设备选型与设计

设备选型与设计文档 岳阳兴长石化4万吨/年异壬醇联产1万吨/年对叔辛基酚项目常州大学CHANGZHOU UNIVERSITY“东华科技陕鼓杯”第十二届全国大学生化工设计大赛岳阳兴长石化4万吨/年异壬醇联产1万吨/年对叔辛基酚项目设备选型与设计文档辛巴“东华科技陕鼓杯”第十二届全国大学生化工设计竞赛岳阳兴长石化4万吨/年异壬醇联产1万吨/年对叔辛基酚项目设备选型与设计文档设计单位常州大学石油化工学院设计团队辛巴成员姓名黄贵杰 余佳豪 倪彩虹 任倩倩 杜玉迪指导教师马江权 薛冰 高晓新 魏科年 周满2018年8月12日常州大学 辛巴团队目录第一章 总述11.1过程设备的选型目的和基本要求11.2过程设备类别11.3过程设备设计与选型原则11.4设计标准与依据21.5全厂设备概况3第二章 塔设备设计42.1设计要求42.2 塔的类型42.2.1 塔设备简介42.2.2 填料塔和板式塔的比较52.2.3 板式塔72.2.4 填料塔82.2.5 塔型的结构与选择92.3 塔设备设计举例102.3.1 正戊烷回收塔T-0101112.4 选型结果41第三章 换热器设计423.1 概述423.2 分类与特性423.3 换热器选型443.3.1 选型原则443.3.2 选型步骤473.3.3 详细设计计算483.4 选型结果66第四章 反应器设计674.1 概述674.2齐聚反应器（R0101）设计694.2.1 反应方程式694.2.2 动力学方程704.2.3 催化剂714.2.4 反应器类型的选择714.2.5 设计过程714.2.6 反应器设计774.2.7异丁烯聚合反应器设备条件图824.2.8 反应器设计结果834.2.9 反应器强度校核834.3 选型结果92第五章 泵935.1 概述935.2 选用要求945.3 选型依据965.4 选型示例异丁烯二聚反应器进料泵P-0102975.5选型结果98第六章 压缩机996.1 概述996.2 选用要求996.3 选型示例异丁烯进料压缩机C-01031006.4 选型结果100第七章 储罐1017.1 概述1017.2 分类1017.3 选型示例异丁烯二聚工段正戊烷回收塔回流罐V-01041017.4 选型结果101第八章 气液分离器1028.1 设计依据1028.2 气液分离器类型1028.3 V-0403设计过程1028.4 选型结果104常州大学 11 辛巴团队第一章 总述1.1过程设备的选型目的和基本要求化工设备的工艺设计与选型是在物料衡算和热量衡算的基础上进行的，其目的是决定工艺设备的类型、规格、主要尺寸和数量，为车间布置设计、施工图设计及非工艺设计项目提供足够的设计数据。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过程设备类别化工设备从总体上分为两类，一类称定型设备或标准设备，这是由一些加工厂成批成系列生产的设备，通俗地说，就是可以买到的现成的设备，如泵、反应釜、换热器、大型储罐等；另一类称非定型设备或非标准设备，是指规格和材料都是不定型的、需要专门设计的特殊设备，如反应器、塔器等。1.3过程设备设计与选型原则合理性即设备必须满足工艺需求，与工艺流程、生产规模、工艺条件及工艺控制水平相适应，在设备的许可范围内，能够最大限度地保证工艺的合理和优化并运转可靠。可靠性和先进性工艺设备的型式、牌号多种多样，实现某一化工单元过程，可能有多种设备，要求设备运行可靠。在可靠的基础上考虑先进性，便于连续化和自动化生产，转化率、收率、效率要尽可能达到高的先进水平，在运转的过程中，波动范围小，保证运行质量可靠，操作上方便易行，有一定的弹性，维修容易，备件易于加工等。安全性设备的选型和工艺设计要求安全可靠、操作稳定、无事故隐患，对工艺和建筑、地基、厂房等无苛刻要求，工人在操作时劳动强度小，尽量避免高温高压高空作业，尽量不用有毒有害的设备附件、附材，创造良好的工作环境和无污染。经济性设备的选择力求做到技术上先进，经济上合理。1.4设计标准与依据表1.1 设计标准与依据名称标准号压力容器GB 150-2011锅炉和压力容器用钢板GB 713-2008奥氏体不锈钢焊接钢管选用规定HG/T 20537.1-1992化工装置用奥氏体不锈钢大口径焊接钢管技术要求HG/T 20537.4-1992工艺系统工程设计技术规定HG/T 20570.9-1995钢制化工容器设计基础规定HG/T 20580-2011钢制化工容器材料选用规定HG/T 20581-2011钢制化工容器强度计算规定HG/T 20582-2011钢制化工容器制造技术要求HG/T 20584-2011化工设备基础设计规定HG/T 20643-2012承压设备无损检测（合订本）JB/T 4730.16-2005石油化工塔型设备基础设计规范SH/T 3030-2009管壳式换热器GB 151-1999石油、重化学和天然气工业用离心泵GB/T 3215-2007离心泵效率GB/T 13007-2011化工管道过滤器HG-T 21637-1991厢式压滤机和板框压滤机JB/T4333-2005工艺系统工程设计技术规定 气-液分离器设计HG/T 20570.8-951.5全厂设备概况经过工艺选择、组合、模拟以及优化，最终设计的工艺流程包括塔设备 台，列管式反应器 套，搅拌设备 台，各类储罐 个，各类换热器 台，各类泵 台，压缩机 台。