乙醇胺生產(chǎn)的塔設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u27772乙醇胺生產(chǎn)的塔設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算案例 1135761.1設(shè)計(jì)概述 1160891.2設(shè)計(jì)依據(jù) 1101671.3塔設(shè)備選型 220701.3.1塔設(shè)計(jì)要求 2195241.3.2塔的類型 2279831.3.3填料塔和板式塔的比較 3105221.4塔設(shè)計(jì)計(jì)算 486731.4.1高度初算 4225981.4.2塔徑計(jì)算 490511.5塔高計(jì)算 9179211.5.1塔頂空間 998111.5.2塔底空間 9288671.5.3進(jìn)料高度 9170721.5.4人孔 979021.5.5裙坐與封頭 990561.5.6總高度 10240421.6塔體分段 10設(shè)計(jì)概述本項(xiàng)目擬建一套8000噸每年乙醇胺生產(chǎn)裝置的工藝設(shè)計(jì)，本章節(jié)主要是對(duì)部分主要設(shè)備做出詳細(xì)的尺寸、校核等計(jì)算過(guò)程最終確定設(shè)備的相關(guān)參數(shù)、類型、材質(zhì)、設(shè)計(jì)參數(shù)、型號(hào)以及數(shù)量等。設(shè)計(jì)依據(jù)表4-1設(shè)計(jì)參考規(guī)范表塔設(shè)備選型塔設(shè)計(jì)要求(1)分離效率達(dá)到生產(chǎn)量的要求。(2)單位塔截面積處理量大叨叨生產(chǎn)所需量。(3)操作彈性的大，容易穩(wěn)定操作。(4)氣體阻力小，才能使氣體的輸送功率消耗小，達(dá)到減能耗的目的。(5)結(jié)構(gòu)全面且設(shè)備取材范圍廣，才能在制造維修中減小經(jīng)濟(jì)成本。塔的類型填料的選擇要在填料的類型、規(guī)格、材料方面考慮。填料的主要幾種類型有拉西環(huán)、鮑爾環(huán)以及階梯環(huán)等。包裝形式又有波紋、網(wǎng)格以及纏繞等方式。常用填料的性能評(píng)價(jià)見(jiàn)表4-3:表4-3常用填料性能對(duì)比其選擇既要滿足工藝條件，也要滿足生產(chǎn)條件，還要節(jié)約成本，使設(shè)備等投資費(fèi)用達(dá)到最低。填料塔和板式塔的比較表4-4精餾塔的主要類型及特點(diǎn)在塔的選型過(guò)程中要考慮很多的因素，例如操作物質(zhì)的物性，操作的條件，塔的適應(yīng)性，同時(shí)還要為塔的制造，安裝以及維修的難度，還有塔體的材料和經(jīng)濟(jì)考慮。對(duì)具體來(lái)講，應(yīng)著重考慮以下幾個(gè)方面：（1）物性參數(shù)的影響因素當(dāng)物質(zhì)的物性為易氣泡，處理的量比較小時(shí)，選擇填料塔比較好，若選擇板式塔容易出現(xiàn)液泛現(xiàn)象。當(dāng)物質(zhì)的物性為強(qiáng)腐蝕性，合適的塔型為填料塔。若必須選擇板式塔時(shí)，可以考慮篩板塔，篩板塔的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低。操作條件的影響因素表4-5不同操作條件對(duì)應(yīng)塔型的選擇影響因素選擇塔型氣相傳質(zhì)阻力較大填料塔液體負(fù)荷較大板式塔對(duì)于液氣比波動(dòng)的適應(yīng)能力板式塔操作彈性板式塔塔設(shè)計(jì)計(jì)算高度初算（1）塔段分布本次設(shè)計(jì)都采用填料式塔板，根據(jù)Aspen初步計(jì)算知，給出了塔段的高度和直徑。表4-4所用BX500填料填料參數(shù)表填料參數(shù)數(shù)值峰高/mm12理論板數(shù)/m-12.5填料因子/m-172.7比表面積/m2·m-34.92空隙率/%90壓力降/P·m-1300F因子1.5-2由所選的BX500的參數(shù)可知，每米BX500填料相當(dāng)于4塊理論板，但由于在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中填料具有一定的端效應(yīng)，因此在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)設(shè)定每段填料至少高4m。則第一段取4.00m，第二段取4.00m。則精餾段高度為：則提餾段高度為：則總有效高度為：帶入此設(shè)計(jì)值進(jìn)行重新核算T0201：選取該結(jié)果后重新對(duì)塔徑進(jìn)行校核設(shè)計(jì)，計(jì)算結(jié)果列于表4-5。表4-5校核計(jì)算結(jié)果塔段起止塔板直徑D/m分段高度第一段（精餾）1-50.44.00m第二段（提餾）6-100.44.00m由此可見(jiàn)，這種尺寸分布是合理的。得到精餾段高度Zp,d為4.00m；得到提餾段高度Zp,s為4.00m。