年產(chǎn)30萬噸甲醇精餾提純的工段設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題目： 年產(chǎn)30萬噸甲醇精餾提純的工段設(shè)計(jì) </p><p>　　院 （系）： 化學(xué)化工學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 化學(xué)工程與工藝 </p><p>　　學(xué) 號： &l

2、t;/p><p>　　姓 名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　完成日期： 2014.6 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 文獻(xiàn)綜述4<

3、/p><p>　　1.1 甲醇生產(chǎn)工藝進(jìn)展及國內(nèi)發(fā)展前景4</p><p>　　1.1.1甲醇簡介4</p><p>　　1.1.2甲醇的用途8</p><p>　　1.1.3甲醇的安全性9</p><p>　　1.1.4甲醇國內(nèi)外合成技術(shù)現(xiàn)狀10</p><p>　　1.3影響精餾操作的

4、因素與調(diào)節(jié)12</p><p>　　1.3.1影響精餾操作的主要因素簡析12</p><p>　　1.3.2精餾塔的產(chǎn)品質(zhì)量控制和調(diào)節(jié)13</p><p>　　1.4 Aspen Plus工藝流程模擬14</p><p>　　第二章 物料衡算和能量衡算16</p><p>　　2.1操作條件16</p

5、><p>　　2.2物料衡算16</p><p>　　2.2.1 預(yù)塔物料衡算17</p><p>　　2.2.2 加壓塔的物料衡算18</p><p>　　2.2.3 常壓塔的物料衡算29</p><p>　　2.2.4 回收塔的物料衡算37</p><p>　　2.2.5 四塔實(shí)際模擬

6、45</p><p>　　2.4整個四塔甲醇的回收率55</p><p>　　2.5加壓塔、常壓塔、回收塔采出甲醇的濃度55</p><p>　　第三章 預(yù)精餾塔工藝設(shè)計(jì)及其附件選型55</p><p>　　3.1 設(shè)計(jì)依據(jù)55</p><p>　　3.1.1 預(yù)精餾塔設(shè)計(jì)已知條件55</p>

7、<p>　　3.1.2 塔板工藝條件計(jì)算56</p><p>　　3.1.3 塔徑計(jì)算57</p><p>　　3.1.4 塔高計(jì)算58</p><p>　　3.1.5 塔板的工藝尺寸60</p><p>　　3.1.6 塔板流體力學(xué)驗(yàn)算64</p><p>　　3.2 預(yù)精餾塔附件選型71&l

8、t;/p><p>　　3.2.1 管口設(shè)計(jì)71</p><p>　　3.2.2 設(shè)備管口表73</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)74</b></p><p><b>　　附 錄74</b></p><p><b>　　致謝75</b></

9、p><p>　　年產(chǎn)30萬噸甲醇精餾提純的工段設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué)生：xxx 指導(dǎo)老師：xxx</p><p>　　摘要：本設(shè)計(jì)是關(guān)于甲醇精餾的工段及其預(yù)塔設(shè)備的設(shè)計(jì)，文中著重介紹了四塔流程。按照課程設(shè)計(jì)任務(wù)書上的要求，文中具體內(nèi)容包括：甲醇及精餾的相關(guān)內(nèi)容；甲醇精餾流程介紹；精餾全流程的物料衡算和能量衡算；Aspen對全流程的模擬及分析以及Radfrac模

10、塊中的Tray Sizing對加壓、常壓、回收塔的尺寸設(shè)計(jì)；預(yù)精餾塔的塔設(shè)備計(jì)算及塔附件選型等。</p><p>　　關(guān)鍵詞：甲醇；精餾；四塔流程；Aspen Plus流程模擬</p><p>　　Annual output of 300000 tons of methanol distillation section design</p><p>　　J.W.L

11、and J.G.C</p><p>　　Abstract: This design is about the methanol distillation section and the preliminary design of tower equipment, this paper emphatically introduces the four processes. According to the requ

12、irements of the curriculum design task book, in this paper, the concrete content includes: methanol and distillation of the related content; The methanol distillation process is introduced; Distillation process of materi

13、al balance and energy balance; Aspen simulation and analysis of the whole process and the Tr</p><p>　　Keywords : Methanol; distillation; Four-column process; Aspen Plus process simulation.</p><p&g

14、t;<b>　　文獻(xiàn)綜述</b></p><p>　　1.1 甲醇生產(chǎn)工藝進(jìn)展及國內(nèi)發(fā)展前景</p><p><b>　　1.1.1甲醇簡介</b></p><p>　　甲醇的分子式為CH3OH，其分子量為32.04。常溫常壓下，純甲醇是無色透明的、易流動甲醇的電導(dǎo)率，主要決定于它含的、易揮發(fā)的可燃液體，具有與乙醇相似的氣

15、味，其一般性質(zhì)列于表1-1。甲醇的密度、粘度和表面張力隨溫度改變?nèi)绫?-3所示。</p><p>　　有的能電離的雜質(zhì)，如胺、酸、硫化物和金屬等。工業(yè)生產(chǎn)的粗甲醇都含有一定量的有機(jī)雜質(zhì)，其一般比電導(dǎo)率為1×10-7～7×10-6。甲醇可以和水以及許多有機(jī)液體如乙醇、乙醚等無限地混合，但不能與脂肪族烴類相混合。它易于吸收水蒸汽、二氧化碳和某些其他物質(zhì)，因此，只有用特殊的方法才能制得完全無水的甲醇

16、。同樣，也難以從甲醇中清除有機(jī)雜質(zhì)，產(chǎn)品甲醇總有有機(jī)雜質(zhì)約0.01％以下。</p><p>　　表1-1 甲醇的一般性質(zhì)</p><p>　　甲醇的沸點(diǎn)隨壓力變化如表1-2所示。</p><p><b>　　表1-2甲醇的沸點(diǎn)</b></p><p>　　1mmHg=133.322 Pa 1at=9.80665&#

17、215;104 Pa</p><p>　　表1-3溫度對性質(zhì)的影響</p><p>　　1Cp=106 Pa·S， 1dyn=106 N </p><p>　　表1-4 與甲醇生成共沸混合物的性質(zhì)和共沸物的沸點(diǎn)</p><p>　　1.1.2甲醇的用途</p><p>　　甲醇結(jié)構(gòu)最為簡單的飽和一元醇有毒、

18、易燃、化學(xué)性質(zhì)較活潑。工業(yè)上合成甲醇幾乎全部采用一氧化碳加壓催化加氫的方法，工藝過程包括造氣、合成凈化、甲醇合成和粗甲醇精餾等工序。甲醇有很多用途，它是生產(chǎn)塑料、合成橡膠、合成纖維、農(nóng)藥和醫(yī)藥的原料。主要用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、對苯二甲酸二甲酯、甲胺和硫酸二甲酯等多種有機(jī)產(chǎn)品。用作涂料、清漆、蟲膠、油墨、膠黏劑、染料、生物堿、醋酸纖維素、硝酸纖維素、乙基纖維素、聚乙烯醇縮丁醛等的溶劑。甲醇為清洗去油劑，MOS級主要用于分立器件，中、

