2019年第十三届全国大学生化工设计竞赛合肥工业大学（宣城校区）作品年产10万吨醋酸乙烯项目3-典型设备选型设计.docx

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1、2019年“东华科技恒逸石化杯”第十三届全国大学生化工设计竞赛人齐发车团队舲:“勾，“次时八4簷皖维高新材料股份有限公司年产10万吨醋酸乙烯项目典型设备设计说明书团队成员:戚良元 孙大雨 杜芮羽 曹操 马旭指导老师:姚运金徐超 杨则恒 姚鑫 胡桂菊设备选型目录第一章塔设备设计51.1 设计概述51.2 设计依据51.3 塔设备选择6131塔设备选择要求61.3.2 塔设备分类61.3.3 塔型选择一般原贝71.3.4 塔型确定91.3.5 板式塔塔板选择101.4 流股介质组成与选材（以醋酸乙烯精制塔T-304为例）151.5 设计压与设计温度161.6 醋酸乙烯精储塔实际塔板数和进料板161

2、.7 设计条件汇总171.8 塔设备基础数据171.8.2 塔内件初步设计181.8.3 塔体结构校核191.9 醋酸乙烯精储塔塔结构设计211.9.2 塔直径的确定211.9.3 塔顶空间设计221.9.4 塔板|司距221.9.5 人孑数及尺寸221.9.6 裙座咼度221.9.7 开人孔的高度231.9.8 上封头高度231.9.9 塔筒体及总高度确定231.10 接管的设计231.10.1 接管选型231.10.2 接管的计算231.1.3 3接管设计结果251.1.4 4设备筒体壁厚计算251.1.5 5封头设计261.11 裙座设计261.11.1 裙座选材261.11.2 裙座与

3、筒体的连接261.11.3 排一I管271.11.4 弓|出管通道271.11.5 A?L27设备选型1.11.6 地脚螺栓271.12 醋酸乙烯精制塔T-304装配图预览291.13 基本风压和雪压确定301.14 塔设备抗震能力确定311.15 塔设备机械校核321.15.1 塔设备基本校核情况321.15.3 组合应校核381.15.4 裙座设计参数计算结果391.15.5 封头仅T亥411.15.7 开孔补强计算44第二章换热器选型设计512.1 换热器选型设计概述512.1.2 换热器类型512.1.3 换热器的选型软件532.2 换热器选型示例:E-104542.2.2 换热器选型

4、结构设计572.2.4 换言器E-104晶备条件图632.2.5 换热器E-104设备装配图632.2.6 换热器强度校核64第三章反应器设计说明883.1 设计概述883.2 设计依据883.3 设计基础893.4 醋酸乙烯合成反应器设计893.4.1 反应器分夫893.4.2 催化剂的选择913.4.3 反应器速率模型923.5 醋酸乙烯合成反应器的选型933.5.1 反应条件选择933.6.2 反应器选型933.6.3 反应物流参数993.6.5 换热任务核算1053.6.6 反应器构件计算1073.6.7 反应玉降111设备选型3.6.8 R-201艺条件图1123.6.9 反应器sw

5、6 校核112第四章气液分离器设计1204.1 设计依据1204.2 设计目标1204.3 气液分离器的分类1204.3.1 立式和卧式重力分离器1204.3.2 立式和卧式丝网分离器1204.4 气液分离器的设计（V-102以为例）1214.4.1 气液分离器艺参数1214.4.2 类型选择1214.5 气液分离器设计览表130第五章泵的选型1315.1 概述1315.2 泵类型和特点1315.3 泵选型原则1325.4 具体泵的选型1355.4.1 选型方法135j扌jLi_LI ,. 15.5 P0306 选型1375.5.1 1居g1375.5.2 泵的工作曲线1395.5.3 泵的尺

6、寸图1395.5.4 泵的安装信息1405.6 泵选型汇总141第六章储罐、回流罐、缓冲罐的选型16.1 选型依据16.2 储罐简述16.3 储罐系列26.4 选型原则36.5 储罐46.5.1 醋酸46.5.2 乙醛46.5.3 醋酸乙烯56.5.4 乙快66.5.5 选纟n果76.6 回流罐选型7设备选型6.6.1 T-302 回流罐86.6.4 T-402 回流罐8第七章压缩机的选型107.1 设计概述107.2 选型依据107.3 选型原则117.4 压缩机选型览表12设备选型第一章塔设备设计1.1 设计概述塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之。它可使气(或 汽)液或液液

