第15頁（共34頁）甲醇回收塔的設備設計案例1.1塔的選型本設計甲醇回收塔采用填料塔進行設計，與板式塔相比，新型填料塔性能具有幾個明顯的特點：生產(chǎn)能力大；分離效率高；壓力降小；操作彈性大；持液量小等優(yōu)點，所以本次設計選用填料塔。塔設備設計第17頁（共35頁）1.2塔徑的計算1.2.1填料填料是填料塔的一大重點，它增大了氣-液兩相的接觸面，能夠保證二者相互之間強烈的混合，一般是填充于塔內(nèi)的惰性固體物料。目前，填料一般最常見同時也是發(fā)展最快速的是散裝填料和規(guī)整填料。本次設計選用規(guī)整填料，在塔內(nèi)按照均勻幾何圖形排布，整齊堆砌的填料。因為具有一些優(yōu)點如比表面積大，壓降小，流體分布均勻，傳熱和傳質(zhì)效果好，效率高等也有著比較廣泛的應用。本次設計選用金屬板波紋填料，其比表面積與通常散裝填料相比，可提高接近一倍，而且它的填料壓降也較低，更好的在于它的能量和傳質(zhì)效率均有大幅度提高，同時他還有良好的抗堵性能，能在某些散裝填料塔或板式塔不適宜的賣命使用[6]。第18頁（共35頁）1.2.2泛點與空塔的計算當填料層內(nèi)液持量的不斷增多將使液體充滿整個填料層的空間，這時會使壓降急劇升高，進而發(fā)生液泛現(xiàn)象，此時的轉(zhuǎn)折點即為泛點。填料塔影響范點的因素主要有填料特性如比表面積，空隙率等。實際操作氣速通常取范點氣速的50%～85%。,泛點氣速由得出查手冊知：A=0.291，K=1.75，m2/m3，,,代入上式，得泛點氣速=3.86m/s，這也就得出了空塔氣速：1.2.3塔徑及填料高度的計算[7]精餾段：由物料衡算知，進料氣相流量為966.81kg/h，約合938.65，氣塔設備設計第17頁（共35頁）體的體積流量：則塔徑，考慮到氣體入塔后溫度會快速下降，且伴有大量水氣凝結(jié)，故可取D=500mm=0.5m氣相動能因子,又因為NTSM=2.5所以壓降同理提餾段：,第17頁（共34頁）,,代入上式，得泛點氣速：，空塔氣速:塔設備設計第19頁（共35頁）?pz=1.3×所以全塔總壓降：，設計高度：4.5m第18頁（共35頁）1.3附屬設備的設計1.3.1再沸器的設計再沸器是安裝在精餾塔底或側(cè)線的熱交換器，它的主要作用就是汽化一部分液相產(chǎn)物返回塔內(nèi)形成氣相回流，這樣做既使氣液相間反應繼續(xù)高效進行，也提供精餾過程中所需的熱量。一般生產(chǎn)中常見的再沸器有釜式，虹吸式，內(nèi)置式等類型。本次設計選用立式虹吸式再沸器，它有循環(huán)推動力，結(jié)構(gòu)較為緊湊，占地面積小，傳熱系數(shù)高等特點，本次設計選取D=800mm，p=0.6MPa，第頁（共35頁）1.3.2液體分布器的設計為了減少由于液體在填料塔內(nèi)的不均勻分布而引起的放大效應，同時也可以最大化地加大填料的效率，此時必須要有裝置可以把液體均勻地分布于填料層的頂部。液體分布器種類較多，可根據(jù)不同地設計要求和操作條件靈活地選擇應用。對本次所設計的填料塔采用雙層管式液體分布器。這種分布器最大操作彈性可達8：1，而且結(jié)構(gòu)簡單，占空間小，安裝方便，操作彈性大且價格適中，性價比高[8]。