【甲醇回收塔的设备设计案例3200字】

第15页（共34页）甲醇回收塔的设备设计案例1.1塔的选型本设计甲醇回收塔采用填料塔进行设计，与板式塔相比，新型填料塔性能具有几个明显的特点：生产能力大；分离效率高；压力降小；操作弹性大；持液量小等优点，所以本次设计选用填料塔。塔设备设计第17页（共35页）1.2塔径的计算1.2.1填料填料是填料塔的一大重点，它增大了气-液两相的接触面，能够保证二者相互之间强烈的混合，一般是填充于塔内的惰性固体物料。目前，填料一般最常见同时也是发展最快速的是散装填料和规整填料。本次设计选用规整填料，在塔内按照均匀几何图形排布，整齐堆砌的填料。因为具有一些优点如比表面积大，压降小，流体分布均匀，传热和传质效果好，效率高等也有着比较广泛的应用。本次设计选用金属板波纹填料，其比表面积与通常散装填料相比，可提高接近一倍，而且它的填料压降也较低，更好的在于它的能量和传质效率均有大幅度提高，同时他还有良好的抗堵性能，能在某些散装填料塔或板式塔不适宜的卖命使用[6]。第18页（共35页）1.2.2泛点与空塔的计算当填料层内液持量的不断增多将使液体充满整个填料层的空间，这时会使压降急剧升高，进而发生液泛现象，此时的转折点即为泛点。填料塔影响范点的因素主要有填料特性如比表面积，空隙率等。实际操作气速通常取范点气速的50%～85%。,泛点气速由得出查手册知：A=0.291，K=1.75，m2/m3，,,代入上式，得泛点气速=3.86m/s，这也就得出了空塔气速：1.2.3塔径及填料高度的计算[7]精馏段：由物料衡算知，进料气相流量为966.81kg/h，约合938.65，气塔设备设计第17页（共35页）体的体积流量：则塔径，考虑到气体入塔后温度会快速下降，且伴有大量水气凝结，故可取D=500mm=0.5m气相动能因子,又因为NTSM=2.5所以压降同理提馏段：,第17页（共34页）,,代入上式，得泛点气速：，空塔气速:塔设备设计第19页（共35页）∆pz=1.3×所以全塔总压降：，设计高度：4.5m第18页（共35页）1.3附属设备的设计1.3.1再沸器的设计再沸器是安装在精馏塔底或侧线的热交换器，它的主要作用就是汽化一部分液相产物返回塔内形成气相回流，这样做既使气液相间反应继续高效进行，也提供精馏过程中所需的热量。一般生产中常见的再沸器有釜式，虹吸式，内置式等类型。本次设计选用立式虹吸式再沸器，它有循环推动力，结构较为紧凑，占地面积小，传热系数高等特点，本次设计选取D=800mm，p=0.6MPa，第页（共35页）1.3.2液体分布器的设计为了减少由于液体在填料塔内的不均匀分布而引起的放大效应，同时也可以最大化地加大填料的效率，此时必须要有装置可以把液体均匀地分布于填料层的顶部。液体分布器种类较多，可根据不同地设计要求和操作条件灵活地选择应用。对本次所设计的填料塔采用双层管式液体分布器。这种分布器最大操作弹性可达8：1，而且结构简单，占空间小，安装方便，操作弹性大且价格适中，性价比高[8]。1.3.3其他设备填料支撑装置的主要作用是支撑床层中填料的重量，同时也得保证使得气液两相可顺利地通过，它必须具有足够的强度和刚度。在生产中常见地类型有栅板型，孔管型等。本次设计选用格栅板支撑填料，其结构简单，强度也较高，当DN丝网除沫器是目前生产中使用范围最广泛地。因为它结构较为简单，占空间体积不大，更重要地是这款除沫器地除沫效率高，受阻力也小，安装和操作起来也是非常简便的。用于分离塔中气体夹带的液滴，降低有价值的物料的损失是很有帮助的[9]。查阅中华人民共和国丝网除沫器的行业标准由DN=500mm选用上装式的丝网除沫器HP型，空隙率达到了98.39%冷凝器在工艺流程里扮演了非常重要的角色，它将塔顶输出的甲醇蒸汽冷凝使之变为甲醇溶液输送到储罐中。冷凝器也是属于换热器的一种，负责把气体或者高温的蒸汽转变成液体，因为是个放热过程，所以冷凝器的温度也是非常的高。一般生产中较为常见和常用的有水冷式，风冷式等冷凝器。本次设计选择用水冷式冷凝器。