19、大規(guī)模集成電路，BV-Ⅲ級主要用于超大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)。用作分析試劑，如作溶劑、甲基化試劑、色譜分析試劑。用于電子工業(yè)，常用作清洗去油劑。通常甲醇是一種比乙醇更好的溶劑，可以溶解許多無機(jī)鹽。也可以從甲醇出發(fā)合成乙烯和丙烯，代替石油生產(chǎn)乙烯和丙烯的原料路線。由于甲醇用途廣泛，屬于大噸位產(chǎn)品，近年來發(fā)展勢頭迅猛。中國具有富煤、缺油、少氣的能源資源特點(diǎn)，因地制宜地利用煤或者天然氣為原料合成甲醇，進(jìn)一步發(fā)展有機(jī)化學(xué)工業(yè)和燃料工業(yè)的路線是合理

20、可行的，而由合成氣合成甲醇是煤間接液化的成熟技術(shù)，是煤轉(zhuǎn)化利用的重要途徑。</p><p>　　1.1.3 甲醇的安全性</p><p>　　甲醇的毒性及常用急救方法；甲醇被人飲用后，就會產(chǎn)生甲醇中毒。甲醇的致命劑量大約是70毫升。甲醇有較強(qiáng)的毒性，對人體的神經(jīng)系統(tǒng)和血液系統(tǒng)影響最大，它經(jīng)消化道、呼吸道或皮膚攝入都會產(chǎn)生毒性反應(yīng)，甲醇蒸氣能損害人的呼吸道粘膜和視力。急性中毒癥狀有：頭疼、惡

21、心、胃痛、疲倦、視力模糊以至失明，繼而呼吸困難，最終導(dǎo)致呼吸中樞麻痹而死亡。慢性中毒反應(yīng)為：眩暈、昏睡、頭痛、耳鳴、現(xiàn)力減退、消化障礙。甲醇攝入量超過4克就會出現(xiàn)中毒反應(yīng)，誤服一小杯超過10克就能造成雙目失明，飲入量大造成死亡。甲醇中毒，通?？梢杂靡掖冀舛痉?。其原理是，甲醇本身無毒，而代謝產(chǎn)物有毒，因此可以通過抑制代謝的方法來解毒。甲醇和乙醇在人體的代謝都是同一種酶，而這種酶和乙醇更具親和力。因此，甲醇中毒者，可以通過飲用烈性酒（酒精度

22、通常在60度以上）的方式來緩解甲醇代謝，進(jìn)而使之排出體外。而甲醇已經(jīng)代謝產(chǎn)生的甲酸，可以通過服用小蘇打（碳酸氫鈉）的方式來中和。甲醇也容易引發(fā)大火。一旦發(fā)生火災(zāi)，救護(hù)人員必須穿戴防護(hù)服和防毒面具。小火用二氧化碳、干粉、1211、抗溶泡沫、霧狀水滅火，以使用大量水滅火效果較好。如果發(fā)生泄漏，救護(hù)人員首先必須切斷</p><p>　　1.1.4 甲醇國內(nèi)外合成技術(shù)現(xiàn)狀</p><p>　　1.

23、1.4.1 國外大規(guī)模甲醇合成技術(shù)現(xiàn)狀</p><p>　　甲醇精餾是甲醇生產(chǎn)中重點(diǎn)研究與攻關(guān)的課題之一，多年來世界各國對此開展了大量的工作，特別是世界著名的英國ICI、法國的Lurgi 和日本三菱瓦斯等均開發(fā)出了自己獨(dú)特的精餾技術(shù)。在倡導(dǎo)節(jié)約能源的當(dāng)今社會，低壓法是一種主要的現(xiàn)代甲醇合成生產(chǎn)工藝。據(jù)說，利用能夠代表國外甲醇生產(chǎn)水平的英國ICI公司和德國Lurgi公司技術(shù)的國外生產(chǎn)設(shè)備占據(jù)了至少70%，現(xiàn)在擁有最

24、高生產(chǎn)能力的單一反應(yīng)器是Lurgi聯(lián)合反應(yīng)器。</p><p>　　1.1.4.2 國內(nèi)的甲醇合成技術(shù)</p><p>　　我國的精餾技術(shù)也在逐年改進(jìn)，產(chǎn)品甲醇的質(zhì)量也相應(yīng)得到了提高。目前，國內(nèi)甲醇精餾工藝主要分為雙塔精餾工藝、帶有高錳酸鉀反應(yīng)的精餾工藝和三塔精餾工藝。帶有高錳酸鉀反應(yīng)的精餾工藝需要對粗甲醇中的還原性物質(zhì)進(jìn)行處理后再精餾，工藝復(fù)雜，該工藝主要用于對甲醇質(zhì)量要求相當(dāng)嚴(yán)格的場

25、合。由于雙塔精餾和三塔精餾工藝完全能夠保證工業(yè)上對精甲醇質(zhì)量的要求，因此一般不必采用帶高錳酸鉀反應(yīng)的精餾工藝。目前我國使用較廣泛的是雙塔精餾與三塔精餾流程工藝。</p><p><b>　　1.2四塔流程描述</b></p><p>　　四塔流程（見圖1.1）包含預(yù)精餾塔、加壓精餾塔、常壓精餾塔和甲醇回收塔。第一階段粗甲醇經(jīng)換熱后進(jìn)入預(yù)精餾塔，脫除輕組分后(主要為不凝

26、氣、二甲醚等)，塔底甲醇及高沸點(diǎn)組分換熱后進(jìn)入加壓精餾塔。第二階段在加壓精餾塔和常壓塔中完成，主要獲得精甲醇；預(yù)塔精餾塔底餾分送入加壓精餾塔，加壓精餾塔頂?shù)臍庀噙M(jìn)入冷凝器，利用加壓塔和常壓塔塔頂、塔底的溫差，為常壓塔塔底提供熱源，同時對加壓塔塔頂氣相冷凝，冷凝后的精甲醇進(jìn)入回流罐，一部分作為加壓精餾塔回流，一部分作為精甲醇產(chǎn)品出裝置；加壓精餾塔主要有兩個作用：為常壓精餾塔塔提供熱源及獲得部分高純度精甲醇。加壓精餾塔塔底餾分再進(jìn)入常壓精餾

27、塔，通過常壓精餾塔獲得絕大部分的精甲醇產(chǎn)品。第三階段為甲醇回收系統(tǒng)，既要控制回收的精甲醇質(zhì)量，還要控制塔底廢水中總醇含量要求，塔底廢水送生化處理。</p><p>　　圖1.1 甲醇精餾工藝的四塔流程</p><p>　　注釋：T01—預(yù)精餾塔；T02—加壓精餾塔；</p><p>　　T03—常壓精餾塔；T04—回收精餾塔</p><p>

