2019年第十三屆全國大學生化工設計競賽 合肥學院作品 年產15萬噸醋酸乙烯酯項目4、年產15萬噸醋酸乙烯酯項目-設備設計說明書

年產"萬咆醋酸乙烯酯項目

一設備設計說明書

“東華種枝-怩逸/化柘”

第十三屆全國九挈2化工汲計盍爰

風雨諫程

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“東華科技一恒逸石化杯”第十三屆全國大學生化工設計競賽033

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目錄

第一章設計概述1

1.1過程設備設計要求1

1.2過程設備設計依據1

1.3過程設備分類2

1.4過程設備概述3

第二章塔設備4

2.1概述4

2.1.1設計要求4

2.1.2塔類型的選擇5

2.2塔工藝設計7

2.2.1設備流程確定7

2.2.2AspenPlus對于塔的模擬7

2.2.3工藝參數的確定7

2.2.4塔型的選擇10

2.3工藝尺寸計算10

2.3.1塔徑計算10

2.3.2塔板的選型12

2.3.3溢流部件的計算13

2.3.4浮閥數及排列方式16

2.4流體力學計算和校核18

2.4.1塔板壓降18

2.4.2泄露驗算19

2.4.3液泛的驗異19

2.4.4操作彈性20

2.4.5霧沫夾帶的臉算21

2.4.6負荷性能圖22

2

2.5Cup-Tower水力學校核25

2.5.1塔板信息榆入25

2.5.2水力學數據輸入25

2.5.3塔板結構參數26

2.5.4計算結果26

2.5.5塔板性能負荷圖27

2.6KG-Tower水力學校核28

2.6.1工藝參數的輸入28

2.6.2塔盤結構參數的輸入29

2.6.3校核結果30

2.6.4設計報告32

2.7塔的機械設計33

2.7.1設計溫度與壓力的確定34

2.7.2塔輔助裝置設計34

2.7.3塔體總高度37

2.7.4塔的強度計算38

2.8塔的設計結果41

2.9SW6軟件強度校核42

2.9.1設計規(guī)范42

2.9.2校核計算條件42

2.9.3風載荷及池震載荷核算44

2.9.4地腳螺栓校核47

2.9.5耐壓試驗校核48

2.9.6主要尺寸參數計算結果51

2.10塔盤結構優(yōu)化52

2.10.1復合塔板的應用52

2.10.2新型塔盤浮閥的應用53

2.11塔設備條件圖53

2.12塔設備設計一覽表54

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第三章?lián)Q熱器55

3.1概述55

3.2設計依據55

3.3換熱設備56

3.3.1換熱器分類56

3.3.2換熱器類型及應用57

3.4選型說明57

3.4.1換熱類型57

3.4.2換熱管58

3.4.3管間距的確定59

3.4.4管程數的確定59

3.4.5殼程數的確定59

3.4.6折流板數目和間距60

3.5換熱器設計60

3.5.1選型示例60

3.5.2設計參數61

3.6計算總傳熱系數62

3.6.1熱負荷62

362平均傳熱溫差62

3.6.3傳熱溫差修正62

3.6.4總傳熱系數K63

3.6.5計算傳熱面積63

3.7工藝尺寸計算63

3.7.1管徑選擇63

3.7.2管程數和芍熱管數63

3.7.3傳熱管排列方式64

3.7.4殼體內徑64

3.7.5，斤流板64

4

3.7.6接管及接管方位64

3.8換熱器核殍65

3.8.1管程對流借熱系數65

3.8.2殼程對流芍熱系數66

3.8.3污垢熱阻和管壁熱阻66

3.8.4總傳熱系數K的計算66

3.8.5傳熱面積校核67

3.8.6管程壓降核算67

3.8.7殼程壓降核算68

3.9HTRI軟件才交核69

3.9.1數據輸入69

3.9.2校核報告70

3.10換熱器的設計結果73

3.11換熱器的優(yōu)化73

3.11.1防腐技術74

3.11.2高效傳熱管的應用74

3.11.3新型換熱管箱結構的應用76

3.12Aspen輔助設計77

3.12.1換熱器E0101的設計示例78

