化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽3-設(shè)備設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（含塔、反應(yīng)器、換熱器等）

中國(guó)百油化匚股份有限公司

14IIIUUW/CHINAPETROLEUM&CHEMICALCORPORATION

茂名石化

年產(chǎn)二十萬(wàn)噸醋酸乙稀酯生產(chǎn)項(xiàng)目

微備微必餞叫布

團(tuán)隊(duì)成員：李爰多張穎李博文吳艷芬林勇弒

指導(dǎo)教師：余宗鐘楊時(shí)穎胡朋號(hào)程韓媛媛于慶杰

目錄

第一章設(shè)備設(shè)計(jì)總述......................................................1

1.1過(guò)程設(shè)備類(lèi)別.....................................................1

1.2過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)與選型原則...........................................1

1.3過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)與選型的主要內(nèi)容.....................................2

第二章塔設(shè)備設(shè)計(jì)........................................................3

2.1塔設(shè)備設(shè)計(jì)依據(jù)...................................................3

2.2設(shè)計(jì)要求.........................................................3

2.3塔設(shè)備簡(jiǎn)介.......................................................4

2.3.1板式塔.....................................................4

2.3.2填料塔.....................................................5

2.3.3塔型選擇一般原則...........................................9

2.4塔設(shè)備設(shè)計(jì)（以板式塔T0203、填料塔T0202為例）..................11

2.4.1塔設(shè)備設(shè)計(jì)步驟............................................11

2.4.2塔體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)..............................................11

2.4.3填料塔詳細(xì)設(shè)計(jì)（以T0202為例）............................12

2.4.4板式塔詳細(xì)設(shè)計(jì)（以T0203為例）............................23

2.4.5塔盤(pán)結(jié)構(gòu)具體設(shè)計(jì)..........................................29

2.5板式塔T0203機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核..................................35

2.5.1吸收塔塔高的確定..........................................35

2.5.2吸收塔T0203接管設(shè)計(jì)......................................37

2.5.3塔體機(jī)械強(qiáng)度校核..........................................40

2.6設(shè)備工藝條件圖..................................................58

2.7設(shè)備裝配圖......................................................59

2.8塔設(shè)備設(shè)計(jì)一覽表................................................60

第三章?lián)Q熱器的選型設(shè)計(jì).................................................61

3.1換熱器的選型設(shè)計(jì)依據(jù)............................................61

3.2換熱器類(lèi)型簡(jiǎn)介..................................................61

3.3換熱器的選用原則................................................64

3.3.1基本要求..................................................64

3.3.2介質(zhì)流程..................................................65

3.3.3終端溫差..................................................65

3.3.4流速選擇..................................................66

3.3.5壓力降....................................................66

3.3.6傳熱膜系數(shù)................................................66

3.3.7污垢系數(shù)..................................................67

3.3.8換熱管....................................................68

3.4換熱器型號(hào)的表示方法............................................71

3.5換熱器的選型軟件................................................71

3.6選型范例（以E0101為例）........................................72

3.6.1工藝參數(shù)確定..............................................72

3.6.2EDR數(shù)據(jù)輸入..............................................74

3.6.3選型結(jié)果..................................................78

3.6.4詳細(xì)尺寸..................................................79

3.6.5換熱器機(jī)械強(qiáng)度校核........................................80

3.6.6換熱器設(shè)備裝配圖..........................................97

3.6.7換熱器設(shè)備條件圖..........................................98

3.7選型范例（以E0102為例）........................................98

3.7.1工藝參數(shù)確定..............................................98

3.7.2EDR數(shù)據(jù)輸入.............................................100

3.7.3選型結(jié)果.................................................105

3.7.4詳細(xì)尺寸.................................................106

3.7.5換熱器機(jī)械強(qiáng)度校核.......................................107

3.8換熱器選型一覽表...............................................130

第四章反應(yīng)器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)................................................132

概述...............................................................132

4.1反應(yīng)器設(shè)計(jì)目標(biāo).................................................132