7、两相进行紧密接触,达到相际传质及传热的目的。可在塔设备中完 成的常见操作有:精億、吸收、解吸和萃取等。此外,业气体的冷却与回收、 气体的湿法静制和干燥,以及兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等。在化工厂中塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗 定额，以及三废处理和环境保护等各个方面都有重大的影响。据有关资料报道， 塔设备的投资费用占整个艺设备投资费用的较大比例,它所耗用的钢材重量在 各类艺设备中也属较多。因此塔设备的设计和研究受到化工、炼油等行业的极 大重视。本章将对醋酸乙烯精制段中的醋酸乙烯精储塔T-304进行设计。1.2 设计依据化工设备设计全书塔设备(2003-5)压容

8、器(GB 150-2011)塔式容器(NB/T 47041-2014)压容器封头GB/T25198-2010)化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系列(HG/T20553-2011)钢制管法兰、垫片和紧固件(HG/T2059220635-2009)补强圈(JB/T 4736-2002)设备选型1.3 塔设备选择1.3.1 塔设备选择要求(1)生产能力大。在较大的气液流速下,仍不致发生大量的雾沫夹带、拦 液或液泛等破坏正常操作的现象;(2)操作稳定、弹性大。当塔设备的气液负荷量有较大的波动时,仍能在 较高的传质效率下进行稳定的操作。并且塔设备应能保证长期连续操作;(3)流体流动的阻小,即流体通过塔设

9、备的压力降小。这将大大节省生 产中的动消耗,以降低经常操作费用。对于减压蒸億操作，较大的压降还将 使系统无法维持必要的真空度;(4)结构简单、材料消耗小、制造安装容易。可以减少基建过程中的投资 费用;(5)耐腐蚀和不易堵塞,方便操作、调节和检修。1.3.2 塔设备分类工业上通常选用的塔型主要为填料塔和板式塔两种。它们都可以用作蒸僧和 吸收等气液传质过程，但两者各有优缺点，要根据具体情况选择。(1)填料塔;塔内装有一定高度的填料，是气液接触和传质的基本构件； 属微分接触型气液传质设备；液体在填料表面呈膜状自上而下流动;气体呈连续 相自下而上与液体作逆流流动，并进行气液两相的传质和传热；两相的组分

10、浓度 或温度沿塔高连续变化。(2)板式塔:塔内装有一定数量的塔盘，是气液接触和传质的基本构件； 属逐级(板)接触的气液传质设备；气体自塔底向上以鼓泡或喷射的形式穿过塔 板上的液层，使气液相密切接触而进行传质与传热;两相的组分浓度呈阶梯式变 化。两种塔型的比较见下表;表1-1填料塔与板式塔的比较塔型项目填料塔板式塔!压降国小，较遒用要求压降小的场合1我大1设备选型空塔气速 （生产能力）稍小，但新型填料也可比板式塔高些较大塔效率中1500mm以下效率高，塔径增加, 效率常会下降效率较稳定，大塔板 比小塔板效率高液气比对液体喷淋量有一定要求。适用范围较大持液量较小较大材质可用非金属耐腐蚀材料一般用金

11、属材料制作安装检修较困难较容易造价中800mm以下较便宜,直径增大,造 价显著增加大直径时造价较低质量较大较小1.3.3 塔型选择一般原则选择时应考虑的因素有:物料性质、操作条件、塔设备性能及塔的制造、安 装、运转、维修等。（一）下列情况优先选用填料塔:（1）在分离程度要求高的情况下,因某些新型填料具有很高的传质效率, 故可采用新型填料以降低塔的高度;（2）对于热敏性物料的蒸储分离,因新型填料的持液量较小,压降小,故可优先选择真空操作下的填料塔;（3）具有腐蚀性的物料，可选用填料塔。因为填料塔可采用非金属材料, 如陶瓷、塑料等；（4）容易发泡的物料,宜选用填料塔。（二）下列情况优先选用板式塔:

12、（1）塔内液体滞液量较大,操作负荷变化范围较宽，对进料浓度变化要求 不敏感，操作易于稳定;（2）液相负荷较小；（3）含固体颗粒，容易结垢，有结晶的物料，因为板式塔可选用液流通道 较大的塔板，堵塞的危险较小；4）在操作过程中伴随有放热或需要加热的物料,需要在塔内设置内部换 热组件，如加热盘管，需要多个进料口或多个侧线出料口。这是因为一方面板式 塔的结构上容易实现，此外,塔板上有较多的滞液以便与加热或冷却管进行有效 地传热;设备选型（5）在较高压下操作的蒸億塔仍多采用板式塔。其他因素对塔设备选择的影响（6）对于多数情况,塔径小于800mm时,不宜采用板式塔,宜用填料塔。 对于大塔径,对加压或常压操

13、作过程，应优先选用板式塔;对减压操作过程，宜 采用新型填料。（7） 一般填料塔比板式塔重。（8）大塔以板式塔造价较廉。因填料价格约与塔体的容积成正比，板式塔 按单位面积计算的价格，随塔径增大而减小。表1-2塔设备选型原则考虑因素选择顺序塔径800mm以下，填料塔大塔径,板式塔具有腐蚀性的物料填料塔穿流式塔筛板塔喷射型塔污浊液体大孔径筛板塔穿流式塔喷射型塔浮阀塔泡罩塔操作弹性浮阀塔泡罩塔筛板塔真空操作填料塔导向筛板网孔塔板筛板浮阀塔板大液气比多降液管筛板塔填料塔喷射型塔浮阀塔筛板塔存在两液相的场合穿流式塔设备选型填料塔1.3.4 塔型确定通过分析可知本项目具有大的液气比,所以选择板式塔。板式塔主

14、要有筛板塔、浮阀塔和泡罩塔。板式塔的设计主要是选择塔型、选 择流体流动形式、操作状态鼓泡或喷射态等。板式塔一般认为用于大型塔是经济合理的,比一般填料塔具有效率高和能力大的优点。工业上需分离的物料及其操作条件多种多样,为了适应各种不同的操作要求，迄今已开发和使用的塔板类型繁多。这些塔板各有各的特点和使用体系，现将几种主要塔板的性能比较。表1-3几种塔板性能比较表塔盘类型优点缺点适用场合泡單板成熟,操作稳定结构复杂，造价 高,塔板阻大特别易堵塞的物 系浮阀板效率高，范围广浮阀易脱落分离要求高、负 荷变化大筛板结构简单,造价 低易堵塞，操作弹 性小分离要求高、塔 板数较多舌型板结构简单,阻 小操作弹

15、性底，效 率低分离要求低的闪 蒸塔塔型的结构与选择。筛板塔和其他几类塔板相比,具有结构简单、造价低,生产能力大，操作弹 性大,塔板效率较高的优点。但是，筛板塔缺点是易堵塞,操作弹性小。导向筛板塔是20世纪60年代开发应用的种新型塔器，自问世以来,在石 化、化工、化纤、香料、酒精、原子能等业中得到了广泛地应用。这种塔型主 要是在普通筛板的基础上进行了两项改进:（1）塔板上除了筛孔外，还开有一定数量的导向孔,从导向孔水平喷出的 气体，对板1上液体有推进作用,这样有效地减少或消除了液面梯度和液相返 混。（2）在液体进区设置了鼓泡促进器，使液体进入塔板即被鼓泡活化, 增大了有效传质面积。与传统塔型相比

16、,导向筛板塔的生产能力大、压降低、传质效率高。并且 结构简单,造价低廉，维修方便。综上所述,我们选用导向筛板作为塔板。除了塔板结构之外，塔的其他附件也十分重要，塔设备的总体结构均包括: ab合肥工业大学（宣城校区）人齐发车团队设备选型 塔体、内件、支座及附件。塔体是典型的高大直立容器,多由筒节、封头组成。 当塔体直径大于800mm时,各塔节焊接成一个整体;直径小的塔多分段制造, 然后再用法兰连接起来。内件是物料进行艺过程的地方,由塔盘或填料支承等 件组成。支座常用裙式支座。附件包括人、手孔,各种接管、平台、扶梯、吊柱 等。1.3.5 板式塔塔板选择本项目采用的高效导向筛板，由北京化工大学的李群