3.12.2換熱器E0301的設計示例82

3.13換熱器的強度校核84

3.13.1筒體校核計算85

3.13.2封頭校核計算88

3.13.3管板校核計算90

3.13.4設備法蘭復核90

3.14換熱器設備條件圖93

3.15換熱器的設計一覽表93

第四章反應器94

4.1概述94

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4.2類型與特性94

4.2.1釜式反應器94

4.2.2管式反應器95

4.2.3流化床反應器95

4.2.4固定床反應器96

4.3反應器設計96

4.3.1反應機理96

4.3.2反應方程式97

4.3.3催化劑選擇97

4.3.4催化劑的制備98

4.3.5工藝條件的確定98

4.3.6反應器形式選擇99

4.3.7反應器原料組成100

4.4反應器尺寸計算100

4.4.1催化劑床層體積100

4.4.2催化劑床層高度101

4.4.3反應器列管數102

4.4.4床層壓力降102

4.5反應器結構設計103

4.5.1設計溫度及設計壓力的確定103

4.5.2反應器筒沐直徑104

4.5.3筒體厚度及封頭厚度104

4.5.4裙座105

4.5.5反應器高度105

4.5.6接管尺寸及方位105

4.5.7超壓泄放裝置106

4.6反應器機才成設計106

4.6.1氣體分布板106

6

4.6.2管板107

4.6.3載熱流體導流筒108

4.6.4折流擋板109

4.6.5催化劑支撐裝置111

4.7反應器設計結果112

4.8反應器強度校核113

4.8.1校核計算條件113

4.8.2筒體校核計算114

4.8.3封頭校核計算116

4.8.4法蘭復核計算118

4.9反應器設備條件圖119

4.10反應器設計一覽表120

第五章泵⑵

5.1選型依據121

5.2選型原則121

5.3各類泵的性能參數122

5.4泵的特點及選用要求122

5.5泵的選型示例123

5.6節(jié)能屏蔽泵的應用126

5.7泵的選型一覽表127

第六章儲罐128

6.1選型依據128

6.2儲罐結構形式的選擇128

6.3儲罐的選型示例129

6.3.1設計參數129

6.3.2設計選材129

6.3.3選型結果129

6.4儲罐選型一覽表130

第七章壓縮機131

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7.1^述131

7.2選型要求131

7.3壓縮機分類131

7.4選型示例132

7.5壓縮機選型一覽表132

第八章工藝設備一覽表133

8.1非標設備設計一覽表133

8.1.1塔設備133

8.1.2換熱器134

8.1.3反應器136

8.2定型設備選型一覽表137

8.2.1泵137

8.2.2儲罐138

8.2.3其他設備139

8

第一章設計概述

1.1過程設備設計要求

從原材料到產品，要經過一系列物理、化學或是生物加工處理步驟，這些步

驟稱之為過程。過程需要設備來完成物料的粉碎、混合、儲存、分離、傳熱、反

應等操作。過程設備設計就是根據工藝要求和物料性質等，綜合考慮生產成本、

環(huán)境要求和節(jié)能環(huán)保等決定工藝設備的類型、規(guī)格、主要尺寸和數量，為車間布

置設計、施工圖設計及非工藝設計項目提供必要的設計數據C

過程設備設計的要求集中體現在安全性與經濟性上。安全是前提，經濟是目

標，在充分確保安全的前提下盡可能做到經濟：

1.安全性主要是指結構完整性和密封性。結構完整性主要是指容器在滿足功

能要求的基礎上，滿足強度、剛度、穩(wěn)定性、耐久性等要求；密封性是指容器的

泄漏率應控制在允許的范圍內。

2.同時，設備設計要滿足工藝過程要求，主要包括功能的要求和壽命的要求,

即滿足化工生產的需要以及滿足生產過程中設備的壽命要求C

3.綜合經濟性是衡量過程設備優(yōu)劣的重要指標。經濟性包括高的生產效率、

相對低的能耗、經濟的制造方法、易于運輸和安裝、低的操作和維護費用以及優(yōu)

