煤制甲醇精餾塔的相關(guān)計(jì)算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u24283煤制甲醇精餾塔的相關(guān)計(jì)算案例 1126351.甲醇精餾塔的相關(guān)計(jì)算 2320651.1塔型的選擇 223811.2甲醇精餾塔的物料衡算 2102701.3精餾塔塔板數(shù)的計(jì)算 531361.4板結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì) 9168411.1.1塔板間距H 9205561.1.2塔徑的計(jì)算 9226801.5塔體的總高度和內(nèi)部件設(shè)計(jì) 1183591.1.1溢流堰的設(shè)計(jì) 11287531.1.2塔板分布及浮閥塔選型 12270701.1.3浮閥數(shù)目及排列 12257031.6精餾塔的水力學(xué)計(jì)算 1379461.6.1氣相通過(guò)浮閥塔的壓降Hp 1343491.6.2淹塔 14124221.6.3塔板間距HT的校核 1484361.6.4降液管內(nèi)液體停留時(shí)間的校核 1453711.7負(fù)荷性能圖的計(jì)算 1545111.8精餾塔的主要尺寸確定 17223931.8.1塔厚的確定 17165841.8.2封頭的選擇 18188641.8.3塔的頂部空間高度 20164291.8.4塔的底部空間高度 20189551.8.5精餾塔內(nèi)部的高度 21168021.8.6裙座的設(shè)計(jì) 21173421.8.7全塔的高度 21188032.設(shè)計(jì)結(jié)果匯總 21392.1甲醇合成工段主要設(shè)備一覽表 211982.2設(shè)計(jì)計(jì)算符號(hào)說(shuō)明 23235892.3精餾工段工藝計(jì)算匯總 241.甲醇精餾塔的相關(guān)計(jì)算1.1塔型的選擇此次設(shè)計(jì)選用浮閥塔作為粗甲醇精餾過(guò)程的精餾塔，它具有塔板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率較高，氣液接觸良好，能夠在低負(fù)荷條件下操作，且操作彈性較大，生產(chǎn)能力大，允許蒸汽通過(guò)的速度較大等優(yōu)點(diǎn)，因此粗甲醇的精餾一般選用浮閥塔。1.2甲醇精餾塔的物料衡算(1)原料液的組成表1.1已知條件設(shè)置原料液的溫度是，此時(shí)，已知預(yù)后甲醇密度質(zhì)量分率：摩爾分率：(2)塔頂組成表1.2已知條件質(zhì)量分率:摩爾分率：(3)釜液組成已知塔底溫度，,釜液密度，，質(zhì)量分率：摩爾分率：表1.3匯總精甲醇的年產(chǎn)量為68萬(wàn)噸，按照300天工作日計(jì)算(4)質(zhì)量流量全塔物料衡算：代入數(shù)據(jù)：解得：(5)摩爾流量原料液的平均摩爾流量：原料液摩爾流量：全塔物料衡算式：代入數(shù)據(jù)：解得：(6)體積流量a.進(jìn)料體積流量：b.餾出液體積流量：c.釜液體積流量：表1.4以上結(jié)果匯總1.3精餾塔塔板數(shù)的計(jì)算(1)平均揮發(fā)度的確定表1.5已知條件根據(jù)得：平均揮發(fā)度：(2)最小理論塔板數(shù)得確定已知根據(jù)勞斯克公式得：(3)最小回流比的確定進(jìn)料溫度，已知，過(guò)冷液體進(jìn)料：所以：進(jìn)料線方程：由于：，e點(diǎn)是平衡線和q線的交點(diǎn)，已知平衡線為：結(jié)合進(jìn)料線方程與平衡線方程解得點(diǎn)，將代入方程有：(4)選擇適宜回流比，R在之間取值，因此取較為合適。