8萬(wàn)噸年MMA生產(chǎn)項(xiàng)目 4-設(shè)備選型與典型設(shè)備設(shè)計(jì)

目錄

第一章總論.........................................................1

1.1設(shè)計(jì)依據(jù)....................................................1

1.2化工中常用設(shè)備.............................................1

1.3全廠設(shè)備概況...............................................2

第二章塔設(shè)備設(shè)計(jì)及選型.............................................1

2.1塔設(shè)備選型設(shè)計(jì)依據(jù)..........................................1

2.2塔設(shè)備選型..................................................1

2.2.1塔設(shè)備簡(jiǎn)介.............................................1

2.2.2塔型選擇原則...........................................3

2.3塔設(shè)備設(shè)計(jì)方法..............................................5

2.3.1使用軟件列表...........................................5

2.4MTBE反應(yīng)精儲(chǔ)塔的設(shè)計(jì)........................................6

2.4.1精儲(chǔ)段設(shè)計(jì).............................................6

2.4.2塔徑的初步核算.........................................8

2.4.3塔板布置設(shè)計(jì)...........................................9

2.4.4流體力學(xué)計(jì)算與校核....................................15

2.4.5精傕段CupTower水力學(xué)校核.............................17

2.5反應(yīng)段設(shè)計(jì).................................................20

2.5.1填料類(lèi)型的選擇........................................20

2.5.2物性參數(shù)..............................................21

2.6塔體強(qiáng)度校核...............................................30

2.6.1設(shè)計(jì)條件..............................................30

2.7塔設(shè)備設(shè)計(jì)結(jié)果.............................................53

2.8設(shè)備條件圖.................................................54

第三章反應(yīng)器設(shè)計(jì)..................................................56

3.1反應(yīng)器概述................................................56

3.2反應(yīng)器選型.................................................56

3.2.1反應(yīng)機(jī)理..............................................59

3.2.2動(dòng)力學(xué)參數(shù)............................................59

3.2.3反應(yīng)條件..............................................59

3.2.4停留時(shí)間及反應(yīng)器體積計(jì)算..............................59

3.2.5反應(yīng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算....................................60

3.2.6反應(yīng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)驗(yàn)證....................................60

3.2.7傳熱計(jì)算..............................................61

3.3.8強(qiáng)度校核..............................................62

3.4工藝條件圖..................................................78

第四章?lián)Q熱器選型及設(shè)計(jì)............................................79

4.1換熱器選型設(shè)計(jì)............................................79

4.1.1換熱器選型依據(jù)......................................79

4.1.2換熱器類(lèi)型簡(jiǎn)介......................................79

4.2換熱器選型原則............................................81

4.2.1換熱器類(lèi)型............................................81

4.3選型示例...................................................84

4.3.1類(lèi)型選擇..............................................85

4.3.2管殼程選擇............................................85

4.3.3溫度..................................................86

4.3.4壓力..................................................86

4.3.5污垢熱阻..............................................86

4.3.6尺寸..................................................86

4.3.7選型結(jié)果..............................................87

4.3.8詳細(xì)尺寸..............................................88

4.4強(qiáng)度校核...................................................89

4.5選型結(jié)果...................................................102

4.6工藝條件圖.................................................102

第五章泵的選型...................................................103

5.1工業(yè)用泵的分類(lèi)............................................103

5.2化工裝置用泵要求..........................................103

5.3泵的選型原則..............................................104

5.4泵的選型過(guò)程.............................................105

5.4.1工藝參數(shù)和安裝尺寸..................................105

5.4.2泵進(jìn)出口液體流速....................................105

5.4.3揚(yáng)程計(jì)算............................................106

5.4.4選型結(jié)果............................................107

第六章儲(chǔ)罐選型設(shè)計(jì)...............................................108

6.1選型依據(jù).................................................108

6.2選型原則..................................................108

6.3儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)..................................................109

6.3.1儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)的一般程序...................................109