1.3.3其他設備填料支撐裝置的主要作用是支撐床層中填料的重量，同時也得保證使得氣液兩相可順利地通過，它必須具有足夠的強度和剛度。在生產(chǎn)中常見地類型有柵板型，孔管型等。本次設計選用格柵板支撐填料，其結(jié)構(gòu)簡單，強度也較高，當DN絲網(wǎng)除沫器是目前生產(chǎn)中使用范圍最廣泛地。因為它結(jié)構(gòu)較為簡單，占空間體積不大，更重要地是這款除沫器地除沫效率高，受阻力也小，安裝和操作起來也是非常簡便的。用于分離塔中氣體夾帶的液滴，降低有價值的物料的損失是很有幫助的[9]。查閱中華人民共和國絲網(wǎng)除沫器的行業(yè)標準由DN=500mm選用上裝式的絲網(wǎng)除沫器HP型，空隙率達到了98.39%冷凝器在工藝流程里扮演了非常重要的角色，它將塔頂輸出的甲醇蒸汽冷凝使之變?yōu)榧状既芤狠斔偷絻拗小＠淠饕彩菍儆趽Q熱器的一種，負責把氣體或者高溫的蒸汽轉(zhuǎn)變成液體，因為是個放熱過程，所以冷凝器的溫度也是非常的高。一般生產(chǎn)中較為常見和常用的有水冷式，風冷式等冷凝器。本次設計選擇用水冷式冷凝器。1.3.4法蘭的選取精餾筒體與封頭連接法蘭第24頁（共35頁）因為由上文計算知塔徑D查閱中華人民共和國行業(yè)標準JB/T4701-2000查閱并結(jié)合本次設計，法蘭尺寸數(shù)據(jù)：材質(zhì)316L【11】D螺柱選取也是類似，查閱中華人民共和國行業(yè)標準[12]，查閱并結(jié)合本次設計選取M20型d=6mm再沸器與封頭連接法蘭與上文同理知法蘭尺寸數(shù)據(jù)：材質(zhì)316LD螺柱選取同為M20型d=6mm1.4管路及管徑的設計1.4.1進料管計算與設計計算得所以進料管的直徑：法蘭選取:由中華人民共和國行業(yè)標準HG20592-2009[13]，查閱并結(jié)合本次設計選用法蘭為板式平焊鋼制管法蘭PL，材質(zhì)為16Mn,p=1.0Mpa內(nèi)管：D內(nèi)=20mmp=10barB=25mmD法蘭外徑同理外管：D法蘭墊片選取參照中華人民共和國行業(yè)標準對于公稱直徑D=20mm選取D內(nèi)=27mmDD內(nèi)1.4.2回流管計算與設計回流管直徑取法蘭選取第24頁（共35頁）參照查閱中華人民共和國行業(yè)標準HG20592-2009本次設計選取法蘭為板式平焊鋼制管法蘭PL型內(nèi)管：p=10barB=32mmC=16mm選取4個M12型的螺栓其D外管：B=108mmD=165mmK=125mmC=20mm塔設備設計第25頁（共35頁）選取4個M18型的螺栓其D法蘭墊片的選取參照中華人民共和國行業(yè)標準HG/T20606，本次設計選擇石棉橡膠板RF型，對于公稱直徑25mmD內(nèi)=34mm螺栓選擇4個尺寸型號分別為M10×45和M12×501.4.3塔頂蒸汽接管與再沸器出料管計算d得蒸汽接管的直徑=125mm法蘭的選擇：由中華人民共和國行業(yè)標準HG20592-2009本次選取鋼制管法蘭PLB=137mmDC=22mmB選取8個M16L=18mm的螺栓第26頁（共35頁）法蘭墊片：同理查閱標準選擇石棉橡膠板D螺栓選取8個尺寸型號為M16×65的螺栓再沸器出料接管計算: ,由此可得出料管的直徑： 選取法蘭：由中華人民共和國行業(yè)標準同上，本次選取法蘭為板式平焊鋼制管法蘭PLBK=75mm，其中螺栓選擇4個型號為M12的。