共计设备 台。除塔设备、反应器，搅拌釜等为自主设计非标设备外，其余设备均为标准设备。对于非标设备，均详细书写了设计说明书，对于标准设备，均做了设备选型，并整理了设备一览表。在此对部分设备进行详细说明。第二章 塔设备设计塔器是气液 、液液间进行传热、传质分离的主要设备，在化工、制药、和轻工业中，应用十分广泛，塔器甚至成为化工装置的一种标志。在气体吸收、液体精馏（蒸馏)、萃取、吸附、增湿、离子交换等过程更离不开塔器，对于某些工艺来说，塔器甚至成为关键设备。2.1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。(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。2.2 塔的类型2.2.1 塔设备简介可以从不同的角度对塔设备进行分类。例如：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。填料塔以填料作为气液接触元件，气液两相在填料层中逆向连续接触。它具有结构简单、压力降小、易于用耐腐蚀非金属材料制造等优点，对于气体吸收、真空蒸馏以及处理腐蚀性流体的操作，颇为适用。当塔径增大时，引起气液分布不均、接触不良等，造成效率下降，即称为放大效应。同时，填料塔还有重量大、造价高、清理维修麻烦、填料损耗大等缺点，以致使填料塔在很长时期以来不及板式塔使用广泛。但是随着新型高效填料的出现，流体分布技术的改进，填料塔的效率有所提高，放大效应也在逐步得以解决。板式塔是分级接触型气液传质设备，种类繁多。根据目前国内外实际使用的情况，主要的塔型是泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、舌形塔、浮动喷射塔等。2.2.2 填料塔和板式塔的比较表2.1 精馏塔的主要类型及特点类型板式塔填料塔结构特点每层板上装配有不同型式的气液接触元件或特殊结构塔内设置有多层整砌或乱堆的填料，如拉西环、鲍尔环、鞍型填料等散装填料，格栅、波纹板等规整填料操作特点气液逆流逐级接触微分式接触，可采用逆流操作，也可采用并流操作设备性能空塔速度（亦即生产能力）高，效率高且稳定；压降大，液气比的适应范围大，持液量大，操作弹性小大尺寸空塔气速较大，小尺寸空塔气速较小；要求液相喷淋量较大，持液量小，操作弹性大制造与维修直径在600mm以下的塔安装困难，金属材料耗量大新型填料制备复杂，造价高，检修清理困难，可采用非金属材料制造，但安装过程较为困难适用场合处理量大，操作弹性大，带有污垢的物料处理强腐蚀性，液气比大，真空操作要求压力降小的物料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。类型选择时需要考虑多方面的因素，如物料性质、操作条件、塔设备的性能，以及塔的制造、安装、运转和维修等。对于真空精馏和常压精馏，通常填料塔塔效率优于板式塔，应优先考虑选用填料塔，其原因在于填料充分利用了塔内空间，提供的传质面积很大，使得汽液两相能够充分接触传质。而对于加压精馏，若没有特殊情况，一般不采用填料塔。这是因为填料塔的投资大，耐波动能力差。同样，吸收过程也分为液膜控制、气膜控制和介于两者之间的共同控制吸收三种类型。气膜控制的吸收与真空精馏相似，应优先考虑选用高效规整填料塔；液膜控制的吸收与加压精馏相似，往往选用板式塔或汽液湍动大、持液量高的散装填料塔；介于两者之间的，宜采用比表面积大、持液量高、液相湍动大的填料塔，一般多采用散装填料塔。具体来讲，应着重考虑以下几个方面：（1）与物性有关的因素易起泡的物系，如处理量不大时，以选用填料塔为宜。因为填料能使泡沫破裂，在板式塔中则易引起液泛。具有腐蚀性的介质，可选用填料塔。如必须用板式塔，宜选用结构简单、造价便宜的筛板塔盘、穿流式塔盘或舌形塔盘，以便及时更换。具有热敏性的物料须减压操作，以防过热引起分解或聚合，故应选用压力降较小的塔型。粘性较大的物系，可以选用大尺寸填料。板式塔的传质效率太差。含有悬浮物的物料，应选择液流通道大的塔型，以板式塔为宜。操作过程中有热效应的系统，用板式塔为宜。（2）与操作条件有关的因素若气相传质阻力大，宜采用填料塔。大的液体负荷，可选用填料塔。液气比波动的适应性，板式塔优于填料塔。操作弹性，板式塔较填料塔大，其中以浮阀塔最大，泡罩塔次之。（3）其他因素对于多数情况，塔径大于800mm时，宜用板式塔，小于800mm时，则可用填料塔。但也有例外，鲍尔环及某些新型填料在大塔中的使用效果可优于板式塔。一般填料塔比板式塔重。大塔以板式塔造价较廉。填料塔用于吸收和解吸过程，可以达到很好的传质效果，它具有通量大、阻力小、传质效率高等性能。因此实际过程中，吸收、解吸和气体洗涤过程绝大多数都使用填料塔。