【正文】 Af降液管弓形面積m2AT塔截面積m2Wd==AT=D2=()2= m2Af== m2降液管容積與液體流量之比為液體在降液管中的停錙時間t，一般大于5S，即：t=精餾段：t==5S提餾段：t==5S故降液管底隙高度H0，對弓形降液管，管口面積等于底隙面積，即有：H0=，取= m/s則：精餾段：H0== m提餾段：H0== m 3.塔板布置及浮閥數(shù)目與排列：取閥孔動能因子F0=,計算如下：精餾段提餾段U0=U0==U0==每層浮閥數(shù)N=N=N==433=527取邊緣高度Wl=泡沫區(qū)寬度Ws=考慮到塔的直較大，必須采用分塊式塔盤，取=85mm，按=95 mm， =85 mm以等腰三角形順排。排得閥數(shù)為530個，按N=530個重新?lián)Q算F，計算結果如下：精餾段提餾段U0===F0=U0==閥孔動能因素變化不大，仍在912之間。塔板開孔率： ==% 塔板流體力學驗算 1.氣相通過浮閥塔的壓降 Hp=Hc+Hl+H1. 干板阻力精餾段提餾段Uoc=Uoc==Uoc==因為U0UocU0UocHc=Hc=Hc=== ⑵.板上充氣液層阻力。取充氣系數(shù)0= hl=1hL== ⑶液體表面張力所造成的阻力很小，可以忽略。 所以hp=hc+hL 對精餾段：hp=+= 對提餾段：hp=+=2渣塔 為防止淹塔，要求嚴格控制降流管中液層高度。 Hd(HT+hw)Hd=hp+hL+hdA、氣體通過塔板的壓降相當?shù)囊航蹈叨萮p精餾段hp= 提餾段hp=B、液體通過降液管的壓頭損失。 因為不設進口堰：精餾段：hd=()2=()2=提餾段：hd=()2=()2=C、板上液層高度：hL= m 所以Hd=hp+hL+hd精餾段：Hd=++= m提餾段：Hd=++=取= 選定HT= hw=則：（HT+hw）=（+）=所以Hd(HT+hw)即可防止淹塔。3霧沫夾帶。 板上液體流經(jīng)長度:ZL=D2Wd== 板上泛液面積：Ab=AT2Af== ev=( 又因為， 所以對于精餾段 則 提餾段 則 因此沒有霧沫夾帶 塔板負荷性能 !.霧沫夾帶線泛點率=對于一定的物系和一定的塔板v，l，Ab，K，G及Zl已知，相對于ev，得VL關系式，按泛點率=80%計算：精餾段： =化簡得：+= 由上可知，霧沫夾帶線為直線?！?.液泛線　　 (HT+HW)=Hp+Hl+Hd=Hc+Hl+H+HL+Hd　　　　忽略掉H，有：(HT+HW)=+()2+(1+0) [HW+E()1/3] 因塔板結構一定，物系一定，則HT，HW，H0，Lw，v，l，0和定值，U0=式中d0，N也是定值，故：上式可簡化為：精餾段：= 即： =提餾段： 即： 此即常壓塔的泛點率。 3.液相負荷上限　　　液體在降液管中停錙時間不低于5S為停留時間的上限。　　　由=有：L=則精餾段：Ln(max)== 提餾段：Lm(max)== 4.漏液線對F1重閥，以F0=5為規(guī)定氣體最小負荷由F0=U0＝5，得U0＝由V=d0NU0=所以：精餾段：Vn(min)== m3/S 提餾段：Vm(min)==5.液相負荷下限取板上液層高度how= m，作為液相負荷下限條件。L(min)=()3/2精餾段：Ln(min)=()3/2= m3/s提餾段：Lm(min)=()3/2= m3/s 常壓塔主要尺寸確定1.壁厚選用20尺鋼為塔體材料，由于是常溫常壓操作，取壁厚Sn=10 mm 2.封頭采用標準橢圓封頭，材料為20R鋼，壁厚與塔體相同，即：Sn=10 mmhi=1000=750 mm，h0=60 mm 3.裙座以Q235A鋼為裙座材料，壁厚為10 mm，內徑等于塔內徑D=2600 mm，高度為3m，裙座與簡體的連接采用對焊不校核強度。 4.塔高設計塔釜高取Hb=3 m， m，頂接管高為350 mm，板間距為350 mm，開7個人孔，人孔處板間距為700 mm。塔高=3000+(750+60)+35350+1200+350+3000+7007 =25510 mm 5.