4 1-典型设备的设计与选型

中南大学中南大学 PIEPIE 团队团队 典型设备的设计与选型 700 万立方米万立方米/年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目 典型设备的设计与选型典型设备的设计与选型 中南大学中南大学 PIEPIE 团队团队 1 1 目目 录录 第一章第一章 总述总述.1 1.1 过程设备的基本要求过程设备的基本要求.1 1.2 过程设备设计的作用过程设备设计的作用.1 1.3 过程设备设计与选型的主要内容过程设备设计与选型的主要内容.1 第二章第二章 塔设备设计塔设备设计.3 2.1 塔设备设计依据塔设备设计依据.3 2.2 设计要求设计要求.3 2.3 塔设备简介塔设备简介.4 2.3.1 板式塔板式塔.4 2.3.2 填料塔填料塔.5 2.4 塔型的选择塔型的选择.7 2.4.1 塔型选择一般原则塔型选择一般原则.7 2.4.2 塔型选择结果塔型选择结果.9 2.5 板式浮阀塔的设计计算（以板式浮阀塔的设计计算（以T0401为例）为例）.9 2.5.1 Aspen设计设计.9 2.5.2 塔的具体计算塔的具体计算.11 2.6 塔板结构设计塔板结构设计.15 2.7 塔板流体力学验算塔板流体力学验算.17 2.7.1 压力验算压力验算.17 2.7.2 塔板负荷性能图塔板负荷性能图.19 2.8 CUP-TOWER 在塔盘工艺结构计算的运用在塔盘工艺结构计算的运用.21 2.9 塔机械工程设计塔机械工程设计.23 2.9.1 塔高的计算塔高的计算.23 2.9.2 接管的计算接管的计算.24 2.10 塔机械强度的校核塔机械强度的校核.26 2.11 塔设备设计说明书塔设备设计说明书.28 700 万立方米万立方米/年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目 典型设备的设计与选型典型设备的设计与选型 中南大学中南大学 PIEPIE 团队团队 2 2 2.12 新型新型ADV浮阀塔板的运用浮阀塔板的运用.39 2.12.1 设计依据设计依据.39 2.12.2 新型新型ADV浮阀塔板简介浮阀塔板简介.39 2.12.3 ADV微分浮阀结构微分浮阀结构.40 第三章第三章 换热器的选型换热器的选型.41 3.1 换热器选型设计依据换热器选型设计依据.41 3.2 换热器类型简介换热器类型简介.41 3.3 换热器选型原则换热器选型原则.44 3.3.1 简介简介.44 3.3.2 工艺条件选择工艺条件选择.45 3.4 换热器选型（以换热器选型（以E0209硫冷凝器为例）硫冷凝器为例）.47 3.4.1 换热目标换热目标.47 3.4.2 换热器结构选择换热器结构选择.47 3.4.3 污垢热阻与传热系数污垢热阻与传热系数.49 3.5 换热器设计软件换热器设计软件.49 3.6 换热器软件计算换热器软件计算.49 3.6.1 尺寸计算尺寸计算.49 3.6.2 详细结构详细结构.51 3.6.3 换热器的机械结构及强度校核换热器的机械结构及强度校核.52 3.7 换热器设计说明书换热器设计说明书.53 3.8 换热设备的创新换热设备的创新.72 3.8.1 硫冷凝器硫冷凝器E0106工艺特性工艺特性.72 3.8.2 硫冷凝器的腐蚀问题硫冷凝器的腐蚀问题.72 3.8.3 硫冷凝器腐蚀的防护措施硫冷凝器腐蚀的防护措施.75 3.8.4 换热设备创新小结换热设备创新小结.76 第四章第四章 压缩机选型压缩机选型.77 4.1 概述概述.77 4.2 选型依据选型依据.77 4.3 选用要求选用要求.77 700 万立方米万立方米/年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目 典型设备的设计与选型典型设备的设计与选型 中南大学中南大学 PIEPIE 团队团队 3 3 4.4 压缩机类型及特点压缩机类型及特点.78 4.5 压缩机适用范围压缩机适用范围.78 4.6 选型示例（以压缩机选型示例（以压缩机C0201为例）为例）.79 4.6.1 进出口物料衡算进出口物料衡算.79 