【文章內(nèi)容簡介】 得管內(nèi)流速為u= m/s。換熱管的總長度為=1973 m，圓整為2000 m。※塔質(zhì)量計算材質(zhì)選擇16MnR，其密度約為7850 kg/m3。塔內(nèi)徑Di=4000 mm。塔體厚度：圓整取10 mm。塔體質(zhì)量m1=Vρ= kg封頭質(zhì)量封頭取標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，內(nèi)徑DN=4000 mm，厚度δ=10 mm，曲面高h(yuǎn)i=1000 mm，封頭直邊高h(yuǎn)=50 mm，材質(zhì)選用16MnR。 =1376 kg塔主體質(zhì)量m=m1+2m2= kg，總質(zhì)量m總= kg cupTower對脫水塔的選型 MPa 的條件下，將從急冷塔出來的水蒸氣、MAL、空氣混合物中的水脫除。在脫水塔的上部引入了來自MMA合成反應(yīng)工段的MAL和甲醇的混合液體，來自急冷塔的MAL、水蒸氣、空氣混合物與MAL和甲醇的混合液體在塔內(nèi)逆向接觸，這樣使得輕組分中MAL的含量增高，以使得產(chǎn)品產(chǎn)量增高，同時使得水等重組分從塔底排出，空氣、MAL、甲醇?xì)怏w從塔頂排出。該脫水塔選擇板式浮閥塔，單溢流進(jìn)行選型。Aspen plus得出水力學(xué)數(shù)據(jù)如表311所示。表311 脫水塔水力學(xué)數(shù)據(jù)StageVolume flow liquid fromVolume flow vapor toDensity liquid fromDensity vapor toViscosity liquid fromViscosity vapor toSurface tension liquid fromcum/hrcum/hrkg/cumkg/cumcPcPdyne/cm平均將水力學(xué)數(shù)據(jù)輸入到cupTower中進(jìn)行選型，如圖32所示。CupTower計算出脫水塔的塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)結(jié)果如圖33。 圖32 水力學(xué)數(shù)據(jù)輸入 圖33 脫水塔的塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)CupTower計算出脫水塔的塔板工藝參數(shù)結(jié)果如圖34。圖34 塔板工藝參數(shù)塔板負(fù)荷性能圖如圖35。 35 塔板負(fù)荷性能 cupTower對吸收塔的選型 MPa的條件下，將從脫水塔出來的MAL、甲醇、空氣混合物中的空氣排出，并將MAL和甲醇液化為液體。在吸收塔的上部引入來自MMA合成反應(yīng)工段的MAL 和甲醇的混合液體，來自脫水塔的混合氣體與來自MMA 合成反應(yīng)工段的混合液體逆向接觸，使得MAL和甲醇液化為液體，同時使得重組分中MAL和甲醇的含量增高，以提高最終產(chǎn)品的產(chǎn)量?？諝獾葰怏w則從塔頂排出，MAL和甲醇混合液體從塔底排出。 吸收塔選擇浮閥塔，單溢流進(jìn)行選型。Aspen plus得水力學(xué)數(shù)據(jù)如表312。StageVolume flow liquid fromVolume flow vapor toDensity liquid fromDensity vapor toViscosity liquid fromViscosity vapor toSurface tension liquid fromcum/hrcum/hrkg/cumkg/cumcPcPdyne/cm平均表312 吸收塔水力學(xué)數(shù)據(jù)將水力學(xué)數(shù)據(jù)輸入到cupTower中，如圖36所示。 圖36 水力學(xué)數(shù)據(jù)輸入CupTower計算出脫水塔的塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)結(jié)果如圖37。CupTower計算出脫水塔的塔板工藝參數(shù)結(jié)果如圖38。圖37 塔板結(jié)果參數(shù) 圖38 塔板工藝參數(shù)負(fù)荷性能圖如39。圖39 負(fù)荷性能圖 MMA精餾塔設(shè)計由Aspen得到的全塔平均水力學(xué)數(shù)據(jù)如表313。