【萃取精餾塔T205（環(huán)氧丙烷生產(chǎn)）的設(shè)計(jì)計(jì)算案例4700字】VIP

萃取精餾塔T205（環(huán)氧丙烷生產(chǎn)）的設(shè)計(jì)計(jì)算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u20418萃取精餾塔T205（環(huán)氧丙烷生產(chǎn)）的設(shè)計(jì)計(jì)算案例 112791.1塔板類型與選擇 1318511.2水力學(xué)參數(shù)獲取 2220631.3塔徑計(jì)算 6144591.4溢流堰計(jì)算 6296311.5塔板布置及浮閥布置 7185991.6流體力學(xué)驗(yàn)證 8282301.7塔高的計(jì)算 11100051.8管口計(jì)算 12316301.9萃取精餾塔T205的工藝參數(shù) 121.1塔板類型與選擇1、工藝要求在本項(xiàng)目中，塔設(shè)備主要用于萃取精餾，它是一種傳質(zhì)過(guò)程，所以要使氣相和液相充分的接觸才能使傳質(zhì)效率明顯提高。除此之外，還應(yīng)該滿足以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）生產(chǎn)能力大。在進(jìn)行萃取精餾的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)氣沫夾帶的情況，原因是氣液流速比較快，會(huì)導(dǎo)致阻塞，從而使塔設(shè)備不能正常運(yùn)行。（2）運(yùn)行穩(wěn)定，靈活性強(qiáng)。在塔設(shè)備發(fā)生企業(yè)負(fù)荷波動(dòng)很大的時(shí)候仍然能保持運(yùn)行，而且傳質(zhì)速率也不會(huì)有太大的影響。（3）流體的流阻小，通過(guò)塔架設(shè)備的流體壓降小，將大大節(jié)省生產(chǎn)能耗，降低常規(guī)運(yùn)行成本。（4）耐腐蝕，不易堵塞，易于使用，調(diào)節(jié)和維修。（5）塔的結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡(jiǎn)單且消耗的材料應(yīng)該少，這樣可以減少投資。2、塔型選擇塔型選擇的基本原則和應(yīng)考慮的因素包括：材料特性、運(yùn)行條件、塔設(shè)備性能、生產(chǎn)、安裝、運(yùn)行、維護(hù)等。通過(guò)以上條件的組合，兩種精餾塔都有各自的特點(diǎn)：在不同的任務(wù)、工況和支撐性能下，選擇合適的精餾塔可以充分發(fā)揮精餾塔的作用。萃取精餾塔以甲醇和環(huán)氧丙烷為原料，萃取液為水。原料和提取器清潔、低腐蝕、低粘度、無(wú)懸浮固體。整個(gè)裝置產(chǎn)量大，氣液裝量大，直徑大，滿足運(yùn)行穩(wěn)定性好的要求。3、塔盤的類型和選擇板塔是可加速接觸的傳質(zhì)設(shè)備。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的實(shí)際應(yīng)用，塔式主要有浮閥塔，塔篩板和泡罩塔。塔的選定可以與以下方面進(jìn)行比較：生產(chǎn)能力，塔板效率，操作靈活性，塔板氣體壓降，成本和操作簡(jiǎn)便性。板式塔主要塔盤性能的量化比較如表6-4所示。表6-4板式塔主要塔盤性能的量化比較一覽表從表6-1中可以看到，浮閥塔具有泡罩塔和篩板塔的優(yōu)勢(shì)。它最常用于石油和化學(xué)工業(yè)。它是中國(guó)廣泛使用的精餾塔類型之一。該項(xiàng)目還考慮了塔盤效率，分離效果和設(shè)備成本，采用了浮閥塔盤設(shè)計(jì)。1.2水力學(xué)參數(shù)獲取根據(jù)AspenPlus的模擬結(jié)果，得到T205各塔板的水力學(xué)物性參數(shù)如表6-4所示。表6-5T205各塔板的水力學(xué)物性參數(shù)塔板液相汽相液相分子量汽相分子量液相體積流量汽相體積流量汽相液相汽相液相汽相質(zhì)量流量液相質(zhì)量流量液相表面張力溫度溫度粘度密度密度粘度℃℃m3/hm3/hcPkg/m3kg/m3cPkg/hkg/hN/m154.7662.1457.9357.9353.798084.010.00780.795.200.2442000.0042000.000.02262.1462.3157.8657.8931.378255.200.00770.085.210.2343011.5028011.500.02362.3162.4757.7957.8431.308220.550.00