4.2反應(yīng)器詳細(xì)設(shè)計(jì)（以R0101為例）................................133

4.2.1反應(yīng)器進(jìn)出口物料條件.....................................133

4.2.2主要反應(yīng)及動(dòng)力學(xué)參數(shù).....................................134

4.2.3空速.....................................................134

4.2.4催化劑選擇...............................................135

4.2.5反應(yīng)器具體形式選擇.......................................135

426反應(yīng)器尺寸設(shè)計(jì)............................................136

427反應(yīng)器其他零部件，結(jié)構(gòu)，附件設(shè)計(jì)與選材....................141

4.2.8法蘭選擇.................................................146

4.2.9反應(yīng)器強(qiáng)度校核...........................................147

4.2.10設(shè)備工藝條件圖..........................................169

4.2.11設(shè)備裝配圖..............................................170

4.2.12反應(yīng)器設(shè)計(jì)結(jié)果總結(jié)......................................171

第五章泵選型..........................................................173

5.1泵類(lèi)型和特點(diǎn)...................................................173

5.2泵選型原則.....................................................175

5.3泵選型.........................................................178

5.3.1泵詳細(xì)設(shè)計(jì)舉例...........................................178

第六章壓縮機(jī)選型......................................................186

6.1壓縮機(jī)分類(lèi).....................................................186

6.2壓縮機(jī)適用范圍.................................................187

6.3壓縮機(jī)選型.....................................................187

6.3.1壓縮機(jī)詳細(xì)設(shè)計(jì)舉例.......................................187

6.3.2壓縮機(jī)選型一覽表.........................................188

第七章儲(chǔ)罐、回流罐、緩沖罐選型........................................190

7.1概述...........................................................190

7.2設(shè)計(jì)依據(jù).......................................................190

7.3儲(chǔ)罐類(lèi)型.......................................................190

7.4儲(chǔ)罐系列.......................................................191

7.5儲(chǔ)罐選型舉例...................................................192

7.5.1醋酸乙烯酯儲(chǔ)罐的選型.....................................192

7.5.2乙烯儲(chǔ)罐的選型...........................................193

7.5.3醋酸儲(chǔ)罐的選型...........................................194

7.5.4氧氣儲(chǔ)罐的選型...........................................195

7.5.5儲(chǔ)罐選型一覽表...........................................196

7.5.6反應(yīng)精儲(chǔ)塔回流罐的選型...................................197

第八章氣液分離器設(shè)計(jì)..................................................200

8.1設(shè)計(jì)依據(jù).......................................................200

8.2氣液分離器的分類(lèi)...............................................200

8.2.1立式和臥式重力分離器.....................................200

8.2.2立式和臥式絲網(wǎng)分離器.....................................200

8.3設(shè)計(jì)目標(biāo).......................................................201

8.4氣液分離器的設(shè)計(jì)（以V0201為例）..............................201

8.4.1氣液分離器工藝參數(shù).......................................201

8.4.2類(lèi)型選擇.................................................202

8.4.3尺寸設(shè)計(jì).................................................202

8.4.4氣液分離器設(shè)計(jì)一覽表.....................................211

第一章設(shè)備設(shè)計(jì)總述

化工設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)與選型是在物料衡算和熱量衡算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，其目的是決定

工藝設(shè)備的類(lèi)型、規(guī)格、主要尺寸和數(shù)量，為車(chē)間布置設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)及非工藝設(shè)計(jì)項(xiàng)

目提供足夠的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。過(guò)程設(shè)備最基本的要求是滿(mǎn)足安全性與經(jīng)濟(jì)性，安全是核心，在

充分保證安全的前提下盡可能做到經(jīng)濟(jì)。過(guò)程設(shè)備的基本要求是能滿(mǎn)足工藝要求。對(duì)于工

藝上所要求的溫度、壓力、液位、流量等都需要過(guò)程設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。在滿(mǎn)足工藝要求的同時(shí),