6.3.2罐區(qū)基本情況.........................................109

6.3.3罐區(qū)防護(hù)要求.........................................110

6.4儲(chǔ)罐計(jì)算示例.............................................110

第七章~液,八離器設(shè)計(jì)112

7.1設(shè)計(jì)依據(jù).................................................112

7.2設(shè)計(jì)目標(biāo).................................................112

7.3氣液分離器類(lèi)型...........................................112

7.4設(shè)計(jì)過(guò)程.................................................112

7.5強(qiáng)度校核.................................................115

第八章分相器設(shè)計(jì).................................................123

8.1設(shè)計(jì)過(guò)程.................................................123

8.2強(qiáng)度校核.................................................124

第九章壓縮機(jī)選型設(shè)計(jì).............................................131

9.1概述.....................................................131

9.2選型原則..................................................131

9.3工藝參數(shù)和選型結(jié)果........................................131

第一章總論

1.1設(shè)計(jì)依據(jù)

《固定式壓力容器》GB150-2011

《設(shè)備及管道保溫設(shè)計(jì)導(dǎo)則》GB8175-1987

《壓力容器封頭》GB/T25198-2010

《塔器設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》HG20652-1998

《鋼制化工容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定》HG/T20583-2011

《工藝系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》HG/T20570-1995

《塔頂?shù)踔稨G/T21639-2005

《不銹鋼人、手孔》HG21594-21604

《鋼制人孔和手孔的類(lèi)型與技術(shù)條件》HG/T21514-2005

《鋼制塔器容器》JB/T4710-2005

《鋼制球形儲(chǔ)罐型式與基本參數(shù)》GB/T17261-1998

《石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》SH/T3007-2007

《鋼制立式圓筒形固定頂儲(chǔ)罐系列》HG21502.1-1992

《鋼制臥式橢圓封頭儲(chǔ)罐系列》HG21504.1-1992

《浮頭式換熱器和冷凝器型式與基本參數(shù)》JB/T4714—92

《固定管板式換熱器型式與基本參數(shù)》JB/T4715—92

《管殼式換熱器》GB151-1999

《化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書(shū)-球罐和大型儲(chǔ)罐》

《化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書(shū)一一塔設(shè)備》

《工業(yè)泵選用手冊(cè)》

《化工機(jī)械手冊(cè)：流體輸送機(jī)械》

1.2化工中常用設(shè)備

（1）反應(yīng)器

化學(xué)反應(yīng)過(guò)程是化工生產(chǎn)流程中的中心環(huán)節(jié)，產(chǎn)品的附加價(jià)值主要是在反應(yīng)

單元。因此反應(yīng)器的設(shè)計(jì)往往會(huì)占有很重要的地位。雖然反應(yīng)單元的設(shè)備投資往

往只占總設(shè)備投資的很小一部分，但卻是化工生產(chǎn)流程中的中心環(huán)節(jié)。

（2）塔設(shè)備

塔設(shè)備是化工及石油化工生產(chǎn)中最重要的單元設(shè)備之一?；どa(chǎn)過(guò)程概括

的講是由動(dòng)量傳遞、質(zhì)量傳遞、熱量傳遞等過(guò)程組成。塔設(shè)備則是通過(guò)其內(nèi)部設(shè)