(4)本厂的实际情况（1）在各个工段中，既含有正戊烷、异壬醇等腐蚀性小的物系，又含有苯酚、四氢呋喃等腐蚀性较大且危险性较大的物系，因此在塔型选择时应分别考虑。（2）无固体悬浮物。（3）常压、减压、加压操作均存在。（4）塔径一般较大，个别为小尺寸。（5）从成本出发，优先考虑板式塔，但在一些吸附过程中，同时使用填料塔。2.2.3 板式塔板式塔是在塔内有多层塔板，传热传质过程基本上在每层塔板上进行，塔板的形状、塔板结构或塔板上气液两相的表现，就成了命名这些他的依据，诸如筛板塔、舌形板塔、斜孔板塔、波纹形板塔、泡罩塔、浮阀塔、喷射板塔、波纹传流塔、浮动喷射塔。下面简单介绍一下几种常见的板式塔性能。（1）浮阀塔生产能力大，弹性大，分离效率高，雾沫夹带少，液面梯度较小，结构较简单，是新发展的一种塔。目前很多专家正力图对此改进提高，不断有新的浮阀类型出现。（2）泡罩塔泡罩塔是工业上使用最早的一种板式塔，气液接触有充分的保证，操作弹性大，但其分离效率不高，金属消耗量大且加工较复杂，应用逐渐减少。筛板塔是一种有降液管、板形式结构最简单的板式塔，孔径一般为48mm，制造方便，处理量大，清洗、更换、修理均较容易，但操作范围较小，适用于清洁的物料，以免堵塞。（3）波纹穿流板塔波纹穿流板塔是一种新型板式塔，气液两相在板上穿流通过，没有降液管，加工方便，生产能力大，雾沫夹带小，压降小，除污容易且不易堵塞，甚至在除尘、中和、洗涤等方面应用更为广泛。国内常用浮阀有3种：F1型、V-4型和T型。三种浮阀中，F1型浮阀最简单，该类型浮阀已被广泛使用，我国已有颁布标准（JB1118-68）。F1型阀又分重阀与轻阀两种，重阀用厚度2mm钢板冲成，阀质量约33g，轻阀用厚度1.5mm钢板冲成，质量约25g。阀重则阀的惯性大，操作稳定性好，但气体阻力大。一般采用重阀，只有要求压降很小的场合，如真空精馏时才使用轻阀。3种阀的主要尺寸见下表：表2.2 3种阀主要尺寸F1型（重阀）V-4型T型筛孔直径/mm393939阀片直径/mm484850阀片厚度/mm21.52最大开度/mm8.58.58静止开度/mm2.52.51.0-2.0阀片质量/mm32-3435-2630-32表2.3 各类塔板性能比较指标溢流式穿流式F形浮阀十字架形浮阀条形浮阀筛板舌形板浮动喷射塔板圆形泡罩条形泡罩S形泡罩栅板筛孔板波纹板液体和气体负荷高444444213444低555233333233弹性(稳定操作)555334434112压力降233324000433雾沫夹带量334343112444分离效率554433434444单位设备体积的处理量444444213444制造费用334443213553材料消耗444454223554安装和拆修434443113553维修333333213554污垢物料对操作的影响232123100244注：0不好；1尚可；2合适；3较满意；4很好；5最好2.2.4 填料塔填料塔是一个圆筒塔体，塔内装载一层或多层填料，气相由下而上、液相由上而下接触，传热和传质主要在填料表面上进行，因此，填料的选择是填料塔的关键。填料的种类很多，根据装填方式的不同，可分为散装填料和规整填料两大类。填料的选择主要根据以下几个方面来考虑：（1）比表面积要大，有较高的传质效率；（2）有较大的通量；（3）填料层的压降小；（4）填料的操作性能好；（5）液体的再分布性能要好；（6）要有足够的机械强度；（7）价格低廉。填料的选取包括确定其种类、规格、及材质等。颗粒填料包括拉稀环、鲍尔环、阶梯环等，规整填料主要有波纹填料、格栅填料、绕卷填料等。国内学者采用模糊数学方法对九种常用填料的性能进行了评价如表3.5所示：表2.4 九种常用填料性能对比填料名称评估值评价排序丝网波纹填料0.86很好1孔板波纹填料0.61相当好2金属Intalox0.59相当好3金属鞍形环0.57相当好4金属阶梯环0.53一般好5金属鲍尔环0.51一般好6瓷Intalox0.41较好7瓷鞍形环0.38略好8瓷拉西环0.36略好9填料的选择包括确定填料的种类、规格及材质等。所选填料既要满足生产工艺的要求，又要使设备投资和操作费用最低。2.2.5 塔型的结构与选择塔设备的总体结构均包括：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。内件是物料进行工艺过程的地方，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。具体来讲，应着重考虑以下几个方面：4.本厂实际情况的选择（1）在各个工段中，既含有正戊烷、异壬醇等腐蚀性小的物系，又含有苯酚、四氢呋喃等腐蚀性较大且危险性较大的物系，因此在塔型选择时应分别考虑。（2）无固体悬浮物。（3）常压、减压、加压操作均存在。（4）塔径一般较大，个别为小尺寸。（5）从成本出发，优先考虑板式塔，但在一些吸附过程中，同时使用填料塔。具体的选择结果如表2.5所示：表2.5 塔型确定塔设备编号塔设备名称设备类型T0101正戊烷回收塔筛板塔T0201苯酚回收塔组合塔T0202邻辛基酚分离塔填料塔T0203对辛基酚分离塔填料塔T0301异壬醛分离塔填料塔T0302四氢呋喃回收塔筛板塔T0401异壬醛回收塔浮阀塔2.3 塔设备设计举例以正戊烷回收塔T-0101为例进行设计，其他塔设备的设计参考Aspen Plus V9塔参数优化源文件塔设计规定。