過(guò)程設(shè)備也必須保證有足夠的強(qiáng)度，不會(huì)在操作過(guò)程中遭到破壞。

1.1過(guò)程設(shè)備類(lèi)別

化工設(shè)備從總體上分為兩類(lèi)，一類(lèi)稱(chēng)定型設(shè)備或標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，如泵、換熱器等；另一類(lèi)

稱(chēng)非定型設(shè)備或非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，是指規(guī)格和材料都是不定型的、需要專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的特殊設(shè)備，

如塔器、反應(yīng)器等。

1.2過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)與選型原則

在滿(mǎn)足工藝要求的前提下，為了確保安全與經(jīng)濟(jì)，過(guò)程設(shè)備應(yīng)滿(mǎn)足以下基本要求，其

中包括合理性、可靠性和先進(jìn)性、安全性、經(jīng)濟(jì)性。合理性即設(shè)備必須滿(mǎn)足工藝需求，與

工藝流程、生產(chǎn)規(guī)模、工藝條件及工藝控制水平相適應(yīng)，在設(shè)備的許可范圍內(nèi)，能夠最大

限度地保證工藝的合理和優(yōu)化并運(yùn)轉(zhuǎn)可靠?？煽啃院拖冗M(jìn)性即工藝設(shè)備的型式、牌號(hào)多種

多樣，實(shí)現(xiàn)某一化工單元過(guò)程，可能有多種設(shè)備，要求設(shè)備運(yùn)行可靠。在可靠的基礎(chǔ)上考

慮先進(jìn)性，便于連續(xù)化和自動(dòng)化生產(chǎn)，轉(zhuǎn)化率、收率、效率要盡可能達(dá)到高的先進(jìn)水平，

在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，波動(dòng)范圍小，保證運(yùn)行質(zhì)量可靠，操作上方便易行，有一定的彈性，維

修容易，備件易于加工等。安全性即設(shè)備的選型和工藝設(shè)計(jì)要求安全可靠、操作穩(wěn)定、無(wú)

事故隱患，對(duì)工藝和建筑、地基、廠房等無(wú)苛刻要求，工人在操作時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度小，盡量避

免高溫高壓高空作業(yè)，盡量不用有毒有害的設(shè)備附件、附材，創(chuàng)造良好的工作環(huán)境和無(wú)污

染。經(jīng)濟(jì)性即設(shè)備的選擇力求做到技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理。

華僑人老TheElitesK1

1.3過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)與選型的主要內(nèi)容

（1）確定單元操作所用設(shè)備的類(lèi)型。這項(xiàng)工作應(yīng)與工藝流程設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)進(jìn)行。

（2）確定設(shè)備的材質(zhì)。根據(jù)工藝操作條件（溫度、壓力、介質(zhì)的性質(zhì)）和對(duì)設(shè)備的工

藝要求確定符合要求的設(shè)備材質(zhì)。

（3）確定設(shè)備的設(shè)計(jì)參數(shù)。設(shè)備的設(shè)計(jì)參數(shù)是由工藝流程設(shè)計(jì)、物料衡算、熱量衡算、

設(shè)備的工藝計(jì)算多項(xiàng)工作得到的。對(duì)不同的設(shè)備，它們有不同的設(shè)計(jì)參數(shù)。對(duì)塔設(shè)備，需

要確定進(jìn)出口物料的流量、組成、溫度、壓力、塔徑與塔的材質(zhì)、填料類(lèi)型與填料高度或

塔板類(lèi)型與塔板數(shù)等，對(duì)于精僧塔還要確定塔頂冷凝器和塔底再沸器的熱負(fù)荷、換熱流體

的種類(lèi)等；對(duì)換熱器，則需要知道熱負(fù)荷、換熱面積、冷熱流體的種類(lèi)及流量。

（4）確定定型設(shè)備（即標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備）的型號(hào)或牌號(hào)以及數(shù)量。定型設(shè)備是一些加工廠成