4.5.2 压缩机模拟结果压缩机模拟结果.79 第五章第五章 泵的选型泵的选型.81 5.1 泵的概述泵的概述.81 5.2 泵的类型及特点泵的类型及特点.81 5.3 泵的选型原则和选型依据泵的选型原则和选型依据.82 5.4 设计实例（以设计实例（以P0101为例）为例）.83 5.4.1 设计目标设计目标.83 5.4.2 双螺杆泵在液硫输送中的应用双螺杆泵在液硫输送中的应用.83 第六章第六章 储罐选型储罐选型.87 6.1 概述概述.87 6.2 储罐选型依据储罐选型依据.87 6.3 储罐类型储罐类型.87 6.4 储罐系列储罐系列.87 6.5 储罐的选型储罐的选型.88 6.5.1 V0504甲醇储罐的选型甲醇储罐的选型.89 6.5.2 V0407甲醇精馏塔回流罐的选型甲醇精馏塔回流罐的选型.90 第七章第七章 气液分离器设计气液分离器设计.91 7.1 气液分离器设计依据气液分离器设计依据.91 7.2 设计目标设计目标.91 7.3 气液分离器类型气液分离器类型.91 7.4 气液分离器工艺参数气液分离器工艺参数.91 7.5 分离器类型的选择分离器类型的选择.91 7.6 立式重力分离器的尺寸设计立式重力分离器的尺寸设计.92 7.6.1 浮动流速浮动流速.92 700 万立方米万立方米/年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目 典型设备的设计与选型典型设备的设计与选型 中南大学中南大学 PIEPIE 团队团队 4 4 7.6.2 分离器直径分离器直径.92 7.6.3 高度高度.92 7.6.4 进出口管径进出口管径.93 700 万立方米万立方米/年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目 典型设备的设计与选型典型设备的设计与选型 中南大学中南大学 PIEPIE 团队团队 1 1 第一章第一章 总述总述 1.1 过程设备的基本要求过程设备的基本要求 过程设备最基本的要求是满足安全性与经济性，安全是核心，在充分保证 安全的前提下尽可能做到经济。经济性包括经济的制造过程，经济的安装、使 用与维护，设备的长期安全运行本身就是最大的经济。在满足工艺要求的前提 下，为了确保安全与经济，过程设备应满足以下基本要求。 首先，结构合理，安全可靠。过程设备上所有部件都必须有足够的强度、 刚度和稳定性，可靠的密封性和一定的耐久性。其次，设备必须具有先进的技 术经济指标，技术经济指标是衡量过程设备优劣的重要参数。再次，运转性能 好，操作简单，运转方便；最后，还要具有优良的环境性能。上述要求很难全 部满足，设计选用时应针对具体问题具体分析，满足主要要求，兼顾次要要求。 1.2 过程设备设计的作用过程设备设计的作用 设备工艺设计是工程设计的基础。化工设备从工艺设计的角度可以分为两 类：一类是标准设备或定型设备，是成批、成系列生产的设备，并可以从厂家 的产品目录或手册中查到其规格及型号，可直接从设备生产厂家购买；另一类 是非标设备或称非定型设备，是根据工艺要求、通过工艺计算及设备专业设计 人员设计、需要专门设计的特殊设备，然后由有资格的厂家制造。 1.3 过程设备设计与选型的主要内容过程设备设计与选型的主要内容 （1）确定单元操作所用设备的类型。这项工作应与工艺流程设计结合起来 进行。 （2）确定设备的材质。根据工艺操作条件（温度、压力、介质的性质）和 对设备的工艺要求确定符合要求的设备材质。这项工作应与设备设计专业人员 共同完成。 （3）确定设备的设计参数。设备的设计参数是由工艺流程设计、物料衡算、 热量衡算、设备的工艺计算多项工作得到的。对不同的设备，它们有不同的设 计参数。 700 万立方米万立方米/年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目 典型设备的设计与选型典型设备的设计与选型 中南大学中南大学 PIEPIE 团队团队 2 2 对塔设备，需要确定进出口物料的流量、组成、温度、压力塔径与塔的材 质、填料类型与填料高度或塔板类型与塔板数等，对于精馏塔还要确定塔顶冷 凝器和塔底再沸器的热负荷、换热流体的种类等；对换热器，则需要知道热负 荷、换热面积、冷热流体的种类及流量。 （4）确定定型设备（即标准设备）的型号或牌号以及数量。定型设备是一 些加工厂成批、成系列生产的设备，即那些可以直接向生产厂家订货或购买的 现成设备。 对已有标准图纸的设备，确定标准图的图号和型号。随着中国化工设备标 准化的推进，有些本来用于非标设备的化工装置，已逐步走向系列化、定型化。 这些设备包括换热器系列、容器系列、搪玻璃设备系列以及圆泡罩、F1 型浮阀 和浮阀塔塔盘系列等，它们已经有了国家标准。 （5）对非标设备，向化工设备专业设计人员提出设计条件和设备草图，明 确设备的型式、材质、基本设计参数、管口、维修安装要求、支承要求及其他 要求（如防爆口、人孔、手孔、卸料口、液面计接口等） 。 （6）编制工艺设备一览表。在初步设计阶段，根据设备工艺设计的结果， 编制工艺设备一览表，可按非定型工艺设备和定型工艺设备两类编制。初步设 计阶段的工艺设备一览表作为设计说明书的组成部分提供给有关部门进行设计 审查。 700 万立方米万立方米/年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目 典型设备的设计与选型典型设备的设计与选型 中南大学中南大学 PIEPIE 团队团队 3 3 第二章第二章 塔设备设计塔设备设计 塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一。它可使气 （或汽）液或液液两相进行紧密接触，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：精馏、吸收、解吸和萃取等。在化工厂、石油化工厂、 炼油厂等中，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。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。 本项目为 700 万立方米/年含硫废气处理副产硫磺甲醇项目，该项目所涉及 的塔设备共 4 座，其中板式塔 2 座，填料塔 2 座。本项目借助 Aspen Plus V9.0 软件得到塔设备水力学数据，并利用中国石油大学（华东）自主研发的 Cup- Tower 软件对板式塔进行水力学校核，使用全国化工设备设计中心站研发的 SW6 软件对塔设备进行机械强度校核。 2.1 塔设备设计依据塔设备设计依据 化工设备设计全书塔设备 2003-5 压力容器 GB 150-2011 塔式容器 NB/T 47041-2014 压力容器封头 GB/T 25198-2010 塔顶吊柱 HG/T 21639-2005 化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系列 HG/T 20553-2011 钢制管法兰、垫片和紧固件 HG/T 2059220635-2009 常压人孔 HG 21515-2014 补强圈 JB/T 4736-2002 2.2 设计要求设计要求 （1）分离效率高，达到一定分离程度所需塔的高度低； （2）生产能力大，单位塔截面积处理量大； 700 万立方米万立方米/年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目 典型设备的设计与选型典型设备的设计与选型 中南大学中南大学 PIEPIE 团队团队 4 4 （3） 操作弹性大，对一定的塔器，操作时气液流量的变化会影响分离效 率。若将分离效率最高时的气液负荷作为最佳负荷点，可把分离效率比最高效 率下降 15%的最大负荷与最小负荷之比称为操作弹性，易于稳定操作； （4）气体阻力小可使气体的输送功率消耗小。对真空精馏来说，降低塔器 对气流的阻力可减小塔顶、塔底间的压差，降低塔底操作的压强，从而可降低 塔底溶液泡点，降低对塔釜加热剂的要求，还可防止塔底物料的分解； （5）结构简单，设备取材面广便于加工制造与维修，价格低廉，适用面广。 