769.975.220.2342952.2027952.200.02462.4762.6357.7157.7931.238181.130.00769.865.240.2342892.4027892.400.02562.6362.7957.6457.7431.168151.900.00769.755.250.2342831.7027831.700.02662.7962.9557.5657.6931.088117.820.00769.645.270.2342769.4027769.400.02762.9563.1157.4857.6431.008083.840.00769.545.280.2342705.0027705.000.02863.1163.2857.3957.5835.928049.910.00769.445.300.2342637.6027637.600.02963.2863.4457.3157.5335.838015.960.00769.355.310.2342561.4027561.400.021063.4463.6157.2157.4635.747981.920.00769.275.320.2342490.3027490.300.021163.6163.7857.1157.4035.637947.690.00769.205.340.2342407.9027407.900.021263.7863.9557.0057.3335.527913.140.00769.145.350.2342317.4027317.400.021363.9564.1351.8757.2535.397878.110.00769.105.360.2342211.6027211.600.021464.1364.3151.7357.1635.247842.380.00769.085.370.2342102.0027102.000.021564.3164.5051.5757.0535.077805.630.00769.095.380.2341969.0026969.000.021664.5064.7151.3851.9334.867767.390.00769.155.380.2341810.8026810.800.021764.7164.9351.1451.7734.607721.940.00769.265.390.2341611.8026611.800.021864.9365.1955.8451.5834.277683.120.00769.475.380.2341369.3026369.300.021965.1965.5055.4351.3233.827633.850.00769.815.380.2341037.5026037.500.022065.5065.9254.8555.9533.187575.050.00770.415.350.2340560.0025560.000.022165.9261.6153.9155.3632.147497.380.00771.535.310.2439793.3024793.300.022261.6168.0252.0754.2230.127372.510.00774.075.200.2438312.9023312.900.022368.0268.1531.8654.2157.148915.880.00833.755.210.3346487.2047637.200.052468.1568.2931.8654.2157.158887.290.00833.585.230.3346489.3047639.300.052568.2968.4331.8654.2057.188861.520.00833.385.250.3346501.0047651.000.052668.4368.5631.8654.1957.218835.070.00833.205.270.3346518.0047668.000.052768.5668.6931.8754.1857.248809.080.00833.015.280.3346531.1047681.100.052868.6968.8331.8754.1757.278783.660.00832.825.300.3346541.6047691.600.052968.8368.9531.8754.1757.308758.210.00832.635.320.3346562.8047712.800.053068.9569.0931.8754.1657.328730.510.00832.475.330.3346564.7047714.700.053169.0969.2231.8754.1557.348704.400.00832.295.350.3346572.3047722.300.053269.2269.3531.8754