甲基丙烯酸甲酯生產(chǎn)工藝畢業(yè)設(shè)計(jì)-設(shè)備選型與布置

1、 目錄1. 前言1 1.1 MMA市場(chǎng)應(yīng)用及前景1 1.2 MMA生產(chǎn)工藝2 1.2.1 丙酮?dú)浯?ACH)路線2 1.2.2 合成氣法3 1.2.3 乙烯撥基化路線3 1.2.4 丙炔法4 1.2.5 異丁烯法4 1.3 本文MMA生產(chǎn)工藝路線的確定5 1.4 化工設(shè)備選型計(jì)算中使用的軟件7 1.4.1 Cup-Tower對(duì)塔設(shè)備的選型7 1.4.2 智能選泵系統(tǒng)8 1.4.3 Aspen與EDR聯(lián)用設(shè)計(jì)換熱器9 1.4.4 化工設(shè)備布置圖CAD設(shè)計(jì)9 1.5 項(xiàng)目概況10 1.5.1 項(xiàng)目名稱10 1.5.2 擬建地址10 1.5.3 生產(chǎn)工藝10 1.5.4 原料及產(chǎn)品102. 工藝流程

2、簡(jiǎn)介及模擬11 2.1 流程概述11 2.2 Aspen plus仿真模擬流程12 2.2.1 MAL合成工段的模擬12 2.2.2 MMA合成工段的模擬133. 設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算及選型14 3.1 反應(yīng)器的設(shè)計(jì)14 3.1.1 MAL合成反應(yīng)器(R101)的設(shè)計(jì)14 3.1.2 MMA合成漿態(tài)床反應(yīng)器(R201)的設(shè)計(jì)23 3.2 塔設(shè)備的選型與設(shè)計(jì)27 3.2.1 急冷噴淋塔簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)計(jì)算27 3.2.2 cup-Tower對(duì)脫水塔的選型30 3.2.3 cup-Tower對(duì)吸收塔的選型33 3.2.4 MMA精餾塔設(shè)計(jì)36 3.3 換熱器的選型52 3.3.1 換熱器設(shè)計(jì)選型示例（E201的選

3、型）52 3.3.2 換熱器選型結(jié)果匯總57 3.4 泵的選型57 3.4.1 泵的設(shè)計(jì)選型示例（P201的選型)57 3.4.2 泵的選型結(jié)果63 3.5 儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)63 3.5.1 主要儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)63 3.5.2 儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表66 3.6 膜分離的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)66 3.6.1 膜分離工藝流程66 3.6.2 膜分離器選型與設(shè)計(jì)67 3.7 壓縮機(jī)的選型69 3.7.1 選型示例69 3.7.2 壓縮機(jī)選型結(jié)果69 3.8 設(shè)計(jì)圖704. 環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)核算70 4.1 環(huán)境保護(hù)70 4.1.1 有害因素分析70 4.1.2 廢物的處理措施71 4.2 經(jīng)濟(jì)核算結(jié)果735. 設(shè)計(jì)結(jié)果75 5

4、.1 設(shè)備選型一覽表（附后）75 5.2 設(shè)計(jì)圖（附后）75參考文獻(xiàn)76謝辭781 前言1.1 MMA市場(chǎng)應(yīng)用及前景甲基丙烯酸甲酯的分子式為C5H8O2, 簡(jiǎn)稱MMA, 外觀為無(wú)色液體, 易揮發(fā), 易燃, 溶于乙醇、乙醚、丙酮等多種有機(jī)溶劑, 微溶于乙二醇和水。甲基丙烯酸甲酯既是一種有機(jī)化工原料, 又可作為一種化工產(chǎn)品直接應(yīng)用。作為有機(jī)化工原料, 主要應(yīng)用于有機(jī)玻璃( PMMA) 的生產(chǎn), 也用于聚氯乙烯助劑ACR的制造以及作為第二單體應(yīng)用于腈綸生產(chǎn)。除此之外, 在涂料、紡織、粘接劑等領(lǐng)域也得到了廣泛地應(yīng)用。作為一種化工產(chǎn)品, 可直接應(yīng)用于皮革、紡織、造紙、地板拋光、不飽和樹脂改性、甲基丙烯酸

5、高級(jí)酯類, 也可作為木材浸潤(rùn)劑、印染助劑及塑料的增塑劑等許多行業(yè)1。近年來(lái), 國(guó)內(nèi)外MMA 的聚合物、型材、板材、涂料、乳液等需求增長(zhǎng), 同時(shí)MMA的衍生物甲基丙烯酸-2-羥基乙酯( 2-HEMA) 、甲基丙烯酸丁酯( BMA) 、甲基丙烯酸縮水甘油酯( GMA ) 、甲基丙烯酸-2-乙基已酯( 2-HMA) 、甲基丙烯酸二甲胺乙酯等的需求量也增加23。隨著MMA在世界范圍內(nèi)的擴(kuò)張，我國(guó)MMA市場(chǎng)也異?；鸨?，產(chǎn)銷兩旺，產(chǎn)品供不應(yīng)求，MMA價(jià)格一路上揚(yáng)。我國(guó)MMA市場(chǎng)需求年增長(zhǎng)率達(dá)15%，而且需求仍在不斷擴(kuò)大，未來(lái)幾年將成為僅次于美國(guó)和日本的全球第三大消費(fèi)市場(chǎng)。并且在2010 年，我國(guó)甲醇行業(yè)雖

6、有部分新建裝置因不確定因素投產(chǎn)時(shí)間推遲，但全年甲醇總產(chǎn)能預(yù)計(jì)仍可達(dá)到3500萬(wàn)噸，產(chǎn)量大約1500萬(wàn)噸，有一半產(chǎn)能過(guò)剩。據(jù)了解，2010年底，國(guó)內(nèi)原計(jì)劃投產(chǎn)的甲醇在建項(xiàng)目共有25個(gè)，新增年產(chǎn)能合計(jì)861萬(wàn)噸，意味著2011年全國(guó)甲醇產(chǎn)能將超過(guò)4000萬(wàn)噸，產(chǎn)能的增茂名石化年產(chǎn)3萬(wàn)噸MMA量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于消費(fèi)需求的增加量。另外，我國(guó)還有25個(gè)擬建或處于規(guī)劃階段的甲醇項(xiàng)目，年產(chǎn)能合計(jì)2440萬(wàn)噸，新建、在建裝置的不斷投產(chǎn)，將進(jìn)一步加劇國(guó)內(nèi)甲醇產(chǎn)能過(guò)剩的局面，甲醇進(jìn)料價(jià)格可能有所下滑。眾多調(diào)查結(jié)果證明MMA 具有良好的發(fā)展前景45。1.2 MMA生產(chǎn)工藝1.2.1 丙酮?dú)浯?ACH)路線丙酮氰醇法是以丙

