【《乙醇胺生产的塔设备设计计算案例》2500字】

乙醇胺生产的塔设备设计计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u27772乙醇胺生产的塔设备设计计算案例 1135761.1设计概述 1160891.2设计依据 1101671.3塔设备选型 220701.3.1塔设计要求 2195241.3.2塔的类型 2279831.3.3填料塔和板式塔的比较 3105221.4塔设计计算 486731.4.1高度初算 4225981.4.2塔径计算 490511.5塔高计算 9179211.5.1塔顶空间 998111.5.2塔底空间 9288671.5.3进料高度 9170721.5.4人孔 979021.5.5裙坐与封头 990561.5.6总高度 10240421.6塔体分段 10设计概述本项目拟建一套8000吨每年乙醇胺生产装置的工艺设计，本章节主要是对部分主要设备做出详细的尺寸、校核等计算过程最终确定设备的相关参数、类型、材质、设计参数、型号以及数量等。设计依据表4-1设计参考规范表塔设备选型塔设计要求(1)分离效率达到生产量的要求。(2)单位塔截面积处理量大叨叨生产所需量。(3)操作弹性的大，容易稳定操作。(4)气体阻力小，才能使气体的输送功率消耗小，达到减能耗的目的。(5)结构全面且设备取材范围广，才能在制造维修中减小经济成本。塔的类型填料的选择要在填料的类型、规格、材料方面考虑。填料的主要几种类型有拉西环、鲍尔环以及阶梯环等。包装形式又有波纹、网格以及缠绕等方式。常用填料的性能评价见表4-3:表4-3常用填料性能对比其选择既要满足工艺条件，也要满足生产条件，还要节约成本，使设备等投资费用达到最低。填料塔和板式塔的比较表4-4精馏塔的主要类型及特点在塔的选型过程中要考虑很多的因素，例如操作物质的物性，操作的条件，塔的适应性，同时还要为塔的制造，安装以及维修的难度，还有塔体的材料和经济考虑。对具体来讲，应着重考虑以下几个方面：（1）物性参数的影响因素当物质的物性为易气泡，处理的量比较小时，选择填料塔比较好，若选择板式塔容易出现液泛现象。当物质的物性为强腐蚀性，合适的塔型为填料塔。若必须选择板式塔时，可以考虑筛板塔，筛板塔的结构简单，制造成本低。操作条件的影响因素表4-5不同操作条件对应塔型的选择影响因素选择塔型气相传质阻力较大填料塔液体负荷较大板式塔对于液气比波动的适应能力板式塔操作弹性板式塔塔设计计算高度初算（1）塔段分布本次设计都采用填料式塔板，根据Aspen初步计算知，给出了塔段的高度和直径。表4-4所用BX500填料填料参数表填料参数数值峰高/mm12理论板数/m-12.5填料因子/m-172.7比表面积/m2·m-34.92空隙率/%90压力降/P·m-1300F因子1.5-2由所选的BX500的参数可知，每米BX500填料相当于4块理论板，但由于在实际生产过程中填料具有一定的端效应，因此在设计环节设定每段填料至少高4m。则第一段取4.00m，第二段取4.00m。则精馏段高度为：则提馏段高度为：则总有效高度为：带入此设计值进行重新核算T0201：选取该结果后重新对塔径进行校核设计，计算结果列于表4-5。表4-5校核计算结果塔段起止塔板直径D/m分段高度第一段（精馏）1-50.44.00m第二段（提馏）6-100.44.00m由此可见，这种尺寸分布是合理的。得到精馏段高度Zp,d为4.00m；得到提馏段高度Zp,s为4.00m。塔径计算①精馏段查取aspen中物性参数，将关键数据列于下表中：表4-6塔板物性数据物性参数液体气体温度/℃118.381124.656质量流率/（kg/h）522.3371670.9体积流率/（m3/h）0.56631481.76密度/（kg/m3）922.3561.127表面张力/（dyne/m）37.272—计算泛点气速采用埃克特泛点气速关联图法，先求得横坐标：然后查埃克特泛点气速关联图得对应的纵坐标，有：根据纵坐标的计算式可以求出泛点气速u，再根据就可求出塔径。代入aspen的计算结果，利用埃克特关联图查泛点气速，横坐标：图4-1埃克特关联图从埃克特图上查得纵坐标Y=0.8 即填料因子=339，由Aspen数据得，黏度为0.994代入以上数据解得：解得：，即泛点气速设计气速取泛点气速的60%，则设计气速所需塔径计算塔径为0.46m，塔径圆整为0.6m。可知此计算结果跟aspen设计后的圆整值一致。②提馏段查取aspen中水力学数据，将关键数据列于下表中：表4-7塔板物性数据物性参数液体气体温度/℃188.347192.037质量流率/（kg/h）4451.383125.46体积流率/（m3/h）5.2081159.10密度/（kg/m3）854.662.696表面张力/（dyne/m）26.783—计算泛点气速采用埃克特泛点气速关联图法，先求得横坐标：然后查埃克特泛点气速关联图得对应的纵坐标，有：根据纵坐标的计算式可以求出泛点气速u，再根据就可求出塔径。代入aspen的计算结果，利用埃克特关联图查泛点气速，横坐标：图4-2克特关联图从埃克特图上查得纵坐标Y=0.50即填料因子=339，代入以上数据解得：，解得：，即泛点气速设计气速取泛点气速的70%，则设计气速所需塔径计算塔径为542mm，塔径圆整为600mm。与精馏塔取值一致，故选取塔径为600mm，可知此计算结果跟aspen设计后的圆整值一致。塔高计算塔顶空间根据文献资料中提供的设计推荐值，结合实际案例，塔顶空间Zd取0.8m。塔底空间塔底空间的设计应保证液体能有足够的贮存量使塔底液体不至于流空，即有足够长的停留时间。釜液体积VB可以通过下式计算得出。VVB——釜液体积，m3；τ——釜液停留时间，h；LB——塔釜采出体积流量，。根据经验，釜液停留时间τ取0.23h，由AspenPlusv11已经模拟计算得出塔釜采出体积流量为1.549m3/h，代入上式进行计算。V假设填料塔底为一半球，由此计算釜液高度。Z将塔底空间Zw向上圆整取为1.1m。进料高度进料口的结构类型和物料状况决定了进料段高度Zf的大小取决于。为了防止进料直冲塔板，常在进料口处考虑安装防冲措施，如防冲板，入口堰，缓冲管等，进料段高度应保证这些实施的安装。在这里，取进料段高度Zf为0.50m。进料板口与某人孔在同一层板上，包含于塔顶空间高度，不予计算。人孔根据HG-T21515-2014规定，容器直径应不小于人孔公称直径的两倍。已经计算出精馏段塔径为0.6m，塔体直径很小，取手孔，取手孔公称直径为0.2m。T201塔开两个人孔，塔顶与塔底。因这二个塔段的计算高度分别为4m，4m均大于人孔直径0.2m，在计算塔高时不再计算人孔直径。裙坐与封头取裙坐高度Zq为3000mm，裙坐与塔体的连接位置大致为塔底封头的边缘。塔体下封头选为标准椭圆封头，上封头为锥形封头，封头高度Zt均为150mm，封头的直边高度为，50mm。下封头嵌入裙坐中高度不能计入。总高度塔的总高度可以通过下式可计算得出。Z=式中：Z——塔高（不含裙座），m；Zp,s——提馏段填料高度，m；Zp,d——精馏段填料高度，m；Zd——塔顶空间，m；Zw——塔底空间，m；Zq——裙坐高度，m；Zt——封头高度