化工设备设计及选型说明书Word文件下载.docx

1、散装填料环形拉西环形拉西环，十字环，内螺旋环开孔环形鲍尔环，改进鲍尔环，阶梯环鞍形弧鞍形，矩鞍形，改进矩鞍形环鞍形金属环矩鞍形，金属双弧形，纳特环其他新型塑料球形，花环形，麦勒环形规整填料波纹型垂直波纹型网波纹型，板波纹型水平波纹型Spraypak,Panapak栅格形Glitsch Grid非波纹型板片形压延金属板，多孔金属板绕圈形古德洛形，Hyperfil2.2.2.1散装填料（1）拉西环：目前已被淘汰 图2-1 拉西环 图2-2 矩鞍填料（2）矩鞍填料：属于乱堆敞开式填料（3）鲍尔环：是在拉西环壁面上开一层或两层长方形小窗图2-3 钢环鲍尔环 图2-4 瓷环鲍尔环（4）金属环矩鞍：由美国

2、诺顿公司开发成功，它结合了鲍尔环的空隙大和矩鞍填料流体均布性好的优点，是目前应用最广的一种散装填料可用金属、陶瓷做成。图2-5 金属矩鞍环 图2-6 特纳环（5）阶梯环图2-7 阶梯环2.2.2.2规整填料目前常用的规整填料为波纹填料，其基本类型有丝网形和孔板形两大类，均是20世纪60年代以后发展起来的新型规整填料，主要是由平行丝网波纹片或（开孔）板波纹片平行（波纹）、垂直排列组装而成，盘高约40300mm，具有以下特点：填料由丝网或（开孔）板组成，材料细（或薄），孔隙率大，加之排列规整，因而气流通过能力大，压降小。能适用于高真空及精密精馏塔器。由于丝网（或开孔）板波纹材料细（或薄），比表面积

3、大，又能从选材（或加工）上确保液体能在网体或板面上形成稳定薄液层，使填料表面润湿率提高、避免沟流现象，从而提高传质效率。气液两相在填料中不断呈Z形曲线运动（如图）、液体分布良好、充分混合、无积液死角，因而放大效应很小。适用于大直径塔设备。图2-8 丝网型 图2-9 孔板型近年来波纹填料发展较快，有逐步取代其他填料及部分板式塔的倾向，但造价、安装要求较高，因而受到某种程度的影响。波纹填料的几何特征参数见下：表2-2 波纹填料的几何特征参数名称类型材料比表面（m2/m3）水力学直径dx/mm倾角/孔隙率/%密度/（kg/m3）丝网波纹填料金属丝网AX不锈钢250153095125BX5007.59

4、0CY70054585350塑料丝网聚丙烯/聚丙腈450120板波纹填料金属薄板Mellapak125Y/125X碳钢铝-45/3098.5100250Y/250X97200350Y/350X280500Y/500X93400塑料薄板Mellapak125Y聚丙烯聚偏氯乙烯37.5250Y75陶瓷薄片Karapak BX陶瓷6550Melladur表2-3 工业常用波纹填料性能以及应用范围气体负荷F/（m/s）（kg/m3）0.5每块理论板压降/Pa（mmHg）每米填料理论板数滞留量/%操作压力/Pa（mbar）填料适用范围2.53.5约40（约0.3）2.52102103（11000）要求处

5、理量与理论板不多的蒸馏22.440（0.3）4102105热敏性，难分离物系的真空精馏1.32.467（0.5）105103105（501000）理论板的有机物蒸馏，限制高度的塔塑料丝网波纹BX约60（约0.45）约5815低温（80）下，脱除强臭味物质，回收溶剂Mellapak 250Y2.253.5100（0.75）35104（100）中等真空度以上压力及有污染的有机物蒸馏，常压和高压吸收（解吸）。2.2.3 塔形对比选择时应考虑的因素有：物料性质、操作条件、塔设备性能及塔的制造、安装、运转、维修等。类型选择时需要考虑多方面的因素，如物料性质、操作条件、塔设备的性能，以及塔的制造、安装、运