7、酮和氫氰酸為原料，在堿性催化劑存在下，生成丙酮氰醇，然后丙酮氰醇與硫酸反應(yīng)生成甲基丙烯酰胺硫酸鹽，經(jīng)水解后再與甲醇酯化，可得甲基丙烯酸甲酯粗品，再經(jīng)精制得產(chǎn)品6。 反應(yīng)式如下。 三菱氣體化學(xué)公司開發(fā)了一種再循環(huán)型的ACH路線。新ACH法由丙酮與氫氰酸反應(yīng)生成丙酮氰醇(ACH)，然后水合生成羥基異丁酸酰胺(HBD)。用甲醇脫氫生成的甲酸甲酯和HBD反應(yīng)生成羥基異丁酸甲酯(HBM)，再將生成物脫水得到MMA。合成HBM時(shí)生成的副產(chǎn)氫氰酸在ACH合成中循環(huán)使用。這一工藝稱為MGC(R-HNC)路線，日本已建有一套工業(yè)化裝置。 反應(yīng)式如下：1.2.2 合成氣法新工藝第步由乙烯和合成氣生產(chǎn)丙酸，使用均相

8、碘鉬催化劑進(jìn)行加氫甲?；?，反應(yīng)在低溫(150200oC)和低壓37MPa下進(jìn)行。第二步由丙酸與甲醛反應(yīng)生產(chǎn)甲基丙烯酸，使用硅酸鈮雙功能催化劑。第三步以甲醇酯化反應(yīng)生成甲基丙烯酸甲酯，該工藝與其它工藝比較具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)7。 1.2.3 乙烯撥基化路線該路線先對(duì)乙烯進(jìn)行撥基合成(醛化)生成丙醛，再與甲醛縮合生成甲基丙烯醛，然后再氧化、醋化生成MMA。因巴斯夫公司是首家也是唯一一家使用本路線的公司，故該工藝也稱為巴斯夫路線2。這一路線的欠缺之處是生產(chǎn)中有中間產(chǎn)物甲基丙烯醛，而甲基丙烯醛的氧化成本較高8。 巴斯夫路線的反應(yīng)式如下：1.2.4 丙炔法殼牌公司開發(fā)的另一條合成MMA的新路線是使丙炔在甲

9、醇存在下，用一氧化碳羰基化生產(chǎn)MMA該公司利用此法現(xiàn)已建成60千噸年MMA生產(chǎn)裝置，反應(yīng)采用了最新催化劑，使其生成MMA的選擇性達(dá)100丙炔是由乙烯副產(chǎn)C3餾分經(jīng)MIBK或DMF萃取蒸餾分離得到的丙炔一步法生產(chǎn)MMA的工藝簡(jiǎn)單，投資省，產(chǎn)品純度高，是目前較經(jīng)濟(jì)的一種MMA生產(chǎn)方法7。1.2.5 異丁烯法 將異丁烯在鉬催化劑存在下經(jīng)空氣氧化制成甲基丙烯酸，然后與甲醇酯化可得產(chǎn)品。該法的特點(diǎn)是催化劑活性高，選擇性好，壽命長(zhǎng)，甲基丙烯酸的收率高。該法無(wú)污染，原料來(lái)源廣泛，且成本低于丙酮氰醇法，但工藝過(guò)程較復(fù)雜。 異丁烯法制MMA工藝比ACH法有顯著的優(yōu)點(diǎn)。異丁烯氧化制MMA的工藝引起了許多科學(xué)家及化

10、學(xué)公司的注意9。 異丁烯氧化制MMA主要有三種工藝路線：異丁烯氧化到MAL，再氧化到MAA，再酯化為MMA；異丁烯一步氧化到MAA，再酯化為MMA，這種工藝首先氧化成對(duì)應(yīng)醛，再氧化成酸，兩者氧化動(dòng)力學(xué)不同，采用相同工藝條件和催化劑得不到最佳MAA選擇性；異丁烯氧化到MAL，氧化酯化為MMA1011。 新制法以異丁烯為起始原料，甲基丙烯醛在一工序中同時(shí)進(jìn)行氧化、酯化反應(yīng)，省去甲基丙烯酸工序合成MMA，稱為直接甲酯化法。此法由于合成路線縮短，基建費(fèi)用也可減少12。1.3 本文MMA生產(chǎn)工藝路線的確定西方研究機(jī)構(gòu)對(duì)上述MMA的主要生產(chǎn)工藝路線進(jìn)行成本對(duì)比，以下是不同工藝路線裝置的生產(chǎn)成本對(duì)比情況表1

11、-1113。表1-1 MMA 主要生產(chǎn)工藝路線成本對(duì)比(單位：美分P磅)項(xiàng)目ACH-法ACH-S法I-C4BASF法MGC法原料成本31.9931.9926.5229.0527.2公用工程成本4.844844.555.159.63其他可變成本0.10.10.1-1.62-0.64可變成本36.0336.0331.1732.5836.19固定成本8.6915.571112.1913.8現(xiàn)金成本46.6252.542.1744.7749.99折舊成本9.1711.310.2311.2812.95生產(chǎn)成本合計(jì)55.3363.852.3956.0662.94生產(chǎn)成本+10%投資回報(bào)65.0377.26

12、2.6267.3275.89 注：ACH-L法為13.6萬(wàn)tPa裝置，ACH-S法為4.5萬(wàn)tPa裝置。原料取價(jià)為丙酮586$Pt，氫氰酸742$Pt，硫酸53$Pt，異丁烯604$Pt，氧氣49$Pt，乙烯573$Pt，甲醇144$Pt。在MMA的生產(chǎn)工藝中，異丁烯法、大規(guī)模的丙酮氰醇法和乙烯法是生產(chǎn)MMA最具競(jìng)爭(zhēng)力的工藝。對(duì)于丙酮氰醇法來(lái)講，裝置規(guī)模對(duì)產(chǎn)品成本的影響很大。甲基丙烯腈法由于工藝復(fù)雜，投資過(guò)高而缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。我國(guó)現(xiàn)有的MMA裝置全部采用丙酮氰醇法工藝，裝置規(guī)模小，原材料消耗高，污染重，產(chǎn)品成本高。在諸多的MMA生產(chǎn)工藝中，丙酮氰醇法、異丁烯法、乙烯法是最具有競(jìng)爭(zhēng)力的工藝。但乙烯法