28、　　P01—泵；E01—換熱器。</p><p>　　1.3影響精餾操作的因素與調(diào)節(jié)</p><p>　　1.3.1影響精餾操作的主要因素簡析</p><p>　　精餾塔操作的基本要求是在連續(xù)穩(wěn)態(tài)和最經(jīng)濟(jì)的條件下處理更多的原料液，達(dá)到預(yù)定的分離要求（規(guī)定的xD和xw)或組分的回收率，即在允許范圍內(nèi)采用較小的回流比和較大的再沸器傳熱量。</p><

29、p>　　通常，對特定的精餾塔和物系，保持精餾穩(wěn)態(tài)操作的條件是：①塔壓穩(wěn)定；②進(jìn)出塔系統(tǒng)的物料平衡和穩(wěn)定；③進(jìn)料組成和熱狀況穩(wěn)定；④回流比穩(wěn)定；⑤再沸器和冷凝器的傳熱條件穩(wěn)定；⑥塔系統(tǒng)與環(huán)境間熱穩(wěn)定等。由此可見，影響精餾操作的因素十分復(fù)雜，一下就其中主要因素予以分析。</p><p>　　1.3.1.1物料平衡的影響和制約</p><p>　　保持精餾裝置的物料平衡是精餾塔穩(wěn)定操作的必

30、要條件。根據(jù)全塔物料衡算可知，對于一定的原料液流量F，只要確定了分離程度xD 和xw，餾出液流量D和釜?dú)堃毫髁縒也就被確定了。而xD和xw決定于汽液平衡關(guān)系（α）、xF 、q、R和理論塔板數(shù)NT系(適宜的進(jìn)料位置），因此D和W或采出率D/F與W/F只能根據(jù)xD和xw確定，而不能任意增減，否則進(jìn)出塔的兩個組分的量不平衡，必然導(dǎo)致塔內(nèi)組成變化，操作波動，使操作不能達(dá)到預(yù)期的分離要求。</p><p>　　1.3.1

31、.2回流比的影響</p><p>　　回流比是影響精餾塔分離效果的主要因素，生產(chǎn)中經(jīng)常用改變回流比來調(diào)節(jié)、控制產(chǎn)品的質(zhì)量，直接關(guān)系著塔內(nèi)各層扳上的物料濃度的改變和溫度的分布?；亓鞅仍龃髸r，精餾段和提留段內(nèi)傳質(zhì)推動力均增加，因此在一定的精餾段理論塔板數(shù)下餾出液組成變大，釜?dú)堃航M成變小。反之，當(dāng)回流比減小時，xD減小而xw增大，使分離效果變差。回流比增加，使塔內(nèi)上升蒸汽量及下降液體量均增加，若塔內(nèi)汽液負(fù)荷超過允許值，

32、則應(yīng)減小原料液流量?；亓鞅茸兓瘯r，再沸器和冷凝器的傳熱量也相應(yīng)發(fā)生變化。</p><p>　　一般情況下，選取適宜回流比為最小回流比的1.3～2倍。</p><p>　　1.3.1.3 進(jìn)料組成和進(jìn)料熱狀況的影響</p><p>　　當(dāng)進(jìn)料狀況(xF和q）發(fā)生變化時，應(yīng)適當(dāng)改變進(jìn)料位置。一般精餾塔常設(shè)幾個進(jìn)料位置，以適應(yīng)生產(chǎn)中進(jìn)料狀況的變化，保證在精餾塔的適宜位置下

33、進(jìn)料。如進(jìn)料狀況改變而進(jìn)料位置不變，必然引起餾出液和釜?dú)堃航M成的變化。</p><p>　　1.3.2精餾塔的產(chǎn)品質(zhì)量控制和調(diào)節(jié)</p><p>　　精餾塔的產(chǎn)品質(zhì)量通常是餾出液及釜?dú)堃旱慕M成達(dá)到規(guī)定值。生產(chǎn)中某一因素的干擾（如熱量、xF等發(fā)生變動）將影響產(chǎn)品的質(zhì)量，因此應(yīng)及時予以調(diào)節(jié)控制。在一定的壓強(qiáng)下，混合物的泡點(diǎn)和露點(diǎn)都取決于混合物的組成，因此可以用容易測量的溫度來預(yù)示塔內(nèi)組成的變化

34、。對于餾出液和釜?dú)堃阂灿袑?yīng)的露點(diǎn)和泡點(diǎn)，通?？捎盟敎囟确从仇s出液組成，用塔底溫度反映釜?dú)堃航M成。但對高純度分離時，在塔頂（或塔底）相當(dāng)一段高度內(nèi)，溫度變化極小。對高純度分離時，一般不能用測量塔頂溫度來控制塔頂組成。</p><p>　　分析塔內(nèi)沿塔高的溫度分布可以看到，在精餾段或提留段的某塔板上溫度變化最顯著，也就是說，這些塔板的溫度對于外界因素的干擾反映最為靈敏，通常將它稱之為靈敏板。因此生產(chǎn)上常用測量和控

35、制靈敏板的溫度來保證產(chǎn)品的質(zhì)量。</p><p>　　甲醇精餾塔進(jìn)科量和組成改變時，都會破壞塔內(nèi)物料平衡和氣液平衡，引起塔溫的波動，如不及時調(diào)節(jié)，將會導(dǎo)致精甲醇的質(zhì)量不合格或者增加甲醇的損失。隨著進(jìn)料量的調(diào)節(jié)，各層塔板上的氣液組成重新分配，可以控制一定的靈敏板溫度與之相適應(yīng)。粗甲醇的組成一般是比較穩(wěn)定的，只是在合成催化劑使用的前后期隨著反應(yīng)溫度的升高而變化較大。但是預(yù)精餾后的含水甲醇中，甲醇濃度總會有些小幅度波動

36、。不論是其中甲醇濃度增加或降低，都會造成塔內(nèi)物料不平衡，形成輕組分下降或重組分上升，引起塔釜溫度降低或塔項(xiàng)溫度升高，加大了甲醇損失或降低了精甲醇的質(zhì)量。這時，在回流比仍屬適宜的情況下，只需對精甲醇的采出量稍作調(diào)節(jié)，就可達(dá)到塔溫穩(wěn)定，物料和氣液又趨平衡；如果粗甲醇的組分變化較大時，則需適當(dāng)改變其進(jìn)料板的位置，或是改變回流比，才能保證粗甲醇的分離效率。當(dāng)合成催化劑后期生產(chǎn)的粗甲醇進(jìn)行蒸餾時，有時為確保精甲醇的質(zhì)量，以保證精餾塔進(jìn)料位置降低，

37、同時適當(dāng)加大回流比。</p><p>　　1.4 Aspen Plus工藝流程模擬</p><p>　　流程模擬就是將一個由許多個單元過程組成的化工流程用數(shù)字模型進(jìn)行描述，并且在計(jì)算機(jī)上通過改變各種有效條件得到所需要的結(jié)果，如操作條件等。</p><p>　　在Aspen Plus中關(guān)于精餾的模塊有：</p><p>　　(1)簡捷法模型：包