法蘭墊片：由查閱中華人民共和國行業(yè)標準HG/T20606，選擇石棉橡膠板具體參數(shù)數(shù)據(jù)：D1.5手孔塔設備設計第27頁（共35頁）手孔一般是用于人的手或工具，方便于伸入設備中進行一系列安裝或者操作或者檢修，相比于整個人進入塔設備，肯定只伸入手來代替完成工作會更加安全和方便。所以一般在精餾塔筒體都會安裝有手孔。日常生產(chǎn)中常用和常見的手孔一般是150mm～250mm的，材料大多數(shù)都是碳鋼和不銹鋼的。本次設計查閱中華人民共和國行業(yè)標準【13】選擇316不銹鋼常壓手孔，焊接方式帶頸平焊，其D=250mm具體參數(shù)：d本次設計此處選取8個規(guī)格為M20×85mm的螺栓手孔法蘭選取遵照上文查閱標準：D法蘭外徑第26頁（共35頁）法蘭墊片同理上文墊片標準查閱得：D塔設備設計第29頁（共35頁）本次設計此處選取8個規(guī)格為M20×85mm的螺栓1.6裙座裙座也一般叫做裙式支座，它是我們通俗的常說的立式支座的一種，在生產(chǎn)中也是最為常見的一種用來支撐比較高大的直立設備。裙座結(jié)構(gòu)不算復雜，主要是包含了基礎環(huán)，螺栓座以及裙座圈組成。裙座在支撐直立設備時只起到了簡單的輔助直立的作用，它和塔內(nèi)進行的種種反應其實并無多少關系，所以在設計時只需要滿足簡單的支撐要求就行。在強度和剛度滿足條件的同時，如何保證其物美價廉，節(jié)約成本也是要考慮的問題，一般選用比較常見的材料作裙座的材料就足以，比如常用的碳鋼和不銹鋼即可。為滿足設計條件并節(jié)約成本選擇Q345鋼H=1.5m。裙座是通過與上方設備封頭焊接的方式保證上下牢牢固定從而連接在一起的。一般最簡單的就是直接將二者對接進行焊接，不過當出現(xiàn)一些其他情況時，簡單的焊接不能滿足要求就得考慮其他巧妙地焊接方式了。當高度和塔徑的比值滿足＞15時，或者裙座與下方封頭可能在焊接后形成的焊縫處經(jīng)過長時間的風吹日曬產(chǎn)生了疲勞易損時，此時就要選用巧妙的焊接方法如將接觸處全焊透并采用圓滑過渡，這樣就能避免上述可能的不利情況。當反應設備是一個厚壁的容器時，如用前2種方法難免會焊接困難同時也不能保證后續(xù)使用的安全性。此時就要先使裙座與筒體中徑對齊，使用一個托板，將托板點焊到裙座筒體和封頭上面，等待托板下部堆焊完成后鏟掉托板，再轉(zhuǎn)頭堆焊上部焊縫，這樣的焊接方式使整個結(jié)構(gòu)就變得穩(wěn)定[14]。在裙座上必不可少的也得設置手孔或者人孔，方便檢修人員對塔底進行觀測和檢修。手孔規(guī)格可參照上文筒體的手孔進行設計安裝。與此同時，裙座還得為塔底的輸料管開口，一般情況下在反應器底部（塔底）會堆砌殘留經(jīng)過反應的一些廢料，如本次設計的塔底會殘留廢液，里邊含有極少量的甲醇，還有其他類似乙醇等有機物，金屬離子等有害物質(zhì)。需要從塔底引出排管將這些廢液輸入到廢液處理的裝置內(nèi)進行廢料處理，有用的回收，無用的吸收除去然后經(jīng)過檢驗保證其滿足國家排放標準，最后有序排放基于。本次設計選擇外徑?=40mm的排液管。第3