表313 全塔平均水力學(xué)數(shù)據(jù)氣相流量Vs 液相流量 Ls 氣相密度 ρV 液相密度ρL混合液表面張力 σ全塔平均※塔 徑欲求出塔徑應(yīng)先計算出適宜空塔速度?！?u＝（～）umax  式中C可由史密斯關(guān)聯(lián)圖查得，液氣動能參數(shù)為：取板間距HT = m，板上液層高度hL = m，圖中的參變量值HThL= = m。 mN/m時的負(fù)荷系數(shù)C20 =。由所給出的工藝條件校正得：最大允許氣速： ，則適宜空塔速度為： = 由下式計算塔徑：按標(biāo)準(zhǔn)塔徑尺寸圓整，取D = 3800 mm； 實際塔截面積：實際空塔速度： 安全系數(shù)： ,～，合適?！缌餮b置 選用單流型降液管，不設(shè)進(jìn)口堰。1）降液管尺寸 取溢流堰長lw=，即lw/D=，由弓形降液管的結(jié)構(gòu)參數(shù)圖查得：Af/AT=,Wd/D= 因此：弓形降液管所占面積:Af== m2 弓形降液管寬度:Wd== m2 驗算液體在降液管的停留時間θ： 由于停留時間θ＞5 s，合適。2）溢流堰尺寸由以上設(shè)計數(shù)據(jù)可求出： 溢流堰長 lw== m 采用平直堰，堰上液層高度可依下式計算，式中E近似取1，即 溢流堰高:hw=hLhow== m液體由降液管流入塔板不設(shè)進(jìn)口堰，并取降液管底隙處液體流速u0= m/s； 降液管底隙高度：故降液管底隙高度設(shè)計合理?！￠y數(shù)及排列方式1) 浮閥數(shù)初取閥孔動能因數(shù)F0 = 9，閥孔氣速為：每層塔板上浮閥個數(shù) ：2）浮閥的排列 按所設(shè)定的尺寸畫出塔板，并在塔板的鼓泡區(qū)內(nèi)依排列方式進(jìn)行試排，確定出實際的閥孔數(shù)。 已知Wd = m，選取無效邊緣區(qū)寬區(qū)WC = m、破沫區(qū)寬度WS= m，由下式計算鼓泡區(qū)面積，即： 　　　　　　　　　　　　　　　　 浮閥的排列方式采用等腰三角形叉排。取同一橫排的空心距t=75 mm，則等腰三角形的高度： 估算排間距: 由于塔直徑D=3800 mm，需采用分塊式塔板四塊。取t′= m?，F(xiàn)按t=75 mm,t′=80 mm的等腰三角形叉排方式畫出浮閥排列圖(附后）圖311，可排出閥孔數(shù)2406個，重新核算以下參數(shù)： 閥孔氣速：動能因數(shù): 動能因數(shù)在9～12之間，合適。塔板開孔率：開孔率在10％～14％之間，合適。※塔板流體力學(xué)驗算1）塔板壓降利用下式計算： （1）干板阻力 因閥孔氣速uo大于其臨界閥孔氣速uoc，故干板阻力計算式為 （2）板上充氣液層阻力本設(shè)備分離烴化液，液相為碳?xì)浠衔?，可取充氣系?shù)ε0= 。 （3）液體表面張力造成的阻力 由于采用浮閥塔板，克服鼓泡時液體表面張力的阻力很小，所以可忽略不計。這樣，氣流經(jīng)一層，浮閥塔板的靜壓頭降液柱高度為 所以: hp=+= m 則單板壓降:　　 2）降液管液泛校核 為了防止降液管液泛現(xiàn)象發(fā)生，要求控制降液管內(nèi)清液層高度Hd≤φ(HT+Hw)。其中:Hd=hp+hL+hd （1）氣體通過塔板的壓強(qiáng)降所相當(dāng)?shù)囊褐叨萮P前面已求出，hP= m。（2）液體通過降液管的壓頭損失（不設(shè)進(jìn)口堰） （3）板上液層高度 前已選定hL= m。 所以Hd=++= m 取降液管中泡沫層相對密度φ=,前已選定板間距HT= m，hw= m。則： φ(HT+Hw)=(+)= 可見，Hd＜φ(HT+Hw)，符合防止降液管液泛要求。3）液體在降液管內(nèi)停留時間 應(yīng)保證液體在降液管內(nèi)的停留時間大于3～5s，才能使得液體所夾帶氣體的釋出。本設(shè)計的停留時間 可見，所夾帶氣體可以釋出。4）霧沫夾帶量校核依下面兩式分別計算泛點率F，即 和 板上液體流徑長度： 板上液流面積： 查得泛點負(fù)荷因數(shù)CF=、物性系數(shù)K=,將以上數(shù)據(jù)代入： 對于大塔，為避免過量霧沫夾帶，應(yīng)控制泛點率不超過80%。上兩式計算的泛點率都在80%以下，故可知霧沫夾帶量能夠滿足eV＜(液)/kg(氣)的要求。