【導讀】六、精餾塔塔體工藝尺寸計算………………………的代表無色、透明、高度揮發(fā)、易燃液體。年來，世界甲醇的生產能力發(fā)展速度較快。由甲醇轉化為汽油方法的研究成果，從而開辟了由煤轉換為汽車。近年來碳一化學工業(yè)的發(fā)展，甲醇制乙醇、乙烯、乙二醇、甲苯、甲醇化工已成為化學工業(yè)中一個重要的領域。目前，我國的甲醇市場隨著國際市場的原油價格在變化,總體的趨勢是走高。國內又有一批甲醇項目在籌建。計中采用泡點進料，將原料液通過預熱器加熱至泡點后送入精餾塔內。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產品經冷卻后送至儲罐，設。因此，本設計是以℃總壓是300kpa的。選擇升溫10℃，即冷卻水的出口溫度為38℃。塔釜的另一部分釜液經冷卻器后排入下。塔頂出來的汽相溫度不高，故本設計選用全凝器。

　　

【正文】 5 m2/m3 可得 in ???U m3/ (m2?h) 從計算上看精餾段與提餾段的噴淋密度都小于計算出的最小噴淋密度。在吸收操作中，最小噴淋密 度可能會達到計算得出的這個值，但是在精餾過程中，最小噴淋密度可能只有所計算得的 1/3，甚至更小。 故 符合條件。 塔高的計算 對于 DN25 金屬環(huán)矩鞍填料，一般取的 HETP =355～ 485mm。 本設計選用 HETP = 450mm。 (1) 精餾段的填料層高度 在精餾段，空塔氣速 u＝ m/s，精餾塔的塔板數是 。 Z=HETPN T = = m 采用上述方法計算出填料層高度后，留出一定的安全系數，取 Z’= = = m (2) 提餾段的填料層高度 在提餾段，空塔氣速 u＝ m/s，精餾塔的塔板數是 5。 Z=HETPN T = 5= m 采用上述方法計算出填料層高度后，留出一定的安全系數，取 Z’=== m (3) 精餾塔的填料層高度 Z=＋ = m 1 23 填料層壓力降的計算 本設計中，散裝填料的壓降值由埃 克特通用關聯(lián)圖來計算。計算時，先根據有關物性數據求出橫坐標 ????????LVVLWW ?? 值，再根據操作空塔氣速、壓降填料因子以及有關的物性數據，求出縱坐標 ???? ????????? LVPgu值。通過作圖得出交點，讀出過交點的等壓線值，得出每米填料層壓降值。 查得， DN25 金屬環(huán)矩鞍散堆填料的壓降填料因子 138??P m－ 1。 (1) 精餾段的壓降 經計算得：橫坐標： 縱坐標： 查埃克特通用關聯(lián)圖，可得 ?p/Z=30= pa/m 因此，精餾段的壓降 ?p1== pa (2) 提餾段的壓降 橫坐標： 縱坐標： 查埃克特通用關聯(lián)圖，可得 ?p/Z=100=981 pa/m 因此，提餾段的壓降 ?p2=981= pa (3) 精餾塔的壓降 ?p=＋ = pa 表 13 精餾塔各部分工藝尺寸及相關物性 參數 精餾段 提餾段 全塔 空塔氣速 (m/s) 塔徑 (m) 每米填料層壓降 (pa/m) 981 總壓降 (pa) 填料層高度 (m) 1 24 七 、 附屬設備及主要附件的選型計算 冷凝器的選用 取全凝器的傳熱系數 K=2400kJ /(m2?h?℃ )，選擇逆流操作。冷卻水進口溫度是 35℃ ，出口溫度是 45℃ 。原料液是泡點回流，進出口溫度基本相等。 逆流： T ℃ → ℃ t 35℃ ← 4 5℃ ?t2 = － 45=℃ ?t1= － 35＝ ℃ ?tm=(?t2－ ?t1) / In(?t2 / ?t1) = ℃ A=Qc / (K??tm ) = / (2400 )＝ m2 本設計選用的列管換熱器是 G400－ 2－ 16－ 22。 加熱器的選用 由于本設計選擇的是 ℃ 總壓是 300 kpa 的飽和水蒸汽作為加熱介質，取傳熱系數 K= kJ/m2*h*℃ 。 ?t = － 100＝ ℃ A= QS’ / (K??t ) = 106 / ( )＝ m2 本設計選用的列管換熱器是 G273－ 1－ 25－ 16。 塔內管徑的計算及選擇 本設計選用的是熱軋無縫鋼管。 (1) 進料管： 選用 WF= dF = [ 4F’/ (3600?π?WF?ρLF) ] 1/2 = [ 4 / (3600) ] 1/2 = m 圓整后，選用的是 φ = 38mm 。 (2) 回流管： 選用 WR=1 25 dR = [ 4L’ / (3600π?WR?ρL1) ] 1/2 = [ 4 / (3600) ] 1/2 = m 圓整后，選用的是 φ = 32mm 。 (3)塔頂蒸汽接管： 選用 WV = 20m/s dV = [ 4V’ / (3600?π?WV?ρVD) ] 1/2 =[ 4 / (360020) ] 1/2 = m 圓整后，選用的是 φ = 133mm 。 (4)塔釜出料管： 選用 WW = dV = [ 4W’ / (3600?π?WW?ρLW ) ] 1/2 = [ 4 / (3600) ] 1/2 = m 圓整后，選用的是 φ=32mm。 離心泵的選 用 當貯槽與受液槽兩液面保持恒定，則泵對單位重量液體所做的凈功為： ????????fb HgugpzHe 22? 設塔釜離地面 3m，忽略兩截面間的壓頭損失。貯槽的液面和塔頂一樣，可看做是常壓下操作，壓力差可近似看做是精餾段的壓力降， ?p1= pa。 而在特定條件下 022 ??gub，因此： He = ?z＋ ?p1 / (ρLF g)= 3＋ / () = m Qe = / = m3/ h 根據以上條件，選用 IS50－ 32－ 125，轉速 n=1450 r/min。 液體分布器的選取 填料塔的傳質過程要求塔內任一截面上汽液兩相流體能均勻分布，從而實現1 26 密切接觸、高效傳質，其中液體的初始分布至關重要。 根據塔徑 D=500mm，液體負荷較小，填料層不高，因此選用 列 管式液體分布器。由于填料層不需分段，因此不需要液體再分布器。 氣體入塔分布 氣體入塔分布的均勻分布對精餾填料塔十分重要，這對分布器的要求是壓降盡可能小，分布均勻。 D≤500mm的小塔多采用的是進 氣管分布，可使進氣管伸到塔的中心線的位置，管的末端向下開缺口，可使氣流折轉而上。較低的入口氣速有利于氣體在塔內的分布，適宜的管內氣速為 10－ 18m/s。 除霧沫器 為捕集出填料層氣體中所夾帶的液沫和霧滴，需在塔頂液體初始分布器的上方設置除霧沫器。 本設計塔徑小，填料層高度不高，且汽液易分離，因此采用小型的絲網除沫器，裝入設備上蓋。 塔釜設計 料液在塔內停留 5min 塔釜液量 LW＝ L’ (5 / 60)＝ (L’/ρL) (5 / 60)＝ m3 VW＝ LW＝ π d2 h / 4 已得到 d＝ ，可得 h＝ m 1 27 精餾塔主要設計參數匯總表 塔頂 塔釜 進料 精餾段 提餾段 氣相摩爾流量(kmol/h) 液相摩爾流量(kmol/h) 氣相質量流量 (kg/h) 液相質量流量 (kg/h) 摩爾分率 質量分率 氣相平均相對分量(kg/kmol) 18 液相平均相對分量(kg/kmol) 18 氣相平均密度(kg/m3) 液相平均密度(kg/m3) 溫度 (℃ ) 平均粘度 (mPa?S) 1 28 八 、 參考文獻 陳鐘秀，顧飛燕。胡望明，化工熱力學。 北京： 化學工業(yè)出版社， 20xx 化學工程手冊編委會?；瘜W工程手冊?；瘜W工業(yè)出版社， 1989 柴誠敬等 。 化工流體流動與傳熱 。 化學工業(yè)出版社， 20xx 賈紹義等 。 化工傳質與分離過程 。 化學工業(yè)出版社， 20xx 九 、 甲醇－水精餾塔設計條件圖（附圖二）