间苯二甲酸生产工艺中的设备设计与选型综述
目录
TOC\o1-3\h\u6376间苯二甲酸生产工艺中的设备设计与选型综述 1
45021.1设备设计概述 2
294311.2反应器设计 2
246501.2.1反应器类型的选择 2
186591.2.2反应条件及设计数据 2
37271.2.3反应器床层高度设计 4
193461.2.4反应器管数的计算 5
13171.2.5反应器内径的计算 5
303451.2.6反应器床层压降计算 6
143871.2.7反应器强度设计 7
84871.2.8反应器结构设计 8
200091.2.9反应器设计结果 8
313531.3IPA精馏塔T0101的设计 8
232221.3.1塔板类型与选择 8
196861.3.2各种操作条件及相关的物性 10
139061.3.3塔板设计 12
41021.3.4塔径和有效高度的计算 15
325581.3.5流体力学验证 17
169911.3.6塔板负荷性能图 20
303401.3.7接管设计 23
45731.3.8筒体与封头 25
178291.3.9其他塔附件 25
208041.3.10塔总体高度设计 26
205321.3.11精馏塔工艺参数 26
271121.4分离器的选型 27
95801.5换热器选型 28
134241.5.1换热器类型选择 28
287731.5.2EDR的输入 29
144511.5.3EDR设计结果 29
19711.5.4换热器结构 30
46491.6结晶器的选择 31
324711.1.1设计方案的确定 31
303501.1.3结晶器的工艺参数 31
287591.1.2结晶器体积和主要尺寸的计算 31
208981.7压缩机的选型 32
116431.8混合器M101的选型 33
60661.9储罐选型 33
104911.10设备一览表 34
1.1设备设计概述
设备的选择的依据是物料和能量衡算，由物料和能量衡算来计算，来确定设备的大小和规格，设备材料要根据反应物和生成物的性质来决定的。设备选型也是车间布置的前提，车间布置要根据设备的大小和要求来决定如何放置。设备的布置要满足经济和结构合理、安全可靠、性能好，操作简便等一系列要求。设备又可以分为两类，主要是标准设备和非标准设备。有一些设备是要定做的，有一些是可以直接购买使用的。
1.2反应器设计
1.2.1反应器类型的选择
间二甲苯制备IPA的反应器类型挺多，都需要定做。本项目选择固定床。由于生产量比较大，对温度也有一定的要求，需要一台反应器，反应器位号是R0101，反应器设计的温度问180℃。
1.2.2反应条件及设计数据
1.催化剂的选择及物性
间苯二甲酸生产过程中，Co(CH3COO)2/Mn(CH3C00)2/溴化物作催化剂是最有效的催化体系，其理化性质见表1.1。
表1.1催化剂的物性参数
催化剂形状
粉状混合物
颗粒密度
3.4mm
孔体积
0.101ml/g
视密度
0.696g/ml
堆积密度
0.75g/ml
比表面积
3.52m2/g
空隙率
0.58
2.反应条件以及基本设计数据
反应器的设计数据如表1.2所示：
表1.2反应器设计数据
参数
间苯二甲酸年产量
年工作时间
反应温度
反应压力
原料配比
空速
反应选择性
数值
20万t
7200h
180℃
1.9bar
MX:O2=1:3.3
2100h-1
90.00%
反应器的进出口物料组成见表1.3：
表1.3反应器进出口物料
摩尔流量/(kmol/h)
进口
出口
总进出料
1091.05
951.879
M-XYL-01
173.7
0
OXYGE-01
574.95
0.003
WATER
0
402.984
CARBO-01
0
55.584
ISOPH-01
0
170.226
ACETI-01
347.4
319.608
ISOPH(S)
0
0
3-CAR-01
0
3.474
HYDRO-01
0
0
M-TOL-01
0
0
NITRO-01
0
0
各物质的相对分子质量见表1.4：
表1.4各物质相对分子质量
物质名称
相对分子质量/（g/mol）
物质名称
相对分子质量/（g/mol）
间二甲苯
106
间苯二甲酸（固）
166
氧气
32
3-羧基苯甲醛
150
水
18
氢气
2
二氧化碳
4