備結(jié)構(gòu)使氣液兩相或液液兩相之間充分接觸，進(jìn)行質(zhì)量傳遞和熱量傳遞。通過(guò)塔

設(shè)備完成的單元操作有精情、吸收、解析、萃取、洗滌、冷卻及氣體增濕等。

（3）換熱器

換熱器是用于物料之間進(jìn)行熱量傳遞的過(guò)程設(shè)備。通過(guò)這種設(shè)備使物料能打

到指定的溫度以滿(mǎn)足工藝的要求。在目前大型化工及石油化工裝置中，采用各種

換熱器的組合，就能充分合理地利用各種等級(jí)的能量，產(chǎn)品的單位的單位能耗降

低，從而降低產(chǎn)品成本，以獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。

（4）泵設(shè)備

離心泵是常用的液體輸送設(shè)備，廣泛應(yīng)用于石化，化工，輕工等工業(yè)部門(mén)以

及需要輸送液體的其他部門(mén)。流體輸送在生產(chǎn)過(guò)程中必不可少，因此離心泵是這

些行業(yè)持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)必不可少的設(shè)備之一。

1.3全廠設(shè)備概況

全廠主要設(shè)備包括反應(yīng)器4臺(tái)，塔設(shè)備9臺(tái)，儲(chǔ)罐緩沖罐20臺(tái)，泵設(shè)備54

臺(tái)，換熱器30臺(tái)，壓縮機(jī)14臺(tái)，鼓風(fēng)機(jī)1臺(tái)，氣液分離器1臺(tái)，相分離器1

臺(tái)，膜分離設(shè)備1臺(tái)。共計(jì)135臺(tái)設(shè)備。

第二章塔設(shè)備設(shè)計(jì)及選型

2.1塔設(shè)備選型設(shè)計(jì)依據(jù)

《化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書(shū)一一塔設(shè)備》

《固定式壓力容器》GB150-2011

《設(shè)備及管道保溫設(shè)計(jì)導(dǎo)則》GB8175-1987

《壓力容器封頭》GB/T25198-2010

《塔器設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》HG20652-1998

《鋼制化工容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定》HG/T20583-2011

《工藝系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》HG/T20570-1995

《塔頂?shù)踔稨G/T21639-2005

《不銹鋼人、手孔》HG21594-21604

《鋼制人孔和手孔的類(lèi)型與技術(shù)條件》HG/T21514-2005

《鋼制塔器容器》JB/T4710-2005

2.2塔設(shè)備選型

2.2.1塔設(shè)備簡(jiǎn)介

可以從不同的角度對(duì)塔設(shè)備進(jìn)行分類(lèi)。例如：按操作壓力分為加壓塔、常壓

塔和減壓塔；按單元操作分為精鐳塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反應(yīng)塔和干燥

塔；按形成相際接觸界面的方式分為具有固定相界面的塔和流動(dòng)過(guò)程中形成相界

面的塔；也有按塔釜形式分類(lèi)的，但是長(zhǎng)期以來(lái)最常用的分類(lèi)是按塔的內(nèi)件結(jié)構(gòu)

分為板式塔和填料塔。

填料塔以填料作為氣液接觸元件，氣液兩相在填料層中逆向連續(xù)接觸。它具

有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壓力降小、易于用耐腐蝕非金屬材料制造等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于氣體吸收、

真空蒸情以及處理腐蝕性流體的操作，頗為適用。當(dāng)塔徑增大時(shí)，引起氣液分布

不均、接觸不良等，造成效率下降，即稱(chēng)為放大效應(yīng)。同時(shí)，填料塔還有重量大、

造價(jià)高、清理維修麻煩、填料損耗大等缺點(diǎn)，以致使填料塔在很長(zhǎng)時(shí)期以來(lái)不及

板式塔使用廣泛。但是隨著新型高效填料的出現(xiàn)，流體分布技術(shù)的改進(jìn)，填料塔

的效率有所提高，放大效應(yīng)也在逐步得以解決。

板式塔是分級(jí)式接觸型氣液傳質(zhì)設(shè)備，種類(lèi)繁多。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外實(shí)際使用

的情況，主要的塔型是泡罩塔、篩板塔、浮閥塔、舌形塔、浮動(dòng)噴射塔、等等

表2-1各種板式塔的優(yōu)缺點(diǎn)及用途

塔盤(pán)型式結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)主要應(yīng)用范圍

圓形泡費(fèi)用高板間距大壓力降用于具有特定要

泡復(fù)雜彈性好無(wú)泄漏

罩比較大求的場(chǎng)合

罩

S型泡簡(jiǎn)化了泡罩的型費(fèi)用高板間距大壓力降用于具有特定要

塔稍簡(jiǎn)單

罩塔板式，因此性能相似比較大求的場(chǎng)合

條形浮

簡(jiǎn)單

閥

浮有簡(jiǎn)單操作彈性較好；塔適用于加壓及常

重盤(pán)式

閥的和稍板效率較高；處理沒(méi)有特別的缺點(diǎn)壓下的氣液傳質(zhì)