表2.6 使用软件列表名称用途来源Aspen Plus V9分离性能设计Aspen Tech公司SW6-2011塔体强度结构设计全国化工设备设计技术中心站2.3.1 正戊烷回收塔T-0101正戊烷回收塔T-0101操作压力为1.6atm，塔顶温度48.42，塔底温度125.24，板数52块（包括塔顶冷凝器与塔釜），一股进料，来自正戊烷回收塔进料泵P-0103A/B从第21块板进料，T-0101的详细计算过程如下所述：1 水力学参数获得（1） 塔板的选型由以上比较，综合考虑塔板的效率、分离效果和设备的成本、维修等，我们初步选择浮阀塔。（2） 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51块塔板进行手工计算和校核，然后再用Aspen plus进行塔的设计和校核，通过比较来检查计算的正确性。采用Aspen Plus对T-0101添加Tray Sizing。各塔板上的物性参数如表2.7所示：表2.7 各塔板上的物性参数板数液体气体液体气体液体气体液体气体液体气体液体温度/C温度/C质量流量/kg/hr质量流量/kg/hr体积流量/cum/hr体积流量/cum/hr密度/kg/cum密度/kg/cum粘度/cP粘度/cP表面张力/dyne/cm148.420949.990831791.331791.353.1726962.85597.8954.565840.1859150.00764312.9093249.990850.18516411.3331844.310.75486951.52596.1394.580920.1825570.00764512.7886350.185150.29116405.4231838.410.74916930.17595.9024.594180.1821490.00764812.77450.291150.39166395.2931828.310.73426908.18595.7844.607340.1819770.0076512.759550.391650.49246384.7831817.810.71856886.24595.6784.620490.1818250.00765312.7486650.492450.59426374.1131807.110.70256864.41595.5744.633630.1816750.00765512.7383750.594250.69826363.1931796.210.68596842.67595.4764.646760.1815260.00765812.7282850.698250.80596351.8231784.810.66846820.99595.3864.659860.1813770.00766112.7184950.805950.92046339.6831772.710.64946799.33595.3094.672910.1812290.00766412.70891050.920451.04626326.2231759.210.62786777.62595.2554.68590.1810810.00766712.70011151.046251.19136310.5531743.610.60176755.72595.2394.698770.1809340.0076712.69241251.191351.36846291.2331724.210.56846733.44595.2864.711440.1807880.00767412.68651351.368451.59736266.0331699.110.52346710.48595.4364.723820.1806420.00767912.68341451.597351.90686231.7731664.810.46046686.36595.7514.735730.1804950.00768612.6851551.906852.33516184.4131617.410.37116660.51596.3154.7470.1803460.00769512.69361652.335152.922761203155310.24736632.31597.234.757470.180190.00770712.71211752.922753.69556036.6731469.710.08496601.36598.5874.767150.1800170.00772312.7431853.695554.6395937.6831370.79.88956567.96600.4024.776320.1798120.00774212.78671954.63955.68235832.1731265.29.6796533.31602.5594.785510.179560.00776312.842055.682356.7165732.0631165