良的環(huán)境性能等。

綜上所述，過程設備設計要求滿足工藝要求下，要具有安全性即設備所有部

件都必須有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性：可靠的密封性：一定的耐久性。其次，

設備的綜合經濟性要好，綜合經濟性是衡量過程設備優(yōu)劣的重要參數，即運轉性

能好；易于操作與維護；還要具有優(yōu)良的環(huán)境性能。上述要求難以全部滿足，設

計時應針對具體問題具體分析，滿足主要要求，兼顧次要要求。

1.2過程設備設計依據

過程設備設計需要滿足國家或行業(yè)規(guī)范標準要求，并注意在使用標準時：一

是要采用最新的規(guī)范標準，二是要全面正確地使用規(guī)范標準。常用設計標準如下

表1-1所示：

1

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表1-1設計標準與依據

名稱標準號

《工藝系統(tǒng)工程設計技術規(guī)定》HG.T20570-1995

《鋼制化工容器設計基礎規(guī)定》HG/T20580-2011

《鋼制化工容器材料選用規(guī)定》HG.T20581-2011

《鋼制化工容器強度計算規(guī)定》HG,T20582-2011

《鋼制化工容器結構設計規(guī)定》HG’T20583-2011

《鋼制化工容器制造技術要求》HG,T20584-2011

《化工設備基礎設計規(guī)定》HG.T20643-2012

《石油化工塔型設備基礎設計規(guī)范》SH/T3030-2009

《塔器設計技術規(guī)定》HG20652-1998

《壓力容器》GB150-2011

《熱交換器》GB/T151-2014

《承壓設備無損檢測》NB/T47013-2015

《鍋爐和壓力容器用鋼板》GB713-2014

《石油、重化學和天然氣工業(yè)用離心泵》GBfT3215-2007

1.3過程設備分類

化工設備從設計角度上可以分為兩類：標準設備（定型設備）一般只要提供工

藝參數，由供應商進行設計并推薦選型，可以成批生產、直接購買的設備。非標

準設備是指須由工藝提供設計條件，由設備設計師專門設計，由廠家供應商專門

制造的設備。

根據化學工業(yè)出版社出版的《化工設計（第四版）》所述，常用的標準設備

和非標設備如下：

1.常用標準設備：包括泵、風機、冷凍機、過濾機、離心機、攪拌器、壓縮

機等。生產廠家、型號都很多，可選擇范圍很大。

標準設備設計：根據工藝要求，計算特征尺寸，查閱相關產品目錄或樣本手

冊（列出設備的規(guī)格、型號、基本性能參數和廠家），選擇合適設備型號。

2.常用非標準設備：容器（中壓、低壓、高壓）、塔器、換熱器、干燥設備、

2

攪拌設備和除塵設備等。

井標準設備設計：根據工藝要求，完成工藝計算，提出設備型式，材料、尺

寸和其他要求，再經過機械計算及設計，最后提供數據由相關工廠制造。

1.4過程設備概述

經過工藝選擇、組合、模擬以及優(yōu)化，最終設計的工藝流程包括反應器1

臺，塔設備19座，泵46臺，換熱器37臺，各類儲罐10個、壓縮機4個，膨脹

機1臺，混合器及噴霧器3臺，共計設備數為120o

在確定設備形式時，除塔設備、反應器及換熱器等為自主設計非標設備外，

其余設備均為標準設備。針對非標設備詳細書寫了設備設計說明書；對于標準設

備做了相應設備選型；并對所有過程設備進行了統(tǒng)計梳理，得到了工藝設備一覽

表（見第八章）。

整套工藝流程重型設備多，如反應器，精儲塔，吸收塔等，設備安裝時多采

用現場組焊的方式。

3

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第二章塔設備

