【正文】 。塔釜物料為環(huán)己酮、環(huán)己醇餾份，靠位差經(jīng)脫酮塔底出料冷卻器冷卻自流至酮醇儲罐，當(dāng)酮醇儲罐液位達到一定值后通過酮醇輸送泵把環(huán)己酮、環(huán)己醇作為副產(chǎn)品包裝或送往環(huán)己醇脫氫裝置回收其中的環(huán)己酮、環(huán)己醇。它可使氣液或液液兩相之間進行緊密接觸，達到相際傳質(zhì)及傳熱的目的。此外，工業(yè)氣體的回收、氣體的濕法凈制和干燥以及兼有氣液兩相傳質(zhì)和傳熱的增濕、減濕等。據(jù)有關(guān)資料報道，塔設(shè)備的投資費用占整個工藝設(shè)備投資費用的較大比例；它所耗用的鋼材重量在各類工藝設(shè)備中也屬較多。作為主要用于傳質(zhì)過程的塔設(shè)備，首先必須使氣液兩相能充分接觸，以獲得較高的傳質(zhì)效率。⑴生產(chǎn)能力大。⑵操作穩(wěn)定、彈性大。并且塔設(shè)備應(yīng)保證能長期連續(xù)操作。這將大大節(jié)省生產(chǎn)中的動力消耗，以降低經(jīng)常操作費用。⑸耐腐蝕和不易堵塞，方便操作、調(diào)節(jié)和檢修。人們對于高效率、大生產(chǎn)能力、穩(wěn)定操作和低壓力降的追求，推動著塔設(shè)備新結(jié)構(gòu)型式的不斷出現(xiàn)和發(fā)展。選型時沒有絕對的選擇標(biāo)準(zhǔn)，而只能參考各項條件。下列情況下，可考慮優(yōu)先選用板式塔：⑴塔內(nèi)液體滯液量較大，要求塔操作負(fù)荷變化范圍較寬，對進料濃度變化要求不敏感，要求操作易于穩(wěn)定；⑵液相負(fù)荷較小，因為這種情況下填料塔會由于填料表面濕潤不充分而降低其分離效率；⑶含固體顆粒，容易結(jié)垢，有結(jié)晶的物料，因為板式塔可選用液流通道較大，堵塞的危險較?。虎仍诓僮鬟^程中伴隨有放熱或需要加熱的物料，需要在塔內(nèi)設(shè)置內(nèi)部換熱組件，如加熱盤管，需要多個進料口或多個側(cè)線出料口，這是因為一方面板式塔的結(jié)構(gòu)上容易實現(xiàn)，此外，塔板上有較多的滯液量，以便與加熱管或冷卻管進行有效地傳熱。因此它是石油、化工、輕工生產(chǎn)中廣泛使用的傳質(zhì)設(shè)備。本設(shè)計中環(huán)己酮肟是熱敏性物質(zhì)所需持液量要小，采用減壓精餾降低沸點，塔壓降要小，綜合考慮以上情況及設(shè)計要求，本設(shè)計選擇填料塔。因此，設(shè)計填料塔時，首先要適當(dāng)?shù)剡x擇填料。此外，物料的腐蝕性和填料的供應(yīng)情況等也應(yīng)予以注意。對填料塔的基本要求是：⑴傳質(zhì)效率要高：一般而言，規(guī)整填料的傳質(zhì)效率高于散裝填料；⑵通量要大：在保證具有較高傳質(zhì)效率的前提下，應(yīng)選擇具有較高泛點氣速或氣相動能因子的填料；⑶填料層的壓降要低；⑷填料抗污堵性能強，拆裝、檢修方便。⑴比表面積：單位體積填料的填料表面積稱為比表面積，以a表示，其單位為m2/m3。因此，比表面積是評價填料性能優(yōu)劣的一個重要指標(biāo)。填料的空隙率越大，氣體通過的能力越大且壓降低。⑶填料因子：填料的比表面積與空隙率三次方的比值，即a/e3，稱為填料因子，以f表示，其單位為1/m。 填料的類型 ⑴散裝填料散裝填料是指安裝以亂堆為主的填料，也可以整砌。每一種填料按其尺寸、材質(zhì)的不同又有不同規(guī)格。同類填料，尺寸越小，分離效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費用也增加很多。實踐證明:塔徑與填料外徑的合適比值，有一下限值。這是因為徑比太小時，塔壁附近的填料層空隙率大而不均勻，通過能力雖有所提高，但因氣流短路，會降低塔的效率。鮑耳環(huán)的填料尺寸為1015mm，最小不低于8mm。反之，用較小的填料時，效率的提高將彌補其通過能力低和成本較高的缺點。⑵規(guī)整填料在亂推的散裝填料塔內(nèi)，氣液兩相的流動路線往往是隨機的加之填料裝整時難以做到各處均一，因而容易產(chǎn)生溝留等不良情況，從而降低塔的效率。規(guī)整填料的種類，根據(jù)其結(jié)構(gòu)可分為絲網(wǎng)波紋填料及板波紋填料。選用時應(yīng)從分離要求、通量要求、場地條件、物料性質(zhì)及設(shè)備投資、操作費用等方面綜合考慮，使所選填料既能滿足技術(shù)要求，又具有經(jīng)濟合理性。塑料填料材質(zhì)包括：聚乙烯（PE），聚丙烯（PP），增強聚丙烯（RPP），聚氯乙烯（PVC），氯化聚氯乙烯（CPVC）及聚偏氟乙烯（PVDF）等。特別適用于石油、化工、氯堿、煤氣、環(huán)保等行業(yè)的中低溫（60150℃）提餾、吸收及洗滌塔中。陶瓷填料具有優(yōu)異的耐酸耐熱性能、能耐除氟氧酸以外的各種無機酸、有機酸及有機溶劑的腐蝕,適用于各種高,低溫及強腐蝕性的場合,可用于化工、冶金、煤氣、制氧等行業(yè)的干燥塔、吸收塔、冷卻塔、洗滌塔、再生塔等。