6、转和维修等。对于真空精馏和常压精馏，通常填料塔塔效率优于板式塔，应优先考虑选用填料塔，其原因在于填料充分利用了塔内空间，提供的传质面积很大，使得汽液两相能够充分接触传质。而对于加压精馏，若没有特殊情况，一般不采用填料塔。这是因为填料塔的投资大，耐波动能力差。下表是填料塔和板式塔的性能与特点的对比。塔型项目填料塔板式塔压降小尺寸填料，压降较大，大尺寸及规整填料，压降较小。较大空塔气速（生产能力）小尺寸填料气速较小，大尺寸及规整填料气速较大。塔效率传统填料，效率较低，新型乱堆及规整填料效率较高。较稳定、效率较高液-气比对液体量有一定要求。适用范围较大持液量较小安装、检修新型填料制备复杂，造价高，检

7、修清理困难，可采用非金属材料制造，但安装过程较为困难直径在600mm以下的塔安装困难，金属材料耗量大材质金属及非金属材料均可一般用金属材料造价新型填料，投资较大大直径时造价较低塔重较重较轻操作弹性取决于填料性能和塔内件设计，一般操作弹性较小受到塔板液泛和液漏的限制而有一定的操作弹性，操作弹性较大结构特点塔内设置有多层整砌或乱堆的填料，如拉西环、鲍尔环、鞍型填料等散装填料，格栅、波纹板等规整填料每层板上装配有不同型式的气液接触元件或特殊结构操作特点微分式接触，可采用逆流操作，也可采用并流操作气液逆流逐级接触适用场合处理强腐蚀性，液气比大，真空操作要求压力降小的物料处理量大，操作弹性大，带有污垢的

8、物料表2-4 填料塔与板式塔的对比2.3 塔设备设计的一般原则具体来讲，应着重考虑以下几个方面：（1）与物性有关的因素易起泡的物系，如处理量不大时，以选用填料塔为宜。因为填料能使泡沫破裂，在板式塔中则易引起液泛；具有腐蚀性的介质，可选用填料塔。如必须用板式塔，宜选用结构简单、造价便宜的筛板塔盘、穿流式塔盘或舌形塔盘，以便及时更换；具有热敏性的物料须减压操作，以防过热引起分解或聚合，故应选用压力降较小的塔型；粘性较大的物系，可以选用大尺寸填料。板式塔的传质效率太差；含有悬浮物的物料，应选择液流通道大的塔型，以板式塔为宜；操作过程中有热效应的系统，用板式塔为宜。（2）与操作条件有关的因素若气相传质

9、阻力大，宜采用填料塔。大的液体负荷，可选用填料塔。液气比波动的适应性，板式塔优于填料塔。操作弹性，板式塔较填料塔大，其中以浮阀塔最大，泡罩塔次之。（3）其他因素对于多数情况，塔径大于800mm时，宜用板式塔，小于800mm时，则可用填料塔。但也有例外，鲍尔环及某些新型填料在大塔中的使用效果可优于板式塔。一般填料塔比板式塔重。大塔以板式塔造价较廉。填料塔用于吸收和解吸过程，可以达到很好的传质效果，它具有通量大、阻力小、传质效率高等性能。因此实际过程中，吸收、解吸和气体洗涤过程绝大多数都使用填料塔。（4）本厂的实际情况、在各个工段中，既含有乙醇、乙烯等腐蚀性小的物系，又含有醋酸等腐蚀性较大且危险性

10、较大的物系，因此在塔型选择时应分别考虑。、无固体悬浮物。、常压、减压、加压操作均存在。、塔径一般较大，个别为小尺寸。、从成本出发，优先考虑板式塔，但在一些吸附过程中，同时使用填料塔。综上，塔设备的选型可以依照下列顺序：表2-5 塔形选择依据考虑因素选择顺序塔径800mm以下，填料塔大塔径，板式塔具有腐蚀性的原料穿流式筛板塔喷流型塔污浊液体大孔径筛板塔穿流式塔喷流式塔浮阀塔泡罩塔真空操作导向筛板网孔筛板大液气比筛板浮阀塔板多降液管筛板塔喷射型塔存在两液相的场合2.4 塔的选型结果结合以上所述与本厂生产实际情况，本厂的塔形选择结果如下表所示：表2-6 塔设备简介一览表塔设备编号塔设备名称设备类型T