2.1概述

塔設備是化工及石油化工生產中最重要的單元設備之一c它可使氣（或汽）

液或液液兩相之間進行緊密接觸，達到相際傳質及傳熱的目的?？稍谒O備中完

成的常見的單元操作有：精偏、吸收、解吸、洗滌、冷卻及氣體增濕等。

塔設備主要可分為板式塔和填料塔兩類：

在板式塔中，塔內裝有一定數量的塔盤，氣體以鼓泡或噴射的形式穿過塔盤

上的液層使兩相密切接觸，進行傳質。兩相的組分濃度沿塔高呈階梯式變化。

在填料塔中，塔內裝填有一定段數和一定高度的填料層，液體沿填料表面呈

膜狀向下流動，作為連續(xù)相的氣體自下而上流動，與液體逆流傳質。兩相的組分

濃度沿塔高呈連續(xù)變化。

2.1.1設計要求

塔設備主要用于傳質過程，首先必須使氣液兩相充分接觸，以獲得較高的傳

質效率，同時為了使塔設備更有效、更經濟地運行，除了。為此，要求它滿足特

定的工藝條件之外，還應滿足以下基本要求：

1.氣液兩相充分接觸，相際傳熱面積大。只有在氣液兩相充分接觸的情況下,

相際的傳質才能有效進行。作為塔設備，應具有盡可能大的兩相接觸面積，并使

這些接觸面積被充分利用，才可能得到較高的傳質效率；

2.生產能力大，即氣液相處理能力大。如一定塔徑的塔設備在較大的氣液負

荷時，仍能保證該塔正常、有效地操作，則可減少傳質設備的體積，使之更加緊

湊；

3.操作穩(wěn)定，操作彈性大。但塔設備的氣相或液相負荷發(fā)生一定范圍變化的

變化或波動時，設備仍能正常有效地運行；

4.流體流動阻力小。如流體通過塔設備的壓降小，即流體的壓降小，則可降

低能耗，從而減少設備的操作費用；

5.結構簡單，耗用材料少，制造、安裝、維修方便，設備的投資及維修費用

4

低。

6.耐腐蝕和不易堵塞性。

2.1.2塔類型的選擇

1.塔型的比較

工業(yè)上使用的塔類型按內件結構分主要是填料塔和板式塔兩種，作簡要對比

如下表2-1所示：

表板式塔和填料塔的比較

類型板式塔填料塔

塔內設有多層塔板：每層板上裝配有塔內設置有多層整砌或亂堆的填料，

結構特點不同型式的氣液接觸元件如泡罩、浮如拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、鞍形填料等；填

閥等。料為氣液接觸的基本元件。

微分式接觸，可采用逆流操作，也可

操作特點氣液逆流逐級接觸

采田并流操作。

壓力降小，較適于壓力降要求小的場

壓力降一般比填料塔大

合

空塔氣速空塔氣速大空塔氣速小

效率較穩(wěn)定，大塔板效率比小塔板有塔徑中1.5m以下效率而：

塔效率

所提高。塔徑增大，效率通常會下降。

液氣比適應范圍較大對液體噴淋量有一定要求

持液量較大較小

材質要求一般用金屬材料可用非金屬耐腐蝕材料

檢修清理容易；檢修清理困難；

安裝維修

金屬材料消耗量大?？刹捎梅墙饘俨牧现圃?。

①800mm以下,一般比板式塔便宜直

造價直徑大時一般比填料塔造價低

徑增大，造價顯著增加。

重量較輕重

處理量大；處理強腐蝕性物料；

使用場合操作彈性大；液氣比大；

帶有污垢的物料。真空操作要求壓力降小。

2.物性影響

（1）易起泡的物系，如處理量不大時，以選用填料塔為宜，因為填料能使

泡沫破裂，在板式塔中則易弓起液泛；

（2）具有腐蝕性的介質，可選用填料塔，如必須用板式塔，宜選用結構簡

單、造價便宜的篩板塔盤、穿流式塔盤或舌形塔盤，以便及時更換；

（3）具有熱敏性的物料須減壓操作，以防過熱引起分解或聚合，故應選用

壓力降較小的塔型，當要求真空度較低時，也可采用篩板塔或浮閥塔；

5

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（4）粘性較大的物系，可以選用大尺寸填料，若選用板式，則傳質效率太