.1557.388680.350.00832.095.370.3346592.8047742.800.053369.3569.4831.8754.1457.388652.550.00831.935.380.3346589.2047739.200.053469.4869.6331.8654.1257.388624.380.00831.765.400.3346575.4047725.400.053569.6369.8531.8154.0757.268581.940.00831.665.410.3346469.2047619.200.053669.8570.5131.5953.8451.638514.910.00831.865.400.3345958.1047108.100.053770.5172.1230.8553.0254.588331.280.00832.175.310.3344267.6045417.600.053872.1272.2534.9853.0183.728642.760.00803.575.330.3046031.9067274.300.043972.2572.3834.9853.0083.768619.470.00803.395.340.3046052.5067289.900.044072.3872.5234.9852.9983.798591.290.00803.205.360.3046061.6067299.100.044172.5272.7134.9652.9583.768570.000.00803.025.370.3046021.1067263.500.044272.7173.1234.8752.8083.488528.200.00802.835.370.3045782.7067020.100.044373.1274.6534.4652.1381.978415.320.00802.795.300.3044565.2065802.600.044474.6580.7832.7349.2175.848053.280.00803.434.930.3039698.5060931.000.044580.7892.8128.8841.5564.217481.870.00801.734.040.3030244.1051481.600.044692.81102.1425.3933.3351.207337.240.00791.833.170.2723267.3044504.800.0447102.14101.6823.7129.0953.117432.260.00783.932.740.2520398.9041631.400.0448101.68110.9222.8121.8550.837441.670.00781.092.510.2418718.9039951.400.0449110.92120.3521.4523.5141.027381.490.00801.072.150.2415857.3037094.800.0550115.79115.7920.140.00105.810.000.00832.430.000.230.0088080.000.05第PAGE以精餾塔1~50塊水力學(xué)數(shù)據(jù)的物性參數(shù)的平均值進(jìn)行設(shè)計(jì)，基本物性參數(shù)見表6-6。表6-6基本物性參數(shù)塔板數(shù)液相體積流量/(m3/h)氣相體積體量/(m3/h)液相密度/(kg/m3)氣相密度/(kg/m3)液相粘度/cP表面張力mN/m1~5051.9308019.626797.1984.9640.27433.531.3塔徑計(jì)算以AspenPlus模擬數(shù)據(jù)為依據(jù)，選塔板間距=610mm，板上清液=200mm，有：410mm=0.41m。由液氣動(dòng)能參數(shù)可算得：L查simith關(guān)聯(lián)圖可得負(fù)荷系數(shù)C20：其校正公式為：C=最大空塔氣速計(jì)算公式：u其中，C為負(fù)荷系數(shù)（m/s）；umax為極限空塔氣速(m/s);ρL表示為液相密度，kg/m3；ρL表示氣相密度，kg/m3；σL表示為u根據(jù)空塔氣速u的經(jīng)驗(yàn)公式u=（0.6~0.8）umax，在范圍內(nèi)本設(shè)計(jì)取安全系數(shù)為0.6，則u=0.6×u圓整后塔徑取1.1m。塔截面積：A空塔氣速：u=1.4溢流堰計(jì)算板式塔的溢流裝置設(shè)計(jì)包括溢流堰、降液管、受液盤等部分，其結(jié)構(gòu)和尺寸對(duì)板式塔性能有很大的影響。當(dāng)前，工業(yè)上使用的主要降液管是弓形和圓形，弓形通常用于大直徑塔，而圓形通常用于小直徑塔。