2.3 塔设备简介塔设备简介 塔从不同的角度有多种分类方法，按操作压力分为加压塔、常压塔和减压 塔；按单元操作分为精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反应塔和干燥塔；按 形成相际接触界面的方式分为具有固定相界面的塔和流动过程中形成相界面的 塔；也有按塔釜形式分类的，但是长期以来最常用的分类是按塔的内件结构分 为板式塔和填料塔。 2.3.1 板式塔板式塔 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。 根据目前国内外的实际使用情况，主要塔型是浮阀塔、筛板塔及泡罩塔。 对塔型的评价具体可以从一下几个方面进行比较，生产能力、塔板效率、操作 弹性、气体通过塔盘的压力降、造价和操作是否方便等方面来考虑。下表别对 上述特点从定量和定性两个方面对各种板式塔的优缺点加以总结。 表表 2-1 板式塔的优缺点总结板式塔的优缺点总结 塔盘型式塔盘型式结构结构优点优点缺点缺点用途用途 圆形泡罩复杂 弹性好 无泄漏 特定 要求 泡泡 罩罩 型型S 型泡罩塔板简单简化形式 费用高 板间距大 压降大特定要求 条形浮阀简单浮浮 阀阀 型型 重盘式浮阀 简单/ 复杂 操作弹性好， 塔板效率高 处理能力大 无特别缺点 加压常压 下的气液 传质 700 万立方米万立方米/年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目 典型设备的设计与选型典型设备的设计与选型 中南大学中南大学 PIEPIE 团队团队 5 5 T 形浮阀简单 筛板(溢流式)简单 正常负荷下 的效率高， 费用最低压 力降小 稳定操作范围窄， 易堵，易泄露 变动量少 且不析出 固体 波纹筛板简单 处理量大压 降小，便宜 效率低，弹性小， 量少 粗蒸馏 穿穿 流流 型型 栅板简单 处理量大， 压力降小， 便宜 塔效率低，弹性较 小，量少 适合粗 蒸馏 表表 2-2 几种主要塔板性能的量化比较几种主要塔板性能的量化比较 塔盘类型塔盘类型塔板效率塔板效率处理能力处理能力压降压降结构结构成本成本 泡罩板1.01.01.0复杂1.0 筛板1.21.41.40.5简单0.40.5 浮阀板1.21.31.50.6一般0.70.9 2.3.2 填料塔填料塔 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；两相的组分浓度或温度沿 塔高连续变化。 填料的种类很多，许多研究者还在不断地试图改进填料，填料塔的命名也 以填料名称为依据，如金属鲍尔环塔、波网填料塔。常用的填料还有拉西环填 料、鲍尔环填料、矩鞍形填料、阶梯形填料、波纹填料、波网（丝网）填料、 螺旋环填料、十字环填料等。 填料塔制造方便，结构简单，便于采用耐腐蚀材料，特别适用于塔径较小 的情况，使用金属材料省，一次投资较少，塔高相对较低。 表表 2-3 填料塔填料简介填料塔填料简介 填料类型填料类型填料名称填料名称 拉西环形拉西环，十字环，内螺旋环 环形 开孔环形鲍尔环，改进型鲍尔环，阶梯环 鞍形弧鞍形，矩鞍形，改进矩鞍形 环鞍形金属环矩鞍形，金属双弧形，纳特环 散装填料散装填料 其他新型塑料球形，花环形，麦勒环形 规整填料规整填料波纹型垂直波纹型网波纹型，板波纹型 700 万立方米万立方米/年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目 典型设备的设计与选型典型设备的设计与选型 中南大学中南大学 PIEPIE 团队团队 6 6 水平波纹型Spraypak，Panapak 珊格形Glitsch Grid 板片形压延金属板，多孔金属板非波纹型 绕圈形古德洛形，Hyperfil 散装填料： （1）拉西环：目前已被淘汰。 （2）矩鞍填料：属于乱堆敞开式填料。 图图 2-1 拉西环拉西环 图图 2-2 矩鞍填料矩鞍填料 （3）鲍尔环：是在拉西环壁面上开一层或两层长方形小窗。 图图 2-3 钢环鲍尔环钢环鲍尔环 图图 2-4 瓷环鲍尔环瓷环鲍尔环 （4）金属环矩鞍：1977 年由美国诺顿公司开发成功，它结合了鲍尔环的 空隙大和矩鞍填料流体均布性好的优点，是目前应用最广的一种散装填料可用 金属、陶瓷做成。 （5）纳特环：开发于 20 世纪 80 年代初，也是环和鞍组合成的填料。 