38、括DSTWU(簡捷法精餾設(shè)計(jì)模型)、Distl(簡捷法精餾核算模型)、SCFrac(簡捷法多塔蒸餾模型)。</p><p>　　(2)嚴(yán)格法模型：MultiFrac(嚴(yán)格法多塔精餾模型)、PetroFrac(嚴(yán)格法分餾塔)、RateFrac(精餾的核算與設(shè)計(jì)模型)、Extract(嚴(yán)格萃取塔模型)。</p><p>　　其中RateFrac是一個基于流率的非平衡的模型，用于模擬各種類型的多

39、級氣一液精餾操作，可用于一般精餾、吸收、再沸吸收、汽提、再沸汽提、萃取和共沸蒸餾。適用于兩相系統(tǒng)、窄沸程和寬沸程系統(tǒng)以及液相具有強(qiáng)的非理想程度系統(tǒng)。其構(gòu)成包括任意組輸人、任意組側(cè)線、任意組加熱器(或熱流)和任意組傾析器。</p><p>　　對于精餾模擬必須確定以下條件：</p><p>　　(1)進(jìn)料性質(zhì)(包括進(jìn)料的組成、溫度、壓力、進(jìn)料量、相數(shù)等)和進(jìn)料位置。</p>&

40、lt;p>　　(2)出料性質(zhì)(包括相數(shù)等)和出料位置。</p><p>　　(3)塔的性質(zhì)，如塔板數(shù)、塔的壓力分布、回流比、氣相產(chǎn)品占塔頂總產(chǎn)品比率或塔頂出料、塔底出料、回流量等。</p><p>　　其它如側(cè)線出料、加熱器和再沸器的熱負(fù)荷、蒸氣組分初值、塔板效率、回流溫度、填料性質(zhì)或塔板性質(zhì)等，都可以由模擬者根據(jù)要求設(shè)定。</p><p>　　對于一個模擬過

41、程來說，準(zhǔn)確無誤地選擇物性是模擬結(jié)果好壞的關(guān)鍵。Aspen Plus為單元操作計(jì)算提供了熱力學(xué)性質(zhì)和傳遞性質(zhì)，在典型的Aspen Plus模擬中，常用的物理性質(zhì)參數(shù)有逸度系數(shù)、燴、密度、嫡和自由能。</p><p>　　ASPEN PLUS模擬思路如下：</p><p>　　通過物料恒算得出塔頂采出量D，通過DSTWU模塊進(jìn)行四塔的簡捷計(jì)算，得出Actual reflux ratio（即回

42、流比R）、Number of stages(即塔板數(shù))、Feed stage（進(jìn)料板）的數(shù)值，考慮到實(shí)際情況，用以上值乘一適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)做為實(shí)際四塔的模擬數(shù)據(jù)，結(jié)合物料恒算的結(jié)果，在RadFrac模型下進(jìn)行整個四塔的實(shí)際模擬。</p><p>　　第二章 物料衡算和能量衡算</p><p><b>　　2.1操作條件</b></p><p>

43、　　原料為粗甲醇，成份及含量如下表：</p><p><b>　　表2-1粗甲醇組成</b></p><p>　　注釋 ：粗甲醇中甲醇回收率不小于99%(重量百分含量)，精餾工段產(chǎn)品為精甲醇，其甲醇含量不小于99.7%(重量百分含量)。</p><p><b>　　2.2 物料衡算</b></p><p

44、>　　按年30萬噸精甲醇計(jì)算，而粗甲醇中含甲醇量為90.29%。</p><p>　　年工作日按330天計(jì)，則精甲醇每日每小時產(chǎn)量</p><p>　　每小時所需粗甲醇的量</p><p>　　2.2.1 預(yù)塔物料衡算</p><p><b>　　設(shè)置參數(shù)如下：</b></p><p>　　

45、圖2.2 流股輸入?yún)?shù)</p><p>　　圖2.3 模塊輸入?yún)?shù)</p><p>　　圖 2.4 模塊運(yùn)算結(jié)果 </p><p>　　2.2.2 加壓塔的物料衡算</p><p><b>　　設(shè)置參數(shù)如下：</b></p><p>　　圖2.6 模塊輸入?yún)?shù)</p><p&

46、gt;　　圖2.7 換熱器輸入?yún)?shù)</p><p>　　加壓塔簡捷計(jì)算模擬列于下表：</p><p>　　圖2.8 加壓塔模擬結(jié)果</p><p>　　運(yùn)用上述條件，運(yùn)用Radfrac模塊進(jìn)行靈敏度分。物流連接和圖 2.14相同。</p><p>　　2.2.2.1 理論板數(shù)分析</p><p>　　圖 2.9 理論板

47、數(shù)與甲醇回收率關(guān)系</p><p>　　圖2.10 塔頂乙醇回收率與理論板數(shù)關(guān)系</p><p>　　2.2.2.2 回流比分析</p><p>　　圖 2.11塔頂甲醇回收率與回流比關(guān)系</p><p>　　圖 2.12 塔頂乙醇回收率與回流比關(guān)系</p><p>　　2.2.2.3 塔頂餾出量分析</p>

48、;<p>　　圖 2.13塔頂甲醇回收率與塔頂回流比關(guān)系</p><p>　　圖 2.14塔頂乙醇回收率與塔頂回流比關(guān)系</p><p>　　2.2.2.4 進(jìn)料板位置分析</p><p>　　圖 2.15 進(jìn)料板位置與能耗關(guān)系</p><p>　　運(yùn)用上述條件，運(yùn)用 Radfrac 模塊中的 Tray Sizing 進(jìn)行加壓塔

49、的尺寸</p><p>　　設(shè)計(jì)，其輸入數(shù)據(jù)如下圖所示</p><p>　　Tray Sizing 模擬輸入?yún)?shù) 1</p><p>　　Tray Sizing 模擬輸入?yún)?shù) 2</p><p><b>　　圖2.16</b></p><p><b>　　運(yùn)行結(jié)果如下圖所示</b&

50、gt;</p><p><b>　　圖2.17</b></p><p>　　運(yùn)行后，得到的 profiles 結(jié)果如圖所示</p><p>　　圖 2.18 profiles 結(jié)果</p><p>　　運(yùn)用上述條件，運(yùn)用 Radfrac 模塊中的 Tray Rating 進(jìn)行加壓塔的尺寸校核，其輸入數(shù)據(jù)如下圖所示。 &l

51、t;/p><p>　　Tray Rating 模擬輸入?yún)?shù) 1</p><p>　　Tray Rating 模擬輸入?yún)?shù) 2</p><p>　　Tray Rating 模擬輸入?yún)?shù) 3</p><p><b>　　圖2.19 </b></p><p>　　運(yùn)行后，得到塔板 profiles 結(jié)果，如