17、生设计。(1) 一种导向筛板塔，包括塔体(6)、塔板(4)、受液盘(1)、降液管(2)、溢流 堰,在开有筛孔的塔板上设有导向孔,其特征在于:每个导向孔为侧面开缝并 与塔板相连的凸起，且开缝的水平中心线与塔板水平方向平行,使导向孔喷出的 气体完全沿水平方向推动液体前进;在塔板的不同区域,导向孔呈非均匀分布， 且每个导向孔对称中心线与塔板的溢流堰中心线方向有转角，导向孔的分布及转 角以:从导向孔喷出的气体推动液体前进,传递给液体的动量与液体克服前进阻 所需要的动量相等的原则布置,在塔板上设有凸起的斜台状鼓泡促进器,鼓泡 促进器上亦有筛孔及导向孔。(2)根据叔利要求1所述的筛板塔,其特征在于，塔板上

18、导向孔分布及装 角布置按照以下的塔板上液体不同区域的流速分布公式确定:讐+爭=0ox oy鬻=瓦+ 式翳+ )一;+ T- Wx)肝=募+氏顎+診紅y + T-y-)公式中:P流动微元体所受的压;p液体密度;等,嚓一速度U对t的随体导数;内湍流粘性系数;Uy,ux液体的速度向量;h液层高度TSX, TSy单位面积板面对微元流动体的曳;TVX,TVy气体穿过液层时单位面积板面每秒带走的动量;设备选型TVX, TVy导向孔气体每秒带入液层中的动量。（3）根据权利要求1所述的筛板塔,其特征在于,塔板导向孔对称中心线 与塔板的溢流堰中心线方向的转角在塔板中心区域呈0-30。范围变化，在两侧弓 形区域呈

19、0-90。范围变化。（4）根据权利要求1所述的筛板塔，其特征在于，导向孔与塔板相连的凸 起呈圆弧状过渡，使开缝水平中心线与塔板水平方向平行。（5）根据权利要求1所述的筛板塔,其特征在于,鼓泡促进器背流面与塔 板的水平方向呈1-30。倾角。（6）根据权利要求1所述的筛板塔，其特征在于,塔板上设有诱导液体向 两侧弓形区域流动的导流板。（7）根据权利要求1所述的筛板塔，其特征在于，溢流堰上开有缺口。当板式塔用于传质过程时,由于物料在塔板上需要从上游向下游流动,这样 就有一个液位落差,而且如果物料粘度越大,液流路线越长,液位落差就越大。 液位落差的存在,致使上游物料液层厚实而下游物料液层较薄,这样在上

20、游上升 气体难以穿过塔板引起塔板上液体鼓泡，在下游气速过大会将过薄的液层吹开, 气液在塔板上不能均匀流动，降低了塔板效率和生产能力。所以如何使气液在各 塔板上均匀流动是板式塔设计的关键。中国专利912070846公开了 一种低温精馆 塔导向筛板,该专利在塔板上除均匀分布有筛孔外,还均匀分布有导向孔,且该 导向孔的对称中心线与筛板平面的垂直线构成锐角，这样使通过该孔的气流向上 方倾斜喷出,利用气体斜喷时在水平方向的分量推动液体沿塔板流动，使筛板上 的整个液层的厚度差减小,达到改善气液分布均匀的作用。但是该专利采用同向、 均匀分布的导向孔，不能完全满足塔板液流均匀、稳定分布的需要,因为通常在 圆形

21、塔板中间液体流动较快，而两侧液体流动较慢，尤其在塔板两侧的弓形区域 内液流不均匀,甚至会使两侧出现液相返混,降低塔板效率。另外,从导向孔斜 向上方喷出的气流容易带着雾滴进入上层塔板,造成雾沫夹带现象。除此之外, 该设计的气流容易带着雾滴进入上层塔板，造成雾沫夹带现象。除此之外，该专 利没有克服目前常用的塔板存在的“非活化区问题，即:在液流的上游区域，由于 液体在从降液管流下的过程中，释放了所含的气体,因此刚进入上游区域的液体 是实在的液体,难以被上升的气体穿过而形起鼓泡（气液是在鼓泡表面进行传质设备选型 的）,这样在塔板上形成“非活化区一般达30%左右,极大的影响塔板效率和生 产能力。当液面梯