5）嚴(yán)重漏液校核當(dāng)閥孔的動能因數(shù)F0低于5時將會發(fā)生嚴(yán)重漏液，前面已計出F0=，可見不會發(fā)生嚴(yán)重漏液。※塔板負(fù)荷性能圖1）氣體負(fù)荷下限線（漏液線）對于F1型重閥，因動能因數(shù)F0＜5時會發(fā)生嚴(yán)重漏液，故取F0=5計算相應(yīng)的氣相流量VS，min：2）過量霧沫夾帶線 根據(jù)前面霧沫夾帶校核可知，對于大塔，取泛點率F = ，那么  整理得:霧沫夾帶線為直線，由兩點即可確定。當(dāng)LS=0時，VS= m3/s；當(dāng)LS=，VS= m3/s。由這兩點便可繪出霧沫夾帶線。3）液相負(fù)荷下限線 對于平直堰， m。取how= m，可作出液相負(fù)荷下限線。 取E=代入lw則可求出LS,min： 4）液相負(fù)荷上限線 液體的最大流量應(yīng)保證在降液管中停留時間不低于3～5 s，取θ= 5 s作為液體在降液管中停留時間的下限，則：5）液泛線由此確定液泛線方程：φ(HT+hw)=++（1+）〖 〗 化簡整理得： 在操作范圍內(nèi)任意取若干Ls值，由上式可算出相應(yīng)的Vs值，結(jié)果列于下表。表314 Vs和Ls值項目數(shù)值數(shù)值液相流量氣相流量將以上五條線標(biāo)繪在同一Vs～Ls直角坐標(biāo)系中，畫出塔板的操作負(fù)荷性能圖。將設(shè)計點（Ls，Vs）標(biāo)繪在附圖310（附后)，如P點所示，由原點O及P作操作線OP。操作線交嚴(yán)重漏液線(1)于點A。分別從圖中A、B兩點讀得氣相流量的下限Vmin及上限Vmax，可求得該塔的操作彈性。 操作彈性: 塔的有效高度： Z=（N2）HT=50=40m※設(shè)計結(jié)果現(xiàn)將以上精餾塔設(shè)計計算結(jié)果列于下表315。表315 浮閥塔板工藝設(shè)計計算結(jié)果表序號項目符號單位計算結(jié)果1液相密度ρlKg/m32氣相溫度ρvKg/m33氣相流量Vsm3/s4液相流量Lsm3/s5實際塔板數(shù)Np塊506塔的有效高度Zm407塔徑Dm8板間距Hm9塔板溢流形式單流型10空塔氣速um/s11溢流管形式弓形12溢流堰長度Lwm13溢流堰高度hwm14板上液層高度hLm續(xù)表315序號項目符號單位計算結(jié)果15安定區(qū)寬度Wsm16開孔區(qū)到塔壁距離Wcm17開孔區(qū)面積Aam218閥孔直徑dm19浮閥數(shù)個n個240620閥孔氣速u0m/s21閥孔動能因數(shù)F022開孔率%1423孔心距tm24排間距t′m25塔板壓降ΔPkpa26液體在降液管內(nèi)的停留時間ts27底隙高度hom28泛點率%29氣相負(fù)荷上限Vs maxm3/s1830氣相負(fù)荷下限Vs minm3/s31操作彈性※輔助設(shè)備的選型冷凝器和再沸器用軟件選型，結(jié)果見換熱器選型結(jié)果一覽表51。塔主要附件設(shè)計計算(1) 接管1)進(jìn)料管設(shè)計采用直管進(jìn)料管。有Aspen得體積流量，取管內(nèi)流速則管徑取進(jìn)料管規(guī)格Φ1605 ，則管內(nèi)徑d=150 mm。進(jìn)料管實際流速：2)塔頂產(chǎn)品出料管 由Aspen得塔頂體積流量，取管內(nèi)流速，則出料管直徑，可 取回流管規(guī)格Φ1605，則管內(nèi)徑d=150 mm。 出料管內(nèi)實際流速： 3)釜液排出管由Aspen得塔底釜液流出流量，取管內(nèi)流速，則可取回流管規(guī)格Φ57。 則實際管徑d=50 mm，塔底釜液實際流速：(2)裙座 m。(3)人孔數(shù)目人孔直徑通常為450 mm，本設(shè)計選擇DN500 mm人孔，其中人孔處塔板間距為600 mm，人孔數(shù)一共4個?！|(zhì)量計算材質(zhì)選擇16MnR，其密度約為7850 kg/m3。塔壓為3 atm，焊接系數(shù)取φ=，許用應(yīng)力170 MP，設(shè)計內(nèi)徑Di=3800 mm，帶入數(shù)據(jù)得壁厚δ，圓整壁厚10 mm。塔體質(zhì)量m1=Vρ= kg封頭質(zhì)量封頭取標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，內(nèi)徑DN=380