52、圖所示。</p><p>　　圖2.20運(yùn)行結(jié)果 </p><p>　　圖2.21 profiles 結(jié)果</p><p>　　經(jīng)過 aspen 軟件的模擬，并且對加壓塔的尺寸設(shè)計(jì)和校核，可知加壓塔的實(shí)際塔板數(shù)為 16、實(shí)際回流比 6、塔內(nèi)徑1.92m 以及具體的塔板的幾何結(jié)構(gòu)等。</p><p>　　2.2.3 常壓塔的物料衡算<

53、/p><p><b>　　設(shè)置參數(shù)如下：</b></p><p>　　圖2.23 模塊輸入?yún)?shù)</p><p>　　常壓塔簡捷計(jì)算模擬如下圖：</p><p>　　圖2.24 加壓塔模擬結(jié)果</p><p>　　運(yùn)用上述條件，運(yùn)用Radfrac模塊進(jìn)行靈敏度分。物流連接和圖 2.22相同。計(jì)算結(jié)果如下

54、圖：</p><p>　　2.2.3.1 理論板數(shù)分析</p><p>　　圖2.25 理論板數(shù)與塔頂甲醇回收率關(guān)系</p><p>　　2.2.3.2 回流比分析</p><p>　　圖2.26 塔頂甲醇回收率與理論板數(shù)關(guān)系</p><p>　　圖2.27 塔頂乙醇回收率與理論板數(shù)關(guān)系</p><

55、p>　　2.2.3.3 塔頂餾出量分析</p><p>　　圖 2.28 塔頂餾出量與甲醇回收率關(guān)系</p><p>　　圖 2.29 塔頂餾出量與乙醇回收率關(guān)系</p><p>　　2.2.3.4 進(jìn)料板位置分析 </p><p>　　圖2.30 進(jìn)料板位置與耗能關(guān)系</p><p>　　運(yùn)用上述條件，運(yùn)用

56、Radfrac 模塊中的 Tray Sizing 進(jìn)行常壓塔的尺設(shè)計(jì)，其輸入數(shù)據(jù)如下圖所示： </p><p>　　Tray Sizing 模擬輸入?yún)?shù) 1</p><p>　　Tray Sizing 模擬輸入?yún)?shù) 2</p><p><b>　　圖2.31</b></p><p><b>　　運(yùn)行

57、結(jié)果如下圖：</b></p><p><b>　　圖2.32</b></p><p>　　圖 2.33 profiles 結(jié)果</p><p>　　運(yùn)用上述條件，運(yùn)用 Radfrac 模塊中的 Tray Rating 進(jìn)行常壓塔的尺寸校核，其輸入數(shù)據(jù)如下圖所示。</p><p>　　Tray Rating 模

58、擬輸入?yún)?shù) 1</p><p>　　Tray Rating 模擬輸入?yún)?shù) 2</p><p><b>　　圖2.34</b></p><p>　　運(yùn)行后，得到塔板 profiles 結(jié)果，如圖所示</p><p><b>　　圖2.35運(yùn)行結(jié)果</b></p><p>　　圖

59、2.36 profiles 結(jié)果</p><p>　　經(jīng)過 aspen 軟件的模擬，并且對甲醇常壓塔的尺寸設(shè)計(jì)和校核，可知加壓塔的實(shí)際塔板數(shù)為 32、實(shí)際回流比 5、塔內(nèi)徑2.97m 以及具體的塔板的幾何結(jié)構(gòu)等。</p><p>　　2.2.4 回收塔的物料衡算</p><p><b>　　設(shè)置參數(shù)如下：</b></p><

60、p>　　圖2.38模塊輸入?yún)?shù)</p><p>　　常壓塔簡捷計(jì)算模擬如下圖：</p><p>　　圖2.39回收塔塔模擬結(jié)果</p><p>　　運(yùn)用上述條件，運(yùn)用Radfrac模塊進(jìn)行靈敏度分。物流連接和圖 2.37相同。</p><p>　　2.2.4.1 理論板數(shù)分析</p><p>　　圖2.40 理論

61、板數(shù)與塔頂甲醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)</p><p>　　2.2.4.2 回流比分析</p><p>　　圖2.41回流比與塔頂甲醇回收率關(guān)系</p><p>　　圖2.42回流比與塔頂乙醇回收率關(guān)系</p><p>　　2.2.4.3 餾出量分析</p><p>　　圖2.43 塔頂餾出量與甲醇回收率關(guān)系</p>&

62、lt;p>　　2.2.4.4 進(jìn)料板位置分析</p><p>　　圖2.44 進(jìn)料板位置與耗能關(guān)系</p><p>　　運(yùn)用上述條件，運(yùn)用 Radfrac 模塊中的 Tray Sizing 進(jìn)行回收塔的尺寸設(shè)計(jì)，其輸入數(shù)據(jù)如下圖所示：</p><p>　　Tray Sizing 模擬輸入?yún)?shù) 1</p><p>　　Tray Sizin

63、g 模擬輸入?yún)?shù) 2</p><p><b>　　圖2.45</b></p><p><b>　　運(yùn)行結(jié)果如下圖所示</b></p><p><b>　　圖2.46</b></p><p>　　圖 2.47profiles 結(jié)果</p><p>　　運(yùn)用

64、上述條件，運(yùn)用 Radfrac 模塊中的 Tray Rating 進(jìn)行回收塔的尺寸校核，其輸入數(shù)據(jù)如下圖所示。</p><p>　　Tray Rating 模擬輸入?yún)?shù) 1</p><p>　　Tray Rating 模擬輸入?yún)?shù) 2</p><p><b>　　圖2.48</b></p><p>　　運(yùn)行后，得到塔板

65、profiles 結(jié)果，如圖所示</p><p><b>　　圖2.49運(yùn)行結(jié)果</b></p><p>　　圖2.50 profiles 結(jié)果</p><p>　　經(jīng)過 aspen 軟件的模擬，并且對甲醇回收塔的尺寸設(shè)計(jì)和校核，可知加壓塔的實(shí)際塔板數(shù)為22、實(shí)際回流比 13、塔內(nèi)徑1.175m 以及具體的塔板的幾何結(jié)構(gòu)等。</p>

66、<p>　　2.2.5四塔實(shí)際模擬</p><p>　　圖2.51 四塔模擬流程圖</p><p>　　2.3.2.1四塔中預(yù)塔的有關(guān)數(shù)據(jù)</p><p>　　表2-2 四塔-預(yù)塔模擬數(shù)據(jù)結(jié)果列表</p><p>　　圖 2.52 能量衡算</p><p>　　2.3.2.2四塔中加壓塔的有關(guān)數(shù)據(jù)<

67、/p><p>　　表2-3 四塔-加壓塔模擬數(shù)據(jù)結(jié)果列表</p><p>　　圖 2.53冷凝器能量衡算</p><p>　　圖 2.54再沸器能量衡算</p><p>　　2.3.2.3四塔中常壓塔的有關(guān)數(shù)據(jù)</p><p>　　表2-5 四塔-常壓塔模擬數(shù)據(jù)結(jié)果列表</p><p>　　圖 2.