22、度较大，大到降液管内液体达到上层塔板.上溢流堰时,就会出 现液泛,此时上层塔板的液体流不下来,整个塔上每层塔板的液体都流不下来， 塔的操作陷入瘫痪状态,需要停车处理。本发明针对现有技术的不足,解决塔板不同区域气液稳定、均匀分布及减少 塔板“非活化区等影响塔板效率的技术问题，设计出种高效导向筛板,从而大幅 度提高导向筛板塔的分离效率和生产能力,同时可以防止堵塔和液泛发生，尤其 适合高粘度物料的精億。本发明采取的主要技术方案:包括塔板、塔体、塔板上有受液盘、降液管、溢 流堰，在开有筛孔的塔板上设有导向孔,每个导向孔为侧面开缝并与塔板相连的 凸起，且开缝的水平中心线与塔板水平方向平行,使导向孔喷出的

23、气体完全沿水 平方向推动液体前进。在塔板的不同区域,导向孔呈非均匀分布,且其对称中心 线与塔板的溢流堰中心线方向有0-90转角,促使塔板上不同区域液流分布均 匀、稳定。从塔板不同区域的气液动量衡算出发,导向孔的分布及转角按照从导 向孔喷出的气体推动液体前进，传递给液体的动量与液体克服前进阻所需要的 动量相等的原则布置。此外,为了有效的减少“非活化区”，本发明在塔板上设有 凸起的斜台状鼓泡促进器，将上游区域的液层厚度降低，同时使液流的迹径发生 变化,诱导和促进液体发生鼓泡。该促进器背流面与塔板的水平方向呈1-30倾 角。除此之外,本发明在塔板上设有诱导液体向两侧弓形区域流动的导流板。使 塔板流动

24、均匀。溢流堰上开有缺口，控制液流路径,起到均布的作用。上述的导向孔分布及转角布置按照以下塔板上液体不同区域的流速分布公 式确定:dux duy .公+ - = 0（1）dx dyDuxDtdP d2Ux d2Ux,菽+”,（前守）%）DuydP.d2up =1- H 7Dtdy dy282Uy 1,上述塔板导向孔对称中心线与塔板的溢流堰中心线方向的转角在塔板中心设备选型区域呈0-30。范围变化,在两侧弓形区域呈0-90范围变化。上述凸起的斜台状鼓泡促进器是截面为三角形凸起斜台。上述导向孔与塔板相连的凸起呈圆弧过渡,至使开缝水平中心线与塔板水平 方向平行。本发明的效果（1）本发明根据塔板不同区域

25、液流稳定、均匀流动的需要合理设置和分布 导向孔，且导向孔的开缝方向与水平方向平行,使从其中喷出的气体,水平推动 塔板上液体均匀前进，使其流动接近于“活塞流,提高;了塔板的传质效率。同时, 强化物料在塔板上的流动，避免了粘性物料、大直径塔等的液面落差大、易堵塔、 液泛、雾沫夹带、液相返混等问题。（2）设在液流上游的鼓泡促进器诱导液体鼓泡,基本消灭了塔板上的“非活 化区”（可由30%降至5%左右）。增大了塔板上气泡数量和气液接触面积，大幅度 地提高了板效率。同时增大了气液通道和塔的生产能力。本发明使塔板效率提高2050%,生产能力提高3080%以上,提高了产品 质量，降低了生产消耗，节能达50%（

26、与鼓泡塔相比）,可扩产100%。且重量轻、 成本低，其造价相当于泡罩塔板的4050%,浮阀塔板的6070%,降低了一次 性投资。具体实施方式:图1是本发明导向筛板塔局部结构原理图。图2是图1的俯视图。图3是鼓泡促进器的结构。图4是导向孔结构图。以下结合附图,对本发明进一步详细说明。如图1、图2、图3所示本导向筛板塔由塔体6、塔板4、受液盘1、降液管 2、导向孔3、鼓泡促进器5、溢流堰内14、溢流外堰13、导流板12组成。在 开有筛孔11的塔板上，设有导向孔3,每个导向孔为与塔板相连圆弧过渡的凸起, 侧面开缝，且开缝的水平中心线与塔板水平方向平行,使导向孔喷出的气体完全 沿水平方向推动液体前进。

