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《甲醇回收塔結(jié)構(gòu)設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、甲醇回收塔結(jié)構(gòu)設(shè)計第一章概述1.1前言在化工、煉油、醫(yī)藥、食品及環(huán)境保護等工業(yè)部門，塔設(shè)備是一種重要的單元操作設(shè)備。它的應(yīng)用面廣、量大。塔設(shè)備廣泛用于蒸餾、吸收（氣提）、萃取、氣體的洗滌、增濕及冷卻等單元操作中，它的操作性能好壞，對整個裝置生產(chǎn)，產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、成本以及環(huán)境保護、“三廢”處理等都有較大的影響。因此對塔設(shè)備的研究一直是工程界所關(guān)注的熱點。塔器按其結(jié)構(gòu)可分為兩大類：板式塔和填料塔。板式塔的研究起步較早，其流體力學和傳質(zhì)模型比較成熟，數(shù)據(jù)可靠，因而70年代以前的很長一段時間里，板式塔的
2、研究處于領(lǐng)先地位。70年代，由于性能優(yōu)良的新型填料相繼問世，特別是規(guī)整填料及新型塔內(nèi)件的不斷開發(fā)應(yīng)用和基礎(chǔ)理論研究的不斷深入，使填料塔的放大技術(shù)有了新的突破，改變了以板式塔為主的局面，填料塔也進入了一個嶄新的時期。本次設(shè)計任務(wù)是分離甲醇水的混合液，以回收甲醇，塔徑DN400已定，且處理量不算很大，故采用填料塔。1.2甲醇回收塔的設(shè)計背景本次任務(wù)設(shè)計的甲醇回收塔是針對工廠廢液等的進行甲醇提純回收，不僅能有效的保護環(huán)境，還能回收有用產(chǎn)品，節(jié)約能源，是一件大有裨益的事。二十多年來，填料塔以其優(yōu)良的綜合
3、性能不斷推廣應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，改變了板式塔長期占據(jù)統(tǒng)治地位的局面。與板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特點：（1）生產(chǎn)能力大板式塔與填料塔的流體流動和傳質(zhì)機理不同。板式塔的傳質(zhì)通過上升的蒸汽穿過板上的液池來實現(xiàn)。塔板的開孔率一般占塔板截面積的8~15%，其優(yōu)化設(shè)計要考慮塔板面積與降液管面積的平衡，否則即使開孔率大也不會使生產(chǎn)能力提高。填料塔的傳質(zhì)是通過上升蒸汽的與靠重力沿填料表面下降的液體逆流接觸實現(xiàn)。填料塔的開孔率通常在50%以上，其空隙率則超過90%，一般液泛點都較高，其優(yōu)化設(shè)計主要考慮與
4、塔內(nèi)件的匹配，若塔設(shè)計合理，填料塔的生產(chǎn)能力一般均高于板式塔。（2）分離效率高61塔的分離效率決定于分離物系的性質(zhì)、操作狀態(tài)（壓力、溫度、流量等）以及塔的類型及性能。一般情況下下，填料塔具有較高的分離效率，但其效率會隨著操作狀態(tài)的變化而變化。（3）壓力降小填料塔由于空隙率較高，故其壓降遠遠小于板式塔。一般情況下，塔的每個理論級的壓降，板式塔為0.4~1.1kPa；散裝填料為0.013~0.27kPa；規(guī)整填料為0.01~1.07kPa。壓降低，對于新塔可以大幅度降低塔高，減小塔徑；對于老他可以減
5、小回流比以求節(jié)能或提高產(chǎn)量與產(chǎn)品質(zhì)量。（4）操作彈性大操作彈性是指塔對符合的適應(yīng)性。塔正常操作負荷的變動范圍越寬，則操作彈性越大。由于填料本身對負荷變化的適應(yīng)性很大，故填料塔的操作彈性決定于塔內(nèi)件的設(shè)計，特別是液體分布器的設(shè)計，因而可以根據(jù)實際需要確定填料塔的操作彈性。而板式塔的操作彈性則受到塔板液泛、霧沫夾帶及降液管能力的限制，一般操作彈性較小。（5）持液量小持液量是指塔在正常操作時填料表面、內(nèi)件或塔板上所持有的液量，它隨操作負荷的變化而有增減。對于填料塔，持液量一般小于6%，而板式塔則高達8
6、%~12%。持液量大，會加長開工時間。填料塔較板式塔優(yōu)點很多，但造價通常高于板式塔。1.3回收塔主要工藝流程（1）進料狀況進料狀況一般有泡點進料、露點進料、氣-液混合物進料、過冷液體進料、過熱蒸汽進料。此次設(shè)計采用泡點進料。采用泡點進料，不僅對穩(wěn)定塔操作較為方便，且不受季節(jié)氣候溫度影響。泡點進料時基于恒摩爾流假定精餾段和提餾段塔徑基本相等，制造上較為方便。（2）塔頂冷凝方式塔頂冷凝采用全凝器，用水冷凝，甲醇和水不反應(yīng)，且容易冷凝，故采用全凝器。塔頂出來的氣體溫度不高，冷凝后回流液和產(chǎn)品溫度不高無
7、需進一步冷卻。此次分離是要得到液體甲醇，故選用全凝器符合要求。（3）回流方式回流方式可分為重力回流和強制回流。對于小型塔，回流冷凝器一般安裝在塔頂。其優(yōu)點是回流冷凝器無需支撐結(jié)構(gòu)，缺點是回流冷凝器回流控制較難。本次任務(wù)是針對小型塔，采用重力回流。（4）加熱方式加熱方式可分為直接蒸汽和間接蒸汽加熱。直接蒸汽加熱是用蒸汽直接由塔底進入塔內(nèi)。由于重組分是水，故省略加熱裝置。間接蒸汽加熱是通過加熱器使釜液部分汽化，上升蒸汽與回流下來的冷液進行傳質(zhì)。本次任務(wù)用間接蒸汽加熱，由于塔徑較小，采用內(nèi)置盤管再沸器
8、，用水蒸氣作加熱介質(zhì)。611.4基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及設(shè)計內(nèi)容（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：進料流量2500kg/h；料液組成含甲醇50%，塔頂組成含甲醇99.5%，殘液含甲醇2%；精餾塔直徑，設(shè)計壓力0.65MPa，設(shè)計溫度105℃；再沸器直徑，管內(nèi)壓力0.6MPa，設(shè)計溫度158℃。（2）設(shè)計方案根據(jù)設(shè)計要求，對精餾裝置的流程、操作條件、主要設(shè)備及其材料的選取等進行敘述。（3）精餾塔工藝計算。物料衡算，能量衡算，理論塔板數(shù)的計算，工藝條件和相關(guān)物性數(shù)據(jù)的查閱及計算（4）塔體的主要工藝尺寸的設(shè)計計算。塔徑的計算，填料層
