【正文】 本科畢業(yè)設計 第 72 頁 參考文獻 [1] 郭樹才 , 胡浩權 . 煤化工工藝學 . 北京 : 化學工業(yè)出版社 , [2] 宋維端 , 肖任堅 , 房鼎業(yè) . 甲醇工學 [M]. 北京 : 化學工業(yè)出報社 , 1991 [3] 陳聲宗主編 . 化工設計 . 北京 : 化學工業(yè)出版社 , [4] 董大勤編 . 化工設備機械基礎 . 北京 : 化學工業(yè)出版社 , [5] 鄭丹星 . 化工熱力學教程 [M]. 北京 : 化工石油出版社 , 2021 [6] 石東坡 . 甲醇四塔精餾流程的 Aspen 模擬與分析 [D], 湖北 : 化學與環(huán)境工程學院 , 2021 [7] 中 國石化集團上海工程有限公司 . 化工工藝設計手冊（第四版上冊） , 北京 : 化學工業(yè)出版社 , 。 （ 5） 本文利用化工模擬軟件對甲醇精餾系統(tǒng)進行了單元操作模擬。 （ 3） 甲醇四塔精餾系統(tǒng)中，操作成本主要來源于加壓、常壓精餾塔，對加壓、常壓、精餾塔進行模擬優(yōu)化可以最大降低消耗成本?；厥账淖饔檬腔厥掌渲械募状?，降低排除廢水中醇的含量。使用無縫熱軋鋼管，規(guī)格 GB8163—87 ..6 蒸汽進料口 塔底蒸汽為甲醇蒸汽，由前面的計算可知其流量 V= kmol/h，塔底溫度為 ℃ 故 smVs ?????? mmd 75 4 ???? 本科畢業(yè)設計 第 71 頁 圓整，塔底蒸汽入口管徑為 760mm。使用無縫熱軋鋼管，規(guī)格 GB8163—87 氮氣進料口 N2 的質(zhì)量流量： kg/h 氣體流量 V= mmd ???? 圓整取 10mm 太小了，可以不再圖中畫出來。 回流口 回流液流量 Ls=取 u=， d2= ??= m 單板壓降Δ P/pa 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 液柱 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 本科畢業(yè)設計 第 70 頁 圓整，回流口管徑為 140mm。/m 相鄰橫排中心線距離 本科畢業(yè)設計 第 69 頁 預精餾塔附件選型 管口設計 uVd s?4? 式 () 式中 Vs—流體的體積流量， m3/s u—流體在管口中的流速， m/s 流速 u 的經(jīng)驗值可取為 對液體 u=~2 m/s 對蒸氣 u=20~50 m/s 對氣體 u=(~2)P/ρ 塔頂氣體出口 塔頂氣體流量 Vs = m3/s 取 u=50m/s， md ???? 圓整，塔頂氣體出口管徑為 230mm。 ③ 按照固定的液氣比，由圖 查出塔板的氣相負荷上限 (Vs)max=，氣相負荷下限 (Vs)min= m3/s，得 操作彈性 = ? 計算結果匯總 所設計的浮閥塔的主要結果匯總于表 34。 32m in)( ??????? wSow lLEh 式 () 取 E=1，則可得 smLS 3max)( ? (Ls)min= m3/s 塔板的負荷性能圖 按上述方法進行流體力學驗算后，還應繪出塔板的負荷性能圖，以檢驗設計的合理性，做出塔板的負荷性能圖如下圖 所示 本科畢業(yè)設計 第 68 頁 圖 塔板負荷性能圖 由塔板負荷性能圖可以看出： ① 任務規(guī)定的汽、夜負荷下操作 P(設計點 )，處于適宜操作區(qū)內(nèi)的適中位置。 漏液線 對于 F1 型重閥，依 500 ?? vUF ? 計算，則vU ?50 ? ，可得： 024 NUdV mS ?? 式 () ? ?smFNdVvmS3202 5929)(44 ????? ??? 據(jù)此做出與液體流量無關的水平漏液線。 液相負荷上限線 液體的最大流量應保證在降液管中停留時間不低于 3~5 秒，可得 sL HAh Tf 5~33600 ??? 式 () 以 θ=5s 作為液體在降液管中停留時間的下限，則 5)(max TfS HAL ? 式 () smLS 3m a x )( ??? 本科畢業(yè)設計 第 67 頁 求出上限液體流量 Ls 值 (常數(shù) )。 塔板負荷性能圖 霧沫夾帶線 bFLSVLVsAKCZLV ??? ???泛點率 按泛點率為 80%計算如下 ???? SS LV = 整理得： 5 6 ?? SS LV 由上式可以看出霧沫夾帶線為直本科畢業(yè)設計 第 66 頁 線，則在操作范圍內(nèi)任意取三個 SL 值，以此列出表 表 32 霧沫夾帶線數(shù)據(jù) 項目 1 2 3 Ls(m3/s) Vs(m3/s) 做出霧沫夾帶線。 開孔率 ??????? td? 式 () % 2????????? 氣體通過閥孔的氣速為 smAVu SS ???? 塔板流體力學驗算 氣相通過浮閥塔板的壓強降 ?hhhh cp ??? 1 式 () 干板阻力 Loc uh ?? 