乙烯精制塔设计.docx

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除1、塔设备设计1.1、精馏塔类型选择乙烯精制塔因为处理量大、要求。通过对填料塔和板式塔的比较后，初步选择板式塔，进一步其产品规格要求其要有稳定的分离效果，操作弹性要求也较高，通过对比浮阀塔、筛板塔、泡罩塔最终选择浮阀塔，浮阀采用F1重型浮阀。1.2、设计条件从ASPEN中导出气液相分布如表所示：表1 塔内气液相分布塔板编号液相体积流量气相体积流量液相密度气相密度液相粘度气相粘度液体表面张力单位m3/sm3/skg/m3kg/m3N.s/m2N.s/m2N/m10.1836352.154572438.789937.398216.53E-059.36E-060.00762420.1532392.154569438.788637.398076.53E-059.36E-060.00762430.1532382.154565438.787137.397916.53E-059.36E-060.00762440.1532382.154561438.785537.397726.53E-059.36E-060.00762450.1532372.154555438.783637.39756.53E-059.36E-060.00762360.1532362.154549438.781437.397246.53E-059.36E-060.00762370.1532352.154541438.778837.396946.53E-059.36E-060.00762380.1532332.154532438.775937.39666.53E-059.36E-060.00762290.1532312.154522438.772537.39626.53E-059.36E-060.007622100.153232.15451438.768537.395736.53E-059.36E-060.007621110.1532272.154497438.76437.39526.53E-059.36E-060.00762120.1532252.154481438.758637.394576.53E-059.36E-060.00762130.1532222.154462438.752437.393856.53E-059.36E-060.007619140.1532182.154441438.745237.393016.53E-059.36E-060.007617150.1532142.154416438.736837.392046.53E-059.36E-060.007616160.153212.154387438.727137.390926.53E-059.36E-060.007615170.1532052.154354438.715737.389626.53E-059.36E-060.007613180.1531992.154315438.702537.388116.53E-059.36E-060.007611190.1531922.15427438.687237.386376.54E-059.36E-060.007609200.1531832.154218438.669337.384376.54E-059.36E-060.007606210.1531742.154158438.648637.382056.54E-059.36E-060.007603220.1531642.154088438.624437.379386.54E-059.36E-060.007599230.1531512.154008438.596337.37636.54E-059.36E-060.007595240.1531252.154012438.563537.368466.55E-059.37E-060.00759250.185992.154007438.519937.368446.55E-059.37E-060.007584260.185992.154006438.519737.368426.55E-059.37E-060.007699270.185992.154006438.519437.36846.55E-059.37E-060.007699280.185992.154004438.51937.368366.55E-059.37E-060.007699290.1859892.154003438.518637.368326.55E-059.37E-060.007698300.1859892.154438.517937.368266.55E-059.37E-060.007698310.1859892.153997438.517137.368176.55E-059.37E-060.007698320.1859882.153993438.51637.368066.55E-059.37E-060.007698330.1859882.153987438.514437.367926.55E-059.37E-060.007698340.1859872.153979438.512437.367726.55E-059.37E-060.007698350.1859862.153968438.509737.367456.55E-059.37E-060.007697360.1859842.153954438.50637.367086.55E-059.37E-060.007696370.1859822.153934438.50137.366596.55E-059.37E-060.007696380.185982.153907438.494237.365926.55E-059.37E-060.007695390.1859762.153871438.48537.365026.55E-059.37E-060.007693400.1859712.153822438.472637.363816.55E-059.37E-060.007691410.1859652.153756438.455737.362176.55E-059.37E-060.007689420.1859562.153667438.432837.359966.56E-059.37E-060.007685430.1859442.153546438.401637.356986.56E-059.37E-060.00768440.1859292.153383438.359237.352986.56E-059.37E-060.007674450.1859082.153162438.301237.347626.57E-059.37E-060.007665460.1858812.152865438.221837.340456.57E-059.37E-060.007654470.1858472