批、成系列生產(chǎn)的設(shè)備，即那些可以直接向生產(chǎn)廠家訂貨或購(gòu)買(mǎi)的現(xiàn)成設(shè)備。對(duì)已有標(biāo)準(zhǔn)

圖紙的設(shè)備，確定標(biāo)準(zhǔn)圖的圖號(hào)和型號(hào)。隨著中國(guó)化工設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化的推進(jìn)，有些本來(lái)用于

非標(biāo)設(shè)備的化工裝置，已逐步走向系列化、定型化。這些設(shè)備包括換熱器系列、容器系列、

搪玻璃設(shè)備系列以及圓泡罩、F1型浮閥和浮閥塔塔盤(pán)系列等，它們已經(jīng)有了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

（5）對(duì)非標(biāo)設(shè)備，向化工設(shè)備專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員提出設(shè)計(jì)條件和設(shè)備草圖，明確設(shè)備的型

式、材質(zhì)、基本設(shè)計(jì)參數(shù)、管口、維修安裝要求、支承要求及其他要求（如防爆口、人孔、

手孔、卸料口、液面計(jì)接口等）。

（6）編制工藝設(shè)備一覽表。在初步設(shè)計(jì)階段，根據(jù)設(shè)備工藝設(shè)計(jì)的結(jié)果，編制工藝設(shè)

備一覽表，可按非定型工藝設(shè)備和定型工藝設(shè)備兩類(lèi)編制。初步設(shè)計(jì)階段的工藝設(shè)備一覽

表作為設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的組成部分提供給有關(guān)部門(mén)進(jìn)行設(shè)計(jì)審查。

華僑大學(xué)TheElites隊(duì)2

第二章塔設(shè)備設(shè)計(jì)

2.1塔設(shè)備設(shè)計(jì)依據(jù)

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

《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定》HG/T20643-2012

《設(shè)備及管道保溫設(shè)計(jì)導(dǎo)則》GB8175-2008

《鋼制人孔和手孔的類(lèi)型與技術(shù)條件》HG/T21514-2014

《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

《鋼制壓力容器焊接規(guī)程》JB/T4709-2007

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

《不銹鋼人、手孔》HG21594-21604-2014

《壓力容器封頭》GB/T25198-2010

《壓力容器封頭》GB/T25198-2010

《鋼制塔式容器》NB/T47041-2014

《塔頂?shù)踔稨G/T21639-2005

2.2設(shè)計(jì)要求

(1)分離效率高，達(dá)到一定分離程度所需塔的高度低；

(2)生產(chǎn)能力大，單位塔截面積處理量大；

(3)操作彈性大，對(duì)一定的塔器，操作時(shí)氣液流量的變化會(huì)影響分離效率。若將分離

效率最高時(shí)的氣液負(fù)荷作為最佳負(fù)荷點(diǎn)，可把分離效率比最高效率下降15%的最大負(fù)荷與

最小負(fù)荷之比稱(chēng)為操作彈性，易于穩(wěn)定操作；

(4)氣體阻力小可使氣體的輸送功率消耗小。對(duì)真空精偶來(lái)說(shuō)，降低塔器對(duì)氣流的阻

力可減小塔頂、塔底間的壓差，降低塔底操作的壓強(qiáng)，從而可降低塔底溶液泡點(diǎn)，降低對(duì)

塔釜加熱劑的要求，還可防止塔底物料的分解；

(5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備取材面廣便于加工制造與維修，價(jià)格低廉，適用面廣。

華僑人學(xué)TheElitesK3

2.3塔設(shè)備簡(jiǎn)介

塔設(shè)備是化工、石油化工和煉油等生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。它可使氣（或汽）、液

或液、液兩相進(jìn)行緊密接觸，達(dá)到相際傳質(zhì)及傳熱的目的?？稍谒O(shè)備中完成的常見(jiàn)操作

有：精儲(chǔ)、吸收、解吸和萃取等。而在化工生產(chǎn)中分離的能耗占主要部分，塔設(shè)備的投資

費(fèi)用占整個(gè)工藝設(shè)備費(fèi)用的四分之一。因此，塔設(shè)備的設(shè)計(jì)和研究，對(duì)石油、化工等工業(yè)