浮閥

塔復(fù)雜的能力較大過(guò)程

T型浮

簡(jiǎn)單

閥

篩板正常負(fù)荷下的效率

（溢流簡(jiǎn)單高；費(fèi)用最低；壓

穩(wěn)定操作范圍窄；要么適于處理量變動(dòng)

式）力降小

穿擴(kuò)大孔徑，否則易堵物少且不析出固體

比篩板壓力降稍

流波紋篩料；容易發(fā)生液體泄漏物的系統(tǒng)

簡(jiǎn)單高，但具有同樣的

型板

優(yōu)點(diǎn)；氣液分布好

處理能力大；壓力

柵板簡(jiǎn)單適用于粗蒸鐳

降??；費(fèi)用便宜

表2-2各種塔盤(pán)的比較

塔盤(pán)型式蒸汽量液量效率操作彈性壓力降價(jià)格可靠性

泡罩良優(yōu)良超差良優(yōu)

篩板優(yōu)優(yōu)優(yōu)良優(yōu)超良

浮閥優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)良優(yōu)優(yōu)

穿流式優(yōu)超差差優(yōu)超可

結(jié)論：浮閥塔盤(pán)在蒸汽負(fù)荷、操作彈性、效率和價(jià)格等方面都比泡罩塔盤(pán)優(yōu)

越，篩板塔盤(pán)造價(jià)低、壓力降小，除操作彈性較差外，其他性能接近于浮閥塔盤(pán)

2.2.2塔型選擇原則

塔型的合理選擇是做好塔設(shè)備設(shè)計(jì)的首要環(huán)節(jié)。選擇時(shí)考慮的因素有：物料

性質(zhì)、操作條件、塔設(shè)備性能，以及塔設(shè)備的制造、安裝、運(yùn)轉(zhuǎn)和維修等。

與物性有關(guān)的因素

易起泡的物系，如處理量不大時(shí)，以選用填料塔為宜。因?yàn)樘盍夏苁古菽?/p>

裂，在板式塔中則易引起液泛。

具有腐蝕性的介質(zhì)，可選用填料塔。如必須用板式塔，宜選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造

價(jià)便宜的篩板塔盤(pán)、穿流式塔盤(pán)或舌形塔盤(pán)，以便及時(shí)更換。

具有熱敏性的物料須減壓操作，以防過(guò)熱引起分解或聚合，故應(yīng)選用壓力降

較小的塔型。如可采用裝填規(guī)整填料的散堆填料等，當(dāng)要求真空度較低時(shí)，也可

用篩板塔和浮閥塔。

黏性較大的物系，可以選用大尺寸填料，板式塔的傳質(zhì)效率較差。

含有懸浮物的物料，應(yīng)選擇液流通道較大的塔型，以板式塔為宜?？蛇x用泡

翼塔、浮閥塔、柵板塔、舌形塔和孔徑較大的篩板塔等。不宜使用填料。

操作過(guò)程中有熱效應(yīng)的系統(tǒng)，用板式塔為宜。因塔板上積有液層，可在其中

安放換熱管，進(jìn)行有效的加熱或冷卻。

與操作條件有關(guān)的因素

若氣相傳質(zhì)阻力大（即氣相控制系統(tǒng)。如低黏度液體的蒸儲(chǔ)，空氣增濕等），

宜采用填料塔，因填料層中氣相呈湍流，液相為膜狀流。反之，受液相控制的系

統(tǒng)（如水洗C02）,宜采用板式塔，因?yàn)榘迨剿幸合喑释牧?，用氣相在液層?/p>

鼓泡。

大的液體負(fù)荷，可選用填料塔，若用板式塔時(shí)，宜選用氣液并流的塔型或選

用板上液流阻力較小的塔型。導(dǎo)向篩板塔盤(pán)和多降液管篩板塔盤(pán)都能承受較大的

液體負(fù)荷。

低的液體負(fù)荷，一般不宜采用填料塔。因?yàn)樘盍纤笠欢康膰娏苊芏?