.19.477486499.17604.8084.795240.1792540.00778412.89562156.71660.556236969.931158.560.91966496.25606.8644.796390.1789160.00784612.94552260.565473.596336342.930525.959.30996269.47612.7634.868980.1767920.00807413.07712373.596396.630737072.531255.559.19545928.5626.2735.272070.1700930.00838813.32892496.6307113.368417093589266.27946107.54629.295.876670.1560760.00851212.87125113.368119.81146831.441014.475.08246617.79623.7336.19760.1469240.00853312.150226119.811121.7549264.243447.279.38196883.67620.5976.311630.1438720.00853711.822527121.75122.34850036.544219.580.76466957.9619.5356.355290.1429880.0085411.717228122.348122.58950260.344443.381.1756966.71619.166.379380.1426930.00854311.681229122.589122.73750333.344516.381.31756957.52618.9726.39830.142550.00854611.663930122.737122.86150366.744549.781.38986943.66618.8336.415880.1424460.00854811.651431122.861122.97850389.844572.881.44376928.65618.7076.433110.1423530.00855111.640232122.978123.09350410.244593.281.49286913.41618.5856.450250.1422620.00855411.629433123.093123.20850429.944612.981.54076898.16618.4636.467360.1421720.00855711.618734123.208123.32350449.444632.481.58826882.97618.3426.484470.1420830.00855911.60835123.323123.43750468.844651.881.63556867.85618.2216.501570.1419940.00856211.597336123.437123.55150488.244671.281.68286852.81618.1016.518670.1419060.00856511.586737123.551123.66450507.644690.681.73016837.84617.986.535770.1418170.00856711.576138123.664123.77850526.944709.981.77736822.95617.866.552860.1417290.0085711.565539123.778123.89150546.244729.281.82446808.14617.746.569960.1416420.00857211.554940123.891124.00450565.544748.581.87156793.4617.626.587050.1415540.00857511.544441124.004124.11650584.844767.881.91866778.73617.5016.604150.1414670.00857811.533942124.116124.229506044478781.96566764.14617.3816.621240.141380.0085811.523443124.229124.34150623.244806.282.01256749.62617.2626.638330.1412940.00858311.512944124.341124.45350642.444825.482.05946735.18617.1436.655420.1412070.00858611.502545124.453124.56550661.644844.682.10636720.8617.0256.672510.1411210.00858811.492146124.565124.67650680.844863.782.15316706.5616.9066.689590.1410360.00859111.481747124.676124.78850699.944882.982.19996692