金屬填料材質(zhì)包括碳鋼及不銹鋼等。金屬散堆填料有共軛環(huán)、八四內(nèi)弧環(huán)、矩鞍環(huán)、雙弧環(huán)、扁環(huán)、階梯環(huán)和鮑爾環(huán)、英特洛克斯等。 常用填料⑴拉西環(huán) 拉西環(huán)是高度與直徑相等的圓柱體，可由陶瓷、金屬、塑料等制成，其結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，使用相當(dāng)廣泛。壓降低、通量高、持液量小、氣液分布均勻、幾乎無放大效應(yīng)、傳質(zhì)效率也比較高。金屬絲網(wǎng)波紋填料特性： ⑴比表面積大，比表面積與通用散裝填料相比，可提高近1倍，填料壓降較低，通量和傳質(zhì)效率均有較大幅度提高孔隙率大，重量輕； ⑵氣相通路傾角小，有規(guī)則，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，壓降低； ⑶徑向擴散良好，氣液接觸充分。 表41進料組成狀況名稱分子式分子量沸點/℃含量/wt甲苯（TOLUENE）C7H8環(huán)己酮肟（ CYCLO01）C6H11NOD1208環(huán)己酮（CYCLO02）C6H10O 環(huán)己烷（ CYCLO03）C6H12O1100160已知：甲苯脫肟塔進料量F=4500kg/h 分離要求：塔頂甲苯含肟小于500ppm（%wt）；塔釜含少量甲苯（%wt） 圖41脫肟塔物流圖根據(jù)物料衡算守恒注：酮醇組分含量較少，初步簡捷計算中假設(shè)塔釜基本不含酮醇組分。表43簡捷計算結(jié)果項目結(jié)果最小回流比實際回流比最小理論板數(shù)實際理論板數(shù)進料板位置冷凝器熱負(fù)荷/kW再沸器熱負(fù)荷/kW塔頂溫度/℃塔釜溫度/℃ 靈敏度分析圖41脫肟塔理論板數(shù)與回流比的關(guān)系圖42脫肟塔理論板數(shù)與塔頂重組分回收率的關(guān)系由圖41可知隨著回流的不斷增大，理論板數(shù)不斷減少，此時對應(yīng)理論板數(shù)為18.由圖42可知隨著脫肟塔頂環(huán)己酮肟的含量不短減少，理論板數(shù)先降低后增大；；理論板數(shù)取18時，符合暫定分離要求。表41填料特性數(shù)據(jù)：型號理論板數(shù)比表面積空隙率壓力降 堆積重量F因子分段高度HETPModelPiece/mm2/m3m3/m3mmHg/m kg/ mm/s(kg/m3)mmm500(BX)455002504534300⑵甲苯脫肟塔精確計算 表42甲苯脫肟塔精確計算結(jié)果 DFW摩爾流量 kmol/hr 甲苯 C7H8 環(huán)己酮肟C6H11NO 環(huán)己酮C6H10O 環(huán)己醇C6H12O1質(zhì)量流量 kg/hr 甲苯 C7H84005 環(huán)己酮肟C6H11NO360 環(huán)己酮C6H10O108 環(huán)己醇C6H12O127質(zhì)量分?jǐn)?shù) 甲苯 C7H8 環(huán)己酮肟C6H11NO 環(huán)己酮C6H10O 環(huán)己醇C6H12O1流量 kmol/hr流量 kg/hr4500流量 l/hr溫度 C42壓力 kPa300塔徑m（即418ppm）小于500ppm，合格。表45脫肟塔頂甲苯質(zhì)量物質(zhì)含量 甲苯 C7H8% 環(huán)己酮肟C6H11NO420ppm 環(huán)己酮C6H10O% 環(huán)己醇C6H12O% 匯總 設(shè)備參數(shù)匯總說明⑴，；⑵模擬計算的實際理論板數(shù)為18，進料板位置9，根據(jù)填料特性HETP（等板高度300mm，故填料高度為：18*=，最終填料高度取6m；3 根據(jù)填料特性，分段高度34m,故填料層分兩段，每段3米，中部進料；4 所有生產(chǎn)管線，循環(huán)水、蒸汽管線采用碳鋼（管道材質(zhì)代號B）；輸送甲苯、環(huán)己酮肟的主輔工藝管線均采用304不銹鋼（管道材質(zhì)代號E）；5 （）；⑹本設(shè)計重點為工藝流程參數(shù)設(shè)計模計算，設(shè)備圖的繪制過程中參考了實際生產(chǎn)過程設(shè)備參數(shù)，如脫肟塔設(shè)備材料采用304不銹鋼，塔壁厚16mm。致謝本次設(shè)計是在吳娟老師及魏亞玲老師的細(xì)心指導(dǎo)下，經(jīng)過數(shù)周努力完成的，在設(shè)計過程中，每當(dāng)我遇到疑點和難點時，老師給我提供了很大幫助，耐心的為我講解，提供資料供我翻閱，幫我拓寬了思路并豐富了實踐經(jīng)驗，為設(shè)計的順利進行提供了條件，使我順利的完成了本次設(shè)計。是他們把我從對化工一無所知帶到能夠從事化工行業(yè)，并使我可以把所學(xué)到的知識和技能，應(yīng)