但網(wǎng)體填料能用于低液體負(fù)荷的場(chǎng)合。

液氣比波動(dòng)的適應(yīng)性，板式塔優(yōu)于填料塔，故當(dāng)液氣比波動(dòng)較大時(shí)宜用板式

塔。

其他因素

對(duì)于多數(shù)情況，塔徑小于800mm時(shí)，不宜采用板式塔，宜用填料塔。對(duì)于

大塔徑，對(duì)加壓或常壓操作過(guò)程，應(yīng)優(yōu)先選用板式塔；對(duì)減壓操作過(guò)程，宜采用

新型填料。

一般填料塔比板式塔重。

大塔以板式塔造價(jià)較廉。因填料價(jià)格約與塔體的容積成正比，板式塔按單位

面積計(jì)算的價(jià)格，隨塔徑增大而減小。

表2-3塔型選用順序表

考慮因素選擇順序

800mm以下，填料塔

塔徑

大塔徑，板式塔

填料塔

穿流式塔

具有腐蝕性的物料

篩板塔

噴射型塔

大孔徑篩板塔

穿流式塔

污濁液體

噴射型塔

浮閥塔

泡罩塔

浮閥塔

操作彈性泡罩塔

篩板塔

填料塔

導(dǎo)向篩板

真空操作網(wǎng)孔塔板

篩板

浮閥塔板

多降液管篩板塔

填料塔

大液氣比噴射型塔

浮閥塔

篩板塔

穿流式塔

存在兩液相的場(chǎng)合

填料塔

本次流程總共需要選型設(shè)計(jì)9個(gè)塔，選取MTBE反應(yīng)精俺塔塔作為計(jì)算示

例進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.3塔設(shè)備設(shè)計(jì)方法

2.3.1使用軟件列表

表2-4使用軟件列表

名稱(chēng)用途來(lái)源

AspenPlusV8.4分離性能設(shè)計(jì)AspenTech公司

AspenPlusV9流體力學(xué)設(shè)計(jì)AspenTech公司

Sulpak3.0流體力學(xué)設(shè)計(jì)蘇爾壽化工有限公司

Cup-Tower流體力學(xué)設(shè)計(jì)中國(guó)石油大學(xué)

SW6-2011塔體強(qiáng)度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)全國(guó)化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站

AutoCAD2014精儲(chǔ)塔平面布置圖繪制Autodesk公司

2.4MTBE反應(yīng)精儲(chǔ)塔的設(shè)計(jì)

反應(yīng)精僧塔包括精儲(chǔ)段，反應(yīng)段，提儲(chǔ)段。精僧段為板式段，反應(yīng)段為填料

段，提儲(chǔ)段為板式段。MTBE反應(yīng)精鐳塔T0101,操作壓力8bar,塔頂溫度52℃,

塔底溫度135t，設(shè)計(jì)壓力0.875Mpa,設(shè)計(jì)溫度15CTC。理論塔板數(shù)38塊，其中

精儲(chǔ)段理論板數(shù)8塊，提偏段20塊，反應(yīng)段10塊。塔內(nèi)物料包括抽余碳四、

甲醇。

2.4.1精偏段設(shè)計(jì)

2.4.1.1設(shè)計(jì)條件

在設(shè)計(jì)中使用AspenPlus進(jìn)行模擬，計(jì)算得到精偏段為8塊塔板，現(xiàn)將精僧

段各個(gè)理論板上的計(jì)算結(jié)果列于下表：

表2-5精偏段各理論板上的流量及物性數(shù)據(jù)