68、55 冷凝器能量衡算</p><p>　　圖 2.55 再沸器能量衡算</p><p>　　2.3.2.4四塔中回收塔的有關(guān)數(shù)據(jù)</p><p>　　表2-15 四塔-回收塔模擬數(shù)據(jù)結(jié)果列表</p><p>　　圖 2.56冷凝器能量衡算</p><p>　　圖 2.57再沸器能量衡算</p><p

69、>　　2.4整個四塔甲醇的回收率</p><p>　　甲醇進(jìn)料質(zhì)量流率：41952.4×0.9029 = 37878.82 kg/hr；甲醇在預(yù)塔中損失的量為1.182 kmol/hr ×32 = 37.824 kg/hr；甲醇在回收塔損失的量為0.4kmol/hr ×32 =12.8 kg/hr;</p><p><b>　　則甲醇的回收率&

70、lt;/b></p><p><b>　　回收率滿足要求。</b></p><p>　　2.5 加壓塔、常壓塔、回收塔采出甲醇的濃度 </p><p>　　加壓塔采出甲醇的濃度=，達(dá)到其要求濃度99.7%； </p><p>　　常壓塔采出甲醇的濃度達(dá)到其要求

71、濃度99.7%；</p><p>　　回收塔采出甲醇的濃度達(dá)到其要求濃度99.7%。</p><p>　　第三章 預(yù)精餾塔工藝設(shè)計(jì)及其附件選型</p><p><b>　　3.1 設(shè)計(jì)依據(jù)</b></p><p>　　3.1.1 預(yù)精餾塔設(shè)計(jì)已知條件</p><p>　　根據(jù)物料衡算和給定的工藝

72、參數(shù)，進(jìn)行塔設(shè)備計(jì)算是進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)的必要步驟。已知設(shè)計(jì)條件 </p><p>　　操作壓力 0.13Mpa (塔頂表壓)</p><p>　　單板壓降 ≤0.7 Kpa</p><p>　　回流比 R= 72</p><p>　　塔板數(shù) N

73、=44</p><p>　　全塔效率 ET=0.5</p><p>　　原料液總量 41952.4kg/h</p><p><b>　　原料液組成</b></p><p>　　表3-1 原料液組成</p><p><b>　　此設(shè)計(jì)選用浮閥塔。

74、</b></p><p>　　3.1.2 塔板工藝條件計(jì)算</p><p>　　采用Aspen plus對預(yù)塔進(jìn)行模擬，可模擬出。</p><p><b>　　實(shí)際塔板數(shù)N=44</b></p><p>　　進(jìn)料板位置NF=18</p><p><b>　　回流比 R=72&

75、lt;/b></p><p><b>　　由物料衡算得</b></p><p>　　塔頂D=838.669 kg/hr</p><p>　　采用Aspen plus對預(yù)塔進(jìn)行模擬，可以得出一下數(shù)據(jù)為：</p><p><b>　　(一)平均摩爾質(zhì)量</b></p><p&g

76、t;　　Mv=43.33 kg/kmol</p><p>　　ML=30.28 kg/kmol</p><p><b>　　精餾的氣液相負(fù)荷</b></p><p>　　D= 838.669/43.33= 19.36 kmol/h</p><p>　　L = RD =72×19.36= 1393.59 kmol

77、/h</p><p>　　V = (R+1)D =73×19.36=1412.94 kmol/h</p><p><b>　　(二)平均摩爾密度</b></p><p>　　ρv= = =2.358 kg/m3</p><p>　　ρL =746.36 kg/m3</p><p>　　

78、(三)液體的平均表面張力</p><p>　　δL = 23.865 mN/m</p><p>　　3.1.3 塔徑計(jì)算</p><p>　　精餾段的汽、液體積流率為</p><p>　　== 7.22 m3/s</p><p>　　= = 0.016 m3/s</p><p>　　取塔板間距為

79、0.45m，板上液層高度hl=0.07 m，則</p><p>　　HT-hl=0.45-0.07=0.38 m</p><p>　　umax = 式(3.1) </p><p>　　查中國石化

80、集團(tuán)上海工程有限公司.化工工藝設(shè)計(jì)手冊（第四版上冊），北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2009，圖12-41，史密斯關(guān)聯(lián)圖，得C20 = 0.082 。</p><p>　　因物系表面張力mN/m</p><p>　　0.2 式(3.2）</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得 = </b></p>

81、<p>　　= 0.085×=1.61 m/s</p><p>　　取安全系數(shù)0.6—0.8，取0.7，則空塔氣速為</p><p>　　=0.7 式(3.3) </p><p>　　=0.7×1.61=1.12 m/s</p>

82、<p><b>　　求塔徑</b></p><p><b>　　式(3.4) </b></p><p>　　=2.87 </p><p>　　圓整后，得塔徑D=3m，則取塔板間距HT=450 mm</p><p><b>　　所有塔徑截

83、面為</b></p><p><b>　　式(3.5) </b></p><p><b>　　m2/s</b></p><p>　　實(shí)際空塔氣速=1.02 m/s</p><p>　　3.1.4 塔高計(jì)算</p><p>　　3.1.4.1塔頂空間</p&

84、gt;<p>　　指最上層塔板與塔頂間距。有利于出塔氣體夾帶的液滴沉降，通常取(1.5～2.0)HT。本文取2.0HT.即0.9 m。</p><p>　　3.1.4.2塔底空間</p><p><b>　　塔底</b></p><p>　　空間指塔內(nèi)最下層塔板到塔底間距。其值有如下因素決定：</p><p&g

85、t;　?、偎變σ嚎臻g依儲存液量停留3～8 min而定；</p><p>　　②再沸器安裝方式及安裝高度；</p><p>　?、鬯滓好嬷磷钕聦铀逯g要留有1～2 m的間距。</p><p><b>　　取塔底空間1 m。</b></p><p><b>　　3.1.4.3人孔</b></

86、p><p>　　為安裝、檢修的需要，一般每隔6～8層塔板設(shè)一人孔。人孔直徑一般為450～600 mm，其伸出塔體的筒體長為200～250 mm，人孔距操作平臺800～1200 mm。設(shè)計(jì)人孔處的板間距等于或大于600 mm。取人孔7個，人孔處板間距700 mm。</p><p>　　3.1.4.4精餾塔的有效高度的計(jì)算</p><p><b>　　式(3.6)

87、</b></p><p><b>　　m</b></p><p><b>　　3.1.4.5塔高</b></p><p>　　式(3.7) </p><p>　　式中 —塔底空間高度，mm；</p><p><b>　　—人孔數(shù)；</b