的發(fā)展起著重要的作用。

按塔的內(nèi)件結(jié)構(gòu)分為板式塔和填料塔，它們都可以用作蒸儲(chǔ)和吸收等氣液傳質(zhì)過(guò)程，

但兩者各有優(yōu)缺點(diǎn)，要根據(jù)具體情況選擇。

2.3.1板式塔

板式塔是分級(jí)接觸型氣液傳質(zhì)設(shè)備，種類(lèi)繁多。在塔內(nèi)有多層塔板，傳熱傳質(zhì)過(guò)程基

本上在每層塔板上進(jìn)行，塔板的形狀、塔板結(jié)構(gòu)或塔板上氣液兩相的表現(xiàn)，就成了命名這

些塔的依據(jù)，諸如篩板塔、舌形板塔、斜孔板塔、波紋形板塔、泡罩塔、浮閥塔、噴射板

塔、波紋傳流塔、浮動(dòng)噴射塔。對(duì)塔型的評(píng)價(jià)具體可以從生產(chǎn)能力、塔板效率、操作彈性、

氣體通過(guò)塔盤(pán)的壓力降、造價(jià)和操作是否方便等方面來(lái)考慮。下面現(xiàn)將簡(jiǎn)單介紹幾類(lèi)主要

塔的性能。

表2-1幾類(lèi)主要塔的性能比較

塔型

性能

泡罩塔浮閥塔篩板塔

生產(chǎn)能力差良優(yōu)

分離效率良優(yōu)優(yōu)

操作彈性?xún)?yōu)優(yōu)良

造價(jià)高良良

壓力降差良優(yōu)

華僑大學(xué)TheElites隊(duì)4

表2-2各類(lèi)塔板性量化比較

塔盤(pán)型式

指標(biāo)F型十字架條型舌型浮動(dòng)噴圓形條形S形篩孔波紋

篩板柵板

浮閥型浮閥浮閥板射塔板泡罩泡罩泡罩板板

高444444213444

氣液負(fù)荷

低555233333233

操作彈性555334434112

壓力降233324000433

霧沫夾帶量334343112444

分離效率554433434444

單位體積設(shè)備處理

444444213444

量

制造費(fèi)用334443213553

材料消耗444454223554

安裝檢修434443113553

污垢對(duì)操作的影響232123100244

注：0—差；1—及格；2—中；3—良；4—優(yōu)；5—超

由上面兩個(gè)表可知，浮閥塔兼有泡罩塔和篩板塔的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在已成為國(guó)內(nèi)應(yīng)用廣泛的

精僧塔塔型之一，并且在石油、化學(xué)工業(yè)中使用最為普遍。

2.3.2填料塔

塔內(nèi)裝有一定高度的填料，是氣液接觸和傳質(zhì)的基本構(gòu)件；屬微分接觸型氣液傳質(zhì)設(shè)

備；液體在填料表面呈膜狀自上而下流動(dòng)；氣體呈連續(xù)相自下而上與液體作逆流流動(dòng)，并

進(jìn)行氣液兩相的傳質(zhì)和傳熱；兩相的組分濃度或溫度沿塔高連續(xù)變化。

填料塔中的傳熱和傳質(zhì)主要在填料表面上進(jìn)行，因此，填料的選擇是填料塔的關(guān)鍵。

填料的種類(lèi)很多，有拉西環(huán)填料、鮑爾環(huán)填料、矩鞍形填料、階梯形填料、波紋填料、波

網(wǎng)（絲網(wǎng)）填料、螺旋環(huán)填料、十字環(huán)填料等。

填料塔制造方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于采用耐腐蝕材料，特別適用于塔徑較小的情況，使

用金屬材料省，一次投資較少，塔高相對(duì)較低。

華僑大學(xué)TheElites隊(duì)5

表2-3填料分類(lèi)與名稱(chēng)

