【正文】 汽進(jìn)料。持液量大，會加長開工時間。（5）持液量小持液量是指塔在正常操作時填料表面、內(nèi)件或塔板上所持有的液量，它隨操作負(fù)荷的變化而有增減。由于填料本身對負(fù)荷變化的適應(yīng)性很大，故填料塔的操作彈性決定于塔內(nèi)件的設(shè)計，特別是液體分布器的設(shè)計，因而可以根據(jù)實際需要確定填料塔的操作彈性。（4）操作彈性大操作彈性是指塔對符合的適應(yīng)性。一般情況下，塔的每個理論級的壓降，~；~；~。一般情況下下，填料塔具有較高的分離效率，但其效率會隨著操作狀態(tài)的變化而變化。填料塔的開孔率通常在50%以上，其空隙率則超過90%，一般液泛點都較高，其優(yōu)化設(shè)計主要考慮與塔內(nèi)件的匹配，若塔設(shè)計合理，填料塔的生產(chǎn)能力一般均高于板式塔。塔板的開孔率一般占塔板截面積的8~15%，其優(yōu)化設(shè)計要考慮塔板面積與降液管面積的平衡，否則即使開孔率大也不會使生產(chǎn)能力提高。與板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特點：（1） 生產(chǎn)能力大板式塔與填料塔的流體流動和傳質(zhì)機(jī)理不同。 本次任務(wù)設(shè)計的甲醇回收塔是針對工廠廢液等的進(jìn)行甲醇提純回收，不僅能有效的保護(hù)環(huán)境，還能回收有用產(chǎn)品，節(jié)約能源，是一件大有裨益的事。70年代，由于性能優(yōu)良的新型填料相繼問世，特別是規(guī)整填料及新型塔內(nèi)件的不斷開發(fā)應(yīng)用和基礎(chǔ)理論研究的不斷深入，使填料塔的放大技術(shù)有了新的突破，改變了以板式塔為主的局面，填料塔也進(jìn)入了一個嶄新的時期。塔器按其結(jié)構(gòu)可分為兩大類：板式塔和填料塔。塔設(shè)備廣泛用于蒸餾、吸收（氣提）、萃取、氣體的洗滌、增濕及冷卻等單元操作中，它的操作性能好壞，對整個裝置生產(chǎn)，產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、成本以及環(huán)境保護(hù)、“三廢”處理等都有較大的影響。甲醇回收塔結(jié)構(gòu)設(shè)計第一章 概述在化工、煉油、醫(yī)藥、食品及環(huán)境保護(hù)等工業(yè)部門，塔設(shè)備是一種重要的單元操作設(shè)備。它的應(yīng)用面廣、量大。因此對塔設(shè)備的研究一直是工程界所關(guān)注的熱點。板式塔的研究起步較早，其流體力學(xué)和傳質(zhì)模型比較成熟，數(shù)據(jù)可靠，因而70年代以前的很長一段時間里，板式塔的研究處于領(lǐng)先地位。本次設(shè)計任務(wù)是分離甲醇水的混合液，以回收甲醇，塔徑DN400已定，且處理量不算很大，故采用填料塔。二十多年來，填料塔以其優(yōu)良的綜合性能不斷推廣應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，改變了板式塔長期占據(jù)統(tǒng)治地位的局面。板式塔的傳質(zhì)通過上升的蒸汽穿過板上的液池來實現(xiàn)。填料塔的傳質(zhì)是通過上升蒸汽的與靠重力沿填料表面下降的液體逆流接觸實現(xiàn)。（2）分離效率高塔的分離效率決定于分離物系的性質(zhì)、操作狀態(tài)（壓力、溫度、流量等）以及塔的類型及性能。（3）壓力降小填料塔由于空隙率較高，故其壓降遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于板式塔。壓降低，對于新塔可以大幅度降低塔高，減小塔徑；對于老他可以減小回流比以求節(jié)能或提高產(chǎn)量與產(chǎn)品質(zhì)量。塔正常操作負(fù)荷的變動范圍越寬，則操作彈性越大。而板式塔的操作彈性則受到塔板液泛、霧沫夾帶及降液管能力的限制，一般操作彈性較小。對于填料塔，持液量一般小于6%，而板式塔則高達(dá)8%~12%。填料塔較板式塔優(yōu)點很多，但造價通常高于板式塔。此次設(shè)計采用泡點進(jìn)料。泡點進(jìn)料時基于恒摩爾流假定精餾段和提餾段塔徑基本相等，制造上較為方便。塔頂出來的氣體溫度不高，冷凝后回流液和產(chǎn)品溫度不高無需進(jìn)一步冷卻。 （3）回流方式回流方式可分為重力回流和強(qiáng)制回流。其優(yōu)點是回流冷凝器無需支撐結(jié)構(gòu)，缺點是回流冷凝器回流控制較難。 （4）加熱方式加熱方式可分為直接蒸汽和間接蒸汽加熱。由于重組分是水，故省略加熱裝置。本次任務(wù)用間接蒸汽加熱，由于塔徑較小，采用內(nèi)置盤管再沸器，用水蒸氣作加熱介質(zhì)。 （2）設(shè)計方案根據(jù)設(shè)計要求，對精餾裝置的流程、操作條件、主要設(shè)備及其材料的選取等進(jìn)行敘述。物料衡算，能量衡算，理論塔板數(shù)的計算，工藝條件和相關(guān)物性數(shù)據(jù)的查閱及計算 （4）塔體的主要工藝尺寸的設(shè)計計算。 （5）精餾塔設(shè)備設(shè)計及選型塔體材料材料選取，壁厚計算，封頭的選型，精餾塔各部分高度、質(zhì)量的計算及塔體的連接形式，地震載荷、風(fēng)載荷的計算校核及應(yīng)力校核，手孔、接管及開孔補(bǔ)強(qiáng)的計算，裙座和基礎(chǔ)環(huán)的設(shè)計。因為塔頂為全凝，則由（c）式求的第一塊板下降液體組成同理得 板號12345678910yX精餾塔理論塔板數(shù)： （包括再沸器）進(jìn)料板位置： 液相平均粘度(1)進(jìn)料粘度：根據(jù)表1，用內(nèi)插法求得 查手冊得 (2)塔頂物料粘度：根據(jù)表1，用內(nèi)插法求得 查手冊得 (3)塔釜物料粘度：根據(jù)表1，用內(nèi)插法求得 查手冊得 精餾段液相平均粘度：提餾段液相平均粘度： 精餾段和提餾段的相對揮發(fā)度查表2得：，精餾段的平均揮發(fā)度：精餾段的平均揮發(fā)度： 全塔效率和實際塔板數(shù)全塔效率可用奧爾康公式：精餾段：提餾段：精餾段實際板層數(shù)：精餾段實際板層數(shù)： 工藝條件塔頂壓力：操作溫度：塔頂 塔釜 進(jìn)料 精餾段平均溫度：提餾段平均溫度： 平均摩爾質(zhì)量(1)塔頂平均摩爾質(zhì)量，(2)進(jìn)料板層平均摩爾質(zhì)量，(3)塔底層平均摩爾質(zhì)量，(4)精餾段平均摩爾質(zhì)量(5)精餾段平均質(zhì)量流量(6)提餾段液體平均摩爾組成 (7)提餾段中液體平均摩爾質(zhì)量 (8)提餾段中液體平均質(zhì)量流量 (9)提餾段蒸汽平均摩爾組成 (10)提餾段中液體平均摩爾質(zhì)量 (11)提餾段中液體平均質(zhì)量流量 平均密度(1)氣相平均密度計算 (a)精餾段蒸汽密度 (b)提餾段的蒸汽密度 (2)液相平均密度計算 液相平均密度依下列式計算 不同溫度下甲醇和水的密度物質(zhì)數(shù)值 溫度/℃5060708090100水密度/物質(zhì)數(shù)值 溫度/℃20406080100120甲醇密度/(3)塔頂液相平均密度計算 根據(jù)表3得， (4)進(jìn)料板液相平均密度計算 根據(jù)表3得， (5)塔底液相平均密度接近水的密度，精餾段液相平均密度：提餾段液相平均密度。 （1）塔頂、進(jìn)料板、塔釜數(shù)據(jù)結(jié)果匯總： 塔頂、進(jìn)料板、塔釜的物性參數(shù)項目MLkg/kmol MVkg/kmolkg/m3mN/m塔頂進(jìn)料板塔釜 (2)精餾段、提餾段數(shù)據(jù)結(jié)果： 精餾段、提餾段的物性參數(shù)符號MLmkg/kmol MVmkg/kmolkg/m3kg/m3mN/m液相/氣相質(zhì)量流量kg/h液相/氣相摩爾流量kmol/h精餾段提餾段 (1)加熱介質(zhì)的選擇 常用的加熱介質(zhì)有飽和水蒸氣和煙道氣。飽和水蒸氣冷凝時的傳熱膜系數(shù)很高，可以通過改變蒸汽壓力準(zhǔn)確的控制加熱溫度。 (2)冷卻劑的選擇常用的冷卻劑是水和空氣。冷凝器的熱負(fù)荷計算公式：，其中IVD，ILD分別為塔頂上升蒸汽和塔頂餾出液的焓，kcal/kmol，其中分別為甲醇和水的蒸發(fā)潛熱，kcal/kmol。目前，填料的開發(fā)與應(yīng)用仍是沿著散裝填料與規(guī)整填料兩個方面進(jìn)行。規(guī)整填料在整個塔截面上，幾何形狀規(guī)則、對稱、均勻。同時與散裝填料相比它可以提供更大的比表面積，在同等溶劑中可以達(dá)到更好的傳質(zhì)、傳熱效果[5,6]。