图图 2-5 金属环矩鞍金属环矩鞍 图图 2-6 纳特环纳特环 （6）阶梯环： 700 万立方米万立方米/年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目 典型设备的设计与选型典型设备的设计与选型 中南大学中南大学 PIEPIE 团队团队 7 7 图图 2-7 阶梯环阶梯环 （7）规整填料：目前常用的规整填料为波纹填料，其基本类型有丝网形和 孔板形两大类，均是 20 世纪 60 年代以后发展起来的新型规整填料，主要是由 平行丝网波纹片或（开孔）板波纹片平行（波纹） 、垂直排列组装而成，盘高约 40300mm，具有以下特点： 填料由丝网或（开孔）板组成，材料细（或薄） ，孔隙率大，加之排列规 整，因而气流通过能力大，压降小。能适用于高真空及精密精馏塔器。 由于丝网（或开孔）板波纹材料细（或薄） ，比表面积大，又能从选材 （或加工）上确保液体能在网体或板面上形成稳定薄液层，使填料表面润湿率 提高、避免沟流现象，从而提高传质效率。 气液两相在填料中不断呈 Z 形曲线运动、液体分布良好、充分混合、无 积液死角，因而放大效应很小。适用于大直径塔设备。 近年来波纹填料发展较快，有逐步取代其他填料及部分板式塔的倾向，但 造价、安装要求较高，因而受到某种程度的影响。 图图 2-8 丝网型丝网型 图图 2-9 孔板型孔板型 2.4 塔型的选择塔型的选择 2.4.1 塔型选择一般原则塔型选择一般原则 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。 （1）下列情况优先选用填料塔： 700 万立方米万立方米/年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目 典型设备的设计与选型典型设备的设计与选型 中南大学中南大学 PIEPIE 团队团队 8 8 a.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； b.对于热敏性物料的蒸馏分离，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； c.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； d.容易发泡的物料，宜选用填料塔。 （2）下列情况优先选用板式塔： a.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； b.液相负荷较小； c.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； d.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； e.在较高压力下操作的蒸馏塔仍多采用板式塔。 表表 2-4 填料塔与板式塔的对比填料塔与板式塔的对比 塔型项目塔型项目填料塔填料塔板式塔板式塔 压降小尺寸填料，压降较大，大尺寸及规整填料，压降较小。较大 空塔气速 （生产能力） 小尺寸填料气速较小，大尺寸及规整填料气速较大。较大 塔效率传统填料，效率较低，新型乱堆及规整填料效率较高。 较稳定、 效率较高 液-气比对液体量有一定要求。 适用范围 较大 持液量较小较大 安装、检修较难较容易 材质金属及非金属材料均可 一般用金 属 造价新型填料，投资较大 大直径时 造价较低 表表 2-5 填料塔与板式塔的优先适用情况填料塔与板式塔的优先适用情况 700 万立方米万立方米/年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目 典型设备的设计与选型典型设备的设计与选型 中南大学中南大学 PIEPIE 团队团队 9 9 填料塔填料塔板式塔板式塔 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。 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。 