填料類(lèi)型填料名稱(chēng)

拉西環(huán)形拉西環(huán)，十字環(huán)，內(nèi)螺旋環(huán)

環(huán)形

開(kāi)孔環(huán)形鮑爾環(huán)，改進(jìn)型鮑爾環(huán)，階梯環(huán)

散裝填料鞍形弧鞍形，矩鞍形，改進(jìn)矩鞍形

環(huán)鞍形金屬環(huán)矩鞍形，金屬雙瓠形，納特環(huán)

其他新型塑料球形，花環(huán)形，麥勒環(huán)形

垂直波紋型網(wǎng)波紋型，板波紋型

波紋型

水平波紋型Spraypak,Panapak

規(guī)整填料珊格形GlitschGrid

非波紋型板片形壓延金屬板，多孔金屬板

繞圈形古德洛形，Hyperfil

2.3.2.1散裝填料

(1)拉西環(huán)：目前已被淘汰。

(2)矩鞍填料：屬于亂堆敞開(kāi)式填料。

(3)鮑爾環(huán)：是在拉西環(huán)壁面上開(kāi)一層或兩層長(zhǎng)方形小窗。

圖2-3鋼環(huán)鮑爾環(huán)E2-4瓷環(huán)鮑爾環(huán)

(4)金屬環(huán)矩鞍：由美國(guó)諾頓公司開(kāi)發(fā)成功，它結(jié)合了鮑爾環(huán)的空隙大和矩鞍填料流

體均布性好的優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用最廣的一種散裝填料可用金屬、陶瓷做成。

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圖2-5金屬矩鞍環(huán)圖2-6特納環(huán)

（5）階梯環(huán)。

圖2-7階梯環(huán)

23.2.2規(guī)整填料

目前常用的規(guī)整填料為波紋填料，其基本類(lèi)型有絲網(wǎng)形和孔板形兩大類(lèi)，均是20世紀(jì)

60年代以后發(fā)展起來(lái)的新型規(guī)整填料，主要是由平行絲網(wǎng)波紋片或（開(kāi)孔）板波紋片平行

（波紋）、垂直排列組裝而成，盤(pán)高約40~300mm,具有以下特點(diǎn)：①填料由絲網(wǎng)或（開(kāi)

孔）板組成，材料細(xì)（或?。?，孔隙率大，加之排列規(guī)整，因而氣流通過(guò)能力大，壓降小。

能適用于高真空及精密精儲(chǔ)塔器。②由于絲網(wǎng)（或開(kāi)孔）板波紋材料細(xì)（或?。?，比表面

積大，又能從選材（或加工）上確保液體能在網(wǎng)體或板面上形成穩(wěn)定薄液層，使填料表面

潤(rùn)濕率提高、避免溝流現(xiàn)象，從而提高傳質(zhì)效率。③氣液兩相在填料中不斷呈Z形曲線(xiàn)運(yùn)

動(dòng)（如圖）、液體分布良好、充分混合、無(wú)積液死角，因而放大效應(yīng)很小。適用于大直徑

塔設(shè)備。

圖2-8絲網(wǎng)型圖2-9孔板型

近年來(lái)波紋填料發(fā)展較快，有逐步取代其他填料及部分板式塔的傾向，但造價(jià)、安裝

要求較高，因而受到某種程度的影響。波紋填料的幾何特征參數(shù)見(jiàn)下。

表2-4常見(jiàn)波紋填料

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比表面積水力直徑傾角孔隙密度

名稱(chēng)類(lèi)型材料

a(m2/m3)dWmm0/°率E/%/(kg/m3)