第二、與各種通用板式塔相比，不僅傳質(zhì)面積大幅度提高，而且全塔壓降及效率有很大改善。第四、該填料甚至能在高壓下保持良好的傳質(zhì)性能，充分顯示出其通用特性。一、精餾段 (1)空塔氣速的計算泛點氣速是填料塔操作氣速的上限，填料塔的操作空塔氣速必須小于泛點氣速，操作空塔氣速與泛點氣速之比稱泛點率。對250Y型金屬板波紋填料，A=，K=，=250m2/m3，=WL=,WV=，代入上式，得泛點氣速：uF=，空塔氣速：u== uF取直徑為600mm，得70%，符合要求要求直徑無法達(dá)到要求，故取直徑為600mm(2)填料高度、壓降的計算氣相動能因子 ，查填料手冊[6]，得每米填料壓降：，每米填料理論級數(shù)：NTSM=，精餾段填料高度：精餾段總壓降：二、提餾段 (1)空塔氣速的計算 其他數(shù)據(jù)不變，提餾段數(shù)據(jù)如下： WL=,WV=， 代入上式，得泛點氣速：uF=，空塔氣速：u==70%，符合要求 (2)填料高度、壓降的計算氣相動能因子 ，查填料手冊，得每米填料壓降：，每米填料理論級數(shù)：NTSM=提餾段填料高度：提餾段總壓降：、高度 總壓降：， 設(shè)計高度：取一定的安全系數(shù)，一般250Y型金屬孔板波紋規(guī)整填料分段高度應(yīng)小于15~20塊理論板，且每段金屬填料高度不超過6~，此填料塔高度小于推薦值，各可不用分段 填料層參數(shù)匯總參數(shù)精餾段提餾段全塔空塔氣速/m/s—?dú)庀鄤幽芤蜃?—每米填料壓降/140138278總壓降/Pa280276556填料層高度/m224第三章 精餾塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計本次設(shè)計的DN600甲醇回收塔的具體結(jié)構(gòu)包括內(nèi)徑為600mm的精餾塔筒體、內(nèi)徑為1000mm的再沸器筒體及內(nèi)徑為1000mm的裙座三大部分組成。再沸器主要是加熱料液，提供蒸餾所需能量等作用，其結(jié)構(gòu)主要有加熱盤管，物料進(jìn)出 口，溫度計口，手孔，釜底液體出料孔等組成。示意圖如下所示。取傳熱系數(shù)K=2000kcal/（.℃）塔釜產(chǎn)品溫度：， 熱流體溫度：，逆流操作，傳熱面積：，前面已算得加熱蒸汽消耗量，選擇蒸汽流速為30m/s，因此：，所以盤管的直徑為d為1023mm。填料塔的液體噴淋裝置是十分重要的，它直接影響到塔內(nèi)填料表面有效利用率。對直徑稍大的填料塔（例如1200mm）以下）可以采用環(huán)管多孔噴灑器。環(huán)管多孔噴灑器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造和安裝方便，但缺點是噴灑面積小，不夠均勻，而且液體要求清潔，否則小孔易堵塞。這里采用波紋板網(wǎng)支撐板，板網(wǎng)支撐結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，自由截面大。網(wǎng)孔尺寸是根據(jù)最小填料的支撐要求確定的，為了不使填料卡在孔內(nèi)，~。其主要參數(shù)如下： 填料支撐裝置主要設(shè)計參數(shù)[6]塔徑D/mm板外徑D1/mm板高/mm近似重量/N6005944072 波紋板網(wǎng)支撐板 為了減少由于塔頂霧沫夾帶嚴(yán)重造成的物料損失，確保氣體的純度以及對環(huán)境的保護(hù)，需要在塔頂設(shè)置除沫器。本次設(shè)計中為清潔介質(zhì)，可采用絲網(wǎng)除沫器，其具有比表面積大、空隙率大、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便以及除沫效率高、壓力降小等優(yōu)點。選取不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)型除沫器[8]，氣液過濾網(wǎng)型式為SP型，其堆積密度為168kg/m3，%，材料選擇不銹鋼0Gr18Ni9，絲網(wǎng)尺寸為圓絲，絲網(wǎng)H為100mm，H1為210mm。由于規(guī)整填料有固定的結(jié)構(gòu)，因而選用的床層定位器較簡單，用柵條間距100~500mm的柵板即可，柵板圈用厚4~6mm的扁鋼彎制而成，高度50mm左右。 柵板型床層定位器對于本次設(shè)計，由于塔徑為600mm