(5)操作線方程根據(jù)回流比，所以液體回流量：精餾段的上升蒸汽量：提餾段上升蒸汽量：提餾段下降液體量：表1.6計(jì)算結(jié)果匯總(6)進(jìn)料位置的確定精餾段的平均揮發(fā)度由于，因此可以確定位置：經(jīng)過(guò)圓整取為2精餾段理論塔板數(shù)：(7)估算全塔效率全塔的平均溫度：經(jīng)過(guò)查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》在此溫度下得：根據(jù)公式得：平均揮發(fā)度全塔效率：此浮閥塔的總板效率的相對(duì)值為1.1~1.2，取所以實(shí)際進(jìn)料板為：，圓整為4塊；實(shí)際塔板數(shù)為：，圓整為10塊。1.4板結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì)1.1.1塔板間距H在一定的汽液負(fù)荷和塔徑的條件下，可以適當(dāng)?shù)脑黾影彘g距來(lái)減少液沫夾帶量，并且不會(huì)很容易發(fā)生液泛，因此能夠提高操作負(fù)荷的上下限，又因?yàn)榘彘g距和塔的高度是緊密相關(guān)的，取值不宜太大，則H=600mm。1.1.2塔徑的計(jì)算(1)最大允許氣體速度,根據(jù)相平衡圖得到內(nèi)插法查得因此混合物的表面張力為：假設(shè)氣體是理想氣體，在溫度為時(shí)，塔頂?shù)膲毫κ?已知混合氣體的體積流量已知液體的密度液體的體積流量允許的最大氣速：(2)適宜的氣體操作速度通過(guò)查《現(xiàn)代塔器技術(shù)》得系統(tǒng)因數(shù)，對(duì)于塔徑大于0.9米得常壓塔，安全系數(shù)k=0.82(3)氣相空間截面積(4)降液管內(nèi)部流速通過(guò)查《現(xiàn)代塔器技術(shù)，第二版》得由于液體在降液管內(nèi)的流速取之間的較小值，因此降液管的流速為(5)降液管的面積取其較大值為，此次設(shè)計(jì)選用弓形降液管。(6)精餾塔的橫截面積(7)塔徑的計(jì)算，圓整為3400mm.塔的橫截面積空塔氣速降液管的截面積1.5塔體的總高度和內(nèi)部件設(shè)計(jì)1.1.1溢流堰的設(shè)計(jì)(1)溢流堰長(zhǎng)度此次設(shè)計(jì)取單溢流可拆弓形降液管，長(zhǎng)度，此處取，根據(jù)《現(xiàn)代塔器技術(shù)》查得,所以(降液管的寬度Wd)堰上液流強(qiáng)度設(shè)計(jì)合理符合要求。(2)堰上液層高度其中E為收縮系數(shù)，一般情況下取為1因此(3)出口堰的高度所以(4)降液管底部距離塔板的高度弓形降液管：拱形降液管底部的出口流速取則此次設(shè)計(jì)的塔徑是此處取1.1.2塔板分布及浮閥塔選型此次設(shè)計(jì)塔徑，為了便于安裝、檢修、清洗，采用分塊式塔板，以便維修人員通過(guò)人孔進(jìn)行裝拆塔板。圓盤型的浮閥型式較多，此次設(shè)計(jì)采用V-1型33g浮閥，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，節(jié)省材料。1.1.3浮閥數(shù)目及排列(1)臨界速度：塔板上所用到的浮閥在全部打開(kāi)時(shí)的閥孔氣速。