年产4万吨生物柴油的化工设计

第五章 主要设备的设计与选型

面的经验公式求出。

'Qw Fw?vw式中,vw为通过重相口的重相流速,一般为0.035~0.2m/s。取vw?0.2m/s则

Fw?0.0007?0.004m2 0.2

取重相口的垂直宽度bw?bo?0.02m,则重相口的水平宽度为

aw?Fw0.004??0.20m bo0.02取ao?aw?0.20m

⑤轻相回流堰

选取堰的宽度为槽宽的60%,即

a?,X?0.6?0.671?0.403m 而

?h?,X?(Q0,Xm0a0,X?fM,1(4Qw?3Qw?)???2gma2g??00,X??2323234?58.09?3?58.09??1.1?()??24?60?60????0.010m?0.4?0.403?2?9.81?????

则取轻相回流堰高度

H0,X?HS??HWS??h0,X?0.95?0.01?0.010?0.97m

5.3反应器设计计算

5.3.1反应器计算

1.已知数据:

地沟油的密度 甲醇密度 甘油密度

表5-2已知数据

0.9 0.8 1.2613

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t/m3 t/m3 t/m3

广东石油化工学院本科毕业设计:年产4万吨的生物柴油

甲酯密度 平均密度 处理地沟油 年工作时间 操作时间/批

原料油每批处理量:m=

0.87 899.9408 40000 300 96 t/m kg/m3 t day min

3

40000=8.889吨

300?24?60/96每批甲醇质量=1.678吨

8.8891.678??11.97m3 物料总体积估算V?0.90.8装料系数取 0.75,反应器采用两个

11.97每个反应器体积V1==7.98m3

0.75?2取釜径dt =2m 则塔高=

7.98=2.54m

3.14?125.3.2搅拌器计算

1.选用搅拌器类型:6叶平片涡轮式

尺寸: 叶轮直径d=2/3=0.667m 叶轮距釜底高度Hi =d =0.667m 叶轮宽度W=d/5=0.1333m

叶轮叶片长度l =d/4=0.16666667 液体深度Hl =V1 /S=

11.97=1.91m 基本跟塔尺寸相符 23.14?2?1挡板数取2 ,挡板宽度Wb =0.5m 2.功率计算 查得数据:

表5-3 查得数据表

油酸甘油三酯粘度

甲醇黏度 甘油粘度

0.019 0.000362 0.111

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pa*s pa*s pa*s

第五章 主要设备的设计与选型

平均粘度 据经验取

搅拌器转速 100 r/min

搅拌雷诺数Res =ρnd2/μ=445886.38 取搅拌器功率因子K2 =6

0.001495 pa*s 搅拌器功率 N= K2ρn3d5=6x899.9408x(100/60)3 x0.6675 =3291.96445W

3.强度、壁厚

选用16Mn钢 查得许用应力[σ]t =170MPa

设计压力(底部压力)p=(ρgHl+P0 )/106=(899.9408X9.8X1.9921124+101300)/106

=0.118869275MPa

取焊接头系数Ф=1

计算厚度δ=PcDi/(2[σ]t Ф-Pc)=0.69923103mm 取蚀余量C2 =2mm

δd=δ+ C2 =2.699231031mm C1取0.6mm

壁厚δn =δd+C1+Δ=4

考虑到开孔补偿实际的壁厚可取6mm 4.水压试验

水压试验压力pT =1.25X0.118869275MPa=0.148586594MPa 有效厚度δe

=δn-C=6-0.6-2=3.4mm

0.148586594?(2000?3.4)实验应力σt = =43.77623271MPa

2?3.4又查表得16MnR的σ0.9Фσ

s

s

=345MPa

=0.9x1x345=310.5MPa>σt=43.77623271MPa

所以满足水压的试验要求。

5.3.3管径的计算:

入口流量=11.97/2/10/60=0.01m3/s 由经验值选取入口流速1.5 m/s

V0.01入口截面积S===0.0067m2

v1.5入口计算内径=

4?0.0067=0.092m

3.14入口选用内径0.1m,选用入口管规格108X4 热轧无缝钢管 GB8613-1987

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广东石油化工学院本科毕业设计:年产4万吨的生物柴油

0.01=1.27m/s 23.14?0.1/4由于出口和入口质量一样,密度均取平均密度,出口与入口的管径相同。

实际入口流速=

5.3.4传动轴设计计算

转矩=9.55X3291.96445/100=314.3826047Nm

根据以上的计算,选用轴径为60mm的扭转应力为1.602MPa的钢性轴作为传动轴。

5.4泵的计算和选型

部分泵的计算示例 1.进料泵

进料高度?11?0.35?1.62?2.5?7.97m

在原料液罐液面与进料口之间列伯努利方程得:

2P1u12P2u2Z1???H?Z2???Hf,1?2

?g2g?g2g其中Z2-Z1=2.7m,P1=1atm,P2=1atm,u1 =0,u2 =1m/s,大约估算Hf=1.5m 则泵的压头为H=4.25m

参考《化工原理》上册附表九,选用IS50-32-125水泵,扬程5m。

2.反应出料泵

以地面为基准面与2楼的储罐之间列伯努利方程得:

2P1u12P2u2Z1???H?Z2???Hf,1?2

?g2g?g2g其中Z1-Z2=9.5m,P1=1atm,P2=1atm ,u1=0,u2 =1m/s,大约估算Hf=3.5m 则泵的压头为H=13.05m

参考《化工原理》上册附表九,选用IS50-32-200水泵,扬程13.1m。

3.最终产物储存泵

以地面为基准面与塔顶的面之间列伯努利方程得:

2P1u12P2u2Z1???H?Z2???Hf,1?2

?g2g?g2g其中Z2-Z1=7m,P1=1atm,P2=1atm,u1=0,u2 =0.5m/s,大约估算Hf=3.5 则泵的压头为H=10.55m

参考《化工原理》上册附表九,选用IS60-40-200水泵,扬程11.8m。

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