塔板號(hào)溫壓力液相流量氣相流量液相密度氣相密度液相粘度表面張力

度℃Mpacum/hrcum/hrkg/cumkg/cumcpN/m

252.220.689149.855819.27553.9815.990.13810.00939

356.080.693153.315847.86550.9516.160.13550.00915

457.240.697156.415871.26548.1816.320.13300.00890

558.250.700158.615880.58546.1516.440.13130.00870

659.950.708159.915875.27544.8816.540.13030.00857

760.600.712160.595859.27544.1516.630.12970.00848

861.160.715160.905837.68543.7616.710.12940.00843

961.690.719160.945810.61543.7016.790.12930.00839

氣相平均流量和平均密度:

V=5846.48m3/A=l.62m3/s

3

pv=16.45依/m

液相平均流量和平均密度：

L=157.57"/h=0.044/n3/s

心=546.97依//

液相平均表面張力和粘度：

cr=0.00875NIm=S.75dyne/cm

〃=0.1321cP

初算塔徑：

令%=0.5m,假設(shè)瓦=0.07m,則％_0=0.43/n

又0.044f546.97V2

V[pv)1.62I16.45)

查Smith泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖：

圖2-1Smith泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖

得：C20=0.085

\0.2

(J8.75

則氣相負(fù)荷因子：C=GoX=0.085X0.072

20>

所以極限空塔氣速:

546.97-16.45八仙。。.

"max=C0.072.--------------=0.4088/n/s

16.45

選取空塔氣速:

u=().8wmax=0.3270m/s

所以初算塔徑：

1.62

2.112m

0.785x0.3270

圓整后取:

￡)=2.8m

2.4.2塔徑的初步核算

霧沫夾帶：

取/?=0.6。=0.6x2.8=1.68〃？

塔截面積：

=0.842^=2.217m2

則弓形降液管面積：

4=0.052X4=0.052X0.842%=0.115m2

取物性系數(shù)K=1.0

查泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)關(guān)聯(lián)圖：

G=0.13

圖2-2泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)關(guān)聯(lián)圖

16.45

1.62

2546.97-1645x100%=63.45%<80%

0.78KQ40.78x1.0x0.13x2.217

故可知霧沫夾帶量能夠滿(mǎn)足.<()/版(液)/依(氣)的要求

停留時(shí)間:

AFHT0.115x0.5

=5.37s>5s

L0.044

根據(jù)以上兩步核算的結(jié)果，可以認(rèn)為塔徑0=2.8m是合適的。

2.4.3塔板布置設(shè)計(jì)

(1)塔板結(jié)構(gòu)形式

降液管主要有弓形、圓形和傾斜弓形三種。

現(xiàn)將不同降液管的對(duì)比列于下表：

表2-6不同降液管的對(duì)比

特點(diǎn)及適用條堰與壁之間的全部截在弓形降液管內(nèi)另裝此形式有利于塔截面

件面區(qū)域均作為降液容圓管作為降液管，適用的充分利用，適用于

積，適用于較大直徑的于液量較小的情況。大直徑的塔及氣液負(fù)

塔，塔板面積利用率較荷較大的情況。

高。

綜合以上條件，選取弓形降液管。

液體在塔板上的流動(dòng)路徑是由降液管的布置方式?jīng)Q定的。常用的布置方式有

以下幾種形式：U型流、單流型、雙流型、階梯流型。

下表列出了溢流類(lèi)型、塔徑、液體負(fù)荷之間的關(guān)系。

表2-7液體負(fù)荷與板上流型的關(guān)系

塔徑液體流量（加3/h）

(mm)

U流型單流型雙流型階梯流型

10007以下45以下

14009以下70以下

200011以下90以下90^160

300011以下110以下110^200200^300

400011以下110以下110^230230~350

500011以下110以下110^250250~400

600011以下110以下110^250250~450

700011以下110以下110^250250^600

由于反應(yīng)精儲(chǔ)塔精儲(chǔ)段液體流量為157.57m3/A,而初步計(jì)算塔徑為2.8m,

所以選雙流型。

(2)堰及降液管設(shè)計(jì)