AX250153095125

金屬絲網(wǎng)BX不銹鋼5007.53090250

絲網(wǎng)波

CY70054585350

紋填料

聚丙烯/聚丙

塑料絲網(wǎng)BX4507.53085120

125Y/125X125-45/3098.5100

不銹鋼

金屬薄板250Y/250X2501545/3097200

碳鋼

Mellapak350Y/350X350-45/3095280

專(zhuān)口

板波紋500Y/500X500-45/3093400

填料塑料薄板125Y聚丙烯125-4598.537.5

Mellapak250Y聚偏氯乙烯25015459775

KarapakBX45063075550

陶瓷薄片陶瓷

Melladur250-45--

表2-5工業(yè)常用波紋填料性能以及應(yīng)用范圍

氣體負(fù)荷

每塊理論板壓降每米填料滯留量操作壓力

填料類(lèi)型F/[(m/s)-(kg填料適用范圍

/Pa(mmHg)理論板數(shù)/%/Pa(mbar)

/m3)05]

102~103要求處理量與理論板不多

AX2.5~3.5約40(約0.3)2.52

(1-1000)的蒸儲(chǔ)

102~105熱敏性，難分離物系的真

BX2-2.440(0.3)54

(1-1000)空精儲(chǔ)

5X1O3~1O5理論板的有機(jī)物蒸用，限

CY1.3~2.467(0.5)106

(50-1000)制高度的塔

塑料絲網(wǎng)102~105低溫(V80C)下，脫除強(qiáng)

2-2.4約60(約0.45)約58~15

波紋BX(1-1000)臭味物質(zhì)，回收溶劑

中等真空度以上壓力及有

Mellapak>104

2.25~3.5100(0.75)2.53~5污染的有機(jī)物蒸々留，常壓

250Y(>100)

和高壓吸收(解吸)。

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2.3.3塔型選擇一般原則

2.3.3.1填料塔與板式塔比較

塔主要有板式塔和填料塔兩種，它們都可以用作蒸僧和吸收等氣液傳質(zhì)過(guò)程，但兩者

各有優(yōu)缺點(diǎn)，要根據(jù)具體情況選擇。

表2-6填料塔和板式塔相比較

填料塔

項(xiàng)目板式塔

散堆填料規(guī)整填料

空塔氣速較小大比散堆填料大

壓降較小小一般比填料塔大

塔效率小塔效率高高（對(duì)大直徑無(wú)放大效應(yīng)）較穩(wěn)定，效率較高

液氣比對(duì)液體噴淋量有一定要求范圍大適應(yīng)范圍大

持液量較小較小較大

材質(zhì)可用非金屬耐腐蝕材料適應(yīng)各類(lèi)材料金屬材料

造價(jià)小塔較低較板式塔高大直徑塔較低

安裝檢修較困難適中較容易

2.332塔型選擇一般原則

選擇時(shí)應(yīng)考慮的因素有：物料性質(zhì)、操作條件、塔設(shè)備性能及塔的制造、安裝、運(yùn)轉(zhuǎn)、

維修等。

1）下列情況優(yōu)先選用板式塔：

a.塔內(nèi)液體滯液量較大，液相負(fù)荷較小，操作負(fù)荷變化范圍較寬，對(duì)進(jìn)料濃度變化要求

不敏感，操作易于穩(wěn)定；

b.含固體顆粒，容易結(jié)垢，有結(jié)晶的物料，因?yàn)榘迨剿蛇x用液流通道較大的塔板，

堵塞的危險(xiǎn)較?。?/p>

c.在操作過(guò)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(pán)管，需要多個(gè)進(jìn)料口或多個(gè)側(cè)線(xiàn)出料口。一方面板式塔的結(jié)構(gòu)上容易實(shí)現(xiàn)，此外，塔板

