【導讀】年產(chǎn)5萬噸丙酮工藝設計

　　

【正文】 20V1c1 ??? ??????? 塔板上充氣液層阻力 取充氣系數(shù)： ?? =,有 lh = ?? Lh =?= 液體表面張力所造成阻力 此族里很小，可以忽略不計 故氣體流經(jīng)一層浮閥塔塔板的壓力降的液柱高度為： ph =+= 單板壓降 p p LP h g??? =??=(,符合設計要求 ) ： 干板阻力 1 6 . 4 5 m / s0 . 9 07 3 . 1ρ7 3 . 1u 1 .8 2 51 .8 2 5V1o c 2??? 27 因 02u ＜ oc2u 所以 0 . 1 7 5L20 . 1 7 50c2 ??? 塔板上充氣液層阻力 取充氣系數(shù)： ?? =,有 lh = ?? Lh =?= 液體表面張力所造成阻力 此族里很小，可以忽略不計 故氣體流經(jīng)一層浮閥塔塔板的壓力降的液柱高度為： ph =+= 單板壓降 p p LP h g??? =??=,符合設計要求 ) 淹塔 為了防止淹塔現(xiàn)象了生，要求控制降液管中清液層高度符合 ? ?wTd hHH ??? ，其中 d p L dH h h h? ? ? 1 精餾段： 由前計算知 ph =,按下式計算 dh = 2swLlh???????= 2 0006 ?????? ?= 板上液層高度 Lh =,得： 降液管內(nèi)液層高度： dH =++= 取 ? =,板間距今為 , wh =,有 ? ? ?TwHh? =?(+)= 由此可見： dH ? ? ?TwHh? ，符合要求。 2 提餾段： 由 前面 計算 可 知 ph =,按下式計算 ： 28 dh = 2swLlh???????= 2 ?????? ?= 板上液層高度 Lh =,得： 降液管內(nèi)液層高度： dH =++= 取 ? =,板間距為 , wh =,有 ? ? ?TwHh? =?(+)= 由此可見： dH ? ? ?TwHh? ，符合要求。 霧沫夾帶 1 精餾段： 由下式可知 Ve 液 /kg 氣 Ve = 3 .265. 7 10 aTfuHh? ? ??? ?????=3 .230 .0 52 .50 .40 .0 5 6 70 .7 8 52 .1 16 2. 6 6105 .7???????????????? ? = 液 /kg 氣 浮 閥塔也可以考慮泛點率，參考化學工程手冊 泛點率 =bFLSVLVSAKC 6Lρρ ρV ??? ?100% (48) 或 泛點率 =TFVLVSρρρV?? ?100% (49) LZ =D－ 2 dW =－ 2?= bA = TA － 2 fA =－ 2?= 2 式中 LZ —— 板上液體流經(jīng)長度， m。 bA —— 板上液流面積， 2m ； FC —— 泛點負荷系數(shù)， 取 。 K—— 特性系數(shù)，取 . 泛點率 =1 .3 2260 .110 5 .0 006 9 41 .3 61 .5 91 2 31. 6 41 .5 92 .1 1??????? 29 = % (80%,符合要求 ) 2 提餾段： 由下式可知 Ve 液 /kg 氣 Ve= 3 .265. 7 10 aTfuHh?? ??? ?????= 0 56 3????????????????? ? 液 /kg 氣 泛點率 =3 2 0 5 0 0 29 ??????? = % (80%,符合要求 ) 塔板負荷性能圖 霧 沫夾帶線 按泛點率 =bFLSVLVSAKCZLV ??? ?? ? ?100%=80%計算 精餾段： ??????? =80% 將上式整理得： S??SV 提餾段： 3 2 0 5 0 0 29 ??????? =80% 將上式整理得： SS LV ?? 