【正文】 第 19 頁(yè) 理論板數(shù)分析 圖 理論板數(shù)與甲醇回收率關(guān)系 圖 塔頂乙醇回收率與理論板數(shù)關(guān)系 回流比分析 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) 圖 塔頂甲醇回收率與回流比關(guān)系 圖 塔頂乙醇回收率與回流比關(guān)系 塔頂餾出量分析 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè) 圖 塔頂甲醇回收率與塔頂回流比關(guān)系 圖 塔頂乙醇回收率與塔頂回流比關(guān)系 進(jìn)料板位置分析 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) 圖 進(jìn)料板位置與能耗關(guān)系 運(yùn)用上述條件，運(yùn)用 Radfrac 模塊中的 Tray Sizing 進(jìn)行加壓塔的尺寸 設(shè)計(jì)，其輸入數(shù)據(jù)如下圖所示 Tray Sizing 模擬輸入?yún)?shù) 1 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁(yè) Tray Sizing 模擬輸入?yún)?shù) 2 圖 運(yùn)行結(jié)果如下圖所示 圖 運(yùn)行后，得到的 profiles 結(jié)果如圖所示 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁(yè) 圖 profiles 結(jié)果 運(yùn)用上述條件，運(yùn)用 Radfrac 模塊中的 Tray Rating 進(jìn)行加壓塔的尺寸校核，其輸入數(shù)據(jù)如下圖所示。 圖 運(yùn)行結(jié)果 圖 profiles 結(jié)果 經(jīng)過(guò) aspen 軟件的模擬，并且對(duì)加壓塔的尺寸設(shè)計(jì)和校核，可知加壓塔的實(shí)際塔板數(shù)為 1實(shí)際回流比 塔內(nèi)徑 以及具體的塔板的幾本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁(yè) 何結(jié)構(gòu)等。物流連接和圖 相同。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 34 頁(yè) Tray Rating 模擬輸入?yún)?shù) 1 Tray Rating 模擬輸入?yún)?shù) 2 圖 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 35 頁(yè) 運(yùn)行后，得到塔板 profiles 結(jié)果，如圖所示 圖 運(yùn)行結(jié)果 圖 profiles 結(jié)果 經(jīng)過(guò) aspen 軟件的模擬，并且對(duì)甲醇常壓塔的尺寸設(shè)計(jì)和校核，可知加壓塔的實(shí)際塔板數(shù)為 3實(shí)際回流比 塔內(nèi)徑 以及具體的塔板本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 36 頁(yè) 的幾何結(jié)構(gòu)等。物流連接和圖 相同。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 42 頁(yè) Tray Rating 模擬輸入?yún)?shù) 1 Tray Rating 模擬輸入?yún)?shù) 2 圖 運(yùn)行后，得到塔板 profiles 結(jié)果，如圖所示 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 43 頁(yè) 圖 運(yùn)行結(jié)果 圖 profiles 結(jié)果 經(jīng)過(guò) aspen 軟件的模擬，并且對(duì)甲醇回收塔的尺寸設(shè)計(jì)和校核，可知加壓塔的實(shí)際塔板數(shù)為 2實(shí)際回流比 1塔內(nèi)徑 以及具體的塔本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 44 頁(yè) 板的幾何結(jié)構(gòu)等。 則甲醇的回收率 %% ????? 回收率滿足要求。 第三章 預(yù)精餾塔工藝設(shè)計(jì)及其附件選型 設(shè)計(jì)依據(jù) 預(yù)精餾塔設(shè)計(jì)已知條件 根據(jù)物料衡算和給定的工藝參數(shù)，進(jìn)行塔設(shè)備計(jì)算是進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)的必要步驟。 