差；

（5）含有懸浮物的物料，應選擇液流通道大的塔型，以板式塔為宜；

（6）操作過程中有熱效應的系統(tǒng)，用板式塔為宜。

3.操作條件因素

（1）若氣相傳質阻力大（即氣相控制系統(tǒng)，如低粘度液體的蒸儲，空氣增

濕等），宜采用填料塔，因填料層中氣相呈湍流，液相為膜狀流。反之，受液相

控制的系統(tǒng).宜采用板式塔，因為板式塔中液相呈湍流，用氣體在液層中鼓泡。

（2）液體負荷較大的，可選用填料塔，若用板式塔時，宜選用氣液并流的

塔型（如噴射型塔盤）或選用板上液流阻力較小的塔型（如毓板和浮閥）。此外,

導向篩板塔盤和多降液管篩板塔盤都能承受較大的液體負荷C

（3）低的液體負荷，一般不宜采用填料塔。因為填料塔要求一定數量的噴

淋密度，但網體填料能用于低液體負荷的場合。

（4）液氣比波動的適宜性，板式塔優(yōu)于填料塔，故當液氣比波動較大的宜

用板式塔。

（5）操作彈性，板式塔較填料塔大，其中以浮閥塔為最大，泡罩塔次之，

一般地說，穿流式塔的操作彈性較小。

4.其他因素

對于多數情況，塔徑大于800mm的，宜用板式塔，小于800mm時，則可

用填料塔。但也有例外，鮑爾環(huán)及某些新型填料在大塔中的使用效果可優(yōu)于板式

塔。

塔型的選擇，一般來說有以下幾個方面：

（1）分離物料的特性：如腐蝕性、自聚性、含固物料、發(fā)泡性、熱敏性、

粘度等；

（2）分離過程的要求，如理論塔板數、反應精儲、液氣比、吸收、解析、

測線采出（或加料）等；

（3）操作條件的要求，如操作穩(wěn)定性，操作環(huán)境（是否真空下），操作間

歇或連續(xù)，廠房條件限制，檢修周期及難易性；

6

(4)生產能力的大小。

2.2塔工藝設計

2.2.1設備流程確定

在T0102胺解吸塔中完成了對來自胺吸收塔富集了酸性氣體H2S、C5的富

胺液的加熱解吸：從胺吸收塔底部出來的富胺液進入貧、富胺液換熱器，富液由

來自胺解吸塔底部的熱貧胺溶液加熱；加熱到93c的富胺溶液進入胺解吸塔，

在胺解吸塔中，酸性氣從胺溶液中被解吸出來；來自胺解吸塔底部的貧胺液與來

自吸收塔的富胺液換熱冷卻，再進一步用冷卻器冷卻到指定溫度后由泵送入胺吸

收塔。

2.2.2AspenPhis對于塔的模擬

T0102胺解析塔的物料衡算見下表2-2o

表2.2胺解吸塔前后物流結果表

進出口INOUTOUT

物流信息主物料塔頂出料塔釜出料

物流編號010701080109

MassFlowskg/m3

MEA7334.9361.827273.05

H2O29151.035653.1623498.50

CO21540.341540.340.00

H2S477.15477.150.00

TotalFlowkmol/hr1787.21363.811423.43

TotalFlowkg/hr38503.457732.4730771.56

TotalFlowcum/hr41.835655.5636.39

TemperatureC100.00119.49162.30

Pressurebar11.672.106.01

MolarVaporFraction010

MolarLiquidFraction101

Enthalpycal/mol-66.64068-58.4058-65.0924

2.2.3工藝參數的確定

結合AspenPlus各塔板上的水力學參數，Aspen模擬胺解吸塔(T0102)塔

板數共20塊。其中第1塊塔板為進料板，計算選取塔板上氣液相負荷最大的第

1塊塔板進行工藝計算和校核。各塔板上的水力學物性參數如表2-3所示：

7

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版BOmmtW神表觥力

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CC皿「硼cum/hrvum/hrkg/cumkg/uimcPcPN/m

1119.488120,174380007229.054243456919.12895,4981.W50.25680.01340.0533

2120.174124,0243網7177.4342,4138621237894,7191.1550.25580.01350.0532

3124.024I27,B38225.27454.242,93245861760.3571.2710.24641),01360.0525

4127398瞅043847467703.5843.40025556.39886,50713860.23870.0B70,0519

5130.504133391W7937.08m5288.71882,9441.5010.23200.0B80.0513

6133391136m38928.4m442562505136879,6161.614022610.01390.050?