13、由于國(guó)內(nèi)乙烯嚴(yán)重供不足需，且運(yùn)輸和儲(chǔ)存條件苛刻、成本高，同時(shí)BASF公司一直對(duì)轉(zhuǎn)讓乙烯法技術(shù)不積極等原因，在我國(guó)并不適用。異丁烯法裝置的原料采用MTBE裂解制得，MTBE是大宗商品，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單成熟，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)公司較多，產(chǎn)量大、易采購(gòu)、好運(yùn)輸，在工藝上很容易裂解制得異烯14。以異丁烯為原料生產(chǎn)MMA。一方面充分利用了富余的C4資源，減少了資源浪費(fèi)，另一方面又緩解了市場(chǎng)對(duì)于產(chǎn)品的的緊缺，維持了市場(chǎng)的平衡發(fā)展。異丁烯氧化法生產(chǎn)甲基丙烯酸甲酯（MMA）技術(shù)，與傳統(tǒng)的丙酮氰醇法以及其他方法比較，此法具有原料來(lái)源廣泛，催化劑活性高、選擇性好、壽命長(zhǎng)，反應(yīng)收率和原子利用率高，無(wú)污染、環(huán)境友好、成本低的優(yōu)勢(shì)

14、，具備很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。中等規(guī)模裝置(4-6萬(wàn)噸）的投資，異丁烯法要低于丙酮氰醇法；而丙酮氰醇法的優(yōu)勢(shì)在較大規(guī)模的裝置(10萬(wàn)噸以上)上將顯現(xiàn)出來(lái)，其單位投資將明顯降低114。由此本文選擇異丁烯法制MMA路線。對(duì)異丁烯制MMA過(guò)程進(jìn)行了模擬計(jì)算912161718。 1.4 化工設(shè)備選型計(jì)算中使用的軟件1.4.1 Cup-Tower對(duì)塔設(shè)備的選型Cup-Tower軟件是一款可靠、易用、通用的塔設(shè)備水力學(xué)綜合計(jì)算軟件，它將工業(yè)上常見的板式塔、篩萃取散裝填料規(guī)整和板式塔、篩萃取散裝填料規(guī)整和板式塔、篩萃取散裝填料規(guī)整和板式塔、篩萃取散裝填料規(guī)整和等多種類型的塔內(nèi)件集合在一起，是一款功能強(qiáng)大、綜合性很強(qiáng)的

15、全新軟件。其借鑒了國(guó)內(nèi)外相關(guān)軟件的特點(diǎn)，在可靠性、易用性、通用性等方面更勝一籌。其主要功能如下：（1）可用于板式塔、篩萃取散裝填料規(guī)整和的計(jì)算，可用于板式塔、篩萃取散裝填料規(guī)整和的計(jì)算，可用于板式塔、篩萃取散裝填料規(guī)整和的計(jì)算，可用于板式塔、篩萃取散裝填料規(guī)整和的計(jì)算，可用于板式塔、篩萃取散裝填料規(guī)整和的計(jì)算，具有設(shè)計(jì)和校核的功能。（2）塔板類型包括浮閥（圓，條）、固垂直篩舌斜孔塔板類型包括浮閥（圓，條）、 固垂直篩舌斜孔塔板類型包括浮閥（圓，條）、固垂直篩舌斜孔塔板類型包括浮閥（圓，條）、固垂直篩舌斜孔塔板類型包括浮閥（圓，條）、固垂直篩舌斜孔篩板、泡罩穿流折擋多降液管塔以及 FRIFRIF

16、RI系列塔板。（3）塔板的溢流形式包括單、雙四，可以實(shí)現(xiàn)布置。（4）校核方面：能夠根據(jù)已知的塔設(shè)備結(jié)構(gòu)和工藝條件，獲得水力學(xué)計(jì)算校核方面：能夠根據(jù)已知的塔設(shè)備結(jié)構(gòu)和工藝條件，獲得水力學(xué)計(jì)算校核方面：能夠根據(jù)已知的塔設(shè)備結(jié)構(gòu)和工藝條件，獲得水力學(xué)計(jì)算結(jié)果，給出最終的負(fù)荷性能圖。1.4.2 智能選泵系統(tǒng)智能選泵系統(tǒng)首先進(jìn)入如圖1-1功能選擇窗體。 圖1-1 智能選泵功能選擇窗體點(diǎn)擊<選泵>按鈕進(jìn)入優(yōu)化選泵功能區(qū)，顯示泵選擇窗體。泵選擇窗體中有泵類型和技術(shù)參數(shù)兩大區(qū)域，使用者首先要根據(jù)自己的需要用鼠標(biāo)選中一種或幾種泵類型；然后在技術(shù)參數(shù)區(qū)域中輸入所需泵的流量(單位：L/s)和揚(yáng)程(單位：

17、m)，輸入一個(gè)選泵精度值（范圍：50100，默認(rèn)值90，數(shù)值越大精度越高），并確定泵同時(shí)運(yùn)行的最多（范圍：29，默認(rèn)值5）臺(tái)數(shù)，點(diǎn)擊<開始搜索>按鈕開始選泵。系統(tǒng)將符合條件的泵全部選出，并根據(jù)優(yōu)化選泵原則按優(yōu)先選擇的順序排列在該窗體的表中。使用者用鼠標(biāo)點(diǎn)擊自己選中的泵型號(hào)，可顯示該泵的特性工作曲線、安裝尺寸圖、技術(shù)參數(shù)和外形圖等信息。1.4.3 Aspen與EDR（Exchanger Design and Rating）聯(lián)用設(shè)計(jì)換熱器 Aspen 7.0以后版本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了Aspen和EDR的接口。Aspen Plus可以在流程模擬工藝計(jì)算之后直接無(wú)縫集成，轉(zhuǎn)入設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算，對(duì)換熱器