1.3.4法兰的选取精馏筒体与封头连接法兰第24页（共35页）因为由上文计算知塔径D查阅中华人民共和国行业标准JB/T4701-2000查阅并结合本次设计，法兰尺寸数据：材质316L【11】D螺柱选取也是类似，查阅中华人民共和国行业标准[12]，查阅并结合本次设计选取M20型d=6mm再沸器与封头连接法兰与上文同理知法兰尺寸数据：材质316LD螺柱选取同为M20型d=6mm1.4管路及管径的设计1.4.1进料管计算与设计计算得所以进料管的直径：法兰选取:由中华人民共和国行业标准HG20592-2009[13]，查阅并结合本次设计选用法兰为板式平焊钢制管法兰PL，材质为16Mn,p=1.0Mpa内管：D内=20mmp=10barB=25mmD法兰外径同理外管：D法兰垫片选取参照中华人民共和国行业标准对于公称直径D=20mm选取D内=27mmDD内1.4.2回流管计算与设计回流管直径取法兰选取第24页（共35页）参照查阅中华人民共和国行业标准HG20592-2009本次设计选取法兰为板式平焊钢制管法兰PL型内管：p=10barB=32mmC=16mm选取4个M12型的螺栓其D外管：B=108mmD=165mmK=125mmC=20mm塔设备设计第25页（共35页）选取4个M18型的螺栓其D法兰垫片的选取参照中华人民共和国行业标准HG/T20606，本次设计选择石棉橡胶板RF型，对于公称直径25mmD内=34mm螺栓选择4个尺寸型号分别为M10×45和M12×501.4.3塔顶蒸汽接管与再沸器出料管计算d得蒸汽接管的直径=125mm法兰的选择：由中华人民共和国行业标准HG20592-2009本次选取钢制管法兰PLB=137mmDC=22mmB选取8个M16L=18mm的螺栓第26页（共35页）法兰垫片：同理查阅标准选择石棉橡胶板D螺栓选取8个尺寸型号为M16×65的螺栓再沸器出料接管计算: ,由此可得出料管的直径： 选取法兰：由中华人民共和国行业标准同上，本次选取法兰为板式平焊钢制管法兰PLBK=75mm，其中螺栓选择4个型号为M12的。法兰垫片：由查阅中华人民共和国行业标准HG/T20606，选择石棉橡胶板具体参数数据：D1.5手孔塔设备设计第27页（共35页）手孔一般是用于人的手或工具，方便于伸入设备中进行一系列安装或者操作或者检修，相比于整个人进入塔设备，肯定只伸入手来代替完成工作会更加安全和方便。所以一般在精馏塔筒体都会安装有手孔。日常生产中常用和常见的手孔一般是150mm～250mm的，材料大多数都是碳钢和不锈钢的。本次设计查阅中华人民共和国行业标准【13】选择316不锈钢常压手孔，焊接方式带颈平焊，其D=250mm具体参数：d本次设计此处选取8个规格为M20×85mm的螺栓手孔法兰选取遵照上文查阅标准：D法兰外径第26页（共35页）法兰垫片同理上文垫片标准查阅得：D塔设备设计第29页（共35页）本次设计此处选取8个规格为M20×85mm的螺栓1.6裙座裙座也一般叫做裙式支座，它是我们通俗的常说的立式支座的一种，在生产中也是最为常见的一种用来支撑比较高大的直立设备。裙座结构不算复杂，主要是包含了基础环，螺栓座以及裙座圈组成。裙座在支撑直立设备时只起到了简单的辅助直立的作用，它和塔内进行的种种反应其实并无多少关系，所以在设计时只需要满足简单的支撑要求就行。在强度和刚度满足条件的同时，如何保证其物美价廉，节约成本也是要考虑的问题，一般选用比较常见的材料作裙座的材料就足以，比如常用的碳钢和不锈钢即可。为满足设计条件并节约成本选择Q345钢H=1.5m。裙座是通过与上方设备封头焊接的方式保证上下牢牢固定从而连接在一起的。一般最简单的就是直接将二者对接进行焊接，不过当出现一些其他情况时，简单的焊接不能满足要求就得考虑其他巧妙地焊接方式了。当高度和塔径的比值满足＞15时，或者裙座与下方封头可能在焊接后形成的焊缝处经过长时间的风吹日晒产生了疲劳易损时，此时就要选用巧妙的焊接方法如将接触处全焊透并采用圆滑过渡，这样就能避免上述可能的不利情况。当反应设备是一个厚壁的容器时，如用前2种方法难免会焊接困难同时也不能保证后续使用的安全性。此时就要先使裙座与筒体中径对齐，使用一个托板，将托板点焊到裙座筒体和封头上面，等待托板下部堆焊完成后铲掉托板，再转头堆焊上部焊缝，这样的焊接方式使整个结构就变得稳定[14]。在裙座上必不可少的也得设置手孔或者人孔，方便检修人员对塔底进行观测和检修。手孔规格可参照上文筒体的手孔进行设计安装。与此同时，裙座还得为塔底的输料管开口，一般情况下在反应器底部（塔底）会堆砌残留经过反应的一些废料，如本次设计的塔底会残留废液，里边含有极少量的甲醇，还有其他类似乙醇等有机物，金属离子等有害物质。需要从塔底引出排管将这些废液输入到废液处理的装置内进行废料处理，有用的回收，无用的吸收除去然后经过检验保证其满足国家排放标准，最后有序排放基于。本次设计选择外径∅=40mm的排液管。第3