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摘 要

乙二醇是非常重要的化工原料，市场需求大，而我们国家每年生产的量太少，外国跨国资本是我们的进口来源。因此，钻研怎么才能卓效生产乙二醇意义重大。合成乙二醇有多种方法，其中，草酸酯加氢法技术性和经济性较好，也是未来的发展方向，因此选用。

本次设计主要研究整个工艺中精制工段的参数计算和换热器的设计。在整个生产工艺中精制工段的进料物料为混合物乙二醇和1，4-丁二醇。通过加入某种化学药剂使其分离，中间要经过多次精馏。最终塔釜得 到高纯度的乙二醇，再经换热器换热送入储罐^[1]。

在本设计的流程中，先针对产品入手搜集产品的物性参数，之后根据搜集到的信息进行物料衡算和热量衡算，根据结果进行换热设备的结构设计以及标准件的选型。

关键词：乙二醇；精制；换热器；热量衡算

Abstract

Ethylene glycol ，as a common chemical raw material,is very important and the market demand is large. but our country has too little annual production. And foreign multinational capital is the source of imports.. Therefore, it is very important to study its efficient production . There are various methods for synthesizing ethylene glycol. Among them, the oxalate hydrogenation method is more technical and economical, and is also the future development direction, so it is selected.

The design of heat exchanger is mainly designed . The feed materials in the refining section of the entire production process are the mixture ethylene glycol and 1,4-butanediol. It is separated by adding an azeotrope, and after multiple rectification separations, the final tower kettle obtains high-purity ethylene glycol, which is then transferred into the storage tank through heat exchanger .

In the process of this design, we first collected the physical parameters of the product for the product, and then carried out the material balance and heat balance calculation based on the collected information. According to the results, the equipment was performed, the standard pars were selected.

Keywords：ethylene glycol ；refining; heat exchanger ; heat balance

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 １

1.1 背景和意义 １

1.2 研究现状 １

1.3 工艺流程 ２

1.4 换热器的分类 ３

1.5 换热器的选型 ３

1.6 浮头式换热器 ３

第二章 物料衡算与热量衡算 ５

2.1 物料原始数据 ５

2.2 换热器热量衡算 ５

第三章 换热器设计 ６

3.1 换热器段工艺计算 ６

3.1.1原始数据 ６

3.1.2定性温度与物性参数 ６

3.1.3 物料与热量衡算 ７

3.1.4 有效平均温差 ７

3.1.5 初算传热面积 ８

3.1.6 换热器结构设计 ８

3.1.7 管程传热与压降 ９

3.1.8壳程传热与压降 １０

3.1.9总传热系数 １１

3.1.10传热面积与壁温核算 １１

第四章 换热器零件选择与强度校核 １３

4.1 换热管及其排列方式 １３

4.2 折流板 １３

4.3 拉杆 １３

4.4 壳程圆筒 １３

4.5 管箱封头（平盖）计算 １４

4.5.1 前端管箱计算 １４

4.5.2 后端管箱封头（平盖）计算 １４

4.6 管箱 １５

4.6.1 前端管箱 １５

4.6.2 后端管箱筒体计算 １５

4.7 开孔补强计算 １６

4.7.1 壳程流体接管 １６

4.7.2 管程流体接管 １７

4.8 换热管 １８

4.8.1失稳当量长度计算 １８

4.8.2 内压计算 １９

4.9 管板计算 １９

4.10 管箱法兰计算 ２０

4.11 垫片 ２１

4.12 连接方式 ２１

4.13 支座 ２２

第五章 经济核算 ２３

结论 ２４

参考文献 ２５

致谢 ２７

第一章 绪 论

背景和意义

乙二醇作为重要的有机化工原料之一，在现代化工艺中有非常重要的地位^[2]。许许多多的产品都要用到它来生产，许许多多的反应都要它来参与。近几十年来，乙二醇的生产量在持续上升。2002年以后，世界上乙二醇的生产量狂飙突进，许多国家都上马了新的生产乙二醇的工厂；需求量方面则有过之而无不及，许许多多的下游产品都要用到它来生产，其中占据大头的是东亚部分^[3]。

我国是乙二醇制造和消耗大国^[4]。近十几年来，我们国家在乙二醇的工业生产和国内的市场需求方面都有长足的发展。这也反映了我国社会经济特别是化工领域的高速，强劲发展，是我国经济建设体系运行良好的体现。 随着我国乙二醇产业领域的规模化装备建设速度加紧，社会需求不断增加，为了解决我国能源自给率不足的问题，保证我国乙二醇资源安全，本文概述了国内外的乙二醇生产技术发展现状和在换热器设计中可能出现的问题的探讨。

研究现状

不管是中国还是外国，乙二醇的生产都被当做非常重要的问题来看待。在各种重要文件上都能看到乙二醇的身影，可见其重要性。通过查阅一些书籍，检索一些文献，我们可以知道，目前，世界各国工厂主和企业家们普遍采用的方法是几十年前开发出来的老技术环氧乙烷水合法,但是它有几个不得不提的缺点，那就是流程长,耗能大,乙二醇的选择性较低。在以前，它还能适应生产的需要，但是随着时代的发展，它已经越来越不能满足人们的需要。为了克服这些缺点，顺应时代的需求,70年代以后,各国前赴后继，以极大的热情和创新思维投入到新技术的研发中,成果主要有两个，一个是石化路线，另一个是碳一路线^[5]。

石化路线又分为环氧乙烷直接催化水合法和碳酸乙烯酯法路线。

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