18、進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。1.4.4 化工設(shè)備布置圖CAD設(shè)計(jì)設(shè)備布置圖是設(shè)備布置設(shè)計(jì)中的主要圖樣，在初步設(shè)計(jì)階段和施工圖設(shè)計(jì)階段都要進(jìn)行繪制。設(shè)置布置圖是按正投影原理繪制的，圖樣一般包括如下幾方面內(nèi)容：（1）考慮設(shè)備布置圖的視配置，采用一組視圖表示廠房建筑的基本結(jié)構(gòu)和設(shè)備珀廠房?jī)?nèi)外的布置情況。確定圖樣幅面，注意選擇適宜的模板圖同時(shí)選定繪圖比例。通常采用1：50和1：100。（2）繪制平面圖：從底層平面起逐個(gè)繪制。（3）繪制剖視圖=繪制步驟與平面圖大致相同，逐個(gè)畫出剖視圖。（4）繪制方位標(biāo)。（5）說(shuō)明與附注是對(duì)設(shè)備安崧布置有特辣要求的說(shuō)明。對(duì)設(shè)備一覽表進(jìn)行繪制，列表填寫設(shè)備位號(hào)、名稱等。最后制作標(biāo)題欄，注

19、寫圖名、圖號(hào)、比例、設(shè)計(jì)階段等可使用模板圖。1.5 項(xiàng)目概況1.5.1 項(xiàng)目名稱年產(chǎn)6萬(wàn)噸甲基丙烯酸甲酯項(xiàng)目1.5.2 擬建地址山東省濱州市1.5.3 生產(chǎn)工藝本工藝主要分為甲基丙烯醛（MAL）合成工段和甲基丙烯酸甲酯（MMA）合成工段。MMA 的合成工藝采用異丁烯氧化酯化法合成工藝，該工藝方法具有工藝流程簡(jiǎn)單，產(chǎn)品純度和收率高，甲醇回收利用率高，副產(chǎn)物少，不造成環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。1.5.4 原料及產(chǎn)品本項(xiàng)目主要原料為異丁烯，輔助原料為甲醇、氫氣、甲基丙烯醛（MAL）等物質(zhì)，生產(chǎn)聚合級(jí)（99.9)甲基丙烯酸甲酯（MMA）。2 工藝流程簡(jiǎn)介及模擬2.1 流程概述圖2-1 總流程簡(jiǎn)圖物料流程圖(PF

20、D)附后。該工藝采用異丁烯氧化法制取MMA，工藝流程簡(jiǎn)潔，轉(zhuǎn)化率高，選擇性好，較之西歐采用的ACH法制造MMA的大型工廠，中型規(guī)模的異丁烯制造MMA工廠具有對(duì)環(huán)境壓力小，綠色環(huán)保等優(yōu)越性。異丁烯與外加N2,O2 及低壓水蒸氣混合后加熱送至MAL合成反應(yīng)器中，異丁烯被催化氧化合成MAL。反應(yīng)后的氣體經(jīng)急冷噴淋塔，脫水塔和吸收塔，其中脫水塔底部的水返回至急冷噴淋塔中循環(huán)使用，脫水塔和吸收塔的吸收劑來(lái)自于MMA合成未反應(yīng)的甲醇溶液，吸收塔塔頂為多余的未反應(yīng)的異丁烯,N2 及O2，還有以少部分氧化反應(yīng)生成的氣體雜質(zhì)，一同排入到火炬系統(tǒng)處理。吸收塔塔底為含有甲醇的MAL溶液經(jīng)泵輸送至MMA合成反應(yīng)器中，

21、在催化劑和空氣作用下進(jìn)行酯化反應(yīng)生成MMA和少量的氣體雜質(zhì)，其中氣體雜質(zhì)同未反應(yīng)的空氣送至火炬系統(tǒng)中。MMA合成反應(yīng)器底部出來(lái)的液體送至精餾塔中，用作為萃取劑，塔頂?shù)玫胶屑状技拔捶磻?yīng)的少量MMA返回至脫水塔，吸收塔及MMA合成反應(yīng)器中進(jìn)行循環(huán)使用。塔底得到的MMA和水經(jīng)換熱冷卻后通過(guò)靜置相分后，下面的水經(jīng)處理后循環(huán)返回至精餾塔中，上面的甲基丙烯酸甲酯經(jīng)高壓泵送至膜分離裝置，脫除水分后，得到產(chǎn)物MMA，其純度達(dá)到聚合級(jí)要求。2.2 Aspen plus仿真模擬流程在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用 Aspen Plus 對(duì)整個(gè)工藝流程進(jìn)行了計(jì)算，將整個(gè)工藝流程分為工段分別模擬。2.2.1 MAL合成工段的

22、模擬 MAL合成工段工段主要包括MAL反應(yīng)器、噴淋塔、脫水塔、吸收塔等主體設(shè)備。MAL合成工段模擬流程簡(jiǎn)圖如圖2-2所示. 詳細(xì)模擬過(guò)程見同組崔法政的工藝流程模擬。圖2-2 MAL合成工段模擬流程圖2.2.2 MMA合成工段的模擬MMA合成工段工段主要包括MAL合成反應(yīng)器、精餾塔、相分離儲(chǔ)罐、膜分離等主體設(shè)備。 MMA合成工段模擬流程簡(jiǎn)圖如圖2-3所示。圖2-3 MMA合成工段模擬流程圖3 設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算及選型3.1 反應(yīng)器的設(shè)計(jì)3.1.1 MAL合成反應(yīng)器(R101)的設(shè)計(jì)表3-1 催化劑物性參數(shù)項(xiàng)目數(shù)值項(xiàng)目數(shù)值顆粒密度Dp=5.5 mm比表面Sp=4.61g2/g堆積密度b=0.60g/ml

23、孔體積Vv=0.121ml/g視密度b=0.95g/ml空隙率§=0.6314反應(yīng)方程主反應(yīng)：C4H8 + O2 C4H6O + H2O異丁烯催化氧化反應(yīng)機(jī)理圖3-1 異丁烯氧化機(jī)理工藝條件使用80（Mo12Bi1Fe2.0Co7.0V0.2Cs0.1）/20Si 復(fù)合氧化物為催化劑，異丁烯為氣相。選擇氧化合成甲基丙烯醛的主要工藝條件為：反應(yīng)溫度：350反應(yīng)壓力：常壓空間速度：1200-1800h-1原料氣組成比例：異丁烯：水：氧氣：氮?dú)?1:1.5:2:12（摩爾比）反應(yīng)器計(jì)算（1）設(shè)計(jì)選材考慮到使用溫度、耐酸、許用壓力、價(jià)格、供貨情況及材料的焊接性能等，在設(shè)計(jì)中選取16MnR。