行業(yè)中常用的降液管包括單溢流U形流和雙溢流裝置。單溢流適用于直徑小于2000mm的塔，雙溢流廣泛用于塔直徑大于2000mm的塔設(shè)備。液體滴盤有兩種形狀：扁平和凹形。凹形液體滴水盤主要用于直徑超過(guò)600毫米的塔中。根據(jù)計(jì)算出的塔直徑D=1.1m，該設(shè)計(jì)使用了弧形下降管，單個(gè)溢流裝置和凹形液體收集盤。溢流堰堰長(zhǎng)lw:取lw=0.8D，則（2）溢流堰高度?W這里選用平直堰，先計(jì)算由液流收縮系數(shù)計(jì)算圖看出[13]，E=1.2，根據(jù)Francis經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得：??（3）弓形降液管寬度Wd和截面積根據(jù)0.8，查化工原理下冊(cè)弓形寬度和面積圖得：AfAAW（4）液體在降液管中停留時(shí)間θ=因此降液管的設(shè)計(jì)是合理的。（5）降液管底隙高度?0?故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。選用凹形受液盤，深度?'1.5塔板布置及浮閥布置1、塔板布置目前，工業(yè)托盤根據(jù)其結(jié)構(gòu)特征可分為兩種：整體式托盤和直徑小于800mm的塔式托盤。直徑超過(guò)1200毫米的大型塔使用分段式塔盤。隔板通常用于促進(jìn)通過(guò)人孔的托盤的安裝和拆卸。對(duì)于800毫米至1200毫米的直徑，您可以根據(jù)自己的特定制造和安裝條件進(jìn)行選擇。項(xiàng)目直徑為1100mm，塔采用塊狀塔板布局。2、浮閥排列方式浮閥在塔盤鼓泡區(qū)的布置可分為等邊三角形和等腰三角形。根據(jù)工業(yè)上閥孔中心與液體流動(dòng)方向之間的關(guān)系，三角形排列可分為線性排列和交叉排列。托盤排列成交錯(cuò)的等腰三角形，閥孔水平放置，間距t為75.0mm。3、浮閥的布置本設(shè)計(jì)采用的浮閥為F1型浮閥（重閥）[13]，研究表明F1型浮閥的能動(dòng)因素為9~12，取F0=12。則閥孔氣速:浮閥數(shù)滿足以下計(jì)算公式：N=式中閥孔直徑d所以N=由此可得，閥孔數(shù)目N=360個(gè)。取邊緣區(qū)寬度Wc=0.06m，破沫區(qū)寬度Ws=0.10。鼓泡區(qū)面積的計(jì)算如下：A式中：R=x=由此：A=2×浮閥按正三角形排列時(shí)，正三角形孔心距：t=開孔率：?=浮閥數(shù)：N1.6流體力學(xué)驗(yàn)證塔板流體力學(xué)的目的是檢查設(shè)計(jì)的塔是否可以正常高效地工作。流體力學(xué)檢查計(jì)算的內(nèi)容包括流過(guò)浮閥塔板的氣體的壓降，液體溢流，霧沫夾帶，漏液線等。1、氣體通過(guò)浮閥塔板壓力降塔板壓降hp包括干板壓降?l和液層壓降?c：

求取液層壓降μ0=4.37求取干板壓降?1本設(shè)備分離環(huán)氧丙烷和甲醇混合液，即液相為碳?xì)浠衔?，可取充氣系?shù)ε0=0.5，依據(jù)公式：?1=單板總壓降：P2、液泛現(xiàn)象板上不設(shè)進(jìn)口堰，浮閥全開，液體經(jīng)過(guò)降液管的壓降有：?降液管清液層高度：H由于：H因此降液管不會(huì)發(fā)生液泛。3、霧沫夾帶校核根據(jù)公式：泛點(diǎn)率=vsρvρL?ρvs+1.36環(huán)氧丙烷和甲醇屬于正常系統(tǒng)?？砂椿ぴ险n本P171頁(yè)取得物性系數(shù)K=1，又由P172查得泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)CF=0.14，泛點(diǎn)率=vsρvρL?ρv0.78KC故本設(shè)計(jì)中液沫夾帶量在合理范圍內(nèi)。4、塔板性能圖（1）漏液線上式已求得，u0則由公式：V（2）液相負(fù)荷上限線液相在管中停留時(shí)間θ=5.9s，則由公式：L（3）液泛線對(duì)于一般物系，時(shí)出現(xiàn)液泛。取液泛極限值0.379m，根據(jù)降液管與堰高、堰上清液層高度、單板壓降和液體液體流過(guò)降液管的阻力關(guān)系有：Hhhh將hw=0.148m，lw=0.88m，ρL0.0031（4）氣相負(fù)荷上限泛點(diǎn)率=式中：K—物性系數(shù)，CFAb—Z這里K取1，CF取0.14，A按照泛點(diǎn)率為80%計(jì)算：V整理后得：V（5）液相負(fù)荷下限線對(duì)于平直堰，取堰上液層高度?ow2.84取E=1,LSmin由以上五個(gè)方程作出浮閥塔板負(fù)荷性能圖如圖6-1所示。圖