30 表 霧 沫夾帶線計算結果數(shù)據(jù)表 精餾段 LS1（ m3/s） VS1（ m3/s） 提餾段 LS2（ m3/s） VS2（ m3/s） 液泛線 ? ? ? ? ???????? ??????????????????????????? 32wSw020wSL2oVwT l3600LE10002 . 8 4hε1hl L0 . 1 5 3g2ρ uρ5 . 3 4hH? ? VNd4π Vu 2S20 S0 ?????? 精餾段，整理得： 32S12S12S1 2 8 . 2 1 L1 9 0 8 3 . 6 6 L4 . 6 3V ??? 提餾段，整理得： 32S22S22S2 3 7 . 1 0 6 L1 5 5 8 0 . 2 7 L3 . 8 4V ??? 表 液泛線計算結果數(shù)據(jù)表 精餾段 LS1（ m3/s） VS1（ m3/s） 提餾段 LS2（ m3/s） VS2（ m3/s） 液相負荷上限線 s53LHAθ S Tf ?? 以 5Sθ? 為上限 /s0 . 0 0 8 6 4 m5 0 . 40 . 1 0 85HAL 2TFS ( m a x ) ???? 31 漏液線 F1型：取 5ρuF V00 ?? , 則 ? ?020S uNd4πV ??? 精餾段： ? ? /s0 . 3 7 8 6 m1 . 5 95800 . 0 3 94πu 22m i ns ????? 提餾段： ? ? /s0 . 5 0 3 4 m0 . 9 05800 . 0 3 94πu 22m i ns ????? 液相負荷下限線 取 ? 為下限， ? 有： ? ? / 3w23m i nS ??????? ??? 負荷性能圖 按所得數(shù)據(jù)作圖： 圖 精餾段負荷性能圖 從圖中得： VSmax=， VSmin= m3/s 操作彈性 = ..0 ? 32 圖 提餾段負荷性能圖 從圖中得： VSmax=， VSmin= m3/s 操作彈性 = ? 33 浮閥塔工藝設計表 項目 符號 單位 計算數(shù)據(jù) 備注 精餾段 提餾段 塔徑 D m 板間距 HT m 塔板類型 單溢流弓形降液管 分塊式塔板 空塔氣速 u m/s 堰長 lw m 堰高 hw m 板上液層高度 m 降液管底隙高 h0 m 浮閥數(shù) N 83 83 等腰三角形叉排 閥孔氣速 u0 m/s 同一橫排孔心距 浮閥動能因子 F0 11 11 相鄰橫排中心距離 臨界閥孔氣速 u0c m/s 孔心距 t m 排間距 t′ m 單板壓降 Δpf Pa 627 625 液體在降液管內(nèi)停留時間 θ s 降液管內(nèi)清液層高度 Hd m 泛點率 % 氣相負荷上限 (Vs)max m3/s 霧沫夾帶控制 氣相負荷下限 (Vs)min m3/s 漏液控制 操作彈性 34 塔附件設計 接管 進料管的結構類型很多，有直管進料管，彎 管進料管，本設計采用直管進料管。 管徑計算： D=uF?v4 s， (410) 取 uF=， VS=D= 0 8 0 0 3 ??? 查表取 580?? 采用直管回流管， D=uv4 Fs?， (411) 取 uF=,Vs=D= 0 4 0 0 0 8 ??? 查表取 ? 45 5 取 uv=，直管出料， Vv = m3/s D= ??? 查表取 ? 60 5 取直管出氣，取出口管 Vs=uw=,則 D= 0 4 0 0 0 ??? 查表取 545?? 