.27616.7886.706680.140950.00859311.471348124.788124.899507194490282.24666678.1616.676.723760.1408650.00859611.46149124.899125.0150738.14492182.29326664.01616.5526.740840.140780.00859911.450650125.01125.121507574494082.33966649.97616.4346.757920.1406960.00860111.440351125.121125.23750774.344957.382.38366635.83616.3166.774940.1406130.00860411.4352125.237125.2375817.0109.440290616.190.14054811.4195常州大学 14 辛巴团队得到水力学参数表后，从中选择流量较大的塔板，作为设计的计算依据。表2.8 Aspen Plus对T-0101的模拟结果塔板液相温度/气相温度/液相质量流量kg/h气相质量流量 kg/h液相体积流量 m3/h气相体积流量m3/h51125.121125.23750774.344957.382.38966635.83液相分子量气相分子量液相密度kg/m3气相密度kg/m3液相粘度cP气相粘度cP液相表面张力dyne/cm112.217112.216616.3166.774940.1406130.00860411.43气流参数减少蒸汽量m3/hr0.118412699.594工艺尺寸概算：1.塔径计算塔板间距HT的选取与塔高、塔径、物性性质、分离效率、操作弹性以及塔的安装、检修等因素有关。初选塔板间距：HT=700mm；板上液层高度：hT=100mm；HT-hT=700-100=600mm；汽液两相流动参数： 查史密斯关联图： 图2-1 史密斯关联图可查得：C20=0.125矫正到表面张力为0.01143N/m：泛点气速：为避免雾沫夹带及液泛的发生，一般情况：在此取安全系数0.6：所以，初算塔径为D=4*Vs*u=4*6635.83/36003.14*0.636=1.9215m；圆整后取D=2m；实际塔截面积实际空塔气速2.塔径的初步核算（1）雾沫夹带根据液体流量及初步塔径选取液流形式为单流型lwD=0.60.8，取lwD=0.6故堰长lw=0.62000=1200mm由化工原理（陈敏恒编制）图10-38查弓形降液管的参数，如下图所示：图2-2 弓形降液管的几何关系由图可知：/AT=0.055，则弓形降液管截面积： 所以以有效塔截面积（）为基准的气速为：又因为塔板上的泡沫层高度为：Hf=2.5hw+how=2.50.05+2.8410001.072(82.38961.2)23=0.2526m则雾沫夹带量：因为故在设计负荷下不会发生过量雾沫夹带。（2）停留时间为降低气泡夹带，液体在降液管内应有足够的停留时间以使气体从液相中分离出，一般要求不应小于35s，而对于高压下操作的塔以及易起泡的物系，停留时间应更长些，为此必须进行校核。液体在降液管中停留时间：根据以上两步核算的结果，可以认为塔径D=2m合理。3.塔板布置设计（1）塔板结构形式降液管主要有圆形、弓形和倾斜弓形三种。三种降液管的对比如下：表2.9 不同降液管的对比降液管形式圆形弓形倾斜弓形简图特点及适用范围在弓形降液管内另装圆管作为降液管，适用于液量较小的情况。堰与壁之间的全部截面区域均作为降液容积，适用于较大直径的塔，塔板面积利用率较高。此形式有利于塔截面的充分利用，适用于大直径的塔及气液负荷较大的情况。综合以上情况比较，这里选用弓形降液管。液体在塔板上的流动路径是由降液管的布置方式决定的。常用的布置方式有以下几种形式：U型流、单流型、双流型、阶梯流型。表2.10列出了溢流类型、塔径、液体负荷之间的关系。表2.10 液体负荷与板上流型的关系塔径（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-200011以下90以下90160-300011以下110以下110200200300400011以下110以下110230230350500011以下110以下110250250400600011以下110以下110250250450由于精馏塔内流量为82.3896m3/h，且估算塔径为2m，所以选择单流型。4.堰及降液管设计（1）堰的设计因为受液盘为凹形受液盘，所以没有内堰。图2-3 液流收缩系数由化工原理（陈敏恒编制）图10-46液流收缩系数图查得：E=1.072由弗朗西斯公式，堰上液层高度：由于，所以采用平堰。堰高，圆整后得堰高为0.05m。所以板上清液层高度为因为所以假设的合适。（2）降液管的设计降液管的截面积降液管管宽假设h0比hw少10mm则降液管底部距下一板的间距为5.孔布置阀孔直径，这里选用F1型浮阀，其阀孔直径为39mm。阀孔数，取决于操作时的阀孔气速u0，而u0由阀孔的动能因数F0决定，这里取F0=11，则所以阀孔数即366个该塔板为