7136.09I3S,62739137.68366.5944.65264844.56876.4891.7270.22080.01400.0502

8138,627141,02239336,98565.9545,03184657.83873,5371.8390.21610.01410.0497

914L02214129339527.78M074489.6787胸1.9500.21U0.01420.0492

10141293145,45339710.90.8945.746143m868.0712.0610.20790.01430.0488

II145,453147,514嬲Z29116.2646,08444198.47865,5262.1710>30.01440.0484

12147,514M9蝴40057J46,4118圳前863瞅22810.20100.01440.0480

13149.484151,37440222.294SI.25OW3954.468601482.3900.19790.01450.0476

14151374151194038L99610.964W83846538584%2榭0.19510.01460.0472

15I5J.I9恨哪0.19766,1)747涮J746.5I856.3252.6070.19240.01460.0469

16154,938156,62340硼9916.9747,63133653.52854,2282,7140.18990.01470.0465

17156.623158,253片狀101.)64物而3566.81852.1982.822喊76o.ous0.0462

18158.25315056物951020S.6劃物m850,2312.9290.18540.01480.0459

19159.856I62,J0I41157.610386.648.5185劇0.76848,2873.0450.I8J50.01490.0455

2016230116230130771036J9II0845.5630.0000.18600,00000.0448

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根據表2-3選取氣液負荷較大的第1塊塔板水力學參數整理得到表2-4塔工

藝尺寸計算物性參數表：

表2-4塔工藝尺寸計算物性參數表

第1塊塔板

物性參數

液相氣相

溫度/℃119.488120.174

質量流率/(kg/h)380007229.05

體積流率/(m3/s)0.0121.922

密度/(kg/m3)895.4981.045

黏度/cP0.25680.0134

表面張力N/m0.0533—

2.2.4塔型的選擇

根據工藝原理和物性考慮，初步選定T0102胺解吸塔為板式塔。

2.3工藝尺寸計算

2.3.1塔徑計算

塔板間距HT的選取與塔高、塔徑、物性性質、分離效率、操作彈性以及塔

的安裝、檢修等因素有關。設計時通常根據塔徑的大小，由表2?5列出的塔板間

距的經驗數值選取。

表2-5塔板間距和塔徑的關系

塔徑D/ni0.3—0.50.5—0.80.8?1?61?6?2.42?4?4.0

板間距Hy/mm200?300250?350300?450350?500400?600

初選塔板間距HT=450mm

板上液層高度hi=70mm

HT-hL=380mm

氣液兩相流動參數，以第一塊塔板為例:

1/2895.498\/2

PL0.012

=x=0.18

Pv)1.922<1.045J

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芹產15萬吃醋破乙坤罪項目-權備世奸梃明名

圖2?1史密斯關聯(lián)圖

查史密斯關聯(lián)圖

可查得:

Go=0.065

矯正到表面張力為O.O533N/m時

0.20.2

c=cI=0.065x0.0533I=0.080

0.02

泛點氣速:

895.498-1.045

〃max=C\0.080x=234m/s

1.045

為避免霧沫夾帶及液泛的發(fā)生，一般情況

〃=(0.6~0.8)/MX

在此取安全系數0.6

u=0.6wmax=0.6x2.34=1.40m/s

所以，初算塔徑

L92j.32〃7

6=

0.785x1.4

按塔徑系列標準圓整后取D=1400mm

對應板間距范圍為350?450mm,故滿足條件，假設成立。

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實際塔截面積:

7TP23.14x1.42

4==1.54m2

~7~4

實際空塔氣速:

