱網絡，然后針對特定的換熱任務，確定合適的換熱工藝參數，并進行換熱費用的優(yōu)化，再根據GB/T151-2014《熱交換器》以及《化工工藝設計手冊（下》第四版，使用AspenExchangerDesignandRatingV7.2進行換熱設備的設計，以此作為參考從工藝手冊上選取換熱器。5-4側污垢熱阻取為0.00052m2?K/W，熱物流側污垢熱阻為0.00042m2?K/W。5-15-2表5- TEMA端部形式的選污垢系數W方型 ——A—C—A——A—式CCASMCASCMASMMAS≤式CCA,BL,MMCAL式—A— S S≤式—CAL

5-6外徑×厚度GB8163-GB2270-正方形排列的管束，能夠使管間小橋形成一條直線通道，便于管外機械，因GB/T28712.2-20122部分：《固定管板式熱交換25mm2.5mm32mm，排列方式為450mm35266.4m2，所需傳熱系376.6W/(m2·K)，實際傳熱系數（含污垢熱阻）502.6W/(m2·K)，設計滿足換熱器流速范圍。殼程壓降為0.05bar，管程壓降為0.03bar，均較小。（mm0.18（MPa，0.1-殼程設計壓力（MPa，66.4-換熱面積（㎡，2.5-換熱管長（（mm，1-5-35-4設備尺寸圖(詳細圖紙參考附錄圖冊5-4換熱管排布圖(詳細圖紙參考附錄圖冊位_殼設計壓力管程設計壓力殼程設計℃溫度管程設計溫度℃管板_GB150.3-內徑 (板材試驗溫度許用應力設計溫度許用應力試驗溫度下屈服點=2[]t =e=n-C1-C2=n pT=1.25p[] T0.90ReL T=pT.(Die)=T2e[]t (Die)=t =t_GB150.3-內徑 (板材試驗溫度許用應力設計溫度許用應力試驗溫度下屈服點=2[]t =e=n-C1-C2=n pT=1.25p[] T0.90ReL T=pT.(Die)=T2e[]t (Die)=t =t_GB150.3-內徑 設計溫度許用應力試驗溫度許用應力pT1.25p[ [力T0.90ReL T=pT.(KDi0.5eh)=2ehT1 D2K 2 i=6 2h ih=2[]t05 =eh=nh-C1-C2=min=nh=壓力計 KD = _GB150.3-內徑 設計溫度許用應力試驗溫度許用應力pT=1.25p[ [力T0.90ReL T=pT.(KDi0.5eh)=2ehT1 D2K 2 i=6 2h ih=2[]t05 =eh=nh-C1-C2=min=nh=壓力計 KD =

5-7編號數量材料量量1BEM600-11器9212器2/25-3BEM500-1334142/19-85BEM400-156BEM800-16器97BEM500-11器812器3/19-59BEM1200-13器6BEM800-14器1BEM1200-12器

第六章汽液分離器HG/T20570.8-的最小距離100mm來加以限制的，應采用立式重力分離器。6-1V01036-2V01056-3V01076-4V0203數量格型徑直徑11111

第七章泵流量Q流量是指工藝裝置生產中，要求泵輸送的介質的量，一般應給求額定流量不小于裝