式 () )( ??ch 液柱 本設備分離為碳氫化合物，可取充氣系數(shù) ? = Lhh ??1 式 () 0 3 ???h m 液柱 液柱高度 液體面積張力 所造成的阻力，此阻力很小，忽略不計 .因此，與氣體流徑一層浮閥塔板的壓強降所相當?shù)囊褐叨葹? 本科畢業(yè)設計 第 64 頁 mh p 0 7 3 3 ??? 液柱 則單板壓降 ghP Lpp ??? 式 () 1 4 60 7 ?????? pP kpa(設計允許值 ) 液泛 為了防止淹塔現(xiàn)象的發(fā)生，要求控制降液管中清液層高度，? ?wTd hHH ??? ， dH 可用式 dLpd hhhH ??? 計算 與氣體通過塔板的壓強降所相當?shù)囊褐叨?ph ?ph m 液柱 液體通過降液管的壓頭損失，因不設進口堰，即 dh = (ohlLws )2 式 () dh = ( ?? )2= m 液柱 板上液層高度 前已選定板上液層高度為 ?h = m 則 0 9 7 ????dH m 取 ?? ， ?TH m， ?wh m，則 ? ? ? ? 2 4 ???? wT hH? m 可見 ? ?wTd hHH ??? ，符合防止液泛的要求。處取 ??u = 0h = 00 36 ?? ? = m m 查中國石化集團上海工程 有限公司 .化工工藝設計手冊（第四版上冊），北京 :化學工業(yè)出版社， 2021 大塔取 ??u m wh 0 0 2 3 5 ????h m 故降液管底隙設計合理 ,選用凹型受液盤 塔板布置及浮閥數(shù)目與排列 取閥孔動能因子 0F =10，求孔速 0u ，即 0u =voF? 式 () 式中 0F —氣體通過閥孔時的動能因數(shù)， kg1/2/() 0u —氣體通過閥孔時的速度， m/s v? —氣體密度， kg/m3 則 0u == m/s 依式求每 層塔板上的浮閥數(shù)，即 oosudVN24?? 式 () 個9292 ???? ?N 式中 sV —上升氣體流量， m3/s 0d — 閥孔直徑， 0d = m (6)計算塔板上的鼓泡區(qū)面積 本科畢業(yè)設計 第 62 頁 鼓泡區(qū)與溢流區(qū)之間的區(qū)域為破沫區(qū)，當 D ﹥ 時， SW =70~100 mm取邊緣區(qū)寬度 CW =60 mm， 泡沫區(qū)寬度 SW =100 mm。 降液管底隙高度 0h 本科畢業(yè)設計 第 61 頁 owh ullh 36000 ? 式 () 式中 0u? 液體通過降液管底隙時的流速 m/s。 由 wh = Lh – owh 選用平直堰，堰上液層高度 owh ， owh = 1000E( wlLS )2/3 式 () 近似取 E=1，則 owh = 10001( ?)2/3 = m 一般應保持塔板上清液層高度在 50 mm~100 mm 本塔取板上清液層高度 1h = m 故 ????wh m 滿足工業(yè)需求 弓形降液管寬度 dW 和截面積 fA 由 ?Dlw 查中國石化集團上海工程有限公司 .化工工藝設計手冊（第四版上冊），北京 :化學工業(yè)出版社， 2021，圖 1231。溢流裝置的設計包括堰長 wl ，堰高 wh ，弓形降液管的寬度 dW ，截面積 fA ，降液管底隙高度 0h ，進堰口高度 wh? 與降液管間的水平距離 1h 等。裙座高選 3 m，裙座采用圓筒型裙座，與塔體的焊接方式采用對 接焊接接頭。 DH —塔頂空間高度， m； 對于封頭，封頭有方形和圓形兩種，方形用于至今較小（一般小于 400 本科畢業(yè)設計 第 59 頁 mm）的殼體，圓形用于大直徑，本設計塔徑 D=3，所以選用圓形封頭，查《化工設備機械基礎》（董大勤 主編 化學工業(yè)出版社 2021 表 827）得，封頭的厚度取 10 mm。取人孔 7 個，人孔處板間距 700 mm。人孔直徑一般為 450～ 600 mm，其伸出塔體的筒體長為 200～ 250 mm，人孔距操作平臺 800～ 1200 mm。 取塔底空間 1 m。 塔底空間 塔底 空間指塔內(nèi)最下層塔板到塔底間距。有利于出塔氣體夾帶的液滴沉降 ， 通常取(～ )HT。 實際塔板數(shù) N=44 進料板位置 NF=18 回流比 R=72 由物料衡算得 塔頂 D= kg/hr 采用 Aspen plus 對預塔進行模擬，可以得出一下數(shù)據(jù)為： (一 )平均摩爾質(zhì)量 Mv= kg/kmol ML= kg/kmol 本科畢業(yè)設計 第 56 頁 精餾的氣液相負荷 D= L = RD =72= kmol/h V = (R+1)D =73= kmol/h (二 )平均摩爾密度 ρv= MVMRTMP = )( ?? ?= kg/m3 ρL = kg/m3 (三 )液體的平均表面張力 δL = mN/m 塔徑計算 精餾段的汽、液體積流率為 sV = ??? VVVM ?= m3/s sL = 00 00 ? ????VLML ? = m3/s 取塔板間距為 ，板上液層高度 hl= m，則 HThl== m umax = VVLc ? ?? ? 式 ()