接管設計 ⑴.塔頂甲醇蒸汽出口管由前面計算可知： kg/h，溫度75 ℃，則體積流量為：V=== m3/h蒸汽流速，取u=20 m/s則出口管面積S== m2所以：出口管徑d1== m即取d1=663 mm ⑵.回流液進口管已知回流液溫度為40℃， kg/h查表知:40℃= kg/m3所以：其體積流量V== m3/h取液體流速u= m/s則回流液入口管徑d2==== mm即取d2=140 mm ⑶.塔底出料管因塔底含醇1%，可近似為水， MPa，105 ℃ kg/m3， m/s。則出口管徑：d3== m取出口管徑d3=90 mm。 ⑷.進料管進料狀態(tài)為124 ℃， MPa， kg/h， kg/h， kg/m3，即甲醇的密度為：＝＝ m3/h所以：進料體積流量為：V== m3/h進料管流速取為u= m/s，則進料管徑： d4== m即取d4=70 mm⑸.再沸器蒸汽入口管由前面計算可知： kg/h，溫度為105 ℃。則體積流量為：V== = m3/h蒸汽流速取u=10 m/s，則入口管積S== m2所以：入口管徑d5== m即取d5=853 mm 輔助設備甲醇合成反應器是甲醇合成生產(chǎn)的核心設備，由于合成反應為可逆放熱反應，故要求反應器設計能迅速移走反應熱。本設計選用Lurgi管殼型反應器。圖② 該反應器外型像一個列管式換熱器，催化劑填裝于管內，管外為4MPa的沸水。反應氣流經(jīng)反應管，放出的熱量通過管壁傳給沸騰水，使其汽化，轉變?yōu)橥瑴囟日羝?。其特點為① 床層溫度平穩(wěn)② 能準確，靈敏的控制反應溫度③ 以較高位能回收反應熱④ 出口甲醇含量較高⑤ 設備緊湊，開工方便⑥ 可避免石蠟等副產(chǎn)物生成⑦ 避免羰基化合物生成⑧ 壓降小，所需外部能量少第3章主設備圖及工藝流程圖主設備塔(精餾塔)見圖③工藝流程圖見圖④ 參考文獻[1] 趙國方編著 《化工工藝設計概論》 原子能出版社，1990[2] 天津大學物理化學教研室 《物理化學》（上、下）高等教育出版社，1991[3] 刁玉瑋 等編 《化工設備機械基礎》 大連理工大學出版社，1992[4] 楊福升 等編 《甲醇生產(chǎn)工藝與操作》 石油化學工業(yè)出版社，1974[5] 天津大學化工原理教研室 《化工原理》（上、下） 天津科學技術出版社，1994[6] 天津大學等合編 《基本有機化工分離工程》化學工業(yè)出版社，1995[7] 房鼎業(yè) 等編 《甲醇生產(chǎn)技術及進展》 華東化工學院出版社，1990[8] 馮元琦 主編 《聯(lián)醇生產(chǎn)》第二版，化學工業(yè)出版社，1994[9]上海化學工業(yè)設計院石油化工設備設計建設組 《化工設備圖集》（Ⅳ，塔類），上?？萍汲霭嫔?，1974[10] 宋維端 等編 《甲醇工學》化學工業(yè)出版社，1991[11] 國家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設計院編《化工工藝設計手冊》第二版(上、下) 化學工業(yè)出版社，1996致謝光陰似箭，歲月如梭，不知不覺我即將走完大學生涯的生活，回想這一路走來的日子，父母的疼愛關心，老師的悉心教誨，朋友的支持幫助一直陪伴著我，讓我漸漸長大，也慢慢走向成熟。 首先，我要衷心感謝一直以來給予我無私幫助和關愛的老師們，特別是我的指導師公老師，班主任羅老師，專業(yè)課劉老師、楊老師、戚老師謝謝你們這四年以來對我的關心和照顧，從你們身上，我學會了如何學習，如何工作，如何做人。 再次，我還要認真地謝謝我身邊所有的朋友和同學，特別是機械08的虎杏榮同學、姜洋洋同學，化工08的王丹同學，謝謝你們，你們對我的關心、幫助和支持是我不斷前進的動力之一，我的大學生活因為有你們而更加精彩。 最后，我要感謝我的父母及家人，沒有人比你們更愛我，你們對我的關愛讓我深深感受到了生活的美好，謝謝你們一直以來給予我的理解、鼓勵和支持，你們是我不斷取得進步的永恒動力。 43