堰的設(shè)計(jì)

因?yàn)槭芤罕P(pán)為凹形受液盤(pán)，所以沒(méi)有內(nèi)堰。

堰長(zhǎng)：

/CO=0.6￡>=0.6x2.8=1.68m

則

L157.57

=43.07

一(1.68產(chǎn)

查流體收縮系數(shù)圖

圖2-3流體收縮系數(shù)圖

得E=1.10/71

則堰上清液層高度：

/\2/32/3

L.j157.57

^^xl.lOx=0.0645/n

%100010001.68

由于0.006m〈/I?！?<0.07加，所以采用平堰。

堰高：

%=hL-%=0.1-0.0645=0.0355團(tuán)

圓整后得：兒=0.04m

(3)液面梯度

查弓形寬度與面積圖

圖2-4弓形寬度與面積圖

得弓形降液管管寬機(jī),

則平均溢流強(qiáng)度：

液體流道長(zhǎng)度：

4=。-2叫=2.8—2x0.26=2.28m

塔板上鼓泡層高度：

%=2.5%=2.5x().1=0.25機(jī)

則液面梯度：

春OZlSQSO^+IOOO/RVoeOODZ10215x(250〉2.24+1000x0.25)2x0.1321x(3600x0044)>2.28

―(1000㈣)％一(1000x2.24*0.25)3x546.97~

液面梯度小，可以忽略。

(4)降液管的設(shè)計(jì)

降液管的面積：

Af-0.052x%=0.052x2.8?x%=1.28M

降液管管寬也=026機(jī)

降液管底隙人。=h-001=004-0.01=0.03m

(5)孔布置

篩孔按正三角形排列，取篩孔直徑4，=5機(jī)"，_￡_=3.5

d0

則孔心距，=17.5mm

查開(kāi)孔面積與開(kāi)孔區(qū)面積圖：

圖2-5開(kāi)孔面積與開(kāi)孔區(qū)面積圖

得開(kāi)孔率9=4)/A4=0.092

取安定區(qū)叱=0°叫邊緣區(qū)寬度叱=0°5和

則：

/)28

X=__(w4-^)=--(0.08+0.05)=1.27

r\2R

r=——=---0.05=1.35

2c2

x_1.27

=0.94

7-135

查開(kāi)孔區(qū)面積圖

圖2-6開(kāi)孔區(qū)面積圖

得開(kāi)孔區(qū)面積

4=4.0592/

所以開(kāi)孔面積

2

A,=(pAa=0.092X4.0592=0.3734m

查篩孔數(shù)求取圖

IO22345681012

圖2-7篩孔數(shù)求取圖

得〃'=117個(gè)/m2

所以篩孔數(shù)：

〃==117x4.0592=475個(gè)

2.4.4流體力學(xué)計(jì)算與校核

(1)干板壓降

取板厚5=0.004〃加？

則%=1.25

S

查干篩孔的流量系數(shù)圖：

圖2-8干篩孔得流量系數(shù)圖

得

所以

4=0.()512(必］生=().()512(-^-］生=().05121一——］-16-45=0.045

(GJPL(AC(JPI.10.3734x0.8J546.97

（2）塔板壓降

氣相動(dòng)能因數(shù)