对于热敏性物料的蒸馏分离，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。 液相负荷较小。 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。 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。 容易发泡的物料，宜选用填料塔。 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 2.4.2 塔型选择结果塔型选择结果 综合塔型的选择原则，考虑到各塔的操作压力、操作温度、处理负荷、物 料性质、前后设备的具体情况以及工业上的经验等，最终确定各塔的类型如表 2-6 所示： 表表 2-6 塔型确定塔型确定 塔设备编号塔设备编号塔设备名称塔设备名称设备类型设备类型备注备注 T0201尾气急冷塔填料塔 T0202尾气吸收塔填料塔 填料类型选择 M250Y 型规整填料。 T0203溶剂回收塔板式塔 T0301甲醇精馏塔板式塔 塔板类型为 ADV 微分浮阀塔板 2.5 板式浮阀塔的设计计算板式浮阀塔的设计计算（以（以 T0401 为例）为例） 表表 2-7 设计所用软件设计所用软件 名称名称用途用途来源来源 Aspen Plus V9.0分离性能设计Aspen Tech 公司 CUP-Tower流体力学设计中国石油大学（华东） SW6-2011塔体强度结构设计全国化工设备设计技术中心站 AutoCAD2010精馏塔平面布置图绘制Autodesk 公司 2.5.1 Aspen 设计设计 700 万立方米万立方米/年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目 典型设备的设计与选型典型设备的设计与选型 中南大学中南大学 PIEPIE 团队团队 1010 利用 Aspen Plus V9.0 的 Column Internals ，结合各塔板的操作负荷，利用 Sizing 和 Rating 进行优化设计和校核，根据设计得到的结果进行校核的参数输 入情况如下图 2-10 所示。 图图 2-10 校核参数输入情况校核参数输入情况 校核结果如图 2-11、2-12 所示 图图 2-11 塔板的校核结果塔板的校核结果 700 万立方米万立方米/年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目 典型设备的设计与选型典型设备的设计与选型 中南大学中南大学 PIEPIE 团队团队 1111 图图 2-12 塔板的校核结果塔板的校核结果 由校核结果知，各塔板的液泛均在合理的范围内，故设计合理。 2.5.2 塔的具体计算塔的具体计算 2.5.2.1 物性参数物性参数 提取 Aspen plus 各塔板上的物性参数，选取塔板上气液相负荷最大的第 14 塔板进行手工计算和校核，然后再用 Cup-Tower 进行软件计算，通过比较来检 查计算的正确性。第 14 块物性参数如表 2-8： 表表 2-8 浮阀塔塔板参数浮阀塔塔板参数 液相质量液相质量 流量流量 L L kg/hkg/h 气相质量气相质量 流量流量 V V kg/hkg/h 液相密度液相密度 kg/kg/ mm3 3 气相密度气相密度 kg/kg/ mm3 3 液相体积液相体积 流量流量 L LS S mm3 3/h/h 气相体积气相体积 流量流量 V VS S mm3 3/h/h 混合液混合液 表面张力表面张力 mN/mmN/m 6769.645095.7979418.535101.6439.94 液相体积流量：液相体积流量： = 8.53 3600 = 0.00243 气相体积流量：气相体积流量： = 5101.64 3600 = 1.423 2.5.2.2 塔径的计算塔径的计算 由于带有降液管，所以溢流式的塔板的塔截面实际分为了两个部分，即气 体流通截面和降液管所占截面。若为塔板截面积，为气体流通截面积， 为降液管截面积，则： = 1 若设气体流通截面上的适宜气速为 ，当塔内处理的气体体积流量为， 700 万立方米万立方米/年含硫废气处理联产硫磺及甲醇