24、(2)基本物性參數(shù)表3-2 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和工作參數(shù)項(xiàng)目數(shù)值項(xiàng)目數(shù)值甲基丙烯酸甲酯年產(chǎn)量6 萬(wàn)噸原料配比IB:H2O:O2:N2=1:1.5:2:12年工作時(shí)間7500 h空速1200-1120 h反應(yīng)溫度350 oC反應(yīng)選擇性89.0%反應(yīng)壓力101 KPa空時(shí)收率100kg/m3100kg/（m ·h）表3-3 反應(yīng)器進(jìn)口物料組成反應(yīng)器進(jìn)口Kmol/hKg/h%(mol)異丁烯86.358214845.3456水141.52352599.5859氧氣188.6986088.1112氮?dú)?132.18831816.5372.87氫氣4.960613100.13總量1556.7645334

25、.22100表3-4 反應(yīng)器物料出口組成反應(yīng)器出口Kmol/hKg/h%(mol)甲基丙烯醛77.895115459.7490.049836異丁烯1.64080692.061551.05E-03水239.19464309.1580.153034氧氣86.665782773.2010.055448氮?dú)?132.18831816.530.724359氫氣4.960613100.13一氧化碳7.685881215.28464.92E-03二氧化碳6.908657304.04864.42E-03對(duì)苯二甲酸1.036299172.16366.63E-04乙酸1.03629962.232386.63E-0

26、4續(xù)表3-4反應(yīng)器出口Kmol/hKg/h%(mol)丙醛0.77722445.141194.97E-04總量1563.02145334.22100表3-5 相對(duì)分子質(zhì)量 M異丁烯甲基丙烯醛水氧氣氮?dú)?670183228一氧化碳二氧化碳乙酸丙醛對(duì)苯二甲酸28446058166進(jìn)料混合平均相對(duì)分子質(zhì)量： 出口混合平均相對(duì)分子質(zhì)量： 表3-6 密度名稱密度(kg/m3)臨界溫度Tc（k）臨界壓力（MPa）臨界壓縮因子Zc甲基丙烯醛1.3770825663.680.253續(xù)表3-6名稱密度(kg/m3)臨界溫度Tc（k）臨界壓力（MPa）臨界壓縮因子Zc異丁烯1.09934428.64.10.274

27、水0.3529624404.60.262氮?dú)?.547599132.923.4990.299氫氣0.039413111一氧化碳0.5475325304.250.246二氧化碳0.860687838.85.8910.246對(duì)苯二甲酸3.382413126.23.40.289乙酸1.18024154.585.0430.288乙醛1.139761883.63.4860.201氧氣0.6256304.217.3830.274混合物密度： （3）反應(yīng)器的數(shù)學(xué)計(jì)算此反應(yīng)選用固定床列管式反應(yīng)器，反應(yīng)物、產(chǎn)物均為氣體，催化劑為固體，此模型為擬均相模型。 1）動(dòng)力學(xué)方程A :指前因子 CIB :異丁烯濃度 E

28、：反應(yīng)活化能以 1/T 為橫坐標(biāo)，lnk 為縱坐標(biāo)作圖，則直線的截距為lnA，斜率為-E/R，計(jì)算即可得反應(yīng)指前因子A和反應(yīng)活化能E。根據(jù)以上方法得到的反應(yīng)指前因子和反應(yīng)活化能分別為7.37×10和169.7 kJ/mol，最終得到該反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程為：2)物料衡算式FA0 ：任意位置上物質(zhì)的摩爾流量， kmol/hdxA ：物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率B ：催化劑的床層堆積密度， g/mlDr ：反應(yīng)器直徑，m其中反應(yīng)器直徑計(jì)算用公式計(jì)算得:代入數(shù)據(jù)積分得:取反應(yīng)管長(zhǎng)為8m。3）其他設(shè)計(jì)：反應(yīng)列管： 35× 2反應(yīng)管根數(shù)：取反應(yīng)管根數(shù)4880根。反應(yīng)器壁厚的計(jì)算: ：圓筒的計(jì)算，mmP

29、：圓筒計(jì)算壓力，MPaD ：圓筒的內(nèi)徑，mm ：鋼板在該溫度下的許用應(yīng)力，MPa ：焊接接頭系代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：圓整后取壁厚20 mm。反應(yīng)器內(nèi)徑：3660 mm。反應(yīng)器質(zhì)量選擇16MnR為材質(zhì)，其密度約為7850 kg/m3。反應(yīng)管質(zhì)量m1=viinVi ：反應(yīng)管體積，m3i ： 材質(zhì)密度，kg/m3n ： 反應(yīng)管根數(shù)代入數(shù)據(jù)得m1=viin=7938.95 kg 筒體質(zhì)量m2=VRi=904.6 kg封頭取標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，內(nèi)徑DN=3660 mm，厚度=20 mm，曲面高h(yuǎn)i=925 mm，封頭直邊高h(yuǎn)=50 mm.封頭質(zhì)量按 代入數(shù)據(jù)m3=1323.16 kg反應(yīng)器主體質(zhì)量m=m1+m2+2

30、m3=11483.87 kg附件以主體質(zhì)量的0.2倍計(jì)算，則反應(yīng)器總質(zhì)量m總=13780.64 kg殼程換熱設(shè)計(jì)（1）換熱介質(zhì)進(jìn)出口結(jié)構(gòu)為了降低入口流體的橫向流速，消除流體誘發(fā)的管子振動(dòng)，采用外導(dǎo)流筒式的進(jìn)出口結(jié)構(gòu)。(2)換熱介質(zhì)冷卻水：101 KPa 10 oC液態(tài)水 Cp =4.184 KJ/(kg·K)飽和水蒸氣潛熱 r=2051.0 KJ/kg采用 Aspen Plus 模擬軟件對(duì)該反應(yīng)器進(jìn)行換熱模擬，通過(guò)不斷優(yōu)化，最終得到G H 2 O,out =27000 kg/h ，冷卻水進(jìn)口的質(zhì)量流量為 G H 2 O,in =27000 kg/h。取液態(tài)水的進(jìn)口流速為1m/s，進(jìn)