27、导向孔呈非均匀分布,在塔板中心区域的导向孔开缝 方向与塔板溢流堰中心线方向转角呈。左右，两侧弓形区域的导向孔开缝方向设备选型与塔板溢流堰中心线方向转角呈1-30不等,塔板各区域的导向孔分布密度及 转角布置根据不同区域的流速进行动量衡算,即:以从导向孔喷出的气体推动液 体前进，传递给液体的动量与液体克服前进阻所需要的动量相等。不同区域的 流速分布公式:运+弧=0dx dy此外,为了有效的减少“非活化区,本发明在塔板上游区域设有凸起的斜台 状鼓泡促进器5,将上游区域的液层厚度降低，同时使液流的迹径发生变化,诱 导和促进液体发生鼓泡。该促进器背流面与塔板的水平方向呈1-30。倾角。本发明导向筛板塔的

28、工作过程如下:自上层塔板降液管2流下的液体，经过 塔板4上游鼓泡促进器5时厚度被减薄,同时被诱导出现气泡，沿塔板向下游流 动。气体从塔板4下方以一定的气速通过塔板上的导向孔3和筛孔11,通过筛孔 的气体继续上升至上层塔板。通过导向孔的气体水平前进,将动能传递给液体, 从而推动液体沿水平方向均匀稳定流动至更下层塔板，气体则上升至上层塔 板,完成一个塔板的传质过程。理论上已证明，当液体沿塔板均匀流动接近于“活 塞流时,塔板的分离效率最高;本发明中合理设置和分布导向孔,使从其中喷出 的气体,水平推动塔板上液体均匀前进，使其流动接近于“活塞流”，提高了塔板 的传质效率。同时，本发明强化物料在塔板上的流

29、动，避免了粘性物料、大直径 塔等的液面落差大、易堵塔、液泛等问题。设在液流上游的鼓泡促进器诱导液流 鼓泡,基本消灭了塔板上的“非活化区，增大了塔板上气泡数量和气液接触面积, 大幅度地提高了塔板效率。根据实验本塔板传质效率是7595%,阻降约为 1040mm水柱/板。同时增大了气液通道和塔的生产能力。本发明可根据实际 艺要求设计塔体直径和安装塔板层数。设备选型1.4 流股介质组成与选材（以醋酸乙烯精制塔T-304为例）设备内流股介质名称、组成（质量分数）和质量流量:表1-4设备内介质名称、组成和质量流量介质名称质量分数质量流量kg/hC2H200CH3C00H0.01364312197. 020

30、9392CH3CH01. 31E-121.89E-08WATER4. 85E-157.01E-11DXC0.0002220483. 206598949VAC0.98612975914240. 74609CH3CH05.07E-060.07326295C0200可见,醋酸乙烯精制塔内内部介质主要为醋酸乙烯和醋酸,其余物质含量过 低,可忽略不计。查腐蚀数据手册可得,以上四种介质对碳钢耐腐蚀性能优设备选型良,考虑到综合强度及经济性,决定塔体、封头和塔内件均选用S31608。1.5 设计压与设计温度该T-304醋酸乙烯精储塔的操作压为!baro根据GB150-2011,设计压为 设计温度下的最大工作压

31、，一般为正常工作压力的1.051.1倍。这里取塔设 计压为1,1 bar全塔温度为72.3116.3,设计温度需要比操作温度高1530,因此 取设计温度为135。1.6 醋酸乙烯精僧塔实际塔板数和进料板Aspen给出的设备塔板数及进料板位置:表1-5塔板数及进料名称塔板数加料板位置醋酸乙烯精備塔2215Aspen模拟得出的塔板数为理论板数，塔顶采用全凝器，故所有的板均为理 论板。当塔板设计合理且操作条件在正常范围内时,则板效率比较固定,不易受设 计条件或操作条件的变化而变化。因此,物料性质是影响塔板效率的最重要的因 素，取 CTconnell 法计算塔效率:ET = 0.49 x (a x/z