塔板工藝條件計(jì)算 采用 Aspen plus 對(duì)預(yù)塔進(jìn)行模擬， 可模擬出。 因物系表面張力 ?? mN/m 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 57 頁(yè) 20CC?)20(? 式 (） 代入數(shù)據(jù)得 C = )( ?? maxu = ? = m/s 取安全系數(shù) —，取 ，則空塔氣速為 u = maxu 式 () u == m/s 求塔徑 D uVD s?4? 式 () ???D= 圓整后，得塔徑 D=3m， 則取塔板間距 HT=450 mm 所有塔徑截面為 DAT ? 式 () m2/s 實(shí)際空塔氣速 ?u = m/s 塔高計(jì)算 塔頂空間 指最上層塔板與塔頂間距。 本文取 m。其值有如下因素決定： 0 2 ???TA本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 58 頁(yè) ① 塔底儲(chǔ)液空間依儲(chǔ)存液量停留 3～ 8 min 而定； ② 再沸器安裝方式及安裝高度； ③ 塔底液面至最下層塔板之間要留 有 1～ 2 m 的間距。 人孔 為安裝、檢修的需要，一般每隔 6～ 8 層塔板設(shè)一人孔。設(shè)計(jì)人孔處的板間距等于或大于 600 mm。 精餾塔的有效高度的計(jì)算 TTT HENZ ???????? ?? 1 式 () ? ? ????Z m 塔高 DFFppBTT HHnHHHNHENH ?????????????? ?? 211 式 () 式中 BH —塔底空間高度， mm； pN —人 孔數(shù)； pH —設(shè)人孔處的板間距， mm； 1H —封頭高度， m； 2H —裙座高度， m Fn —進(jìn)料板數(shù)； FH —進(jìn)料板處板間距， m。則封頭曲面高度選用 450 mm，直邊高度 25 mm。 故 H=++7++3++= m 塔板的工藝尺寸 為維持塔板上有一定高度的流動(dòng)液層，必須設(shè)置溢流裝置。 HThowhwHdh1hoh′wRDWclw xWdWs 圖 浮閥塔結(jié)構(gòu)參數(shù) 對(duì)于塔徑 Ф800以上的大塔，目前多采用 凹型受液盤，直徑 m 以下的塔基本用單溢流，因塔徑 D =3 m 單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤，查中國(guó)石化集團(tuán)上海工程有限公司 .化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)（第四版上冊(cè)），北京 :化學(xué)工業(yè)出版社， 2021，各項(xiàng)計(jì)算如下 堰長(zhǎng) wl 對(duì)單溢流一般取 wl 為（ )D 取 wl =?3= m 溢流堰高度 wh 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 60 頁(yè) wh 一般在 范圍之間。 ?TfAA ?DWd 故 TA = m2 Af == m2 ???dW m 依式驗(yàn)算，液體在降液管中的停留時(shí)間，即 S TfLHA?? 式（ ） ss ??? ???? 故降液管設(shè)計(jì)合理。一般可取 ),(0 smu ?? 。 aA =2[rxrxrx a rc s in180 222 ??? ] 式（ ） mWDr C ????? m ? ? ? ? mWWDxSd ??????? aA = 2[ 22 ? + 180? ] = m2 (7)浮閥排列 浮閥排列方式采用等腰三角形叉排 ， 見(jiàn)圖 圖 浮閥排列方式 取用一橫排孔心距 t =75 mm= m，分析鼓泡區(qū)內(nèi)閥孔內(nèi)的幾何關(guān)系可知，同一排的閥孔中心距 t? 符合下式： taNAt?? 式 () 式中 aA — 鼓泡區(qū)面積 tN — 閥孔總數(shù) ????? taNAtm 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 63 頁(yè) 考慮到塔的直徑較大，必須采用分塊式塔板， D =3 m，故采用分為六塊式，而各分塊板的支承與銜接也要占去一部分鼓泡區(qū)面積，因此排間距采用 80 mm，而應(yīng)小于此值，故取 t? = 60 mm = m，按 t = 75 mm， t? = 60 mm 以等腰三角形叉排方式作圖。 