11、0201骤冷塔T0202碱洗塔T0203分子筛脱水塔T0204脱重塔组合塔T0205脱轻塔T0301醋酸洗涤塔T0302乙醇胺吸收塔T0303乙醇胺解析塔T0401气体分离塔T0402醋酸分离塔T0403甘油萃取精馏塔T0404热泵精馏塔T0405甘油再生塔T0406醋酸共沸塔T0407醋酸再生塔2.5 醋酸洗涤塔的设计（T0301）2.5.1 概述本节将醋酸洗涤塔T0301为例进行详细设计。T0301是醋酸洗塔，目的是为了吸收气液分离罐出口气体中的醋酸乙烯气体，醋酸液体从塔顶喷洒，醋酸乙烯混合气从塔底进料，二者逆流接触，从而使醋酸乙烯由气相转移至液相，最后从塔釜排出，送至醋酸乙烯精馏工段。T

12、0301是本工艺的重要设备之一，因此对其进行详细设计，作为塔设备的设计范例具有代表性。在T0301的设计中，用到的相关软件有Aspen plus V10、SW6-2011，其相关用途见下表。表2-7 设计所使用的软件用途Aspen plus V10塔的种类选择与参数估算SW6-211机械强度校核与设计2.5.2 T0301塔设计条件2.5.2.1 流股参数经过Aspen模拟和优化，得到T0301进出口流股信息如下表所示。表2-8 流股信息进出口进口出口流股信息混合气醋酸洗液洗气醋酸液流股编号S0310S0453S0315S0402PhaseLiquid PhaseVapor PhaseTemp

13、erature（C）33.71 6.46 63.03 41.14 Pressure（bar）10.00 8.80 Molar Vapor Fraction0.98 0.00 1.00 Mole Flows（kmol/hr）1883.29 100.00 1886.16 97.13 Mass Flows（kg/hr）55026.29 5970.70 54994.23 6002.76 Volume Flow（cum/hr）4727.01 5.45 5740.02 5.99 Mass Flows/kg/hrH2CO0.03 CO2679.15 679.02 0.13 H2O160.23 15.50 8

14、.29 167.44 CH4OC2H6OC2H450941.96 50940.45 1.50 C2H6C2H4O63.44 51.74 11.69 C3H6C4H10OC4+YWCCH40.26 NAOHH3O+HCO3-Na+OH-Na2CO3CO3-2NaHCO3N2HAC866.93 5952.48 2899.78 3919.63 VAC2229.49 375.64 1853.85 MEAC2H6O2C3H4O39.20 20.73 18.47 C3H6O244.80 18.13 26.66 C2H4O-2C6H10O40.82 2.72 0.16 3.37 C4H6O2MEAH+MEA

15、COO-MDEAMDEAH+O2C4H8O2GYADIPO-01C4H10C5H12Mass Fractions0.01 0.93 0.02 0.05 0.65 0.04 0.31 操作环境中存在有醋酸、乙烯、醋酸乙烯、水等，醋酸对普通碳钢具有很强的腐蚀性。根据化工工艺设计手册第五版第四十八章关于金属材料的记载可知，S31608对醋酸的耐腐蚀性很好，因此选择S31608作为筒体及封头的材料。2.5.2.2 设计温度与设计压力根据GB150-2011的规定，设计压力为设计温度下的最大工作压力，一般为正常工作压力的1.051.1倍，设计压力应高于正常工作压力。T0301的工作压力1Mpa，取设计压力为工作压力的1.1倍，因此设计压力：体系最高温度为25，设计温度需要比最高工作温度高1530，因此取设计温度为50。2.5.2.3 实际总板数及加料板的确定由Aspen模拟得到的理论板数为10块，理论加料板位置为第1块和第10块。图2-10 理论板数优化2-11 进料板优化根据Aspen的模拟结果，设备的理论塔板数和进料板位置如下表所示：表2-9 理论塔板数与进料板理论塔板数进料板位置醋酸洗塔1、10当塔板设计合理且操作条件在正常范围内时，则板效率比较固定，不易受设计条件或操作条件的变化而变化。因此，物料性质是影响塔板效率的最重要的因素，取Oconnell法计算