88、></p><p>　　—設(shè)人孔處的板間距，mm； </p><p><b>　　—封頭高度，m；</b></p><p><b>　　—裙座高度，m</b></p><p><b>　　—進(jìn)料板數(shù)；</b></p><p>　　—進(jìn)料板處板間距，

89、m;</p><p>　　—塔頂空間高度，m；</p><p>　　對于封頭，封頭有方形和圓形兩種，方形用于至今較?。ㄒ话阈∮?00 mm）的殼體，圓形用于大直徑，本設(shè)計(jì)塔徑D=3，所以選用圓形封頭，查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》（董大勤 主編 化學(xué)工業(yè)出版社 2009 表8-27）得，封頭的厚度取10 mm。則封頭曲面高度選用450 mm，直邊高度25 mm。裙座高選3 m，裙座采用圓筒型裙座，

90、與塔體的焊接方式采用對接焊接接頭。</p><p>　　故 H=19.35+0.72+7×0.6+0.01+3+0.9+2.4=26.38 m</p><p>　　3.1.5 塔板的工藝尺寸 </p><p>　　為維持塔板上有一定高度的流動液層，必須設(shè)置溢流裝置。溢流裝置的設(shè)計(jì)包括堰長，堰高，弓形降液管的寬度，截面積，降液管底隙高度，進(jìn)堰口高度與降液管間

91、的水平距離等。</p><p>　　圖 3.1 浮閥塔結(jié)構(gòu)參數(shù)</p><p>　　對于塔徑Ф800以上的大塔，目前多采用凹型受液盤，直徑2.2 m以下的塔基本用單溢流，因塔徑=3 m單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤，查中國石化集團(tuán)上海工程有限公司.化工工藝設(shè)計(jì)手冊（第四版上冊），北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2009，各項(xiàng)計(jì)算如下</p><p><b>　　3

92、.1.5.1堰長</b></p><p>　　對單溢流一般取為（0.6-0.8)D</p><p>　　取=0.673=2.01 m</p><p>　　3.1.5.2 溢流堰高度 </p><p>　　一般在0.03-0.05范圍之間。</p><p><b>　　由 =– </b&

93、gt;</p><p>　　選用平直堰，堰上液層高度，</p><p>　　=E( )2/3 式(3.8)</p><p><b>　　近似取E=1，則</b></p><p>　　= ×1×()2/3</p>

94、<p><b>　　= 0.03 m</b></p><p>　　一般應(yīng)保持塔板上清液層高度在50 mm~100 mm</p><p>　　本塔取板上清液層高度=0.07 m</p><p><b>　　故m滿足工業(yè)需求</b></p><p>　　3.1.5.3弓形降液管寬度和截面積&l

95、t;/p><p><b>　　由</b></p><p>　　查中國石化集團(tuán)上海工程有限公司.化工工藝設(shè)計(jì)手冊（第四版上冊），北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2009，圖12-31。</p><p>　　故=7.065 m2 Af =0.0752×7.6065=0.53 m2</p><p><b>　　m&l

96、t;/b></p><p>　　依式驗(yàn)算，液體在降液管中的停留時間，即 </p><p>　　式（3.9） </p><p><b>　　故降液管設(shè)計(jì)合理。</b></p><p>　　3.1.5.4降液管底隙高度</p><p>　　式(3.1

97、0) </p><p>　　式中-液體通過降液管底隙時的流速m/s。一般可取。處取 =0.25 </p><p>　　== 0.032 m>0.02 m</p><p>　　查中國石化集團(tuán)上海工程有限公司.化工工藝設(shè)計(jì)手冊（第四版上冊），北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2

98、009大塔取m</p><p><b>　　-m</b></p><p>　　故降液管底隙設(shè)計(jì)合理,選用凹型受液盤</p><p>　　3.1.5.5塔板布置及浮閥數(shù)目與排列 </p><p>　　取閥孔動能因子=10，求孔速，即</p><p>　　=

99、 式(3.11) 式中—?dú)怏w通過閥孔時的動能因數(shù)，kg1/2/(s.m1/2)</p><p>　　—?dú)怏w通過閥孔時的速度，m/s</p><p>　　—?dú)怏w密度，kg/m3</p><p>　　則== 6.51 m/s</p><p>　

100、　依式求每層塔板上的浮閥數(shù)，即</p><p>　　式(3.11) </p><p>　　式中 —上升氣體流量，m3/s</p><p>　　— 閥孔直徑，=0.039 m</p><p>　　(6)計(jì)算塔板上的鼓泡區(qū)面積 </p><p>　　鼓泡區(qū)與溢流區(qū)之間的區(qū)域?yàn)槠颇瓍^(qū)，當(dāng)﹥1.0m時，=70~100 mm

101、取邊緣區(qū)寬度=60 mm， 泡沫區(qū)寬度=100 mm。</p><p>　　=2[ ] 式（3.12）</p><p><b>　　m</b></p><p>　　= 2[ 0.9 + ×1.442arcsin]</p><p><b>　　=5.0 m2</b></p&g

102、t;<p><b>　　(7)浮閥排列</b></p><p>　　浮閥排列方式采用等腰三角形叉排，見圖3.2</p><p>　　圖3.2 浮閥排列方式</p><p>　　取用一橫排孔心距=75 mm=0.075 m，分析鼓泡區(qū)內(nèi)閥孔內(nèi)的幾何關(guān)系可知，同一排的閥孔中心距符合下式：</p><p><

103、;b>　　式(3.13)</b></p><p>　　式中 — 鼓泡區(qū)面積</p><p><b>　　— 閥孔總數(shù) </b></p><p><b>　　m</b></p><p>　　考慮到塔的直徑較大，必須采用分塊式塔板，=3 m，故采用分為六塊式，而各分塊板的支承與銜接也要

104、占去一部分鼓泡區(qū)面積，因此排間距采用80 mm，而應(yīng)小于此值，故取= 60 mm = 0.06 m，按= 75 mm，= 60 mm以等腰三角形叉排方式作圖。</p><p>　　開孔率 式(3.14)</p><p>　　氣體通過閥孔的氣速為</p><p>　　3.1.6 塔板流體力學(xué)驗(yàn)算</p><p>

105、;　　3.1.6.1氣相通過浮閥塔板的壓強(qiáng)降</p><p><b>　　式(3.15)</b></p><p>　　3.1.6.1.1干板阻力</p><p>　　式(3.16) </p><p><b>　　液柱<

106、/b></p><p><b>　　3.1.6.1.2</b></p><p>　　本設(shè)備分離為碳?xì)浠衔铮扇〕錃庀禂?shù)=0.5</p><p><b>　　式(3.17)</b></p><p><b>　　m液柱</b></p><p>　　3

107、.1.6.1.3 液柱高度</p><p>　　液體面積張力所造成的阻力，此阻力很小，忽略不計(jì).因此，與氣體流徑一層浮閥塔板的壓強(qiáng)降所相當(dāng)?shù)囊褐叨葹?lt;/p><p><b>　　液柱</b></p><p>　　則單板壓降 </p><p><b>　　式(3.18)</b

