方盈工艺设计全解.doc

一 前言 甲醇用途广泛，是基础的有机化工原料和优质燃料。主要应用于精细化工，塑料等领域，用来制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多种有机产品，也是农药、医药的重要原料之一。 塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节，选择时应考虑物料的性质、操作的条件、塔设备的性能以及塔设备的制造、安装、运转和维修等方面的因素。板式塔的研究起步较早，其流体力学和传质模型比较成熟，数据可靠。尽管与填料塔相比效率较低、通量较小、压降较高、持液量较大，但由于结构简单、造价较低、适应性强、易于放大等特点，因而在70年代以前的很长一段时间内，塔板的研究一直处于领先地位。然而，70年代初期出现的世界能源危机迫使填料塔技术在近20年来取得了长足进展。由于性能优良的新填料相继问世，特别是规整填料和新型塔内件的不断开发应用和基础理论研究的不断深入，使填料的放大技术有了新的突破，改变了以板式塔为主的局面。在我国，随着石油化工的不断发展，传质分离工程学的研究不断深入，使填料塔技术及其应用进入了一个崭新的时期，其工业应用与发达国家并驾齐驱，进入世界先进行列。 评价塔设备的基本性能的指标主要有： 1、产量和通量：前者指单位时间处理物料量，而后者指单位塔截面上的单位时间的物料处理量。 2、分离效率：对板式塔是指每层塔板所能达到的分离程度。填料塔则是单位填料层高度的分离能力。 3、适应能力及操作弹性：对各种物料性质的适应性及在负荷波动时维持操作稳定而保持较高分离效率的能力。 4、流体阻力：气相通过每层塔板或单位高度填料层的压降。 除上述几项主要性能外，塔的造价高低、安装、维修的难易以及长期运转的可靠性等因素，也是必须考虑的实际问题。 填料塔由填料、塔内件及筒体构成。填料分规整填料和散装填料两大类。塔内件有不同形式的液体分布装置、填料固定装置或填料压紧装置、填料支承装置、液体收集再分布装置及气体分布装置等。与板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特点：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。 本设计综合考虑流程，产量，分离要求，操作控制等因素，采用填料塔实现甲醇回收目标。 二 设计题目 设计甲醇回收塔及附属设备，可按水甲醇 原料量60吨/天料 13 % (质量百分数)，其余为水料温度25℃。常压操作塔釜直接蒸汽 要求甲醇回收率98%。 三 设计说明书符号表 a —— 质量百分比。 a —— 填料的比表面积，m2/m3。 A —— 面积，m2。 cp —— 比热容，kJ/kg·K。 d —— 管径，mm。 D —— 塔顶产品流量，kmol/h。 D —— 塔径，m。 Di —— 圆筒内径，mm。 DN —— 直径，mm。 F —— 进料量流量，kmol/h。 g —— 重力加速度，m/s2。 G —— 汽相摩尔流率，kmol/(s·m2) H —— 扬程，m。 Hb —— 塔底空间高度，m。 Hd —— 塔顶空间高度（不包括封头），m。 Hf —— 液体再分布器的空间高度，m。 h0 —— 封头直边高度，mm。 HETP —— 等板高度，m。 Σhf —— 沿程阻力，J/kg。 K —— 传热系数，W/(m2·℃)。 l —— 管长，m。 L —— 液相摩尔流量，kmol/h。 Lh —— 液体喷淋量，m3/h。 Lh,min —— 最小液体喷淋量，m3/h。 Lw,min —— 最小润湿率，m3/m·h)。 M —— 摩尔质量，kg/kmol。 n —— 填料层分层数 NT —— 理论塔板数。 p —— 压强，Pa。 Δp —— 压降，Pa。 PN —— 公称压力，Pa。 Q —— 换热器的热负荷，W。 R —— 回流比。 Re —— 雷诺数，无量纲。 Rmin —— 最小回流比。 t —— 温度，℃。 Δtm —— 对数平均温度差，℃。 T —— 绝对温度，K。 u —— 空塔气速，m/s。 uf —— 空塔气体泛速，m/s。 U —— 喷淋密度，m3/(m2·h)。 Umin —— 最小喷淋密度，m3/(m2·h)。 V —— 汽相摩尔流量，kmol/h。 W —— 塔底产品流量，kmol/h。 W —— 质量流量，kg/h。 Wh —— 热流体质量流量，kg/h。 x —— 液相摩尔分数。 xD —— 塔顶产品浓度。 xF —— 进料浓度。 xW —— 塔底产品浓度。 y —— 气相摩尔分数。 Z —— 高度，m。 α —— 组分的相对挥发度。 γ —— 汽化潜热，kJ/kg。 ε —— 空隙率。 ε —— 管壁绝对粗糙度，m。 ρ —— 密度，kg/m3。 μ —— 流体粘度，Pa·s。 λ —— 摩擦系数，无量纲。