穌==x/16.45=17.59>17

查有效液層阻力圖：

圖2-9有效液層阻力

得液層有效阻力h=0.06m

所以氣體通過(guò)塔板的總壓降：

h=%+4=0.045+0.06=0.105m液柱

（3）穩(wěn)定性校核

4b4x17.95

%=0.00027加液柱

981004。9810x546.97x0.05

%=4.4C1幽空―‘°）P'=4.4x0.8xJ（）=2.748〃?/s

VPvV16.45

貝ijK=1.55

即按漏液氣速考慮的負(fù)荷下限為設(shè)計(jì)負(fù)荷值的64.4%o

（4）霧沫夾帶量校核

V

泛點(diǎn)率=Y-fX100%=63.45%<80%

0.78KG4。。%

故可知霧沫夾帶量能夠滿(mǎn)足,<0.1炊（液）/依（氣）的要求

（5）液泛校核

、22

（L0.044

砥=0.153=0.153|=0.00728根

）

41%4x1.68x0.03液柱

況=%+&+/=0?1+000728+0.105=0.21228機(jī)液柱

取O=0.5

0-21228

所以：—~h（）=-0.04=0.38456<0.5=Hr

0°0.5T

所以不可能產(chǎn)生降液管內(nèi)液泛

2.4.5精僧段CupTower水力學(xué)校核

使用CupTower進(jìn)行水力學(xué)校核，結(jié)果如下

塔板結(jié)構(gòu)座數(shù);1塔板工藝參數(shù)

物校核I

塔盤(pán)信息溢流區(qū)尺寸

兩例中心

塔徑：2.8mr

板間距：0.45n降液管頂部寬度>0.25660.2019

塔鼓面積：6.1575m2變折距商m0035007

開(kāi)孔區(qū)面積：4.0592m2降港管底部寬度n0.22160.1319

開(kāi)孔率：9.2%受淹盤(pán)深度?0.0.

圖形浮閥數(shù)474.#受淹盤(pán)寬度?0.25660.2019

圖形浮閥密度116.88#/>2堰高n0.0550.055

降液管底隙m00420.042

降淹管頂部面積a0.56370.5648

降液皙底部面積?0.45410.3692

頂部堰長(zhǎng)n1.61562.7927

底部堰長(zhǎng)*151172.7969

進(jìn)口堰高度?0.0.

進(jìn)口堰寬度*0.0.

圖2-11塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)

塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)〕塔板工藝參數(shù)

浮閥校核I

0.0384

空塔氣速0.2621?/s堰上浦居局度m

孔氣速28491*/s總板壓降01153n淹柱

溢流強(qiáng)度49.807?3/(h.M)降液管停留時(shí)間5.6738s

扳上渣層高度0.0934n降液管液泛75.1622%

干板壓降00686M港柱降淹管底隙速度0.3521m/s

霧沫夾帶量00114kg(DAg(V)穩(wěn)XE系數(shù)2.3349

降液管內(nèi)潛體高度02277m

降液管內(nèi)線(xiàn)速度0.0793m/s

滂量參數(shù)0.1576

液面梯度0.m

空塔動(dòng)能因子1074?/s(kg/?3)*0.5

孔動(dòng)能因子116744m/s(kg/?3)*0.5

漏點(diǎn)氣速12202m/s

圖2-12塔板工藝參數(shù)

軟件計(jì)算結(jié)果與手動(dòng)計(jì)算結(jié)果相似，進(jìn)一步驗(yàn)證了計(jì)算過(guò)程與結(jié)果的正確性,

設(shè)計(jì)是合理的。

MTBE反應(yīng)精鐳塔精福段的設(shè)計(jì)結(jié)果如下表

表2-8反應(yīng)精儲(chǔ)塔精儲(chǔ)段設(shè)計(jì)結(jié)果

項(xiàng)目名稱(chēng)數(shù)值

氣相流量V1.62m3/s

氣相密度0V16.45kg/m3

液相流量L0.044m3/s

已知條件

液相密度PL546.97kg/m3

液體表面張力o8.75dyne/cm

液體粘度U0.1321cP

塔型浮閥

設(shè)計(jì)結(jié)果塔徑D2.8m

塔板間距Hr0.5m

溢流型式雙溢流

空塔氣速U。0.73m/s

堰型平堰

堰長(zhǎng)L1.68m

堰高鼠0.04m

板上清液層高度hi0.Im

降液管底與板距離h。0.02m

孔徑d0.005m

孔間距t0.0175m

開(kāi)孔區(qū)邊緣與塔壁距離Wc0.05m

開(kāi)孔區(qū)邊緣與堰距離Ws