【導(dǎo)讀】年產(chǎn)5萬噸甲醇雙塔精餾工藝設(shè)計(jì)

　　

【正文】 無腐蝕性，可選用 的碳鋼板，其孔直徑 ，按正三角形排列，取孔中心距 ，那么 按照 n=298 個(gè)重新?lián)Q算 ，如下： 36 則有： 可見，閥空動(dòng)能因素變化很小，符合要求。 塔板開孔率為： 塔板流體力學(xué)的驗(yàn)算 氣相通過浮閥塔的壓降 ① 干板阻力 臨界孔速： 則： ② 板上充氣液層阻力 因設(shè)備分離烴化液，液相為碳?xì)浠衔铮梢匀〕錃庀禂?shù)為 。 37 ③ 液體表面張力 所造成的阻力很小，可以忽略不計(jì)。那么： 則單板壓降為： 液泛 為了防止液泛，需要嚴(yán)格控制降液管的液層高度： 液體通過降液管的流動(dòng)阻力相當(dāng)?shù)囊褐叨?，則： 那么降液管清液層的高度為： 取，選定 ， 可以得到： 可見，設(shè)計(jì)可以防止液泛。 霧沫夾帶 泛點(diǎn)率為： 板上液體流經(jīng)長度： 38 板上液泛面積： 根據(jù)甲醇 ~水系統(tǒng)屬于無泡沫系統(tǒng)，由 ， ，查物性數(shù)據(jù)： K=， 。 所以泛點(diǎn)率為： 可見，霧沫夾帶在允許范圍之內(nèi)。 塔板負(fù)荷性能圖 霧沫夾帶線 對于一定的物系和一定的塔板 、 、 、 K、 已知，相對于 小于 的泛點(diǎn)率上限可以確定， V~L 關(guān)系，按泛點(diǎn)率 80%計(jì)算： 得到： 由上式子可知：霧沫夾帶線為直線。 L=0 時(shí)， L= 時(shí)， 液泛線 因?yàn)?很小，可以忽略，那對于無錫一定的塔板，有： 又因?yàn)椋? 則上式可化簡為： 39 所以液泛方程為： 液相負(fù)荷上限線 以液體在降液管中的停留時(shí)間不低于 5s 為上限。 由 得： 漏液線 對于 重閥，以 為規(guī)定氣體最小負(fù)荷。 40 由 那么： 液相負(fù)荷下限線 取板上液層高度 作為液相負(fù)荷的下限條件，則 以上各線的方程式，可畫出塔的操作負(fù)荷性能圖： 從圖里可以看出： （ 1）在任務(wù)規(guī)定的汽液負(fù)荷下的操作點(diǎn) P（設(shè)計(jì)點(diǎn)）處在適宜操作區(qū)內(nèi) 。 （ 2）塔板的汽液負(fù)荷上限完全由霧沫夾帶控制，操作下限由漏液線控制 。 （ 3）根據(jù)所作的操作線，可以讀圖得到： 則操作彈性為： 41 接管設(shè)計(jì) [23] 進(jìn)料管 已知溫度 ，進(jìn)料 的水密 度為： ，甲醇 的密度：。 液相的平均密度為： 其中 = 那么： 進(jìn)料體積流量為： 取適宜的流速 ，故： 經(jīng)圓整后選取規(guī)格為的熱扎無縫鋼管。 實(shí)際流速： 釜?dú)堃撼隽瞎? 已知塔釜溫度 ，壓力 。查水密度的密度為：，甲醇的密度為： ，則釜液密度為： 其中： 那么： 42 則釜液體積流量為： 取適宜的速度 ，則： 經(jīng)圓整后選取規(guī)格為：的熱扎無縫鋼管。 實(shí)際流速： 塔頂蒸汽出口出料管 采用直管出氣，取蒸汽速度為 ，則： 查標(biāo)準(zhǔn)系列選取的規(guī)格的熱軋無縫鋼管。 實(shí)際流速： 塔底蒸汽進(jìn)料管 采用直管進(jìn)氣，取蒸汽速度為： 查標(biāo)準(zhǔn)系列選取規(guī)格的熱扎無縫鋼管。 實(shí)際流速： 回流液管 一直回流液溫度 40176。C，甲醇液體密度為： 那么甲醇的體積流量為： 43 取回流速度為： 那么： 經(jīng)圓整后選取規(guī)格為的熱軋無縫鋼管。 實(shí)際流速： 表 3 主要計(jì)算數(shù)據(jù)匯總 理論塔板數(shù) /塊 實(shí)際塔板數(shù) /塊 精餾段實(shí)際塔板數(shù) /塊 提餾段實(shí)際塔板數(shù) /塊 14 29 11 18 精餾段 提餾段 體積流率 氣相 氣相 液相 液相 塔高 m 塔 徑 mm 塔體厚度 mm 封頭厚度 mm 進(jìn)料板間距 mm 1800 6 8 800 溢流堰高 mm 降液管的底隙高度 m 浮閥數(shù) /個(gè) 開孔率 % 50 精餾段 提餾段 325 結(jié) 論 甲醇作為重要的化工原料，現(xiàn)階段對其質(zhì)量提出了更高的要求。本設(shè)計(jì)為粗甲醇的精餾，年產(chǎn)精甲醇為 5 萬噸，經(jīng)過對甲醇精餾單塔、雙塔、三塔和四塔優(yōu)缺點(diǎn)的分析及比較，考慮到節(jié)約能耗，簡單，便于操作，容易控制的前提下選取雙塔精餾，雙塔精餾工藝投資省、建設(shè)周期短、裝置簡單、操作簡單和便于管理等方面的因素。 經(jīng)過物料衡算和熱量衡算粗甲醇每小時(shí)進(jìn)料量為 噸，精甲醇產(chǎn)量為每小時(shí) 噸，每噸粗甲醇每小時(shí)消耗冷卻水為 噸，整個(gè)精餾過程每44 小時(shí)消耗冷卻水為 噸，再沸器熱負(fù)荷為 ?h，冷凝器熱負(fù)荷為 ?h。 精餾段的平均壓力 kpa，平均溫為 176。 C 氣相平均摩爾質(zhì)量為 Kg/kmol 相 平均 摩 爾質(zhì) 量 為 Kg/kmol 液相 平 均密 度 為，液相平均張張力為 。提餾段平均壓力為 kpa，平均溫度為 176。 