.152464438.112837.330936.58E-059.37E-060.007639480.1858032.151926437.962737.318386.59E-059.37E-060.007618490.1857492.151209437.755537.302026.60E-059.37E-060.007592500.1856872.150263437.469137.281056.61E-059.38E-060.007557510.1856222.149037437.073637.254846.63E-059.38E-060.007481520.1855662.147495436.530237.223266.65E-059.38E-060.007432530.1855952.143567435.793137.187156.67E-059.39E-060.007368540.1857742.141498434.814637.148856.69E-059.39E-060.007359550.1861392.139787433.559237.112266.71E-059.40E-060.007013560.1867272.138832432.022337.082176.72E-059.40E-060.006894570.187532.138913430.248737.062616.72E-059.41E-060.006766580.188492.140051428.336437.055176.70E-059.41E-060.006635590.1895122.141997426.41737.058516.67E-059.41E-060.00651600.1903692.144984424.620437.069236.64E-059.41E-060.00668610.0025340423.041537.047276.60E-059.41E-060.00659862421.6009 6.56E-05 0.006525其中，编号为1的塔板为塔顶冷凝器，编号为62的塔板为塔底再沸器，进料板为编号为25.进料为0.03286622m3/s,塔顶出料0.03039536 m3/s，出料为0.00253397 m3/s，进料为全液相进料。由上表所示，精馏段和提馏段气相和液相流量差别不大，可直接设计成等径塔。由Aspen获得的数据算得流量、密度、粘度、表面张力平均值如下表所示。表2 各参数平均值参数体积流量密度粘度表面张力N/m液相0.1728436.45110.065680.007374气相2.15737.305490.009371.3、塔工艺计算1.3.1塔径的计算初选板间距，板上液层高度气液两相流动参数：查图得C20=0.080，矫正到表面张力为0.007374N/m时的C，即泛点速度取流通截面积选取塔板上的液体流动方式为双流型，并取。查得,即有：所以因此圆整为4.2m，则精馏段空塔气速为：1.3.2、塔板结构设计选择双流型塔盘，安定区边缘区（1）溢流装置因为塔径较大，所以只设置出口堰、进口堰和受液盘，并选用双溢流型弓型降液管。A、 堰长因已经取,所以塔板截面积外堰 ，查图，所以内堰 ，所以。停留时间， ,符合要求。B、出口设置溢流堰，受液盘进口不设置堰溢流堰液板上液层高取溢流堰上液层高度其中的E查图取1.11所以，取0.05mC、 降液管低隙高度1.3.2、浮阀的数目及排列A、初选浮阀数选用F1重型浮阀，阀孔直径d0=0.039m，取F0=9则阀孔气速：由式，取1229个。B、浮阀排列采用等腰三角形交叉排列。鼓泡区面积： 取则有，结合推荐值取t=100mm。图B、实际浮阀数确定作图可求出实际浮阀数。由图可以求出实际浮阀数所以，在适宜范围内。塔板开孔率：，符合要求。1.3.3、塔板水力学校核1）压降校核阀孔全开的临界速度所以阀全开前（）: 液层阻力：其中，。由此可得总单板压力降，2）液沫夹带校核泛点率其中： 物性系数K取1所以80%可以保证塔内液沫夹带量。3) 溢流液泛校核降液管清夜液层高度其中，其中取0.5所以有1.3.4、负荷性能图及操作弹性A、液体负荷上限线液体在降液管里停留最短时间以3s计算，所以液相负荷最大值：B、液相负荷下线取平堰上液层高度为液相负荷下限标准。得C、气相负荷下限取时气体负荷为操作的下限值。与之对应的气体负荷为：D、过量雾沫夹带线因直径大于等于0.9m，取泛点率=80%，有整理得E、液泛线根据其中堰高,其中所以将上述各式代入得：整理得：根据以上计算结果可作出精馏段负荷性能图如图9.1.1-1VS（m3/S）LS（m3/S）负荷性能图从图中可以看出，操作过程中主上限受液泛控制，下限受漏液控制。1.4、KG-TOWER塔板工艺结构计算考虑的到工程量大，在掌握了塔盘工艺结构的具体计算步骤的之后，希望通过软件的便捷的计算方法来服务于本设计，这样既可以了解KG-TOWER 的计算过程与具体计算过程的异同，也可以得使塔盘工艺计算的更加便捷。下面运用KG-TOWER选择对塔操作弹性影响较大的塔板三块最关键的塔板进行设计1. 输入工艺参数将不同序号塔板的工艺参数输进软件内，并设定每块塔板的操作下限范围在70%到110%之间，参数设置如图xxxxx所示。输入塔盘结构参数选择塔盘类型为板式塔，浮阀为V1型，塔径设定最初是根据Aspen模拟得到的塔径进行的。设定塔径之后，再设定其他结构参数，如阀孔的大小，降液管宽度如图xxxx所示：塔板结构其中各个参数意义如图xxxx所示: 双溢流塔盘的结构参数3. 塔板校核结果图xxx到xxxx分别为设定弹性上限、正常工况和设定下限的雾沫夹带，降液管内液层高度，液体流经降液管的阻力损失，液体在降液管内的停留时间，溢流强度等的设计结果。设定下限校核结果正常工况校核结果设定上限校核结果3）塔板设计结果塔板最终设计结果报告如下：塔顶第一块塔板计算报告进料板计算报告塔釜最底塔板计算报告如上所示，利用KG-TOWER进行塔板水力学校核是很方便的，特别是和其他软件配合使用时可很快确定塔板的基本结构。所以在此项目中，对所有精馏塔一一进行了校核。1.5、塔体结构及强度计算一、塔体结构1）、塔高板式塔的塔高（不包括裙座）由下式决定： 式中 HD塔顶空间，m； HB塔底空间，m；HT塔板间距，m；HT开有人孔的塔板间距，m； HF进料段高度，m； N实际塔板数。取塔顶空间为2倍塔间距2）、人孔及进料孔A、人孔：每7块塔板设置一个人孔，人孔数（不包括塔顶和塔底）。人孔直径取600mm。取开人孔处塔板间距A、 进料孔：第24块板进料，进料处塔板间距3）、塔底空间HB 取釜底料液停留时间为3min所以，取2.3m4）总塔高度由以上结果可算得总塔高度：即不算群座，塔体总高为40.7m。二、塔体强度塔体强度采用SW6V3.1-1998进行计算和校核。精馏塔机械设计结果如表xxxx所示：项目参数设计温度（）-30设计压力（Mpa)2.2最底工作温度（）-28最