霧沫夾帶 泛點(diǎn)率 = %1 0 ???bFLSVLVsAKCZLV ?? ? 式 () 或泛點(diǎn) 率 =TFVLVSAKCV???? 100% 式 () 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 65 頁(yè) 此系統(tǒng)，無(wú)泡沫，可按取物性系數(shù) K=， 板上液體流徑長(zhǎng)度為 dL WDZ 2?? 式 () ZL = 32 ????LZ m 板上液流面積為 STb AAA 2?? 式 () 4 5 6 mA b ????? 查中國(guó)石化集團(tuán)上海工程有限公司 .化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)（第四版上冊(cè)），北京 :化學(xué)工業(yè)出版社， 2021，圖 1265 得泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù) ?FC ，將以上數(shù)據(jù)帶入下公式得 % ??? ??????泛點(diǎn)率 % ???? ???泛點(diǎn)率 根 據(jù)兩式計(jì)算出的泛點(diǎn)率都在 80%以下，故可知霧沫夾帶量能夠滿足ev kg(液 )/kg(氣 )的要求。 2 4 )( 01 ?????????? dLcdLpwT hhhhhhhhhH? ? ? ? ? ??????????????????????????????3202020 36001000 w SwW SLvwT lLEhhLLguhH ???? 整理得 )( 59 22 ???SSS LLV 以此列出表 33 表 33 液泛線數(shù)據(jù) 項(xiàng)目 1 2 3 Ls(m3/s) Vs(m3/s) 做出液泛線。在 VsLs 圖上液相負(fù)荷上限線為與 氣體流量 Vs 無(wú)關(guān)的豎直線。 液相負(fù)荷下限線 取堰上液層高度 mhow ? 作為液相負(fù)荷下限條件，依 owh 的計(jì)算出 sL的下限值，依此做出下限線，該線汽相流量無(wú)關(guān)的豎直線。 ② 塔板的氣相負(fù)荷上限由霧沫夾帶控制，操作下限由漏液控制。 項(xiàng)目 數(shù)值及說(shuō)明 備注 實(shí)際塔板數(shù)（塊） 44 塔徑 D/m 3 板間距 HT/m 塔高 Z（ m） 塔板形式 單溢流弓形降液管 分塊式塔板 空塔氣速 u/(m/s) 堰長(zhǎng) lw/m 堰高 hw/m 降液管底隙高度 ho/m 浮閥數(shù) N/個(gè) 929 等腰三角形叉排 閥孔氣速 uo/(m/s) 臨界閥孔氣速 uoc/(m/s) 孔心距 t/m 同一橫排孔心距 排間距 t39。使 用無(wú)縫熱軋鋼管，規(guī)格 GB8163—87。使用無(wú)縫熱軋鋼管，規(guī)格 GB8163—87 (3)進(jìn)料口 進(jìn)料的主要組分為甲醇，取進(jìn)料液體密度 ρl=896 kg/m3 進(jìn)料液流量 Ls= 3600896 ? = m3/s 取 u= m/s， d3 = ??? 圓整，物料進(jìn)口管徑為 105mm。 塔底出料口 塔底出料的主要組分為甲醇，取進(jìn)料液體密度 ρl=896 kg/m3 塔底出料液流量 Ls = 3600896 ? = m3/s 取 u=， d5= ??= m 圓整，塔底出料口管徑為 104mm。使用無(wú)縫熱軋鋼管，規(guī)格 GB8163—87 設(shè)備管口表 表 35 管口表 編號(hào) 用途或名稱 管外徑 mm N1 塔頂氣體出口 230 N2 回流口 105 N3 蒸汽進(jìn)料口 760 N4 原料進(jìn)料口 105 N5 塔底出料口 104 M1~5 人孔 600 總結(jié) （ 1） 甲醇四塔精餾流程中 ，預(yù) 精餾塔用來(lái)出輕組分，常壓塔和加壓塔組成雙效精餾以節(jié)省能量并分離出絕大部分精甲醇。 （ 2） 對(duì)于甲醇四塔精餾系統(tǒng)的 模擬，選用 NRTLRK 模型計(jì)算其氣液相行為，可以得到較好的模擬效果。 （ 4） 甲醇四塔精餾系統(tǒng)中，粗甲醇組分間可以形成多種共沸物，這些共沸物對(duì)加壓、常壓精餾塔影響較小。通過(guò)回流比、餾出量和進(jìn)料位置進(jìn)行靈敏度分析從而優(yōu)化分離效果，實(shí)現(xiàn)了粗甲醇四塔精餾生產(chǎn)高頓度甲醇的工藝參數(shù)，為甲醇四塔精餾系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化提供有效可靠