牝_4x1.922

=1.68m/5

正一3.14x1.42

232塔板的選型

工業(yè)上需分離的物料及其操作條件多種多樣，為了適應各種不同的操作要

求，迄今已開發(fā)和使用的塔板類型繁多。

1.選型原則

（1）當體系氣液比較大，開孔率高，氣速較高時，條形浮閥優(yōu)于F1型浮閥,

條形浮閥不會因旋轉而脫落，操作更可靠。

（2）易聚合、易粘結、帶有結晶或固體顆粒的體系，宜首先選用固定閥類

塔板，如：固舌、V0固閥、斜孔塔板。

（3）液體流路長的塔，為減小液面梯度，宜選用具有導向作用的塔板，如:

導向浮閥、浮舌、導向條閥、斜孔塔板。

（4）對一些以傳熱、洗滌為主的塔，優(yōu)選人字形擋板、或圓盤一環(huán)形擋板、

或缺圓擋板等開孔面積大的塔板，如：催化裂化分鐳塔過熱段及下部換熱段。

（5）對于工藝特點是壓力高、液氣比大的體系，塔徑大，浮閥數少。設計

時考慮降低浮閥腿高,保訐鼓泡面積，避免液體穿流，提高塔板效率c

2.塔板比較

（1）物性方面：流程涉及物料主要為一乙醇胺、二氧化碳、氯化氫及水等,

結合各物質物性及其混合物的性質特征有以下結論：有腐蝕性物料；黏度較大；

屬于中等起泡物系。

（2）操作條件方面：所用塔設備處理量都比較大，從分離效率、成本和操

作維修等方面考慮，我們優(yōu)先選擇板式塔，塔板則選用目前工業(yè)上廣泛使用的

F?1型浮閥塔板，材料選用1CH3不銹鋼，各種板的比較見表2?6。

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耳產15萬無造糠乙緯罪項目-鉞備強奸梃明書

表2?6常見塔板的性能比較

塔板類型相對生產能力相對塔板效率操作彈性壓力降結構成本

泡罩塔板11中高復雜1

篩孔塔板1.2-1.41.1低低簡單0.4-0.5

舌形塔板1.3-1.51.1小低簡單0.5-0.6

浮閥塔板1.2-1.311-1.2大中一般0.7-0.8

斜孔塔板1.5-1.81.1中低簡單0.5-0.6

綜上所述，結合本工藝的物料特性及操作條件等因素，本項目選用板式塔結

構的解吸塔。在酸性氣體加熱解吸過程中，在高溫及中壓條件下操作，具體選用

浮閥塔，并采用F1型浮閥，其結構簡單，制造方便、性能良好。浮閥對材料的

抗腐蝕性要求很高，一般都采用不銹鋼。結合工藝，該流程中有腐蝕性物料，故

該板式塔采用不銹鋼材質，具體選用316L。

2.3.3溢流部件的計算

1.降液管

降液管主要有弓形、圓形和傾斜弓形三種。

現將不同降液管的對比列于下表2-7：

表2?7不同降液管的比較

弓形圓形傾斜弓形

簡圖

堰與壁之間的全部截面區(qū)域此形式有利于塔截面的充

特點及在弓形降液管內另裝圓

均作為降液容積，適用于較分利用，適用于大直徑的

適用條管作為降液管，適用于

大直徑的塔，塔板面積利用塔及氣液負荷較大的情

件液量較小的情況。

率較高。況。

綜合以上條件，選取弓形降液管。

2.溢流堰

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液體在塔板上的流動路徑是由降液管的布置方式決定的c常用的布置方式有