108、></p><p>　　kpa(設(shè)計(jì)允許值)</p><p><b>　　3.1.6.2液泛</b></p><p>　　為了防止淹塔現(xiàn)象的發(fā)生，要求控制降液管中清液層高度，，可用式計(jì)算</p><p>　　3.1.6.2.1與氣體通過塔板的壓強(qiáng)降所相當(dāng)?shù)囊褐叨?lt;/p><p><b

109、>　　m液柱</b></p><p>　　3.1.6.2.2液體通過降液管的壓頭損失，因不設(shè)進(jìn)口堰，即</p><p>　　=()2 式(3.19)</p><p>　　= ()2= 0.0095 m液柱</p><p>　　3.1.6.2.3板上液層高度 &

110、lt;/p><p>　　前已選定板上液層高度為= 0.07 m則</p><p><b>　　m</b></p><p><b>　　取，m，m，則</b></p><p><b>　　m</b></p><p>　　可見，符合防止液泛的要求。</p&

111、gt;<p>　　3.1.6.2.4霧沫夾帶</p><p>　　泛點(diǎn)率= 式(3.20)</p><p>　　或泛點(diǎn)率=×100% 式(3.21)</p><p>　　此系統(tǒng)，無泡沫，可按取物性系數(shù)K=1.0，</p><p><b>　　板上液體流徑長度為</b>

112、</p><p><b>　　式(3.22)</b></p><p><b>　　ZL = 3-2m</b></p><p>　　板上液流面積為 式(3.23)</p><p>　　查中國石化集團(tuán)上海工程有限公司.化工工藝設(shè)計(jì)手冊（第四版上冊），北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2009，

113、圖12-65得泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)，將以上數(shù)據(jù)帶入下公式得</p><p>　　根據(jù)兩式計(jì)算出的泛點(diǎn)率都在80%以下，故可知霧沫夾帶量能夠滿足ev < 0.1 kg(液)/kg(氣)的要求。</p><p>　　3.1.6.3塔板負(fù)荷性能圖</p><p>　　3.1.6.3.1霧沫夾帶線</p><p>　　按泛點(diǎn)率為80%計(jì)算如下</

114、p><p><b>　　= 0.8</b></p><p>　　整理得：0.0563由上式可以看出霧沫夾帶線為直線，則在操作范圍內(nèi)任意取三個值，以此列出表3.2</p><p>　　表3-2 霧沫夾帶線數(shù)據(jù)</p><p><b>　　做出霧沫夾帶線。</b></p><p>&

115、lt;b>　　整理得 </b></p><p><b>　　以此列出表3-3</b></p><p>　　表3-3 液泛線數(shù)據(jù)</p><p><b>　　做出液泛線。</b></p><p>　　3.1.6.3.2液相負(fù)荷上限線</p><p>　　液體

116、的最大流量應(yīng)保證在降液管中停留時間不低于3~5秒，可得</p><p><b>　　式(3.24)</b></p><p>　　以θ=5s作為液體在降液管中停留時間的下限，則</p><p><b>　　式(3.25)</b></p><p>　　求出上限液體流量Ls值(常數(shù))。在Vs-Ls圖上液相

117、負(fù)荷上限線為與 氣體流量Vs無關(guān)的豎直線。</p><p>　　3.1.6.3.3漏液線</p><p>　　對于F1型重閥，依計(jì)算，則，可得：</p><p><b>　　式(3.26)</b></p><p>　　據(jù)此做出與液體流量無關(guān)的水平漏液線。</p><p>　　3.1.6.3.4液相

118、負(fù)荷下限線</p><p>　　取堰上液層高度作為液相負(fù)荷下限條件，依的計(jì)算出的下限值，依此做出下限線，該線汽相流量無關(guān)的豎直線。</p><p><b>　　式(3.27)</b></p><p>　　取E=1，則可得(Ls)min= 0.00189 m3/s</p><p>　　3.1.6.4塔板的負(fù)荷性能圖<

119、/p><p>　　按上述方法進(jìn)行流體力學(xué)驗(yàn)算后，還應(yīng)繪出塔板的負(fù)荷性能圖，以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性，做出塔板的負(fù)荷性能圖如下圖3.3所示</p><p>　　圖3.3 塔板負(fù)荷性能圖</p><p>　　由塔板負(fù)荷性能圖可以看出：</p><p>　　任務(wù)規(guī)定的汽、夜負(fù)荷下操作P(設(shè)計(jì)點(diǎn))，處于適宜操作區(qū)內(nèi)的適中位置。</p><p

120、>　　② 塔板的氣相負(fù)荷上限由霧沫夾帶控制，操作下限由漏液控制。</p><p>　　③ 按照固定的液氣比，由圖3.1查出塔板的氣相負(fù)荷上限(Vs)max=6.86m3/s，氣相負(fù)荷下限(Vs)min=3.81 m3/s，得操作彈性= </p><p>　　3.1.6.5計(jì)算結(jié)果匯總</p><p>　　所設(shè)計(jì)的浮閥塔的主要結(jié)果匯總于表3-4。</p&g

121、t;<p>　　3.2預(yù)精餾塔附件選型</p><p>　　3.2.1 管口設(shè)計(jì)</p><p><b>　　式(3.28)</b></p><p>　　式中Vs—流體的體積流量，m3/s</p><p>　　u—流體在管口中的流速，m/s</p><p>　　流速u的經(jīng)驗(yàn)值可取為&

122、lt;/p><p>　　對液體u=1.5~2 m/s</p><p>　　對蒸氣u=20~50 m/s</p><p>　　對氣體u=(1.5~2)P/ρ</p><p>　　3.2.1.1塔頂氣體出口</p><p>　　塔頂氣體流量Vs = 7.22 m3/s</p><p><b>

123、　　取u=50m/s，</b></p><p>　　圓整，塔頂氣體出口管徑為230mm。使用無縫熱軋鋼管，規(guī)格GB8163—87。</p><p>　　3.2.1.2回流口</p><p>　　回流液流量Ls=0.016m3/s</p><p>　　取u=1.5m/s，d2== 0.14 m</p><p>

124、;　　圓整，回流口管徑為140mm。使用無縫熱軋鋼管，規(guī)格GB8163—87</p><p><b>　　(3)進(jìn)料口</b></p><p>　　進(jìn)料的主要組分為甲醇，取進(jìn)料液體密度ρl=896 kg/m3</p><p>　　進(jìn)料液流量Ls= = 0.013 m3/s</p><p>　　取u=1.5 m/s，d3

125、=</p><p>　　圓整，物料進(jìn)口管徑為105mm。使用無縫熱軋鋼管，規(guī)格GB8163—87</p><p>　　3.2.1.4氮?dú)膺M(jìn)料口</p><p>　　N2的質(zhì)量流量：4.195 kg/h</p><p>　　氣體流量V=4.195×22.4/28/3600 = 0.00093 m3/s</p><p