32、)-0-245.其中a:两组的相对挥发度。经A叩en模拟得醋酸和醋酸乙烯的相对挥发度为 4.7 ：以加料摩尔组成为准的液体平均摩尔黏度。进料平均摩尔黏度为0.2702cPo经计算得 = 0.49 x (4.7 x 0.2702)= 0.462所以实际塔板数为Nt=S = JW = 47.8 ,向上圆整为48块。实际进料塔板为N1 =察=息=32.6,向上圆整为33块。设备选型1.7 设计条件汇总表1-6设计条件汇总表设计条件参数设计压/MPal.lbar设计温度/七135实际塔板数48加料位置33塔体材料S316081.8 塔设备基础数据1.9 .!塔径的初步设计塔径的确定应当根据液气处理量,

33、保证塔的操作条件既不会达到液泛,也有 较好的传质性能。传统的计算塔径的方法，是根据液泛气速的经验关联式，算出 泛点气速,再取一定的系数得出操作气速，从而算出塔径。为提高设计效率和准确性，我们采用的是Aspen Radfrac模块中的塔内件功 能,进行初步设计。输入起始塔段为2,结束塔段为21,塔板类型选用筛板（sieve）, 初步设定塔板流型为单溢流型。Aspen对塔的内径进行自动设计,得到结果如下:题:1X 导入侵 导工模灰 査谷等仁会発名啓 依妁塔通東珞 0式內部其塔重/填料興坏毒掲信里填气耳JE里塔区生肖/塔段4高83洋編情况 CS-12 21 交互S计计重 塔建 SIEVE1a6096

34、 meter 125466 meter 風 X图11 Aspen计算图得到塔径为1.25466in,常用标准塔径如下:表1-7常用标准塔径（mm）400500600700800100012001400160020002200故将塔径向上圆整为1400mm 设备选型1.1.2 塔内件初步设计(1)板上流液形式T-304塔径为1400mm,塔内最大液相流量为22m3/ho根据表1-8的塔板流型表,可确定选择塔板流型为单溢流型,证明前述初步设置的单溢流型较为合理。表1-8塔板流型表塔径 (mm)液体流量(m3/h)U形流单流型双流型阶梯流型10007以下45以下14009以下70以下20001I以下

35、90以下90-160300011以下110以下110-200200-300400011以下110以下110-230230-350500011以下110以下110-250250-400600011以下110以下110-250250-450(2)溢流堰主要尺寸溢流堰主要作用是维持塔板上有一定的液层厚度，并使液体能较均匀地横过 塔板流动,其主要尺寸是堰高和堰长。根据经验数据,单流式塔板的堰长一般为 塔径的6%80%,此处取为72.6%,可得堰长lw = 1400 x 0.766=1072mm根据经验和相关文献,选取溢流堰高度为65mm。当堰长为1072mm时,降 液管宽度为250mm(3)筛板初步设

36、计醋酸乙烯精億塔选用北京化工大学的李群生设计的高效导向筛板,高效导向 筛板的各项性能指标均优于或和常规筛板相似,故在Aspen中选用筛板(sieve)。 筛孔直径选为12.7mm,开孔面积/有效面积为0.1,孔数为921个,塔盘厚度10GUAGEo(4)塔板间距塔板间距是两块塔板之间的距离。塔板间距的选定是塔设计中的重要一 步,塔板间距选得过小,雾沫夹带严重;若选得过大,则增加了塔的高度。因 而需要通过优化设计的方法准确得出适应当前生产条件的塔板间距。通常情况 q占合肥工业大学(宣城校区)人齐发车团队设备选型 下,为了保证精储况的正常进行,保证无雾沫夹带的最小塔板间距,应该是 塔板泡沫层高度再

37、加上气液分离空间。在1.8.1塔径的初步设计”中,aspen给出了塔板间距的估算值,为 0.6096m,初步设计时,规定塔板间距为0.6m。1.1.3 塔体结构校核将初步设计的数据代入Aspen中进行校核:1SB IMWnINI 1VIK皿”内BNEXHMOILEK皿， 内 INI “ 1示力手門&H取0DWMCi-1 - 图1-2 Aspen校核计算图图1-3 Aspen校核计算图得到结果如下:设备选型B2W1VINT 1 - SUB 82 INT-1 CS-! 王工82 (RadFrac分布 B2 (RadFrac)范!18累82 哥内事 INT-1 攻3d券B2(RadFr*c) - B