35 筒體與封頭 為外壓容器，臨界壓力為 ,因為為長圓筒，穩(wěn)定安全系數(shù) m=3， 所用材質(zhì)為 16MnR,其彈性模量 Et= 103Mpa,則計算厚度 mm121 8 6 4 0 PmD 33 cr0 ??????? ，厚度附加量 C=2mm, 即選用 ?n 為 14mm厚度的 16MnR鋼板。 封頭分為橢圓形封頭，曲面高度為 300mm,直邊高度 40mm、內(nèi)壁為 6mm. 裙座 塔底常用裙座的結構性能好，連接處產(chǎn)生的局部阻力小，所以它是塔設備的主要支座形式，為了制作方便，一般采用圓筒形。由于群座內(nèi)徑 800mm,故群座壁厚取 16mm。 基礎環(huán)內(nèi)經(jīng)： 1560 mm ； 基礎環(huán)外經(jīng)： 1800 mm?；A環(huán)厚度，考慮到腐蝕余量，腐蝕余量取18mm，考慮到再沸器，群座高度取 3m，地角螺栓直徑取 30mm. 吊柱 對于較高的室外無框架的整體塔，在塔頂設置吊柱，對于補充和更換填料、安裝和拆卸內(nèi)件，既經(jīng)濟又方便的一項措施，一般取 15m以上的塔物設吊柱，本設計中高度大，因此設吊柱。因設計塔徑 D=2020mm，可選用吊柱 L=3000mm，材料選用 Q235. 人孔 塔底與塔頂各一個人孔，每個孔直徑為 450mm，在設置人孔處，板間距為 600mm，裙座上應開設 2個人孔，直徑 450mm，人孔慎入塔內(nèi)部應與他內(nèi)壁修平，其邊緣需倒裝和磨圓，人孔法蘭的密封形狀及墊片用材，一般與塔的接管法蘭相同。 塔總體高度的設計 塔的頂部空間高度 塔頂部的空間高度是指塔頂?shù)谝粚铀P到塔頂封頭的直線距離，頂部空間高度為1500mm 塔的底部空間高度 塔的底部空間高度是指塔底最末一層塔盤到塔底封頭的直線距離，釜液停留時間取1500mm 36 塔立體高度的計算 ? ? 裙封TfbTd HHHSHHHS1NHH ??????????? ? ? 1 7 . 0 8 m30 . 6 80 . 6211 . 50 . 421261 . 5 ???????????? 37 結論 本設計 采用異丙苯法工藝生產(chǎn)丙酮，異丙苯法生產(chǎn)丙酮以石油化工產(chǎn)品中的苯和丙烯為原料進行合成設計。反應流程分為七個步驟： 1. 苯和丙烯經(jīng)過復雜的烴化反應生成異丙苯； 2. 異丙苯與空氣在催化劑的作用下生成 30%的過氧化氫異丙苯（ CHP） 。 3. 生成的 CHP經(jīng)過提濃塔進一步提濃除去異丙苯，達到 87%CHP； 4. 提濃后的 CHP進入分解反應釜中，在以硫酸作為催化劑的作用下生成丙酮和苯酚； 5. 分解液要經(jīng)過中和槽以中和硫酸和分解液稀釋，為之后的精餾作準備； 6. 中和后的混合液在粗丙酮塔中脫出苯酚等重組分，丙酮水溶液從塔頂餾出； 7. 丙酮水溶液經(jīng)精丙酮塔 精餾除去水分，丙酮從塔頂餾出合格丙酮。 本設計主要對精制階段的精丙酮塔進行塔體設計和選型， 丙酮精制采用減壓精餾，塔板采用復合微型孔浮閥塔板。 q=,進料溫度為 88℃ ，丙酮塔頂餾出，餾出產(chǎn)品為 %的合格丙酮。 D=,塔高 . 3. 浮閥塔板板間距為 26塊，第 13塊塔板為進料板。 1m/s左右， 堰長 m. , 因采用復合微型孔浮閥其塔板夾帶量很少， 所以不易產(chǎn)生液泛，正常操作時動能因子范圍大 . 在異丙苯法生產(chǎn)丙酮工段中過氧化氫異丙苯（ CHP）的分解以硫酸作為催化劑，價廉易得，但酸性分解液中所生的硫酸鹽，容易堵塞管道，腐蝕設