31、口 管 口 直 徑 為100 mm。換 熱 介 質(zhì) 出 口 的 溫 度 為85 oC ， 出 口 流 量 為液態(tài)水進(jìn)口流量1 m/s，出口管徑為100 mm。(3)折流板型式由于反應(yīng)器中間不排管，選用環(huán)盤型折流板。折流板間距為1 m。板厚10 mm。3.1.2 MMA合成漿態(tài)床反應(yīng)器（R201）的設(shè)計(jì)反應(yīng)器操作條件(1)進(jìn)出口物料組成 MMA 合成反應(yīng)器物料主要組成如表3-7所示。表3-7 反應(yīng)器進(jìn)口物料組成空氣進(jìn)料甲醇進(jìn)料MAL進(jìn)料質(zhì)量流量（kg/h)49893.46697127451摩爾流量（kmol/h應(yīng)條件T=70 oCP=0.3 MPa根據(jù) Aspen pl

32、us 模擬結(jié)果可知反應(yīng)器出口物料組成如表3-8所示表3-8 出口物料組成物質(zhì)質(zhì)量流量（kg/h）摩爾流量（kmol/h）MMA7942.879.4MAL1341.419.1H2O2567142.5甲醇66894.52087.7空氣48554.41681.7(2)操作條件反應(yīng)溫度為： 70 oC 醇醛質(zhì)量比為： 10：1壓力為 ： 0.3 MPa反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程：甲基丙烯醛氧化酯化制備甲基丙烯酸甲酷的反應(yīng)方程式如下 :由此可知，MAL氧化酯化制備MMA的本征反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程可用指數(shù)形式表達(dá)如下:式中 ：r ：反應(yīng)速率，mol·L-1·h-1K：反應(yīng)速率常數(shù)A

33、：MAL 的反應(yīng)級(jí)數(shù)b : MeOH 的反應(yīng)級(jí)數(shù)C : O2 的反應(yīng)級(jí)數(shù)由于該反應(yīng)在恒溫、恒壓、氧氣流速不變的條件下進(jìn)行的，并且O2在反應(yīng)液中連續(xù)供應(yīng)，可以認(rèn)為在反應(yīng)過(guò)程中O近似為一常數(shù)。因此可以簡(jiǎn)化為：即為：式中x ： MAL 轉(zhuǎn)化率 ：MAL的初始濃度，mol/L：MeOH的初始濃度，mol/L反應(yīng)速率常數(shù) k 也可用下式表示：k0 ：指前因子Ea ：反應(yīng)的活化能，J·mol-1R ：摩爾氣體常數(shù)，J·mol-1·k-1最終可得到： E a = 7.24 KJ / mol ， k 0 = 0.1727反應(yīng)速率方程為：(2)床徑的確定床徑可按氣體處理量和操作速度

34、由流量方程計(jì)算求得： 即 式中 V 為原料氣中的體積流量，m3/h帶入相關(guān)數(shù)據(jù)可求得：在化工生產(chǎn)中，處特殊要求外，一般均采用圓形截面床體。一般而言，采用夾套形式的反應(yīng)器內(nèi)套管與外殼的直徑比0.7-0.9之間較為合適。因此漿態(tài)床床徑為 D=4.5 m，反應(yīng)器外徑為 D=5 m反應(yīng)器質(zhì)量選材16MnR，其密度約為7850 kg/m3。反應(yīng)器壁厚計(jì)算該反應(yīng)器筒體選材為16MnR，根據(jù)反應(yīng)條件，利用壁厚公式，求得壁厚 為：圓整去10 mm。封頭設(shè)計(jì)本反應(yīng)器選擇標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，取其形狀系數(shù)K=1，則D/2hi=2。外徑Do為5000 mm，則其圓邊高度為hi=1250 mm。壁厚即為反應(yīng)器壁厚10 mm

35、，直邊高度為50 mm。材質(zhì)選用16MnR。筒體質(zhì)量m1=VRi=9850 kg封頭質(zhì)量 =2118.33 kg主體質(zhì)量m=m1+2m2=14086.66 kg附件取主體質(zhì)量的0.2倍，則反應(yīng)器總質(zhì)量m總=16903.99 kg3.2 塔設(shè)備的選型與設(shè)計(jì)3.2.1 急冷噴淋塔簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)計(jì)算主體尺寸的計(jì)算根據(jù)本工藝的操作特點(diǎn)，考慮到容器直徑較大，氣體介質(zhì)溫度較高及壓力較低，常采用整體夾套的分段式夾套形式，這樣不僅能提高傳熱介質(zhì)的流速，改善傳熱效果，而且還能提高筒體受外壓的穩(wěn)定性和剛度。選擇停留時(shí)間為t=30s；則根據(jù)Aspen plus 模擬得到其氣體的體積流量為Vg=79929.625 m3 &

36、#183;h-1,取裝載系數(shù)為=0.75，則得到塔設(shè)備的容積為V=895 m3；根據(jù)空塔氣¼速計(jì)算公式及經(jīng)驗(yàn)得，塔徑D=3.6 m；則由得，塔筒體高度為H=22 m；采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。夾套直徑與筒體直徑的關(guān)系由查找化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)如表3-9所示。表 3-9 夾套直徑與筒體直徑的關(guān)系項(xiàng)目數(shù)值數(shù)值數(shù)值Di(mm)500800900220022004000Dj(mm)Di+50Di+100Di+200通過(guò)表可知筒體的夾套至筒體的間距為200 mm。噴淋水用量情況冷卻水采用循環(huán)方式，考慮到防止設(shè)備因結(jié)垢導(dǎo)致堵塞，影響傳熱效果，筒體和夾套的用水為工藝軟水，與高溫氣體間接換熱；而其中有一部分水

37、為直接進(jìn)行噴淋降溫除雜，這部分水分為兩個(gè)進(jìn)水，其中一個(gè)為來(lái)自循環(huán)工藝水在塔頂進(jìn)行噴冷，還有一個(gè)來(lái)自脫水塔底部的水在在塔的中上段進(jìn)行噴淋降溫。各個(gè)用水操作參數(shù)詳見表3-10所示。表3-10 急冷噴淋塔的用水操作參數(shù)數(shù)據(jù)表來(lái)源用水途徑數(shù)值m3/h用水量（kg·h ）壓力（atm）起始溫度（）工藝軟水夾套及蛇管3750115循環(huán)工藝水塔頂噴淋1000115脫水塔底部水中上段噴淋6225.51.268.7換熱情況據(jù)比熱容公式 設(shè)定從反映器中出來(lái)的物流的溫度從T1=350 oC降至T2=180 oC的熱量被用于工藝軟水的加熱，根據(jù) Aspen plus 導(dǎo)出物流傳熱數(shù)據(jù)得到熱負(fù)Q=2724.3