C，氣相平均摩爾質(zhì)量為 Kg/kmol 液相平均摩爾質(zhì)量為 Kg/kmol液相平均密度 kg/m3液相平均表面張力為 。 此次設(shè)計(jì)所選取的精餾塔為板式浮閥精餾塔，經(jīng)過計(jì)算精餾塔的實(shí)際塔板數(shù)是 29 塊，精餾段 為 11 塊，提餾段為 18 塊，其中第五塊板為進(jìn)料板。精餾塔的公稱直徑為 1800mm，塔高為 ，塔體壁厚為 6mm，塔板間距為 400mm，人空處板間距 700mm，進(jìn)料板間距為 800mm。溢流堰高為 50mm，浮閥數(shù)為 325，開孔率為 %。進(jìn)料管為 ?57 熱扎無縫鋼管，釜?dú)堃撼隽瞎転闊嵩鸁o縫鋼管，塔頂蒸汽出口 ?377 10mm 熱軋無縫鋼管，塔頂蒸汽進(jìn)料管 ?377 10mm 熱軋無縫鋼管，回流液管 ?377 10mm 熱軋無縫鋼管。 粗甲醇經(jīng)過雙塔精餾所得精甲醇含醇量為 %，符合工業(yè)上所需要的要求。 45 46 參考文獻(xiàn) [1]房鼎業(yè) .甲醇生產(chǎn)技術(shù)及進(jìn)展 [M].上海 :華東化工學(xué)院出版社 , [2] 黃仲九 ,房鼎業(yè) .化工工藝學(xué)第二版 [M].北京 :高等教育出版社 , [3]侯文順主編 .化工設(shè)計(jì)概念 [M].北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 , [4] 廖衛(wèi)昌 .甲醇雙效精餾節(jié)能技術(shù) [J], 中氮肥 20xx(1):2224 [5]劉啟魁 ,王正權(quán) . 甲醇雙效精餾過程參數(shù)優(yōu)化及有效能分析 [J]. 化工技術(shù)與開發(fā) , 20xx（ 07） [6] 武昊宇 。項(xiàng)曙光 。韓方煜多效精餾優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究進(jìn)展 [J]計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué) 20xx（ 2） [7]Juntao Zhang,Shengrong Liang,Xiao Feng. A novel multieffect methanol distillation process[J]. Chemical Engineering amp。 Processing: Process Intensification,20xx,4910:. [8]吳嘉 ,陳露 . 具有熱集成和水集成的甲醇精餾新工藝及其模擬 [J]. 化工學(xué)報(bào) ,20xx(03) [9]宋佰順 ,奎鴿 ,劉喜保 . 甲醇精餾采用高效塔板和工藝路線的改進(jìn) [J]. 小氮肥設(shè)計(jì)技術(shù) ,20xx(01) [10]Liwei Tong,Wenguang Wu,Yinmei Ye,Lifang Chen,G252。nter Wozny,Zhiwen Qi. Simulation study on a reactive distillation process of methyl acetate hydrolysis intensified by reaction of methanol dehydration[J]. Chemical Engineering amp。 Processing: Process Intensification,20xx,:. [11]王俊琴 ,王瑩 ,劉江 . 精餾塔節(jié)能降耗工藝探討 [J]. 科技與企業(yè) ,20xx.（ 14） [12]劉生鵬，何壽林．甲醇精餾的模擬與分析 [J]．湖北化工 ,999(5):36— 38． [13]中國石化集團(tuán)上海工程有限公司編 .化工工藝設(shè)計(jì)手冊（下冊） [M].北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 , [14]張新站主編 .化工單元過程及操作 [M]:化學(xué)工業(yè)出版社 , [15]楊祖榮主編 .化工原理 [M].北京 :高等教育出版社 , [16]夏清等編 .化工原理（下冊） [M]. 天津 :天津大學(xué)出版社 , [17]柴誠敬主編 .化工原理（上冊） [M].北京 :高等教育出版社 , [18]化學(xué)工程手冊 [M].第二版上卷 .北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,1996 [19]賈紹義柴誠敬 .化工原理課程設(shè)計(jì) .天津 :天津大學(xué)出版社 , [20]武漢大學(xué)主編 .化學(xué)工程基礎(chǔ) [M].北京 :高等教育出版社 , [21] 刁玉瑋 ,王立業(yè) ,喻健良 .化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ) [M].大連 :大連理工大學(xué)出版社 , [22] 趙國方編著 .北京 :化工工藝設(shè)計(jì)概論 [M].原子能出版社 ,1990 47 [23]化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ) [M].天津 :天津大學(xué)出版社 , 48 附 錄 ： 雙塔精餾甲醇工藝流程圖 精餾塔及其設(shè)備圖