以下幾種形式：U型流、單溢流、雙溢流、多溢流。

下表2?8列出了溢流類型、塔徑、液體負荷之間的經驗數據：

表2?8液體負荷與溢流類型的關系

塔徑__________________________液體流量（cum/h）__________________________

(mm)單溢流雙溢流四溢流

100045以下一一

140070以下——

2000<9090-160-

3000<110110-200200-300

4000<110110-230230-350

5000<110110-250250-400

6000<110110-250250-450

由于胺解吸塔的液相負荷為48.52n?/h,初步計算塔徑為1.4m,故選用單溢

流。

（1）溢流堰尺寸

塔徑D=1.4m,溢流裝置適合選取單溢流，弓形降液管，平型受液盤及平直

溢流堰，不設進口堰。

對于堰長和塔內徑D的比值，一般單流型可取4=0.6~0.8；對于易起泡物

D

系可取較高值，以保證液體在降液管中有較高停留時間，故在此取々=0.7

取堰長lw=O.7D=0.7xl.4=0.98m

出口堰高hw：hw=hL-how

查《化工原理（陳敏恒編制制）》液體收縮系數計算圖2-2,求得橫坐標

48.52=5103

〃.產0.98215

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耳產15萬無造糠乙緯罪項目-鉞備強奸梃明書

圖2?2液體收縮系數計算圖

可得E=1.05,由弗朗西斯公式，則堰上液層高度:

how=石]4]=0.00284x1.05xf

OH10001/Jk0.98）

hw=hL-how=0.07-0.039=0.03\m

由于0.006〃2<7%,V0.06m,故采用平直堰

（2）降液管尺寸

降液管截面積Af及溢流管寬度Wd

由4=0.7,查圖2-3得為■=0.15,二=0.095。

DDTAT

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圖2-3弓形降液管的寬度與面積

即：

降液管截面積4=0.095x4=0.095x1.54=0.15〃，

降液管寬度叱,=0.15%=0.15x1.4=0.21機

(3)降液管底隙高度ho

降液管底隙高度指降液管下端與塔板間的距離，且應低于出口堰高度。

則按下式計算：

%=￡-0.006=0.031-0.006=0.025m

(4)驗算液體在降液管內的停留時間0

為降低氣泡夾帶，液體在降液管內應有足夠的停留時間以使氣體從液相中分

離出，一般要求不應小于3~5s。

aAfHr0.15x0.45-ic

0=———==5.19s>5s

Ls0.013

由以上計算認為溢流管尺寸符合要求。

2.3.4浮閥數及排列方式

1.浮閥的尺寸參數

F1浮閥塔板是目前在我國石油化工工業(yè)中應用最為廣泛的塔板型式之一，

可用于加壓、常壓、減壓下的精儲、吸收、脫吸、穩(wěn)定等各種傳質過程中。F1

浮閥分為輕閥和重閥兩種，輕閥25g,用于要求塔板壓降較低的系統(tǒng)。重閥為33g,

用于塔內氣液負荷變化較大，而且產品要求較高的系統(tǒng)。F1浮閥一般是1CH3

不銹鋼，對腐蝕較輕的體系也可用碳鋼。依據標準JB/T1118-2001所規(guī)定的F?1

類型浮閥相當于V-1型浮閥，該浮閥制造簡單、結構簡單、性能良好，有詳細對

應標準尺寸及參數，故選用F-1型重閥。F1型浮閥閥孔直徑39mm,閥片直徑

48mm,閥片厚度2.0mm,閥片質量33go

2.孔速

取動能因子Fo=l(),孔速

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=—5==/］（）=9.78"?/s

TAVk045

3.初算閥孔數

4V4x1Q??

閥孔數N==——\《=164.5<

3.14x（0.039）2x9.78

取閥孔數為166個

5.有效傳質區(qū)面積

取安定區(qū)寬度Ws=0.07m,邊緣區(qū)取Wc=0.05m

有效傳質區(qū)面積4=2xV/?2-x2+—/?2arcsin-

“L180R]

其中R=才一叱=0.65,x=才-叱/-叱=0.35

故A〃=2x0.35xV0.652-0.352+—X0.652Xarcsin—=0.86/

“L1800.65J

6.閥孔排列方式

浮閥排列方式采用三角形叉排方式。取同一橫排的孔心距t=0.075m,估算

排間距，'，即

0.86

/,==0.069//Z

1=166x0.075

考慮到塔的直徑較大，可采用分塊式，而各分塊板的支撐與銜接也需要占用

一部分鼓泡區(qū)面積，因此排間距不宜采用6