38、696 kw，工藝用水量Wc=3750 kg/h，水量進(jìn)口溫度為t1=15 oC，出口溫度為t2=103.5 oC；計(jì)算出平均溫度差， oC總傳熱系數(shù) K(以外表面積為基礎(chǔ))，通過(guò)查找化工原理書查找得到總傳熱系數(shù)K=901.5 W/(m2·oC)，計(jì)算得到傳熱面積為S=27.28 m2。由于水蒸氣發(fā)生相變，考慮到15%的面積裕度，得S=1.15×=31.372 m2選用45×2.5 mm傳熱管（無(wú)縫鋼管），計(jì)算得管內(nèi)流速為u=0.83 m/s。換熱管的總長(zhǎng)度為=1973 m，圓整為2000 m。塔質(zhì)量計(jì)算材質(zhì)選擇16MnR，其密度約為7850 kg/m3。塔內(nèi)徑D

39、i=4000 mm。塔體厚度：圓整取10 mm。塔體質(zhì)量m1=V=79862.76 kg封頭質(zhì)量封頭取標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，內(nèi)徑DN=4000 mm，厚度=10 mm，曲面高h(yuǎn)i=1000 mm，封頭直邊高h(yuǎn)=50 mm，材質(zhì)選用16MnR。 =1376 kg塔主體質(zhì)量m=m1+2m2=82614.76 kg附件取主體質(zhì)量的0.2，總質(zhì)量m總=99137.7 kg3.2.2 cup-Tower對(duì)脫水塔的選型脫水塔是在0.145 MPa 的條件下，將從急冷塔出來(lái)的水蒸氣、MAL、空氣混合物中的水脫除。在脫水塔的上部引入了來(lái)自MMA合成反應(yīng)工段的MAL和甲醇的混合液體，來(lái)自急冷塔的MAL、水蒸氣、空氣混合

40、物與MAL和甲醇的混合液體在塔內(nèi)逆向接觸，這樣使得輕組分中MAL的含量增高，以使得產(chǎn)品產(chǎn)量增高，同時(shí)使得水等重組分從塔底排出，空氣、MAL、甲醇?xì)怏w從塔頂排出。該脫水塔選擇板式浮閥塔，單溢流進(jìn)行選型。Aspen plus得出水力學(xué)數(shù)據(jù)如表3-11所示。表3-11 脫水塔水力學(xué)數(shù)據(jù)StageVolume flow liquid fromVolume flow vapor toDensity liquid fromDensity vapor toViscosity liquid fromViscosity vapor toSurface tension liquid fromcum/hrcum/h

41、rkg/cumkg/cumcPcPdyne/cm平均6.6967469.79965.490.720.420.01727.69將水力學(xué)數(shù)據(jù)輸入到cup-Tower中進(jìn)行選型，如圖3-2所示。Cup-Tower計(jì)算出脫水塔的塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)結(jié)果如圖3-3。 圖3-2 水力學(xué)數(shù)據(jù)輸入 圖3-3 脫水塔的塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)Cup-Tower計(jì)算出脫水塔的塔板工藝參數(shù)結(jié)果如圖3-4。圖3-4 塔板工藝參數(shù)塔板負(fù)荷性能圖如圖3-5。 3-5 塔板負(fù)荷性能3.2.3 cup-Tower對(duì)吸收塔的選型吸收塔是在0.50 MPa的條件下，將從脫水塔出來(lái)的MAL、甲醇、空氣混合物中的空氣排出，并將MAL和甲醇液化為液體。在

42、吸收塔的上部引入來(lái)自MMA合成反應(yīng)工段的MAL 和甲醇的混合液體，來(lái)自脫水塔的混合氣體與來(lái)自MMA 合成反應(yīng)工段的混合液體逆向接觸，使得MAL和甲醇液化為液體，同時(shí)使得重組分中MAL和甲醇的含量增高，以提高最終產(chǎn)品的產(chǎn)量。空氣等氣體則從塔頂排出，MAL和甲醇混合液體從塔底排出。 吸收塔選擇浮閥塔，單溢流進(jìn)行選型。Aspen plus得水力學(xué)數(shù)據(jù)如表3-12。StageVolume flow liquid fromVolume flow vapor toDensity liquid fromDensity vapor toViscosity liquid fromViscosity vapor

43、toSurface tension liquid fromcum/hrcum/hrkg/cumkg/cumcPcPdyne/cm平均6.6967469.79965.490.710.420.01627.69表3-12 吸收塔水力學(xué)數(shù)據(jù)將水力學(xué)數(shù)據(jù)輸入到cup-Tower中，如圖3-6所示。 圖3-6 水力學(xué)數(shù)據(jù)輸入Cup-Tower計(jì)算出脫水塔的塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)結(jié)果如圖3-7。Cup-Tower計(jì)算出脫水塔的塔板工藝參數(shù)結(jié)果如圖3-8。圖3-7 塔板結(jié)果參數(shù) 圖3-8 塔板工藝參數(shù)負(fù)荷性能圖如3-9。圖3-9 負(fù)荷性能圖3.2.4 MMA精餾塔設(shè)計(jì)由Aspen得到的全塔平均水力學(xué)數(shù)據(jù)如表3-13。表

44、3-13 全塔平均水力學(xué)數(shù)據(jù)氣相流量Vs 液相流量 Ls 氣相密度 V 液相密度L混合液表面張力 全塔平均15.865m3/s0.03m3/s2.723kg/m3821.32kg/m342.4mN/m塔 徑欲求出塔徑應(yīng)先計(jì)算出適宜空塔速度。適宜空塔速度u一般為最大允許氣速umax的0.60.8倍即： u（0.60.8）umax 式中C可由史密斯關(guān)聯(lián)圖查得，液氣動(dòng)能參數(shù)為：取板間距HT =0.8 m，板上液層高度hL =0.1 m，圖中的參變量值HT-hL=0.6-0.1 =0.7 m。根據(jù)以上數(shù)值由圖可得液相表面張力為42.4 mN/m時(shí)的負(fù)荷系數(shù)C20 =0.15。由所給出的工藝條件校正得：