所以(2)開(kāi)孔率全部浮閥剛?cè)看蜷_(kāi)時(shí)的開(kāi)孔率：(3)閥孔總面積浮閥數(shù)：其中浮閥閥孔直徑為39mm(4)塔板上的鼓泡面積通過(guò)查《塔設(shè)備設(shè)計(jì)》取邊緣區(qū)寬度，破沫區(qū)寬度，此次設(shè)計(jì)取塔板上的鼓泡區(qū)面積：其中因此：(5)浮閥的排列方式此次設(shè)計(jì)中浮閥在塔板上呈等腰三角形排列，取同一橫排孔中心距，因此排間距：取，以等腰三角形排列時(shí)，浮閥數(shù)目：根據(jù)1684塊重新核算孔速以及開(kāi)孔率：1.6精餾塔的水力學(xué)計(jì)算1.6.1氣相通過(guò)浮閥塔的壓降Hp(1)干板壓降hd指的是氣體通過(guò)篩孔的壓降(2)氣體克服鼓泡表面張力的壓降此值很小一般可以忽略氣相通過(guò)浮閥塔的壓降全塔的平均密度全塔的平均壓降浮閥的最大開(kāi)度等于8毫米。(3)氣體通過(guò)塔板上液層的壓降1.6.2淹塔其中指的是液相通過(guò)降液管的壓降因此由于，防止發(fā)生淹塔，滿足要求。又因?yàn)椋核钥梢员苊庋退?.6.3塔板間距HT的校核(1)浮閥塔板液面落差一般取值0.003~0.006m，此次設(shè)計(jì)取(2)液面通過(guò)降液管的壓頭損失由于不設(shè)置進(jìn)口堰，所以：(3)氣體通過(guò)塔板的壓降相當(dāng)于液降高度(4)板上液層高度降液管中的清液層高度：其中：在設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須保證1.6.4降液管內(nèi)液體停留時(shí)間的校核不宜過(guò)小，才能夠保證液體在降液管內(nèi)有足夠的停留時(shí)間來(lái)釋放夾帶的氣泡。1.7負(fù)荷性能圖的計(jì)算(1)液體流率下限線設(shè)定液體流率達(dá)到下限：將達(dá)到下限代入以上算式得：(2)液體流率上限線以液體在降液管內(nèi)的停留時(shí)間1.731s規(guī)定為液體流率上限。停留時(shí)間：因此：解得(3)漏液線塔板的開(kāi)孔率為一般取閥孔動(dòng)能因數(shù)作為操作的負(fù)荷下限值,因此取由則有：所以(4)霧沫夾帶上限線設(shè)可允許的霧沫夾帶的最大量為0.1kg液體/kg氣體，將已知量代入以下公式：其中：已知塔頂塔進(jìn)料時(shí)所以則:化簡(jiǎn)得：(5)液泛線降液管內(nèi)的液面高是板間距與堰高之和，便可達(dá)到液泛，即：即又因?yàn)橛捎谒褰Y(jié)構(gòu)一定，物系一定，所以：化簡(jiǎn)得：1.8精餾塔的主要尺寸確定1.8.1塔厚的確定精餾塔塔體的材料選用,通過(guò)查《GB150-1998》，，，，操作最大壓力為0.75MPa，此次設(shè)計(jì)壓力取0.75MPa，設(shè)計(jì)溫度為150℃，焊接系數(shù)計(jì)算厚度：取腐蝕余量，鋼板負(fù)偏差所以名義厚度，圓整為16mm有效厚度1.8.2封頭的選擇精餾塔的設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，易于沖壓成型，是目前低壓容器里面應(yīng)用較多的封頭。封頭的厚度：設(shè)計(jì)厚度名義厚度圓整為所以封頭的厚度取為16mm1.8.3塔的頂部空間高度塔的頂部空間高度指的是塔頂?shù)谝粔K塔板到塔頂封頭的直線距離，一般取，除沫器到第一塊塔板的距離為900mm，塔頂部空間高度為1.8.4塔的底部空間高度塔的底部空間高度指的是塔底最末一層塔板到塔底下封頭切線的距離。由于塔底部空間具有儲(chǔ)槽的作用，塔釜料液最好在塔底停留十到十五分鐘，本設(shè)計(jì)取13分鐘。釜液的體積流量：塔釜液面高度：經(jīng)再沸器加熱料液進(jìn)入塔釜的空間增加高度是1.0米。塔底部空間高度：1.8.5精餾塔內(nèi)部的高度已知實(shí)際塔板數(shù)為，板間距，由于料液清潔，無(wú)需經(jīng)常清洗，能夠設(shè)置一個(gè)人孔，中心高度為900mm，人孔直徑，寬200mm，進(jìn)料板空間高度,精餾塔內(nèi)部高度：因此且則1.8.6裙座的設(shè)計(jì)精