塔徑計(jì)算①精餾段查取aspen中物性參數(shù)，將關(guān)鍵數(shù)據(jù)列于下表中：表4-6塔板物性數(shù)據(jù)物性參數(shù)液體氣體溫度/℃118.381124.656質(zhì)量流率/（kg/h）522.3371670.9體積流率/（m3/h）0.56631481.76密度/（kg/m3）922.3561.127表面張力/（dyne/m）37.272—計(jì)算泛點(diǎn)氣速采用?？颂胤狐c(diǎn)氣速關(guān)聯(lián)圖法，先求得橫坐標(biāo)：然后查?？颂胤狐c(diǎn)氣速關(guān)聯(lián)圖得對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)，有：根據(jù)縱坐標(biāo)的計(jì)算式可以求出泛點(diǎn)氣速u，再根據(jù)就可求出塔徑。代入aspen的計(jì)算結(jié)果，利用?？颂仃P(guān)聯(lián)圖查泛點(diǎn)氣速，橫坐標(biāo)：圖4-1埃克特關(guān)聯(lián)圖從?？颂貓D上查得縱坐標(biāo)Y=0.8 即填料因子=339，由Aspen數(shù)據(jù)得，黏度為0.994代入以上數(shù)據(jù)解得：解得：，即泛點(diǎn)氣速設(shè)計(jì)氣速取泛點(diǎn)氣速的60%，則設(shè)計(jì)氣速所需塔徑計(jì)算塔徑為0.46m，塔徑圓整為0.6m?？芍擞?jì)算結(jié)果跟aspen設(shè)計(jì)后的圓整值一致。②提餾段查取aspen中水力學(xué)數(shù)據(jù)，將關(guān)鍵數(shù)據(jù)列于下表中：表4-7塔板物性數(shù)據(jù)物性參數(shù)液體氣體溫度/℃188.347192.037質(zhì)量流率/（kg/h）4451.383125.46體積流率/（m3/h）5.2081159.10密度/（kg/m3）854.662.696表面張力/（dyne/m）26.783—計(jì)算泛點(diǎn)氣速采用?？颂胤狐c(diǎn)氣速關(guān)聯(lián)圖法，先求得橫坐標(biāo)：然后查?？颂胤狐c(diǎn)氣速關(guān)聯(lián)圖得對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)，有：根據(jù)縱坐標(biāo)的計(jì)算式可以求出泛點(diǎn)氣速u，再根據(jù)就可求出塔徑。代入aspen的計(jì)算結(jié)果，利用?？颂仃P(guān)聯(lián)圖查泛點(diǎn)氣速，橫坐標(biāo)：圖4-2克特關(guān)聯(lián)圖從?？颂貓D上查得縱坐標(biāo)Y=0.50即填料因子=339，代入以上數(shù)據(jù)解得：，解得：，即泛點(diǎn)氣速設(shè)計(jì)氣速取泛點(diǎn)氣速的70%，則設(shè)計(jì)氣速所需塔徑計(jì)算塔徑為542mm，塔徑圓整為600mm。與精餾塔取值一致，故選取塔徑為600mm，可知此計(jì)算結(jié)果跟aspen設(shè)計(jì)后的圓整值一致。塔高計(jì)算塔頂空間根據(jù)文獻(xiàn)資料中提供的設(shè)計(jì)推薦值，結(jié)合實(shí)際案例，塔頂空間Zd取0.8m。塔底空間塔底空間的設(shè)計(jì)應(yīng)保證液體能有足夠的貯存量使塔底液體不至于流空，即有足夠長(zhǎng)的停留時(shí)間。釜液體積VB可以通過(guò)下式計(jì)算得出。VVB——釜液體積，m3；τ——釜液停留時(shí)間，h；LB——塔釜采出體積流量，。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，釜液停留時(shí)間τ取0.23h，由AspenPlusv11已經(jīng)模擬計(jì)算得出塔釜采出體積流量為1.549m3/h，代入上式進(jìn)行計(jì)算。V假設(shè)填料塔底為一半球，由此計(jì)算釜液高度。Z將塔底空間Zw向上圓整取為1.1m。進(jìn)料高度進(jìn)料口的結(jié)構(gòu)類型和物料狀況決定了進(jìn)料段高度Zf的大小取決于。為了防止進(jìn)料直沖塔板，常在進(jìn)料口處考慮安裝防沖措施，如防沖板，入口堰，緩沖管等，進(jìn)料段高度應(yīng)保證這些實(shí)施的安裝。在這里，取進(jìn)料段高度Zf為0.50m。進(jìn)料板口與某人孔在同一層板上，包含于塔頂空間高度，不予計(jì)算。人孔根據(jù)HG-T21515-2014規(guī)定，容器直徑應(yīng)不小于人孔公稱直徑的兩倍。已經(jīng)計(jì)算出精餾段塔徑為0.6m，塔體直徑很小，取手孔，取手孔公稱直徑為0.2m。T201塔開(kāi)兩個(gè)人孔，塔頂與塔底。因這二個(gè)塔段的計(jì)算高度分別為4m，4m均大于人孔直徑0.2m，在計(jì)算塔高時(shí)不再計(jì)算人孔直徑。裙坐與封頭取裙坐高度Zq為3000mm，裙坐與塔體的連接位置大致為塔底封頭的邊緣。塔體下封頭選為標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，上封頭為錐形封頭，封頭高度Zt均為150mm，封頭的直邊高度為，50mm。下封頭嵌入裙坐中高度不能計(jì)入?？偢叨人目偢叨瓤梢酝ㄟ^(guò)下式可計(jì)算得出。Z=式中：Z——塔高（不含裙座），m；Zp,s——提餾段填料高度，m；Zp,d——精餾段填料高度，m；Zd——塔頂空間，m；Zw——塔底空間，m；Zq——裙坐高度，m；Zt——封頭高度