38、 +图1-4 Aspen校核结果无塔板存在警告或错误:B2 内WF1一充皿82 塔内 |SINT-1E-.-丰 82 (RadFrx?!殷培昊82 塔内部 IMM 珏 15 cs-尺何尺寸 82 (RadFrx) -18 1+塔板视图用收汽格放招图15 Aspen警告面板图水力学性能剖面表如下:表19水力学性能剖面表塔板%液泛 率%降液管持液量（充 气）堰上高度（充 气）侧壁降液管停留时 间mmsec264.921728.854226.128414.9184364.919828.853326.124814.9209464.917528.852226.120514.9240564.914828.

39、850926.115314.9276664.911628.849326.109114.9319764.907828.847426.101714.9371864.903228.845226.093014.9432964.897928.842726.082814.95041064.891528.839626.070714.95891164.884128.836026.056514.96891264.875528.831926.039914.9806设备选型1364.865428.827026.020714.99411464.853828.821425.998515.00991568.365632.

40、665972.65004.04641668.323332.639372.44724.05831768.210532.553871.65794.10981868.516232.557769.88214.28121971.063633.451368.66534.61832074.903735.096369.00604.94152176.985236.077569.38275.1001由水力学数据可以看出,每块塔板的液泛因子均介于0.60.85之间,降液管 液位高度/板间距的比值（即降液管持液量（充气）均介于0.20.5之间,且侧壁降液管停留时间大于4s,说明每块塔板均符合载荷条件,设计合理。1.1

41、.4 塔结构参数汇总表1-10塔结构参数汇总表塔参数汇总1塔径mm14002溢流数13板间距mm6004塔板厚度GUAGE105溢流堰堰长mm10726降液管宽 度mm2507堰高mm508降液管底隙mm409塔板形式导向筛板10筛孔数量92111全塔开孔率%1012降液管停留时间s41.9 醋酸乙烯精僧塔塔结构设计1.9.1 塔直径的确定根据水力学校验以及圆整的结果，可以得到塔的直径确定为1.4m。设备选型1.9.2 塔顶空间设计塔顶空间高HD:塔顶空间高度的作用是安装液体分布器和开人孔的需要, 也使气体中的液体自由沉降,减少塔顶出口气中的液滴夹带,空间高度一般取 1.1.5m,本设计中取H

42、D为1.0m。1.9.3 塔底空间设计塔底空间具有储存槽以及开设人孔的作用,塔底富液最好能在塔底有10- 15min的储量，以保证塔底料液不至排完。根据Aspen的模拟结果，塔底出料为 0.0045m3/min,塔径为1.4m,因此计算在塔底空间放置液体收集装置较低矮（V 0.1m）,综合塔底出料管以及其他机械装置空间，塔底空间高度HQ取0.5m。1.9.4 塔板间距由上面计算可知板间距HT为0.6m。开设人孔的板间距HT:设有人孔的上下两塔板间距应大于等于600mm, 这里取 HT =800mm。1.9.5 人孔数及尺寸为了便于安装、检修或清洗设备内部的装置,需要在设备上开设人孔或手孔。根据

43、标准SH3098-2011石油化工塔器设计规范，相邻人孔间的距离宜为 5m左右，即取10块塔板设置个人孔。本塔的实际塔板为48块，所以总开设 7个人孔（包括塔顶、塔底、进料口人孔数）。由于该塔DNlm,故选择500mm 的人孔,并且布置在操作区,于垂直侧统一布置。1.9.6 裙座高度裙座高度Hs:裙座的型式分为圆柱形和圆锥形两种。裙座高度是指从塔底 封头切线到基础环之间的高度。本塔的DNlm,为了提高设备的稳定性及降低 地脚螺栓与基础环支承面上的应,采用圆锥形裙座，结合工艺条件,裙座高度 定为3m,地脚螺栓直径取M30。设备选型1.9.7 开人孔的高度每隔56m开设个人孔,共需5个人孔。开孔处塔板间距为0.8m。故高度 HR=5X0.8=4m1.9.8 上封头高度封头选取标准椭圆形封头,根据GB“ 25198-2010压容器封头可得, D=1.4m时,上封头直边段h=25mm,曲面高度为350mm,总高度为HF=37