45、最大允許氣速： 取安全系數(shù)為0.7，則適宜空塔速度為： =1.8 由下式計(jì)算塔徑：按標(biāo)準(zhǔn)塔徑尺寸圓整，取D = 3800 mm； 實(shí)際塔截面積：實(shí)際空塔速度： 安全系數(shù)： ,在0.60.8范圍間，合適。溢流裝置 選用單流型降液管，不設(shè)進(jìn)口堰。1）降液管尺寸 取溢流堰長(zhǎng)lw=0.7D，即lw/D=0.7，由弓形降液管的結(jié)構(gòu)參數(shù)圖查得：Af/AT=0.09,Wd/D=0.15 因此：弓形降液管所占面積:Af=0.09×11.3=1.017 m2 弓形降液管寬度:Wd=0.15×3.8=0.57 m2 驗(yàn)算液體在降液管的停留時(shí)間： 由于停留時(shí)間5 s，合適。2）溢流堰尺寸由以上設(shè)

46、計(jì)數(shù)據(jù)可求出： 溢流堰長(zhǎng) lw=0.7×3.8=2.66 m 采用平直堰，堰上液層高度可依下式計(jì)算，式中E近似取1，即 溢流堰高:hw=hL-how=0.1-0.034=0.066 m液體由降液管流入塔板不設(shè)進(jìn)口堰，并取降液管底隙處液體流速u0= 0.2 m/s； 降液管底隙高度：故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。浮閥數(shù)及排列方式1) 浮閥數(shù)初取閥孔動(dòng)能因數(shù)F0 = 9，閥孔氣速為：每層塔板上浮閥個(gè)數(shù) ：2）浮閥的排列 按所設(shè)定的尺寸畫出塔板，并在塔板的鼓泡區(qū)內(nèi)依排列方式進(jìn)行試排，確定出實(shí)際的閥孔數(shù)。 已知Wd = 0.57 m，選取無(wú)效邊緣區(qū)寬區(qū)WC = 0.065 m、破沫區(qū)寬度WS=0

47、.1 m，由下式計(jì)算鼓泡區(qū)面積，即： 浮閥的排列方式采用等腰三角形叉排。取同一橫排的空心距t=75 mm，則等腰三角形的高度： 估算排間距: 由于塔直徑D=3800 mm，需采用分塊式塔板四塊。取t=0.080 m?，F(xiàn)按t=75 mm,t=80 mm的等腰三角形叉排方式畫出浮閥排列圖(附后）圖3-11，可排出閥孔數(shù)2406個(gè)，重新核算以下參數(shù)： 閥孔氣速：動(dòng)能因數(shù): 動(dòng)能因數(shù)在912之間，合適。塔板開孔率：開孔率在1014之間，合適。塔板流體力學(xué)驗(yàn)算1）塔板壓降利用下式計(jì)算： （1）干板阻力 因閥孔氣速uo大于其臨界閥孔氣速uoc，故干板阻力計(jì)算式為 （2）板上充氣液層阻力本設(shè)備分離烴化液，液

48、相為碳?xì)浠衔?，可取充氣系?shù)0= 0.5。 （3）液體表面張力造成的阻力 由于采用浮閥塔板，克服鼓泡時(shí)液體表面張力的阻力很小，所以可忽略不計(jì)。這樣，氣流經(jīng)一層，浮閥塔板的靜壓頭降液柱高度為 所以: hp=0.027+0.05=0.077 m 則單板壓降: 2）降液管液泛校核 為了防止降液管液泛現(xiàn)象發(fā)生，要求控制降液管內(nèi)清液層高度Hd(HT+Hw)。其中:Hd=hp+hL+hd （1）氣體通過(guò)塔板的壓強(qiáng)降所相當(dāng)?shù)囊褐叨萮P前面已求出，hP=0.077 m。（2）液體通過(guò)降液管的壓頭損失（不設(shè)進(jìn)口堰） （3）板上液層高度 前已選定hL=0.1 m。 所以Hd=0.077+0.0062+0.1=0

49、.1832 m 取降液管中泡沫層相對(duì)密度=0.5,前已選定板間距HT=0.8 m，hw=0.066 m。則： (HT+Hw)=0.5(0.8+0.066)=0.433 可見，Hd(HT+Hw)，符合防止降液管液泛要求。3）液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間 應(yīng)保證液體在降液管內(nèi)的停留時(shí)間大于35s，才能使得液體所夾帶氣體的釋出。本設(shè)計(jì)的停留時(shí)間 可見，所夾帶氣體可以釋出。4）霧沫夾帶量校核依下面兩式分別計(jì)算泛點(diǎn)率F，即 和 板上液體流徑長(zhǎng)度： 板上液流面積： 查得泛點(diǎn)負(fù)荷因數(shù)CF=0.152、物性系數(shù)K=1.0,將以上數(shù)據(jù)代入： 對(duì)于大塔，為避免過(guò)量霧沫夾帶，應(yīng)控制泛點(diǎn)率不超過(guò)80%。上兩式計(jì)算的泛點(diǎn)率都

50、在80%以下，故可知霧沫夾帶量能夠滿足eV0.1kg(液)/kg(氣)的要求。5）嚴(yán)重漏液校核當(dāng)閥孔的動(dòng)能因數(shù)F0低于5時(shí)將會(huì)發(fā)生嚴(yán)重漏液，前面已計(jì)出F0=9.1，可見不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重漏液。塔板負(fù)荷性能圖1）氣體負(fù)荷下限線（漏液線）對(duì)于F1型重閥，因動(dòng)能因數(shù)F05時(shí)會(huì)發(fā)生嚴(yán)重漏液，故取F0=5計(jì)算相應(yīng)的氣相流量VS，min：2）過(guò)量霧沫夾帶線 根據(jù)前面霧沫夾帶校核可知，對(duì)于大塔，取泛點(diǎn)率F = 0.8，那么 整理得:霧沫夾帶線為直線，由兩點(diǎn)即可確定。當(dāng)LS=0時(shí)，VS=19.4 m3/s；當(dāng)LS=0.01時(shí)，VS=18.8 m3/s。由這兩點(diǎn)便可繪出霧沫夾帶線。3）液相負(fù)荷下限線 對(duì)于平直堰，其堰上液層高度how必須要大于0.006 m。取how=0.006 m，可作出液相負(fù)荷下限線。 取E=1、代入lw則可求出LS,min： 4）液相負(fù)荷上限線 液體的最大流量應(yīng)保證在降液管中停留時(shí)間不低于35 s，取= 5 s作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限，則：5）液泛線由此確定液泛線方程：(HT+hw)=+（