上有較多的滯液以便與加熱或冷卻管進(jìn)行有效地傳熱；

d.在較高壓力下操作的蒸循塔仍多采用板式塔。

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2）下列情況優(yōu)先選用填料塔：

a.在分離程度要求高的情況下，因某些新型填料具有很高的傳質(zhì)效率，故可采用新型填

料以降低塔的高度；

b.對(duì)于熱敏性物料的蒸偏分離，因新型填料的持液量較小，壓降小，故可優(yōu)先選擇真

空操作下的填料塔；

c.具有腐蝕性且易發(fā)泡的物料，可選用填料塔。

綜上，塔設(shè)備的選型可以依照下列順序。

表2-7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

具有腐蝕性的原料

篩板塔

噴流型塔

大孔徑篩板塔

穿流式塔

污濁液體噴流式塔

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)孔篩板

篩板

浮閥塔板

大液氣比多降液管篩板塔

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填料塔

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

綜上所述，在反應(yīng)工段會(huì)有未反應(yīng)完的醋酸等酸性物質(zhì)，具有一定腐蝕性，故T0201

和T0202選用填料塔。

在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行精制時(shí)，對(duì)醋酸乙烯的分離要求較高，故T0301也采用填料塔。

在回收甘油的過(guò)程中，所需塔徑較小，故T0302采用填料塔。

在回收乙烯的過(guò)程中，所需塔徑較大，且處理量較大，故T0203采用浮閥塔。

2.4塔設(shè)備設(shè)計(jì)(以板式塔T0203、填料塔T0202為例)

2.4.1塔設(shè)備設(shè)計(jì)步驟

(1)使用ASPENPLUS獲得水力學(xué)數(shù)據(jù)和塔直徑。

(2)填料塔使用SULPAK計(jì)算出填料層高度；板式塔使用CUP-TOWER進(jìn)行塔盤(pán)結(jié)

構(gòu)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行塔的水力學(xué)校核。

(3)設(shè)計(jì)封頭、裙座、筒體等，確定塔高，使用SW6-2011進(jìn)行塔的強(qiáng)度校核。

表2-8設(shè)計(jì)所用軟件

名稱(chēng)用途

AspenPlusV8.4初步估算

CUP-TOWER塔盤(pán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核

SULPAK填料設(shè)計(jì)與校核

SW6-2011機(jī)械強(qiáng)度設(shè)計(jì)與校核

2.4.2塔體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

我們分別選取板式塔T0203、填料塔T0202為例進(jìn)行塔體設(shè)計(jì)。

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2.4.3填料塔詳細(xì)設(shè)計(jì)（以T0202為例）

2.43.1塔設(shè)計(jì)條件及設(shè)備內(nèi)介質(zhì)名稱(chēng)及組成

醋酸分離塔T0202用于將混合液中的醋酸和水與醋酸乙烯分離開(kāi)。醋酸分離塔在較低

壓力下操作，選用填料塔。塔的介質(zhì)名稱(chēng)及組成如下表所示。

表2-9T0202精儲(chǔ)塔內(nèi)介質(zhì)名稱(chēng)及組成

介質(zhì)名稱(chēng)進(jìn)料組成（mol%）塔頂組成（mol%）塔底組成（mol%）

C2H489PPM218PPMtrace

CH3COOH0.378927PPM0.639

H2O0.3950.4510.355

VAC0.2270.5470.006

CO2824PPB2PPMtrace

C3H6O297PPM200PPM26PPM

CH3CHO210PPM515PPMtrace

C3H4O8PPM20PPM359PPB

2.4.3.2PackingSizing計(jì)算

在AspenPlus中進(jìn)行模擬時(shí)，塔板數(shù)為13塊，工程上填料分層一般為4~6米，按照等

板高度0.5m來(lái)計(jì)算。因此，將此填料塔分為兩段填料段來(lái)處理，其間設(shè)置液體再分布器。

在AspenPlus的SizingandRating中選擇PackingSizing進(jìn)行塔設(shè)計(jì)得到表2-10、2-11

的設(shè)計(jì)結(jié)果。

表2-10T0202分段結(jié)果

塔段起始板位置結(jié)束板位置板數(shù)

1232

24129

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表2-11T0202PackingSizingResults

第一段填料

Sectionstartingstage:2

Sectionendingstage:3

Columndiameter:2.28404894meter

Maximumfractionalcapacity:0.62

Maximumcapacityfactor:0.06629153m/sec

Sectionpressuredrop:0.001352542bar

Averagepres